软土地基上的港口陆域回填区场地地震反应分析

在软土地基上通过回填砂形成的港口后方陆域,其场地为在密实砂层下卧软弱土层的特殊场地。利用一维场地地震反应分析软件DEEPSOIL的时域非线性分析方法建立分析模型,选择10组地震加速度记录作为输入地震动,分析该类特殊场地的地震反应。结果表明,软弱土层在强震作用下会产生大的剪切变形,使滞回阻尼充分发挥从而耗散地震能量;地震在通过软弱土层向上传递过程中迅速减小,软弱土层具有明显的减震和隔震效果。

天津市汉南路桥梁场地工程地质条件及土层地震反应分析

汉南路改线及配套服务区项目为天津市建设世界一流大港集疏运北部通道基础设施工程,工程沿线有北疆电厂专用线铁路桥和南堡铁路大桥。汉南路桥梁工程作为重要生命线工程,需在工程建设开始前进行场地地震安全性评价。本文综合前人在区域范围内地震活动性和地震构造研究成果,基于场地地震工程钻孔勘探与测试数据,建立了场地土层一维波动模型,完成了场地地表地震反应计算,取得主要成果:1)两个桥梁工程场地50年超越概率10%对应的地表水平加速度峰值分别为0.209g和0.213g;2)工程全线均位于地震动峰值加速度分区中的0.2g区。汉南路桥梁场地土层地震反应分析工作为后续工程建筑规划、震害预测和抗震设计提供了重要依据,对场地地震地质灾害评价具有重要意义。

基于平顶山地区的土层地震反应分析方法对比研究

一维等效线性化方法是目前国内外较为成熟的土层地震反应分析方法,也是工程场地地震安全性评价中的核心技术之一。本文依托河南平顶山地震安评报告中的数据资料,在Ⅱ类场地上,对比分析SOILQUAKE、DEEPSOIL与LSSRLI-1三种程序的土层地震反应分析计算结果,其中包括地表峰值加速度和地表加速度反应谱等。结果表明,在地表峰值加速度上,SOILQUAKE的计算结果要明显大于DEEPSOIL和LSSRLI-1的计算结果;在地表加速度反应谱上,DEEPSOIL和LSSRLI-1计算得到的地表峰值加速度反应谱整体呈现粗矮胖的形状,没有明显的波峰,但计算得到的PGA能够基本保持一致。

基于Woodbury+OpenMP的结构非线性地震反应并行分析方法

非线性地震反应分析已成为评价工程结构抗震性能的重要技术手段,随着结构规模的增大,非线性引发的大规模刚度矩阵迭代更新成为制约结构分析效率的关键因素。基于Woodbury公式的结构非线性地震反应分析法(Woodbury方法)是一类新型高效数值分析方法,此类方法利用结构在地震作用下的局部非线性特征,能够在保证较高迭代收敛速率的同时有效避免结构刚度矩阵实时变化及由此导致的计算效率低下。然而,当前相关研究均基于串行计算模式,并未充分利用计算硬件的并行计算能力。引入OpenMP模式对Woodbury方法进行并行加速,提出了一种用于结构高效非线性地震反应分析的并行计算方法,该方法首先将每个迭代计算步划分为非线性相关系数矩阵计算更新、基于Woodbury公式的位移响应求解、单元状态确定3个主要计算部分,随后通过建立非线性相关系数矩阵的分块计算方法,将Woodbury公式的计算过程拆解为6个可并行的计算步,对各单元状态进行单独判定,分别建立了适用于三者的OpenMP并行加速策略,实现了算法的全过程并行优化。最后,通过对一个高层结构进行地震反应分析验证了该方法的准确性和高效性。

两河口超高心墙堆石坝三维非线性地震反应分析

中国水能资源主要集中在西部地区,西部地区属于地震强震区,高土石坝的抗震安全是该区域水电开发最突出的问题之一。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)的有关规定,采用设定地震场地相关设计反应谱生成的地震动时程对两河口超高心墙堆石坝进行三维非线性地震反应分析。结果表明:位于V形河谷中的两河口超高心墙堆石坝坝体加速度在4/5坝高以上;1/3坝轴线长度范围内的河谷中部放大效应显著,表现出明显的“鞭梢效应”和三维河谷效应。在此基础上提出了两河口超高心墙堆石坝的抗震加固范围。

基于动态时间规整的一维土层地震反应分析方法的定量评价

为定量评价一维土层地震反应分析方法的计算加速度反应谱和实测记录之间的差距,收集整理2418组DEEPSOIL、SHAKE2000、SOILQUAKE和SOILRESPONSE四种一维数值模拟方法的计算加速度反应谱,并以日本KiK-net强震台网的实测记录为基准,验证动态时间规整(Dynamic Time Warping,DTW)算法用于定量评价反应谱差距大小的适用性,对比分析不同场地类别和不同地表峰值加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)区间的实测和计算加速度反应谱之间的DTW距离。结果表明:Ⅱ类场地下,PGA小于0.2g时,四种方法的平均DTW距离相差不大,PGA大于0.2g时SOILQUAKE方法的平均DTW距离较小;Ⅲ类场地下,PGA小于0.2g时DEEPSOIL方法的平均DTW距离较小,PGA大于0.2g时SOILRESPONSE方法的平均DTW距离较小;Ⅳ类场地下,PGA小于0.1g时DEEPSOIL方法的平均DTW距离较小,PGA大于0.1g时SOILRESPONSE方法的平均DTW距离较小;不同场地类别下,四种方法的DTW距离均随PGA的增大而增大,其中SOILRESPONSE在Ⅲ、Ⅳ类场地的DTW距离增速明显小于其他三种方法。DTW距离能准确有效地反映反应谱之间的差距,为一维土层地震反应分析方法的定量评价提供了新方法。

反应位移法在地下结构横断面抗震分析中的应用

反应位移法是一种输入一维土力学参数的地震反应分析方法。文章结合广州地区某地铁地下车站工程的计算实例,简单介绍了反应位移法的理论基础和计算过程。根据相关规范、论文研究给出的计算方法,利用软件建立平面框架的应变分析模型,对地震作用、准永久组合的分析结果进行比较。分析结果表明,地震作用在常规矩形断面地铁车站内力计算中不起控制作用。

考虑残余刚性反应的核岛厂房地震楼层反应谱分析

核岛厂房通常采用厚墙、厚板的钢筋混凝土结构,相比较柔的民用结构,存在自振频率大于刚性反应频率f_(ZPA)的重要振型。采用模态叠加时程分析法计算地震楼层反应谱时,没必要也不可能包含结构的所有模态,这就不可避免忽略了高阶振型对应的贡献(残余刚性反应)。本文基于结构振型参与系数的性质,结合美国核管会(NRC)2006年发布的导则RG1.92-R2,介绍了核岛厂房地震楼层反应谱分析中考虑残余刚性反应的丢失质量法。并以实例形式分析了残余刚性反应对核岛厂房地震楼层反应谱的影响,验证了在核岛厂房地震楼层反应谱计算中考虑丢失质量产生的残余刚性反应的必要性。

地震动持时对工程结构地震反应影响研究进展

地震动工程特性由幅值、频谱与持时三大要素决定,三个要素共同决定了地震动对工程结构破坏作用,工程结构抗震设计与评估等应全面考虑三个要素综合影响。目前来看:关于幅值及频谱的研究成果已广泛应用于各类工程抗震设计与评估,但关于地震动持时这一要素,国内外至今尚无明确的考虑方式和相应设计与评估技术,或考虑相对笼统。部分规范仅在结构地震反应时程分析方面做出了简单规定,尤其是用于确定地震荷载的抗震设计谱,几乎没有反映地震动持时对结构的影响,这远远不能满足性态及韧性等先进抗震方法对地震动作用的迫切需求。因此,关于地震动持时特性及其对工程结构地震反应影响的研究,近期成为一个热门研究课题。本文主要回顾和评述了地震动持时对工程结构地震影响的研究进展,并根据国内外研究现状对地震动持时研究进行了展望,可供分析地震动工程特性及其对结构的影响参考。

2022年青海门源地震中香卡特大桥震害机理分析

2022年1月8日青海门源发生了M s6.9级地震,导致Ⅸ度区的硫磺沟大桥和大梁隧道、祁连山隧道出现严重震害,Ⅵ度区内除了克大高速公路上香卡特大桥发生桥墩挡块开裂、支座移位、横隔板开裂的震害外,其余桥梁几乎没有出现明显震害现象,其中原因值得深入研究。香卡特大桥位于冷龙岭断裂南侧约20 km,是一座16联预应力钢筋混凝土T形特大曲线梁桥。该桥包含简支段、连续段和刚构段,墩梁连接形式多样,且桥墩有墩柱式和壁式2种形式。文中通过有限元分析软件Midas/Civil建立香卡特大桥(右线)模型,利用间隙单元模拟伸缩缝主梁间、挡块与主梁的碰撞效应,通过输入实测和模拟的2组地震动,进行地震反应分析,讨论分析香卡特大桥在此次地震中的震害机理。从得到的结果可以看出:该桥的震害是因为在顺桥向上主梁过大位移导致横隔梁与顺桥向挡块的碰撞,使横隔梁混凝土开裂;在横桥向上,挡块受到主梁碰撞出现破坏的同时致使支座滑动移位,且不同的下部结构形式以及上下部间不同的连接方式使得桥梁在地震作用下表现出了不同的受力特点及震害特征。

大跨度机库结构多点输入地震反应分析

采用时程分析法,对位于首都机场的北京A380机库和西安飞机总装厂房两个大跨度维修机库结构进行考虑行波效应的多点输入地震反应分析,并与一致输入的结果进行对比,考察多点输入以及不同视波速和不同地震波对两个机库屋盖杆件内力的影响。分析结果表明:多点输入对屋盖杆件内力的影响与结构本身的形式关系较大;行波效应大的杆件主要分布在网架中弦的长边跨中附近;不同地震波作用下,行波效应影响系数较大的杆件位置有所不同,但杆件数量分布规律基本相同。分析结果对于大跨度机库结构抗震设计考虑行波效应有指导意义。

考虑支座破坏的连续梁桥地震反应分析

梁式桥在强震作用下的梁间碰撞、落梁乃至倒塌往往与支座破坏的状态紧密相关。在一些桥梁的地震反应分析中,若不考虑支座破坏的影响,往往会造成结构分析上的错误和设计上的不合理。从支座的震害现象入手,分析支座的震害特点,并在此基础上提出用于桥梁整体地震反应分析中,常用支座考虑破坏过程的恢复力模型。通过对一座6跨连续梁桥的地震反应的数值模拟,对比分析考虑支座破坏与否对桥梁主梁位移和桥墩抗力的影响并验证所提模型的合理性。

新一代土层地震反应分析方法

剖析了当今国际上频域等效线性化和时域非线性求解土层地震反应分析方法的典型代表SHAKE2000与DEEPSOIL,对目前其他学者FDM改进方式的可行性进行评判,采用新的直频法动剪模量阻尼比求解技术,提出新一代一维土层地震反应计算方法和程序SOILQUAKE,并用四种类别和巨厚场地实际记录检验了新程序。结果表明:SHAKE2000与DEEPSOIL在一类、二类场地上基本一致且结果可靠,三类和四类场地上两程序计算反应谱"矮粗胖"现象严重,与实际情况相差甚远;现有考虑频率相关性的FDM改进方式,其基本出发点存在定性错误;对硬场地和中硬场地,SOILQUAKE与SHAKE2000和DEEPSOIL结果大致相似,但在高频部分表现比SHAKE2000更加合理,与DEEPSOIL基本一致;对软场地和巨厚场地,SOILQUAKE克服了SHAKE2000和DEEPSOIL严重低估场地放大效应的缺点,模拟结果与实测记录较为接近,在软场地上优势显著,在巨厚软场地上优势十分显著。SOILQUAKE首先攻克现有软土层地震动计算结果"矮粗胖"和硬土中等效线性化方法缺少高频分量求解难点,具备了作为新一代一维土层地震反应计算方法的能力,将在http://www.soilquake.com或http://www.soilquake.cn上提供共享服务。

大跨度刚构桥的地震反应分析

建立并推导了长大跨度桥梁考虑多点激励和行波效应的分析模型及方程。研制了桥梁非线性地震反应分析程序ＳＥＩＳＡＰ，利用该程序对跨度为２００ｍ的刚构桥进行了地震反应分析。行波波速、多点激励和不同地震动输入对不同桥梁的影响程度是不同的。地震波的相位差和地基土层性质对桥梁的地震反应有重要影响。对于埋深较大的深基础。

近断层地震动下减隔震桥梁地震反应分析

为了解采用减震榫和拉索限位器的连续梁桥在近断层地震动下减震系统的减震效果,以1座(40+64+40)m高速铁路预应力混凝土连续梁桥为背景,采用结构分析软件SAP2000建立了考虑邻梁碰撞效应的动力弹塑性计算模型,通过输入具有速度脉冲特性的近断层地震动和无速度脉冲地震动进行非线性时程反应分析。结果表明:在具有速度脉冲效应的近断层地震动下,采用减震榫和拉索限位器的组合减震系统可以起到较好的减震效果,其减震率可以达到60%以上;具有速度脉冲效应的近断层地震动对减震桥梁会产生更强烈的地震反应,也更容易引起邻梁碰撞,忽略碰撞效应将会高估减震效果。

可液化土层中地下车站的地震反应分析

由于液化后应力应变行为模拟的困难及数值计算的不稳定性,可液化土层中地下结构的动力反应分析是岩土工程的难点课题之一。基于作者提出的能够模拟饱和砂土液化后大应变响应的弹塑性循环本构模型,采用完全耦合的饱和土动力反应分析程序,对阪神地震中破坏的大开车站进行分析,说明考虑液化变形的土与地下结构动力相互作用分析方法及其有效性。从饱和砂土单元在液化过程中的应力应变响应角度,揭示了地层和车站的大剪切变形与饱和砂层液化程度的关系,分析了大开车站地震破坏的原因。

桥梁非线性地震反应分析若干问题研究现状

评述了钢筋混凝土桥墩非线性地震反应分析模型与损伤评估、桩－土－桥梁结构动力相互作用试验与理论研究和伸缩缝处的碰撞效应等问题的研究现状，指出了进一步的发展趋势．

不同地震激励下大跨度斜拉桥的地震反应分析

考虑地震波的行波效应、部分相干效应和局部场地效应,建立了不同机制的地震激励下大跨度斜拉桥地震反应的分析方法并以正在建设的主跨1 018 m的香港某大跨度斜拉桥为例,数值仿真了大跨度斜拉桥在确定性地震波一致激励、行波激励以及随机地震动场多点激励下的地震反应。结果表明:与确定性地震波一致激励相比,在确定性地震波行波激励以及考虑空间变化的随机地震动场激励下,斜拉桥的纵向位移反应明显减小,而其主跨跨中竖向位移反应明显增大。由此得出结论:对于大跨度斜拉桥,一致地震激励不能控制其抗震设计,应考虑行波激励和随机地震动场多点激励对其地震响应的影响。

长周期地震动作用下结构的弹塑性地震反应分析

高层(超高层)建筑自振周期长,在进行抗震设计和验算时,有必要利用长周期强震动进行分析,而目前可靠的长周期强震动记录数据很少。利用几条地震波对多层和高层结构应用时程法(Wilsonθ法)进行分析。结果表明,长周期地震动作用下,高层结构的动力系数随楼层的增高而增大。

高尾矿坝的有效应力地震反应分析

基于目前尾矿坝分析方法存在的不足,为研究高尾矿坝的动力稳定性和抗液化能力,系统地提出了高尾矿坝的有效应力地震反应分析方法。在工程地质勘察、静动力试验和静力有限元分析的基础上,采用不排水有效应力和排水有效应力法两种地震反应有限元分析方法,探讨高尾矿坝在地震过程中和地震后的孔隙水压力的产生、扩散和消散规律及其加速度、动应力和孔隙水压力的响应值。分析结果表明:坝体内应力均为压应力,其应力水平均小于1.0,安全系数均大于1.0,坝体内每个单元的抗液化安全系数大于1.5。同时,坝体的抗震性能和抗液化能力明显增强,坝顶部液化区的范围和深度大大地减小。