格构锚固边坡地震响应的振动台试验研究

设计并完成比例尺为1∶8的边坡大型振动台模型试验,研究格构锚杆框架支护边坡在汶川波水平向、竖直向和水平竖直双向激振下的动力响应特性.研究结果表明:3种激振方式都会使边坡产生水平和竖直向加速度动力响应,且呈现出明显的非线性特征.水平向激振主要产生水平向加速度放大效应,边坡上方动力响应强度比中下方动力响应强度明显,内部动力响应强度比坡面动力响应强度明显;竖直向激振主要产生竖直向加速度放大效应,边坡中上方坡内动力响应强度大于坡面动力响应强度,边坡下方坡内动力响应强度则稍弱于坡面动力响应强度;加速度动力响应峰值放大系数(PGAA)随坡高也呈显著的非线性特征:在水平向激振下,水平和竖直向PGAA都是随坡高非线性增大;在竖直向激振下,水平向PEAA和激振加速度峰值AZmax≥0.400g时的竖直向PGAA随坡高非线性增大;在水平和竖直双向激振下,边坡中下方水平向PGAA和AXmax≥0.400g时竖直向PGAA随坡高非线性增大.3种激振方式下动位移响应主要出现在水平方向上,且呈现出非线性特征.水平向或水平竖直双向激振下,主要产生水平方向的永久位移,其量值接近但方向相反;竖直向激振下产生的水平和竖直向永久位移较小.3种激振方式下主要产生水平方向动土压力响应,响应程度比较接近,呈现出非线性特征,动土压力峰值的最大值都出现在坡中.     

砂土边坡地震动力响应离心模型试验

为研究砂土边坡的地震响应规律,采用El Centro波作为地震输入,在50倍重力加速度条件下进行边坡的动力离心模型试验。试验在土工离心机及专用振动台上实施,利用加速度传感器记录模型不同位置地震响应的加速度时程并进行频谱分析。结果表明:最大响应发生于坡顶,该处地震波反应谱放大系数最大值为4.78。地震波反应谱不同频率成分放大效果不同,与5.7~6.7 Hz的频率成分相应的反应谱放大最大。边坡自下而上存在地震响应放大现象,边坡上部响应大于底部,靠近边坡斜面的响应大于内部。     

砂土边坡地震动力响应离心模型试验

为研究砂土边坡的地震响应规律,采用El Centro波作为地震输入,在50倍重力加速度条件下进行了边坡的动力离心模型试验。试验在土工离心机及专用振动台上实施,利用加速度传感器记录了模型不同位置地震响应的加速度时程并进行了频谱分析。结果表明最大响应发生于坡顶,该处地震波反应谱放大系数最大值为4.78。地震波反应谱不同频率成分放大效果不同,与5.7-6.7Hz的频率成分相应的反应谱放大最大。边坡自下而上存在地震响应放大现象,边坡上部响应大于底部,靠近边坡斜面的响应大于内部。     

地震作用下层状岩质边坡动力响应

层状岩质边坡是川藏铁路沿线区域常见的地质体,边坡的地震稳定性对工程建设具有重要的影响.采用有限差分法软件FLAC3D建立顺层边坡及反倾边坡的数值模型,通过对比分析两种典型层状边坡的动力加速度响应,研究地震作用下层状边坡的动力响应特征及变形机理.研究结果表明:软弱夹层对层状边坡的波传播特征具有影响,使地震波在坡内传播过程中出现局部的放大效应;高程及软弱夹层对层状边坡的动力响应具有放大效应,相同高程条件下坡表的放大效应大于坡内;与反倾边坡相比,顺层边坡的放大效应随高程增加表现出强烈的非线性增加趋势;层状边坡的动力放大效应随地震动幅值的增加而增加,水平地震力作用下层状边坡的动力放大效应大于垂直地震力作用下层状边坡的动力放大效应;软弱夹层对层状边坡的动力变形特征具有控制性作用,最上层软弱夹层为潜在滑移面.     

强震作用下岩质高边坡动力特性

通过对快速拉格朗日法(FLAC3D法)动力分析原理进行研究,选取合理的岩质边坡动力本构模型、动力边界以及阻尼模型,建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质高边坡三维数值模型。在对四川"5·12"汶川8.0级大地震主震台站即理县木卡站实测地震波校正的基础上,对强地震作用下岩质高边坡的动力特性进行数值模拟分析。研究结果表明:边坡顶部位移主要以沉降模式为主,坡腰附近主要以水平位移为主,而在水平地震荷载作用下边坡呈现出明显的位移分层现象,且边坡破坏以圆弧形滑动模式为主;在强震作用下,边坡顶部较边坡底部的位移、速度以及加速度等动力响应均有竖向放大现象,且加速度放大效应较小,而速度和位移的放大效应较大,这可为震区岩质高边坡的设计及边坡加固技术的优化提供理论依据。     

动力荷载作用下土质边坡加速度响应规律分析

应用FLAC数值模拟技术对土质边坡动力加速度响应规律进行了分析．研究发现：土体滤波与低频放大作用致使边坡加速度响应表现为垂直放大现象;波界面反射与叠加特性致使边坡加速度响应表现为临空面放大现象;PGA放大系数随坡高增加呈现“增加-衰减-增加”三段形态,其衰减现象主要由于坡脚潜在受拉剪滑带的形成所致;地震边坡潜在滑移面下部土体单元加速度响应小,而上部土体单元加速度响应大．     

地震作用下岩体结构及岩性对高陡岩质边坡动力响应特征的影响

为研究岩体结构及岩性对高陡岩质边坡地震响应特征的影响,该文建立了均质软/硬岩边坡、层状软/硬岩边坡4个数值模型,采用有限元方法进行动力分析。通过分析边坡的动力加速度放大系数(M_(PGA)),研究岩体结构及岩性对坡内波传播特征及其动力放大效应的影响。研究结果表明:岩体结构及岩性对坡内的波传播特征具有影响,软弱夹层使波在地震坡内出现了局部放大效应;相同条件下软岩边坡的动力放大效应大于硬岩边坡,与岩体结构相比岩性对边坡动力响应影响更显著,与均质边坡相比岩性对层状边坡的地震放大效应影响更大,均质软岩与均质硬岩边坡的M_(PGA)比值小于层状软岩与层状硬岩边坡的M_(PGA)比值;软硬岩边坡均表现出一定的高程及趋表放大效应,与均质边坡相比层状边坡的高程放大效应具有明显的非线性变化特征;软弱夹层对边坡的动力放大效应具有影响,层状边坡的动力放大效应大于均质边坡。     

交通荷载作用下锚固公路边坡动力响应

锚杆支护边坡在交通振动下的设计主要采用拟静力的方法,无法考虑锚杆和边坡在交通振动下的影响。通过分析交通振动,借助有限差分软件FLAC3D,对锚固公路边坡在交通振动作用下进行动力响应分析。通过对某处半山腰的盘山公路路面施加竖直向下的交通振动,研究锚杆支护公路边坡响应位移、锚杆响应轴力、坡体内响应加速度的变化。研究结果表明:在交通荷载振动下,未支护边坡随着振幅的增加,坡体位移量增加,增加范围在10-2 mm以内,振动影响整个坡面范围,锚杆支护后的边坡位移增加范围在10-3 mm以内,振动影响在距路面竖直距离8m以内;锚杆轴力最大值出现在距路面较近的位置,在距路面0~8m内,响应锚杆轴力较大,超过此范围锚杆轴力在100N以内变化;公路以下坡面各层锚杆轴力最大值出现在埋深6~7m范围内,公路以上坡面出现在埋深2~3m处;随着埋深的增加,坡体内响应加速度迅速衰减,且响应垂直加速度的衰减幅度要略大于水平加速度的衰减幅度。     

非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析

针对地震的非平稳性以及顺层边坡结构面力学参数的时变性,提出一种顺层边坡非平稳地震响应及动力可靠度分析方法.首先,运用虚拟激励法及逐步积分法建立顺层边坡动力响应的快速求解方程;根据动力响应计算结果,计算出顺层边坡结构面抗滑力的统计特征值;基于首次穿越破坏准则,建立非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析方法.算例分析表明:该顺层边坡非平稳地震响应快速计算方法简便可行,且计算精度较高;动力可靠度分析方法能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况,很好地考虑边坡结构面力学参数的时变性影响.     

框架锚杆支护边坡地震响应分析

研究框架锚杆支护边坡的动力特性和抗震机理,包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,框架的地震响应,锚杆的地震响应,土压力地震响应.考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型,分析双向地震激励下框架锚杆支护边坡的动力响应,给出地震波和阻尼的选取方法.结果表明:在地震作用下边坡发生了永久位移,表明支护边坡延性大、有很好的抗震性能;锚杆轴力沿全长变化不均匀,在滑移面附近幅度最大;每层锚杆的增幅也不相同,中间几层增幅大,上下两层增幅小;框架内力和土压力在地震作用下明显增大.     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框-剪结构地震响应的基础上,采用杆系-层间模型,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框-剪结构模型进行动力分析,通过输入EL-Centro地震波,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比,结果吻合较好,文中得出反应点以上的截断剪力墙,比在其下截断对于框-剪结构和抗震和受力更为有利的结论。     

基于性能的重力坝随机地震反应概率特征

基于概率分析方法,对水工重力坝动力反应参数进行了随机描述,提出了重力坝随机地震反应的概率特征分析方法,并得到了其概率分布特征和规律．首先统计分析了国内典型重力坝场区地震危险性资料,得出了场区水平地震加速度与年超越概率的近似关系式,为概率地震反应计算提供了基础;然后,以一定数量的强震波为随机动力输入。以工程中较为关注的动力特征响应量为工程反应参数,按照非线性动力响应分析、不同烈度下动力反应参数最值统计规律和概率分布特征假设检验以及工程反应参数的年超越概率这3个层次进行重力坝的概率地震反应及其概率特征分析．结果表明：在设计关心的地震强度范围内,以水平地震加速度表征的地震危险性曲线近似服从幂指数关系：经检验,选定的重力坝工程反应参数服从对数正态的概率分布特征;计算得到的年超越概率曲线可以合理评估重力坝在地震中发生各种破坏的可能性．     

土层地震反应显式计算中阻尼矩阵系数的选取

针对LS-DYNA程序关于土层地震反应显式计算中形成阻尼矩阵的方法开展讨论.首先,讨论了采用质量比例阻尼矩阵假定对各阶振型阻尼比带来的影响;然后分别应用时域和频域分析方法对三种不同类型土层的地震反应进行计算,通过比较时域和频域的计算结果,探讨了采用质量比例阻尼矩阵假定对计算结果的影响;最后,对质量比例阻尼系数的确定提出了建议:当仅计算土层地震位移反应或当土层基频高于下卧基岩输入地震波的主要激励频率条件下计算土层地震加速度反应时,以目前由土层基频计算质量比例阻尼系数的方法是可行的;但当土层基频接近于,特别是远低于输入地震波的主要激励频率时,应用土层基频和输入地震波反应谱峰值频率的算术平均值替代土层基频计算质量比例阻尼系数,可有效提高土层地震加速度计算精度.     

云南永胜地震记录速度反应谱特性研究

利用云南省永胜县Ms 6.0级地震记录,根据单自由度体系的运动方程用Matlab编程求解得到速度反应谱,计算V/PGV并对该放大系数反应谱进行研究。随机挑选了100条周期为6 s的反应谱来研究,并以反应谱峰值所处区间的不同分成两类。先根据传统方法大概判断反应谱的几个拐点并统计其坐标,用三参数Weibull分布对所选取的每个拐点群进行K-S检验,检验得到所选反应谱拐点是可接受的,并求得反应谱各个拐点期望值。以几个拐点期望值为设计反应谱的分段点,结合实测地震动反应谱曲线,运用最小二乘法拟合得到四段式设计反应谱,最后对设计反应谱与实际反应谱进行误差分析验证。     

MRD与LRB相混合的结构振动控制

磁流变阻尼器(MRD)利用磁流变液提供可控性是当今最有前途的半主动控制装置,附加MRD是铅芯橡胶垫(LRB)隔震结构的发展方向.因此提出3种MRD与LRB隔震混合方案,建立了MRD与LRB隔震混合结构的动力分析模型,推导出运动微分方程,对其进行时程反应分析.以7层框架结构为例,采用瞬时最优控制算法分别对3种混合方案进行地震反应分析,与LRB隔震结构进行比较,各混合方案的各种地震反应均明显得到更好地控制,而混合方案3的控制效果最显著.     

结构地震反应DQ解法的两种数值格式

通过对时间计算域的离散化将结构地震时程分析问题转化为一系列初值问题的求解,建立了一种基于DQ原理的结构地震反应高精度数值分析方法.为了使DQ原理能够应用于任意变化的地震地面加速度激励下的结构动力分析问题,提出了两种数值方案———单时步格式和多时步格式.单时步格式要求假定时步内地面加速度的分布模式,并且需要对时步进行网格剖分;多时步格式直接利用地面加速度的离散信息构造数值格式,一次运算可获得多个时刻的反应值.数值试验表明:两种数值格式均可以获得较高的数值精度.对于单时步格式,可以通过采用较大步距的方式降低结构动力分析的计算工作量;对于多时步格式,可以通过时步数量的合理选择达到提高计算效率的目的.     

大跨双层斜拉桥地震响应控制

以目前跨度最大的双层公路斜拉桥——闵浦大桥为例,基于Abaqus平台建立非线性动力分析模型,研究了非线性粘滞阻尼器、弹性/非弹性连接对该桥地震响应的减震控制效果.多组非线性时程分析研究表明:塔梁间的非线性粘滞阻尼器增大了下塔柱纵桥向弯矩和剪力,对上塔柱影响较小;阻尼指数一定的情况下,塔底纵桥向剪力和弯矩随阻尼系数的增加而增大.由于大跨斜拉桥的振动模态具有密集、低周期的特点,因而其地震响应受地震输入的影响较大;塔梁间增加弹性/非弹性连接会影响桥梁的纵漂振型,进而影响结构的地震响应,因此塔梁间增加弹性/非弹性连接的减震效果取决于输入地震特性以及塔梁间增加弹性/非弹性连接后的动力特性.文中提出采用非弹性连接参数的联合分布以分析其对地震响应的影响,非弹性的初始刚度和屈服位移联合作用对主梁地震响应的影响较为复杂,文中研究表明,其屈服位移对桥梁地震响应的影响较为明显.     

中国钢筋混凝土结构抗震措施优化的思路及示例

中国抗震设计规范与国外同类规范在处理各设防烈度区设计用地震作用相对水准与相应抗震措施严格程度的关系问题上存在实质性差异,为了弥补这种差异对结构抗震可能造成的不利影响,保证不同设防烈度区的结构具有基本一致的强震反应性态,以8度0．30g区二级抗震等级混凝土框架结构为例,完成了若干结构算例在罕遇地震水准的多条地面运动输入下的非弹性动力反应分析;对结构在强震下的反应性态进行了对比分析;初步探讨了中国规范延性抗震设计措施的优化方案．分析结果表明,在保持现行设计用地震作用相对水准不变的条件下,采用适当优化“强柱弱梁”措施及其他抗震构造措施的做法,可以使各设防烈度区结构在罕遇地震下保持基本一致的性态控制水准．     

预制地下综合管廊地震响应有限元分析

为揭示预制综合管廊在地震荷载工况下的薄弱部位及其受力、变形情况,本文以自卡式全预制地下连续墙综合管廊为研究对象,进行了地震响应三维有限元分析。结果表明：地震作用下,结构位移主要受土体影响,结构边角点动力响应强烈,顶板、底板动力响应强于侧墙;结构位移从下往上呈递增趋势,应力集中于边角、接头,凸墙纵筋受力明显,两侧墙纵筋轴力呈反对称趋势;加速度传播受介质影响,结构中加速度放大系数低于土体。