深覆盖土层地震反应分析中的若干问题

以上海地区土层地震反应分析为例,讨论了深覆盖土层地震反应分析中的几个典型问题.如土层下卧缓倾角基岩面的影响,土层中假想基岩面的合理性问题,基岩波速对土层地震反应的影响,以及土介质动力特性的影响等.通过数值计算,得出了以下主要结论:下卧基岩面不大于2°的缓倾角影响可以忽略不计,假想基岩面会带来很大的计算误差,坚硬基岩的弹性对土层地震反应的影响很有限,应重视工程场地土介质动力特性参数的现场勘测.     

强震地面运动频谱特性对RC桥墩结构非线性地震反应的影响

采用弹塑性纤维梁柱单元建立具有不同基本周期的钢筋混凝土桥墩(即短周期、中等周期和长周期的单自由度体系)结构计算模型.采用实际地震波和匹配同一反应谱的人工波,通过IDA分析,对比强震地面运动的频谱特性与桥墩结构非线性地震反应的相关性表明:随着地面运动强度的增加以及桥墩结构非线性程度的提高,频谱特性特别是反应谱的谱形对于不同动力特性的桥墩结构非线性地震反应的影响日益显著.在动力分析中,应该根据谱形选择输入地面运动,而不是完全根据震级M、距离R等来选择.     

考虑土―结构相互作用的运转状态风电塔抗震分析

针对某陆上风电场1.5 MW风电塔结构,建立了"塔筒―基础―地基"整体三维精细有限元模型,研究土―结构相互作用对风机运转状态下风电塔结构地震动力响应的影响规律.在风机运转状态下,使用FAST程序把风速时程转化为风荷载时程输入模型,并使用EERA程序进行土层地震反应分析得到模型土层底部的地震波,作为地震激励进行输入,对风电塔进行模态分析并计算风电塔地震动力响应.研究表明,考虑土―结构相互作用效应会引起风电塔体系自振频率降低,并显著增加风电塔的结构动力响应.     

边界面模型在ABAQUS的开发应用

目前岩土动力分析中,土体的本构模型大多采用等效线性粘弹性模型,其仅是通过迭代的手段来近似地反映土体的剪切模量与阻尼比随应变水平的非线性关系,不能反应孔压的增长和永久变形的发展,与土体的真实特性尚有较大差距.因此采用能反映土体动力特性的弹塑性模型是十分有必要的.给出了边界面模型的Euler向后本构积分算法和的一致切线模量矩阵的推导,介绍了利用UMAT子程序在ABAQUS中开发了边界面模型的具体过程.对三轴不排水静、动力试验进行了数值模拟.结果表明,所开发的边界面用户材料子程序具有较好的稳定性和较高的计算精度,从而可利用ABAQUS前后处理方便、计算精度高和模拟复杂问题能力强的优点,为岩土动力分析提供了一种可供选择的手段.     

河谷地形对土层地震反应的影响

为了分析河谷对土层地震反应的影响,采用二维有限元法,对跨度500m的某河谷地形的土层进行地震反应分析. 为研究地震波传播过程对土层地震反应的影响,分析比较了一致地震输入和行波地震输入作用下土层线性和等效线性化地震反应的差异. 同时将有限元计算结果与层状土层的一维波动分析结果相比较,讨论河谷地形对土层地震反应的影响. 数值计算的结果表明:在水平地震输入作用下,由于河谷的存在,在河谷附近将会激起较大的竖向运动;与一致地震输入相比,在行波地震输入作用下,土层表面水平加速度反应减小,竖向加速度反应增大.     

框架柱铰的动力反应及耗能分析

针对普通方箍柱，井字式复合配箍柱和内埋工字钢柱铰在低周反复荷载作用下的实测滞回特性，提出了相应的动力分析了恢复力模型，并编制了地震作用下的弹塑性动力分析程序，采用ＥＬＣｅｎｔｒｏ波和两种人工波，对３种框架柱铰进行了不同地震量级作用下动力反应耗过程计算分析，结果表明，安字式复合配箍柱和内埋工钢柱具有良好的抗震性能。     

地震荷载作用下基坑支护体系稳定性分析

针对砂砾地层基坑施工的典型支护方式及其支护结构特点,通过建立合理的三维地震反应模型,采用LS-DYNA软件模拟强地震作用下基坑及支护结构的动力稳定性及其失稳突变过程,分析了锚喷支护、地下连续墙加钢支撑支护的耐振特性、钢支撑地震位移及其突变过程和时效特效.结果表明:锚喷支护结构的耐振特性明显优于钢支撑;钢支撑振动位移及其失稳破坏呈现出明显时域特性,且遭受地震后在极短时间内即可发生突变性破坏;地震波的传播方向对结构的稳定性影响很大.     

深圳老街地铁车站自由场地地震动力特性数值分析

目的探讨场地类别差异对峰值加速度和反应谱卓越平台值的影响.方法建立深圳某地铁车站自由场地动力有限元数值模型,采用Lanczos特征值法提取自然频率与振型,通过Newmark逐步积分方法,求解考虑几何和材料非线性的动力平衡方程,并在此基础上,针对地震力作用下自由场地,进行了动力固有特性和动力响应时程分析.结果该场地在以淤泥质土、砂质黏土为主软土层内,频宽变窄,极值谱幅增大,6Hz以上高频成分谱值显著减弱,频谱分布呈现典型的软土双峰特征;在以粗砂、人工填土为主的土层双峰特征变弱,卓越平台幅值增大.结论该自由场地地震动频谱和加速度谱呈现出低频放大、高频过滤典型中软场地地震动特征.     

并联隔震体系地震总输入能量的影响因素分析

采用双线性滞回模型,对并联基础隔震体系进行了单质点的弹塑性能量反应谱分析,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,探讨了地震总输入能量受各种因素影响的变化规律.研究表明,并联基础隔震体系的地震总输入能量谱曲线受地震动特性及其自身的自振周期的影响较大,地面加速度峰值越大,地震波的卓越周期越大,地震波的持时越长,输入结构的总输入能也越大.总输入能量对屈服剪力系数、第二刚度系数、摩擦系数和阻尼比的敏感性不是很突出,在较长的周期范围内,摩擦系数的增大和阻尼比的增加,都使地震动总输入能量有略微增大的趋势.     

基于DOM法的曲线连续梁桥地震响应分析

针对曲线连续梁桥的平面不规则性引起弯扭耦合效应而导致了地震响应的复杂性,本文根据连续曲线梁桥水平地震响应特点,给出了一种考虑Rayleigh阻尼的三自由度简化分析模型,采用微分求积法(DOM)原理,求解非隔震和隔震曲线梁桥在单向地震输入时的动力学方程来研究结构的动力特性和地震动行为. 并结合Matlab编程给出地震波的最不利输入角度. 结果表明此简化模型能很好地反应曲线梁桥的动力特性和地震反应,有助于精细地把握曲线梁桥的抗震安全性.     

上海软土地下建筑物抗震稳定分析

在有效应力动力分析方法基础上,对上海软土地下建筑物进行抗震稳定分析,主要对隧道位于粘性土层和破性土层两种工况进行了详细的计算和分析,计算中分别用唐山、苏南核电站、日本宫城冲和台湾Lotung等几种不同的地震波分别50m和280m的2种不同深度输入,研究上海地层在7度地震作用下,隧道、注浆材料以及隧道附近土层的反应加速度、孔隙水压力及其比值、动剪应力及其比值、最终沉降等,并对上述工况进行较全面的分析和比较。     

馆藏浮放文物地震滑移响应振动台试验

为保护馆藏浮放文物,采用振动台试验方法,研究了浮放文物在地震作用下的滑移响应。基于某博物馆陈列柜的实际尺寸,制作了1:1比例的模型。考虑陈列柜底部固定在振动台面上,并考虑在陈列柜内部浮放一玻璃文物,研究了模型在地震作用下的滑移响应。通过输入不同类型、不同强度的地震波,获得了文物典型节点的加速度、位移响应及动力放大系数,讨论了不同摩擦条件的影响,并在理论上对试验结果进行了验证。结果表明：随着地震波强度增大及文物与陈列台之间的摩擦系数减小,文物滑移响应趋于明显。因此,为减小文物的滑移震害,陈列台面与文物之间应有较大的摩擦系数,且对陈列台面最小尺寸应有一定的要求,以避免文物因过大滑移量而产生掉落。     

地震波频率对巷道围岩动力响应的影响

为了研究地震波频率对巷道围岩动力响应的影响，建立了5个围岩性质不同的巷道模型，利用动力有限元疗法分别对各模型在0．2、0．5、0．7、1、1．5、2．5、4、6、9、12、15Hz等11个频率的地震波作用下的闱岩动力响应进行了数值模型，并对各模型在不同频率地震波作用下的最大动应力变化情况进行了分析。结果表明，在输入波动的振幅特性不变的情况下，某一频率或频率范围的波动能够激发模型的最大响应。随着模型介质剪切波速的增大，最大响应频率逐渐由低频向高频移动。     

黄土地区地上两层地铁车站抗震性能振动台试验

为研究黄土地区地下一层地上两层地铁车站结构的抗震性能,进行包括地上、地下结构及周围土层的振动台试验研究.在简要介绍模型设计和试验工况的基础上,重点根据试验中各传感器所记录的数据,对模型土箱的边界效应、模型地基与模型结构的动力反应、土与结构的相互作用等进行分析探讨.试验结果表明:地下一层地上两层地铁车站模型结构地上部分受输入地震动峰值加速度影响较大,地上部分的最终破坏模式是整体侧向倒塌;车站模型结构地下部分受地下结构周围土层影响较大,土层位移不大时地下结构无明显破坏;地上地下结构交接处的破坏最为严重.模型车站结构的存在对土体动力反应的影响较小,并随输入地震动峰值的增大而减弱.     

上海广播电视塔桩基承台水平地震反应分析

分析了在桩尖处地震动输入下上海广播电视塔－群桩－土相互作用体系的桩承台水平地震反应问题。对群桩－地基土相互作用分析，采用了较为简便而实用的三维波动方程解的半解析方法的结果。在分析桩－土－承台体系的动力特性时，将承台以上的结构简化成一个动力等效的单自由度体系。最后给出了承台水平地震反应的时程曲线，作为上部结构地震反应分析时的有效地震输入。     

叠层橡胶支座隔震结构地基结构动力相互作用分析

扼要介绍了对一个带有叠层橡胶支座隔震结构的减震台进行不同位置天然地震波的观测,根据减震台的结构设置建立了一个地基结构动力相互作用的计算模型,然后输入观测到的天然地震加速度波形,计算减震台台面的地震响应,并把计算结果与观测结果进行比较分析,计算结果与试验结果吻合程度较好·     

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.     

上海地区地震动及场地效应对桥梁抗震的影响

对上海地区可能遭遇的典型地震动进行了 β谱曲线的分析与比较 ,进一步考察了场地效应的影响 ,并选取上海市内环线标准段和延安路 -成都路高架结构进行地震反应分析 ,对不同潜源、不同震级的地震动作用时的地震反应进行比较分析 .研究表明 ,上海地区桥梁应具有更高的抗震要求 ,建议针对上海地区特点对城市桥梁抗震规范的反应谱作适当修正     

上海软土的动力计算模型

将上海饱和软土视为由固相和液相组成的两相饱和多孔介质,根据共振柱试验,动三轴试验,提出一种能够全面考虑应力、应变、振动孔隙水压力,震陷的上海饱和软土等效线性化动力计算模型,并进行了较为详细的参数研究,然后将其与Ｂｉｏｔ动力固结方程相结合,建立了土体有效应力动力计算方法,最后应用该方法对上海土层进行了地震反应分析,并得到一些有益的结论。     

单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究

采用振动台模型试验方法,对EL-Centro地震波作用下单舱地下综合管廊结构动力响应、土体动力响应以及土-结构相互作用机理开展研究。模型试验依托某实际工程为原型,按照1:15的比例尺缩,设计振动台模型试验,输入不同峰值加速度地震波,以此获得管廊结构以及周边土体的动力响应规律。试验结果表明:土体与管廊结构在振动过程中相互制约,存在明显的土-结构相互作用,在强震作用下管廊侧壁和土体出现脱离的情况,单舱管廊结构的运动始终保持了较好的整体性;管廊周边土体由于受到管廊侧壁的约束作用,土体发生不均匀位移或相对位移,动土压力分布形式错综复杂,土拱效应明显;在横向一致地震作用下,管廊结构横向应变随着地震波输入峰值加速度的增强而增大,其中管廊结构中部截面变形最为明显,各截面角点处的变形位移最大,是管廊抗震设计中需要重视的关键部位。