近断层地震作用下大跨度拱桥响应研究

目的对比研究近场地震作用下大跨度拱桥采用7组时程波的计算结果平均值与采用3组时程波的计算结果最大值的差异,为近断层地区大跨度拱桥的抗震设计提供参考.方法针对某大跨度拱桥建立有限元分析模型,在PEER数据库选取近场地震作用并施加于拱桥,得到时程响应的峰值.针对现行规范7组波作用时响应峰值的平均值与采用3组波组合时计算结果的最大值以及7组近场和远场地震作用的响应峰值的平均值进行对比研究.结果采用3组近场地震波组合计算所得的拱顶竖向位移、拱顶轴力、拱脚弯矩和跨中吊杆内力响应最小值分别是7组近场地震波计算结果平均值的0.42倍、0.48倍、0.79倍、0.75倍;采用3组近场地震波组合计算所得的四项响应最大值分别是7组近场地震波计算结果平均值的2.7倍、2.8倍、1.9倍、1.5倍.7组近场地震波作用所得的四项响应峰值的平均值分别是远场地震作用相应值的0.82倍、0.85倍、0.61倍和0.61倍.结论对于Ⅲ类场地的大跨度拱桥,按照规范规定采用3组近场地震波进行响应计算时,3组地震响应结果的最大值与按7组地震波计算结果的平均值之间存在很大差异、离散性很大;采用7组地震波进行时程响应计算时,近场地震响应峰值的平均值小于远场的平均值.     

近场地震动输入问题的研究

用时程分析方法来分析桥梁结构地震响应时,地震波的选择合适与否决定了分析结果的稳定性及可信性。本文提出双参数控制法作为考虑近场地震输入时地震波的选择方法,并与传统的地震波选择方法相比较。利用有限元方法对实际桥墩进行了检算,通过分析得出：采用双参数控制法选波的计算结果离散性比较小且能够反应近场地震的特性;验证了较大PGV／PGA比值的近场地震波会引起结构较大的地震响应的观点;并认为速度脉冲周期下宜作为考虑近场地震输入时选波的指标。     

错列剪力墙结构与框架结构抗震的对比实验分析

本文介绍了一种高层建筑当中的新兴结构体系——错列剪力墙结构。为分析错列剪力墙结构和传统框架结构的抗震性能,分别设计制作了两个错列剪力墙结构和传统框架结构的实物模型;利用小型振动台对这些模型进行模拟地震振动实验;得出了错列剪力墙结构和传统框架结构在地震作用下结构的动力反应特征,实验结果表明：在各级地震波作用下,错列剪力墙结构的地震响应均比传统框架结构的地震反应小,说明了错列剪力墙结构相对于框架结构具有更加良好的抗震性能。     

地震作用下RC框架结构抗连续倒塌数值分析

为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,基于OpenSees非线性有限元分析平台,选用包含远场、近场及人工地震波在内的8条地震波,采用增量动力分析方法,对一榀移除中柱的试验框架结构在地震作用下的抗连续倒塌性能进行了分析,结果表明,在所选水平与竖直方向地震波共同作用下,所分析的试验框架结构在8度罕遇地震作用下未发生倒塌,具有充足的抗连续倒塌能力及较好的抗震性能.竖向地震作用会明显加剧损伤结构的竖向连续倒塌风险,水平地震作用也会减弱损伤结构的抗倒塌能力.     

碳酸盐岩洞缝储集体正演模拟分析

碳酸盐岩非均质缝洞储层的地震响应特征复杂,而利用正演模拟技术模拟这种介质中传播的地震波的特征能为孔缝洞储层的预测提供理论依据。本文根据孔洞缝储集体的特点,建立均匀介质的正演模型,利用地震波场正演模拟技术,建立不同大小、不同波阻抗、不同埋深的缝洞型储层模型,分析缝洞型储层的地震响应特征,为碳酸盐岩储层地震勘探提供参数论证依据。     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.     

基于双孔模型的含流体各向异性介质地震波场数值模拟

裂缝的存在是诱导地下介质产生各向异性的主要原因,而裂缝中的流体则能够对地震波产生十分明显的能量衰减。本文基于双重孔隙介质理论,对含流体各向异性介质的地震响应特征进行了数值模拟,发现双孔介质的各向异性与介质的渗透率、裂缝密度、有效压力和频率均有重要联系。基于衰减各向异性理论,推导了含流体各向异性介质二维三分量应力-应变关系,结合旋转交错网格有限差分法,通过数值模拟给出了双孔介质中地震波的传播规律,结果表明裂缝密度的增大能够显著地增强介质的各向异性,使得q P波和快慢q S波垂直或平行于裂缝面的波前面均更接近椭圆,且流体的存在能够对q P和q S波相速度造成较为显著的衰减。     

基于BISQ模型的泥质含量变化时移地震响应机制

基于BISQ机制的双相介质模型,通过有效结合宏观条件和微观条件研究了地震波传播过程中的能量耗散和频散机制;基于泥砂岩岩石物理模型,分析了油藏注水开发条件下泥质含量变化引起的油藏弹性模量变化规律.在此基础上,通过双层地质模型时移地震响应数值模拟与差异属性分析,研究了油藏泥质含量变化前后P-P波和P-S转换波不同分量地震归一化均方根振幅属性随偏移距变化规律.结果表明,油藏泥质含量变化能够很好地模拟油田开发的动态过程,其引起的时移地震响应在不同分量和不同偏移距条件下差异清晰,P-P波、P-SV转换波归一化均方根振幅随偏移距变化差异明显,部分叠加处理技术将有利于提高时移地震处理与解释精度.     

模拟爆炸地震波及其对框架结构的影响

基于能够描述爆炸地震波的非平稳随机过程模型进行爆炸地震波的模拟研究,给出能够考虑装药量和爆心距影响的单点爆炸地震波实用模拟方法.以15层框架结构为例,运用有限元分析软件建立空间板梁结构的有限元模型,计算结构的固有频率和固有振型,分析高层框架结构在模拟爆炸地震波作用下的动力响应.根据结构动力响应结果,判断结构的薄弱层,为工程抗震设计提供参考依据.     

地震诱发滑坡形成机理与动态模型研究

根据福建某山区公路边坡滑坡情况,应用基于离散单元理论的颗粒流数值模拟程序,运用典型地震波,建立波在连续介质与离散介质中的传播等效关系,模拟地震作用下边坡离散介质的动力边界条件.通过分析地震过程中边坡内部颗粒的位移、速度、应力以及边坡细观组构变化,如孔隙率、接触数、滑动比时程分布情况,探求地震诱发滑坡的形成机理.     

近场地震作用下斜拉桥黏滞阻尼器参数分析

大跨度斜拉桥通常采用漂浮或半漂浮体系,易导致其在地震作用下梁端位移过大,可采用液压黏滞阻尼器等限位装置约束这种位移,目前阻尼器的设计多为针对远场地震作用而较少研究近场地震作用.但在实际工程中,经常会碰到近断层地质条件,这种近断层地质会引起近场地震.与远场地震相比,近场地震具有短持时、高能量脉冲运动的特征,对结构产生较强的破坏力,因此针对远场地震设计的阻尼器的工作性能,以及阻尼器参数调整等问题都值得研究.以榕江特大桥为工程背景,研究半漂浮体系斜拉桥在近远场地震作用下的地震响应;通过结构非线性时程分析,研究不同阻尼系数和速度指数对近场地震响应的控制效应;根据榕江桥伸缩缝型号以及阻尼器自身的地震响应特点,确定阻尼器设计参数.     

随机孔隙介质中地震波衰减分析

地震波在岩石中传播衰减问题一直是研究的热点之一,目前的岩石孔隙介质模型都无法全面解释地震波在岩石中的强衰减现象.根据Biot孔隙弹性理论和一般随机过程理论设计了随机孔隙介质模型来研究地震波在复杂地层岩石中的传播规律.为确保模型与地球浅层的岩石实际状况相符,模型中岩石的晶粒密度、孔隙度、渗透率与骨架模量均被设置为空间随机分布的参数,在仅考虑一种流体浸润的情况下,对随机孔隙介质进行了地震波的数值模拟.并采用两种衰减估量方法（时间域的振幅衰减法和频率域的谱比法）对波场中虚拟检波器的合成记录进行了衰减估算,给出了基于不同方法得到的两种快纵波衰减的逆品质因子.将随机孔隙介质中快纵波衰减结果与均匀孔隙介质的快纵波衰减结果对比,结果显示：均匀孔隙结构中的地震波衰减远低于随机孔隙结构,而且,在随机孔隙结构中若不均匀程度提高,则地震波的衰减会进一步加强,当不均匀程度达到σ=0.15时,快纵波的衰减因子与实际观测的经验值符合.由于数值实验的中心频率（50Hz）位于地震频段,因此我们的结果无疑进一步证实了不均匀孔隙结构是中、低频段地震波在实际地层发生强衰减的重要原因之一.     

改进BISQ模型的双相介质地震波场数值模拟及频散校正

从改进BlSQ模型的双相介质所对应的速度-应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法:同时,为压制模拟过程中的数值频散现象,采用通量校正传输(FCT)技术获得带FCT修正的交错网格有限差分模拟算法,对各向同性双相介质进行地震波场数值模拟.研究结果表明:(1)波场存在快纵波、慢纵波和横波等波场特征,并与模型的理论响应相符,说明交错网格模拟算法具有正确性和可行性;(2)采用FCT修正的交错网模拟算法能够有效压制数值频散,并保留真实的波场特征.     

钢管混凝土框架结构模型抗震试验研究

对一圆钢管混凝土框架结构模型进行模拟地震振动台试验研究.试验时输入El-Centro（N-S）波、武汉人工波及天津波3种地震波,分为6度、7度区基本烈度地震的两阶段试验,考察了模型在各阶段试验的不同地震波作用下的地震响应,并分析得到了结构的层间滞回曲线.试验结果表明：3种不同频谱特性的地震波对模型结构加速度和位移反应分布曲线形状的影响很小;且通过加速度功率谱分析得到,框架各层绝对加速度反应主要取决于前两阶振型,三阶以上的高阶振型的影响很小;整个试验过程中,模型结构始终处于弹性范围内,此类结构延性好,具有较好的抗震性能.     

拟负刚度隔震Benchmark模型减震效果及适应性

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2/LQG主动控制、H2/LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.     

埋地管道在地震波作用下的动力响应分析

埋地管道是一种特殊的地下结构.地震时由于管道与沙土等介质的相互作用引起管道运动,在管道中产生地震应力.针对地震波作用下埋地管道的运动特点,应用有限元分析方法对埋地管道进行模拟试验,结果表明水平地震沿x方向和y方向共同激励作用下管道的横向位移响应远远小于轴向位移响应.     

结构半主动变阻尼器地震反应控制数值模拟

针对半主动变阻尼器地震作用下多层建筑结构基于支持向量机（SVM）的半主动控制算法,选用四条地震波即El-Centro波、Hachinohe波、Kobe波以及上海人工波,并将峰值地面加速度均调幅至0.1gal.结果表明：总体上基于SVM半主动变阻尼器能够提高对结构层间位移和速度的控制效果;特别,消除了受控结构局部加速度放大现象.     

长周期地震动下框架-剪力墙结构隔减震改造

长周期地震作用是一种特殊的地震动,框架-剪力墙抗震结构在长周期地震动下的响应与普通地震动下的响应明显不同.运用ETABS建立11层框架-剪力墙抗震结构及3种改造结构(即基础隔震结构、层间隔震结构及阻尼减震结构),分别输入远场类谐和长周期地震波、近断层脉冲型地震波和普通地震波3种不同性质的地震波进行罕遇地震下的非线性时程分析.结果表明:4种结构在长周期地震动下的地震响应明显,框架-剪力墙抗震结构的响应最大;长周期地震下,采用基础隔震结构、层间隔震结构和阻尼减震结构进行改造后的地震响应减小,受长周期地震动影响区域的框架-剪力墙抗震结构可以运用基础隔震结构、层间隔震结构和阻尼减震结构进行改造;采用基础隔震结构和层间隔震结构进行改造后的减震效果优于运用阻尼减震结构进行改造.     

采用时频滤波技术的近断层脉冲地震人工模拟

利用现代时频分析工具S变换的时频滤波特点,把反映场地局部特征的实际远场地震波或人工合成的远场地震波在等效速度脉冲的发生时间段实行时频滤波,再与等效速度脉冲叠加,生成既能反映场地局部特征又能反映近断层脉冲地震特点的人工近断层脉冲地震时程.通过数值算例,得到的人工近断层地震波与原始波有相似的时频特征,而功率谱密度函数在高频段与建筑抗震规范相容的目标功率谱一致,该波的峰值加速度还与抗震规范中相应烈度的峰值一致,可供近断层地区结构抗震分析使用.     

具有NES的复合摩擦摆隔震性能有限元分析

为探讨具有NES的复合摩擦摆隔震性能,采用ABAQUS软件对一幢三层框架结构进行有限元模拟分析,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,并对隔震前后结构的动力反应进行对比.分析结果表明:具有NES的复合摩擦摆隔震支座可以有效地减小结构在地震作用下的加速度响应,并使结构产生整体平移,减小了结构的层间位移角,同时增大了结构自振周期,远离了一般场地的卓越周期,结构可以快速有效地吸收消耗地震能,将地震能更多地转化掉,从而达到隔震的效果.