平面应变条件下土体剪切带的产生条件与形成机理

基于通用有限元程序ABAQUS,利用修正剑桥模型分析正常固结土在平面应变条件下剪切带的产生条件和形成机理.研究表明,土的应变软化特性不是土体形成剪切带的必要条件;而试样端部摩擦约束与初始缺陷引起试样的不均匀受力,进而产生不均匀变形是剪切带产生的必要条件.提出剪切带形成的物理机制,即不均匀受力或缺陷单元引起土体的不均匀变形,使得某一剪切面上的单元首先达到临界承载能力,变形稍有增加,其他单元的应变能迅速释放,释放的应变能引起的冲击作用导致该截面上单元变形迅速增大、荷载降低,形成连续宏观的剪切带.     

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。     

结构弹塑性地震反应现状评述

自从五十年代末期提出结构的弹塑性地震时程反应数值模拟法后，无论是在结构与构件的试验和理论分析、数值模拟的数学力学模型建立，或是数值模拟方法方面，都取得了大量的研究成果。本文不揣冒昧，就结构的弹塑性地震反应分析的几个主要方面作了现状评述。     

非一致激励下埋地管道地震响应数值模拟及其试验验证

为了研究埋地管道在非一致激励下的地震响应,本文利用已开展的埋地管道非一致激励振动台试验,建立了能考虑埋地管道非一致地震激励和管-土非线性动力相互作用的三维有限元数值模型。该模型采用静-动力耦合分析方法,土体选用Davidenkov非线性本构模型,管-土相互作用采用摩擦接触以考虑管-土的滑移、分离现象,模型边界采用滚轴边界,模型底部地震动输入为振动台试验中主动箱底部加速度传感器测得的加速度时程。分析结果表明：数值模拟计算与振动台试验实测结果在加速度时程、加速度放大系数及沿管道轴向的应变峰值曲线等方面吻合较好,体现出了相似的规律,相互印证了数值模型和振动台试验结果的正确性。     

考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系静力推覆试验技术及其试验研究

地下结构静力推覆试验由于具有模型结构尺寸较大、应力水平可控等优点,适用于研究抗震性能问题。为了解决考虑土-结构相互作用的土-地下结构体系静力推覆试验过程复杂、费用昂贵的问题,研究了试验过程相对简单、可近似考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系静力推覆试验技术,通过引入弹簧单元模拟结构所受初始土压力及推覆过程中的土-结构相互作用,通过压缩模型两侧弹簧及施加竖向均布荷载以模拟结构所受初始土压力,通过限制模型底部水平位移,并在模型侧顶部作用水平推力将模型自初始状态推至破坏以模拟结构所受水平地震作用。以1995年日本阪神地震中破坏的Daikai车站为原型,制作几何缩尺比为1/5的模型,基于上述试验装置设计了详细的试验方案,开展弹簧-地下结构体系静力推覆试验以验证该试验方法的可行性。通过试验得到模型受力全过程剪力-层间位移能力曲线、模型结构裂缝发展部位及结构破坏形态,分析试验结果可知,在地震作用过程中,周围土体对地下结构的约束作用明显,周围土体的存在提高了地下结构的抗侧向倒塌能力,中柱是模型结构的薄弱构件。     

考虑状态相关的砂土非正交弹塑性本构模型

砂土的力学特性具有显著的状态相关性,主要体现为不同应力状态与密实状态下砂土的变形特性具有显著差异。合理的状态相关硬化规律与剪胀规律描述是反映砂土状态相关变形特性的基础。提出了能够有效描述砂土等向压缩规律与临界状态规律的微分表达式,并基于等向压缩硬化规律建立了状态相关因子ω,发展了砂土状态相关的硬化参数H,旨在合理确定塑性应变增量的大小;在利用非正交塑性流动法则确定塑性应变增量的方向的过程中,引入了状态变量ψ对分数阶次μ的影响,从而考虑了塑性应变增量方向的状态相关性,合理地描述了砂土的状态相关剪胀性。进一步,结合引入了状态变量的Hooke定律,确定了弹性应变增量,从而发展得出能够描述砂土状态相关特征的非正交弹塑性本构模型。通过合理预测Toyoura砂的常规三轴排水及不排水试验结果,验证了所建模型能够有效捕获砂土的状态相关力学特性。     

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台,建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型,采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数,基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明：PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析,速度反应谱与PGV可作为备选强度指标;PGD、位移均方根、速度平方积分,与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验,不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。     

低温下混凝土劈裂拉伸破坏及尺寸效应试验研究

混凝土材料在低温环境下应用广泛,但是目前对混凝土低温力学性能的研究仍不够充分。为了探讨混凝土材料的低温抗拉性能及尺寸效应规律,设计了边长为100 mm、150 mm和300 mm的立方体混凝土试块,分别在四个温度（T=20℃、-30℃、-60℃和-90℃）下进行了劈裂抗拉强度试验,得到了相应的破坏模式、荷载-位移曲线以及劈裂抗拉强度。试验结果表明：在低温劈裂拉伸荷载作用下,混凝土中的骨料颗粒破坏比常温下更为严重;随着温度降低,混凝土材料的劈裂抗拉强度较常温下显著提高;低温下混凝土的劈裂抗拉强度随其尺寸增大而下降,存在明显的尺寸效应现象,且随着温度降低,尺寸效应行为更显著;另外,经典的Type-2尺寸效应律可以较好地描述试验得到的低温条件下混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应规律。     

城市地下空间恢复韧性发展策略研究

防灾减灾理念及其运用在城市地下空间发展过程中发挥了一定的安全保障作用,但在自然风险和工程安全风险交织的背景下,无法全面满足城市地下空间未来发展需求;转向以“适灾”为导向的韧性防灾减灾理念,重视城市地下空间的灾后恢复韧性,成为未来发展亟需。本文分析了恢复韧性的内涵和影响因素,从工程、非工程角度阐述了国内外恢复韧性相关研究;重点从结构体系、评价方法、管理机制、空间规划、应急预案等方面,剖析了我国城市地下空间韧性发展现状。研究提出了“三阶段+评价体系”的城市地下空间恢复韧性发展策略,将灾后恢复过程划分为应急救援、恢复重建、规划适应三阶段,分别给出各阶段的恢复目标并为城市地下空间恢复韧性评价体系建设提供依据。研究建议,健全城市地下空间管理规章与应急预案,提高城市地下空间韧性规划水平,推动城市地下空间管理智能化,以促进城市地下空间恢复过程的有序与高效。     

地震动方向对海上风力发电机动力响应的影响

叶轮-塔架耦合及气动阻尼作用使得海上风力发电机前后向、侧向动力特性存在差别.针对NREL5MW单桩式海上风力发电机,通过理论分析,探讨海上风力发电机前后向与侧向振型、阻尼特性的差异;然后,针对停机和运行两种工作状态,采用气动-伺服-水动-弹性完全耦合方法,分析输入地震动方向影响海上风力发电机结构动力响应的规律,探讨最不...