主余震序列作用下钢筋混凝土框架结构的易损性分析及安全评估

余震将给主震损伤结构造成“二次损伤”,威胁结构的地震安全。鉴于此,该文基于传统地震易损性理论,分别采用真实主余震序列和人工构造主余震序列作为地震输入,选择一栋按我国规范设计的5层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,对主余震序列作用下的结构易损性进行研究。基于结构在主余震序列作用下的易损性结果,分别计算结构在不同危险性水平的主余震序列作用下的极限状态失效概率、破坏状态失效概率和易损性指数,评估结构在主余震序列作用下的地震安全。分析结果表明:主余震序列作用下的结构易损性要高于主震单独作用下的结构易损性。人工构造主余震序列要比真实主余震序列对结构造成更大的易损性。在真实和人工主余震序列中,基于重复法构造的人工主余震序列对结构的潜在破坏能力最强,而基于衰减法构造的人工主余震序列与真实主余震序列对结构的潜在破坏能力较为接近。     

基于块体砌筑技术的大岗山高拱坝地质力学模型试验研究

地质力学模型试验因能真实地模拟复杂地质构造,直观地反映破坏过程而成为研究地基及其上部结构稳定性和安全性的重要方法,广泛应用于高拱坝整体稳定和加固分析。采用块体砌筑技术不仅可以模拟裂隙岩体的变形和强度,而且能模拟坝基不连续结构面、坝体构造以及加固措施。将块体砌筑技术应用于基础处理的大岗山拱坝地质力学模型试验,结合加载和测量监测设备,得到拱坝坝体位移和应力的分布规律、坝体和坝基岩体的破坏机理及破坏过程。采用3个特征超载安全系数K₁ (起裂安全系数),K₂ (非线性变形安全系数)和K₃ (破坏安全系数)对大岗山拱坝整体稳定性进行了评价。通过与国内主要高拱坝模型试验的稳定性结果对比分析,说明大岗山拱坝整体稳定性和安全性均较高。通过与基础未处理的大岗山拱坝模型试验结果对比分析,说明基础处理措施具有明显的加固效果。     

主余震序列作用下边坡位移响应及地震动参数相关性分析

边坡容易在地震作用下丧失稳定性,引发滑坡等次生灾害,造成严重的人员伤亡和经济损失。目前,关于边坡在地震作用下的位移响应研究主要关注主震作用,而没有充分考虑余震作用的影响。针对这一问题,该文挑选210条真实主余震序列作为边坡底部输入地震动,基于有限差分软件FLAC对边坡在主余震序列作用下的滑动永久位移进行了分析,采用增量位移比来量化余震对边坡位移响应的影响。进一步挑选15个地震动强度参数,分别研究了主震强度、余震强度、主余震强度与边坡主震位移、余震增量位移、主余震位移的相关性。研究结果表明：余震作用会对主震损伤边坡产生显著的竖向永久位移增量,该位移增量甚至可以大于主震位移。与边坡主余震位移的相关性最强的是主震强度;在所考虑的地震动强度参数中,主震反应谱加速度与加速度谱强度与主余震位移的相关性最强。最后,分别基于这两个最优地震动强度参数建立了主余震位移预测模型,模型精度较好。     

主余震序列型地震动的增量损伤谱研究

为定量评估余震对主震损伤结构所造成的二次损伤,该文对主余震序列型地震动的增量损伤谱进行了研究。挑选533条真实主余震序列作为输入,采用Park-Ang（1985）损伤指数定义地震损伤,通过计算结构在主震和主余震序列作用下的损伤差值,定量评价余震对结构所造成的增量损伤。研究结果表明:余震对主震损伤结构所造成的增量损伤的变异性较强。某些主余震序列会对结构造成非常显著的增量损伤,而某些主余震序列却不会对结构造成明显的增量损伤。相比于短周期结构,中长周期结构在主余震序列作用下的增量损伤更大。若主震卓越周期高于余震卓越周期,则该主余震序列可视为不利主余震序列,对结构可能造成较大增量损伤。     

基于耐震时程法的特高拱坝极限抗震能力研究EI北大核心CSCD

在对300 m级特高拱坝进行抗震安全评价时,常常面临着工程条件复杂、有限元模型自由度数目多、计算耗时较长、效率较低等问题。为了提高分析效率,节约计算成本,采用了耐震时程法来分析特高拱坝及坝基的动力损伤行为,并进行极限抗震能力研究。基于耐震时程法理论,以《水电工程水工建筑物抗震设计规范》中的标准反应谱为目标谱,采用非线性最小二乘法生成精度较高的3条耐震时程曲线。以我国西南地区某300 m级特高拱坝为例,建立了坝体—基岩三维非线性有限元分析模型,并同时考虑地震动的输入、坝体及基岩的损伤开裂、横缝的动态开合等关键问题。通过考察拱冠梁最大相对位移、横缝最大开度、坝体损伤体积比、损伤耗能等指标来综合评价大坝的极限抗震能力。结果表明,耐震时程法能够很好的反映出特高拱坝在不同强度地震动作用下的动力响应,且计算效率较高。     

主余震序列作用下非线性单自由度体系的增量损伤分析

同时采用真实主余震序列和人工构造主余震序列作为输入,开展了非线性单自由度体系在主余震序列作用下的增量损伤分析。挑选75组真实主余震序列,并基于相同的主震记录,分别采用重复法、随机法和衰减法构造不同的人工主余震序列作为输入。分别采用理想弹塑性模型、考虑屈服后刚度的双线型模型和三线型模型,开展主余震序列作用下非线性单自由度体系的反应分析。以修正的Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标,对主余震序列作用下的结构增量损伤进行研究,并对强度折减系数、恢复力模型及主余震序列人工构造方法对增量损伤的影响进行研究。结果表明:余震造成的结构增量损伤不可忽视。基于重复法和随机法合成的人工主余震序列相比真实主余震序列的余震强度偏大,因此会高估余震对结构造成的增量损伤。基于衰减法合成的人工主余震序列的余震强度偏小,会低估余震对结构造成的增量损伤。结构特性对增量损伤的影响很小,体现为不同强度折减系数及不同恢复力模型对结构增量损伤的影响均不明显。     

考虑主余震序列影响的低延性钢筋混凝土框架易损性分析

主余震序列作用下余震对主震已受损结构会造成附加损伤,甚至引起倒塌,特别是对低延性结构。目前对低延性结构在主余震作用下抗震性能的分析与评估研究还不充分。根据低延性钢筋混凝土框架的破坏特点,考虑其梁柱节点的剪切破坏、柱的弯剪破坏以及强度、刚度退化行为和梁端纵向钢筋粘结滑移破坏,利用OpenSees有限元软件建立了一6层3跨低延性钢筋混凝土框架结构的精细分析模型。选取真实记录的主余震序列和基于重复法构造的主余震序列,并考虑余震方向性、余震次数的影响。以不同的主余震序列作为输入,对低延性钢筋混凝土框架结构模型进行动力分析,获得不同损伤状态对应的地震易损性曲线,进而分析不同主余震序列作用对其抗震性能的影响。分析结果表明,该文提出的低延性结构精细分析模型能很好地模拟低延性结构梁柱节点由剪切作用引起的刚度和强度退化现象。相对于仅有主震作用,主余震序列作用下低延性钢筋混凝土框架结构对应损伤状态的超越概率提高,且随着结构损伤程度的加剧,提高越明显。基于重复法构造的主余震序列作用下对应损伤状态的超越概率高于真实记录的主余震序列作用下的超越概率。不同的余震作用方向,对相应损伤状态的超越概率有一定的影响。增加余震作用的次数,也会增加相应损伤状态的超越概率。     

主余震序列作用下结构增量损伤比研究

该文以非线性单自由度体系为研究对象,挑选了662条真实主余震序列作为地震动输入,采用Park和Ang提出的损伤指数作为结构损伤指标,对主余震序列作用下的结构主震损伤、余震增量损伤和主余震累积损伤在结构全周期范围内进行了分析。提出了增量损伤比参数(余震增量损伤/主震损伤),开展了增量损伤比与主余震强度比(余震强度/主震强度)的相关性分析,建立了以结构周期与主余震强度比为参数的增量损伤比预测模型,并对模型的预测精度及其受滞回模型的影响进行了讨论。结果表明:增量损伤比与主余震强度比之间存在较高的对数线性相关性,该文提出的增量损伤比预测模型精度较高,滞回模型对增量损伤比预测模型的精度影响较大。     

考虑地震动部分相干效应的拱坝随机响应分析模型

将随机振动的虚拟激励法与拱坝-地基动力相互作用FE-BE-IBE时域模型结合,发展了一个可以考虑地震动部分相干效应的拱坝随机动力响应计算模型,并用Monte-Carlo方法对模型进行了验证。不同模型的计算结果表明,地震动的部分相干效应对拱坝的动力响应有显著影响。     

考虑多次余震作用的地下结构抗震性能研究EI北大核心CSCD

一次强地震过后通常伴有多次余震发生,结构在历次地震中的损伤累计会降低其面临再一次强震作用时的安全储备。针对地下结构抗震设计与性能提升不考虑多次余震影响的现实情况,以1995年日本阪神地震中的大开地铁站为原型,选取含有多次余震的真实主余震记录,对比研究了多次余震作用、地震单独作用以及仅考虑最大峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)余震与主震构成主余震序列等3种不同工况下的结构地震响应特征。结果表明:余震作用对地下结构造成的地震损伤通常要比仅考虑单次地震激励时严重,余震强度较小时该现象不明显;在多次余震作用下,结构的峰值位移大于或等于相应单独地震的激励结果,但小于各单独地震的累计值;中柱的残余变形随余震次数的增多呈现出一定增大趋势,这将不利于结构的震后修复工作。     

地震动频谱对小湾拱坝非线性响应的影响

将时间信号时—频联合分析的自适应谱方法用于研究地震地面运动的频率非平稳特征、提取频率非平稳信息，统计得到各个频段地震动成分的强度变化过程。在此基础上，应用均匀调制随机过程模型和演变随机过程模型合成人工地震波，以此为输入对高拱坝进行了考虑地震动时—频非平稳性的动力响应分析。结果表明，在地震力作用较小时，影响不大，但对地震力作用较大的高拱坝，地震动的非平稳性对拱坝非线性地震响应的影响不可忽略。     

基于多个响应量的拱坝地震易损性分析

以白鹤滩拱坝为研究对象,选取成组强震记录,同时考虑地震动和材料的不确定性,采用增量法对白鹤滩拱坝进行了地震易损性分析。统计连续调幅地震动作用下拱坝损伤破坏过程,直观的划分了拱坝地震破坏等级,确定了拱冠位移、横缝开度和损伤体积比这三个响应量在各破坏等级间的界限值,从而可通过这三个响应量定量描述拱坝的破坏等级。通过拟合增量动力分析结果,分别建立了三个响应量的概率地震需求模型,进而求得地震易损性曲线,并综合比较了不同破坏等级下基于三个响应量的易损性曲线,全面反映了拱坝易损性。利用易损性曲线可以预测不同强度地震作用下拱坝达到各级破坏的概率,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供了理论依据。     

主余震下自复位支撑RC框架结构性能研究

基于地震动峰值和频谱,提出了一种适用于地震工程领域、流程简单的主余震序列构造方法,构造出7条主余震序列地震动。对一12层的预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑RC框架结构在主余震下的抗震性能进行分析,并与防屈曲支撑(BRB)结构进行对比。结果表明：两种支撑都具有稳定的滞回性能,且滞回环饱满;PS-SCED支撑还具备良好的自复位特性,PS-SCED支撑结构最大残余位移角比BRB结构减小74.7%;在主余震序列作用下,PS-SCED支撑结构的顶层残余位移角和结构耗能比仅主震作用下的值增大,最大增幅为35.3%和19.6%。余震会使结构的耗能和损伤增加,PS-SCED支撑能够显著提高RC框架结构的抗震性能。     

基于动态黏结滑移性能的钢筋混凝土分离式模型研究

基于钢筋混凝土黏结滑移机理,搭建能够描述循环荷载作用下钢筋混凝土之间黏结性能变化过程的动态黏结-滑移本构关系,并结合单弹簧联结单元法建立钢筋混凝土分离式模型.模型避免了人为选择法向刚度困难的问题,并通过局部坐标系求解钢筋单元解决工程配筋布置问题,保证了复杂受力条件下的计算精度与计算效率.结合混凝土损伤模型进行经典算例分...     

景洪水电站右冲沙底孔坝段在爆破震动效应下的安全评价

利用ANSYS软件对景洪水电站右冲沙底孔坝段在爆破开挖条件下进行动、静分析,并将时程法引入到承载能力极限状态设计分析方法中,进行稳定验算.结果表明爆破地震效应对右冲沙底孔坝段的抗滑稳定有较大的影响,但不会危及坝段的整体稳定,并根据计算结果确定各个爆破开挖阶段控制点的安全控制振速.     

高拱坝坝肩接触爆炸毁伤安全评价方法

坝肩稳定是高拱坝结构整体安全运行的基础,尽管高拱坝由于拱形受力特性具有较高的承载能力,但坝肩在遭受爆炸荷载作用后极易发生局部毁伤破坏,从而影响高拱坝结构的整体稳定性。着重对高拱坝遭遇水下接触爆炸毁伤后整体的安全稳定评价方法开展了研究,以刚体极限平衡法为基础,针对坝肩的毁伤破坏特征及毁伤面积,提出了拱圈沿右拱端面抗滑安全系数的评价准则,探讨了拱端面的损伤破坏对高拱坝沿拱端面抗滑稳定的影响。结果表明:坝肩接触爆炸主要引起接触部位坝体的压缩破坏和邻近拱端面的剪切损伤,而拱端面的毁伤将直接降低拱圈沿拱端面的抗滑稳定性,并最终导致高拱坝整体沿拱端面滑动失稳。     

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。     

基于不同场地动力数值模型的核电站泵房基础抗滑稳定性对比分析

CPR1000核电机组的联合泵房作为抗震I类物项,在极限安全地震动(SL-2)作用下厂房结构地震作用及基础抗滑稳定性分析是结构设计的重要环节。本文以某联合泵房的集中质量简化模型作为研究对象,基于ASCE4-98规范推荐的集总参数地基模型、无质量地基模型以及粘弹性人工边界场地模型,开展了泵房结构的地震作用以及基础的抗滑稳定性对比分析,并总结了其随不同类型的均质和分层场地以及不同的场地动力数值模型的变化规律。