静动力边界转换及其合理性验证方法的研究

繁琐复杂的静动力边界转换处理是进行静动力耦合模拟的关键步骤,为了研究黏弹性边界条件下传统静动力边界转换的合理性及其验证方法的适用性,本文首先根据弹性叠加原理提出了一种验证静动力耦合模拟分析中静动力边界转换合理性的方法(参考解法);然后基于有限元软件ABAQUS,并结合自行研发的适用于成层介质的黏弹性边界施加和等效节点力计算程序VBEA2.0,对多土层自由场静动力耦合模型和土-地下结构静动力耦合模型进行了地震反应分析,对参考解法的适用性进行了探究;最后使用本文提出的参考解法,对一种典型的未进行合理静动力边界转换的自由场模型进行了分析,探讨了静动力边界转换产生振荡的原因和机理。研究结果表明:用于验证静动力边界转换合理性的参考解法,既适用于多土层自由场静动力耦合计算模型,又适用于土-结构相互作用的静动力耦合模型;静动力边界转换后产?生的振荡是静动力耦合计算模型静力不平衡所导致,一般是因为未合理施加边界反力或单元应力。

青藏高原东南三江流域黄土类堆积体斜坡地震作用下的动力响应试验研究——以四川巴塘下归洼滑坡为例

青藏高原东南三江流域广泛存在堆积体斜坡,该类斜坡极易演化为滑坡灾害。以四川巴塘下归洼斜坡为例,通过振动台模型试验研究地震诱发的堆积体滑坡动力响应特征与破坏模式。试验结果表明,在地震作用初期,由于孔隙被挤密,斜坡的自振频率增大;在茂县波激励下,斜坡肩部动力响应最强烈。高幅值茂县波激励下,因斜坡整体刚度降低,放大效应减弱。Hibert谱描述了地震波在斜坡中的传播特征,向斜坡顶部传播时,地震波高频能量显著增强,地震波经过堆积层后,放大效应减弱。在足以致使堆积层滑动的强震作用下,坡表一定深度下动力响应呈现一致剧烈现象,斜坡上部会形成“脱离体”,“脱离体”在地震作用下上下颠簸运动;在临滑时,坡表出现最强烈的动力响应。斜坡的破坏模式为:地震初期,在重力和地震耦合作用下,坡表土体剥落;随地震幅值增加,坡肩与堆积层发生明显相对位移,堆积层表面出现裂缝;最终,坡脚发生明显相对位移,随后堆积层偏离基岩加速滑塌。基于地震信号特征的斜坡堆积层滑落过程可分为三阶段:(1)稳定阶段;(2)临滑阶段;(3)滑移阶段。

不同震级下安丘—莒县断裂速度脉冲分布研究

安丘—莒县断裂是沂沭断裂带中时代最新、地震危险性最大的断裂。有限差分法具有差分离散容易、计算效率高的特点。利用有限差分法建立安丘—莒县断裂M_(W)7.0、M_(W)6.5、M_(W)6.0三个震级下的运动学震源模型,模拟不同设定震级下的地震情景。通过脉冲识别方法识别区域内虚拟观测点的模拟结果,得到速度脉冲分布。结果表明:(1)强速度脉冲主要出现在断层在地表的投影区域附近,对于近断层区域的长周期建筑,考虑速度脉冲的影响尤为重要。(2)震级通过影响地震动的幅值影响速度脉冲的分布范围。文章中的长周期地震动需要满足峰值速度大于20 cm/s的条件,才能识别出速度脉冲。(3)脉冲周期的最小值出现在断层与地表的交线附近,震级越大,区域内的脉冲周期越高。研究成果能够有效用于长周期结构的抗震分析,为安丘—莒县断裂附近区域重大工程的建设和地震危险性分析提供参考。

复杂地震动作用下底部框架砌体结构抗震性能研究

针对复杂三维震动特性下底框砌体结构的抗震性能,在太平洋地震工程研究中心的地震动数据库中,选取了六类复杂特性地震动记录,输入到两种不同层数的底框砌体结构及其隔震结构数值模型,计算得到动力弹塑性时程下的地震响应参数,评估其复杂地震动下的抗震性能.结果表明:对于底框砌体结构,脉冲型地震能对结构造成更剧烈的地震响应;底框砌体隔震结构中,软土脉冲型地震能给结构造成更大的地震响应.从速度脉冲影响的角度分析,速度脉冲效应会降低各层数底框砌体隔震结构的减震率.基础隔震对于提高底框砌体结构的抗震性能具有一定的作用,考虑到抗震性能和经济合理性,对于低矮的底框砌体结构,不建议采用基础隔震设计,而对于较高的底框砌体结构,基础隔震能有效减少结构上部的砖砌体受拉破坏.

四川固定强震台址场地效应反演研究

区域地震灾害分析是基于对控制地震地面运动的三个关键因素:震源、传播路径和场地条件的深入了解。这些因素可以借助广义反演技术(Generalized Inversion Technique,GIT),通过强震动记录的频谱分解来单独分析。该文使用完全参数化GIT,对2007—2020年四川地区发生的397次地震(3~6.5级)的3338组强震数据进行反演。针对区域场地效应,考虑基岩裂隙或风化作用的影响,确定了四川地区129个固定强震台址的场地放大系数。在介质衰减效应方面,区域几何衰减平均水平被确定为R^(-0.6),S波平均品质因子为150.33f^(0.78)。对于震源参数,区域应力降均值水平为9.25 MPa。该文结果可以为地震动建模或随机S波模拟提供合理的输入参数及数据,从而改进确定性地震危险性评估。

重力挡土墙地震反应研究评述

首先,对重力挡土墙的地震反应机理进行了探讨,在此基础上简要回顾了国内外抗震设计规范的演变进程;然后,对挡土墙地震反应的研究方法进行了细致评述,包括拟静力极限平衡分析法、简化条件解析法、极限位移法、地震土压力简化公式、集总参数法、整体有限元法、现场地震调查、离心机试验、振动台试验和原型观测实验等;最后,指出了需要解决的问题并提出了今后的研究方向。

土体动力一维非线性本构关系剖析与评价

土体动力一维非线性本构关系是场地及地基动力响应、土工数值分析的关键。回顾和总结了国内外的发展状况及研究进展,对其分析方法、等幅循环荷载到不规则荷载的扩展及应用规则、试验阻尼比的等效、滞回曲线形状等核心问题进行剖析、评价和探讨,并对各种模型的优缺点进行了比较和讨论,着重介绍了最近研究结果。最后指出未来发展方向及有待进一步研究的问题。

三个抗震问题简析及新型挡墙地震反应评述

水平地震作用沿墙高的分布、弱粘性土地震土压力、和挡墙体系考虑水的作用是挡土墙抗震研究中的三个重要问题。首先对其研究进展进行了简要总结。然后针对近年来大量涌现的新型、异型、轻型挡土墙的抗震研究现状进行了评述,包括现场地震调查、振动台及离心机试验、悬臂L型挡土墙、锚杆式及土钉式挡土墙、加筋土挡土墙和地下室挡墙。最后,指出了存在的问题和提出今后的研究方向。

地形坡度场地分类法在玉溪-江川-通海盆地的适用性研究

基于高精度的ASTER GDEM数据,利用Wald和Allen地形坡度场地分类法,并借鉴30 m等效剪切波速v30s和20 m等效剪切波速v20s之间的关系,对我国云南的玉溪盆地、江川盆地、通海盆地的场地土,按照我国的场地土类别规则加以划分,并将结果与综合探测的"真实结果"进行了对比,结果表明:(1)地形坡度场地分类法划分出了中硬土ZYⅡ和中软土ZRⅢ这两种区域,定性上与"真实情况"相类似。(2)将玉溪地区当作活动地块,比将其当作稳定地块,要更符合实际情况。(3)该方法没有划分出软弱土RRⅣ区,与"真实情况"相比,定量上存在显著的、较大的差别。说明将该方法直接应用于深厚的、成因复杂的沉积盆地的场地土类别划分,是有局限性的。

考虑试验阻尼效应的一种土体动力双型抛物线本构模型

针对土动力试验中土体反向卸载(或加载)曲线形状有时表现为先变化平缓后变化剧烈这一特征,基于土体实验结果的G/Gmax-γ和λ-γ曲线,建立了不规则荷载作用下可调的双型抛物线形式的本构曲线规则,阐述了A型和B型抛物线的函数表达式及实现过程。采用9种方法对试验阻尼比的模拟对比,表明所建立的加卸载准则尤其能准确拟合试验阻尼值,是对广义Masing准则的一种简化及实用化。由于调制因子Ad的可变性,它具有更强地模拟试验本构曲线形状的能力。针对台湾Lotung DHB钻井台阵试验场地,以等效线性化方法SHAKE91、LSSRLI-1,时域非线性方法DESRA-2、Pyke方法、非Masing准则模型1、"隐式应力阻尼等效"模型、"阻尼比退化系数"模型和非Masing准则模型2以及双型抛物线本构模型等9种方法(或模型)分别进行了非线性地震反应分析,并将结果与强震观测记录进行比较,结果表明,双型抛物线本构模型计算的复合加速度地震动的峰值大小、波形大小相对关系及后续波形,与实际地震记录较相一致,说明了模型的合理性以及实际工程应用的可行性。

响嘡钻井台阵场地土体动力特性反演分析

为了认识响嘡真实地震动下土体动力特征,分析场地响应,以及检验和提高工程钻探方法、现场测试及土工试验的精度,通过层转换矩阵永为实矩阵的成层场地地震反应分析,结合遗传算法-单纯形法这一全局-局部混合优化方法,进行了同时考虑SH、P和SV波型的多分量实际波形的反演拟合.最后给出了响嘡钻井台阵(2#)3次中小地震反演结果,并提供了以往研究中没有涉及的纵波波速值、阻尼比值及与频率有关的阻尼频率因子b值.结果表明,反演的响嘡2#钻井台阵剪切波速值大于1994年单孔原位波速测试结果,而更接近于距其200多米的3#的剪切波速结果;并发现在峰值加速度60×10-2m/s2量级的地震作用中就存在反演可以察觉的土体非线性.另外,该方法亦可用于其它钻井台阵的研究和分析.

求解振动方程的一种显式积分格式及其精度与稳定性

介绍了一种求解有阻尼体系振动方程的显式积分格式及其逐步求解的过程 ,并对其计算精度和稳定性进行了分析。该方法不但能同时求得体系的位移、速度和加速度反应 。

Rayleigh面波作用下盆地场地响应特性研究

以均匀弹性半空间解析Rayleigh面波作为波动有限元模型的入射场,计算分析了软、硬盆地介质参数、盆地尺寸等对Rayleigh面波地震动的影响规律,给出了盆地场地模型的Rayleigh面波地震图及其传播过程。主要认识有:1)沉积盆地介质由软变硬,对Rayleigh面波地表地震动的放大作用由大变小。2)盆地尺寸对Rayleigh面波地震动的影响,主要体现在对水平或竖向地震动走时的提前或滞后上。这与体波情形相类似。3)Rayleigh面波地震动作用下,软、硬方形盆地的"边缘效应"体现为地震动反应与周围介质有可观的差异;"盆地效应"体现为盆地介质不仅对地震动幅值有显著影响,而且会发现盆地边缘产生的在盆地区域内传播的多次反射波的存在,导致地震动持时的延长。

求解加速度反应的显式积分格式研究

目前波动显式有限元分析多以位移或速度作为输入,而加速度记录更直接地保留了地震动的原始信息。为此,本文发展了一种直接以地震加速度作为输入的显式算法,该算法以中心差分和New-m ark-β法结合,并通过平衡方程约简得到。以水塔及框架结构为例,与现有振型分解联合Duham el积分方法、Newm ark-β隐式解法及五种显式算法进行了对比分析。结果表明:该算法与文献[3]的方法,可以在保证计算效率的前提下,得到与振型分解联合Duham el积分方法、Newm ark-β隐式解法相吻合的加速度反应。

复健宁胶囊在白血病联合化疗中减毒作用的临床观察

复健宁胶囊由黄芪、紫河车、党参、甘草等组成。在白血病联合化疗中有明显的减毒作用。将54例患者随机分为用药组和对照组观察证明：恶心呕吐由91％降至38％，对减少白细胞降低总有效率91％，对减少血小板降低总有效率85％。

土体动力“广义阻尼比退化系数”本构模型

针对土动力试验中土体反向卸载(或加载)曲线形状有时表现为先变化平缓后变化剧烈这一特征,基于原来的"阻尼比退化系数"本构模型和土体实验结果G/Gmax-γ和λ-γ曲线,给出了不规则荷载作用下曲线形状可调的"广义阻尼比退化系数"本构模型,并阐述了第二种"阻尼比退化系数"模型、"广义阻尼比退化系数"模型的函数表达式及实现过程。通过对试验阻尼比的模拟表明,所建立的加卸载准则尤其能准确拟合试验阻尼值,是对广义Masing准则的一种简化及实用化。由于调制因子Ad的可变性,它较原模型有更强地模拟试验本构曲线形状的能力。针对台湾LotungDHB钻井台阵试验场地,"阻尼比退化系数"模型和"广义阻尼比退化系数"模型分别进行了非线性地震反应分析,并将结果与强震观测记录进行比较,结果表明:"广义阻尼比退化系数"模型计算的复合加速度地震动的峰值大小、波形大小相对关系及后续波形,与实际地震记录较相一致,说明了模型的合理性以及实际工程应用的可行性。

近场速度脉冲场地响应等效线性分析的适用条件

为了探讨近场强地震动中产生较大永久位移的"单向"速度大脉冲和近似不产生永久位移的"双向"速度大脉冲是否可用等效线性化方法分析处理,选取具有典型特性的地震动作为输入,通过"方法自检验"和"前人成果定性比较"等手段,分析了近场速度脉冲场地响应采用等效线性方法进行分析的适用条件。计算结果表明:对于"弱"和"中等"强度的近场"双向"速度脉冲型地震动作用,可以采用等效线性化方法进行分析。这种做法是合理的、有效的。但是,对于近场"单向"速度大脉冲型地震动作用,不适宜采用等效线性化方法进行分析,计算结果将会产生很大误差,尤其是不能反映场地永久位移和永久塑性变形特征。

挡土墙地震反应非线性波动模拟

本文运用解耦近场非线性波动数值模拟方法研究挡土墙地震反应,为反映墙土体系在地震作用下的位移机制,引入了Desai薄层单元模拟墙土间接触面,并采用双线型本构关系作为接触面单元和土体的非线性模型,在此基础上给出了解决P-SV问题的非线性显式有限元时域递推公式,为进一步发展非线性波动数值模拟技术提供了有益经验。为验证本文方法及适用性,将数值模拟结果与Zeng,X.和Madabhushi,S.P.G.等的离心机试验和弹塑性数值模拟结果进行对比。结果表明:墙土体系加速度、挡土墙顶底相对滑移、沉降和墙体倾角等同离心机试验模拟结果基本吻合,与弹塑性数值模拟结果相似。