工程结构地震反应与地震动输入关系研究

工程结构地震动输入是结构抗震设计研究中的重要问题,输入的合理与否直接影响着结构抗震能力。本文以框架结构为分析对象,将结构振动周期作为结构动力参数,地震记录加速度反应谱的特征周期作为地震动特征参数,通过计算对比发现:场地条件相同、峰值加速度相同、震中距相近的情况下,反应谱特征周期与结构基本周期接近的地震记录会让结构产生较大的地震反应。     

考虑既有建筑最不利方向的抗震能力评估方法

主要研究在役结构的抗震性能评估方法。首先,在前人研究的基础上,给出了在役结构的力学模型;其次,通过对2次小震的动力时程分析,得出结构的最不利方向,并在此方向上利用三维分析程序CANNY 99,对结构进行Pushover分析,将得出的结构能力曲线与由实际地震波得到的需求谱叠合,求出结构性能点,进而评估结构的抗震性能。通过一算例具体说明该方法的应用步骤,并由程序输出结构在到达性能点时的梁柱破坏情况。本文从钢筋锈蚀和混凝土老化这两个方面考虑使用年限对结构的影响;同时,从结构的最不利方向对结构进行Pushover分析,考虑了结构在地震作用下柱子双向受弯的特点,更加符合实际情况。     

人工边界子结构地震动输入方法在ABAQUS中的实现

人工边界子结构地震波动输入方法理论明晰,但需要对大量节点时程数据进行读写,研究人员直接在通用有限元软件中使用可能会存在一些问题。本文简单介绍相关理论方法,给出在ABAQUS中实现黏弹性人工边界单元的设置与人工边界子结构地震波动输入方法的详细思路和实施步骤。对于黏弹性人工边界单元,介绍了在视图界面对等效物理参数和边界单元尺寸进行统一操作的方法;对于人工边界子结构地震波动输入方法,介绍了利用自编Python程序读写INP文件,自动读取和写入大批量节点时程数据的方法。本方法便捷高效,可快速完成自由场节点位移数据读取、人工边界子结构节点位移数据加载、节点反力数据读取、土-结构动力相互作用模型等效地震荷载输入等工作,大幅提高了地震波动输入的前处理效率,可在实际工程计算过程中推广应用。     

从水布垭高面板堆石坝看我国300m级超高面板堆石坝的发展前景

系统地分析了我国300m级超高面板堆石坝建设的可行性及其必要性，以及目前建设300m级超面板堆石坝可能存在的关键技术问题；在全面阐述水布垭面板堆石坝工程所取得的成功经验的基础上，对300m级超面板堆石坝发展前景进行了展望。     

加速度均方根地震动统计研究

根据美国加州等地的强震记录,采用回归分析方法研究了加速度记录水平、竖向分量的峰值加速度(PGA)和一定时间窗内加速度均方根(SRSTM S)的衰减规律。所采用的加速度记录共795组(两水平向与一竖向)2 385条。对作为地震危险性分析的主要参数PGA的衰减规律与SRSTM S的衰减规律作了详细的研究,结果表明,SRSTM S的离散性明显的小于PGA,因此建议将SRSTM S的衰减关系应用于地震动强度的危险性分析。     

地震动强度包络线对称性的研究

从欧洲强震记录数据库中挑选出163组强震记录,并按照震级、场地类别和震源机制进行分类,在此基础上讨论了地震动正负向包络线是否具有对称性,并分析了场地类别和震源机制对其的影响。结果表明,地震动正负向包络线一般都不具有对称性,正向包络线要比负向包络线饱满一些,其光滑程度也是不同的,正向包络线比负向包络线更光滑一些。场地类别对地震动正负向包络线的影响程度是比较复杂的,震源机制对地震动包络线不同持时段内的影响也是不同的,但平均包络线基本上都可以用单峰点的曲线来表示。     

基于多点地震动输入条件下的土质边坡地震反应分析

地震工程中地震反应分析一般都假设研究目标与外部介质接触面各个点上地震动参数是完全一致的,即单点输入。但地震波能量、振幅等在传播过程中存在一定的衰减和散射现象,故边坡与外部介质接触面不同输入点上的运动不完全一致,在大尺度范围内考虑单点输入的情况与实际有一定的偏差,故需要进行多点输入方面的研究工作。以二维土质边坡模型为例,分别进行单点输入和多点输入,考虑其土层地震反应、塑性区分布、安全系数等特征,分析比较其异同,从而更好的为边坡抗震设计提供借鉴。结果表明,在土层地震反应分析方面,对同一监测点,多点输入下的加速度输出峰值、速度输出峰值均大于单点输入下的峰值,峰值出现的时间也早于单点;在塑性分布区方面,多点效应表现为发生了更明显的拉剪破坏现象;在安全系数方面,每一时刻多点输入下的安全系数均小于单点输入下的安全系数,相差约7%。综上所述,在大尺度范围内,考虑多点输入比单点输入更为合理和符合实际情况,故在抗震设计时应该考虑多点输入。     

超高面板堆石坝极限抗震能力分析与探讨

基于三维真非线性分析模型,从面板坝坝顶、下游坝坡和防渗体系安全控制角度探讨250 m级超高面板堆石坝极限抗震能力的研究方法和核心评价指标。按照新抗震设计规范的要求,基于坝顶震陷率、面板应力、连接缝变形和坝坡塑性滑动位移量等关键抗震安全控制指标定量评价某250 m级高面板堆石坝的极限抗震能力,为建立在强震区域的250 m级超高面板堆石坝抗震安全设计和抗震加固措施制定提供合理决策依据。     

核电厂扩建工程设计地震动参数校核研究

核电工程从预可行性研究到正式施工设计,往往有一个很长的周期。以秦山核电二期工程建设项目为例,地震动参数确定是在十多年前完成的,因此其设计地震动参数的校核工作应当在吸收这十多年来我国在活动构造识别、地震活动的不均匀性处理、地震区带划分、潜在震源区的识别和参数确定、地震动衰减等方面的最新研究成果的基础上进行。研究结果表明,新增的地震地质资料进一步补充了原工作报告对地震地质研究的结论,地震的活动特征则没有发生根本变化;工作区内破坏性地震的平均震源深度约为12 km,与全国平均震源深度(约为15 km)有差别。在对工作区地震地质、地震活动背景最新研究的基础上,考虑本地区有代表性的不同潜在震源区的划分方案,分别采用对应的地震动参数衰减关系进行地震危险性概率分析计算,校核后综合确定秦山核电二期扩建工程厂址的极限安全地震动SL-2为0.15 g,这与1990年的结论一致。本文提出的核电扩建工程地震动参数校核工作的技术路线,可供类似的重大工程地震动参数校核参考。     

海底地震动特性及相关谱研究

利用日本K-NET与美国SEMS台网中海底强震记录研究了海底地震动特性。通过分析水平反应谱、竖向与水平加速度反应谱的比谱和弹塑性反应谱,比较了海底与陆地地震动的区别。发现海底竖向地震动的峰值加速度明显更低。在大于0.2s的周期段,海底水平地震动反应谱大于陆地谱值,而且海底谱具有更长的特征周期,并随震中距增长而增大。此外,海底地震动的竖向与水平加速度反应比谱与陆地地震动的差异很大,在小于1s的中短周期段海底地震动的比谱明显更小。根据不同的震级与震中距的真实地震动记录,提出了中等地震下不同震中距海底地震动比谱的简化设计方程。最后,比较了海底与陆地地震动的弹塑性反应谱,可知总体上海底与陆地的等延性强度折减系数谱差异不大。     

调整已有地震动拟和规范反应谱人造地震动方法比较

利用已有的地震记录调整得到拟和规范反应谱的人造地震动的方法越来越得到广泛的认可和应用。常用的方法包括比较粗略的比例调整法、比较精确的调整傅里叶幅值谱法、基于小波变换的调整方法和时域内叠加小波函数的方法等。本文详细介绍了各种谱拟和方法的原理以及实现过程中的难点;通过算例分析,对各种方法的优缺点进行了探讨。结果表明:当已有地震动反应谱与规范反应谱相差较大时,可先采用比例调整法粗调,然后再采用其他三种比较精确的方法继续进行调整;后三种方法都能快速地由实际地震动时程纪录得到拟和规范反应谱的人造地震动时程,并一定程度上保留原始时程的非平稳特征;相比之下,时域内叠加小波函数的方法精度最高,调整完后不用进行基线调整,是一种值得推荐的方法。     

水库地震的地震动特性

利用新丰江、黄壁庄、喀什、龙羊峡、官厅、刘家峡和陡河等水库地震的近场地面运动资料，给出了水库地震地震动的峰值加速度衰减关系、频谱特性和持续时间。分析结果表明，较：天然地震而言，水库地震的地面运动峰值加速度高，衰减快；地震动反应谱特征频率高，持续时间短；场地卓越周期以坚硬基岩的最短，硬土次之，软土最长。研究得到的水库地震的地震动衰减关系和频谱特性可为水工结构的抗震设计和加固提供借鉴。     

不平整地基对面板堆石坝变形的影响

采用邓肯E—B模型，对不平整地基上面板堆石坝进行了二维静力有限元分析，比较了面板堆石坝建在不平整和平整地基上坝体的变形分布规律。通过计算得出采用文中不平整地基不仅能减少开挖量，而且减小坝体变形，为不平整地基上面板堆石坝坝体结构设计、坝体变形控制提供依据。     

电力工程建设场地设计地震动参数的研究

以江苏某电厂为例,采用概率法对其工程场地进行地震危险性分析,确定基岩水平向地震加速度时程,并根据场地土的静、动力性能参数的测试结果,采用等效线性化考虑土的非线性特性的影响,利用一维波动模型进行场地土层地震反应分析和地震动效应分析。文中得到了50年超越概率63%、10%和3%的地表水平向地震动峰值加速度和反应谱,将所得结果与电力工程相关规范作了一些比较,指出了相关规范中的一些不足,提出应对大型电力工程场地的设计地震动参数做专门的研究。     

近场长周期强地震动幅值谱研究

本文研究了近场长周期强地震动加速度的傅氏谱和功率谱模型及其参数估计方法,基于强地震动参数统计上的无向性,提出了一种结合地震学模拟模型和工程学统计回归模型的综合方法。文中定义了强地震动平稳段均方根加速度的计算方法,并通过均方根加速度建立了震源力学参数和强地震动工程参数间的关系。通过对目前使用的主观持时定义的应用分析,指出主观持时定义使得估计的地震动过程的峰值加速度的变异性与实际地震动过程的峰值加速度的变异性有显著不同,明显偏小,这对于结构抗震可靠度分析可能会得到失效概度偏小的结果,应引起工程界的重视。     

震后城市地震动场快速评估系统研究

震后灾情的快速评估是政府救灾的主要决策依据,而烈度的快速评估是其基础。本文在ArcGIS二次开发的基础上提出了一套城市震后烈度快速评估系统,并以福州市为例介绍了该系统的功能。首先,根据具有跨平台运行能力的实时数据接收程序,将福州强震台网所记录到的地震数据文件导入本系统,再利用福州地区各类场地的地震动放大因子β,经过本系统自行编制的计算程序的快速处理,可以在1～2分钟的时间内得到福州地区的地震烈度分布图及加速度等值线分布图;另外,如果强震台没有得到强震记录,依靠中国地震台网中心发布的地震震源参数信息,同样可以进行烈度快速评估。     

延庆—怀来盆地地震动盆地效应研究

综合分析延庆—怀来盆地地震危险性,确定潜在发震断裂为延矾盆地北缘断裂的屈家窑—方家冲段,震级为7.0级。基于延庆—怀来盆地含地表厚沉积层的三维结构模型,设置两种破裂模式进行设定地震的地震动模拟研究盆地结构对地震动的放大效应,发现盆地浅层的沉积结构对较短周期段的地震动影响更为显著,较大的放大系数通常对应着较大的第四系厚度,最大放大系数位于延庆盆地。     

近场地震动估计中高、低频地震动的叠加

研究了近场地震动场估计中高、低频地震动叠加过程中的4个问题,分别是高频地震动位移和速度时程的计算方法、滤波与微分或积分的顺序、叠加与微分或积分的顺序以及传递函数与叠加的顺序问题。最后,基于这4个问题的分析研究,提出了一个适合大型工程场地地震动估计的高、低频合成方案,该方案能在确保结算结果精度的同时最大程度地节省工作量。     

瑞昌地震后鄱阳湖口地区的设计地震动参数校核研究

2005年11月26日在江西九江、瑞昌间发生了5.7级地震,震中烈度达7度强。瑞昌地震后,开展了对鄱阳湖口地区重大工程设计地震动参数的校核研究,分析了瑞昌地震后区域地震背景变化和地震震后活动趋势,对发震构造进行了综合判定,划分出了瑞昌潜在震源区,并针对该地区某大型桥梁进行了地震危险性分析和设计地震动工程参数的校核计算。结果表明,瑞昌地震是近场区外的中强地震,对鄱阳湖口地区设计地震动工程参数影响很小。本文的工作为破坏性地震震后重大工程设计地震动参数的校核工作提供了范例。     

地震动相位差谱的统计规律

本文建立了地震动相位差谱的经验模型,并根据地震动加速度记录资料,对模型中的系数进行统计回归,建立了地震动相位差谱经验关系。结果表明,地震的震级和震源距对加速度时程相位差谱的均值曲线和方差都有重要影响,震源距相同震级不同时相位差谱的均值曲线近似平行;震级相同而震源距不同时相位差谱的均值曲线不仅上下移动而且形状如发生变化,震源距的增加将加大其低频处与高频处的差异。相位差谱的方差将随震级和震源距的增加而变大。