基于子集模拟的非线性相邻结构地震碰撞易损性及风险评估方法

鉴于利用线性相邻结构的相对位移峰值估计避免地震碰撞的最小结构间距的方法安全水平未知,提出基于性能的概率方法用于评估非线性相邻结构发生地震碰撞的风险. 利用高效计算小失效概率的子集模拟法对地震碰撞易损性进行计算;以动力特性差异显著的等高多自由度相邻结构为例,研究不同结构间距下考虑非线性与否的相邻结构地震碰撞易损性与风险的规律;将所提方法用于评估结构间连接减轻相邻结构地震碰撞概率的效果. 结果表明,非线性相邻结构的地震碰撞概率随地面峰值加速度的增加整体呈增大趋势,但存在局部波动;结构间距越大,考虑非线性与否所得的地震碰撞概率差别越大;当结构间距较大时,为了保证减撞效果,结构间连接刚度须足够大.     

近断层地震作用下相邻隔震结构的碰撞研究

采用Kelvin碰撞模型,推导了在近断层地震作用下隔震结构与相邻建筑物相碰撞的动力方程,研究了碰撞时隔震支座的隔震效果.并将隔震建筑与限位装置、与相邻非隔震结构以及与相邻隔震结构在近断层地震作用下相碰撞时的动力响应进行了对比分析.研究表明,碰撞使得基础隔震结构的加速度反应增大,但仍小于非隔震时发生碰撞的加速度响应.通过对比分析得出地震作用时隔震建筑与两边相邻结构相碰撞的次数要远多于仅一边结构相碰撞的次数.     

地震作用下浮放设备摆动反应研究

目的 研究浮放设备在实际地震波输入下摆动反应特性.方法 根据浮放设备摆动反应分析理论,分析了浮放设备在地震作用下发生摆动的初始条件、发生倾倒的临界条件,给出了浮放设备在地震作用下摆动反应计算分析方法,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震摆动反应运动微分方程,编制了相应的计算软件进行了浮放设备地震摆动反应数值模拟研究,得到了浮放设备在真实地震波输入下摆动反应时程及计算结果.结果 算例分析结果表明(1)浮放设备宽高比越大,地震摇摆反应越小,反之则易于发生倾倒现象;(2)当浮放设备的宽高比相同时,浮放设备尺寸越小摆动反应越大,越容易倾倒,尺寸越大越稳定;(3)设备宽高比相同的情况下,设备尺寸越大发生倾倒用时越长;宽高比相对较小的设备,当尺寸较大时,发生倾倒所用时间也相对较长.结论 由于输入了真实地震波,计算得出浮放设备反应时程及结果是可靠的.     

地震作用下工业厂房高低跨伸缩缝处碰撞反应分析

针对工业厂房高低跨在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,采用非线性时程积分法,研究了地震作用下工业厂房高低相邻跨结构的非同向振动特性和伸缩缝处的碰撞效应.通过对刚体碰撞模型分析,推导出阻尼常数与恢复系数间的关系表达式,在此基础上建立了厂房高低相邻跨结构伸缩缝处的碰撞模型,并对伸缩缝间隙、相邻跨周期参数进行了影响分析.分析结果表明:当相邻高低跨结构周期相差较大时,会导致伸缩缝处相邻高低跨结构较大的相对位移和碰撞,碰撞导致低跨结构地震反应增大;伸缩缝间隙大小对碰撞力影响较大,但对结构位移的影响不是很明显.     

海底地震动作用下隔震桥地震反应

为确定海底地震动对跨海桥梁的影响,以跨海桥梁常使用的隔震连续梁桥为研究对象,输入4次地震中相邻陆地与海底强震台站的7组实测强震记录,通过对比墩顶位移与加速度、墩底弯矩与剪力、墩顶相邻主梁的相对位移、以及隔震支座的耗能与位移等,分析海底地震动对隔震梁桥地震反应的影响。研究表明:海底地震动作用下,结构的地震反应与支座位移均明显增大,并可能造成支座损伤等破坏。     

高桩承台斜桩基础的地震反应数值分析

为揭示地震荷载作用下高桩承台斜桩基础的地震反应特性,以3种地震波(唐山波、EI波、迁安波)为例,采用三维弹塑性动力有限元技术,分析了桩身倾斜角度、自由桩长对高桩承台斜桩基础地震反应的影响规律。结果表明:各模型桩身轴力最大值均出现在冲刷线以下2.5m左右,而桩身弯矩最大值均位于承台与桩顶交界处;相同模型的左、右斜桩除竖向位移、Y方向弯矩沿桩身呈对称分布外,加速度、水平位移、轴力、总弯矩沿桩身的分布规律相同;承台高度越大,自由桩长越大,桩身轴力越大而弯矩越小;桩身倾斜度越大,其轴力与弯矩均越大,承台高度对桩身内力的影响大于桩身倾斜度;地震荷载中斜桩的加速度与位移反应降低,但轴力和弯矩增大,斜桩总弯矩主要受控于Y方向的弯矩。     

考虑土-高层建筑群动力相互作用的振动台试验研究

为揭示高层建筑群间相邻结构动力相互作用机理和结构行为变化,设计2个土-结构体系对照模型,在场地土条件相同的情况下,一个仅有单独的上部结构、另一个则包含5个上部结构,并分别进行振动台试验,获取上部结构关键部位在地震动激励下的反应.试验结果显示:在地震作用下,高层建筑群内结构存在明显的相互作用,群体建筑的沉降和倾斜较单独建筑增大;相邻建筑的存在会使上部结构频率降低;相邻建筑的相互作用使上部结构加速度反应和位移反应有时增大,有时减小,此变化取决于输入地震波的频谱特性;建筑群内中部建筑的加速度和位移反应强于周围建筑.     

体积压裂页岩油储层渗流规律及产能模型

利用岩心实验,研究页岩油储层纳微米孔喉渗流规律.基于分形理论,采用双重分维(缝宽分维和迂曲分维),对体积压裂裂缝面密度、等效渗透率等参数进行表征.页岩油储层体积压裂开发过程中,流体的流动分为椭圆缝网内渗流区和主干缝内线性渗流区2个区域,建立二区耦合稳态渗流数学模型,推导页岩油体积压裂改造储层直井产能方程,模拟计算压裂井产能及分析压裂裂缝参数对产能的影响.结果表明:缝宽分形维数越大,裂缝面密度越大,基质—裂缝等效渗透率越大;当裂缝面密度较大时,增加储层改造宽度对产能提升有较大影响;次生缝导流能力越高,提高主干缝导流能力对产能影响越大,次生缝导流能力越小,影响越小.     

跨断层隧道衬砌变形规律及损伤机理研究

陆地交通的直线化趋势使得跨断层隧道不可避免,该类工程是隧道衬砌发生变形破坏的主要事故区间。断层破碎带的基本参数宽度、倾角对于判别断层错动影响下隧道稳定性具有重要的意义。以现场监测与数值模拟相结合的手段,探索了断层错动对跨断层隧道的影响及破坏特征。以地处西部地震多发带、地震基本裂度为Ⅷ度的隧道为工程背景,基于现场实测数据,对断层宽度20 m、倾角70°,以及断层宽度8 m、倾角65°的跨断层隧道变形及破坏机理进行分析。进一步运用ABAQUS数值模拟探索了不同断层宽度(10、20、40 m)和倾角(65°、75°、85°)的断层错动对跨断层隧道的变形及破坏影响特性,揭示了断层宽度、倾角的变化对隧道衬砌应力、应变、位移的影响机制。结果表明:断层错动影响下,隧道衬砌位移、应变、最大主应力受断层宽度的影响较小,受断层倾角的影响较大。断层宽度、倾角的变化对跨断层隧道衬砌位移的变化影响较小,隧道拱顶、拱腰、拱底的位移变化趋势大致相同。围岩结构面粗糙度的增加会减小隧道位移值的变化,但对位移变化趋势的影响较小。跨断层隧道衬砌应变的变化范围受断层宽度、倾角影响较小;随着断层宽度的增加、倾角的减小,隧道衬砌的应变逐渐增大。通过分析不同断层宽度、倾角组合下隧道衬砌应力特征,发现断层宽度越小,倾角越大;衬砌最大主应力受影响范围越小,隧道衬砌越危险。研究结果有望对跨断层隧道的施工建设提供参考与指导。     

隧道地震响应振动台实验及动力时程分析

本文主要通过数值模拟和大型振动台模型试验对浅埋隧道在不同围岩类型条件下的地震响应特性进行了研究.结果表明:隧道围岩类型对隧道地震响应特性有明显的影响,围岩越好,其抗震性越好;围岩加速度随着高程的增加有明显的放大效应,围岩越差,加速度放大效应越明显;共轭45°方向为较大内力值分布,而隧道拱顶、拱底和边墙内力值却相对较小,内力量值与隧道围岩类型呈反向变化;振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性.以上成果对于合理认识浅埋隧道的地震响应特征具有重要意义,可为类似工程提供借鉴.     

HDR隔震支座梁桥横向碰撞参数的研究

由近年来的震害调查表明,中小跨径桥梁在横向地震作用下梁体、抗震挡块碰撞破坏现象严重。为寻求减隔震支座在减小中小跨径桥梁横向碰撞效应方面的应用,选用HDR高阻尼隔震支座,建立了考虑支座非线性、墩柱弹塑性、桩土作用的横桥向碰撞模型。采用非线性地震反应时程分析方法,详细研究了HDR支座刚度、接触单元碰撞刚度、初始间隙等参数对隔震梁桥横向碰撞效应的影响。结果表明:采用较大的HDR支座的刚度、合理的挡块刚度,可以有效地减小梁桥的横向碰撞响应。     

连梁装置对斜拉桥与引桥碰撞影响分析

由于斜拉桥与引桥的动力特性存在较大差异,在地震作用下斜拉桥与引桥存在发生非同向振动的可能,进而引起碰撞响应,并导致伸缩缝破坏或落梁震害.目前针对大跨度斜拉桥与引桥之间碰撞问题的研究还不够深入,且对于斜拉桥与引桥之间防碰撞措施的研究还不够系统,为此,研究了连梁装置对斜拉桥与引桥之间碰撞响应的减震效果,分析了连梁装置结构参数对斜拉桥与引桥之间碰撞响应的影响规律.研究表明:受拉连梁装置可以有效减小相邻梁体间相对位移,并且能明显减小碰撞力峰值,是一个较为理想的斜拉桥与引桥之间的防碰撞措施,但对引桥梁体位移以及引桥固定墩地震需求的影响较为复杂.     

5·12汶川地震绵阳市区房屋震害统计与分析

历次大地震的经验总结是推动建筑抗震技术发展的重要途径。通过绵阳市区房屋在汶川大地震后的震害应急评估和调查,对市区各类房屋结构的震害进行了统计,总结分析各类房屋的震害特征和经验教训。得到一些启示和建议:绵阳市区按现行抗震规范设计的房屋基本经受住了地震考验;不同的结构体系表现出的抗震性能差别较大;老旧房屋始终是抗震薄弱环节,应有选择地进行抗震鉴定加固,开展砖混结构墙体抗震防裂措施研究,采取措施有效减轻框架结构中填充墙等非结构构件的震害,开展楼梯抗震设计计算与构造措施的研究。     

天津软土场地地震动特性对高层建筑物的影响

随着天津经济的大发展，大量高层建筑迅速崛起．与此同时，针对天津地区大范围软土属于抗震性能最差的一类，在软土场地上的高层建筑极易遭受震害这一特点，结合天津市中心地区某工程场地的地震反应分析，着重论述了天津软土场地地震动特性对高层建筑物的影响，并指出了应做进一步探讨的问题．     

浙江省泰顺珊溪水库2.4～2.16地震的民房破坏调查研究

通过对今年2月4日-2月16日文成、泰顺发生的珊溪水库一系列地震中受灾的民房破坏调查（现场勘察地震给震中附近的建筑造成的破坏），笔者指出这次系列地震震害较重的主要原因是：近年农村新建的砖混结构没有按《建筑抗震设计规范》建设，主要有三个方面：其一，墙体违反规范施工；其二，结构设计不合理；其三，地基基础选址不恰当．根据震害情况，最后作者对许多不按规范建设的民房提出了原则性的建议，为今后能最大程度的降低震害，起到了警示的作用．     

底层框架砌体结构房屋震害特征及抗震对策

底层框架砌体结构房屋为上刚下柔结构体系,在"5·12"汶川地震中遭受了严重破坏.通过对汶川地震中此类房屋震害特点进行总结,分析了相关震害产生的原因.对某工程实例在底层设置不同数量抗震墙以实现第二层与底层侧移刚度比的定量计算,分析不同侧移刚度比对结构薄弱层出现位置的影响,并对此类房屋建筑设计提出了几点建议.     

基于BP神经网络的单层钢筋混凝土柱工业厂房震害预测

将人工神经网络理论应用于等高单层钢筋混凝土柱工业厂房的震害预测.在分析震害特点的基础上,将震害影响因子分为精确性和规律性两大类,提出以地震反应指标、天窗类型、支撑情况、建筑材料作为主要的影响因子,并给出了相应的量化取值范围,然后将震害等级作为输出结果,构造了震害预测的BP人工神经网络.通过对52个实际震害实例的检验,网络的准确率超过80%.计算结果证明了该人工神经网络的有效性.     

底层大开间框剪封底砌块组合墙房屋抗震性能分析

目的应用振型分解反应谱法及弹塑性动力时程分析方法评价底层大开间框剪封底砌块组合墙房屋的抗震性能以及在地震区的应用可能性.方法以试设计的七度区6层房屋为例,采用分离化处理各抗侧单元的简化串并联动力分析模型,应用基于规范的振型分解反应谱法和以地震动记录作为输入的弹塑性动力时程分析方法进行结构的抗震计算,分析结构的薄弱楼层和变形集中问题,在概率统计的基础上分析结构的抗震性能,失效概率和可靠指标.结果过渡楼层为相对薄弱的楼层,强震下未见明显薄弱的楼层和变形集中问题,房屋结构具备良好的抗震性能和合适的抗震可靠指标.结论在七度区建造该类6层房屋是可行的.     

5·12汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查

为了揭示山地建筑结构抗震设计是建筑结构抗震设计的薄弱环节,指出其在抗震设计中存在一定的安全隐患,本文通过5·12汶川地震震害调查,针对吊脚式和错层式两种典型山地建筑结构房屋的震害进行描述和分析,提出了若干建议和启示.其主要震害特征表现为:(1)架空层形成柔弱底层而严重破坏;(2)采用长短不同柱将坡地架空,短柱易发生剪切破坏;(3)采用桩柱混合体系将坡地架空,桩基础易发生破坏;(4)错层处楼梯柱、楼梯板破坏严重;(5)陡坎边缘地带建筑物震害较重等.