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。     

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。     

地铁隧道地震动力响应模拟试验研究

为研究地震荷载作用下隧道结构的动力响应,以指导隧道修建施工和衬砌支护,提高地铁隧道的整体抗震能力,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的方法,对地铁隧道地震动力响应进行研究。选取沈阳地铁2号线某段隧道为工程背景,在理论分析地铁隧道地震动力响应的前提下,运用FLAC~(3D)数值软件模拟地铁隧道地震动力响应情况,地铁隧道两帮壁正负45°区域剪应力、主应力和位移最显著,监测点加速度变化趋势与输入地震波加速度时程曲线较为一致。在室内振动台试验中,地基土体表面峰值加速度明显比地基土体深部大,隧道两帮壁正负45°位置附近应变最大,振动停止后应变并未归零。数值模拟与室内试验研究结果较为吻合表明,由于人工波的地震烈度较现场波大,地铁隧道的地震扰动强烈;地铁隧道两帮壁正负45°区域地震动力响应剧烈,极易发生破坏。可根据这一现象有针对性地采取抗震措施,保证地铁隧道的安全、稳定。     

地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析

近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。但是在传统的理论分析中,对于基础隔震结构往往忽视土-结构动力相互作用对其隔震效果的影响。即使考虑地基的影响,也大都是采用弹簧和阻尼器(地基动刚度)代替。笔者运用ANSYS软件的二次开发功能,提出将结构、隔震层和地基结合起来作为一个完整系统分析,并对一叠层橡胶基础隔震7层钢筋混凝土框架结构在考虑土-结相互作用情况下,进行了整体地震响应有限元计算、比较、分析。结果表明进行地基-基础隔震系统整体地震响应有限元分析是完全可行的而且是必要的。     

采用粘滞阻尼器对曲线型框架结构附加阻尼比计算研究

在对曲线型框架结构进行减震设计时,由于曲线型框架结构会因为受力不均,某些构件会在地震作用下产生较大的破坏.基于云南地震高烈度区某曲线型框架结构附加粘滞阻尼器进行减震设计,借助于有限元分析软件SAP2000进行多遇、罕遇地震作用分析计算.计算结果表明:附加粘滞阻尼器后,多遇地震作用下楼层基底剪力能降低15％ ～25％左右...     

近断层强震速度脉冲效应及连续梁桥减隔震特性分析

应用非线性时程分析的方法 ,对于减、隔震连续桥梁在近场地震作用下的有效性和响应特性 ,作了深入的研究。通过有代表性的脉冲型近场强震记录时程分析 ,提出了用速度脉冲峰值及其周期之积来表示速度脉冲能量的方法 ,计算表明近场地震速度脉冲波能近似表征地震动破坏能力的大小 ,它和桥梁结构承受的地震响应大体成正比例关系。铅芯橡胶隔震支座在近场地震作用下仍然适用 ,但对于个别脉冲型强震记录效果不够明显 ,支座参数有必要进行优化。     

框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究

为了探讨框架剪力墙结构的抗震动力性能和抗倒塌能力,针对一典型的20层钢筋混凝土框架剪力墙结构展开研究。首先,利用静力弹塑性方法对结构进行推覆分析,得到多遇、设防、罕遇地震下的性能点处相关参数;然后,选定合适的地震动记录和损伤指标,利用增量动力分析方法研究结构的地震反应和抗倒塌能力。结果表明:在小震和大震作用下,结构的层间位移角均满足规范限值要求,Collapse塑性铰主要出现在结构底层,可以实现大震不倒;随着楼层的增加,结构的层间剪力逐渐减小,有个别地震动记录在15层左右剪力会突然增大;结构50%倒塌概率对应的地震加速度为2.41 g,说明该结构的抗倒塌能力较强。     

爆破振动综合减震措施的减震效应研究*

为提高爆破减震措施的减震效果并降低工程造价,提出将减震沟和减震孔进行组合的综合减震方法。采用LS-DYNA动力分析软件从爆破振动速度、频谱特征以及应力云图3个方面对减震孔、减震沟以及综合减震措施的减震效果进行对比分析。研究结果表明:综合减震措施在水平径向和垂直向上的减震率相对最大,分别达81.91%,75.74%;综合减震措施由于减震孔的存在,对爆破地震波高频成分的滤波作用优于减震沟措施;综合减震措施下部的减震孔会继续阻碍应力波的传播,进一步削减应力波能量,从而达到保护隔震屏障后方建（构）筑物安全的目的。     

地震作用下尾矿库溃坝过程模型试验及加固方案

为研究地震作用下一般尾矿库的动力特性及破坏规律,探寻坝体加固方法,开展尾矿库概化模型振动台试验。由振动台提供水平动力,利用加速度传感器、激光位移传感器、动态数据采集系统及高速相机等设备获取坝顶加速度、位移及变形数据,分析尾矿库溃坝原因,提出坝体加固方案。试验结果表明,受地震荷载作用的尾矿坝,在坝体坡面2/3处出现"抛掷"现象;加速度放大系数随坝体高程变化不明显,随峰值加速度增加而递减;当峰值加速度达到0.4 g时,尾矿库经历液化、滑移、开裂,最终导致溃坝;溃坝后的泥浆沿下游不断演进直至停滞,堆积形态呈三角形;在坝底打抗滑桩加固能提高坝体的稳定性。     

基于比奥动力固结理论的尾矿坝地震响应分析

上游法尾矿坝坝体密实度低,饱和区域大,地震作用下极易发生液化进而引起溃坝等重大事故,基于比奥动力固结理论和广义塑性模型,采用有效应力有限单元法对上游法尾矿坝的地震动力响应进行了非线性时程动力计算分析。结果表明坝体地震加速度响应、残余变形、超静孔压等计算结果符合一般规律,其中坝顶下部的超静孔压比值最大,从尾矿坝底部到顶部,加速度放大系数先稍微减弱后显著变大,呈明显的鞭梢效应,说明上游法尾矿坝坝顶部位是地震作用下最为危险的区域,采用弹塑性本构模型对尾矿坝进行非线性动力固结分析是可行的。     

尾矿库溃坝离心机振动模型试验研究

为研究强震作用下尾矿库溃坝动力反应及溃坝演化规律,在清华大学离心机上进行尾矿库溃坝自重加载条件下离心振动模型试验。试验采用离心场图像采集系统、非接触位移测量系统及动态注水系统,采用Kobe波作为地震输入,测量模型加速度、孔隙压力、面板应力变形、坝体位移及其发展变化过程。试验结果表明:地震输入条件下的模型加速度近似均匀分布,尾矿库浸润线的位置随着水位的升高而逐渐上升,孔隙压力增大使得尾矿库坝体强度降低,但在水平地震下,仍能保持稳定。在蓄水过程中,尾矿库坝体产生明显的变形,出现了局部滑坡,但在地震作用下产生的变形较小,并且应变反应波形较为一致,表明尾矿库结构模型地震反应的整体性较好,具有良好的抗震稳定性。     

新疆克孜尔水库地震风险分析及防范研究

克孜尔水库地震风险防范系统是在强震台阵、F2活动断层监测设备完善、观测分析中心及抗震风险防范中心等硬件建设的基础上,通过在GIS平台上建立构造纲要、潜在震源区、峰值加速度区划、大坝所在位置等专题图层,完善地震传输系统、大坝数字减灾系统等软件建设。把强震监测信息系统技术应用于水库地震风险防范决策支持和实际运行科学管理,实现可在线处理子台传输过来的地震加速度时程曲线。分析各测点场地最大加速度值、水工结构的动力放大系数、场地卓越频率、结构自振频率、地震持续时间及水库诱发地震判别等重要参数,为各项决策提供可靠的快速支持,从而建立国内首座在活动断层上直接建坝的克孜尔水库大坝的震后快速报警体系和初步数字减灾系统,形成有效的震后快速修复措施,为深入开展活动断层上筑坝技术研究奠定基础。     

多向地震作用下软弱围岩桥隧搭接段动力响应试验

为探明多向地震作用下软弱围岩高速公路桥隧搭接段的地震动力响应特性,开展尺寸比例为1∶50的振动台模型试验,以汶川波作为试验加载地震波,在不同加载方式下,测试桥隧搭接段各测点加速度放大系数值,分析其纵向、横向和竖向的加速度响应特征,并明确不同方向的地震波对桥隧搭接段结构的影响。结果表明:横向地震波引起的加速度响应普遍大于竖向地震波;纵向和横向双向耦合方式下加速度响应普遍大于其他耦合方式的加速度响应;双向地震耦合引起的纵向和横向加速度响应均大于单一方向的加速度响应。     

甲烷体积分数及巷道结构对甲烷爆炸特性影响研究

为明确甲烷体积分数及巷道结构对甲烷-空气爆炸特性的影响机制,采用Fluent软件建立3种不同结构的巷道模型,对甲烷体积分数分别为6%、9.5%和13%条件下的巷道甲烷爆炸过程进行数值计算,分析爆炸压力和温度的变化特性以及火焰的传播特性。结果表明:当甲烷的体积分数为9.5%时,直巷道中冲击波峰值压力及爆炸温度最高;随着测试距离的增加,冲击波峰值压力不断降低,并且符合指数衰减特征;不同巷道结构甲烷爆炸后压力峰值的差异主要出现在弯道处,其冲击波峰值压力大小为90°巷道直巷道分叉巷道;分叉巷道中经过拐角后的冲击波峰值压力明显下降,对冲击波阻碍作用显著;此外,当冲击波进入弯道并沿壁面传播时,受压缩波、稀疏波及反射波等多波系共同影响,火焰沿壁面传播特性发生改变。     

基于PFC3D的尾矿库地震稳定性模拟与分析

以西辛庄尾矿库为例,研究了不同地震加速度情况下尾矿库内部结构的变形和稳定性。采用PFC3D对基岩、初期坝、尾黏土、尾粉土、尾粉砂部分进行模拟,对表现为连续体的基岩颗粒采用接触连接和平行连接,对表现为松散体的其余4部分主要采用接触连接。在地震动峰值加速度分别为0.1g、0.2g、0.4g、0.6g的震动波作用下,模拟了20 s内尾矿库内颗粒运动变形及边坡滑落情况。结果表明:随着震动的持续,颗粒位移从尾矿库坡底向坡顶发展;除初期坝外,尾矿库发生位移的颗粒都集中在初期坝产生被动土压力的区域(下滑区);尾矿库的破坏过程为从初期坝背侧尾粉砂部分发生位移,到初期坝破坏,再到尾粉砂边坡的整体下滑,该过程是加速的,开始于出现尾矿库边坡凹陷,停止于下滑区完全破坏。     

粘土防渗尾矿库地震永久位移数值模拟

我国目前的防渗尾矿库数量越来越多,但对其动力分析相对较少。结合工程实际,使用FLAC2D软件建立了有限差分数值模型,对采用粘土垫层防渗的尾矿库进行二维地震动力响应分析,并将计算得到的坝顶最大水平位移与传统简化方法的计算结果进行了对比分析。计算结果表明,由于数值分析考虑了尾矿坝对地震波的放大效应,通过有限差分数值模型计算的水平位移比简化方法的计算结果大60%。参数分析表明:防渗垫层的抗剪强度对于尾矿库动力响应影响较大,其虽有一定隔震作用,使得防渗层上部的最大水平加速度低于其下部的最大水平加速度约5%~30%,但随着防渗垫层抗剪强度的降低,尾矿库的失稳模式由经过尾矿内部的圆弧形滑动向经过防渗层的楔形滑动转变,尾矿库的屈服加速度显著降低,永久水平位移从小于5cm增加到近70cm,可能造成震陷等灾害。该分析方法和结果对于地震区防渗尾矿库工程的设计有一定的参考价值。     

网状金属材料对火焰波阻隔作用的实验研究

为了研究网状金属材料对火焰波的阻隔作用,设计了可架设阻隔材料的气体爆炸箱,借助高速摄像机及ProAnalyst软件,测定了不同点火位置、不同网状金属材料条件下的气体爆炸后火焰波运动状态,进而分析了网状金属材料在该条件下对火焰波的阻隔作用。实验表明:在无阻隔物时,气体爆炸后的火焰波以球形向四周传播,其速度趋势呈抛物线形变化,存在一个速度的峰值;设置阻隔物后,火焰波遇阻隔物发生形变,垂直于阻隔物方向速度峰值降低,但同时水平方向传播速度加快,阻隔物距离点火源越近,这些现象越明显;在相同点火距离下,对于不同金属的阻隔物,火焰波垂直方向传播速度及其峰值以及到达峰值的时间与材料的导热系数具有负相关性。可见,从位置上看,阻隔物靠近点火源,可以有效阻隔垂直火焰波;从材料上看,选择导热系数大的金属阻隔材料,不但可以有效阻隔垂直火焰波,还可以使阻隔作用提前,起到双重的阻隔效果。     

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。     

400 km/h高速列车过隧道时列车风特性研究

为探明400 km/h高速列车在隧道内运行时的列车风特性,采用三维、非定常、可压缩和可实现的k-ε湍流模型进行数值模拟计算,分析隧道内列车风时域演变特征和空间分布特征,并按照列车各部分到达和驶离测点的时间对车体周围流场进行分区,采用5个特征参数衡量各区域内列车风速度的变化,探讨列车编组长度和隧道长度对列车风的影响。研究结果表明：隧道内列车风时域变化特征受列车运行位置和隧道内压力波传播的显著影响;列车风正峰值会随着列车编组长度、列车速度的增大而增加,且峰值到达时刻分别延后和提前,8车编组对应的列车风正峰值相较于3车编组时增加68.75%,400 km/h时的列车风正峰值相较于300 km/h时增加22.65%;同种隧道长度下的列车风速度最大正峰值出现在隧道中点位置处,且此处的波动更为剧烈复杂,主要是压缩波和膨胀波叠加得更加频繁。长隧道内压力波系叠加对列车风速度峰值的影响减弱,当隧道长度达到3 km时,列车风正峰值相较于1 km长度时下降30.70%。     

基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究

减隔震措施的合理配置是高速铁路地震经济性目标控制的关键。为了对采用不同减隔震装置的高速铁路连续梁桥抗震性能进行量化研究,基于桥梁系统地震易损性分析,选用4种减隔震方案进行对比分析。4种方案分别为:全桥抗震设计方案（方案1）、全桥双曲面球型隔震支座+粘滞阻尼器方案（方案2）、中墩摩擦摆+边墩普通支座与阻尼器配合方案（方案3）和全桥摩擦摆+边墩阻尼器方案（方案4）。结果表明:高烈度高速铁路桥梁须通过减隔震设计才能满足抗震设防目标,综合经济性和抗震性能2方面因素,方案4有效降低了结构内力响应和位移响应,为所列方案中的最优方案。