地震作用下含小净距隧道软弱围岩边坡动力特性研究

为了了解含小净距隧道边坡在地震作用下的动力响应特性,采用有限元分析软件Midas NX建立分析模型,并通过振动台试验验证。结果表明:地震波激振下,水平和竖直加速度放大系数随坡高增大均出现先减后增的变化趋势;不同类型的软弱围岩分界面处水平加速度放大系数出现较大增长;坡顶附近加速度放大系数急剧增大;坡脚附近的竖直加速度放大系数比水平加速度放大系数大。     

堆积型滑坡地震响应的离心模型试验

基于离心振动台模型试验,采用Taft波激励,不断增大其幅值,研究不同强度地震波作用下堆积型滑坡地震响应特征,对比分析了汶川地震清溪台站基岩波结果的异同.结果表明:坡面水平向和竖直向峰值加速度放大系数均随坡高增加而增大,呈现高程放大效应;坡体内水平向峰值加速度放大系数分布与坡面不同;坡面对输入地震波有反射作用并呈现坡面浅表放大效应;基岩水平向加速度随高程增加存在增大现象,与地震动输入相比,均有缩小现象.同一高程处,坡面水平向与竖直向、坡体内及基岩水平向峰值加速度放大系数随地震波幅值的增大其变化规律不同.     

柱面网壳在地震作用下的失效机理研究

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,研究了单层圆柱面网壳在地震作用下的动力稳定性问题,指出当加速度峰值较小时,网壳的节点位移响应随地震加速度峰值增加呈线性增加,结构的变形主要是弹性变形,随着加速度峰值的加大,位移响应增加速度加快,部分杆件进入塑性,当达某一特征值时,位移响应大幅度增加,此时结构丧失了稳定性,沿结构不同方向输入地震波时,X方向首先发生失稳。     

竖直向上传播剪切波作用下边坡动力响应规律

对竖直向剪切波作用下边坡的动力响应进行数值模拟.记录边坡模型在整个动力响应过程中每个节点的位移、速度等物理量的最大值,并选用边坡底部的1个参考点的量值作为基准值来计算边坡的地震动力响应系数,在此基础上,绘制边坡的地震动力响应系数等值线图,比用本身存在放大现象的边坡脚点量值作为基准值更真实地反映力边坡的地震动力响应.研究结果表明:在竖直方向地震波作用下,边坡顶部和底部水平地表部分出现放大现象,边坡面近地表区域没有出现放大现象;该条件下边坡地震动力响应系数最大值为1.6,且放大现象主要出现在边坡近地表区域,边坡内部大部分区域地震动力响应系数小于l.     

耦合地震作用下阶梯型边坡的动力响应与稳定性分析

对某阶梯型多土层边坡,采用原始记录的EI centro水平、竖向地震波作为地震动输入条件,引入位移、速度、加速度等3量的放大系数对边坡坡面的动力响应特性进行描述,并进行动力稳定性分析.计算结果表明:在地震作用下,边坡坡面质点的位移、速度随高程的增加呈增大的趋势,而加速度随高程的增加呈不规则变化;耦合地震作用下的动力响应比水平地震更为剧烈;在耦合地震作用下,坡面质点的水平三量峰值与竖向三量峰值之比的大小顺序为:速度(3.59)位移(2.66)加速度(2.20);采用两种动力稳定性分析方法计算的安全系数大致相同,计算结果相差在5%以内,且耦合地震作用下的安全系数要略小于水平地震作用下的安全系数,说明在工程上需要考虑耦合地震的影响.     

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.     

循环荷载作用下土质边坡动力响应分析

为研究土质边坡对循环荷载作用的动态响应规律,通过有限元对不同工况下土质边坡的振动响应进行模拟。结果表明,当循环荷载位置及加载频率一定时,边坡各测点竖向加速度、位移和速度响应峰值随循环荷载振幅增大而增大,且加速度和速度大致呈线性关系;各测点响应峰值随边坡高程变化而变化,测点离振源越近,动力响应越剧烈,响应增幅越大;当循环荷载位置及振幅一定时,边坡在1.5~2.5 Hz频段出现强响应,产生对其不利的共振现象;当循环荷载振幅及频率一定时,边坡的响应峰值随着荷载位置距坡肩距离(L)减小而增加,当L超过10 m后边坡振动响应变化幅度趋于不变。研究结果对认识循环荷载对土质边坡的影响及合理评价边坡工程环境振动具有重要的工程应用价值。     

基于不同上覆岩层的浅埋隧道动力响应特性研究

利用Midas NX有限元数值模拟软件对浅埋隧道数值模型进行非线性时程分析,研究了在不同上覆岩层的情况下,岩层类型和地震波激振峰值对浅埋隧道加速度动力响应的影响。结果表明:在Ⅰ~Ⅴ类上覆岩层状况下,衬砌上各测点的放大系数大于1;不同上覆岩层对衬砌加速度动力响应均有放大效应;围岩条件越好,隧道抗震性能越强。在Ⅰ~Ⅲ类上覆岩层条件下,地震波激振峰值对隧道动力响应的影响比在Ⅳ及Ⅴ类上覆岩层条件下要大。     

钢管拱桁架在地震作用下的动力响应研究

研究了单榀钢管空间拱桁架在地震荷载作用下的动力响应。采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力分析程序,探讨了该结构在竖向输入El-centro地震波作用下的动力响应,以及在各级地震荷载作用下,如何计算拱桁架的动力响应。指出结构的位移和内力响应随地震加速度峰值的增加呈非线性变化;支座附近的杆件塑性应变响应最大,发展最快,首先达到材料的极限应变而退出工作;在地震响应中,该结构支座附近的杆件是最薄弱的部位。     

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．     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

地震动力作用触发的斜坡崩滑响应研究——以青川东河口滑坡为例

同时考虑水平、竖向加速度和两者之间时差对斜坡体破坏作用的研究较少见.运用UDEC对青川东河口斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生损伤和崩滑破坏的全过程进行了模拟,确定了该斜坡体在水平和竖向地震力作用下产生崩滑破坏的成灾机制及主控因素.结果表明:在输入地震动力条件7～10 s内,坡体后缘形成动力损...     

岩质高陡边坡动力响应及失稳机制大型振动台模型试验研究

针对岩质高陡边坡动力响应和失稳机制问题,设计并完成了含不连续节理的岩质高陡边坡大型振动台模型试验.对主要岩性特征,采用水泥、沙、铁粉、黏土与混合剂配制岩体材料.对岩质边坡的不连续节理,在边坡内部按照一定的规律设置表面摩擦系数极低的特氟龙布.试验表明,含顺向不连续面的高陡岩质边坡地震作用下的破坏形态主要有三个阶段:裂缝开展,坡面剥落,崩塌滑动;主要滑动面沿特氟龙开展,发生在2/3坡高的位置;加速度响应沿坡面向上有明显放大,水平向加速度占主导;当地震烈度加大时,离坡尖越近,加速度放大效应越强.     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.     

土-桩-结构非线性相互作用体系行波效应

采用并行计算方法,分别选取长周期地震波和普通地震波作为输入,以某典型桥梁工程为背景建立土桩桥梁结构非线性相互作用分析模型,对在不同类型地震波作用下的土桩结构非线性相互作用体系进行了行波效应分析,探讨了桩土接触效应和并行计算加速比等问题.分析结果表明:接触面效应对群桩水平向地震反应的影响较小,在竖直向则会产生明显的不协调现象.考虑接触面效应时,行波输入下的结构水平向加速度反应略小于一致输入,竖向加速度反应则远大于一致输入,水平向和竖向的位移反应也较大.长周期地震动行波输入下的水平向加速度和位移反应结果均大于普通地震波.对于此类大计算量三维有限元分析,采用并行计算方法可以有效提高计算效率.     

110 kV电容器组地震模拟振动台试验

本项研究在模拟地震振动试验台上对一台特高压变电站内的实际110 kV电容器组设备进行测试.通过白噪声激励,明确该实际设备的动力特性;通过标准时程波激励,测定地震作用下该设备关键部位的加速度、应变、位移等参数,测定电容器组设备的地震响应规律.测试结果显示,电容器组设备2个水平方向的1阶频率分别为2.27 Hz和2.31 Hz,因此具有较高的地震易损性;在输入峰值加速度为0.4g的标准时程波时,电容器组根部绝缘子的最大应力为40.80 MPa,小于材料破坏应力.试验表明,电容器组各层结构均存在地震加速度放大效应;在地震作用下,设备的支柱绝缘子为地震中的易损部位,对此可通过提高瓷强度和连接刚度等方式提高绝缘子的抗震能力.     

黄土斜坡变形失稳破坏特征的振动台模型试验

基于低含水率黄土纯土层、低坡角斜坡、1∶25相似比的振动台模型试验,研究了黄土斜坡在地震作用下的变形发生和失稳破坏过程及其加速度和应力响应特征,对典型黄土斜坡强震失稳机制进行了探讨.试验表明:黄土斜坡对输入地震波存在着明显的临空面放大效应以及垂直放大效应;在烈度为VII度的地震荷载作用下,斜坡模型在其坡顶前缘处发生了最初的张性裂缝,随着地震强度的增加,斜坡顶部的张性裂缝逐渐由前缘向后缘推进,最终形成一系列的永久性张性破坏;在烈度为IX度的地震作用下,模型顶部出现了明显的震陷,呈现出典型的震陷型滑坡的特点.     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度.通过算例分析知道,小波变换可以对提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点.