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。     

考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度计算方法研究

传统边坡地震稳定性分析方法鲜有考虑土体拉裂破坏引起的张裂缝。基于极限平衡-拟静力法建立了水平地震力和竖向地震力作用下的力与力矩平衡方程,运用变分理论获得其临界破坏面及其对应的正应力分布,考虑土体没有抗拉强度建立考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度的闭合解答。张裂缝的出现会显著降低地震边坡的稳定性,对于垂直边坡将达到50%。当边坡坡度较大时,竖向地震力向下作用获得的屈服加速度更小,当边坡坡度较小时,竖向地震力向上作用获得的屈服加速度更小。     

大理西站支护边坡振动台试验及数值模拟

以云南省大理西站支护边坡工程为依托,开展边坡振动台试验和数值分析,得到双排抗滑桩的弯矩、锚杆轴力、坡面加速度响应规律及边坡的最终破坏情况. 试验表明：坡面加速度响应规律与测点相对位置有关,测点相对位置越高,加速度响应越明显;坡体裂缝影响岩土体动力特性,在裂缝出现后坡体加速度响应规律会发生显著变化;在地震下抗滑桩弯矩分布接近抛物线形状,弯矩的最大值靠近岩土分界线的下方,抗滑桩弯矩随输入地震波幅值增大成非线性增长;锚杆在4 m/s²地震峰值时刻的动轴向力大于静轴向力的3倍,地震作用是锚杆受力大小的决定因素;由于锚杆的作用,边坡的最终破坏面位于边坡2#的深部,此破裂面位置由边坡2#的中上部土体的滑移破坏与下部土体的越顶破坏组成.     

核电工程应用隔震技术的可靠性探讨

为了解决基础隔震技术在核电工程中的应用问题,以某高温气冷堆核电厂房结构为背景,通过1：20缩尺模型地震模拟振动台试验,研究了水平双向和三向地震动作用下水平整体基础隔震核电结构（含设备）的地震响应规律和特点,包括结构的加速度和位移反应、楼层反应谱和设备反应以及隔震效果等.结果表明：隔震结构的前二阶振型为水平双向平动,且变形主要集中在隔震层,上部结构近于平动;考虑竖向输入后结构水平向加速度放大系数是水平双向输入的2~3倍,且竖向加速度响应较大;水平向楼层反应谱峰值远小于竖向,三向输入的竖向楼层反应谱峰值大于双向输入;设备与结构的反应规律和特点基本相似.总之,水平向隔震可以有效降低结构和设备的水平向地震反应,但对竖向反应基本无减震效果,且竖向地震动作用可能降低水平向隔震效果.

     

可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用大型振动台试验研究

采用大型振动台试验,研究可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用。试验很好再现了自然地震触发场地液化与结构破坏的主要宏观现象。小震输入下,地基动力反应较小,孔压在输入波峰值到达几秒内达到峰值,并很快进入消散阶段,近桩区与远桩区峰值孔压差别很小,砂土层上部轻微液化;桩－柱墩表现为弹性动力变形,地基对桩地震反应的约束效应较大,桩在砂土层中动应变大于黏土层中动应变;由于上覆粘土层对桩的嵌固与墩顶配重惯性力的共同作用,致使桩在上覆粘土层中动应变远大于柱墩动应变。大震输入下,砂土层很快全部液化而发生强烈剪切流动,孔压在输入波峰值到达瞬间增大,而后缓慢上升至峰值,消散也很慢,近桩区峰值孔压远大于远桩区峰值孔压;桩－柱墩动力反应十分强烈,由于墩顶配重较大惯性力作用,加之砂土层全部强烈液化,致使桩上部嵌固点发生大幅度上移,并在砂土层与上覆粘土层过渡带出现大范围破裂且于粘土层中折断,下伏粘土层对桩的嵌固作用失效。试验成果,有利于合理认识可液化场地桩－土－桥梁结构地震相互作用,并为可液化场地桩基桥梁地震安全性评价与抗震设计积累宝贵的基础资料。     

钢骨-钢管混凝土框架结构抗震性能比较

运用SAP2000有限元分析软件对钢骨-钢管混凝土框架结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合8层钢管混凝土框架结构和钢骨-钢管混凝土框架结构工程进行比较。结果表明：不同地震波作用下,钢骨-钢管混凝土框架结构层间位移最大值、顶层的最大层间位移角、水平向加速度峰值及基底剪力最大值均小于钢管混凝土框架结构,其抵抗水平地震作用的能力优于钢管混凝土框架结构,对地震的响应弱于钢管混凝土框架结构,对地震的迟滞作用好于钢管混凝土框架结构。     

单跨开洞框支墙梁抗震受力机理研究

通过两片接近足尺的单跨开洞框支墙梁的试验研究 ,揭示了竖向荷载单独作用下、以及竖向荷载与低周交变水平荷载共同作用下的受力机理。研究表明 ,不论是对称开洞还是偏开洞框支墙梁 ,竖向荷载单独作用下均存在明显的组合拱作用 ;水平荷载作用下 ,当砖墙体抗剪强度较高时 ,墙肢可能不出现斜裂缝 ,墙底则出现明显的水平裂缝 ;托梁在洞口附近由于墙肢端部传来的高压力作用可能出现弯曲破坏或弯剪撕裂破坏 ,墙肢端则可能压碎 ;梁端可能出现剪切破坏 ,砖连系梁出现明显的剪切破坏特征。     

可液化场地桩基桥梁结构地震响应振动台试验

实施了可液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,研究桩基桥梁结构地震响应特征.试验再现了自然地震触发场地液化与结构破坏的主要宏观现象.小震输入下,地基动力反应较小,孔压在输入波峰值到达后几秒内达到峰值,并很快进入消散阶段,近桩区与远桩区峰值孔压差别很小,砂层上部轻微液化;桩-柱墩表现为弹性动力变形,地基对桩地震反应约束效应较大,桩在砂层中动应变大于粘土层中动应变;由于上覆粘土层对桩的嵌固与墩顶配重惯性力的共同作用,致使桩在上覆粘土层中动应变远大于柱墩动应变.大震输入下,砂层很快全部液化且发生强烈剪切流动,孔压在输入波峰值到达瞬间增大,而后缓慢上升至峰值,消散也很慢,近桩区峰值孔压远大于远桩区峰值孔压;墩顶配重产生较大惯性力作用,加之砂层全部强烈液化使得桩-柱墩动力反应十分强烈,导致桩上部嵌固点发生大幅度上移,且在砂层与上覆粘土层过渡带附近出现大范围破裂、在粘土层中折断.     

输入地震动对面板堆石坝坝体加速度放大系数的影响

采用等效粘弹性模型对某面板堆石坝进行了三维动力有限元分析,分别计算了坝体在不同地震设计烈度(峰值加速度为0.1g~0.4g)下面板堆石坝的地震动力反应。结果表明:坝体的峰值加速度随着输入地震动的增大而近似线性增大;但是峰值加速度的放大倍数随着输入地震动的增大而非线性减小。地震峰值加速度变化规律对面板堆石坝的抗震设防具有一定的借鉴意义。     

Dynamic response law about gravity retaining wall to seismic characteristics and earth fill properties

In order to find the dynamic response laws of retaining walls affected by certain earthquake loads, the influence of the seismic wave characteristics and sub-grade fill parameters (including the foundation surface slope) were focused on, and a series of tests were performed. The results show that the maximum stress of the retaining wall decreases as internal friction angle, foundation slope, filled soil cohesion and the biggest dynamic elastic modulus increase, while it increases with the seismic frequency and seismic input peak dropping. The addition value of dynamics earth pressure increases when seismic frequency and seismic input peak are reduced, while it decreases when the filled soil cohesion and internal friction angle rise. Meanwhile, dynamic elastic modulus and foundation slope have no obvious influences on addition value of dynamics earth pressure. The slope will be instable if the seismic input peak exceeds 0.5g and be disruptive if seismic frequency is larger than 2.5 Hz. The mid-lower parts of retaining walls are in most heavy and obvious response to these factors, which reveals the mechanism of “belly burst” in retaining wall that appears commonly in practical projects.     

丘陵地貌区斜坡强震动响应特征——以四川省长宁县为例

前人对高山峡谷地貌区高位斜坡动响应研究较多,但对低山、丘陵地貌区斜坡强震动响应研究很少。并且,研究这类地区顺倾斜坡的地震动响应对揭示长宁M_s 6.0级地震丰富的次生山地灾害动力机理具有一定意义。在四川省长宁县丘陵地貌区典型顺倾斜坡不同部位安置强震监测仪器,捕捉到40多次余震,通过SeismoSignal软件处理典型余震数据,分析峰值加速度、阿里亚斯强度、傅里叶频谱、加速度反应谱,进而采用水平/竖直向谱比法分析局部场地效应,最后对比分析低山、丘陵地貌区与高山峡谷地貌区的斜坡动响应。结果表明:坡顶峰值加速度可达4.171 m·s^-2,最大位移可达0.008 05 m,当峰值加速度大于1.0 m·s^-2时,阿里亚斯强度出现陡增的趋势; 局部地形的放大效应使得地质灾害以沿山脊的裂缝及小型崩塌为主,在低频2～5 Hz处,斜坡中上部易发生山体共振。以上研究揭示了砂、页岩顺倾斜坡高位放大效应,为地震山地灾害易发性区划提供地震监测资料。     

变速荷载作用下加筋低路堤动力响应分析

为研究变速荷载作用下加筋低路堤的动力响应,将荷载假设成变速均布线荷载,并考虑由于荷载变速产生的水平向应力,将加筋低路堤视为层状各向同性弹性层,采用Goodman模型表示层间接触条件。利用Garlerkin法推导出Fourier变换域内加筋低路堤动力响应的控制方程,提出一种模态叠加法,Duhamel积分和Fourier逆变换相结合的方法推导出任意时刻动力响应的数值解。采用两个算例验证方法的正确性,分析层间接触条件、荷载加速度、路堤高度和筋材刚度对加筋低路堤动力响应的影响。结果表明：层间接触状态对路面结构层底部的位移影响显著,尤其对纵向位移影响很大,且变速状态下这种影响更加明显,工程中应尽量使加筋土上下表面处于完全连续状态;随着初速度和加速度的增加,路面结构层动挠度显著增加,地基土表面动应力峰值明显增加,动应力路径显著增大且沿顺时针偏转;加速度对于正应力和剪应力在加筋低路堤中的衰减有一定的影响;增加加筋材料刚度会导致应力在加筋低路堤中的衰减,剪应力比最大可减小47.9%,正应力比最大可减小29%。     

竖向地震动对软土地铁隧道地震响应影响分析

为了研究地震动的竖向分量对地下结构的动力响应影响,针对某一软弱土层地铁区间隧道工程,进行非线性地震反应分析.计算模型中引入了土体的非线性本构模型,模拟土在循环荷载作用下的动力特性,隧道衬砌采用混凝土动力损伤塑性模型,模型边界设置为粘弹性人工边界,分别在模型底部施加水平向和双向地震动,进行地震反应分析,得到了地铁隧道的一些地震反应规律.结果表明;地震波的竖向分量对隧道顶底部的水平相对位移、隧道结构的动应力和隧道底部的竖向加速度均有较大的影响.因此,在工程设计中竖向地震动的影响不容忽视.     

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.     

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较.结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能.     

动力作用下锚杆格构支护土质边坡动态响应分析

地震边坡稳定性是岩土工程和地震工程中研究的重点问题之一。针对锚杆格构支护的均质土坡在地震荷载作用下的动力响应,通过振动台模型试验,分析了不同坡高地震加速度和速度响应规律、边坡位移特征及支护结构破坏特征,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:随着振动次数的增加,边坡模型自振频率逐渐降低;低频动荷载作用下坡体上部加速度响应最大,但随着振动频率的增加,放大作用降低,即边坡对低频振动波有放大作用,而对高频振动波却有滤波作用;振动频率较小时,坡体整体速度较大,但不同高度差异较小,破坏并不明显;振动频率接近模型边坡自振频率时,坡体上部速度最大,下部速度最小,且变化明显,破坏性最大;动荷载作用过程中,滑坡体的变形模式表现为旋转位移和水平位移,滑体和基体间相对位移上部较大;支护结构破坏时,上层锚杆和中层锚杆被拔出,上部格构发生严重隆起;虽然边坡做往复运动,但最终仍有一定相对位移;在设计支护结构时,要适当加长上部锚杆的长度,并且对中、上部格构进行补强。     

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．     

山西稷王山砖塔地震动力响应及损伤分析

采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析,为古塔的抗震加固提供依据,采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效,给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态,获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值,讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明,稷王山古塔整体刚度分布均匀,塔顶加速度放大系数最大,尽管古塔底部墙体厚于上部,但在地震作用下仍在底层首先出现受拉损伤,并随地震强度提高而向上扩展;应力云图显示,地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态,易使塔体形成斜向裂缝;古塔薄弱层为底部3层及顶层。     

Stress and deformation due to embankment widening with different treatment techniques

A two-dimensional(2-D) finite element(FE) model was developed to analyze the deformation and stress of embankment on soft ground due to widening with different treatment techniques.It is found that the embankment widening induces transverse gradient change due to differential settlements and horizontal outward movements at the shoulder of the existing embankment.Embankment widening also increases the shear stress along the slope of the existing embankment,especially at the foot of slope.The failure potentia...     

基于振动台试验的含软弱夹层堆积体边坡动力响应规律与失稳破坏现象研究

针对川藏铁路沿线典型潜在滑坡灾害点,设计完成了几何相似比为1:10的含软弱夹层堆积体高陡边坡振动台试验,从堆积体边坡失稳破坏现象与动力响应规律等方面开展了系统研究,得出以下结论:边坡滑塌是一个均衡渐进的过程,地震初期,在重力和地震力耦合作用下,滑体表面出现土体剥落;随着地震动持续,滑体顶部开裂,滑体表面裂缝增多并向前缘...