深厚第四纪沉积土非线性性能对地表地震动特性的影响∗

土体非线性性能对地表地震动的影响主要体现在其频谱成分和强度的改变上。采用修正Matasovic本构模型描述土的动力非线性特性，利用专业软件DeepSoil对深厚场地的50个钻孔剖面土柱模型进行了场地地震反应分析。采用加速度反应谱卓越周期T_p、平均谱周期T_avg及加速度傅氏谱平均周期T_m表征地表地震动频谱特性；以Arias强度I_a和地表峰值加速度PGA表征地表地震动强度。结果表明：(1) 特定场地条件下，T_p不能反映土体非线性对地震动从基岩传播至地表时频谱成分变化的影响；T_avg和T_m在表征地震动频谱成分特性时具有较高的一致性；(2) 基岩地震动高频丰富时，T_avg和T_m随着基岩地震动峰值加速度的增大而呈现出线性增长的趋势；而基岩地震动低频较发育时，T_avg和T_m的增长趋势线存在明显的拐点；（3）PGA与I_a值随基岩地震动峰值加速度的增大呈现出基本一致的非线性增长趋势，且其离散性均随基岩峰值加速度的增大而增大。     

单排非连续排桩几何参量对减隔振效果的影响

为了研究砂土地基中单排非连续排桩几何参量对减隔振效果的影响,以振动波在岩土介质中的传播特性为理论基础,构造评价隔振效果的无量纲指标 A_RC(加速度消耗率)和 S_P(面积增加比),结合地表加速度消耗率等值线图,分析 A_RC分别为 0.2,0.3,0.4,0.5 时对应的排桩几何参量与 S_P之间的关系。结果表明：各 A_RC条件下,桩后屏蔽区面积均表现为长桩时较大,S_P值分布于 0%~9%;桩间距对 S_P的影响表现为小间距时桩后屏蔽区面积较大,S_P 分布范围在 0%~28%;振源距对 S_P的影响与桩长相反,S_P值处于 5%~12%;关于布置形式对 S_P的影响,振源正对桩间中心这一布置形式在桩长和间距变化时对 S_P的影响较大,而在振源距这一参量变化时,布置形式的差异对 S_P 值的影响不存在明显区别。     

外形变化对圆柱体结构绕流特性的影响∗

基于 CFD 流体计算平台 Fluent 计算软件,对雷诺数 Re=3 900 下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/D_m=1.8~5.0)与波幅比(a/D_m=0.05~0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理。研究表明：波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称 U 型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效应;波浪型柱体沿径向方向压力分布也呈现出强烈的三维效应,一般在节点处的压力达到最小值,在中间截面处压力值达到最大;随波幅比增大,阻力系数平均值与脉动性升力系数大致呈现出衰减趋势,并在 a/D_m=0.2 处达到最小值。波浪型柱体结构压差阻力的减少为结构流动控制提供相关支撑。     

单跨简支梁竖向振动的磁悬浮半主动控制

由于传统的隔振器需要足够的竖向刚度来支撑上部结构,因而不能隔离竖向振动。为了解决这一问题,本文提出一种新的隔振策略,即磁浮式半主动控制方法,并将这一方法应用于弹性梁弯曲振动的半主动控制。将均质弹性梁简化为一带集中质量的简支梁,导出了控制系统的运动方程,讨论了系统在平衡点的稳定性,应用推广的Runge-Kutta方法,得到了系统在随机地面输入下的加速度响应。结果表明:杆件的初始悬浮位置是磁浮式半主动控制系统的平衡点,且平衡点是L稳定的;磁浮式半主动隔振系统具有类似于软弹簧的性质,与普通的弹性简支梁相比,磁浮式半主动振动控制系统的振动频率较低,加速度响应明显减小,系统具有良好的竖向隔振性能。     

深季节冻土区列车行驶路基振动数值模拟研究

分析大庆深季节冻土区铁路路基的冬季现场加速度监测结果,获得了列车经过时铁路路基冻结地表振动加速度的时程特性及其衰减规律,并运用动力有限元方法进行了动力响应分析。研究结果表明:①随着列车行驶速度的增大,路基振动加速度亦增大,且重载货车振动响应大于高速客车;②列车行驶引起的路基振动加速度幅值,随着距线路中心距离的增加而迅速衰减;③应用有限元方法分析列车行驶路基振动特性是可行的。本文为研究深季节冻土区铁路路基振动特性提供了一种分析方法,对加深了解深季节冻土区铁路路基振动特性具有重要意义。     

地铁运行引起宿舍楼环境振动预测及隔振措施研究

以南昌地铁1号线旁穿建筑南昌某学校宿舍楼工程段为研究背景,分别基于SIMPACK和ANSYS建立列车-轨道多体动力模型和轨道-隧道-土层-建筑有限元模型,预测了地铁运营之后对宿舍楼的振动影响。结果表明:列车行驶速度越快,轮轨作用力峰值浮动越大,但其均值不变;运行线路距离宿舍楼越近,振动影响越大,振动主频越高,上行线与下行线同时运行时引起的环境振动影响最大,此时该宿舍楼的环境振动超出标准规定夜间限值4.43dB,超出昼间限值1.43dB;DTⅠ型减振扣件隔振效果一般,弹性支撑块的隔振效果要优于DTⅠ型减振扣件,钢弹簧浮置板的隔振效果最好,建议该地段采用钢弹簧浮置板进行隔振。     

考虑前2阶模态组合的拉索非线性参数共振研究

针对水平拉索的非线性参数共振问题,首先将桥面简化为集中质量块,建立拉索在桥面谐波位移激励下的非线性微分方程,并考虑拉索前2阶模态组合的影响,进而推导索-桥耦合的无量纲非线性运动方程组,最后以实际斜拉桥工程的拉索为例,对拉索发生参数共振的响应进行数值模拟分析。研究表明:当桥面质量块无量纲固有频率Ω3与拉索1阶无量纲固有频率Ω1M之比为2∶1时,拉索的前2阶模态位移和质量块均出现"拍"振现象,且以第1阶模态为主振动模态;而当桥面质量块无量纲固有频率Ω3与拉索2阶无量纲固有频率Ω2M之比为2∶1时,仅有第2阶模态位移和质量块出现"拍"振现象,拉索以第2阶模态为主模态振动,此时第1阶模态位移未出现"拍"振现象;考虑前2阶模态组合时,当质量块的激励频率与系统的固有频率满足参数共振频比关系2∶1时,系统将发生大幅"拍"振现象,且第1阶主模态的位移响应要远大于第2阶主模态的位移响应。     

岩溶区路基承载力有限元极限分析∗

为计算岩溶区路基极限承载力，根据上、下限定理，结合有限元方法，基于MATLAB平台编制了相关计算程序。采用修正的Hoek?Brown准则来描述岩体的非线性特点，并将其嵌入到计算程序中。在此基础上，用无量纲参数N_σ、η衡量单个溶洞对路基承载力的影响，并详细分析了各参数的影响。结果表明：N_σ随着D/L（厚跨比）、GSI（地质强度指标）的增大而非线性增大，随H/L（高跨比）的增大而减小，与m_i大致成线性关系；当D/L较小时，η随α（旋转角度）的增大先增大后减小；当D/L较大时，α对η的影响不大；岩石的物理力学参数GSI、m_i、γ对η的影响可忽略不计。极限破坏模式可分为顶板冲切破坏、顶板冲切和侧壁联合破坏、顶板冒落和侧壁联合破坏。将条形基础作用在岩层的承载力的结果与已有成果进行对比，误差在3%以内，验证了本文所提方法的正确性。同时，为便于实际工程设计，提供了具体的设计表格，基本能满足大部分工程需求。     

南京地区地铁车站深基坑变形性状分析

收集了南京地区地铁车站深基坑实测数据,系统分析了南京地区不同工程地质条件下地铁车站深基坑变形特性。结果表明:①基坑围护结构最大侧移变化范围为(0.09%~0.24%)H-e,其中长江河漫滩区、秦淮河古河道区、阶地区的最大侧移δ_hm的平均值分别为0.13%H_e、 0.18%H_e、0.16%H_e;②基坑围护结构最大侧移点埋深位置H_m位于(H_e-8,H_e+4.5)之间;③基坑围护结构的插入比主要在0.2~1.0;基坑稳定数在0.15~0.32范围内;基坑围护系统的综合刚度介于40.2~1 452.9;④基坑地表沉降呈凹槽型分布形态。基坑周边最大地表沉降δ_vm变化范围为(0.023%~0.367%)H_e,最大地表沉降平均值约为0.167%H_e。阶地区的地表沉降值及范围小于河漫滩区、秦淮河古河道区的。δ_vm/〖WTBX〗δ_hm的变化范围为0.2~2.0。     

地震作用下混合式加筋土挡墙动力特性∗

为了研究混合式加筋土挡墙在地震作用下的动力特性,采用 FLAC^3D动力分析模块建立了混合式加筋土挡墙的三维动力分析模型,对挡墙墙背填土为全砂土和混合式(薄砂层厚度分别为 3、5、8、10 cm)2 种情况下的加筋土挡墙在地震作用下的水平位移响应、筋材内力以及破坏模式、加速度响应进行了计算。通过对比分析了 2 种情况下加筋土挡墙受力及受形特性,揭示了混合式加筋土挡墙的作用机制。分析结果表明：混合式加筋土挡墙的薄砂层厚度存在一个最优值;在同样的地震峰值加速度作用下,在薄砂层厚度由 3 cm 增加到 10 cm 的过程中,水平位移、加速度放大系数、筋材最大内力均呈现出先减小后增大的变化趋势;在地震峰值加速度为 0.4g 的情况下,薄砂层厚度为 5 cm 时,水平位移达到最小值 31 cm,加速度放大系数达到最小值 1.74,筋材最大内力达到最小值 22.5 kN。     

考虑土⁃结构相互作用的安全壳隔震与支座数量优化∗

为了探究土-结构相互作用(SSI)对隔震的核电站安全壳在地震作用下隔震效果的影响,以及在此基础上对隔震支座数量设置的优化,选取CPR1000建立三维有限元模型,采用0.4g的LBNS地震波作用,通过ABAQUS有限元分析软件模拟计算在不同情况下,考虑SSI效应、不考虑SSI效应、隔震、非隔震,以及不同数量设置的铅芯橡胶隔震支座下的安全壳的地震加速度、位移响应。结果表明,对于非隔震安全壳,考虑SSI效应后最大加速度响应下降44.39%,最大位移响应增大了27.03%;而对于隔震结构,SSI效应影响相对较小,最大加速度及位移响应的变化分别为3.17%和10.73%。但在考虑位移响应下,SSI效应仍不可忽视。随着隔震支座设置数量增大,隔震层的刚度和阻尼增大,在考虑SSI效应下,安全壳的最大加速度响应近线性缓慢增大。而最大位移响应在数量100～300阶段迅速减小,在数量300～600阶段减速则趋于平缓。在数量达到300后,继续增加数量位移减小效果不明显,而加速度将有所增加。因此选取300作为较优的隔震支座数量设置。     

基于多速率卡尔曼滤波方法的位移和加速度数据融合

为了尽可能地利用加速度传感器和位移传感器中的冗余信息、提高振动实测数据的精度,将结构同一位置的加速度和位移观测值进行数据融合处理,提出了一种基于维纳过程加速度模型的多速率卡尔曼滤波数据融合方法。首先给出了基于维纳过程的多速率卡尔曼滤波数融合模型;然后在加速度和位移观测值的基础上,通过多速率卡尔曼滤波数据融合得到位移、速度以及加速度的的最优估计,并对融合结果进行卡尔曼平滑处理,进一步提高了状态估计准确性;最后数值分析了不同噪声水平和采样频率比对融合算法的影响,而且与相关文献的结果作了对比分析。结果表明,本文方法合理有效且具有一定的噪声鲁棒性。     

震动强度对反倾层状岩质边坡动力响应规律的影响

通过振动台模型试验探讨震动强度对反倾层状岩质边坡动力响应规律的影响,着重分析边坡加速度响应峰值、加速度放大系数随震动强度增加的变化规律。结果表明:①随着震动强度增加,模型边坡各测点的加速度响应峰值不断增大,地震波频率和测点位置影响加速度响应峰值的增加方式;②震动强度对模型边坡各测点加速度放大系数的影响因地震波频率、测点位置的不同而有不同的表现。同一频率地震波作用下,相同高程的测点加速度放大系数随震动强度增加的变化规律相同;③0.20g是边坡变形破坏的临界加速度值;④震动强度的变化并不改变加速度响应峰值、加速度放大系数在边坡中的分布。该研究结果对高地震区的地质灾害防治具有指导和借鉴-意义。     

深厚软弱场地地震反应特性研究

以南京、盐城、上海的 3个典型场地作为长江下游地区深厚软弱场地的代表 ,探讨了深厚软弱场地的地震效应特性。首先 ,利用南京工业大学岩土工程研究所自行研制的GZZ 1自振柱试验机 ,对 3个典型场地的原状土样进行试验研究 ,获得了各类典型土的动剪切模量和阻尼比随剪应变的变化曲线 ;其次 ,选用Taft、ElCentro和Northridge地震记录作为输入地震动 ,将Taft、ElCentro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平调整为 0 .35m/s2 ,0 .70m/s2和 0 .98m/s2 ,利用程序SHAKE91对 3个场地进行了输入不同地震波、不同峰值加速度水平的 2 7种组合的地震反应分析。数值分析表明 :场地条件和基岩输入地震动特性对土层的地震加速度放大效应有显著影响 ,地表处的地震加速度放大系数随着输入地震波峰值的增加而减小 ,土层内部的这种规律性不如地表处表现得明显 ;地表软弱土的存在使土层地表处的地震加速度放大系数急剧增大 ,场地内部软弱土夹层处的地震加速度放大系数急剧增大 ,强震时易失效 ;互层土特殊的层理构造会造成该土层的剪应变幅值急剧增大。     

沪宁城际铁路高架桥段CRH动车组运行引起的地面振动现场测试与分析

对沪宁城际铁路CRH动车组运行引起的高架桥段地面振动竖向速度和加速度进行了现场测试,分析了地面振动特征及其传播的衰减规律。结果表明:CRH动车组运行引起的地面振动主频在70Hz以下,属于低频振动;地面振动峰值速度和加速度随着离高架桥距离的增大而减小,20m以内地面振动衰减幅度较大;地面振动峰值随列车时速的提高而增大,车厢数量对地面振动峰值和主频成分的影响不明显;CRH动车组运行引起的地面振动对一般性建筑物影响不大,列车时速为300km左右时,地面振动速度超过办公室等公共建筑的允许值,列车时速为200km左右时,地面振动速度超过居民住宅的允许值;与其他高速铁路的地面振动实测值相比,沪宁城际铁路CRH动车组运行引起的高架桥段地面振动强度相对较低。     

高速铁路隔振沟隔振效果的现场测试与分析

对沪宁城际铁路高架桥段旁一条为农业灌溉而挖的沟渠在CRH动车组运行时引起的地面振动隔振效果进行了测试与分析。结果表明:随着列车车速的降低,引起的地面竖向振动速度峰值变小、地面竖向振动主频变高;沟渠对地面振动具有低通滤波作用;车速越慢,隔振效果越好,但沟前地面振动变大的现象也越明显;当沟的长度远大于列车长度时,列车车厢数量对沟的隔振效果影响不大。建议修建铁路时,加强与当地居民及农业部门的协调,对沟的长度、深度、宽度以及离轨道的距离进行合理的设计,使沟渠除了满足农业灌溉的需要外,也能起到很好的隔振效果。     

风场类型对高层建筑风致响应的影响研究

风荷载是影响高层建筑安全性的重要因素之一,而不同的风环境会对高层建筑的风致响应存在不同程度的影响,基于此背景,本文通过高层建筑多自由度气动弹性模型风洞试验,获得了结构原始加速度时程曲线,采用随机减量法对其气动阻尼进行识别,分析了风场类型对高层建筑气动阻尼比和风致加速度响应的影响。结果表明:横风向气动阻尼比随折减风速的变化起伏较大,顺风向气动阻尼比随折减风速的增大而增大;折减风速小于特定值时,地貌类型对气动阻尼影响较小;随着风场类型从A类变化为D类,结构横、顺风向的气动阻尼比的变化趋势趋于平缓,气动阻尼比的正峰值减小,正峰值风速增大。高层建筑横风向的加速度响应大于顺风向;风场类型从A类变化为D类的过程中,横、顺风向的加速度响应均减小。风向角对气动阻尼比和加速度响应均存在较明显的影响。     

地冲击荷载作用下双层结构磁流变阻尼器隔震效果的数值模拟

在抗爆结构中,一般采用单层隔震系统进行隔震,目前单层隔震系统的最大隔震率可以达到90%以上,但在加速度峰值很高的冲击荷载作用下,隔震后的结构响应加速度仍然很大。鉴于这种情况,本文对加入磁流变阻尼器(MRD)的双层隔震系统进行了研究。针对抗爆结构的两种典型荷载,采用改进Bouc-Wen模型和模糊控制方法,利用Matlab Simulink对双层隔震系统进行了数值模拟,计算了不同荷载作用下,不同隔震系统的加速度、位移及结构的振动剂量值(VDV)的响应,并与结构采用单层隔震系统的结果进行了对比。结果表明,与单层隔震系统相比,带有磁流变阻尼器的双层隔震系统没有太多的优越性。     

超高层筒体结构模型振动台地震破坏试验研究

就超高层筒体结构在地震作用下的动力特性与破坏反应,对一个1∶50比例的超高层建筑模型进行了微震、强震直至破坏的振动台试验研究。试验通过满足弹性—重力相似条件得到原型结构在地震作用下的动力特性与破坏现象。结果表明,结构的横向二阶以上及竖向一阶振动对结构的抗震安全性起控制作用,结构中上部是抗震薄弱部位,试验破坏现象与实际震害吻合。     

拟合水工设计反应谱的人工地震波的生成与Huang变换校正

根据非平稳输入下建立的功率谱与均值反应谱之间的关系,合成基于水工设计反应谱的人工地震波,并对其幅值进行修正,降低了高频区误差作用;为了解决加速度时程积分后的速度、位移时程的零线漂移现象,利用Huang变换得到加速度时程的固有模态函数,由Huang变换方法得到的最低频率固有模态函数分量通常情况下代表原始信号的趋势或均值,对去掉均值后的加速度时程进行积分得到的速度、位移时程不存在零线漂移问题。