基于能量的建筑结构抗震设计方法介绍

基于能量概念的抗震设计方法能较好地反映地震动三要素,特别是持续时间对结构引起的累积损伤破坏的综合影响,因此日益受到地震工程研究的重视.本文对地震作用下结构的总输入能量、结构总耗能的分配与分布、结构的耗能能力和具体设计方法等方面的研究现状进行了综合分析和介绍,为能量抗震方法的应用和推广提供参考.     

泸定大渡河特大桥边坡稳定性分析与防护

川藏高速公路泸定大渡河特大桥跨越大渡河深切峡谷,桥位边坡稳定性对于桥梁工程安全起着重要的控制作用。基于边坡岩体结构控制论,在查明泸定大渡河特大桥边坡地质结构的基础上,分析了桥位边坡山体的稳定性和边坡岩土体的稳定性,判定边坡岩土体的失稳破坏模式;针对地震作用下边坡工程的稳定性问题,先采用静力法进行边坡工程潜在失稳岩土体稳定性分析,并依据分析结果对边坡工程进行加固设计,再采用动力时程分析方法对加固后边坡的稳定性进行验证,结果表明地震作用下崩坡积土层将会发生变形与失稳,厚约3～10 m;针对特大跨径桥梁两水准抗震设防要求,提出了与其相适应的桥梁边坡工程防护两水准防震减灾目标,并基于该目标及高边坡工程特点,设计采用开挖预加固、分区加固和坡面碎屑流拦挡与疏排相结合的边坡加固措施,实现了地震作用下边坡整体稳定和局部坡面碎屑流灾害的防治。通过边坡地震动力时程分析表明:地震作用下边坡整体稳定,但未加固区会出现局部土体失稳,与边坡抗震设防目标一致。针对地震作用下边坡局部土体失稳的坡面碎屑流危害,设计采用拦挡与疏排结构保护桥梁构筑物的安全,并通过坡面碎屑流数值模拟分析对其进行了验证。     

桥梁铅芯橡胶支座参数的优化设计研究

合理选择铅芯橡胶支座的动力参数是减、隔震桥梁充分发挥其减、隔震作用的关键。为便于今后采用减、隔震技术的桥梁更加合理地选用铅芯橡胶支座,建立了多个桥梁工况,以3条人工地震动为地震输入进行非线性时程分析,研究了铅芯橡胶支座的动力参数与桥墩刚度和上部结构质量之间的内在联系,得出了铅芯橡胶支座在不同设计谱峰值、不同桥梁结构下的最优屈服前刚度和屈服力。该研究结果可为后续桥梁的减、隔震设计提供参考。     

地震作用下弧形抗滑桩加固边坡的动力响应及稳定性分析

基于弧形结构在抗压承载方面的优势,以九寨沟某边坡实际工程为依托,研究地震作用下不同弧形排布形式的抗滑桩加固边坡的动力响应特性和边坡的稳定性。结果表明:边坡坡面各监测点的X向水平位移均随着地震加速度幅值的增加而增大;弧形排布抗滑桩能承担并分担边坡土体下滑力,使边坡整体水平位移减小,有效地限制边坡上方土体的滑移,减少地震作用下边坡发生失稳的风险;对边坡位移的约束作用上,表现为:弧形排布抗滑桩直杆排布抗滑桩反向弧形排布抗滑桩;不同边坡坡面位置处的地震加速度均随着边坡高程的增加而增大,呈现出一定的放大效应,且这种放大效应随着边坡高程的增加而越来越明显;汶川地震波(0.3 g)作用下弧形排布抗滑桩连系梁和汶川地震波(0.2 g)作用下反向弧形排布抗滑桩连系梁的混凝土已经出现拉裂,无法满足结构抗震承载能力的要求,对此需进行结构尺寸的调整。     

典型结构单轴和三轴振动响应对比研究

目的研究单轴振动与三轴振动对典型结构振动响应的不同影响。方法通过单轴振动及三轴振动的对比实验,以典型结构悬臂梁为研究对象,利用加速度响应测量法及动应变测量法,从不同角度研究单轴振动和三轴振动对试品造成的不同影响。结果相比于单轴振动,在三轴振动下试品谐振点发生改变的同时,谐振峰响应也更为明显。另外,由于三轴同振叠加耦合作用的影响,三轴振动下试品的响应量级也略大于单轴振动。结论单轴振动与三轴振动对试品会产生不同的考核效果。     

地震动强度参数与结构地震响应相关性分析

选取60条地震记录对应35个地震动强度参数进行分析,采用SeismoSignal地震动处理软件分析得到各地震记录作用下弹塑性单自由度结构的地震响应;利用Pearson相关系数法分析不同地震动强度参数与单自由度结构地震响应值的相关性,确定出适合于不同周期段结构的地震动强度参数。为结构设计充分考虑地震动强度参数的合理性提供参考。     

板壳结构在声振联合试验下的振动响应耦合分析

目的 研究具有工程实践意义的板壳组合结构在声振联合作用下的响应预测方法。方法 在噪声试验、振动试验和声振联合试验响应曲线的基础上,分析板壳组合结构在噪声和振动同时激励下的响应耦合规律,并根据噪声试验和振动试验的响应极值包络法,来预测在声振联合试验作用下板壳结构的响应分布。结果 声振联合试验响应曲线近似于噪声试验和振动试验的最大值包络线,噪声的面激励和随机振动的基础激励在不同的频率范围内对结构响应起着主要影响。试验件的噪声试验和振动试验响应曲线在给定的频率点出现相交,小于交越频率的声振联合试验响应与振动试验高度吻合,高于交越频率的响应则以噪声试验为主。结论 在工程实际中,可以直接利用振动试验和噪声试验的响应数据对声振联合试验的响应进行预测。由于交越频率难以事先获得,因此响应叠加法在实践中更易于实现。     

刚/柔组合墙面加筋土挡墙动力响应数值分析

为研究刚/柔组合墙面加筋土挡墙动力响应规律,基于刚/柔组合墙面加筋土挡墙的振动台试验结果,建立了FLAC3D数值模型,研究了加载频率和峰值加速度对挡墙的墙面位移、加速度响应及地震土压力分布的影响.结果表明:地震作用下,水平位移分布呈绕墙趾转动模式;在不同频率、不同加速度幅值下,墙高比(挡墙位移与墙高的比值)不超过0.0...     

矩形空心钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究综述

桥墩的抗震性能试验是桥梁抗震分析的基础性研究工作。考虑到空心截面的优越性和地震时地面运动的多维性,通过拟静力试验研究双向水平地震作用下矩形空心钢筋混凝土桥墩的抗震性能具有十分重要的意义。文章从单向水平地震作用下桥墩的抗震性能、双向水平地震作用下桥墩的抗震性能、单双向水平地震作用下桥墩抗震性能的比较这三个方面进行了综述。     

交叉隧道在不同夹层土体厚度下的地震响应分析

基于FLAC3D软件,采用数值模拟的方法,对在不同夹层土体厚度及不同峰值加速度情况下,交叉隧道的地震动力响应进行研究,得出了交叉隧道结构的地震动力响应规律。结果表明:上层隧道的相对水平位移差明显大于下层隧道的相对水平位移差。上层隧道地震应力反应大于下层隧道的地震应力反应。随着夹层土体厚度的增大,衬砌结构的加速度、位移和应力略有变化但总体变化不大,并得出0.5 D～2 D(D为隧道外径)的厚度为较理想的夹层土体厚度,此时加速度、位移和应力总体较其它偏于安全。此结论为穿越既有隧道的交叉隧道工程选线和穿越深度提供重要的理论参考依据。     

海原地震区不同地貌单元的黄土斜坡动力响应

近年来,许多学者利用现场地震监测或数值试验来研究斜坡的地震响应,然而不同斜坡往往存在不同类型的地貌单元,其动力响应机制往往也存在很大差异。本文依托海原大地震区域,基于室内试验、现场波速测试等方法,运用有限元数值模拟技术对海原大地震影响范围内不同地貌单元的斜坡的动力响应进行了研究。结果表明：黄土塬具有高程放大效应,在同一高程水平面上,且距坡面一定范围内时越趋近坡面斜坡动力放大系数(peak ground acceleration amplification coefficient,PGA放大系数)越大;对比不同类型的地貌单元,地层结构相同的斜坡其响应规律一致,但在古土壤层其PGA放大效应会减弱。模型分析较好地揭示了人工合成地震波作用下黄土高原斜坡的动力放大效应,可为不同地貌单元地震诱发的地质灾害的风险评价和防灾减灾提供有益的借鉴与参考。     

模拟动静水条件对水工混凝土表面生物膜微生物群落的影响

水利工程是社会发展的重要基础设施,作为其重要组成部分的水工混凝土构筑物在长期运行下会受到微生物腐蚀作用,造成不同程度的结构损伤,影响其安全运行,因此对水工构筑物表面细菌群落结构及功能的解析具有重要的科学和工程意义。以水工混凝土构筑物表面微生物群落为研究对象,阐述动静水条件下微生物群落组成分布及演替特征,探究表面微生物群落结构组成与环境因素之间的相关关系。结果表明:1）混凝土质量损失主要由水动力条件和微生物作用共同导致,其中微生物作用更为显著;2）相比于静水条件,动水条件未显著影响水工混凝土表面微生物群落的分布特征;3）动水条件下混凝土表面微生物群落在更短的时间内趋于稳定,由此推断模拟动水环境中水工混凝土将更早地遭受微生物腐蚀作用。研究对水利工程设施的安全运行具有积极的理论和工程意义。     

近断层桥梁直接震害特征分析

汶川地震、集集地震和土耳其地震中发震断层10km范围内的梁桥和拱桥破坏严重,本文统计了因直接震害导致损毁或严重破坏的桥梁共51座,其中直接跨越发震断层的10座桥梁中有9座因落梁而丧失通行能力。这些近断层或跨断层桥梁的主要震害表现为全桥垮塌,落梁或主梁严重移位,墩柱压溃、剪断、倾斜,支座滑脱失效,主拱、横撑、拱座开裂等严重破坏。初步分析揭示造成震害的主要原因为断层地表位错、强地震动、碰撞、基础失效、桥台破坏对主梁纵向约束不足、滑动支座对弯扭效应约束不足。     

东营新北油田海底土类动力特性的试验研究

土的动剪切模量、阻尼比是土动力特性的主要指标,是研究重大工程场地设计地震动参数的基础性资料。本文结合东营新北油田项目工程场地地震安全性评价工作,采用北京市新技术研究所生产的DDS-70动三轴试验系统,对新北油田工程场地的淤泥质粘性土、粉质粘土、粉土和粉砂进行了动剪切模量和阻尼比的试验研究。同时将实验结果与国内其他研究成...     

街道峡谷内车辆流动对反应性污染物传播特性影响的模拟研究

采用CFD（计算流体力学）数值模拟的研究方法,使用动网格技术,分析简单光化学反应下车辆流动及不同来流风速对双车道三维街道峡谷内污染物传播特性的影响.结果表明,车辆移动改变了峡谷内气流结构,以及背风侧与迎风侧活性污染物浓度分布的相对大小,有利于污染物在峡谷中的传播扩散;来流风使机动车尾气向建筑背风侧汇聚,并随着风速增加而加强,对近迎风侧车道车辆尾气淹没射流的影响比近背风侧车道大.在车辆移动与来流风的综合作用下,污染物的扩散能力得到显著增强.     

航炮炮舱结构的炮振响应分析

目的获得航炮发射时炮舱结构的动响应。方法依据火炮发射原理,使用化学爆炸模拟炮口冲击波,建立航炮发射时炮口冲击载荷的表达模型。利用ALE方法处理高压流动空气与炮舱表面的流固耦合问题,通过数值计算获得发射气流冲击载荷作用下炮舱结构的表面压力分布与动响应。利用试验结果,修正载荷与炮舱模型的有关参数。结果计算得到的炮舱动响应与试验结果相比较,误差在可接受范围内。结论建立了一种使用化爆模拟冲击波进行航炮炮舱结构炮振响应仿真计算的技术方法,初步确定了结构危险部位,为后续炮舱结构减振设计创造了条件。     

两点激励中相关系数的影响

目的用谱函数分析的方式,推导结构在两点激励下的随机振动响应的计算公式。方法通过互谱与相关系数的关系,讨论结构在两点激励下的响应特点。结果对于线性结构,不同相关系数的两点激励下结构激发的模态效果不同,随着相关系数的增大,结构的响应在相邻的谐振峰上,出现增大、减小交替出现的现象。结论相关系数对结构响应影响的特点,应该引起工程结构设计人员的重视。     

典型结构振动-加速度综合环境试验研究

目的研究多种典型结构在振动-加速度综合环境下的响应规律,证明开展振动-加速度综合环境试验的必要性。方法采用试验研究的方法,对比单一振动环境和振动-加速度综合环境下典型结构响应特征的差异。结果试验结果表明,振动-加速度综合环境下结构表现出的响应特征可能会与单一振动环境下的完全不同。结论振动-加速度综合环境更加接近产品的真实使用环境,综合环境试验能够发现单一环境无法暴露的问题,在产品研制中的作用无可替代。     

典型单建式人防工程地震反应分析

以北京市某典型单建式人防工程为研究对象,利用MIDAS GTS NX有限元建模,开展土-结构相互作用三维非线性地震反应分析。结果表明：随着输入地震动幅值的增大,结构峰值加速度随墙高逐渐增大;结构的层间相对位移随地震动强度的增大而进一步增大,最大层间位移角在规范要求范围内;对于典型单建式人防工程结构而言,中柱的内力反应最大,是结构抗震的薄弱环节。分析内容揭示了单建式人防工程在地震作用下的反应规律,研究结果为工程的抗震性能评估和抗震设计提供参考。     

水平双向地震激励下隔震桥梁地震反应分析

铅芯橡胶支座和摩擦摆支座是最常见的桥梁隔震构件,它们被广泛应用于隔震桥梁设计当中。针对这两种类型的支座,推导了其简化计算模型。引入合理的计算假定后,对整桥计算方程进行了分析。以某四跨连续桥梁为例,采用数值分析的方法计算了水平双向地震激励下隔震桥梁的地震反应。结果表明,采用了隔震支座的桥梁与普通非隔震桥梁相比其上部结构的加速度、桥墩的内力值均有所降低,支座的滞回位移消耗了大量的地震能量,有效减小了桥梁的整体反应。