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  • 《建筑抗震设计规范》若干问题的探讨
  • 《建筑抗震设计规范》是确保全国地震区各类建筑具有合理抗震可靠度的关键性技术文件。本文结合工程抗震设计经验,对多遇地震结构承载力验算、抗震设防烈度地震作用、抗震性态设计、乙类建筑抗震设防标准、竖向地震作用进行探讨。指出:建筑的抗震设防目标是地震基本烈度,应采用基本烈度地震作用进行结构承载力和变形的抗震验算。建筑抗震性能化设计应按设防分类控制建筑震害、分类规定设计地震加速度、抗震构造措施不能降低。乙类建筑抗震承载力应适当增强。竖向地震作用应按设防烈度确定。
  • 核岛近区域复杂场地的波动场动力特性研究
  • 核岛场地动力特性对核电站结构的地震响应有重要影响。输入波动场构成了结构一地基动力相互作用分析的完整的地震动输入条件,核岛近区域的复杂场地改变了输入波动场的动力特性。本文从工程抗震角度,以现有大型通用有限元软件ANSYS为基础,进行二次开发,建立全三维(3D)地基模型,并引入人工透射边界条件,模拟地基的辐射效应。采用传递函数的分析方法,输入位移脉冲函数,输出关注位置的位移响应。本文探讨了核电场地近区域存在水平软弱层、夹杂体以及开挖场地的输入波动场的动力特性。结果显示水平软弱层具有明显的放大低频、过滤高频的作用;夹杂体的位置和开挖深度对输入波动场的动力特性也有不同程度的改变。本文方法可为核电厂工程结构的抗震设计提供一定的技术依据。
  • 空间多点地震作用下桥梁结构碰撞响应振动台试验研究
  • 地震造成的桥梁上部结构碰撞及落梁破坏在历次大地震中基本都能观察到,以往的研究大多数局限于地震作用下桥梁碰撞响应的数值模拟研究,相关的试验研究还不多。此外,这些研究中也少有考虑空间多维多点地震动作用引起的桥梁上部结构更大的异向振动。本文采用振动台台阵系统,对空间多维多点地震作用下相邻桥梁结构碰撞响应进行试验研究。试验设计制作了几何缩尺比为1:6的桥梁模型,研究比较了空间多点激励以及摇摆基础与固定基础两种基础形式对试验模型地震碰撞响应的影响。介绍了试验模型的设计制作、传感器布置,给出了试验结果及模型桥梁碰撞破坏情况。试验结果表明,地震动的空间变异性不能忽视,较大的碰撞力会引起桥梁伸缩缝处混凝土严重的局部破坏,相比于固定基础,摇摆基础能有效降低墩的破坏程度,但提高了上部结构的碰撞及落梁风险。
  • 强震作用下钢筋混凝土连续梁桥倒塌分析
  • 钢筋混凝土连续梁桥是广泛应用的桥梁结构形式,研究其在强震作用下的倒塌模式及规律对改进和完善工程抗震设计具有重要意义。本文应用有限元法建立了钢筋混凝土连续梁桥的简化数值模型,并分别通过钢筋混凝土空心薄壁桥墩,钢筋混凝土箱梁简化模型力学行为的对比试验,以及全桥简化模型与精细化模型动力特性的对比分析,验证了所建立全桥简化模型的可靠性;对不同支座强度的钢筋混凝土连续梁桥在强震作用下的倒塌过程进行了模拟,分析了桥梁结构的倒塌模式,研究发现支座强度对连续梁桥的倒塌模式有重要影响。
  • 地下结构地震反应分析拟静力法与动力非线性时程法的比较
  • 以典型的两层三跨地铁地下车站结构为研究对象,采用基于自由场位移场频域等效线性分析结果的反应位移法和反应加速度法分析地下结构的地震弯矩,并与基于ABAQUS软件的地下结构地震反应非线性时程分析的计算结果进行了比较,对比了不同地震动强度、结构刚度及顶板埋深对地下结构地震弯矩的影响。结果表明:输入地震动强度越大,拟静力法与动力非线性时程法计算结果之间的差异越大;地下结构刚度越大,两者之间的差异也越大;中等强度的地震动作用时,相对于动力非线性时程法的计算结果,浅埋结构的拟静力法结果偏大,深埋结构的拟静力法计算结果偏小;反应位移法和反应加速度法的计算结果差异很小。该研究结果对地下结构抗震设计方法的比选具有一定的指导意义。
  • 地铁车站工程应用双向RFPS支座隔震效果研究
  • 基于阪神地震中地铁大开站的震害机制,借鉴地面隔震建筑的研究成果,提出了地下结构中柱柱顶设置辊轴摩擦摆(RFPS)隔震支座的设计理念,根据拉格朗日方程推求了该隔震系统的运动方程,并运用Newmark-β时域逐步积分法对其求解。研究结果表明:尝试在地铁地下结构抗震设计中,采用隔震设计的理念在理论上是可行的;RFPS隔震支座具有良好的耗能和自复位特性,较长的自振周期使其具有必要的震动隔离能力;地铁车站中柱柱顶设置RFPS支座后,可以大幅度减少结构(尤其是中柱)的内力和变形,且无需担心隔震部位会出现大变形;适当选取圆弧滑道半径和滚动摩擦系数值,隔震效率可达到50%~70%。
  • 层间隔震结构模型降阶和优化分析
  • 基于模态综合理论,对层间隔震结构的多质点计算模型进行了降阶分析,推导了1个新型的两质点模型。与常规的两质点模型相比较,本模型中下部质点的质量为隔震层下部子结构的第1阶模态质量而不是总质量,并且下部质点所受的地震作用要考虑下部子结构的第1阶振型参与系数。与常规两质点模型相比较,提出的模型在预测顶部加速度和基底剪力方面与多质点全模型的计算结果更为接近,尤其是在预测基底剪力方面。据此,基于底部剪力均方值最小评价指标对隔震层的优化参数给出了解析解。进一步的,考察了隔震层设置位置对层间隔震结构减震效果的影响,分析表明,当隔震层位置处于原结构的下部时,对顶层加速度和基底剪力有较明显的减震效果,随着隔震层所处楼层的提升,减震效果逐渐减弱,因此隔震层的位置应优先安装在结构的中下部。
  • 黏滞阻尼器型伸臂桁架的最优布置形式研究
  • 随着超高层建筑结构体系的高度不断突破刷新,越来越多的超高层建筑采用了中间核心筒与外围框架相结合的结构形式,通过设置伸臂桁架来协调核心筒与框架间的受力和变形,减小核心筒底部弯矩和结构顶部位移,但会带来结构刚度、内力突变等不利影响。本文以兰州金茂大厦为背景,采用ANSYS有限元软件建模和目标函数法优化比选,研究了设置黏滞阻尼器的5种不同布置形式伸臂桁架的抗震性能。结果表明:竖向斜撑型是满足抗震要求的黏滞阻尼器型伸臂桁架的最优布置形式,但同时单斜撑型的阻尼器利用率最高,竖向斜撑型的阻尼器利用率最低。
  • 基于预插黏性界面单元的拱坝地震破坏过程分析
  • 为确定预插黏性界面单元法模拟高拱坝在强震作用下破坏过程的有效性和适用性,基于黏性裂缝模型理论,在实体单元中嵌入黏性界面单元(Cohesive Interface Elements),对小湾拱坝的强震破坏过程进行了数值模拟和分析,模拟结果与损伤模型和振动台试验的结果接近。研究结果表明,地震荷载作用下抗震设防的薄弱部位在拱冠梁顶部范围,预插粘性界面单元法可以有效模拟强震作用下坝体裂缝的断裂和扩展过程。
  • 特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性及抗震能力研究
  • 受地形地质条件所限,抽水蓄能电站上水库的面板堆石坝工程通常不得不修筑在山腰、山坡等地形条件复杂的区域,特殊地形条件对面板堆石坝抗震安全性能的影响如何是值得关心的问题。采用基于ABAQUS的UMAT子程序二次开发的等价黏弹性模型,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性,提出应该从防渗系统的安全性、坝坡动力稳定性以及地震最大残余变形三个方面综合评价大坝的极限抗震能力,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的地震破坏模式。研究结果表明:大坝在地震荷载作用下的动加速度,动位移,动应力等动反应值均较小,坝体竖向最大残余变形值小于坝高的1%,大坝具有较强的抗震能力;大坝沿顺河方向的最大动位移出现在坝高3/4靠近下游侧的坝坡处,倾斜的坝基地形会影响大坝的动力反应特性;倾斜坝基地形条件下大坝的破坏模式以防渗系统破坏和下游坝坡失稳为主,其极限抗震能力为0.50g~0.58g。
  • 锈蚀钢筋混凝土柱的强度-变形分析模型
  • 对锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,分析锈蚀试件的破坏过程和破坏特点,重点研究了柱纵筋锈蚀率和轴压比对锈蚀钢筋混凝土柱受力性能的影响。在试验研究基础上,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱的压-剪-弯交互作用分析模型,应用改进斜压场理论、传统截面分析法对锈蚀钢筋混凝土柱的受剪机理、受弯机理进行分析,通过锈蚀压弯构件轴向应变的变形协调将受弯模型和受剪模型结合,最终计算获得锈蚀钢筋混凝土柱的承载能力和极限变形,并通过12根锈蚀钢筋混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱承载能力试验值与计算值之比的平均值为1.107,方差0.010,吻合较好;锈蚀试件按建议分析模型计算得到的极限变形与试验数据接近,平均值为0.873,方差0.051。因此,建议模型可分析水平反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的极限变形和承载能力。
  • 高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究
  • 通过5根高强钢筋(500MPa)高强混凝土(C60)预应力框架梁与1根非预应力框架梁的低周反复加载试验,研究了换算配筋率、预应力强度比、箍筋强度等参数对预应力框架梁抗震性能的影响。试验结果表明:随着换算配筋率的增加,预应力框架梁滞回曲线逐渐捏拢,承载力下降段变陡,延性性能和耗能能力降低;当换算配筋率为2.6%-3.1%时,位移延性系数均大于3.0;当换算配筋率为3.6%时,位移延性系数为2.82,延性稍差。但若采用高强箍筋替代普通箍筋,将改善预应力框架梁的延性性能和耗能能力,此时位移延性系数为3.36;在换算配筋率等其他因素相同的情况下,预应力强度比的提高并没有明显改变梁的抗震性能;非预应力梁的延性性能及耗能能力等抗震性能均要优于预应力梁。
  • 基于量化延性的钢筋混凝土抗震墙约束箍筋设计法
  • 有研究表明,我国抗震规范中的钢筋混凝土抗震墙约束箍筋设计法无法将延性量化,使同一抗震等级下能达到的延性不平衡。为了克服规范中的不足,提出了基于钢筋拉断破坏和混凝土压溃破坏两种破坏下基于量化延性指标的约束箍筋设计法。利用评估结果将我国规范抗震等级一级(9度),一级(7、8度)和二、三级时的延性设计指标定量为5、3.5和2.5,并将我国规范修改成定量的延性设计法,结果表明修改后的方法量化了不同抗震等级的延性,且克服了现行规范同一抗震等级延性不平衡的不合理性。
  • 悬挂式层状多向剪切变形模型箱的研制
  • 现有模型箱不能满足开展复杂地下结构水平双向地震反应的振动台模型试验的要求,设计了由钢索吊起的模型箱体、悬挂支架和底板组成的悬挂式层状多向剪切变形模型箱,并对该模型箱进行振动台试验研究,结果表明:模型箱的固有频率远远低于模型地基的固有频率;模型箱能保证模型地基沿水平任意方向产生层状剪切变形;模型地基的加速度反应与深度有关与水平位置无关,模型箱能有效模拟原型水平土层的侧向变形边界条件。该模型箱既消除了现有柔性模型箱在水平地震激励作用下产生的土体拱效应现象,也克服了现有层状剪切模型箱仅能单向输入水平地震激励的不足,能满足开展水平双向输入振动台模型试验的要求。
  • 超高层建筑屈曲约束支撑生命周期经济成本评估
  • 建筑结构生命周期经济成本可衡量建筑在整个服役阶段性能水平和经济性,其包括初始建设费用、维护拆除以及失效费用。在超高层建筑结构方案设计阶段,需对不同方案进行生命周期的评估和优化。本文引入一种结构生命周期经济成本计算方法和评估体系,并针对地震作用下,结合该评价方法和结构的抗震性能目标,分析不同方案的失效费用,方便工程评估与设计。屈曲约束支撑等消能减震方案能够降低结构的地震响应,提高结构的抗震性能水平,并可降低建筑结构生命周期的经济成本。本文以某300m带环带桁架的支撑框架核心筒超高层建筑为例,评估屈曲约束支撑等多方案生命周期经济成本,并选出生命周期经济成本较低的最优方案,该方法是对超高层设计方法和评估的有益探索。
  • 基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析
  • 增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,而建筑结构的地震易损性分析是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的概率。文章基于IDA分析方法,通过选取一定数量的地震动记录,指定地震动强度指标并做归一化处理,利用OpenSees软件平台向结构碰撞数值模型输入地震动数据,计算得出结构倒塌概率,以地震动参数为随机变量,对数据进行拟合分析,建立倒塌概率易损性曲线,验证IDA方法的可靠性以及Opensees软件对于该类问题的适用性。
  • 场地动力特性对土-基础相互作用的影响
  • 采用边界元法结合斜面分布荷载格林函数计算了水平层状半空间中的埋置刚性基础在入射P波,SV波和SH波作用下的动力响应,研究了场地动力特性对土-基础动力相互作用的影响。分析表明,层状半空间中土-基础相互作用的机理和均匀半空间有很大区别,且层状半空间中的土-基础相互作用大于均匀半空间中的土-基础相互作用;基础动力特性和场地动力特性较为相似,且土层厚度和刚度对基础动力响应的影响较大,而基础质量的影响则较小;土-基础相互作用的基本规律和土-基础-地上结构相互作用的基本规律相差较大,而与土-地下隧道相互作用则较为相似。
  • 双相介质半空间中椭圆形夹杂及直线裂纹对SH波的散射
  • 采用Green函数法和保角映射法研究了双相介质半空间中位于界面两侧的浅埋椭圆形夹杂和直线裂纹对SH的散射问题。首先,将研究模型沿垂直界面剖分为两个直角平面进行研究:含有椭圆形夹杂的区域I和含有直线裂纹的区域II。利用保角映射法和镜像叠加原理构造区域I内的散射波场,利用裂纹“切割”技术和Green函数法构造区域II中直线裂纹。其次,利用界面“契合”技术在契合面上施加未知外力系使契合模型满足界面上的应力和位移连续性条件,建立求解附加未知外力系的无穷代数方程组,并通过傅里叶级数展开和有限项截断求解;最后,通过具体算例讨论了入射角度、入射波数和直线裂纹等因数对椭圆形夹杂的动应力集中系数的影响。
  • 砂卵石大三轴试验及在边坡地形效应中的应用
  • 汶川地震发生后,颠覆了砂卵石在动力作用下表现稳定这一传统认识,拟利用大型土工静、动力三轴试验,给出砂卵石的静力、动力特性参数,结合一个典型场地剖面,运用二维等价线性时程响应分析法,研究了场地地震动放大效应。结果表明,含砂卵石的场地具有地震动放大效应,随着边坡高度的增加,加速度、速度和位移均产生了放大作用。地震动反应谱由于受到砂卵石层的影响,使其高频成分非常丰富,放大作用显著。反应谱低频部分随观测点的高度变化,衰减指数差别显著,位置越高,加速度峰值越高,衰减越快,反之亦然。这些试验数据和研究结果,可为含砂卵石地区的工程抗震和边坡稳定性评价等工作提供参考,具有一定的工程意义。
  • 临洮黄土土层微观差异及动力学指标分析
  • 取甘肃临洮黄土不同深度土层4—16m样品,分别研究微观结构类型差异及震陷性、剪切波速和元素比值等指标的关系。由于不同深度土层样品形成年代不同,气候条件变化很大,同一场地不同深度剖面所形成的黄土微观结构也存在较大差异,各深度(4m,8m,12m,16m)土层样品的微结构类型依次为弱剪切结构,易压密结构,密实结构,中强胶结结构;同时震陷系数依次降低,剪切波速依次增大,其中的弱剪切结构的剪切波速仅为142m/s。研究表明通过土层样品的微观结构类型特征及指标参数分析,可较为全面地判断土层场地,找到震害分析和土层处理的有效指标和参数,并据此进行合理的工程设计,可为黄土地区震害的成因和预防提供理论依据。
  • 动荷载作用下冻土试验技术及冻土变形初步研究
  • 随着季冻区公路工程建设规模不断扩大,路基在冻融及车辆荷载(尤其重载)协同作用下翻浆、沉陷等灾害现象频繁出现,需要对其致灾机理进行深入研究。本文采用英国GDS冻土动静三轴仪对季冻区路基土开展了常温、-5℃及-10℃三种环境下的动变形试验研究。主要工作有:(1)针对GDS仪器在试验中出现的围压进气孔及加载杆易冻结等实际问题,提出了采用耐压密封胶及硅胶干燥剂等处置方法,保证了冻土负温试验的顺利开展;(2)开展了常温下路基土动变形试验。在相同循环作用次数条件下,存在动应力临界值。当动应力幅值超过此界限,土体残余应变逐渐增大,直至破坏;反之,则土体应变速率逐渐降低,残余应变最终趋于稳定;(3)开展了-5℃及-10℃条件下路基土动变形试验。试验表明:同一动应力幅值作用下,随土体温度降低,其残余应变减小,但即便同在负温条件下,土的应变速率及最终值也有很大差异。试验得到的新认识对季冻区公路设计及灾害防治有一定指导意义。
  • 线性多区间时滞系统控制器设计方法
  • 本文针对线性多区间时滞系统,考虑时滞下限非零的情况,研究时滞依赖控制器设计新方法。为了在稳定性条件中引入时滞相关参数,并降低所得控制器保守性,文中分析并设计了包含多个多重积分项的Lypunov—Krasovskii泛函,并提出了一种新颖的非线性项解耦方法,综合应用积分不等式、凸组合、自由权矩阵等技术,给出了基于线性矩阵不等式组(LMIs)的时滞依赖渐近稳定控制器设计新方法。最后,通过实例计算说明了本文方法的有效性。
  • 双向循环荷载下黄土的动变形特性研究
  • 利用SDT-20型动三轴仪在双向循环荷载下探究了黄土的动变形特性,分析了初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土动变形发展的影响。试验结果表明:双向循环荷载作用下,初始动应力状态对黄土破坏模式有重要影响,初始循环偏应力小于0kPa时,黄土呈受拉破坏,初始循环偏应力大于0kPa时,黄土呈受压破坏。初始循环偏应力、径向动荷载幅值和预剪应力对黄土的动剪切变形均有明显的影响,初始循环偏应力和径向动荷载幅值的增大均加快了黄土的动剪切变形发展,使土体的破坏更迅速。预剪应力对土体起到预压密作用,黄土的动剪切变形的发展随预剪应力的增大而减缓。当剪切动荷载幅值保持不变时,拉压动荷载幅值的增大明显地加速了黄土动剪切变形的发展,其对土体动剪切变形的影响和剪切动荷载是一致的。
  • 大应变作用下含水率对非饱和砂土动力特性影响的研究
  • 本文利用WF循环单剪试验系统,完成大应变下,不同含水率和不同正应力下非饱和砂土的循环剪切试验,并分析了不同正应力条件下,含水率对非饱和砂土动力特性影响的规律。试验结果表明,剪应变γ≥2%,含水率对非饱和砂土动力特性的影响显著:(1)含水率对非饱和砂土滞回曲线的影响存在临界含水率,无论正应力大小,低于临界含水率时,滞回曲线相差不大,而高于临界含水率时,滞回曲线随含水率的增大迅速衰减;(2)峰值剪应力随含水率的变化存在相同的临界含水率,无论正应力大小,当含水率低于临界含水率时,峰值剪应力随含水率增大变化较小,而当含水率高于临界含水率时,峰值剪应力随含水率增大而减小,且正应力越大衰减得越明显;(3)阻尼比随含水率的变化也存在临界含水率。
  • 地震中露天矿复杂构造边坡破坏过程模拟研究
  • 为了解在地震过程中,由急倾斜且具有水平裂隙发育岩体组成的边坡稳定性及其内部破坏过程,使用基于颗粒流理论的PFC3D进行了模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟了非连续和连续的岩体构造形式。施加的震动加速度a分别为0.2g,0.3g,0.4g,0.5g,得到了在8s、14S、20S和最终稳定时刻的边坡内部裂隙和颗粒位移。对过程中现象进行总结得到:当a较小时,先出现顺坡断裂带,且只有一条;随着a或震动持续时间的增加,出现间距基本相同的逆坡碎裂带,它始于施加震动位置,终于边坡自由面,标志着边坡内部原构造彻底改变。
  • 《建筑抗震设计规范》若干问题的探讨(刘大海;曾凡生;王敏;田敏)
    核岛近区域复杂场地的波动场动力特性研究(李志远;李建波;林皋)
    空间多点地震作用下桥梁结构碰撞响应振动台试验研究(何立翔;任伟新[1,2];王宁波;汪穹立)
    强震作用下钢筋混凝土连续梁桥倒塌分析(李忠献;陈宇;李宁)
    地下结构地震反应分析拟静力法与动力非线性时程法的比较(洑旭江[1,3];常素萍;陈国兴[1,3])
    地铁车站工程应用双向RFPS支座隔震效果研究(陶连金;安军海;葛楠)
    层间隔震结构模型降阶和优化分析(周强;黄襄云)
    黏滞阻尼器型伸臂桁架的最优布置形式研究(邢丽丽;周颖)
    基于预插黏性界面单元的拱坝地震破坏过程分析(徐海滨[1,2];杜修力;翟恩地)
    特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性及抗震能力研究(杨超;党发宁;马宗源;薛海斌;刘盼盼)
    锈蚀钢筋混凝土柱的强度-变形分析模型(邢国华;罗大明;牛荻涛)
    高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究(谢剑[1,2];刘麟玮;徐福泉;王洋)
    基于量化延性的钢筋混凝土抗震墙约束箍筋设计法(鲁懿虬;黄靓)
    悬挂式层状多向剪切变形模型箱的研制(李霞;许成顺;杜修力)
    超高层建筑屈曲约束支撑生命周期经济成本评估(赵昕[1,2];张鸿玮)
    基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析(周奎;林杰;祝文)
    场地动力特性对土-基础相互作用的影响(付佳[1,2];梁建文[1,2])
    双相介质半空间中椭圆形夹杂及直线裂纹对SH波的散射(丁晓浩;齐辉;赵元博;张洋[1,2])
    砂卵石大三轴试验及在边坡地形效应中的应用(兰景岩[1,2];薄景山;李煜东;张美玲)
    临洮黄土土层微观差异及动力学指标分析(邓津[1,2,3];王兰民;吴志坚[1,2,3])
    动荷载作用下冻土试验技术及冻土变形初步研究(孙义强;孟上九[1,3];王兴隆;王淼)
    线性多区间时滞系统控制器设计方法(许兰兰;余云燕)
    双向循环荷载下黄土的动变形特性研究(张希栋;骆亚生)
    大应变作用下含水率对非饱和砂土动力特性影响的研究(王海东[1,2];陈曦;李建文;刘方成)
    地震中露天矿复杂构造边坡破坏过程模拟研究(崔铁军[1,2,3];马云东;王来贵)
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