地震与同震冰滑坡综合作用下动水压力分布规律试验研究

地震作用下常常引发大量的崩塌滑坡,但目前对冰湖溃决风险评估中,一直忽视了地震及同震触发滑坡的综合作用。为研究地震及同震触发滑坡二者综合作用下的动水压力分布规律,首先分别进行地震和冰滑坡作用下的动水压力试验分析,然后设计了在振动台模拟地震过程中加入冰滑坡入水的试验,观察地震与冰滑坡综合作用下动水压力的分布特点。结果表明：地震动水压力沿水深分布表现为上小下大的特点,其结果与Westergaard简要解吻合良好;冰滑坡作用下动水压力沿水深服从上大下小的分布规律,并分析了滑块体积、入水速度及初始水深等因素对最大动水压力值变化的影响,采用试验数据拟合得到冰滑坡入水动水压力值的经验公式;地震和冰滑坡共同作用时动水压力分布曲线近似于两者单独作用下动水压力幅值的叠加,只是综合值小于叠加值;提出地震与同震冰滑坡综合作用下最大动水压力的估算方法。     

管桥耦合下管线悬索桥的动力特性和地震反应

为了研究管线悬索桥大直径管线和桥梁的耦合作用对结构动力特性和地震反应的影响,以澜沧江管线悬索桥为研究对象,利用有限元软件建立实桥模型,分析了管线悬索桥在管桥耦合作用下的动力特性,并研究了管桥耦合对桥梁地震反应的影响.结果表明,与未耦合时相比,管桥耦合作用下桥梁结构的自振周期较长,自振模态被激励的先后顺序发生变化;在地震波激励下,管桥耦合作用对管线悬索桥不同构件的受力和变形具有不同的影响,其中索塔顺桥向剪力和主梁横向位移均减小,主梁上弦杆轴力和竖向挠度均增大.在计算过程中考虑管桥耦合作用的影响能够比较真实地反映结构实际的动力特性.     

波、流对库区四柱框架墩连续梁动力响应影响分析

为了明确无水、静水以及波、流联合作用对库区复杂桥墩桥梁动力响应的影响,以缩跨后跨黄河小浪底库区某4柱框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁-水耦合数值模型,研究4柱桥墩在水流作用下绕流及波、流联合作用下的动水响应;在此基础上详细分析波浪、水流和水深对结构地震响应的影响.研究表明：绕流分析显示4个柱的速度场和压力场不对称;波、流共同作用时,桥墩动力响应随着流速的增加而增加,且波浪起主导作用,但动力响应并非两者单独作用叠加;与无水工况相比,静水地震响应更大;波、流环境时,地震响应不是单独作用叠加;对于该桥及所分析工况,波、流环境削弱了地震响应,且随着水深和波高增加,地震响应削弱越显著.     

长周期地震对矩形桥墩动水压力及墩身动力响应的影响

长周期地震动的衰减关系和频谱特性与普通周期地震有明显差异,并且由于缺乏可靠的长周期地震动记录,目前国内外对长周期地震动的研究尚不成熟,然而对长周期地震作用下矩形桥墩的动水压力和墩身动力响应研究也较少.基于此,对长周期地震波与普通地震波进行了频谱特性分析,并基于势流体理论,针对一典型实体矩形桥墩进行了长周期地震反应分析,研究了长周期地震波与普通地震波作用对桥墩动水压力的影响规律,得出桥墩的动水压力沿高度呈现出不同的变化趋势.基于不同水深对长周期地震波与普通地震波作用下结构的墩底剪力、墩底弯矩、墩顶最大加速度和墩顶最大位移的计算结果进行比较研究,得出长周期地震作用下桥墩的响应较大,且最大值都发生在水深20m时,分别增大59.6%,57.2%,37.5%和76.6%.     

基于Morison方程的海底管道疲劳寿命分析

海底管道在服役期间由于各种原因会在某些管段形成悬跨。这些悬跨在波浪的作用下将发生振动。这种振动最终可能导致管道的疲劳失效。将波浪力看作是Morison动水作用力,根据Morison方程建立管道振动模型,分别对管道水平振动和垂直振动的动力响应特性进行分析。依据Miner线性损伤累积理论,采用S—N曲线法分析计算管道疲劳寿命。     

海底管线周围海床的地震液化分析

地震荷载作用下海床液化是海底管线失稳的主要原因之一.本文建立了地震荷载作用下海底管线周围海床液化的有限元模型,采用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪,将不排水循环扭剪试验条件下得到的孔隙水压力增长模式引入到二维动力固结方程中,基于有限元方法对推广的固结方程进行数值求解,得到了地震荷载作用下海床中累积孔隙水压力的发展过程与变化规律.通过变动参数计算了海床土性参数和管线几何尺寸对由地震所引起的管线周围海床中累积孔隙水压力分布的影响,进一步对管线周围海床的液化势进行了评判.     

半空间饱和土中输水管道对瑞利波的散射

根据Biot波动理论和弹性波传播理论,采用复变函数理论,研究了饱和半空间中输水管道对入射瑞利波作用的散射问题,得出了饱和土中输水管道在不同条件下管道周边的动应力集中系数分布和变化情况。研究结果表明:管道埋深对其散射效应影响明显,随着管道埋深的增加,输水管道周边动应力集中系数显著减小,其影响深度大约为1.5倍瑞利波波长;随着入射瑞利波频率增加,输水管道周边动应力集中系数最大值逐渐减小,同时,输水管道周边动应力集中系数与无水管道周边动应力集中系数存在一定差异,并且这种差异随着入射瑞利波频率增加而变得明显;输水管道的刚度和厚度对入射瑞利波的散射有一定影响,增加管道的厚度、减小管道的刚度有利于减少管道周边的动应力集中系数。     

水力学作用下顺层岩质边坡稳定性研究

采用静水压力在总水位1/2处达到最大作为静水压力的新假设,并对结构面上的动水压力进行了详细的推导计算,完善了影响边坡稳定的水力学理论.当坡顶面出现竖直张裂缝时,张裂缝中的水深影响结构面上静水压力和动水压力的大小,可用张裂缝中的临界水深作为边坡破坏的依据.通过实例分析,结构面和张裂缝中的静水压力对边坡的稳定性影响较大,而结构面上的动水压力对边坡的稳定性影响较小.在给定边坡条件下,静水压力使边坡的稳定系数降低了16.8%;动水压力使边坡的稳定系数降低了1.2%.     

分析系统参数对海底输流管道极限跨长的影响

根据两端一般支承边界条件的梁模型横向弯曲振动的模态函数,采用微分求积法得出系统的模拟方程,仿真分析管道内流体流速、压强、密度、管道外径等参数对悬跨管道极限跨长的影响.模拟结果表明：管道悬跨段的极限跨长随管道内流体流速和压强的增大而减小,随管道外径和输送流体密度的增大而增大.该方法对海底管跨的安全运行和可靠性分析评估具有参考价值.     

地下管道的震害预测模型及随机可靠性分析

地下管线在地震作用下的变形受到多种复杂因素的影响,具有明显的随机性,影响对其可靠性分析时相关参数的取值.考虑地震作用效应和管道抗力的随机特性,建立了埋地管道单元的概率预测模型,比较了管道随机变量采用不同的概率分布模型对管道抗震可靠性影响的差异,建议管道的允许变形和实际变形分别采用正态分布和极值Ⅰ型分布进行计算.