高烈度区某特别不规则高层框架剪力墙结构基础隔震设计

以高烈度区某特别不规则的高层框剪基础隔震结构为研究对象,阐述了采用钢板叠层橡胶隔震支座(LNR、LRB)进行隔震的结构设计方法。针对不规则项及结构薄弱部位提出了加强措施。在设防烈度为8度(0.2g)的地震作用下,对该建筑的隔震及非隔震结构进行了动力时程分析。在罕遇地震下,对隔震结构的层间位移角、隔震支座的水平剪切位移、隔震支座的轴向拉应力、隔震层的抗风承载力进行了时程分析验算。研究结果表明:运用基础隔震技术可达到明显降低上部结构的地震作用的效果,提高特别不规则高层框架剪力墙结构的抗震性能及地震安全储备。     

考虑参数不确定性的框剪结构敏感性分析

建筑结构的地震需求受诸多不确定性参数的影响,为研究这些参数对地震响应的影响,以13层钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例,基于结构非线性时程分析的结果,得到了选择不确定性参数的Tornado图形敏感程度排序,排序结果表明:对于无控和有控结构,地震动强度和地震动特征对地震需求的影响均较显著;增设阻尼器后,阻尼系数和阻尼指数也会...     

双塔高层建筑基础及顶部连廊隔震结构设计

以某地区大底盘双塔高层顶部连廊结构工程为例,针对基础采用有、无铅芯钢板叠层橡胶隔震支座(LRB、LNR)、顶部连廊采用摩擦摆隔震支座(FPS)的隔震结构,阐述了分析设计方法,对结构在8度(0.20g)多遇、设防及罕遇地震作用下的地震反应进行动力时程分析。分别对1号塔楼和2号塔楼及整体模型隔震前后的层间剪力比、倾覆力矩比进行了对比验算,并补充了三向罕遇地震动作用下的结构层间位移角及温度变化下的隔震支座位移。结果表明:该方案具有明显隔震效果,在地震和温度应力作用下隔震结构各项抗震指标均得到大幅度衰减。     

某超高层框架-钢筋混凝土核心筒结构减震案例分析

超高层框架-钢筋混凝土核心简结构采用粘滞阻尼器进行消能减震,在地震大震、中震、小震作用下,使用弹性(弹塑性)动力时程分析法,对比减震结构与非减震结构的位移、剪力以及附加阻尼比,来观察超高层建筑的减震效果并判断是否达到相关规范的要求。     

基于随机地震动模型的双洞平行地铁隧道净距影响研究

为了研究隧道净距对双洞平行地铁隧道抗震性能的影响,以常州地铁1号线为工程背景,建立有限元分析模型,基于随机地震动模型合成随机地震动,对双洞平行隧道进行随机地震动作用下的地震动力反应分析。结果表明,随机地震动作用下,双洞平行隧道之间存在相互作用,相互靠近一侧各点动力响应均比外侧各点强烈;隧道间净距过小会造成衬砌结构明显水平位移偏移,且在隧道内下侧出现应力集中现象。在实际工程运用中,应提前对小净距隧道结构采取预加固等措施,预防地震对隧道造成大面积破坏。     

内嵌式框架摇摆墙结构抗震性能研究

为研究内嵌式摇摆墙对钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,以1个4层RC框架结构为例,基于通用有限元分析平台分别建立RC框架结构和内嵌式RC框架摇摆墙结构模型,并采用时程分析和Pushover分析研究结构地震响应和性能水平。通过结构整体响应反应谱分析研究摇摆对结构整体刚度的影响;分析结构楼层响应反应谱,研究摇摆对结构楼层响应影响;Pushover研究摇摆强对结构变形的作用机制,以及对结构耗能机制和损伤分布的影响,从拟静力的角度揭示框架摇摆墙结构的地震损伤演化过程。研究表明：内嵌式摇摆墙可减小结构的振动响应,使结构破坏模式由层间破坏机制向整体破坏机制转变,可提高原RC框架结构的刚度和承载力,但并不能分担框架部分的基底剪力。     

建筑结构地震倒塌过程模拟与瓦砾堆积分布研究

为研究建筑结构在地震作用下发生倒塌后形成瓦砾堆积的分布及建筑结构倒塌影响范围,以3层砌体结构为例,基于显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,根据材料的本构关系及破坏准则,合理选择材料模型及单元类型,建立仿真计算模型;通过施加强震作用计算,模拟砌体结构在地震作用下的倒塌过程;通过定量计算,得到结构倒塌后形成的瓦砾堆积分布形态,统计震后瓦砾的影响范围,将统计结果与理论计算进行对比分析。结果表明,针对具体结构的倒塌模式,数值模拟结果与理论计算结果有差别;但是,用数值模拟方法可以准确模拟建筑结构在强震作用下的倒塌过程及倒塌模式,并且能够统计研究震后瓦砾堆积的分布及影响范围。     

单层柱面网壳结构强震作用下抗震性能研究

地震是严重危害人类生命财产的自然灾害 ,但目前工程界对于网壳结构强震下的抗震性能尚缺乏透彻了解。笔者通过对单层柱面网壳典型算例进行三维地震作用下的双重非线性时程分析 ;观察其多项特征响应指标随地震动逐渐增强的变化情况 ;研究其塑性发展过程和破坏特征 ;对单层柱壳强震作用下的破坏机理进行了探讨 ;并在此基础上对不同参数柱壳弹塑性地震响应规律和破坏特征进行了分析和总结。研究表明 ,地震作用下单层柱壳破坏前均经历了一定的塑性发展过程 ,其破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用 ,矢宽比较大的柱壳倾向于动力失稳破坏。     

粘滞阻尼器在某学校宿舍楼减震设计中的应用

通过对山西省某学校宿舍楼进行消能减震设计,介绍了减震设计的思路和原则,对采用粘滞阻尼器的结构进行了非线性时程分析。分析结果表明：在小震作用下,减震结构的基底剪力和层间位移角较非减震结构有明显的减小,且最大位移角小于规范值;在大震作用下,减震结构的塑性铰发展较好,满足规范要求,且阻尼器的滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,可为建筑结构安全提供保障。     

近断层地震动考虑能量损伤效应的非弹性强度需求

由于靠近断层处地震地面运动中速度脉冲作用的存在,导致传统的基于瞬时加速度反应谱的抗震设计,不能有效考虑由此带来的巨大能量耗散和位移需求。笔者采用代表性的脉冲型实际近场地震记录和人工模拟三角函数地震动时程,在分析累积输入地震动耗能和结构位移间关系基础上,提出了等效速度比的表达式;给出了近场地震动的等效变形需求表达式;提出了等价延性系数的概念,来考虑由于地震动能量耗散对结构的强度需求;经非线性时程分析方法对其稳定性进行了验证比较,有利于增强结构的安全性。     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应,以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例,建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响;分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低,地震波作用于结构的内力响应越大;曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞,且温度越高,碰撞效应越强;高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力,在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考;近断层脉冲地震动相较于远场地震动,结构地震响应更大,对结构的破环性更强,故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

溜石坡崩塌体运动过程与防治措施研究*

为降低中巴公路沿线溜石灾害风险,以中巴公路K777桩处溜石坡为研究对象,定性分析溜石崩塌体运动特征并设计格栅挡墙防护结构。采用有限差分与离散元耦合方法对溜石灾害进行数值模拟,定量分析溜石崩塌体运动状态及公路挡墙动力冲击响应。结果表明:不同粒径下溜石平均速度变化趋势相同,溜石崩塌体运动速度与溜石粒径呈正相关,溜石在自然条件下对公路挡墙冲击集中且受力较大,通过布置格栅挡墙可降低公路挡墙受力,分散溜石冲击,有效拦截大粒径溜石,降低溜石灾害影响。在相同格栅挡墙孔径下,降速效果与溜石粒径呈负相关。可通过考察溜石坡实际情况设计格栅挡墙尺寸,降低中巴公路沿线溜石灾害风险。     

基于Shear Damage模型的剪切闸板防喷器剪切性能研究*

为揭示剪切闸板在纯剪切工况条件下（无压差、无悬重）剪切钻杆时剪切力特征,以及悬重、内外压差等复杂工况条件对剪切钻杆时剪切力和油压的影响规律。本文基于Shear Damage断裂损伤模型,通过显示动力学方法开展剪切过程仿真研究。研究结果表明:在纯剪切工况条件下,剪切力随时间增加先逐渐增加再急剧下降为0;在有悬重工况条件下,剪切力和油压随悬重增加而呈减小趋势;在钻杆内压大于外压工况条件下,剪切力和油压均随压差增大而增大;在钻杆内压小于外压工况条件下,剪切力随压差增大而减小,5 in（壁厚14.50 mm）、5 in(壁厚12.70 mm)规格钻杆油压随压差增大呈先增加后减小趋势,5 in（壁厚10.54 mm）规格钻杆油压随压差变化不明显,其余钻杆油压随压差增大均呈上升趋势。研究结果可为剪切闸板防喷器油压配置、结构优化、关井工艺改进等提供关键技术支撑。     

极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应影响研究*

为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。     

饱和层状尾砂动力特性研究*

为探究动力作用下尾砂液化破坏特性,基于某矿山尾矿库坝体分层尾砂,开展不同固结应力和层状结构条件下动三轴试验,分析层状尾砂动弹性模量、阻尼比及动剪应力比等动力参数与动孔压的变化规律。结果表明:固结应力对层状尾砂力学特性和动孔压变化趋势有较大影响,固结应力越大,动孔压增长越明显,初始增长斜率随固结应力增大而下降;尾粉土厚度一定时,固结应力越大,层状尾砂动剪应力比越小;固结应力为常数时,层状尾砂动剪应力比随尾粉土厚度增加先增大后减小,当尾粉土厚度为0,20,40,80 mm时,对应动剪应力比分别为0.33,0.35,0.38,0.28;尾粉土对孔隙水压力阻隔作用比尾细砂更明显,试样破坏所需振次随尾粉土厚度增加而增加。研究结果可为高烈度地震区尾矿坝地震液化研究提供理论参考。     

煤层底板隐伏陷落柱突水预测及采前注浆加固评价

华北型煤矿开采受底板岩溶强含水层威胁，通过对淮南张集矿1613A工作面底板隐伏岩溶陷落柱突水危险性分析，采用FLAC3D方法模拟采动条件下岩溶陷落柱活化过程。模拟结果显示:陷落柱上方的煤层底板岩体发生塑性变形，导致陷落柱附近岩体失稳，陷落柱筒壁产生局部剪切破坏，剪切破坏位置易导致奥灰强含水层发生陷落柱突水。采前采用注浆方法改造岩溶陷落柱，对改造后的陷落柱进行数值模拟分析，其内部注浆岩体对陷落柱筒壁具有良好的支撑作用，抑制了筒壁位置剪切破坏的发生，使有效隔水层厚度增大，降低了陷落柱突水的危险性。     

常村煤矿S6-8工作面岩层运动的连续-非连续方法模拟

为了细致地模拟煤矿开采中复杂的岩层运动现象,探讨开采速度的影响,采用自主开发的连续-非连续方法,通过引入应力跌落和准静力计算模式,以常村煤矿S6-8工作面为背景建立数值模型,模拟采动诱发采场上覆岩层的变形-开裂-运动过程。结果表明:本方法可较为细致地模拟煤矿开采中一系列复杂现象,例如,采场上覆岩层的弯曲变形、下沉、开裂、离层和层间错动、直接顶的周期垮落、工作面煤壁上方岩层近似平行展布的倾斜穿层裂缝、若干破断岩块形成的近似等腰梯形结构和采空区局部闭合;开采速度越快,直接顶初次垮距越大,这是由于采场上覆岩层向下运动不充分,直接顶垮落主要受自身和开采卸荷的影响。     

基于神经网络的矮塔斜拉桥近断层地震响应参数敏感性分析*

为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法（FBSA法）,以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。     

强震区跨断层隧道纤维混凝土衬砌抗震效果分析*

为进一步提高高烈度地震区跨断层隧道在地震时的安全性和稳定性,依托天坪寨隧道F1断层段,通过有限元数值计算软件ABAQUS对纤维混凝土隧道衬砌的抗震效果进行研究。分析素混凝土二衬结构、钢-玄武岩混杂纤维混凝土（SBHFRC）二衬结构及钢纤维混凝土（SFRC）二衬结构的位移、应力及安全系数的变化情况。结果表明:SFRC衬砌结构最大横向、纵向位移分别增大12.57%,1.43%,竖向位移减小33.83%,SBHFRC衬砌结构的最大横向、纵向、竖向位移分别增大6.69%,22.35%,25.32%;SFRC二衬最大、最小主应力分别增加26.09%,19.69%,SBHFRG二衬最大、最小主应力分别增加3.16%,2.16%;SFRC二衬与SBHFRC二衬的最大剪应力分别增加20.82%,2.23%;衬砌结构采用SFRC和SBHFRC时的安全系数分别提高59.72%,54.74%;二衬结构采用SBHFRC时抗震效果优于采用SFRC时的抗震效果。研究结果可为强震区跨断层隧道抗震设计提供依据。     

坝体动力抗震及尾矿动力特性分析

为研究尾矿坝的动力抗震特性以及为抗震措施提供理论指导,以四川某尾矿库为例,分析了该尾矿坝在EI Centro地震波、汶川地震波和人工地震波作用下的位移、加速度、液化、安全系数的动力响应特性。采用GDS动三轴仪对该尾矿库的3种典型尾矿进行动力实验,研究结果表明:随着动剪应变幅的增大动剪切模量比逐渐减小,阻尼比逐渐增大;3种尾矿的动压缩弹性模量的倒数与动轴向弹性应变之间的关系为直线关系,在双对数坐标系中,平均有效应力与动剪切弹性模量的关系为直线关系;尾粉质黏土抗液化强度较低,应优化尾矿排放工艺使其尽量沉积到库尾。