天龙湖地下厂房地震动力放大区及动拉力区三维有限元分析

通过三维有限元地震反应分析，确定了天龙湖水电站高边坡地震加速度放大区及动拉应力区。结果表明，厂房所处区域为加速度衰减区，与同高程岩坡速度、加速度相比，厂房区量值较小。厂房区顺河向加速度约3．6m/s^2，横河向加速度约3．4m/s^2，铅直向加速度约2．5m/s^2，分别为输入加速度的0．87、0．82和0．60倍。上述结果为最终确定地下厂房方案，优化布置方案提供了设计参考依据。     

黄金坪坝基防渗墙地震反应规律

为研究地震作用对深厚覆盖层中坝基防渗墙的应力变形规律的影响并评价其抗震安全性,以黄金坪沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,在三维非线性静力分析的基础上,对坝基防渗墙进行了地震动力时程分析,动力计算中,坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich本构模型.计算结果表明,在地震过程中,防渗墙加速度和动位移反应均较小;横河向最大拉应力相比于静力工况增加了10.9%,防渗墙拉裂状况基本没有恶化;竖直向最大压应力为-33.62 MPa,增幅为0.9%;竖直向压应力最大值仅1.8%来自于地震波作用.综合看来,设计地震对防渗墙的应力变形状态影响不大.     

强震区近断层桥梁桩基础时程响应振动台试验

为进一步探明强震区近断层桥梁桩基动力时程响应规律,采用1g振动台模型试验,开展相同强度不同类型地震波作用下,近断层桥梁桩基加速度动力时程响应、桩顶相对位移动力时程响应、桩身弯矩动力时程响应及桩基损伤分析。结果表明：近断层桥梁桩基础的动力响应特征比无断层桩基更为明显,相比于非断层场地桥梁桩基础,近断层桥梁桩基加速度峰值、桩顶相对位移及桩身弯矩均较大。受发震断层及断层破碎带散体材料特性等因素的影响,改变了桩周土体半无限体性质,近断层桩基础桩顶加速度峰值出现时刻较为滞后,桩底加速度时程响应曲线规律与输入地震动更为接近,而桩顶加速度时程曲线振幅远大于桩底,且峰值出现时刻明显滞后于桩底和输入地震波;近断层桩基础桩顶加速度及相对位移时程响应在10s左右振幅较大,位移响应在30s作用开始衰减,此时段内桩基础动力响应特征最为明显;近断层桩基础桩身弯矩最大值均未超过其抗弯极限承载能力,且有20.36%~28.41%的抗弯承载能力富余;近断层桩基础基频没有发生变化,表明满足抗震设防烈度Ⅷ度的要求。综上所述,近断层桥梁桩基础抗震设计时,应考虑地震波频谱特性的差异对结构产生的影响,重点关注动力时程响应变化规律,根据多种类型地震波对近断层桥梁桩基础进行抗震分析与验算。     

基于粘弹性边界的河床式厂房地震动力响应分析

为分析河床式厂房在地震过程中的动力反应,评价其抗震安全性并找到其抗震薄弱部位及探讨地基辐射阻尼对厂房结构动力响应的影响,运用三维非线性有限元技术,对某厂房在地震过程中的动力反应及抗震安全性进行精确计算分析.其中采用粘弹性边界考虑地基辐射阻尼影响,采用流固耦合的方式考虑水体的作用.计算结果表明:河床式厂房动力响应受顺河向地震作用明显;上部结构动力响应大于下部结构;厂房上游部位动力响应大于靠下游部位:上游排架柱拉、压应力最大达到4.53、-5.58 MPa.同时,将计算结果与无质量地基方案计算结果进行对比得到:考虑地基辐射阻尼能有效降低河床式厂房的地震动力响应,最大降幅可达64.36%.     

乌东德水电站地下厂房层状节理岩体稳定性研究

摘要：随着我国水电资源开发的推进,越来越多水电站修建于高山峡谷之中,受地形地貌的影响,大量水电站厂房布置于层状岩体之中,定量分析层状节理岩体地下厂房变形并评价其稳定性成为亟需解决的重要课题。本文结合现场监测及数值模拟结果,分析不同密度层状岩体对于地下厂房变形的影响。对多点位移计、声波测试、微震监测等多种监测结果进行整理和归纳,从多角度揭示围岩变形规律及内部损伤情况。另外基于厂区工程地质特性、地应力实测资料,利用通用离散元程序UDEC对7#机组典型剖面进行数值分析,得到地下厂房开挖后的应力场、塑性区、位移场分布规律,揭示围岩潜在破坏区域。数值模拟与微震监测结果共同表明：围岩第VI层（高程815.40~809.00 m）开挖时,上游边墙812 m高程位移增加最快,微震事件数量大幅增长。水平向应力卸荷程度大于竖向应力卸荷程度;整体上主厂房上游侧位移大于下游侧,最大变形出现在上游边墙812 m高程附近,此处围岩屈服深度最大,围岩屈服集中区域与变形场分布基本一致,上游层状节理比下游密集是造成上下游变形差异的主要原因。围岩变形与层状节理分布关系密切,开挖活动将引起围岩层状节理活化,岩体损伤,围岩整体强度降低。开挖强度越大,微震事件增加越快,变形越大。乌东德地下厂房变形机制的研究对其后续施工及其安全运营具有重要意义。     

基于黏弹性边界的地下厂房地震响应分析

以澜沧江干流某大型地下厂房为研究对象,建立了地下厂房精细化数值仿真模型,利用MATLAB编程实现了地下厂房黏弹性边界施加及地震波输入,通过三维半无限空间算例在脉冲荷载作用下的响应分析,验证了黏弹性边界对能量的耗散作用.根据该地区场地类型和抗震设防烈度,利用厂房设计反应谱拟合人工地震波进行厂房地震动时程分析,得到厂房各部...     

大高宽比隔震结构双向输入振动台试验及数值分析

对高宽比为5的钢框架隔震结构模型,采用不同的地震波进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验,利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析．结果表明,大高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下的减震效果良好．在8度和9度地震作用下,试验观测到隔震层竖向进入了非线性受拉状态,测得支座最大拉应力3．176 MPa,隔震结构未出现倾覆．试验还发现,竖向输入地震动对隔震结构水平向地震反应的影响很小．对高宽比小于5的隔震结构进行水平向地震反应分析时,可忽略竖向地震对结构反应的影响．     

册田水库南副坝地基砂层液化分析

本文采用二维有效应力动力分析方法,对山西省册田水库南副坝地基砂层进行了地震液化分析和坝坡动力稳定分析。地震加速度时程曲线,采用了实测和人工合成等三组曲线。从而对该坝的抗震安全性能作出了评价;并对不同地震加速度时程曲线对砂层液化和坝坡稳定的影响作了有益的探讨。     

5.12汶川地震紫坪铺面板堆石坝静动力初步反演研究

根据"5·12"汶川地震峰值加速度衰减关系,推求坝址基岩EW、NS、UD方向峰值加速度分别为0.52g、0.46g、0.43g,然后采用比例法将实测加速度记录(051MXT)换算得到紫坪铺大坝动力计算的输入加速度时程;在利用建设阶段变形监测资料反演堆石体静力模型参数得纠大坝静应力的基础上,结合吉林台、猴子岩等工程室内试验资料类比得到了堆石体反映振动硬化特性动力模型的初步参数,并结合关门山、察汗乌苏等工程的现场原位试验资料和大坝实测地震加速度的频谱特性进行了调整复核;通过计算输入地震加速度的等效振动周数,利用实测资料对大坝堆石体的永久变形参数进行了反演分析.结论认为:振动硬化动力模型反映了大坝堆石体地震过程中的"震缩"现象,"5·12"汶川地震主震时间较长和坝址近震的铅直向加速度较大,是紫坪铺大坝震后永久变形较大的主要原因,Ⅱ、Ⅲ期混凝土面板的错台由于堆石体永久变形引起的次生破坏.现有土石坝动力分析理论和方法基本可以反映土石坝的抗震性能.     

姚河坝水电站厂房岩质边坡地震安全性分析

采用三维非线性有限元时程分析方法,结合姚河坝水电站厂房岩质边坡工程实例,在静力分析的基础上对水电站厂房后边坡的动力响应及抗震安全性进行分析.严格考虑了地基辐射阻尼效应,深入模拟锚索、锚杆、基础梁、框架梁、混凝土喷护等边坡加固措施,并详尽模拟了实际施工过程、地质地貌情况等.综合上述因素获得对边坡动力响应的科学评价.研究结果表明,位移、加速度基本上随着高程的升高而增大,应力分布从坡体表层向深部呈现逐层变化的特征.在坡体表面岩体脆弱带处的动力响应较为明显.并基于强度折减法理论,分析得出了边坡在设计地震作用下是安全的.     

地震扰动下边坡的浅表动力效应与锚固控制机理试验研究

针对汶川震区国道213线都江堰-映秀段道路边坡崩滑和岩土损伤深度所表现的地震扰动浅表动力效应现象,通过大型振动台模型试验,对浅表效应产生机理及防护工程锚固控制机制进行了初步研究.试验采用高2.1m的砂粘土单而坡模型和3种地震波形,定量分析对比了 0.253g、0.471g强震作用下3种典型高度原型边坡坡表与坡体内部的加速度放大率、动应变、振动主频等动力学响应量.由试验结果知,坡表的加速度放大率和振动主频平均较同高程坡体内部约大40%和45%,坡表的动剪应变及其与坡体内部间的动拉压应变量值显著,0.471g地震下峰值甚至高达6.5×10-3和2.2×10-3,均接近土体的极限应变.边坡浅表动力效应体现于浅表层与坡体内部间的不协调运动,拉-压动应变将产生剥离拉应力;同时与浅表层岩土动剪应变的反复揉搓作用相叠加,浅表层损伤积累及触发崩滑.对此,进一步通过锚固边坡与自然边坡的振动台模型试验对比,初步探讨了浅表动力效应的锚固控制机理,发现锚固结构能有效抑制坡表的加速度放大,提高坡体自振频率,试验中锚固边坡坡顶处加速度放大率较自然边坡小约15%～35%,自振频率提高近39%.分析锚固控制机理得:锚固后坡表自振频率提高,减轻地震波激励下的共振作用;锚固结构穿过浅层损伤破坏面将坡体内部与坡表连成整体,消除两者的不协调运动;锚固力抵消地震波在坡表反射造成的拉裂.论文研究可为汶川震区震后次生崩滑物源条件分析及边坡灾害防范深度提供一定的参考.     

GFRP叠层橡胶支座的隔震性能分析

采用GFRP叠层橡胶支座作为结构的隔震支座,同时输入X,Y双向地震波,通过动力时程分析将使用GFRP叠层橡胶支座的基础隔震结构较抗震结构进行对比,分析加速度、剪力、位移的性能变化规律.同时得出输入双向地震波的必要性,为使用GFRP叠层橡胶支座设计的基础隔震结构的推广提供一定依据.     

德泽面板堆石坝地震响应及抗震措施

采用三维非线性有效应力地震反应分析及安全评价的方法,分析了德泽面板堆石坝在正常蓄水位和地震共同作用下的动力响应,包括加速度响应、应力响应和位移响应,进而分析了坝体的抗震安全性;采用动力时程线法和动力等效值法分析了面板及下游坝坡在地震作用下的边坡抗滑稳定性;在动力反应成果分析的基础上,针对性地提出了相应的大坝抗震措施.研究结果表明:德泽面板堆石坝在设计地震作用下整体是稳定的,但在强震作用下有局部损坏,可修复使用,采用相应抗震措施可减轻震害,确保大坝的整体安全.地震响应分析成果及相应的抗震措施对类似工程具有重要的参考价值.     

天津软土地区地铁车站结构的三维地震响应

采用黏弹性边界,建立土-结构相互作用的三维动力模型,对软土地区的天津地铁5号线月牙河路站进行三维数值模拟,重点分析了在天津波输入下,地铁车站中柱关键部位的应力、加速度和下层中柱的水平相对位移时程响应．研究结果表明：地铁车站中柱与顶板、底板和中板的连接处为应力集中的薄弱部位,下层中柱的水平相对位移和水平方向加速度反应主要由水平地震作用控制．     

汶川地震冶勒大坝动力响应规律分析

冶勒大坝为沥青混凝土心墙堆石坝,最大坝高124.5 m, 坝基地质条件复杂。该坝址距“5·12”汶川大地震震中约258 km,地震发生时坝区有强烈震感,大坝强震监测台阵获得了主震较为详细的地震记录。采用三维非线性动力有限元方法对冶勒大坝在“5·12”汶川地震主震作用下的动力反应进行分析。分析时,以基岩实测加速度时程作为地震动输入,最大峰值加速度为11.968 gal,持续时间为124.4 s。有限元动力计算结果与监测资料反映规律吻合较好,获得了冶勒大坝与一般土石坝不同的地震动力反应规律：大坝地震响应分布从左岸到右岸逐渐增大且横河向地震响应较大,这种特殊的反应规律与冶勒大坝左右岸基础严重不对称的特殊地质条件密切相关。     

汉宁高速公路路基地震小区划研究

通过对沿线8个钻孔资料的分析,采用土体动力参数分析方法,结合近些年地震破坏统计资料,对陕西省汉宁高速公路沿线进行地震小区划研究.研究表明:全线软弱土层较多,标准贯入值低;顶层软土、中间层位的细、粉砂和底部黏土及粉土层的剪切波速分别在100 m/s,300~400 m/s和500 m/s之间;根据地面最大加速度和最大速度,可将全线分为两个分区,具有明显不同的土体动参数特征;在该地区进行结构物抗震设计时,应按照中等液化进行考虑.     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律,为其抗震设计提供依据,根据天津地铁一号线的实际工程背景,对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应,结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下,地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力,侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加,中柱由于受力复杂呈现"S"型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施,研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

考虑地震加速度时程影响的挡土墙动土压力分布

地震荷载下挡土墙动土压力分布是边坡支挡结构抗震设计的重要内容。本文采用拟动力法,考虑地震加速度随时间及挡土墙深度变化,采用水平薄层分析法与极限平衡理论,推导了地震荷载作用下挡土墙动土压力随地震加速度时程变化的表达式,研究了墙后破裂面倾角、动土压力系数、动土压力合力作用点位置随地震时程变化的特征,地震加速度对挡土墙动土压力分布的影响。结果表明：①本文方法确定的土压力系数介于Coulomb土压力系数和Rankine土压力系数之间。②动土压力合力作用点位置随加速度时程呈周期性变化,合力作用点高度高于传统方法的H /3。③地震荷载下挡土墙主动土压力呈非线性分布,地震加速度、内摩擦角对动土压力分布有显著影响。     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

地震动荷载作用下尾矿坝动力分析

为了研究拟修建的某尾矿坝的动力响应,本文结合该尾矿坝的勘察资料,对其进行两种地震动输入下的动力特性进行分析。综合分析了有效应力、动位移、永久位移、应力水平、水平加速度放大系数等物理量的分布及变化规律,对尾矿坝在两种地震动作用下的抗液化能力进行了评价。结果表明,该尾矿坝在上述动荷载作用下应力水平较低,具有较大安全储备,且坝内孔隙水压力维持在合理范围,坝内土单元不会发生液化。