土体液化动力分析数值模型研究

基于有效应力原理,采用满足Masing准则的修正双曲线模型描述土的本构关系,建立了一种土体液化动力分析的数值模型,该模型反映出地震动引起孔压增长以及伴随的土体软化效应且考虑了围压对场地液化的影响。孔压增长模型选用Ishibashi和Sherif等提出的等效循环孔压模式。为了验证模型在模拟地震触发场地液化分析的可靠性,采用建立的模型,直接针对自由液化场地振动台试验,确立自由液化场地地震反应的二维分析模型和计算方法;土箱-地基边界采用并联弹簧－阻尼器模拟,体系的动力方程采用Wilson-θ逐步积分法求解。通过试验值与计算值的对比与分析,评估了数值建模途径和计算方法的可靠性;总体来看,试验结果与计算结果吻合较好,一定程度上验证了模型良好的模拟能力和正确性,可有效地用于场地液化动力分析。     

液化场地桩基加速度反应试验与数值模拟

为研究液化场地桥梁桩基加速度反应特性,采用自编的土-结地震相互作用有限元分析程序,输入三种试验记录工况,进行可液化场地桥梁桩基地震反应振动台试验与数值模拟.结果表明:三种地震输入下,自下而上沿桩-柱墩长度方向,加速度峰值放大系数变化基本一致且均出现在10～20s时段内,加速度时程曲线的形状也极其相似;压缩0.15g El Centro波输入下加速度反应在砂土层与黏土层过渡带有增大趋势、在地表则有一定程度减小,且压缩0.15g El Centro波较0.15g El Centro波输入下均偏小,0.15g El Cen-tro波输入下自下而上桩的加速度时程幅值和峰值放大系数的试验值、计算值均一直有较大幅度增大;0.5g El Centro波输入下,加速度时程幅值的计算值和试验值在桩折断位置之下一直增大、至砂土层与黏土层过渡带则大大减小,加速度峰值放大系数的试验值和计算值在砂土层与黏土层过渡带突变增大、而在地表则明显减小,且较0.15g El Centro波输入下桩的峰值放大系数要偏小.     

西安f4地裂缝场地土体本构模型与应用

为寻求较合适的地裂缝场地土体动力本构关系模型,以便准确研究普通场地和地裂缝场地在不同土层分布情况下的动力响应规律,以西安f_4地裂缝场地为背景,设计完成地裂缝场地土体振动台试验。同时,以二次开发所得的等效线性化模型、边界面模型和ABAQUS自有的摩尔-库伦模型为对象,分别建立数值分析模型,并将计算结果与试验结果进行对比。最后,以边界面模型为材料本构,进行6种工况的地裂缝场地与普通场地的ABAQUS数值分析,找到不同土层分布地裂缝场地对土体动力响应的影响规律。结果表明:在高地震强度下,土体发生较大塑性变形,边界面模型是较合适的地裂缝场地土体动力本构模型。普通场地和地裂缝场地均对地震波有放大效应,但不同的土层分布形式的场地放大效果不同;地裂缝场地均表现出加速度放大效应和形似"八"的上下盘效应,其上盘影响最大值为11 m,下盘的最大值为9 m。该研究成果为地裂缝环境工程结构的抗震设计及工程应用提供参考。     

钢筋混凝土框架振动台试验模型的数值模拟研究

采用OpenSees有限元系统作为分析工具,本文针对一个钢筋混凝土框架结构的振动台模型试验,选取了几种典型工况进行了数值模拟研究.数值模拟研究包括结构动力特性的分析、弹性及弹塑性时程分析,并给出了结构塑性发展历程.模型实测与理论计算响应结果对比分析表明:振动台模型试验实测结果与理论计算值吻合较好,说明文中所采用的分析模型及方法是可行的,可以作为振动台结构模型试验的分析工具.     

服役期内土体液化失效概率分析

利用2015年美国建筑抗震规范中的衰减模型,结合美国地质勘查局提供的地震灾害地图,利用全概率定理,提出了土体服役期内液化概率的计算方法.算例分析表明,地震参数对土体液化概率具有显著的影响.提出的方法可以合理地考虑服役期内各种可能出现的地震对土体液化评价的影响.     

册田水库南副坝地基砂层液化分析

本文采用二维有效应力动力分析方法,对山西省册田水库南副坝地基砂层进行了地震液化分析和坝坡动力稳定分析。地震加速度时程曲线,采用了实测和人工合成等三组曲线。从而对该坝的抗震安全性能作出了评价;并对不同地震加速度时程曲线对砂层液化和坝坡稳定的影响作了有益的探讨。     

盾构施工引起土体位移的数值模拟分析

盾构施工不可避免地对周围土体造成影响,其影响主要表现为引起土体的隆起和沉降。利用FLAC^3D模拟盾构隧道施工对周围土体位移的影响,并计算出竖向位移。考虑了盾构施工过程中的开挖未支护和支护后对土体位移的影响,对比了各施工阶段对土体位移的影响。分析了土体最大位移发生的部位。结果表明,开挖未支护的竖向位移一般表现为土体沉降,开挖支护后的竖向位移一般表现为隆起。土体沉降的最大竖向位移,一般发生在拱顶位置,土体隆起的最大竖向位移,一般发生在拱底位置。     

土体—梁桥体系地震性能随机反应分析

本文给出了河岸－桥台－桥墩（含桩基）－桥梁体系随机地震反应的整体分析方法。采用刚体单元，梁单元和平面等参单元组成的模拟体系实现相互作用的整体分析。用文献（３）的确定性复反应数值方法求随机地震反应，根据积累疲劳损伤理论和等效结点力法估算体系的永久变形，编制了通用程序ＲＡＮ２Ｄ。作为例子，对一简单的三跨铁路梁桥进行了分析。     

考虑群桩效应的液化场地桩-土动力p-y曲线研究

为了研究液化场地单桩-土动力p-y曲线对群桩基础的适用性,本文基于OpenSees有限元计算平台,建立了液化场地群桩-土耦合体系地震反应数值模型,并通过离心机试验结果对模型的可靠性进行了验证;基于此数值模型探讨了"p乘因子法"中p-y曲线在液化场地群桩-土动力相互作用分析中的可靠性;通过反复地数值模拟与分析,以桩间距为...     

大高宽比隔震结构双向输入振动台试验及数值分析

对高宽比为5的钢框架隔震结构模型,采用不同的地震波进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验,利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析．结果表明,大高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下的减震效果良好．在8度和9度地震作用下,试验观测到隔震层竖向进入了非线性受拉状态,测得支座最大拉应力3．176 MPa,隔震结构未出现倾覆．试验还发现,竖向输入地震动对隔震结构水平向地震反应的影响很小．对高宽比小于5的隔震结构进行水平向地震反应分析时,可忽略竖向地震对结构反应的影响．     

有建筑物存在的软土地基液化模拟地震振动台试验研究

在进行结构-地基动力相互作用体系振动台模型试验中,再现了地震动激励下有建筑物存在的砂质粉土软土地基的液化现象.通过对试验实测资料的分析,研究了模拟地震激励下土中孔隙水压力的变化规律.随振动激励次数的增加,土中超孔隙水压力增大;其变化与测点深度、距基础中心线的远近、土的性质、地震激励的频谱组成等有关.震后孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,在短期内也可能继续增长.     

可液化土中劲芯复合桩的地震响应特征

劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合而成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土—复合桩—上部结构地震响应的影响规律,定量评价水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明：增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高有限;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果,提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。     

滑坡防治格构梁锚杆地震动力响应分析

针对锚杆格构支护的均质土坡在地震作用下的动力响应,通过振动台模型试验,研究锚固边坡在地震作用下的动力响应差别、不同坡高锚杆在地震作用下的受力机制,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:地震激励作用下,锚杆的动应变对低频、高量级加速度的地震波反应较为敏感;加速度量级由低→中→高变化时,锚固边坡中承担较大荷载作用的锚杆位置也发生着变化,对应的调整顺序为：中层→顶层→中层;地震强度足够大时,中层锚杆首先破坏,其次是底层锚杆。所以地震荷载作用下锚固边坡的设计不仅要遵循传统的设计思想“强腰固脚”,而且要对上部锚杆的锚头及坡面进行加强处理,防止受到地震浅表效应的影响;并应充分考虑大、小震作用下边坡动力响应的差异。研究结果为更加合理地进行锚杆抗震设计提供了良好的基础。     

强震作用下饱和粉细砂液化振动台试验

针对强震区饱和粉细砂液化问题,依托海南铺前大桥实体工程,基于振动台模型试验,选用叠层剪切式模型箱,模拟自由场在地震作用下的振动反应,分析0.15g～0.80g地震动强度下不同深度饱和细粉砂孔压比的变化规律,探讨饱和粉细砂的液化判别方法.结果表明:饱和粉细砂超静孔隙水压力、孔压比的增长滞后于地震动应力,且粉细砂深度越深,滞后时间越长,上覆土层厚度对于饱和粉细砂的抗液化性能有重要影响;深度为5 cm、60 cm和110 cm的饱和粉细砂,当地震动强度分别≥0.15g、0.20g和0.25g时发生液化,此时孔压比稳定值均≥0.8,提出以0.8作为饱和粉细砂液化的临界孔压比;对比讨论现有常用方法的液化判定结果,提出一种以饱和粉细砂深度、地震动强度和孔压比为判据的饱和粉细砂液化判别新方法,可为铺前大桥基础的合理设计与施工提供科学依据,也可为类似工程提供技术支持.     

主动变刚度.阻尼体系的模拟地震振动台试验

设计制造了一种半主动控制装置－主动变刚度·阻尼控制装置,并对其控制机理和控制效果进行了模 拟地震振动台试验研究．试验结果表明,尽管该控制装置仅需很少的能量输入,但其可以获得很明显的减震控制效果;在控制过程中,装置的电磁阀处于开启状态工作的时间较长,即在大部分时间里该控制装置是通过阻尼 而不是调频来控制结构的振动,这在一定程度上降低了控制时滞的影响．     

Effective stress analysis method of seismic response for high tailings dam

Based on the analysis method for tailings dam in upstream raising method presently used in metallurgy and nonferrous metals tailings depository in the world, an effective stress analysis method of seismic response for high tailings dam was developed according to the results of engineering geological exploration, static and dynamic test and stability analysis on Baizhishan tailing dam 113.5 m high. The law of generation, diffusion and dissipation of seismic pore water pressure during and after earthquake was investigated, and the results of tailings dam’s acceleration, seismic dynamic stress and pore water pressure were obtained. The results show that the seismic stability and liquefaction resistance of high tailings dam are strengthened remarkably, and the scope and depth of liquefaction area at the top of dam are reduced greatly. The interior stress is compressive stress, the stress level of every element is less than 1.0 and the safety coefficient of every element is greater than 1.0. The safety coefficient against liquefaction of every element of tailing dam is greater than 1.5 according to the effective stress analysis of seismic response by finite element method. The calculated results prove that liquefaction is the main reason of seismic failure of high tailing dams, and the effect of seismic inertia forces on high tailing dams’ stability during earthquake is secondary reason.     

土层非线性动力有限元分析中孔压计算及液化判别

本文基于有效应力路径和损伤指数概念，提出了一个能实时计算孔压和分析液化问题的二维有限元程序，本程序考虑了随机地震作用对土的损伤，并讨论了损伤指数与振次比的关系，在此基础之上，提出了随机地震作用下孔压计算的简化方法，本文提出的孔压增长方程形式简洁，变量物理意义明显，能够计算任一时刻土体单元的累积孔压，本法具有以下特点：（1）孔压的实时计算并能反映峰值应力对孔压的影响；（2）考虑了土体的循环软化；（3）孔压和液化判别更为清晰、简洁。