饱和度对平面P波入射下自由场地地震反应的影响分析

场地土的特性是影响场地地震反应的重要因素。以往自由场地震反应分析中常假定场地土为单相介质或两相饱和多孔介质,而在实际工程中,常会遇到非饱和土的相关问题。目前对非饱和土波动特性的研究尚处于起步阶段,关于土体饱和度的变化对自由场地地震动的影响亦只针对准饱和土(饱和度Sr≥90%)的情况。为研究Sr90%时,饱和度变化对自由场地地震动的影响,建立了非饱和土自由场地地震反应分析模型,在现有的非饱和多孔介质波动方程的基础上,对平面P波入射情况下场地中的波场进行分析,根据场地边界条件,求得到平面P波入射情况下非饱和土自由场地地震地面运动的解析解答,通过计算,系统地分析了入射角度、频率、土层刚度、孔隙率不同时,土体饱和度变化对非饱和土自由场地地震地面运动的影响,得到了非饱和土自由场地地震反应的一般规律。     

基于孔隙连通–迂曲参数表征土的非饱和渗透各向异性

合理描述土的非饱和渗透各向异性对模拟土体内水分和污染物的迁移至关重要。基于Mualem提出的非饱和渗透系数函数引入的孔隙连通–迂曲参数,推得非饱和渗透各向异性系数关于有效饱和度的幂函数表达式,并根据该表达式将土的非饱和渗透各向异性划分为9种类型,发现各向异性系数随有效饱和度的变化过程中会出现土孔隙内水分主导流动方向变化的门槛点;再利用已有文献中基于孔隙网络模型模拟土样的非饱和渗透数值试验结果验证了该表达式的有效性;最后,将该表达式与Van Genuchten-Mualem函数相结合,定量描述了基质吸力对已有文献中4种土的非饱和渗透各向异性影响。     

非饱和土成层场地波动问题的解析解及应用

现有地基场地波动问题研究中,多将地基土视为饱和、准饱和状态或单相介质,难以反映非饱和土体波动性质。在现有非饱和多孔介质波动理论的基础上,建立基岩上覆成层非饱和土复杂场地模型,采用传递矩阵法,分别求解了平面P波和SV波入射下基岩上覆成层非饱和土场地波动问题的解析解。通过与已有的基岩上覆单一非饱和土层波动问题的解进行对比,验证了该解的正确性。并利用该解答初步分析了当非饱和土层饱和度呈梯度变化时,地下水水位变化对地面运动的影响。分析结果表明:地下水位变化对地面运动的影响与入射波频率和入射角有关。相同频率下,当入射角较小时,地下水位变化对地表竖向位移的影响较大;地下水位变化对水平位移的影响随着入射角增加先增加后减小。相同入射角下,随着地下水位上升,地表竖向位移的峰值减小,峰值频率增加,而地表水平位移的峰值及峰值频率变化不大。     

不排水条件下非饱和土水力–力学耦合特性数值模拟

非饱和土即便在不排水、不排气条件下也将发生体变,这为预测非饱和土不排水、不排气力学特性带来了困难。基于三相孔隙介质理论,结合非饱和土的弹塑性本构模型推导了不排水、不排气条件下非饱和土三轴剪切三相耦合控制方程,对非饱和土的不排水、不排气三轴剪切特性进行预测。数值模拟结果表明,此方法能够描述非饱和土在不排水、不排气条件下的水力–力学特性,如体缩特性、孔隙水压力和孔隙气压力增长以及饱和度增大等特性。数值计算结果与室内试验结果一致,证实了所提数值分析方法的合理性。     

平面P波在含结构面黏弹性岩体中的传播

应力波在节理、软弱夹层等不连续结构面中的传播是岩石动力学的一个重要研究方向。岩石介质对应力波的传播有一定的衰减和时间延迟,往往表现为黏弹性。本文假定岩体为Kelvin体,通过引入应力波的品质因子Q_p和Q_s,建立平面应力波在黏弹性体中的传播方程。对平面P波与线弹性结构面的作用关系进行分析,并基于频域范围内P波经过结构面后的透反射系数的解,分析平面应力波在含一线弹性结构面的黏弹性岩体中的传播规律,求得到达监测面上任意一点处的透射P、S波的速度表达式。运用波的叠加原理,建立平面P波经过黏弹性结构面岩体后的法向和切向透射系数。参数研究表明,应力波在黏弹性体中传播时会产生明显的衰减和时间延迟,结构面特性及入射波频率等对透射系数均有一定影响。     

考虑初始孔隙比影响的非饱和土相对渗透系数方程

基于饱和度随孔隙比变化的增量关系以及利用非饱和土土水特征曲线（SWCC）预测渗透系数的方法,建立了一种考虑初始孔隙比影响的非饱和土相对渗透系数间接预测方法。在非饱和土SWCC方程基础上,该方法只需增加一个参数,即可对某一种土在不同初始孔隙比条件下的相对渗透系数进行预测,通过与试验结果的对比,证实了所建立的预测模型的正确性。     

连续孔隙介质土力学及其在非饱和土本构关系中的应用

首先论述了土力学的理论基础仍然很不完善,仍处于半理论、半经验的发展阶段,它还缺少统一的理论基础。指出:连续孔隙介质土力学是以多相孔隙介质理论为基础描述自然界中土的行为的一门科学,它(或多相孔隙介质理论)可以作为土力学统一的理论基础。然后介绍了连续孔隙介质土力学的理论基础,讨论了多相孔隙介质理论的整体平衡方程的建立以及土力学中控制方程的选择和确定。针对非饱和土问题,利用多相孔隙介质理论(包括热力学和内变量理论),基于3种广义应力即非饱和土的有效应力(式(22))、基质吸力和气相压力作为3个独立的应力状态变量,提出并详细地论证和推导了考虑气相的能量耗散和塑性体积变形的非饱和土弹塑性本构方程。     

考虑微观孔隙结构的非饱和土水–力耦合本构模型

非饱和土在应力和水力路径的作用下均会产生微观孔隙结构的变化,同时,不同的孔隙类型和结构也会对非饱和土宏观水力、力学特性产生不同的影响,尤其是在膨胀土、压实黏土等双孔结构土中,这种影响尤为显著。以Wheeler建立的非饱和土水–力全耦合模型(GCM)为理论框架,引入有效饱和度来描述土体内部宏观和微观孔隙对水–力特性的不同影响,提出考虑孔隙结构影响的Bishop有效应力表达式,建立了各向等压状态下考虑微观结构的非饱和土水–力耦合本构模型,并实现了模型的预测功能。通过与非饱和土等向压缩试验结果的对比,初步验证了所建立模型的合理性和有效性。     

湿度和密度双变化条件下的非饱和黄土渗气渗水函数

饱和度和密度都会对非饱和土的渗透系数产生影响,而准确确定非饱和土的渗透系数在饱和/非饱和土体渗流分析中非常重要。利用改进的非饱和土水气运动联合测定仪,对重塑非饱和黄土试样进行不同增湿级数和初始干密度条件下的渗透试验,研究饱和度、干密度、渗气系数及渗水系数间的关系,建立湿度和密度双变化条件下的渗气渗水函数,并通过试验验证该函数的适用性和准确性。研究表明,该函数既可用于确定渗水系数,又可用于定量描述非饱和土孔隙中水气运动之间的相互影响,其在非饱和土固结分析、稳定分析及饱和非饱和渗流分析中具有较强的应用前景。     

两种不混溶流体饱和岩石中弹性波的传播

由孔隙介质多相渗流力学和连续介质理论可知，当多孔介质的孔隙中同时存在两种不混溶流体时，可以通过3个运动方程、2个渗流连续方程以及相应的物性方程来描述其动力特性。基于此，推导并求解了两种不混溶流体饱和多孔介质中全频域波动方程。波动方程推导过程不仅考虑了固体骨架、固体颗粒、不同孔隙流体的压缩性及各相物质间的黏性、惯性耦合，还考虑毛管压力、束缚饱和度及残余饱和度的影响，所以该模型具有较广泛的适用性。研究结果表明，由两种不混溶流体饱和的多孔介质中，同时存在3种压缩波和1种剪切波，各种波的速度和衰减特性将随着频率和饱和度的改变而发生急剧变化。另外，还将此模型的计算结果与已有文献中的试验数据和理论结果进行对比。     

填充墙框架结构的抗震分析

对砌体填充墙与框架结构的相互作用机理进行分析,主要内容为填充墙框架结构的荷载路径、填充墙布置、填充墙对框架柱和梁的附加作用、填充墙开洞时框架柱可能形成“短柱”以及力学模型,给出设计或加固的建议。     

R.C.框架抗震鉴定与加固可视化程序的开发

我国抗震鉴定标准采用二级鉴定方法 ,针对第二级鉴定中的楼层综合抗震能力指数法编制了计算程序 ,通过与第一级鉴定相结合可对钢筋混凝土框架进行抗震鉴定。对不符合要求的框架可针对其中柱和梁选用加大截面法、钢构套法或粘钢法进行加固 ,程序可推荐一套柱和梁的加固方案 ,也可由用户给出柱和梁的加固方案。对加固后的框架采用楼层综合抗震能力指数法进行结构抗震验算 ,通过与加固规程中的有关规定和用户的实际工程经验相结合 ,可对钢筋混凝土框架进行较为准确、快速的抗震加固设计。软件采用了C + +语言和面向对象的编程技术 ,具有友好的人机界面     

多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法研究

目前生态复合墙结构体系采用的"两阶段三水准"抗震设计方法已无法满足业主对建筑结构性能目标的个性化要求。将结构特有的三道抗震防线与基于性能的抗震设计理论框架相结合,分别以三道抗震防线的屈服位移值对结构的性能水准进行量化。以倒三角形水平分布荷载等截面剪切型悬臂柱的侧移曲线作为结构的初始侧移模式,结合位移反应谱提出其基于位移设计的具体步骤,并对实例进行了三个性能目标下的设计计算。算例表明:提出的多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法能够针对不同性能水平进行设计计算,简单实用。     

隔震结构的基本特性和减震机理探讨

隔震结构指在建筑物基础与上部结构之间设置隔震层,来增大阻尼、延长结构体系的自振周期、减小向上部结构的地震作用输入,达到预期的防震要求。文中对具体工程进行设计和分析,对隔震技术的基本原理、隔震设计、隔震装置等方面作了较全面的论述,并采用有限元模型进行模态分析和非线性时程分析,较深入地研究了隔震结构的基本特性和减震机理。     

受剪承载力分配率对减震效果影响分析

通过对未安装阻尼器的纯框架结构和按不同的承载力分配率层层设置阻尼器的结构进行非线性地震反应分析,考察不同的承载力分配率条件下软钢阻尼器的减震效果。通过参数分析得到验证,存在使阻尼器的减震效果达到最佳状态的受剪承载力分配率,其值大约为0·4~0·6,同时也表明在较大的分配率范围内阻尼器均具有明显的减震效果。     

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

 通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明：桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。     

密肋壁板结构分灾抗震设计

结构分灾抗震设计是基于性能抗震设计的一种实用设计方法。根据密肋壁板结构"砌块-框格-外框"分阶段释放地震能量的破坏模式,将分灾设计理论应用于结构的抗震设计之中,提出填充砌块作为结构的第一道分灾防线,框格作为结构的第二道分灾防线,而外框架及连接加强措施是结构体系的第三道防线的抗震分灾设计模型。以此为依据,对密肋壁板结构的三阶段分灾设计方法进行探讨。     

支撑布置方式对多高层钢结构抗震性能的影响分析

框架支撑体系作为多高层钢结构的一种结构形式被广泛采用。竖向支撑的布置方式对于结构的抗震性能有较大的影响。建立典型的多、高层框架模型(6层和18层),通过有限元软件ANSYS的抗震性能分析(模态分析、谱分析、时程分析,循环荷载分析),对比分析了动力荷载作用下,不同的支撑布置对结构的内力、变形以及耗能能力的影响。并在计算分析的基础上,探讨了支撑布置的影响规律。     

拆除策略在已建高层建筑抗震加固中的应用

已有高层建筑的改建、改造通常涉及到现有结构的抗震加固,以满足新规范的要求。提出结构抗震加固应从实际情况出发,以刚度适宜为主要原则,即避免刚度太小或者太大和有效控制扭转,对于刚度布置不合理的结构有必要实施部分拆除策略,即拆除部分布置不合理的抗震墙。列举3个工程实例,以说明实施拆除策略进行加固的必要性。     

钢管混凝土隅撑框架的抗震性能研究

将隅撑引入钢管混凝土柱框架支撑结构中作为耗能构件,通过对采用不同结构体系的6个计算模型进行有限元分析,对比研究采用隅撑支撑进行耗能时结构的抗震性能及隅撑的耗能能力,分析得出经过合理设计的隅撑作为耗能构件的优越性和实用性,并对隅撑的连接节点进行了详细设计。