隧道横穿高烈度地震区滑坡衬砌减震效果评估方法试验研究

为评价高烈度地震区滑坡隧道减震结构的减震效果,利用振动台模型试验测试,得到不同强度地震波作用下试验模型的加速度和动应变等数据信息;结合试验模型宏观灾变变形特征,采用多指标评估方法,揭示隧道减震结构区域性空间动力响应特征;基于弹塑性效应定义隧道结构塑性减震系数(PDC),阐明隧道结构的损伤演化规律。研究结果表明:(1)滑坡体破坏表现出区域性损伤破坏的连续性,隧道结构的损伤部位存在区域性差异;(2)隧道结构不同位置的加速度、速度和位移到达峰值的次数和时间存在差异,隧道结构局部及整体的动态响应受不同频段地震波的影响;(3)海绵橡胶材料作为隧道衬砌减震层具有良好的减震效果,但不会改变隧道结构受损变化的形式和频谱响应特性;(4)隧道结构的损伤破坏具有明显的累积效应,整个过程可分为弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性变形阶段,实际隧道工程抗减震设计应防止隧道结构过早进入塑性变形阶段。研究成果可为高烈度地震区隧道穿越滑坡区的变形机理及防控措施设计提供一定的理论参考。

高烈度区波纹管连接预制拼装桥墩抗震性能研究

为探究预制桥墩在高烈度区应用的可行性,提出一种新型的内外波纹管连接墩柱-盖梁节点。设计制作了2个相似比为1∶3的试件,分别为内外波纹管连接桥墩(internal and external corrugated pipe-connected pier,IOCPCP)和现浇桥墩(cast-in-place pier,CIP)。采用拟静力试验方法与有限元数值模拟结合的方法,分析试件的滞回性能、耗能能力、曲率等,并讨论其破坏模式。试验结果表明:试件破坏模式均为墩底塑性铰破坏;IOCPCP试件在承载力、滞回、耗能等方面与现浇桥墩类似,并具有更好的延性能力;IOCPCP试件在大纵漂率6%的作用下仍能保持峰值荷载88%以上的承载力;针对墩柱纵筋强度和内部补偿钢筋长度参数进行有限元模型分析,认为提高墩柱纵筋强度可以使墩底塑性铰区域略有减小,但对外围波纹管内灌浆料强度要求更高;内部补偿钢筋长度较短时,易出现双塑性铰现象。试验结果可为预制拼装桥墩在高烈度地区的工程应用提供参考。

高烈度区双洞隧道洞口段地震响应分析与振动台模型试验

强震作用下,隧道地下结构损伤严重,其中洞口段更是抗震的薄弱环节,但其影响规律和特点目前尚缺乏系统的计算分析和研究。以强震区扯羊隧道为例,首先采用FLAC3D对双洞隧道洞口段地震响应进行分析,再用模型试验的方法进行洞口段模型试验,测量其地震响应应变规律,观测其震害发展情况,并与数值分析结果相互验证。结果表明:地震作用下,隧道仰拱横向位移较大;随着隧道埋深增加,内力逐步增加,其中墙角部位内力较大;洞口处隧道围岩在强震作用下会产生贯通性裂缝,影响隧道洞口稳定;地震作用下的明洞与暗洞交接处内力较大;地震作用下的双洞隧道之间存在较强的动力相互作用。

大高宽比橡胶垫隔震结构振动台试验研究(2)

针对大高宽比橡胶垫隔震结构在高烈度区可能存在倾覆危险的问题,设计了一种水平接近无刚度、竖向有耗能能力的抗倾覆装置.并安装在相似比为5、高宽比为3.1的橡胶垫隔震模型结构中.试验结果表明,该装置能够有效降低结构的拉伸位移,显著地降低了结构倾覆的可能性.

大高宽比橡胶垫隔震结构振动台试验研究(1)

介绍了相似比为5、高宽比为3.1的模型结构振动台试验结果及初步分析.首先介绍了铅芯橡胶垫的隔震设计及橡胶垫静力研究结果,橡胶垫隔震模型结构振动台试验的试验计划,给出了8度多个地震波作用下的试验结果.试验结果的分析表明,模型结构在8度E l-Centro波罕遇地震作用下,位移和加速度反应都很大.橡胶垫在垂直方向的刚度已经进入到非线性阶段,橡胶垫存在承载力失效的危险,且模型竖向颠动和水平晃动现象都很严重,被迫停止试验,说明隔震结构在高烈度地震作用下是存在倾覆危险的.

西藏高烈度区农牧民安居工程中的试验数据知识和抗震模糊集

通过振动台模拟地震试验,对5个模型结构的试验结果进行了分析。从大量的试验数据和图形信息中提取抗震知识,建立抗震设防三水准对应的试验地震动强度和模型破坏状态的模糊集,为西藏地震高烈度区农牧民安居工程中采用可经受住强烈地震的结构类型和抗震措施,提供了评估依据。

轨道交通8度区独柱车站模型振动台试验研究

为了研究钢-混凝土组合结构形式的“干”字型独柱车站在高烈度地区的抗震性能,在高烈度地区推广这种结构形式的应用,对这种新型结构设计、制作了缩尺比例为1:10的模型并进行了振动台试验,研究了结构从8度小震到8.5度大震下的地震响应,分析了结构自振特性、加速度、位移以及损伤的变化规律,并与有限元计算结果进行了对比。试验结果与有限元结果相符较好,在经历超设防烈度8.5度大震后,结构整体刚度降低了29%,“干”字型关键构件没有出现损伤,具有足够的抗震承载力,损伤主要出现在站台层上下的组合楼板处;结构Y向存在刚度突变,顶部雨棚的Y向位移响应远大于X向,且鞭稍效应明显,加速度放大系数达到6.0,站台层及雨棚层有一定的扭转反应,但由于结构侧向刚度较大,扭转位移较小。试验结果表明,结构整体抗震性能良好,能够满足抗震设计性能目标的要求。

高烈度区1000MW直接空冷机组空冷凝汽器支架及排汽管道支撑结构体系研究

目前我国已建造的世界上首台1000MW直接空冷机组,结构地处高烈度区。为保证该工程所采用的新型结构体系"钢筋混凝土管柱+钢桁架+钢斜撑"的安全,进行了结构模态计算和位移响应、内力计算等静力弹性分析,并将计算结果与传统结构体系进行对比。同时还对该新型结构体系从7度小震到9度大震作用下的抗震性能进行了振动台试验。计算结果及试验研究表明,该新型结构体系相对传统结构体系整体刚度提高,抗震性能更好、可靠度更高,更适合高烈度区,并能够保证小震不坏和大震不倒的设防要求。

构造柱圈梁抗震体系砌体平房振动台试验研究

为研究在西藏当雄高烈度区农牧民安居工程中,拟建的采用圈梁构造柱抗震体系的单层混凝土砌块房屋的抗震性能,并探讨内横墙和打包带加固等对房屋抗震能力的影响,进行了2个相似比例为1/3模型的振动台对比试验,模型分别是无内横墙单层砌体结构模型和有内横墙且墙体用打包带进行加固的单层砌体结构模型。试验测试了结构模型的动力特性及其在不同地震作用下的加动力响应。试验结果表明：采用构造柱圈梁抗震体系的房屋,可达到村镇建筑9度抗震设防目标,基本符合建筑抗震三水准设防的要求;如若房屋再增加内横墙或墙体采用打包带网加固,抗震抗倒的能力更强。试验结果可为当雄高烈度区农牧民安居工程的房屋抗震加固、设计和施工提供参考依据。

高烈度区村镇带限位装置的滑移隔震系统的参数敏感性分析

以总输入能量、综合耗能比和隔震层最大位移为响应指标,以能量法为基础,采用正交试验的方法,计算并分析了村镇建筑在地震作用下的响应指标对系统参数的敏感性,探讨了系统参数对响应指标的影响趋势。研究表明:系统参数对总输入能量的影响与场地类别关系不大,但对综合耗能比和隔震层最大位移的影响与场地类别关系较大,Ⅳ类场地条件下的综合耗能比和隔震层最大位移要远远大于其在Ⅱ类和Ⅲ类场地条件下的值,最后,对村镇带限位装置的滑移隔震系统的系统参数给出了建议的取值。

抗震设防高烈度区阻尼器增强穿斗式木结构模型振动台试验

为验证剪切型阻尼器对穿斗式木结构建筑的增强加固效果,将16个扇形剪切型阻尼器安装在穿斗式木结构四角柱榫卯节点处,分别对原结构(无控结构)模型和安装有阻尼器的结构(有控结构)模型进行峰值加速度由0.14g逐步增大至0.95g(9度多遇~9度极罕遇)的地震波激励振动台试验。对试验模型动力特性和地震响应对比分析结果表明:有控结构模型始终保持弹性状态,结构模型X向自振频率仅在输入峰值加速度0.95g地震波激励后出现下降,由1.907 Hz降为1.587 Hz,Y向自振频率始终保持3.052 Hz;Y向阻尼器发挥作用更为明显,对刚度较小部位以提供附加刚度为主,对刚度较大部位以提供附加阻尼为主,有控结构模型最小动力放大系数大于无控结构模型的,其最大动力放大系数均小于无控结构模型的;最大层间位移角均发生在Kobe波激励下结构二层层间,有控结构模型最大层间位移角大部分小于无控结构模型的;扇形剪切型阻尼器作为9度高抗震设防烈度区穿斗式木结构建筑增强加固措施是适宜的。

灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩振动台试验研究

为研究套筒连接装配式桥墩在高烈度区的抗震性能,以及场地类别对装配式桥墩抗震性能的影响,分别设计了两种具有不同墩高的装配式混凝土桥墩缩尺试验模型及其对比现浇缩尺模型。开展四组缩尺模型的振动台试验,对比分析各试验模型的基本动力特性、损伤发展过程、位移及应变变化规律,接缝及裂缝的发展规律等。结果表明:现浇钢筋混凝土桥墩破坏现象主要是墩底塑性铰区域混凝土裂缝的产生以及发展,随着激励幅值的增加墩底混凝土逐步破损;灌浆套筒连接装配式桥墩的破坏现象主要是墩底拼装接缝的张开和套筒顶部墩身裂缝的发展,随着激励幅值的增加,灌浆套筒连接装配式桥墩出现了摇摆现象。对于相同的激励幅值,灌浆套筒连接装配式桥墩的最大位移响应以及墩底纵筋最大应变响应均小于现浇钢筋混凝土桥墩。随着场地条件的恶化,灌浆套筒连接装配式桥墩最大位移以及应变响应均增大三倍以上。

高烈度地区高层隔震剪力墙结构抗震性能地震模拟振动台试验

以目前国内最高隔震住宅楼即玉溪公租房项目B户型中一幢总高度为89.9m、高宽比为3.91的高层剪力墙铅芯橡胶垫隔震结构为研究对象,根据相似理论,设计制作了1∶12的缩尺模型进行地震模拟振动台试验。试验结果表明:在8度小震、中震、大震作用下,结构整体以平动为主,侧向水平位移集中在隔震层,隔震支座不会出现拉应力,上部结构仍然处于弹性状态,结构不会发生倾覆,相关指标均满足现行设计规范的要求,实际抗震性能高于"三水准性能要求"。研究结果为在以8度为代表的高烈度区建造高宽比较大的高层隔震剪力墙结构的可行性提供了有力的支撑。

高烈度地震区高边坡支挡结构振动台试验研究

利用振动台试验可以模拟地层受剪切波作用的现场动力条件的特点,针对位于8度高烈度地震区的玉蒙铁路的路堑高边坡工点,通过大型振动试验,对单排桩和双排桩支挡结构在不同地震加速度条件下的桩身受力、土体加速度、桩顶位移情况进行测试,对比分析单排桩和双排桩抗滑支挡结构在高边坡中的支护效果。试验结果显示,单排桩和双排桩的桩后总土压力、动土压力分布相似,均为反S形,且单排桩的总土压力、动力土压力要比双排桩相同位置的总土压力和动土压力大1.5-2.0倍;相同地震加速度下,双排桩结构的土体加速度要比单排桩结构的土体加速度小,双排桩下桩的桩顶位移要比单排桩的桩顶位移小。说明对于高烈度地震区高边坡的加固,双排桩支挡结构的支护效果明显好于单排桩支挡结构。

高烈度地震区公路填方路基大型振动台模型试验

为了深入研究公路填方路基的抗震安全,根据试验要求对填方路基进行了大型振动台模型试验方案设计。方案设计中首先介绍了振动台台阵体系、模型箱的设计和数据采集系统等试验装置;然后分析了填方路基振动台模型边界条件的处理和填方路基模型的相似关系,并在已有研究成果基础上结合本次试验特性确定了模型的相似常数,通过采用等量代替法来处理模型材料的相似级配,最终确定了模拟模型路基的试验材料。同时,在对填方路基数值分析的基础上,根据路基数值模型的动力反应特性确定了振动台试验测点的布置方案。最后,根据模型试验目的,编制了模型试验的加载制度。试验结果表明,填方路基的大型振动台模型试验设计方案可行,达到了振动台试验的目的。

基础隔震在高烈度区大高宽比剪力墙结构中的应用与试验研究

根据预期减震目标,对总高度90.35 m,高宽比达3.96,设防烈度为8度(0.2g)的玉溪公租房项目中基础隔震高层剪力墙结构,按照7度设防对上部结构进行设计,对其进行罕遇地震作用下静力弹塑性(Pushover)分析,并对隔震结构整体进行非线性时程分析。设计并制作了1∶12.5的缩尺模型,对其进行振动台试验研究。结果表明:基础隔震高层剪力墙结构呈现出良好的抗震性能及较高的地震安全储备;在8度多遇、设防地震作用下,结构完好,前5阶频率基本未发生变化,结构尚处于弹性状态;在8度罕遇地震作用下,仅少数连梁轻微开裂;结构层间位移角、隔震支座最大位移、支座应力均未超过规范限值;隔震层滞回曲线饱满、耗能显著;在9度超罕遇地震(0.7g)作用下,未出现倾覆、局部倒塌现象,仅少数连梁、剪力墙出现轻微损伤,频率最大衰减幅度小于10%,刚度下降不明显。

8度区异形柱框架结构的振动台试验研究

为深入研究异形柱框架结构的抗震性能,探讨其在高烈度地震区的适用性,以8度区Ⅲ类场地为背景,综合考虑实际工程情况和模型试验的可行性等因素,设计了一个6层的异形柱框架结构为原型。按照加速度相似系数等于1和"用人工质量模拟的弹塑性模型"的要求,采用微粒混凝土制作了1/6比例的试验模型,进行了振动台试验,研究了设计计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。根据设计计算的结果、试验中观察到的现象以及对试验结果的分析,在指出该种体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主等优点的同时,也指出了其在高烈度区应用的重点问题是节点承载力。

钢支撑-框排架结构动力试验及有限元分析

为研究常规钢支撑-框排架结构在高烈度地区的抗震性能,进行了缩尺比例为1∶20的振动台试验,研究了结构的频率、层间位移角、地震动峰值加速度放大系数以及结构损伤分布等情况.采用ABAQUS有限元软件建立了相应的缩尺有限元模型,对试验结果进行了验证,并对结构薄弱部位进行了加固分析.试验与有限元分析结果表明:在8度罕遇地震作用后,钢支撑-框排架结构频率退化较小,结构顶部存在鞭梢效应,层间位移角满足规范要求,损伤主要集中在结构第5层沿纵向布置的钢支撑,加强该层支撑后有效缓解了结构损伤分布.

地震导致山体变形破裂机制地质力学模拟试验研究

地震导致山体变形破裂是一个复杂的演化过程,文中通过一些典型实例的地质分析,总结归纳了高地震烈度区山体变形破裂失稳有一定代表性的倾外层状体斜坡滑坡型、高陡块(层)状体斜坡崩塌型、软弱基座体斜坡滑坡型等3种典型性地质力学模式。自主创新研制、设计、探索了一套振动条件下地质力学模拟试验的设备模型和方法,并对3种典型性地质力学模型进行机制模拟试验。通过变形破裂演化过程模拟再现试验,从中揭示出一些振动条件下变形破裂的典型迹象和重要证据,充分再现了典型地震失稳机制的形成条件、相关性因素以及演化规律,为进一步研究分析提供科学可靠的试验数据和证据。

8度区异形柱框架-剪力墙结构的振动台试验研究

为了对比异形柱框架-剪力墙结构与框架结构在抗震性能、破坏机理等方面的异同,探讨其在高烈度地震区的适用性,根据相同的背景情况设计制作了一个1/8比例的10层异形柱框架-剪力墙模型,进行了振动台试验。根据设计计算的结果和振动台试验中出现的现象及其分析,研究了计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。指出该体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主、抗倒塌能力强等特点;同时通过与框架结构破坏现象的对比,说明了这种体系可以有效地解决节点承载力问题,在高烈度区应用异形柱结构时应优先采用。