软夹层土对福州盆地地表地震动特性的影响

以福州盆地为对象,基于ABAQUS有限元并行计算平台,建立二维非线性分析模型对地表地震动效应进行分析.结果表明,当输入地震动一定时,地表PGA随软弱层埋深变浅而增大,当埋深至一定深度时有减震作用;随软夹层埋深增加,地表加速度谱渐呈出多峰特征,特征周期增大;软夹层厚度对地表PGA影响与其埋深及输入地震动有关.     

基于IDA方法的地铁车站结构抗震性能评价

针对目前大型地下结构抗震性能评价尚不完善,提出了一种基于非线性增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)的多层多跨地下结构横断面地震易损性分析的方法.选用典型三层三跨地铁车站建立土-结构二维整体分析有限元模型,采取等效线性化模型模拟土体在地震作用下的剪切模量退化和阻尼增加特性,纤维梁单元模拟多层地下结构在地震作用下的滞回特性.基于PEER强震记录数据库的21条地表地震动峰值加速度中位值,将其统一调幅到不同强度水平,作为非线性IDA的输入地震动.根据IDA结果的统计分析,对于浅埋多层地下结构而言,地表峰值加速度和峰值速度是有效且合适的地震动强度指标,可以用来构建地下结构的易损性曲线.通过与现有的矩形地下结构经验地震易损性曲线和数值地震易损性曲线比较,验证了数值模拟得到的地震易损性曲线的有效性,可以作为快速评价地下结构抗震性能的有效工具.     

太湖地区土层地震反应分析

通过对太湖地区附近的淤泥、粉质黏土、粉土三类新近沉积土进行动三轴实验,使用合适的拟合公式对土动力实验原始数据进行拟合,并利用时域直接积分方法对太湖附近工程场地进行了土层计算并进行了对比。与等效线性化方法比较发现,在强震动输入时,软弱土体会进入较明显的非线性范围,等效线性化将不能准确模拟土体反应。上述结果指出:类似场地的地震反应分析工作不能完全依赖等效线性化方法,本文也可以作为太湖周边工程场地地震安全性评价工作的一个参考。     

输入地震动对面板堆石坝坝体加速度放大系数的影响

采用等效粘弹性模型对某面板堆石坝进行了三维动力有限元分析,分别计算了坝体在不同地震设计烈度(峰值加速度为0.1g~0.4g)下面板堆石坝的地震动力反应。结果表明:坝体的峰值加速度随着输入地震动的增大而近似线性增大;但是峰值加速度的放大倍数随着输入地震动的增大而非线性减小。地震峰值加速度变化规律对面板堆石坝的抗震设防具有一定的借鉴意义。     

层状场地地震反应放大谱分析

放大谱能够准确地反映出场地土体的固有周期和放大率等特性,本文针对工程中常见的层状场地,采用线性和非线性分析方法计算了层状场地中地表相对于基岩的放大谱,分析了两种情况下放大谱的特性及不同点,分析了输入地震动峰值和频谱对放大谱的影响.研究表明:在线性情况下,输入地震动频谱和幅值对放大谱没有影响;在非线性情况下,输入地震动幅值对放大谱影响较大,输入地震动频谱对放大谱虽有影响,但影响不大.     

地震-高铁荷载共同作用下分层地基震动规律

为研究地震期间高速列车运行引起的地基震动规律,基于等效荷载法推导了频域内地震荷载输入公式,采用等效线性化方法考虑地基土非线性特性,结合高铁荷载下地基振动2.5维有限元计算方法,建立了地震-高铁荷载共同作用下非线性分层地基2.5维有限元模型,计算分析了车速及地基软硬对两动荷载共同作用下分层地基震动影响。结果表明：地震-高铁荷载引起的轨道中心处地面震动位移随车速的增大而增大;车速相同时轨道中心处地面震动位移随地基土刚度的增大而减小。地震和高铁荷载共同作用时地基震动会产生低频放大效应,车速越高、地基越软时地基低频震动放大效应越明显;两动载共同作用引起的地基中高频震动主要受列车荷载影响。近轨道中心处,地面震动主要受地震和高铁荷载共同作用影响;距轨道中心较远处,地面震动主要受地震荷载影响,高铁荷载的影响较小。     

地下室对邻近地表和地下结构地震响应的影响

为确定土结构相互作用影响程度以及地下室对地表结构、 地下结构和场地土响应的影响, 构建了自由场、 地下结构-土-不带地下室地表结构以及地下结构-土-带地下室地表结构3 个模型, 计算其在不同地震动作用下的地震响应规律。 对比分析表明: 1)地表结构的存在导致周围土表响应增大, 影响范围超过7倍的结构基础宽度, 且相比于无地下室的情况, 有地下室存在时增大程度更为明显; 2)输入地震动较小时,无地下室地表结构的加速度和层间相对位移响应分别比有地下室地表结构大8%和20%, 而输入地震动较大时, 地下室的影响规律并不明显; 3)输入地震动较小时, 地下室的存在对邻近地下结构变形的影响较小,而输入地震动较大时, 地下室的存在导致临近地下结构层间位移角增大。 因此, 在实际工程中应考虑地下室对地表结构与地下结构地震响应的影响。     

近场速度脉冲场地响应等效线性分析的适用条件

为了探讨近场强地震动中产生较大永久位移的"单向"速度大脉冲和近似不产生永久位移的"双向"速度大脉冲是否可用等效线性化方法分析处理,选取具有典型特性的地震动作为输入,通过"方法自检验"和"前人成果定性比较"等手段,分析了近场速度脉冲场地响应采用等效线性方法进行分析的适用条件。计算结果表明:对于"弱"和"中等"强度的近场"双向"速度脉冲型地震动作用,可以采用等效线性化方法进行分析。这种做法是合理的、有效的。但是,对于近场"单向"速度大脉冲型地震动作用,不适宜采用等效线性化方法进行分析,计算结果将会产生很大误差,尤其是不能反映场地永久位移和永久塑性变形特征。     

稳态流下非饱和土地基承载力模型

基于稳态流下吸应力剖面具有明显非线性的特点,在仅考虑竖向稳定渗流条件下,通过补充普朗德尔假定,利用刚体平衡方法,推导普朗德尔滑动面范围内滑动土体稳态流下非饱和土地基的极限承载力计算模型,讨论地下水埋深和比流量变化对地基极限承载力的影响。结果表明：稳态流下非饱和土地基的极限承载力公式考虑了滑动土体内吸应力非线性分布特点对地基极限承载力的影响;当土体内吸应力随深度增加呈现出先增大后减小的特点时,地基极限承载力随地下水位埋深减小呈先减后增的变化趋势;当滑动土体内吸应力随比流量的增大呈现先增后减的趋势时,地基极限承载力呈现先减小再增大的变化趋势。     

用纤维模型对地下结构地震破坏的数值模拟分析

以1995年日本神户地震时遭受破坏的大开地铁车站为研究对象,按照车站的结构尺寸和周围土层的参数,建立了土-结构二维平面应变有限元分析模型,并对地铁车站结构的薄弱部位,采用了考虑钢筋和混凝土材料非线性的纤维单元模型.利用土体地震时等效阻尼比和等效剪切模量来考虑土体的动力非线性,以神户地震Port岛地下83 m处记录到的南北向和铅直向加速度波形作为二维地震动的输入波,模拟了大开车站地震时的动力反应和破坏过程,研究该站的地震破坏机理,分析了中柱、上壁和侧壁的破坏类型.     

非一致激励下埋地管道地震响应数值模拟及其试验验证

为了研究埋地管道在非一致激励下的地震响应，本文利用已开展的埋地管道非一致激励振动台试验，建立了能考虑埋地管道非一致地震激励和管-土非线性动力相互作用的三维有限元数值模型。该模型采用静-动力耦合分析方法，土体选用Davidenkov非线性本构模型，管-土相互作用采用摩擦接触以考虑管-土的滑移、分离现象，模型边界采用滚轴边界，模型底部地震动输入为振动台试验中主动箱底部加速度传感器测得的加速度时程。分析结果表明：数值模拟计算与振动台试验实测结果在加速度时程、加速度放大系数及沿管道轴向的应变峰值曲线等方面吻合较好，体现出了相似的规律，相互印证了数值模型和振动台试验结果的正确性。     

地震灾害下埋地管道的有限元分析

管道运输是输送油气等重要物资的主要手段,而地震对埋地管道的破坏是难以修复的。首先,基于非线性动力学理论,运用ANSYS有限元软件建立了管道-土体模型;然后,建立管道与土体之间的非线性接触模型,通过对有限元模型施加载荷,得到了埋地管道的静力分析结果;最后,对埋地管道施加不同的地震波并进行了比较。结果表明,管道的上部和下部在地震波的影响下产生了较大的位移;随着输入的地震波逐渐加大,管道下部的位移减小,但仍大于管道两侧的位移。由此可知,发生地震时管道的上部和下部受到的影响较大。     

考虑土体参数不确定性的供水管道地震响应分析

埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%;考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍;管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。     

干式连接分片预制装配式综合管廊的地震响应分析

为探讨干式连接分片预制装配式综合管廊的地震响应,以某大空间综合管廊实际工程为例,基于有限元分析法采用商业软件ABAQUS建立土体-综合管廊的三维数值模型,探讨不同地震波作用等对管廊结构的地震响应和影响规律。结果表明:综合管廊角部为整体结构的最薄弱环节,在抗震设计中应予以重视;在多遇地震、设防地震条件下,管廊加速度响应随结构埋深的减小而增大,但在罕遇地震工况下却恰好相反,其中EI Centro地震动对结构的地震响应较为明显;管廊顶、底板间的相对位移与地震动参数几乎无关联,经计算其对应的剪切角满足我国规范要求。     

地震动斜入射对车桥系统地震响应的影响

为了研究山区地形条件及地震动斜入射对车桥系统地震响应的影响,本文基于粘弹性边界理论,建立了地震剪切波斜入射条件下的局部场地模型。通过将输入地震动转化为人工边界上的等效荷载,获得考虑地形条件和入射角度影响的地震动时程,编制程序获得车桥系统的动力响应,并以列车通过实际桥梁为算例进行了分析。研究结果表明:局部地形条件对车桥系统地震响应的影响不可忽视,否则会导致计算结果偏于不安全;地震剪切波入射角度对车桥系统地震响应的峰值及其出现时间均有影响,只研究地震剪切波垂直入射的情况并不全面,应综合考虑各个角度以确定最不利情况。     

基于矢量地震动强度参数的隧道结构易损性分析

基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行地震易损性分析。开展大量土体-隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性3个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现,峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中PGA和ASI建立基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。结果表明：采用标量IM的地震易损性分析不能表达第2个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,所建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。     

可液化场地中埋置管道上浮位移预测及概率风险评估

地震作用下液化区的埋地管道容易发生上浮破坏。为构建具有较强普适性的管道上浮风险评估的概率性分析方法,首先基于OpenSees有限元软件进行大量非线性动力响应分析,在此基础上,以管道埋深、管径、液化土层厚度、土体相对密度和地震动累积绝对速度为参数建立管道上浮位移预测模型,然后结合概率地震危险性分析的方法,以点源地震为例进行管道的全概率评估。结果表明：所提管道上浮位移预测模型与已有离心机试验结果吻合较好,基于位移预测模型的概率地震管道上浮危险性评估方法能够同时考虑位移预测的不确定性和地震动的不确定性,为从全概率角度评估管道的上浮风险提供了实现途径。     

石家庄区域非饱和土不同抗剪强度试验指标对比分析

基于非饱和土理论,通过非饱和土直剪试验、三轴UU、CU和CD试验得出非饱和土的强度指标,对比分析了不同试验条件下石家庄地区非饱和土抗剪强度指标及其在不同基质吸力条件下的变化规律.试验结果表明:石家庄地区抽气饱和后原状土UU试验测得的黏聚力大于直剪快剪试验结果,内摩擦角相差不大;原状非饱和土样UU试验的黏聚力约为抽气饱和后土样黏聚力的2倍,说明该区域非饱和原状土中存在的基质吸力对土样黏聚力的提高贡献较大;土的有效内摩擦角φ′基本不受基质吸力的影响,但随着基质吸力的增加,与基质吸力相关的内摩擦角φb呈非线性增长;试验土体总黏聚力c1′随着基质吸力的增大而呈线性增大.对比结果说明石家庄地区采用抽气饱和后原状土体的UU试验强度指标进行工程设计,在安全性和经济性方面均有一定的优势.如果采用非饱和原状土UU试验强度指标,则需要考虑工程实际中基质吸力受场地及气候等因素的影响.     

大跨径PC斜拉桥地震响应非线性分析

基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了斜拉桥动力分析空间有限元模型.考虑了几何非线性对结构动力特性及地震响应的影响,以一座大跨径预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用直接积分法对该桥进行了地震非线性时程分析.根据该桥的方案设计,比较了两种塔梁连接方式下结构的动力特性,分析了桩土作用效应对结构地震响应的影响.计算结果表明:在大跨径斜拉桥抗震设计时,应考虑桩土相互作用的影响;人工拟合地震动和相近场地实测地震动记录的计算结果相差较大,在抗震复核中应取最不利荷载作用.     

天津滨海软土一维场地地震反应非线性分析研究

随着对地震中场地土体振动的观察和分析的深入,土体反应在中、大地震动表现出的非线性和滞后性越加明显．对于土体场地反应分析实验中或者在记录的地震动中观察到的土体刚度的变化和能量的消散,现有的非线性场地反应分析方法不能同时在计算中表达出来．通过引用一个不依赖频率变化的黏性阻尼矩阵,借助滤频的方法在高频中减小过阻尼影响,对场地反应进行非线性计算分析．以DEEPSOIL计算程序计算天津滨海软土模型为例,分析比较使用该阻尼函数的一维非线性场地反应分析结果与等效线性分析结果,得出在大应变中非线性分析方法计算所得结果更符合实际情况．