土工袋中橡胶砂的隔震效应数值模拟分析

利用计算平台MSC.Marc建立三维整体结构的有限元分析模型,对土工袋隔震效应进行数值模拟计算,研究了坚硬场地土工袋中橡胶砂配比和土工袋隔震层高度对上部结构隔震效果的影响。结果表明:土工袋中橡胶颗粒配比越大,隔震效果越好,但是随着橡胶含量的持续增加,隔震效果减弱,并发现橡胶颗粒作为隔震材料的最佳添加质量分数为30%;随着土工袋隔震层厚度的增加,隔震效果越明显,但是考虑到工程造价等问题,土工袋隔震层在本实验工况条件下的最佳高度为500 mm。研究表明,土工袋橡胶砂隔震层是一种具有良好隔震效果、廉价环保的新型基础隔震方法,适用于建筑成本较低的村镇房屋。

缓倾角断裂隔震效应的机理及定量研究

在对断裂分带研究的基础上，尝试对倾角小于４５°的缓倾角断裂建立起等效简化地质模型，针对各带的不同衰减机理，分别采用不同的力学模型和数值计算方法，分析了应力波通过断裂构造的动力响应，通过系统地定量研究，指出除断层带自身材料力学性质（如波阻抗等）外，断层的倾角、各带的厚度、断层泥带的存在及构造透镜体带颗粒大小、拓扑结构等是影响应力波传播的重要因素。

汶川地震中鲜水河断裂带的隔震效应

本文以汶川地震中的非发震断层鲜水河断裂带周边石棉地区所获取的加速度记录为依据,研究了这些记录在峰值、频谱间的差异。结果表明,以鲜水河断裂带为界,近震源侧地震动强度更大且高频更丰富。对该地区区域构造特征初步分析表明,鲜水河断裂带对汶川地震产生的地震动具有隔震效应。基于显式有限元和局部透射人工边界的二维有限元断层场地模型,对该地区的地面运动模拟结果表明,入射波动所指向的一侧地面运动更小,说明较陡的断层破碎带对斜入射地震波具有一定的隔震效应。

缓倾角断裂隔震效应的定量研究

在对断裂分带研究的基础上 ,尝试对缓倾角断裂 (指倾角小于 45°断层 )建立起等效简化地质模型 ,针对各带的不同衰减机理 ,分别采用不同的力学模型和数值计算方法 ,分析了应力波通过断裂构造的动力响应 ,通过系统的定量研究 ,指出除断层各带自身材料力学性质 (如波阻抗等 )外 ,断层的倾角、各带的厚度、断层泥带的存在及构造透镜体带颗粒大小。

工程爆破中构造断层的隔震效应

结合工程爆破地震波传播特点,分析断层(或裂隙)的隔震效应机制、地震遇结构面的传播规律以及隔震效果。

断裂构造对地面运动的隔震效应

分析地下核爆时断裂两侧获取的加速度记录，研究断裂构造对地面运动的影响。发现断裂构造对地震波有显著的隔震作用。当地震波穿过断裂带时其高频能量耗散幅度很大，降震率可达２５％～５０％。１９９１年２月２５日柯坪６．５级地震发生后，距震中１２ｋｍ的县城未遭受到巨大损失，这与区内地质构造的隔震效应有着极为密切的关系。

远场长周期地震动作用下减隔震连续梁桥的动力响应特性研究

近几年发生的几次大地震均出现了远场长周期地震动的破坏现象,为了揭示自振周期较长的减隔震连续梁桥在远场长周期地震动作用下的动力响应特性,采用非线性时程分析的方法,分别研究了常规地震动和远场长周期地震动作用下减隔震连续梁桥的地震响应,以及远场长周期地震动作用下减隔震和非减隔震连续梁桥地震响应的差异。结果表明:与常规地震动作用相比,远场长周期地震动作用时减隔震连续梁桥的地震响应明显增大,但依然小于板式橡胶支座桥梁的地震响应。这说明,在常规地震动作用下,铅芯橡胶支座减隔震性能发挥良好,在远场长周期地震动作用时,其减隔震性能依然能够发挥,但发挥效应相对常规地震动作用时较弱。这一现象在有关隔震桥梁的设计中应予以关注。

土工格室加筋橡胶砂垫层隔震效果数值分析

隔震是降低结构地震灾害的重要方法,但现有的建筑结构隔震方法或者造价较高、或者构造复杂,不适用于发展中国农村地区的低层房屋。本文提出一种可用于低层房屋隔震的土工格室加筋橡胶砂垫层。根据试验得到的土工格室加筋及非加筋橡胶砂动力特性,应用有限元模拟分析了此种垫层对上部结构的隔震效应及影响因素。结果表明:随着橡胶颗粒含量增加,上部结构加速度逐渐减小,橡胶砂垫层隔震效应增大;增加橡胶砂垫层厚度能够使得上部结构加速度反应减小,但垫层稳定性降低,结构摇摆运动分量增大;土工格室加筋橡胶砂垫层相比于非加筋橡胶砂垫层隔震效应增大,且由于竖向模量和强度增大,垫层稳定性提高。同时应用土工格室和橡胶砂进行基础隔震有益于隔震效应的提高。

斜坡场地中结构基底橡胶颗粒垫层隔震数值分析

为研究斜坡场地中结构基底橡胶颗粒垫层隔震效应,本文主要针对斜坡场地中土-结构相互作用下(SSI)不同橡胶颗粒垫层厚度的隔震效应进行数值模拟,并与平地场地上数值模拟结果进行对比分析。进一步研究了不同激励作用下橡胶垫层的隔震效应和不同频率正弦波对框架的影响。获得了橡胶颗粒垫层不同厚度和地震波不同频率对隔震效应的影响规律。研究表明:斜坡场地对地震波具有高程放大效应,但在基础底部设置橡胶颗粒垫层后,基础底部的加速度峰值明显降低,基底橡胶颗粒垫层隔震效果明显。

SV波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法,计算了断层破碎带宽度及其物理力学参数变化、入射地震动角度变化时二维断层场地模型地表地震动场的分布。结果表明:低速度断层破碎带的存在导致整个场地都有SV波转换为P波的分量,且在破碎带区域出现断层陷波;低速度断层破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带中集聚放大,且随着破碎带宽度增大或破碎带介质波速降低,集聚放大效应增大;场地放大效应是频率相关的,具有不同卓越频率的断层场地会有选择性地放大和场地卓越频率相近的地震动,破碎带宽度增大或介质波速降低时,断层场地的卓越频率降低,显著放大效应选择的地震动卓越频率也相应越低,即宽度较宽或介质波速较低的低速度断层破碎带场地的卓越频率较低,对输入场地的较低频率成分的地震动放大显著;竖向低速度断层破碎带能阻隔斜入射地震波,且随着入射角增加,这种隔震效应更显著。

P波入射下断层参数对地表地震动的影响

基于应用透射人工边界条件的显式有限元法计算断层破碎带宽度及力学参数变化、地震动入射角变化时二维断层场地模型P波入射下地表地震动场的分布。结果表明:(1)低速度破碎带的存在导致整个场地都有P波转换为SV波的分量,且在断层破碎带的区域出现断层陷波;(2)低速度破碎带的存在使输入场地恒定的能量向破碎带集聚放大,随着破碎带宽度增大或其介质波速降低集聚放大效应增大;(3)场地放大效应是频率相关的,宽度较宽或介质波速较低的断层破碎带对输入地震动中较低的频率成份放大显著;(4)竖向断层破碎带能阻隔斜入射地震P波,随着入射角增加隔震效应更显著。

摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用

介绍摩擦摆支座的工作原理,根据简化的荷载-位移滞回曲线给出摩擦摆支座初始刚度、等效刚度及恢复力等的计算公式。列举摩擦摆支座在国外桥梁设计与加固中的应用,也介绍在国内桥梁工程中的研究与应用现状。最后,根据某城市高架桥抗震设计的一个实例,分析标准联结构采用摩擦摆支座的隔震效应。计算结果表明,摩擦摆支座的隔震效果明显,但会增加主梁支座的位移,在设计中要注意支座与抗震挡块之间的间隙,确保摩擦摆支座的极限位移。

大型结构面产状影响下应力波传播规律研究

首先验证基于离散元法的数值软件UDEC模拟应力波在岩体中传播的可行性。然后,运用离散元数值模拟技术,对应力波穿越不同产状大型结构面的传播特征进行探讨,并以龙门山地区的3条主要断裂对汶川地震应力波传播规律影响为实例加以说明,确认断裂隔震效应以及断裂上盘效应。研究结果表明:(1)应力波在结构面两侧造成的地表动力响应存在异常,靠近震源一侧的地表响应强烈;(2)结构面倾角对应力波的反射作用表现出随结构面倾角增大先增大后减小的趋势,随着结构面数量的增加,透过结构面的应力波产生的扰动越弱;(3)汶川地震中汶川—茂县断裂和灌县—安县断裂对汶川地震地震波具有明显的阻隔作用,使汶川—茂县断裂上盘靠近断裂的地表垂向加速度峰值比不存在断裂时降低38%,灌县—安县断裂下盘靠近断裂的地表加速度峰值则降低47%;(4)断裂对地震波的反射使得映秀—北川断裂上、下盘地表动力响应异常增强,与不存在断裂情况时相比,该断裂上、下盘两侧岩体的垂向加速度峰值分别升高了41%和32%。本研究结果反映断裂的隔震效应与上盘效应。

尼泊尔地震诱发地质灾害发育特征及影响因素分析

2015年4月25日尼泊尔发生Ms 8.1级强震,震中距离中国西藏聂拉木地区约120km,但地震诱发该地区发生大量斜坡地质灾害,并导致交通阻断、人员伤亡及财产损失。震后应急调查显示地震诱发樟木地区以崩塌、滑坡及路基沉降等地质灾害为主,并导致樟木镇福利院滑坡局部震裂变形及邦村东滑坡震裂滑动,统计显示纵向上地质灾害分布距河床高差100~300m范围,空间上从樟木口岸-樟木镇-康山桥-聂拉木地震地质灾害发育密度逐渐减少。综合因素分析表明发震断层的"上盘效应"是导致樟木震害较严重的宏观背景,而其它断裂的"隔震效应"使得震动效应迅速衰减。此外,地形、高程及结构面是导致岩质斜坡动力破坏的主要影响因素,而堆积层变形破坏受控于其密实度及地下水富集特征。

应力波扰动作用下断层滑移失稳的数值反演

断层滑移失稳是诱发煤矿冲击地压的主要因素之一。为探究应力波扰动作用下断层围岩系统的受力状态和动力学响应,利用数值模拟计算比较了应力波扰动作用下的断层面位移场、应力场和速度场的动力学响应规律。结果表明:应力波扰动作用下断层滑移的动力学响应对不同的开采影响因素具有不同的敏感性,断层带上的正应力和剪应力分布受采深、应力波强度和工作面回采进度等影响较大。受断层倾角影响,断层带上垂直应力和垂直速度峰值变化较大,断层隔震效应显著。结合数值模拟结果,从降低高静载应力集中和弱化高动载两方面提出针对断层冲击地压的治理措施,现场实践表明,断层附近实施顶板预裂爆破卸压措施可有效降低断层冲击地压灾害。研究结果为类似条件下的断层冲击地压治理提供借鉴和理论指导。