Damage observation and assessment of the Longxi tunnel during the Wenchuan earthquake

The Longxi tunnel was one of the most damaged tunnels during the 2008 Wenchuan earthquake in China. What makes the case interesting is that the tunnel crosses a fault zone. Damage from small to heavy cracking was observed both at the portal and inside the tunnel, while sections close to the fault completely collapsed. A full three-dimensional dynamic finite element model of the tunnel and rock system is used to assess the seismic damage observed in the tunnel and to evaluate the influence of the longitudinal and vertical motions on the seismic response. A comparison between the numerical predictions and the damage reported shows a good agreement. The results indicate that the longitudinal earthquake motion has a significant effect on the response of the tunnel structure and should be considered for the structural design of tunnels in seismic zones. In contrast, the vertical seismic motions can generally be neglected.     

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于 ABAQUS 软件的 32CPU 显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土–框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明：大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。     

竖向多点激励下输电塔线体系导(地)线及绝缘子动力响应分析

考虑地震波以有限波速传播时所引起的地震行波效应及场地相干效应,基于建立的某大跨输电塔线体系空间有限元模型,在7度竖向地震作用下,采用考虑几何非线性的动力时程分析法,研究了该体系在竖向多点地震作用下的动力时程响应特性,并和一致激励下的响应情况进行比较.结果表明:竖向地震能明显增大绝缘子的内力,但对导线内力影响不大;多点激励对导地线及绝缘子的内力响应影响都很小,基本可以忽略.     

大断面隧道支护结构地震反应特性分析

从围岩-支护结构-地震相互作用研究思路出发,利用ADINA非线性有限元软件,通过大断面隧道施工力学及瞬时动力时程分析,研究隧道支护结构在水平(Ya)、纵向(Za)及水平-纵向(YZa)不同地震加速度作用下的位移、应力反应特性.结果表明,水平地震加速度对支护结构的水平位移、最大主应力、加速度和速度影响大,纵向地震加速度对纵向位移、有效应力、最大及最小主应力、最大剪应力、加速度和速度影响都大.在Ya=0.191 g、0.440 g或Za=0.141 g及其YZa共同作用下,大断面隧道初期支护遭到破坏,二次衬砌局部损坏;在Ya=0.440 g或Za=0.326 g及其YZa共同作用下,隧道二次衬砌遭到损坏;在Ya=0.880 g或Za=0.652 g时,隧道支护结构可能会遭到严重破坏.     

A method for examining the seismic performance of steel arch deck bridges

To examine the seismic resistance performance of a steel arch bridge during a strong earthquake, an approach is proposed in this paper to determine the ultimate strain of an arch rib using the static elasto-plastic large deformation theory. A steel fixed-end deck arch bridge with a span length of 200 m was used as an example in this study. The ultimate strain of the arch rib was calculated using the elasto-plastic finite element model. The seismic responses of the arch bridge exposed to strong earthquakes in two and three directions were also simulated. Moreover, the effect of earthquake motion in the lateral direction on the elasto-plastic earthquake response was discussed, and the seismic resistance of the structure was analyzed. The results show that steel arch bridges have preferable seismic resistance under strong earthquake conditions. While lateral earthquake motion has some influence on the damage to an arch bridge, it has little effect on the displacement, axial force, and bending moment responses of the arch rib. It is feasible to examine the seismic performance of the arch bridge by ascertaining the out-of-plane and in-plane earthquake responses of the bridge.     

江油市部分建筑在汶川地震中的震害分析

汶川大地震造成了四川省江油市部分建筑物不同程度的破坏,根据地震现场调查,对该地区不同结构形式建筑物的典型震害情况进行了介绍,对破坏原因进行了简要分析．并对抗震设计提出了一些建议。     

四川省汶川地震灾区干线公路典型震害特征分析

 基于地震灾区的大量调查、检测、评估与抢通保通的成果,概括介绍了汶川大地震后四川省公路总体损毁情况;归纳总结了四川省国省干线公路工程路基、路面、桥梁、隧道等结构物典型震害特征,并从地质和工程角度简要的分析了震害产生原因。桥梁毁坏程度与发震断裂的距离有很大的关系,隧道破坏程度不仅与发震断裂距离有关,而且与组成围岩的岩性有关,断裂带附近软硬相间的沉积岩隧道震害较为严重,花岗岩隧道震害轻微。边坡震害与断层带距离和组成边坡的岩性、坡度等有关,断裂带附近花岗岩、石灰岩及砂岩等组成的高陡边坡崩塌、滑坡等次生地质灾害非常严重。     

山岭隧道受震损害类型与原因之案例研究

 以1999年台湾集集地震造成完工通车仅1 a的三义壹号铁路隧道损害为例,应用隧道受震数值分析成果及相关研究,探讨隧道受震损害的原因。研究成果显示,受震损害区段皆落于埋深接近0.25倍岩体波长的范围内,即隧道埋深与岩体特性的组合强化震波受地表自由面反射与隧道散射的效应,导致衬砌受震引起应力大幅增加而造成破坏。而衬砌损害可归纳为4种类型：纵向裂缝、环向裂缝或环向施工缝错动、环状剥落以及斜向裂缝与剥落。分析隧道施工地质记录及震后检测结果显示,衬砌纵向裂缝主要受地盘深处上传的S波垂直方向或45?入射导致衬砌轴力与弯矩受震增加而影响。环向裂缝或环向施工缝错动则受到水平方向P波造成的张力破坏以及乐夫波造成衬砌应力增加的影响。环状剥落系隧道承受较显著的水平方向应力下,S波45?入射导致衬砌应力增量以及避车洞开口结构配置的影响。而斜向裂缝则受S波通过软硬地盘互层的应变差异以及隧道衬砌结构刚度特性所致。研究成果表明隧道受震损害原因与影响因素,可为山岭隧道耐震分析与设计提供参考。     

南京长江沉管隧道的地震安全性评价*

 利用沉埋隧道整体地震反应分析的数学模型和平面有限元动力分析模型,对高速铁路南京长江沉管隧道进行了地震响应分析,计算了该隧道在地震作用下的地震响应,评价了该隧道在地震作用下的安全与稳定性。     

黄土无衬砌隧道破坏机制振动台试验研究——隧道稳定性分析讲座之二

在参考相关文献以及做了一定数值模拟分析后进行了黄土无衬砌隧道的大型振动台试验的研究.振动台试验的研究结果表明:埋深越深峰值加速度越小,埋深浅的隧道和地下结构要加强抗震措施;隧道洞口部由于刚性变化较大峰值加速度相比沿隧道其它位置要大,在隧道洞口部一定范围内要提高抗震水准;隧道直墙中下部是最易破坏的部位,而隧道仰拱会出现拉...     

足尺震损钢筋混凝土柱耐火性能试验研究

地震次生火灾具有发生概率高、灾害破坏力强、损失巨大和机理复杂等特点,为分析震后火灾环境下钢筋混凝土柱构件的抗火性能,以钢筋混凝土柱的裂缝、混凝土剥落和残余变形作为地震损伤形式,设计了7根带有预制损伤的足尺钢筋混凝土方形截面柱,进行明火试验,研究不同几何损伤形式及损伤程度对混凝土柱的火灾破坏特征、截面温度场分布、竖向变形过程及耐火极限等性能影响规律。试验结果表明,预制损伤混凝土柱构件的火灾破坏程度明显大于无损伤混凝土柱,其中混凝土剥落对震损柱内部温度场及耐火性能的影响最大。根据足尺混凝土柱的耐火试验结果,采用ABAQUS有限元软件分析震损混凝土柱的温度场分布与耐火极限,结果表明：当试件端部产生保护层剥落时,剥落区轴向等温线向柱中心凹陷,整体呈“瓶颈”状;轴压比与剥落厚度对震损混凝土柱耐火极限有较大影响;残余变形小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的弹塑性层间位移角1/50时,残余变形对震损混凝土柱的耐火极限影响有限。通过拟合得到了混凝土柱的轴压比、残余层间位移角、剥落厚度与其耐火极限之间的量化关系式,关系式计算结果与试验结果吻合较好。     

多年冻土区场地地震动随机特性研究

利用随机振动理论和动力分析的有限元方法,对青藏铁路多年冻土区场地进行了随机地震反应分析,分析了多年冻土区场地随机地震特性,研究了冻土层厚度的变化对场地随机地震特性的影响,获得了场地卓越频率及地震响应峰值。研究结果表明,随着冻土层厚度的增加,场地卓越频率呈增大趋势,但变化不大,场地地震反应呈减小趋势。     

1995年日本阪神地震大开地铁车站震害原因及成灾机理分析研究进展

1995年日本阪神地震中,大开、长田、三宫、上泽和新长田等地铁车站以及区间隧道发生了程度不同的震害,特别是大开地铁车站震害极为严重,是迄今为止人类历史上首次记录到的几乎完全塌毁的大型地下结构震害事例,引起了人们对地下结构抗震问题的关注和重视。围绕大开地铁震害事例,国内外已开展了大量的理论、数值和试验研究工作,对震害机理和破坏模式等进行了深入、系统的解析,深化了对地下结构抗震性能的理解,但由于研究者们各自侧重的角度不同,资料的掌握和分析模型与方法上的差异,仍存在一些认识上的歧义,迄今并未形成一种系统性的共识。本文较为系统地从研究者们所采用的分析方法、分析模型及获得的相应结论等角度,回顾了围绕大开车站震害事例开展的研究工作,总结了地震动、场地特性及结构构造因素等对大开车站震害影响的分析成果,并对进一步深入分析大开车站震害现象以及地下结构抗震应解决的关键问题提出了建议。     

爆破地震动作用下砌体结构动力响应的现场实测与数值模拟研究

以江苏省昆山市朝阳西路南侧两栋楼房的爆破项目为工程背景,对爆破过程中产生的地震动及其效应,包括地震波的传播与衰减规律以及振动对邻近区域内一座三层砌体结构房屋安全性能的影响,进行现场测试,并采用有限元软件SAP2000进行数值模拟分析。测试结果表明,砌体结构房屋的竖向振动速度大于水平向振动速度,三层走廊的各向振动速度大于一层,竖向主振频率大都集中在10Hz以下,水平向主振频率相对分散,但基本不超过50Hz。经有限元数值模拟分析得到的低阶自振频率与顶层加速度值与实测的结果误差较小。     

地铁隧道的动力反应分析

以天津地铁1号、2号线为实例,利用有限元数值方法,对地震荷载作用下隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟,通过地震作用对隧道所产生的应力值、位移值等得出地铁隧道受地震力作用时的危险点,为今后的隧道设计提供依据。     

攀枝花里氏6.1级地震建筑震害调查与分析

2008年8月30日攀枝花发生里氏6.1级地震后,四川大学相关人员根据四川省的要求作为专家小组之一赴攀枝花开展了为期一个月的房屋应急评估工作.评估了攀枝花市及其下辖仁和区和盐边县房屋的受损情况,根据建筑不同结构类型和不同场地地震烈度进行了建筑的震害统计,结合典型工程震害案例,分析了震害特征和破坏原因,并提出了一些提高房屋建筑抗震的建议.     

现浇钢丝网混凝土墙板抗震性能有限元分析

针对新型现浇钢丝网混凝土墙板在地震作用下的抗裂问题,采用有限元分析方法,对墙体建立了四种不同约束模型和一种密度模型,并对这五种模型进行了模拟试验,对试验数据进行了对比和分析,提出了合理的计算模型,分析了该墙板在地震作用下的抗裂性能。     

木结构双参数地震损坏准则及应县木塔地震反应评价

根据应县木塔层间模型(比例为110)的拟动力试验结果,考虑材料性能劣化和残损状态,得到了木塔实体结构四线型非线性恢复力模型;根据能量等效,分析计算了在选择的地震波作用下相应层的最大位移及不同损坏状态下各层的耗能;提出古建筑木结构的双参数地震损坏准则,初步划分了震害等级及标定参数。通过对地震引起的残损指标的计算,指出在烈度8度的地震影响下,应县木塔二、三层有倒塌的可能;在烈度7度的地震影响下,这两层可能产生严重破坏。发现在地震作用下,木塔各层倾斜和残损部分耗能能力的降低是木塔损坏加剧的重要因素。     

震损建筑顶撑法仿真研究

归纳总结汶川地震的典型受损建筑特征及采用的救援技术。应用ANSYS有限元方法计算施加顶撑荷载前、后震损建筑在地震荷载作用下的反应,数值模拟顶撑位移作用下的受损建筑。分析结果表明:施加顶撑后结构的抗连续倒塌能力显著提高;顶撑距离过大,可能拉断构件或发生剪切破坏,故顶撑位移应为可进行救援的最小位移。     

高层型钢混凝土框架-混凝土核心筒混合结构#br# 地震破坏等级评估方法研究

型钢混凝土(SRC)框架 混凝土核心筒混合结构以其较好的抗震性能和灵活的空间布置被越来越多地应用于高层及超高层建筑中,合理评估其地震破坏等级可为震前灾害预测和震后修复或重建提供重要依据。总结分析大量该类结构主要受力构件的拟静力试验结果,参考《建(构)筑物地震破坏等级划分》(GB/T 24335—2009)和相关文献,给出各主要受力构件不同破坏状态的描述,计算各构件在不同破坏状态下满足85%以上保证率的变形指标限值,建立基于构件变形指标的该类高层混合结构破坏等级评估方法。通过有限元分析,对1栋混合结构在三水准地震作用下的破坏等级进行评估。结果表明：基于构件变形指标给出的整体结构的破坏等级判别结果与基于有限元分析给出的材料损伤云图的综合判别结果一致,说明所给出的各构件变形指标限值是合理的,所建立的方法是可靠有效的,可为该类高层混合结构的性能评估提供依据和方法。