P波空间斜入射下沥青混凝土面板堆石坝响应特性及面板破坏评价

地震波入射方位和斜入射角度对于沥青混凝土面板堆石坝地震响应结果有着显著影响。本文从地震动传播机制出发,基于波场叠加原理,推导了P波以任意入射方位角和斜入射角空间斜入射下弹性半空间自由场计算公式,建立了P波空间斜入射波动输入模型。以不同应变率下的沥青混凝土单轴动态拉伸试验结果为基础,提出了考虑抗拉强度随应变率实时变化的沥青混凝土面板破坏评价方法。考虑16种不同入射方位角和斜入射角下的P波空间斜入射工况,从面板应力和加速度两方面分析了入射方位角和斜入射角对某实际沥青混凝土面板地震响应特性的影响,并进行了沥青混凝土面板的抗拉破坏评价,分析了静态评价方法与动态评价方法的差异。结果表明,所建立的P波空间斜入射波动输入模型能够准确模拟半空间自由场,波动输入数值解与解析解符合良好;与垂直输入射相比,面板顺水流向、垂直水流向加速度峰值最大分别增加135.9%和92.7%,竖向加速度峰值最大减少68.3%;空间斜输入导致面板动应力增大,主拉应力和主压应力最大分别增加3.6倍和2.7倍,忽略入射方位角和斜入射角可能会严重低估面板的地震响应。传统将静态强度提高30%作为动态强度的面板抗拉破坏判别方法过于严格,本文提出的考虑应变率效应的沥青混凝土面板破坏评价方法较为符合实际。     

国内外地下综合管线廊道发展的现状、问题及对策

为研究浅源地震作用下地下综合管廊在SV波倾斜入射下的接口地震响应规律, 首先基于波动理论, 将斜入射地震动模拟为施加在黏弹性边界上的等效节点力, 并引入非线性弹簧单元模拟管廊接口的力学行为, 采用动力时程分析法计算管廊接口的地震响应; 其次以典型综合管廊接口的张开量与转角的止水失效限值为依据, 给出SV波不同入射角度下管廊接口张开量及转角的安全性评价.分析结果表明: SV波在管廊接口处产生的峰值张开量随着入射角度的增大而先减小后增大, 当入射角度为30°时, 管廊接口产生的水平张开量最大; 在中震、大震作用下, 当入射角度为20°~30°时, 管廊接口转角超过相应的安全限值, 管廊接口可能发生止水失效.综合考虑SV波不同入射角度下管廊接口的止水失效范围可为管廊接口防水及结构安全设计提供参考.

     

地震波扭转加速度的计算及其在框架结构中的应用

介绍了通过地震波的平动加速度分量获得地震波扭转加速度分量的原理,给出了应用Matlab软件开发出的计算程序,并应用该程序获得了EI Centro波及唐山地震宁河地震波扭转分量,将其与平动分量进行比较,给出它们之间的差别与联系.建立了框架结构空间有限元弹塑性分析模型,并对框架结构输入平动与扭转地震波分量,进行了弹塑性时程反应分析.结果表明,扭转地震动分量对框架结构的影响较大,设计时应充分加以考虑.     

煤体压剪破裂震源模型及远场震动特征

为了研究工作面煤体破裂造成的震动破坏效应,根据位错震源理论与动态断裂力学,建立了煤体压剪破裂震源模型,推导了煤体压剪破裂引起的震动位移场远场表达式.数值计算结果表明:随着煤体破裂速度的升高,远场P波、SH波和SV波的振幅逐渐增大.震动位移场远场空间分布特征显示P波分量主要集中在与破裂面成45°夹角的平面内,SH波和SV波分量主要集中在破裂面及其正交面内.在平行和垂直于破裂面的传播方向上,P波的衰减速度大于SH波和SV波且幅值小于SH波和SV波.工程实践中,需要注意防范P波对工作面巷帮造成层裂破坏和SH波、SV波对工作面两巷与顶底板结合处造成剪切破坏.     

土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

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。     

考虑地震动空间非一致性的地铁车站结构三维数值模拟

介绍了实现非一致地震动作用采用的等效人工边界单元和等效荷载法,采用自由场模型验证输入的正确性.以某在建地铁车站为背景,建立了三维地铁车站模型,计算了不同频谱地震波在一致与非一致波动入射工况下地铁车站的地震动反应,分析了该地铁车站在非一致地震动作用下的反应特性.总结了非一致地震动作用对车站结构反应的影响,分析了不利位置地震动内力反应,得出长跨度地铁车站有必要考虑地震动非一致因素影响作用的结论并提出抗震建议.     

地震波扭转加速度的计算及其在框架结构中的应用

介绍了通过地震波的平动加速度分量获得地震波扭转加速度分量的原理,给出了应用Matlab软件开发出的计算程序,并应用该程序获得了EI Centro波及唐山地震宁河地震波扭转分量,将其与平动分量进行比较,给出它们之间的差别与联系．建立了框架结构空间有限元弹塑性分析模型,并对框架结构输入平动与扭转地震波分量,进行了弹塑性时程反应分析．结果表明,扭转地震动分量对框架结构的影响较大,设计时应充分加以考虑．     

基于HHT变换的结构地震响应与能量计算分析

为了更好地研究地震动激励与结构响应之间的定量关系,通过HHT变换得到瞬时能量谱、Hilbert能量谱以及三维幅值谱,研究了基于HHT变换的结构地震反应的能量计算方法.提出了以地震动峰值能量的最大值和峰值系数作为地震对结构破坏的定量指标的概念。通过算例计算了地震动和结构位移的能量,求出了各种地震波峰值能量的最大值和峰值系数,得到结构各层能量与反映非平稳特征的峰值系数的关系。结果分析表明,基于HHT变换的结构地震能量计算,更加明确了地震波在结构传播过程中能量的变化规律,计算结果的精度可以满足工程设计要求.初步建立了地震动对结构破坏的强弱的判据,该判据是可行和可靠的.可为工程抗震设计和结构控制等研究提供重要的基础资料.     

弹性介质中SH波传播的三角形格子法

目的提出一种不规则边界非均匀弹性介质中反平面剪切(SH)波传播数值模拟方法,研究反平面剪切波入射时地表起伏及软弱层对场地的影响.方法将实际介质计算区域剖分成三角形网格,构造出控制体,给出积分形式的控制体运动方程;交替运用控制体运动方程和SH波的本构方程,在时间域上递推计算给出被研究区域内各节点的加速度、速度、位移和各格子的应力.结果给出了弹性介质中SH波传播数值模拟三角形格子法.数值算例结果与解析解比较,验证了方法的计算精度和有效性.瞬态反平面剪切波入射时,地表起伏、软弱层会引起场地的运动状态量和应力量的放大,有运动状态量和最大剪应力集中现象.结论SH波传播数值模拟三角形格子法计算精度较高,处理不规则边界非均匀介质波动问题的适应性强,算法实现简单、计算量小.是研究大规模、不规则边界非均匀介质中SH波传播问题的一种有力工具,为岩土动力学中的波动研究提供了一种新的数值方法.     

斜入射地震作用下地铁车站结构抗震性能分析

为了分析斜入射地震作用下地铁车站结构的抗震性能,以苏州地铁一号线星海广场车站双层地下结构为分析对象,建立了地震反应三维实体有限元模拟模型,模拟了斜入射地震作用下地下结构与围岩土体系统的三维地震反应,系统分析了大型地下结构地震反应的空间效应与永久变形规律.结果表明:土体在地震作用下产生了不可恢复的塑性变形,主要为地表沉降,并显著受地震动入射角度的影响.大型地下结构地震反应的空间效应显著,纵向地震反应表现为中柱较边柱强烈,永久变形大;横向地震反应表现为内侧柱较外侧柱强烈,永久变形大.中柱是地下结构抗震最薄弱的部位,结构设计时建议中柱采用铰接,只承担竖向荷载,不承担水平剪力,将有利于提高地下结构的整体抗震性能.     

模拟爆炸地震波及其对框架结构的影响

基于能够描述爆炸地震波的非平稳随机过程模型进行爆炸地震波的模拟研究,给出能够考虑装药量和爆心距影响的单点爆炸地震波实用模拟方法。以15层框架结构为例,运用有限元分析软件建立空间板梁结构的有限元模型,计算结构的固有频率和固有振型,分析高层框架结构在模拟爆炸地震波作用下的动力响应。根据结构动力响应结果,判断结构的薄弱层,为工程抗震设计提供参考依据。     

装配式钢框架-带肋薄墙板结构振动台试验

为研究装配式钢框架–带肋薄墙板结构的抗震性能,设计制作了一个两层两跨的足尺房屋模型,并对其展开了12个工况组的振动台试验. 试验选用El Centro波、Taft波和人工波,地震动加速度峰值（peak ground acceleration, PGA）从0.07 g逐级增长至1.2 g.研究了模型在各工况下的破坏特征、动力特性和地震响应. 结果表明:8度基本地震动时模型处于弹性阶段,8度罕遇地震动时模型损伤集中于装配式薄墙板,而钢框架应变较低. 随着PGA增大,薄墙板作为结构的第一道抗震防线逐渐开裂变形,使得结构刚度逐渐退化,而钢框架损伤轻微. 最终PGA达到1.2 g时模型X向、Y向抗侧刚度分别下降37.8%和33.6%. 试验过程结构阻尼比介于4.29%～7.19%,呈逐渐增长的趋势;各楼层加速度放大系数介于0.93～2.46,低于传统刚性结构. 模型在8度多遇、罕遇地震动时的最大层间位移角分别为1/868和1/220,满足规范限值要求;在9度极罕遇地震动时最大层间位移角达到1/71而模型未倒塌,表明结构具有良好的抗震性能,可在高设防烈度地区应用.     

Seismic response analysis of GRPS embankment under oblique incident P wave

In order to investigate the seismic performance of geosynthetic reinforced and pile supported(GRPS) embankment under seismic loads, an input method for three-dimensional oblique incidence of P wave was proposed. This method is based on the explicit finite element method while considering the viscous-spring artificial boundary(VSAB) condition. Using the proposed method, a numerical study was conducted, and the influence of oblique incidence on the seismic response of GRPS embankment under the oblique incident P waves was analyzed. The results indicate that in comparison with vertical incidence, the oblique incidence can significantly increase the displacement, velocity and acceleration of key locations in the GRPS embankment. The existence of geosynthetics can alleviate the impact of seismic load on the response of the embankment to a certain degree. Moreover, the number of reinforcement layers and modulus of geogrid also greatly influence the seismic performance of GRPS embankment.     

地面转动分量的标准反应谱

利用美国圣．费尔南多地震时７６个台站记录的２２８条地面平动加速度记录，按照转动分量与平动分量之间的关系，合成了相应的地面扭转及摇摆分量加速度时程；同时将实际场地分为硬场地和软场地两类，研究了两类场地的地面转动分量标准反应谱，其结果可望在工程抗震实践中应用。     

爆破地震波作用下框架结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下框架结构进行了动力分析，建立了爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法，利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波，对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析，通过与构造地震波作用下结构的动力反应的对比，对其安全性进行了评估，得到该框架结构在本次爆破地震波作用下安全度满足要求的结论。     

含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

提出一种含旋转振子的周期性基础（PF）板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有限元法,利用可考虑板厚影响的SHELL单元计算PF板的弯曲波衰减域,系统研究材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响;通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证PF隔震的有效性。结果表明：弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下,PF的衰减域在10 Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。     

装配式轻钢框架-轻钢桁架结构振动台试验研究

为研究装配式轻钢框架-轻钢桁架结构的抗震性能及桁架式"L"形柱的震坏机理,进行了一座两层房屋的足尺模型振动台试验.对模型进行42个工况的地震波输入,运用模态分析理论识别了模型结构的动力特性,分析了加速度响应、位移响应和应变响应的变化规律.研究表明:在地震波加速度峰值从0.07g逐渐增大到0.9g的过程中,结构自振频率逐步下降;加速度放大系数逐渐降低;最大层间位移出现在首层,在8度基本地震动和8度罕遇地震动时的最大层间位移角分别为1/268和1/164,低于多层钢结构的弹性层间位移角限值和弹塑性层间位移角限值;结构能满足"两阶段、三水准"的抗震设防要求.模型中的桁架式"L"形柱在8度基本地震动时处于弹性状态,在8度罕遇地震动时有部分桁架节点处焊缝开裂并进入塑性状态,在9度罕遇地震动时结构塑性变形加大但仍有一定安全储备,在9度极罕遇地震动时刚度严重退化.结构在经历了渐进的塑性变形过程后,仍保持一定的承载能力,具有较好的延性,可在高设防烈度地区应用.     

结构动力反应分析中的地震动输入问题研究

目的 为解决重要工程结构在地震动力反应分析时合理选取地震动输入的问题.方法 针对不同的工程结构,选择结构的特征周期作为结构特征参数,对不同的地震环境下结构抗震分析中的地震动时程通过理论分析和实际震害经验相结合的技术途径,采用地震危险性分杯方法 ,确定出对场址贡献量最大的潜在震源区、地震震级,并由衰减关系求得震中距,实现具有理论依据的设定地震动确定过程.结果 提出地震动时程的选取过程是一个设定地震的确定过程的概念,并将其定义为与结构特性相关的设定地震.笔者建议的与结构特性相关设定地震方法 更能体现对结构地震反应贡献较大的前q阶振型的自振周期的主要影响,全面展现不同工程结构在所面对的不同危险水平潜在地震威胁情况下的反应特点,提高结构的安全性.结论 相同的结构在不同的地震环境下设定地震是不同的;而在相同的环境下,不同结构的设定地震也是不同的.在确定结构不同地震危险水平下地震动影响时,应该根据具体的结构特点和地震环境确定合理的设定地震.