采用随机有限断层法生成最大可信地震

本文依据基于地震学理论合成地震动的随机方法和能够细致描述震源复杂性的有限断层模型,采用随机有限断层法直接生成最大可信地震。重点比较了随机有限断层法的静拐角频率和动拐角频率理论,开发基于静拐角频率方法的Fortran程序SFFMSIM,作为对比,引进了动拐角频率程序EXSIM。选用1994年Northridge地震数据检验本文采用的随机有限断层模拟方法和程序。最后以大岗山水电站工程为例,采用随机有限断层法生成磨西断裂发震时工程场址可能产生的最大可信地震的加速度时程曲线。结果显示：随机有限断层法合成时程的放大系数谱均值与80条基岩记录平均谱的一致性较好。预测震源位错分布形式未知的地震时,动拐角频率和静拐角频率方法的模拟结果有差异。     

2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情检验和分析

为对2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情进行检验和分析,本文提出了一个基于损伤力学对高混凝土坝地震损伤破坏过程分析的新方法,可计入残余变形但避免损伤—塑性耦合。由于汶川地震中未能取得坝址的地震动输入记录,为此,采用随机有限断层法,通过邻近台站的加速度记录,对汶川地震中断层破裂模型参数进行校准后,重建了汶川地震中沙牌拱坝坝址的地震动输入加速度时程。为上述计算研发了高性能并行计算程序,在"天河一号"超级计算机上进行了高效运算,并对都经受过强震的沙牌拱坝和美国帕柯依玛拱坝的震情进行了对比分析。计算结果表明,所建议的方法能可靠应用于混凝土坝的地震损伤破坏过程的分析。     

近断层强震作用下跨断层水工隧洞地震动强度参数优选研究

为了选择合适的地震动强度参数来预测和评估跨断层水工隧洞在近断层地震动作用下的响应情况，对17个地震动强度参数与隧洞地震响应的相关性进行了研究。以某跨断层水工隧洞为例，从PEERNGA-West2中选取60条实测地震动分别作为输入，对模型进行非线性动力时程分析；选取断层处6个特征点间的最大相对位移表征衬砌的结构响应情况，分析各地震动强度参数与隧洞衬砌结构响应的相关性。结果表明，近断层地震动作用下，跨断层水工隧洞的地震响应与速度型地震动强度参数的相关性明显高于加速度型和位移型地震动强度参数。因此，在水工隧洞抗震性能研究时，应优先选用速度型地震动强度参数。     

土质边坡动力稳定数值分析方法评述

回顾并分析了拟静力法、Newmark滑块法和有限元法这三种常用的土质边坡地震作用下稳定分析方法,认为一种合理的边坡地震稳定分析方法应该考虑多方面的因素,包括边坡土体动本构模型、孔隙介质波动理论、边坡地震动输入方式和边坡地震稳定性评价指标选择等方面。在探讨以上四个方面的研究现状及进展的基础上提出了基于静、动力有限元分析的边坡抗震稳定安全度评价方法。此方法可以求得边坡滑动特征点的动位移时程曲线、永久位移和动安全系数,并可综合此结果来判断边坡地震作用下的稳定性。     

地震动峰值速度与峰值加速度对重力坝动力响应影响

基于有限元结合应力型黏弹性人工边界的方法,建立了丰满水电站重建工程挡水坝段有限元数值模型,分析了地震动0°输入时不同峰值速度和峰值加速度对重力坝地震反应的影响。结果表明,地震动峰值速度对坝体参考点位移、应力的影响程度明显大于地震动峰值加速度;随着地震动峰值速度的增加,坝体各参考点顺河向位移和竖直向位移都呈现出逐渐增加的趋势;第一主应力和第三主应力分别在坝踵和坝趾处影响程度大。     

重力坝随机地震动力分析方法研究

本文用随机过程模拟坝基地震动输入及结构动力响应，运用随机振动理论进行二维重力坝结构地震动力分析。提出了二维随机地震动输入实用模型，详细论述了重力坝结构随机地震动力响应的分析方法。     

基于调频率的时-频非平稳地震动生成

动力时程分析是研究地震作用下结构响应的有效途径,而输入的地震动时程对计算结果有重要影响。实际地震动是时-频非平稳的随机过程,而目前用于结构动力时程分析的人工波多为时域非平稳频域平稳的时间时程。本文采用增加频率调制过程的方法对生成人工波的传统三角级数模型进行了改进,可使生成的地震动时程不仅是强度非平稳的,而且频率成分也是随时间变化的。改进方法生成的时-频非平稳地震动时程更接近于真实的地震动记录,且能很好地拟合目标反应谱,对工程实践具有重要意义。     

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析专题进行了大量面板坝振动模型试验,研究了模型设计中多项因素对试验结果的影响,得到了模糊坝的各项地震反应性状,研制了面板坝三维有效应力非线形动力分析方法和计算程序;采用割线模量的概念统一静,动力反应和地震残余变形分析,开发了等效线性动,静力耦合计算方法和程序;采有等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析;根据试验结果探讨了小变形下高,低应力状态土石料动,静应力应变关系存在相似性,并探索推导了一套大型振动台模型试验的相似律,将经过模型试验验证和改进的方法及程序用于依托工程的抗震设计,并提出了有效的抗震工程措施。     

单双层球面网壳结构多点随机地震响应研究

在采用虚拟激励法的理论基础上,采用改进的C-P随机地震动模型对周边双层中部单层球面网壳结构在多点地震激励条件随机地震响应进行分析,并编制了相应计算程序。通过对算例的计算分析指出:一致性输入地震响应小于多点地震输入,视波速的改变对网壳的影响很小,可以忽略。它因此为工程设计提供了理论参考。     

超大型地下洞室群的随机地震响应分析

地下结构的地震响应分析由于结构-围岩的动力相互作用及地震动输入的不确定性而十分复杂，尤其是对空间尺度很大的大型水电站的超大型地下厂房洞室群，地震动输入的空间变化特性将对结构的地震动响应产生重要的影响。本文首先通过阻尼影响-抽取法求出地下结构无限围岩介质的动阻抗，在此基础上通过考虑地震动输入空间变化的随机过程模型，采用随机分析方法研究了地震动输入机制对地下洞室群动力响应的影响。结果表明，地震波的行波效应、空间相干性损失及散射效应是影响地下结构动力响应的关键因素。考虑地震波的行波效应和空间相干性损失可以使地下结构的地震响应降低，但是地震波的散射效应可以增大地下结构的地震响应，结构的动力响应分析必须综合考虑这几项影响。     

高进水塔地震波斜波入射有限元分析

在水工结构抗震动力分析中,反应谱和时程分析都是基于地震波垂直入射来考虑地震荷载的影响,而实际地震波的传播方向往往是斜波入射。斜入射地震波会引起地面运动的非一致变化,从而对结构产生很大的影响。基于波动理论和黏弹性人工边界波动输入方法,采用有限元模拟地震波斜波入射,并比较在45°斜波入射情况下进水塔与基岩接触的上游建基面、塔背回填混凝土与塔身接触位置等关键部位的顺水流向和竖向加速度、位移、应力时程曲线,结果表明,采用黏弹性人工边界等效荷载方法可以实现地震波斜入射的输入,计算结果与理论分析结果一致。     

考虑介质随机性的结构-地基系统地震反应分析

本文结合近场波动数值模拟的解耦方法和随机有限元方法，提出了一种可考虑介质随机性的时域土-结构体系地震反应分析的解耦方法，此方法的给出为在场地及结构地震反应分析中考虑场地介质及结构参数的随机性的影响提供了较高精度且便于应用的理论方法。本文还以小湾拱坝为例分析了考虑介质随机性时结构的地震反应。     

基于强度折减法的某水利工程边坡静动力稳定性分析

使用大型有限元软件ADINA建立中国某水利工程右岸边坡的二维有限元仿真模型,基于强度折减法,使用塑性区贯通判据和关键点位移突变判据对该边坡在静力及动力工况下的稳定性进行分析.结果表明:边坡在静力工况下的安全系数为2.4,在0.2g地震动作用下的安全系数为1.88,即该边坡在静力及动力工况下均具有较大的安全裕度.     

挡水闸的地震响应分析

为解决结构 -地基相互作用问题 ,建立了能反映结构和基础静力、动力特性的有限元计算模型 .从工程应用角度 ,考虑了水、地基和结构应力的相互作用 ,对某水电工程泄洪拉沙闸进行了地震响应分析     

景洪水电站升船机塔楼结构地震响应分析

以景洪水电站升船机塔楼结构为工程背景,采用大型有限元程序ANSYS为数值模拟工具,当浮筒里充满水时〔H1〕,计算分析得到塔楼结构的自振特性,在此基础上,通过振型反应谱法,分别计算了塔楼在水平和竖向地震作用下的动位移、动应力和加速度谱值。最后,用Tecplot软件显示ANSYS得到的动力与静力叠加结果等值线图,即塔楼结构在地震工况下的变形与应力,为结构抗震设计提供了重要的依据。     

地震波频率非平稳对土石坝非线性结构响应影响研究

地震动具有频率非平稳性的特征,对结构动力响应存在显著影响。本文发展基于小波包变换的人工地震波随机模拟方法,生成了一系列匹配目标加速度反应谱、能量累积过程和重要持时,同时具有特定频率非平稳性的人工地震波。以美国Success土石坝为例,研究了地震动频率非平稳性对土石坝非线性结构响应的影响。结果表明,控制模拟地震波的频率非平稳性,对土石坝结构响应有着更好的无偏估计,平稳地震波会低估坝体响应。     

深厚覆盖层上高心墙坝地震惯性力动态分布系数研究

对于强震区坐落在深厚覆盖层(深度超过50 m)上的高土石坝,通过拟静力稳定分析结果初步判定其抗震稳定性是抗震设计的主要内容,其中水平向地震惯性力沿坝基覆盖层至坝顶的动态分布系数是关键。然而,现行《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)中地震惯性力动态分布系数多基于坐落在基岩上的高土石坝的动力响应规律确定,现有动态分布系数忽略了深厚覆盖层和地震动强度对地震动传播规律的影响。因此,以坐落在深厚砂砾石覆盖层上150 m级高黏土心墙堆石坝为研究对象,结合现行土石坝设计规范和国内已建高土石坝实例,基于统计平均的方法确定了坝顶宽度、坝料分区、坝坡坡比、覆盖层材料的静、动力特性等关键参数,深入探讨了150 m级高黏土心墙堆石坝在小震(0.1 g)、中震(0.2 g)和大震(0.4 g)规范谱地震动作用下不同深度砂砾石料覆盖层的动力响应分布规律,进而总结归纳出不同深度覆盖层下150 m级高黏土心墙堆石坝的水平向地震惯性力的动态分布系数,将其引入到拟静力法稳定分析中,最后基于最危险滑动面和最小安全系数与现行规范所得结果进行对比分析。研究结果表明,小震(0.1 g)和中震(0.2 g)下采用文中推荐的考虑深厚覆盖层和地震动输入强度影响的水平向地震惯性力动态分布系数时将得到更符合工程实际的评价结果。研究成果可为深厚覆盖层上的高土石坝抗震设计提供参考依据。     

混凝土大坝的抗震安全评价

本文论证了混凝土大坝重点是高拱坝的抗震安全评价的实践与发展现状。现有的评价准则主要依据混凝土的强度，特别是抗拉强度来判断大坝的安全性。大坝的应力计算则以弹性动力分析为基础。各国规范关于地震设防水平和大坝的容许拉应力数值有很大差别，表明认识上的不一致。事实上，由于各坝坝高、坝型、地形、地质条件不同，地震时坝身中某一部分产生的最大拉应力不足以全面反映大坝的抗震安全性。混凝土的动态强度是大坝抗震安全评价中的一个薄弱环节。大坝抗震设计中目前只依据Raphael进行的局部加载速率的试验结果选取混凝土的动强度。实际上，地震作用下，不同的坝不同部位的应变速率是不相同的，而且混凝土的动强度还和应变历史、初始静抗压强度、含水量以及尺寸效应等许多因素有关，有待作深入研究。在以上分析基础上，文中建议了混凝土大坝抗震安全评价的合理方法以及进一步的研究方向。