地震作用下三维边坡最小势能稳定性分析

为分析地震作用下三维边坡的稳定性,基于最小势能原理,考虑滑裂面处的剪切势能和三向地震力对滑体的作用,建立地震作用下的三维边坡最小势能稳定性分析方法。将该方法与传统拟静力法相对比。分析三向地震力作用对边坡安全系数的影响。结果表明:该方法是合理可行的;水平向地震力对安全系数影响最大,横向与竖向地震力的影响相对较小,但不可忽略横向与竖向地震力对边坡稳定性的影响;滑体横向半长轴变化对安全系数的影响大于水平向和竖向的影响。     

高速铁路路堤对地面环境振动的影响分析

为研究高速铁路路堤对地面振动的影响规律,建立了路堤-地基系统的三维快速拉格朗日动力计算模型,计算了均匀地基条件下列车通过路堤时引起地面不同方向振动的特点,分析了路堤高度和路堤体积模量对地面振动的影响。结果表明,列车通过路堤时引起的地面振动中以竖向振动和横向振动为主,地面振动强度随远离路堤的距离增加逐渐衰减,其中纵向振动衰减最快,竖向振动在一定的范围内出现了振动反弹增大的现象;路堤具有减轻地面振动的作用,并且随路堤高度和路堤体积模量增加,横向和竖向地面振动强度均表现出明显的减小趋势,可见对地面环境振动进行预测时应考虑路堤的影响。     

基于反应谱法的桥式起重机地震响应计算与分析

本文介绍了起重机结构对地震波响应的计算原理和方法,重点探讨了反应谱法的特点和计算流程,包括振型分解和振型组合的计算。以1台核电站辅助桥式起重机为例,采用反应谱法进行了地震响应计算,计算结果表明：大车运行机构不需要安装防脱轨定位装置;起重机的横向刚度是薄弱环节,在地震波的作用下,响应幅度值已经超过跨度的1/1 000;桥架结构强度满足设计规范要求。以上结果为起重机抗震设计提供了借鉴。     

城市道路下分心行为对驾驶员驾驶绩效的影响

为探究城市道路条件下常见驾驶分心行为对驾驶绩效的影响,以16名青年志愿者为被试,开展实车驾驶试验,测量车辆纵向和横向行驶参数,对比分析正常驾驶和分心驾驶状态下的驾驶绩效,并探讨驾驶经验的影响。结果表明：3种分心行为均使横向加速度标准差和纵向加速度标准差增加,而使速度均值降低,说明驾驶员通过速度和转向控制补偿分心状态下的驾驶绩效;交谈对速度均值和纵向加速度均值、阅读广告对速度标准差和横向加速度均值具有显著性影响(p<0.05);接听电话时,经验驾驶员速度标准差明显高于新手(p=0.021);接听电话和阅读广告次任务下,经验驾驶员的横向加速度均值均明显较高(p=0.003,p=0.004),说明经验丰富的驾驶员受分心行为的影响程度更低。     

采用人工地震波对大跨度刚构桥的地震响应分析

为获得大跨度刚构桥在多维多点地震激励下的响应特征,基于功率谱模型合成了满足给定相关函数的多维多点人工地震波。采用有限元软件SAP2000分别在线性与非线性领域对某大跨度刚构桥进行计算分析,研究刚构桥在多维多点地震下的响应特点。结果表明,多点激励下刚构桥主梁的横向弯矩往往较一致激励下的大;考虑非线性特性后,刚构桥在三向地震作用下的响应并不等于单向地震响应的简单叠加,且刚构桥的墩顶比墩底部位更易形成塑性铰,建议在实际工程中重视刚构桥墩顶部位的延性设计。     

提速条件下小唐河大桥运营性能的安全性评价

针对提速后的小唐河大桥,运用动力检测方法,对其梁跨中的动挠度、横向振幅、横向及竖向加速度、振动频率,梁端横向振幅,墩顶横向振幅、加速度、振动频率,桥墩基础顶(承台顶)横向振幅等进行了测量。根据测量的结果对其进行安全性评价,评价结果表明:提速条件下各跨梁体的最大横向振幅均不满足规范的要求,墩顶、桥墩横向振幅值较大,承台顶的横向振幅也偏大,梁墩体系横向自振频率低,而各墩墩顶和梁体跨中的横向加速度值、梁体跨中竖向振动加速度值仍能满足规范的要求;梁跨具有足够的竖向刚度。根据评价的结果对小唐河大桥的加固提出了建议。     

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。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

大功率振动压路机对涵洞振动影响的试验研究

鉴于大功率振动压路机在路基填筑施工时对地下涵洞等结构物的振动影响较大,测试不同碾压工况时涵洞各测点的振动加速度,来分析涵洞各部位的振动变化特性,以便提出适合于大功率振动压路机碾压涵洞上部填土的施工方案。结果表明:压路机垂直涵洞轴线行驶时,涵洞侧壁的振动从上至下依次减小,近距离时顶板侧边的振动大于顶板中部,强振碾压的安全距离为2 m;压路机在涵洞3 m之外平行涵洞轴线方向行驶时,涵洞侧壁和顶板的振动加速度均小于安全阈值;压路机的振动传播具有方向差异性,沿行驶方向的纵向振动大于垂直行驶方向的横向振动。提出盖板涵顶部回填1 m后的碾压方案为:涵洞2 m以外,可采用大功率振动压路机强振碾压;涵洞2 m以内,可采用大功率振动压路机弱振或其他小型压实机械碾压。     

高速公路路基设计参数对车辆运行品质的影响

车辆—路基耦合而产生振动 ,为了更好地分析两者之间的相互作用 ,笔者提出了车辆—路基竖向耦合振动模型 ;并利用该耦合振动模型及二维有限元方法 ,探讨了高速公路不同路基设计参数对车辆运行品质的影响规律。研究结果表明 :路基刚度的变化对车辆竖向振动加速度的影响较大 ;路面平整度与车辆竖向振动加速度几乎成线性关系 ;随行车速度的增加车辆的舒适度将降低。     

爆破开采对采空区地面建筑抗震性能的影响分析

为研究爆破开采对煤矿采空区地面建筑抗震安全性的影响,提出爆破开采作用下煤矿采动建筑动力响应的分析方法。重点探讨所论建筑对爆破开采地震动力的加速度响应及其应力场分布。将煤矿采动建筑的爆破地震动力响应在岩层注浆前后的变化,进行对比分析。结果表明,爆破开采地震波的冲击破坏效应严重劣化煤矿采动建筑的抗震性能;岩层的移动破断能够增大岩体的破碎度和耗能能力,降低爆破开采地震波传到地表的灾害能量,但增大煤矿采空区及其上方地面建筑失稳破坏的概率。对岩层注浆加固,能够增加煤矿采动建筑的爆破地震动力响应速度,降低煤矿采空区动力失稳坍塌的危险性。     

基础弹性刚度变化对铁路简支梁桥地震响应的影响研究

以某特大铁路简支梁桥为例 ,考虑m值变化对基础弹性刚度的影响 ,笔者建立了铁路简支梁桥单墩有限元计算分析模型 ;运用大型通用软件ANSYS ,采用时程分析方法 ,对不同地震输入激励条件下的桥墩动力响应进行计算研究 ;研究结果表明 ,m值变化引起的基础竖向刚度的变化对桥梁结构地震响应的影响较大。笔者的研究成果为硬土质基础的铁路简支梁桥的抗震安全设计 ,提供了重要参考。     

公路隧道人员疏散时间计算模型及应用

为精确计算隧道人员疏散时间并为疏散通道合理设计提供理论依据,综合人员疏散距离、运动速度、隧道宽度、出口流量以及交通量等参数对人员疏散时间的影响,提出一种新型公路隧道人员疏散时间计算经验模型,全面考虑出口处发生交通堵塞的临界条件、堵塞开始时间及堵塞持续时间;基于该模型,以某水下隧道为例,分析隧道设置不同横向/竖向疏散通道时,隧道人员荷载密度、人员运动速度对人员疏散时间和出口堵塞状况的影响,提出横/竖向通道等效设置间距基本关系。结果表明:在隧道横/竖向通道不同疏散方式下,人员疏散时间受行走速度影响程度不同,而与人员荷载密度关系极大;同等条件下隧道横通道疏散能力明显大于竖向疏散通道。     

大前石岭岩堆斜坡坡面爆破振动动力响应特征

为探究爆破振动作用下岩堆斜坡动力响应特征,防止爆破引起坡面岩堆失稳,构建大前石岭岩堆斜坡爆破振动三维有限元模型,基于实测数据进行数值模拟验证,研究爆破引发的岩堆斜坡坡面位移、速度及加速度在不同方向、坡面位置及用药量下的响应规律。研究结果表明：岩堆体位移、速度及加速度呈波浪状“先快后慢”式衰减;垂直振动最剧烈,隧道轴线和水平方向振动较弱且相差不大;坡面位移、速度、加速度峰值与爆心距呈负相关关系,与药量呈线性增大关系;离爆破掌子面最近的坡面处垂直方向峰值速度最大,应将该点作为爆破振动安全评价关键点,且K,α推荐值分别为30,1.2左右。研究结果有助于深入认识爆破作用下岩堆坡面动力响应特征,为经济、安全施工提供参考。     

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。     

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。     

循环载荷下煤样不同方向渗透特性试验研究

针对循环采动过程中煤层不同方向渗透特征的演化规律问题,以平顶山十二矿己15煤层煤样为研究对象,利用自行研制的应力-渗流-解吸煤体变形试验装置,开展了循环围压加载下煤样不同方向渗透试验。研究结果表明:在相同的轴压、围压和平均孔隙压力下,试样平行层理面方向的渗透率大于垂直层理,平行层理面内的渗透率相差不大。在围压恒定的情况下,通过试样的流量随着渗透压差的增大而增大,且二者之间的关系可以用二次函数描述;围压增加,导致裂隙闭合,渗透率减小,当循环围压大于煤屈服强度和抗压强度时,裂隙扩展,渗透率增加;循环围压加载可以改变煤样原有不同方向渗透率大小顺序,渗透率与原初始渗透率比值随循环加载次数的增加而增大。     

公路隧道纵向诱导风速对火灾烟气控制效果影响分析

针对某公路隧道采用集中排烟方式的工程实际,为了分析纵向诱导风速对隧道火灾烟气控制效果的影响规律,进而确定可能的火灾场景时的合理纵向诱导风速,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了数值分析模型,并设计了相应的火灾工况.根据隧道实际交通流量、车辆类型及公路等级,确定了模拟火灾规模.分别分析了火灾规模为50 MW时隧道内不同火源位置(排烟阀打开段中部、上游1个/下游5个排烟阀、上游2个/下游4个排烟阀),不同排烟方式下(双向均衡排烟、上游端单向排烟、下游端单向排烟),不同纵向诱导风速情况时的隧道2m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟效率,根据模拟分析结果,进而确定了不同火灾工况时的合理纵向诱导风速.结果表明:不同纵向诱导风速对集中排烟模式下烟气控制效果影响显著;特定火灾规模时,火源位置、排烟方式对合理纵向诱导风速的影响不大.