地裂缝场地加速度响应振动台试验研究

地裂缝对工程结构的安全性影响巨大。在高烈度地区,若仍采用空间避让原则,势必浪费有限的土地资源,制约城市建设与经济发展。为了研究地裂缝场地的动力响应,使其得到更好的应用,以西安f4地裂缝为例,进行地裂缝场地地震动力响应振动台试验研究。试验结果分析表明:加速度放大系数与输入地震波类型和强度、土层性质和厚度及测点位置等因素有关;地裂缝场地加速度响应存在上、下盘效应,地表峰值加速度在裂缝处达到最大,并向两侧递减,下盘峰值加速度衰减速率比上盘快;裂缝两侧测点的加速度峰值存在时间差,上盘加速度变化频率较快。其研究成果将为地裂缝场地的工程应用提供参考。     

西安地裂缝场地动力响应规律振动台模型试验研究

通过开展地裂缝场地振动台模型试验,研究西安地裂缝场地动力响应规律及场地抗震设防问题。试验结果表明:越靠近地裂缝峰值加速度越大,随着距地裂缝距离逐渐增加,地表峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,其影响范围为上盘约30m,下盘约18m;随着输入地震动强度逐渐增大,地表峰值加速度逐渐增大但增幅不同;受地裂缝的影响,地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应"及"分带性"规律,具体可划分为"避让带"、"设防带"及"安全带";随输入加速度峰值的增大,场地地震放大效应呈整体减小趋势,这种变化趋势在激励加速度峰值为0.3 g时出现拐点后变化趋于稳定。模型试验结果为西安地裂缝场地工程抗震设防提供了理论依据。     

“y”形地裂缝场地主次裂缝地震响应差异的振动台试验

以西安地裂缝F6和F6’长安立交段"y"形地裂缝场地为背景,对"y"形地裂缝场地主次裂缝地震响应差异开展1∶15的振动台模型试验研究。试验结果表明,El Centro波激励下:1主、次地裂缝两侧的响应加速度放大系数Ki,j均随激励的增大整体上呈减小趋势,这种变化趋势在激励加速度峰值为300Gal时出现拐点;主地裂缝底部处的放大系数大于次裂缝同深度处的放大系数;主、次裂缝顶部和中部的加速度响应差异不明显。2底部加速度响应远离主、次裂缝均明显增强;激励加速度峰值≤200Gal时,中部加速度响应远离主、次裂缝均明显衰减,而顶部加速度响应远离主裂缝反而增强;主、次地裂缝加速度响应距离裂缝的衰减规律差异不明显。3主、次地裂缝顶部的下盘加速度响应均大于上盘,但底部的上盘加速度响应均大于下盘,这种上下盘效应随激励的变化趋势不明显,与主、次地裂缝的相关性也不明显。     

跨地裂缝框架结构地震响应振动台试验研究

为研究地裂缝环境下结构的动力响应规律,首次进行跨地裂缝结构和无地裂缝环境下结构振动台对比试验,分析地震作用下跨地裂缝结构的破坏形态、动力特性、加速度响应、位移响应和应变响应.研究结果表明:地震波传至上盘和下盘地表的峰值加速度、峰值时间、频率及相位等均存在差异,形成非一致性地震激励;此外,地裂缝场地对土层加速度有放大效应...     

考虑地裂缝活动影响的钢框架结构地震易损性分析

地裂缝活动对跨骑在地裂缝上的结构抗震性能的影响体现在地裂缝场地地震动输入的上盘效应和地裂缝活动引起结构的初始变形。基于已有振动台试验结果得出由于地裂缝场地上盘地表地震动加速度相对于下盘的放大倍数。地裂缝场地结构的初始变形需同时考虑结构跨骑地裂缝位置与地裂缝两侧的位移差。针对西安f4地裂缝场地,假定地裂缝两侧年累积相对位移差不变,建立钢框架结构地震易损性模型,同时考虑结构和地震动的不确定性,对9层钢框架进行4个龄期(0,10,20,30 a)的随机增量动力分析。对比钢框架结构考虑或不考虑地裂缝场地的易损性结果,表明跨骑在地裂缝之上的钢框架结构在地震作用下的破坏概率大于非地裂缝场地的结构,且随着地裂缝两侧位移差的增加,考虑地裂缝场地影响的结构在地震作用下的失效概率亦随之增加。     

地震荷载作用下地裂缝场地动力响应试验研究

 以西安地铁穿越地裂缝区域为工程背景,采用振动台模型试验,模拟地震荷载作用下地裂缝场地的动力响应。试验结果表明：地震荷载作用下,地裂缝场地中的隐伏地裂缝逐渐出露,随着地震动力荷载的持续作用,裂缝在地表贯通,并在裂缝的上盘区域中生成与之相交的次生裂缝,地裂缝内部的松散充填土体沿裂缝向上运动。地震动力荷载作用下,地裂缝场地产生不均匀沉降,且地裂缝位置产生的沉降大于其两侧区域,不均匀沉降导致地裂缝两侧产生张拉力,张拉力继而使隐伏地裂缝扩展出露地表,同时伴随裂缝宽度增加。振动过程中,地裂缝场地上盘所产生的动力加速度大于场地下盘区域的动力加速度。研究结果可为地震荷载作用下地裂缝场地中的结构抗震设计提供重要参考。     

穿越活动地裂缝地铁隧道震害机制研究

 通过振动台模型试验对穿越活动地裂缝的地铁隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括地铁隧道的加速度反应,土压力及应变的变化规律。分析结果表明,穿越活动地裂缝的地铁隧道在地震荷载作用中,活动地裂缝场地产生不均匀沉降,上盘沉降大于下盘区,预设地裂缝部位沉降值最大,不均匀沉降导致次生裂缝及沉降陡坎产生,地铁隧道上方场地土体产生细小裂缝;地铁隧道与活动地裂缝的加速度时程曲线均与地震动荷载加速度时程具有一致性,地铁隧道各部位加速度时程保持一致,说明在地震中地铁运动保持整体性,上盘场地的加速度峰值较大,表明在活动地裂缝中上盘区对地震动力有一定的放大效应;活动地裂缝场地中土压力呈现出动土压力曲线变化,地震加载结束后隧道结构侧向的土压力受力状态及大小均产生变化,隧道结构顶部的土压力有较大增加;应变曲线表明在扩大断面的马蹄形隧道结构中拱腰部位的应变增值最大,拱顶部位次之,底板的应变增值相比最小。以上成果对于合理认识跨越地裂缝的地铁隧道的地震响应特征具有重要意义,可为地铁隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。     

农村房屋地基砂垫层隔震系统振动台试验研究

为研究农村房屋的防震减灾措施，验证地基砂垫层的减震效果，制作了1/4缩尺的1层砌体结构模型，采用大型振动台进行了有地基砂垫层隔震措施与无隔震措施的对比试验。采用自行研制的大型叠层剪切模型土箱，地基土采用粉质黏土，砂垫层采用中粗河砂。进行多工况单向水平激励的模拟地震试验。结果表明：在峰值加速度为0.1g和0.2g的El Centro波激励下，地基砂垫层隔震系统主要依靠砂垫层的塑性变形消耗部分地震能量，从而减少了上部结构的地震反应；在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，一方面依靠砂土的塑性变形消耗部分地震能量，另一方面由于结构基础与地基土之间的相对滑移运动，限制了地震反应向上部结构的传递；在基础埋深范围内回填砂土的措施既促进了结构基础与地基土之间的相对滑移，又对上部结构的位移反应起到了较好的限制作用；地基砂垫层隔震系统可有效减小结构的加速度、层间位移、层间剪力，在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，楼层加速度峰值减小35%，层间位移峰值减小59%，层间最大剪力减小34%。     

竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构振动台试验研究

为研究竖向分布钢筋不连续的装配式剪力墙结构抗震性能,设计了1个缩尺比为1/2的四层模型结构,并对其开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇等地震烈度(0.035g~0.62g),并进行了峰值加速度0.80g的El Centro波破坏加载。研究结果表明：在7度罕遇地震作用下,模型结构处于弹性状态,最大层间位移角仅1/991;模型结构进入塑性阶段后(8度罕遇和9度罕遇地震作用),现浇边缘构件产生水平裂缝并跨越竖向拼缝向预制墙体发展,模型结构频率和阻尼比大幅变化,最大层间位移角为1/125;在峰值加速度0.80g的El Centro波作用下,模型结构发生典型的压弯破坏,一层现浇边缘构件混凝土局部压坏,钢筋压曲,但未发生整体破坏或倒塌;模型结构的1阶频率和阻尼比分别降低58.3%和增大163.2%,层间位移角达1/87;该剪力墙结构整体变形呈弯曲型,其现浇边缘构件和预制墙体具有良好的协同工作能力,抗震性能良好。     

聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固残损砖箍窑洞振动台试验研究

为提高残损砖箍窑洞的抗震性能,对黄土高原地区典型传统民居砖箍窑洞残损试验模型采用墙体裂缝注浆加固和聚丙烯打包带网水泥砂浆面层进行整体抗震加固,并对加固后结构模型的抗震性能进行模拟地震动振动台试验。试验中选取人工波、El Centro波和LA Hollywood波作为地震动输入,实测并分析了加固结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转效应、基底剪力、滞回耗能及加固效果。结果表明：随着地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大;随地震动峰值加速度的增加,X向、Y向加速度放大系数均逐渐减小,出现明显损伤后,结构动力放大系数减小幅度变大;多遇地震作用下加固模型结构最大层间位移角为1/500,设防地震作用下最大层间位移角为1/200,罕遇地震作用下最大层间位移角为1/133,倒塌时最大层间位移角为1/29;拱脚与基础的相对变形明显大于拱顶及窑顶的;加固模型结构破坏时水平扭转角最大值为0.0015rad,具有较大的抗扭刚度和耗能能力;综合加固后结构模型的抗震性能、能量耗散、经济性,聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固砖箍窑洞具有明显的优势,可在残损砌体结构的抗震加固中推广应用。     

地裂缝对地铁明挖整体式衬砌隧道影响机制的模型试验研究

 以西安地铁2号线穿越地裂缝带为研究背景,采用几何缩比1∶5的大比例尺地裂缝与地铁隧道结构模型试验,研究了地裂缝活动对地铁明挖隧道整体式衬砌结构的影响机制。试验结果表明：随地裂缝位错量的增加,隧道顶部土与结构接触压力上盘明显增大,下盘减小,底部接触压力上盘减小直至为0,下盘则明显增大;当地裂缝位错量达到20 cm时,位于地裂缝上盘的隧道结构底部出现脱空现象,下盘2.5 m处衬砌出现开裂,对隧道底部脱空区应及时进行注浆等地基处理;隧道底板基本处于受压状态,而顶板受力较复杂,下盘受拉,上盘则先受拉后受压。地裂缝作用下隧道变形破坏模式为拉张破坏,且隧道衬砌开裂主要出现在下盘距地裂缝14.0 m范围内,而位于上盘的隧道衬砌基本完好,这与地裂缝活动引起土体和地表建(构)筑物的变形破坏主要发生在上盘刚好相反。研究结果可为西安地铁穿越地裂缝的隧道结构设计与防治措施制定提供一定参考。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架模型振动台试验研究

为研究传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土(RC-CFST)组合框架的抗震性能,采用三维六自由度地震模拟振动台对缩尺比为1/4的模型结构进行了El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波输入下的试验。通过白噪声扫描得到了该模型的自振频率、阻尼比等动力特性,研究了模型结构的受力过程、破坏特征及加速度、位移、剪力和应变等动力响应。试验结果表明：随着输入波地震峰值加速度的增加,框架模型的自振频率下降,阻尼比增大,加速度放大系数逐渐减小;柱架是耗散台面地震作用的主要构件;7度罕遇地震作用下结构X、Y向的最大层间位移角分别为1/46、1/51,结构的总体刚度偏小;结构的地震剪力沿模型高度方向没有明显下降的趋势, CFST柱顶部与枋、椽连接区域及柱底为结构的抗震薄弱环节。基于研究结果, 提出了加强该组合框架抗震性能的设计建议。     

地裂缝场地地铁车站动力响应振动台试验研究

地震和地裂缝耦合作用严重威胁着地铁工程的安全.通过开展地裂缝场地(穿越地裂缝)地铁车站结构模型的振动台试验,分析了地震作用下地裂缝场地土的加速度反应、裂缝发展和车站的加速度、应变等动力反应规律.试验结果表明:模型土在临近地裂缝的一定范围内地震响应较大,且距地裂缝相同距离处,上盘的加速度响应整体上大于下盘;地裂缝场地地铁...     

跨地裂缝结构地震作用下的损伤分析与评估研究

为研究跨地裂缝结构地震作用下的损伤机理与评估方法,通过缩尺比例为1/15的五层跨地裂缝框架结构模拟振动台试验,获得了不同地震波作用下该结构的自振频率变化和裂缝发展规律;采用加权系数法对模型结构进行损伤评估分析,并验证了该评估方法的可行性和合理性。同时采用ABAQUS有限元软件建立了结构跨越地裂缝和处于无地裂缝场地两种分析模型,进行了在高烈度地震作用下跨地裂缝结构构件和整体损伤分布规律的研究,以确定跨地裂缝结构损伤位置和损伤程度的内在关系。研究结果表明:跨地裂缝结构构件损伤分布表现出明显的上、下盘规律,即距地裂缝相同位置处,地裂缝上盘的梁柱构件损伤指数均大于下盘构件;跨地裂缝结构底层损伤指数远大于其他楼层,底层是该类结构的薄弱层;在相同峰值加速度地震作用下,处于非地裂缝场地结构整体损伤指数小于跨地裂缝结构,地裂缝的存在加剧了上部结构的损伤破坏。     

基于负刚度理论的新型减震器试验

在参考现有理论与有限元分析的基础上,以加速度响应、加速度均方差和减振率3个评价指标来研究基于负刚度理论的新型被动减震器的减震效果,论证了该装置的适用性。按照试验要求制作了单榀三层钢框架和减震器模型,并对框架模型进行了配重以模拟实际情况,分别选用El Centro波、Taft波、人工波和设计反应谱生成的波作为地震荷载。对安装该减震器的单榀三层钢框架进行振动台试验。结果表明:在不同地震波的作用下减震器均发挥作用,不同测点处的加速度响应、加速度均方差和减振率3个指标均低于无控结构,减震器具有比较好的减震效果; 不同水准地震动激励下,模型结构顶层、二层及一层最大加速度响应的减振率分别达到45.01%,26.32%,13.57%,其最大加速度均方根响应的减振率则分别达到53.01%,31.83%,19.59%,安装负刚度减振装置的钢框架模型结构的加速度响应得到了有效控制。     

内泄下LNG储罐外壁的地震响应分析

针对内罐泄漏条件下LNG储罐混凝土外壁,利用ADINA软件分别建立储罐空罐及满罐LNG储罐有限元模型.在El Fentro地震波作用下,考虑固液耦合作用,对储罐进行地震响应分析.结果表明:通过比较空罐与满罐情况下LNG储罐外壁的地震作用下的位移、加速度曲线,储罐的外壁受罐内LNG储液的影响较大,其位移和加速度在液固耦合...