考虑结构面震动劣化效应的岩质边坡块体动力稳定性评价

为解决岩质边坡块体在地震作用下的动力稳定性评价问题,基于结构面的循环剪切数值试验研究结构面的震动劣化效应,从而构建结构面震动劣化数学模型;结合坐标投影原理提出考虑结构面强度震动劣化效应的块体动力稳定性系数计算方法;基于数值分析法研究地震波波动特性对岩质边坡块体稳定性的影响,并进一步基于突变理论提出位移动力响应放大系数突变判据,最后形成一套以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数共同评价块体动力稳定性的评价体系,拓展地震作用下块体动力稳定性评价新思路。研究表明,结构面震动劣化效应不仅受循环剪切幅值、循环剪切次数及相对运动速度影响,还与起伏角度密切相关;通过算例证实了考虑结构面震动劣化的块体动力稳定性系数计算方法的准确性,所提出的以块体动力稳定性系数时程曲线和位移动力响应放大系数的共同评价体系更加安全可靠,将促进块体动力稳定性理论的发展,对边坡地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。

基于地震学的天山地区地震动衰减关系研究

选取天山地区3171条矩震级为3.5~4.5级测震记录,通过计算S波段速度傅里叶幅值谱,采用微遗传算法,反演得到5个区域地壳介质参数,即应力降Δσ为18.206 MPa,品质因子参数Q 0为444.20,η值为0.35,几何衰减参数R 1和R 2分别为74.30 km和106.59 km。根据地壳介质参数计算加速度傅氏谱,再配合随机相位谱,得到某一震级、震中距下地震动时程,提取其PGA,建立区域地震动峰值加速度衰减关系。研究结果显示,矩震级为5级和6级中远场地震动衰减关系与强震动记录符合较好,尤其是5级结果,在选取的5条经验值衰减关系中,其均值和标准差均为最小,结果最优;矩震级为7级的地震动衰减关系,远场结果高于大多数强震动记录。

内蒙古地区强震动台站背景噪声与数据质量分析

计算了内蒙古地区193个强震动台站2022年连续观测数据的加速度功率谱密度,通过绘制不同时空、不同加速度计、不同频段的功率谱密度和功率谱概率密度函数图及背景噪声速度均方根值分布图,评估了该区强震动台站的背景噪声变化特征,对出现的功率谱密度异常进行了具体分析,并针对强震动台站数据异常检测及处理提出了相应的建议。研究结果显示:不同加速度计、不同时空强震动台站的背景噪声功率谱密度昼夜差异主要体现在1 Hz以上频段,且不同区域的昼夜差异变化较大;QA-2g型、JS-A2型和TDA-33M型三种加速度计在2 s频点的背景噪声功率谱密度随区域和三分向变化较小;从强震动台站2 s频点背景噪声的监控能得到可靠的观测数据异常,数据异常主要由加速度计零点漂移大、加速度计故障、脉冲干扰、系统参数有误造成,建议优化站点观测环境,进一步规范仪器安装、调试及JOPENS系统的参数配置和审核。

长持时地震动对建筑结构抗震影响的研究进展

该文综述了长持时地震动作用下建筑结构抗震性能的研究进展。介绍了长持时地震动的定义和特性;梳理了长持时地震动作用下建筑结构数值模拟、试验研究和理论分析的研究进展;详细综述了长持时地震动作用下建筑结构的延性性能、耗能能力、易损性和抗倒塌性能的研究进展。此外,介绍了考虑长持时地震作用影响的建筑结构抗震设计方法,梳理了国内外建筑结构抗震设计规范对长持时地震作用的考虑方法,并对长持时地震动作用下建筑结构抗震性能的研究进行了展望。建议关注长持时地震动作用下建筑结构的抗震性能,进一步研究长持时地震动的定义和特性,改进长持时地震动作用下建筑结构的数值模拟、理论分析和试验研究方法,深入探讨长持时地震动作用下各类建筑结构的地震响应、易损性和抗倒塌性能,为未来结构抗震设计及评估中考虑长持时地震作用的影响和规范修订提供参考。

我国黄土高原地区地震动衰减关系研究的若干进展

地震动的衰减关系是指地震动随震级、距离和场地条件等变化的经验关系,近年来在我国亦被称为地震动预测方程,是估计地震动及其影响场的主要方法之一,在地震区划和重大工程场地地震安全性评价中被广泛应用。黄土是一种特殊土,在我国广泛分布。我国黄土高原地区地质构造复杂,新构造活动强烈,中强地震频发,地震动的衰减关系有其特殊性,总结我国黄土高原地区地震动衰减关系的研究成果对促进黄土高原地区抗震研究有重要意义。在简要介绍国内外地震动衰减关系研究的基础上,全面系统地总结我国学者在黄土高原地区的地震烈度衰减关系,基岩和土层场地地震动峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及反应谱衰减关系方面的研究成果;评述和讨论在黄土覆盖地区地震动衰减研究领域存在的问题和今后的研究方向。文章的研究工作对从事黄土高原地区地震工程研究的科技人员有重要参考价值。

2023年2月6日土耳其M_(w)7.8和M_(w)7.6两次大地震的地震动特征及模拟

2023年2月6日土耳其东南部连续发生M_(w)7.8和M_(w)7.6大地震,强震动观测台网获取到了大量的强震动观测记录,利用两次地震的强震动记录,对比土耳其地区地震动预测方程,分析了地震动的衰减特征,探讨M_(w)7.8地震的震源破裂特征对近断层地震动空间分布、速度脉冲的产生及观测台站方位相关的地震动总残差的影响,采用随机有限断层三维地震动模拟方法给出了基于数值模拟记录的仪器地震烈度图,得到以下结论:(1)两次地震中地震动的震源效应明显强于土耳其地区浅地壳地震的平均震源效应,M_(w)7.8地震对中长周期地震动的震源效应比M_(w)7.6地震更强烈;(2)两次地震中远场地震动的非弹性衰减明显强于土耳其地区的平均水平;(3)M_(w)7.8地震中最强烈的地震动主要集中于卡赫拉曼马拉什—安塔基亚的狭长区域内,该区域观测记录普遍具有双向速度脉冲特征,地震动总残差与台站方位角有明显相关性,推断M_(w)7.8地震沿北东走向的东安纳托利亚断裂向北东向破裂传播,同时沿南南西走向的东安纳托利亚断裂的卡赫拉曼马拉什—安塔基亚段向南南西方向破裂传播;(4)模拟记录能大致反映近断层地震动强度及距离衰减特征,M_(w)7.8和M_(w)7.6地震中破裂面附近地震烈度分别达到Ⅸ和Ⅷ度,烈度分布主要受破裂断层和局部场地条件的影响.

近断层脉冲型地震动下调谐黏滞质量阻尼器减震结构易损性分析

选择典型脉冲型近断层地震动记录分别对一安装有调谐黏滞质量阻尼器(tuned viscous mass damper,TVMD)、黏滞阻尼器(viscous damper, VD)和无阻尼器的6层3跨钢框架结构进行增量动力分析,进而基于增量动力分析结果得到3种结构不同损伤状态的易损性曲线。易损性分析结果对比表明:随着惯容单元的引入,减震结构可靠性显著提升;相较于相同阻尼的VD,TVMD可以更有效地提升结构的抗震性能,减小结构在不同损伤状态下的失效概率。随着质量比的增加,TVMD减震结构在不同损伤状态下的失效概率减小,TVMD对结构性能状态的提升不会随非线性的增加而减小,且在结构经历弹性、弹塑性直至倒塌的整个过程中减震控制性能发挥稳定。进一步选取3组不同脉冲周期的近断层地震动记录对三种结构进行时程分析,讨论TVMD在不同脉冲周期近断层地震动下的减震控制效果。结果表明,在近断层脉冲型地震动作用下,TVMD并不都会实现阻尼单元“阻尼增效”,阻尼器的性能发挥与地震动的特性有关。相较于VD,当T_1/T_p≥2时,TVMD可以更好地减少结构能量输入但其能量耗散效率低于VD,不能实现“阻尼增效”;当T_1/T_p <2时,TVMD可以减小结构残余位移,具有更优的减少能量输入和增大能量耗散效率的双重效应,体现了惯容的“阻尼增效”。

基于持时-条件谱双准则选取地震动的RC框架结构地震损伤分析

采用持时-条件谱双准则选择地震动记录,以损伤指数为性能指标对结构进行地震损伤分析。首先,根据选择的性能目标,确定不同水准地震加速度反应谱S_(a)(T_(1),5%),通过概率地震危险解聚分析确定不同水准S_(a)(T_(1),5%)对应的设计震级和设计震中距,结合地震动重要持时预测模型,通过调节持时预测模型标准差系数的范围,构建满足重要持时要求的待选地震动记录库。其次,建立地震动条件谱,从待选地震动记录库中选择地震动,并验证持时-条件谱双准则选择地震动记录方法的有效性。最后,以选择地震动为输入对一钢筋混凝土框架结构进行增量动力分析,结合考虑构件重要性系数的变形-滞回耗能双参数损伤模型,以损伤指数为性能指标分析结构的地震损伤。研究表明,与仅利用条件谱作为目标谱选择地震动相比,基于持时-条件谱双准则的地震动选取方法对结构变形和滞回耗能响应的离散性均可控且效果良好;对结构进行地震损伤分析发现,滞回耗能引起损伤的占比随S_(a)(T_(1),5%)的增大明显增大,同时滞回耗能可使结构的损伤模式发生改变,在地震损伤分析中不可忽略。

跨断层工程输入地震动模拟及地震响应

为解决跨断层结构输入地震动的问题,揭示其地震响应规律,基于断层物理模型并引入等效脉冲函数,构建考虑地震动空间变化特征的转换矩阵,提出一种高、低频叠加的混合模拟方法,实现断层两侧输入地震动的模拟。首先,依据建立的桥址场地断层模型,采用随机有限断层方法生成目标点位的高频地震动;再由走滑断层两侧地震动的脉冲效应和永久位移的特征,采用不同的等效脉冲模型分别模拟断层平行向和法向的低频脉冲分量,两者在截止频率处采用Butterworth滤波器进行高通和低通滤波,依据场地模型以及走滑断层两侧地震动的空间相干性,建立转换矩阵以模拟其空间变异性,最终将匹配滤波后的高、低频分量在时域叠加得到断层两侧的输入地震动。从时程、频谱以及结构响应三方面验证了模拟结果的合理性。以实际的跨断层悬索桥为研究对象,基于OpenSees建立全桥的三维有限元模型,采用模拟的断层两侧地震动进行动力时程分析。研究结果表明:桥梁跨断层的角度和位置,以及永久位移幅值对跨断层桥梁地震响应有显著影响,较大的残余内力和残余位移是造成跨断层桥梁破坏的重要原因。

地震动持时和不同持时指标对结构地震响应的影响

选取70条具有不同持时的天然地震波,并采用5%~75%重要持时将谱匹配后的地震记录划分为长、短持时地震记录集,对10层RC框架结构进行IDA分析和弹塑性时程分析,研究地震动持时对结构地震响应的影响,进一步选取35条天然地震波,采用有效持续时间、5%~75%和5%~95%重要持时等不同强震持时指标分别截取相应的加速度时程段,构建不同的地震记录集,分析不同持时指标对RC框架结构峰值响应和滞回耗能的影响。研究结果表明:在相同的地震动强度下,长持时地震动会导致更大的结构层间变形和结构倒塌概率,且随着持时的增加,结构总滞回耗能大幅增加;在罕遇地震水准下,可选取有效持续时间和5%~95%重要持时指标用于结构层间变形和楼层峰值位移分析,而在极罕遇地震水准下,选用有效持续时间具有更高的可靠性;对于楼层峰值速度,不同地震集计算结果均值和变异系数未表现出明显差异;在相同地震动强度下,建议优先选用有效持续时间用于结构滞回耗能分析。

震动载荷多次作用下烟煤孔裂隙结构演化特征试验研究

煤层开采过程中频繁采掘扰动或远场顶板周期性破断会产生多次的震动载荷,震动载荷对于煤样微观孔裂隙结构和宏观力学行为具有重要影响。为探索震动载荷下煤样孔裂隙结构演化特征,选取烟煤煤样,利用霍普金森压杆(SHPB)试验系统开展了多次震动载荷冲击煤样试验,借助低场核磁共振分析仪测试了每次冲击后煤样T_(2)谱,并通过核磁共振成像(MRI)分析了煤样孔裂隙分布及其损伤演化特征。结果表明,随着震动载荷作用次数增加,煤样峰值应力与动态弹性模量均呈现线性下降趋势,震动载荷冲击效应使得煤样承载和抵抗变形能力显著弱化,因此有必要对煤样孔裂隙演化特征展开深入分析。从T_(2)谱和MRI信息得出,震动载荷初次作用下煤样总体孔隙体积大幅增加,其中吸附孔体积增高达5.0倍,随着震动载荷持续作用,煤样微裂隙开始连通汇聚形成宏观裂纹,使得渗流孔之间连通性大幅提高,煤样总体孔隙率达到峰值,较煤样原始孔隙率提高约6倍。在煤样受震动载荷损伤、破坏的整个过程中,渗流孔的连通性逐渐提高与改善,其分形维数呈线性下降趋势。通过核磁共振成像揭示了震动载荷对煤样孔裂隙作用机制,结果表明煤样中部区域孔隙最先发育并逐步形成微裂隙,在后续震动波反射、拉伸作用下,损伤破坏区域向两侧逐渐演变直至贯通试样。

库车山前巨厚砾石层震动控制方法的研究

库车山前巨厚砾石层软硬交错,钻进过程中钻具震动强烈,“蹩跳钻”现象严重,对钻头、地面设备等损伤严重,制约了山前主力油气区块的提速提效。为有效降低井下震动,保护井下工具、提高钻头使用寿命,文章设计了一款具有较好抗冲击、抗涡动和稳定性的PDC钻头;针对正在使用的碟簧减震器、防粘滑工具等减震工具存在的不足,研制出了震动解耦工具DDS,结合工作经验,提出了带震动解耦工具DDS的钻具组合。现场试验表明,新配置的钻具组合在井下工作时钻头处测得的震动均值平均降幅达到30.2%,震动峰值平均降幅17.4%,新研制的钻头减小了对钻头和复合片的冲击,延长了钻头的使用寿命,满足了快速钻进需求,为国内砾石层钻进过程中的震动控制提供了重要参考。

海域地震动强度包络模型研究

人工模拟地震动是目前开展海洋工程结构抗震分析的主要地震输入分析。强度包络函数是人工模拟地震动的重要参数,决定了地震动的强度非平稳性特性,并对地震动持时起控制作用。目前的地震动强度包络模型均是基于陆域地震动记录统计分析得出,无法准确反应海域地震动的强度特性。因此,基于日本K-Net强震动观测台网的实测地震数据库,分析海域地震动在时域中强度分布特性;提出适用于海域地震动的三段式强度包络模型,回归得到震级M、震中距R及关键参数上升段t_(1)、强震平稳段ts、下降段衰减率c(无量纲)的计算表达式;研究震级、震中距对海域地震动强度包络模型的影响规律,并探讨海域地震动与陆域地震动强度包络模型的异同。研究结果表明:海域地震动强度包络模型中关键参数上升段t_(1)、强震平稳段ts、下降段衰减率c的取值范围分别为[13~52 s],[12~79 s],[0.037~0.173];震级对关键参数(t_(1)、t_(s)、c)的影响要大于震中距;与陆域地震动相比,海域地震动的强度包络模型的下降段衰减率c相差显著,且各关键参数的分布范围更大。

黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统的构建与应用

地震滑坡资料与实际强震动记录是开展地震滑坡成灾机理研究的重要基础数据,如何科学管理这些数据资料,并最大限度地发挥其科学价值仍然是一个值得探索的问题。文章以黄土高原地区7次典型历史地震诱发黄土滑坡和125次地震(2001—2018年)的强震动记录为基础数据,依托开源GIS平台+MySQL数据库,构建黄土高原地震滑坡与强震动记录数据库管理系统。该系统界面规范、友好,参数获取方便,图表展示清晰、流畅,不仅为地震滑坡和强震动记录数据资料的管理与应用提供一个科学便捷的平台,也为黄土地震滑坡成灾机理研究提供坚实的数据基础,亦对黄土高原地区防灾减灾工作的开展具有一定的参考价值。

二维层状盆地地震动附加放大特征研究:SV波入射

发展了一种基于谱元法和多次透射边界的平面SV波入射下二维复杂场地波动数值模拟方法。基于该方法,模拟分析了31条地震波输入下二维典型层状沉积盆地中的各场点相比其对应的一维土层模型的模拟地震动的附加放大特征,分析了放大系数对于输入地震波的敏感性。结果表明,该方法具有较高精度和良好的高频稳定性。不同地震波输入下,盆地地面运动及其放大特征存在较大差别。水平分量上平均反应谱放大系数的较大值(最大1.2左右)集中在盆地边缘区域及周期等于0.5倍~0.7倍自振周期附近,垂直分量上较大放大系数(最大0.9左右)紧邻盆地角点且周期为0.3倍自振周期处。同时,盆地对不同周期地震动的放大特征,以及不同位置点的谱放大系数随周期的变化规律均表现出明显不同,相对短周期地震动的盆地边缘效应最为强烈,而相对长周期地震动的放大作用明显减弱。此外,盆地边缘区域的放大系数对输入波最为敏感,不同地震波输入下放大系数值在较大范围内变化;而盆地中间区域的放大系数对输入波不敏感,其值的变化范围相对较小。

基于密集台阵的近场与远场地震动迟滞相干函数模型分析

迟滞相干性是表征地震动空间变化特性的一个重要指标,为研究近场与远场地震动的迟滞相干性的空间变化特性及其差异,基于美国UPSAR台阵记录的2004年Parkfield M_(w)6.0地震的近场记录,以及中国自贡台阵记录的2008年汶川M_(s)8.0地震的远场记录,分别分析了两个密集台阵近场和远场地震动的水平向和竖向相干函数随距离、频率的变化规律,对比了近场和远场地震动迟滞相干性的差异;将基于实际数据的迟滞相干性值与常用的三种相干模型进行拟合分析,揭示了不同相干模型的优势和局限性。结果表明:近场与远场地震动的相干性衰减速度有明显差异,在低频和近距离时,远场记录的相干性要明显大于近场记录;相干性随着距离和频率的衰减速度不同,相干函数模型需要对频率和距离项使用不同的参数描述;现有模型对近场和远场地震动的拟合效果差异较大,对远场记录的拟合效果要优于近场记录;三种模型对同一事件的拟合效果不同,多参数模型效果最好,双参数模型其次,单参数模型适用性较差。研究结果可为近场和远场区相干性模型的选用提供依据。

考虑下部结构单层球面网壳的地震动参数与易损性分析

目前大跨空间球面网壳结构的地震动参数研究与易损性分析多关注于上部结构,忽视了下部支承体系对整体结构的影响。为选取适于评估带下部结构肋环斜杆型单层球面网壳响应的地震动参数,以6个不同矢跨比、不同下部结构的单层球面网壳为模型,研究下部支承体系对球面网壳动力特性的影响,选取多条三维地震动作为输入对模型进行增量动力分析,从相关性、有效性和充分性三个方面对18个地震动参数进行分析评估。并基于大量算例失效时刻的特征响应,建立了考虑下部结构的单层球面网壳的地震损伤模型。结果表明:有无下部支承对结构基频影响较大,随着下部结构高度的增加,结构基频不断减小,无支承柱结构与带10 m支承柱结构的基频相差高达24%;加速度谱强度、峰值加速度与结构地震响应的相关性、有效性及充分性均优于其它地震动参数,可作为考虑下部结构肋环斜杆型单层球面网壳易损性分析的地震动参数。与此同时,在下部支承结构相同时,矢跨比小的网壳结构抗震性能更好,所致结构倒塌的临界荷载更大;支承高度对网壳抗震性能的影响并非呈线性关系,因此,在结构设计时应合理选取下部支承结构高度。

四逆散治疗糖尿病周围神经病变的效果及对震动感觉阈值的影响

目的 研究四逆散治疗糖尿病周围神经病变的效果及对震动感觉阈值(VPT)的影响。方法 纳入2018年3月至2023年3月我院收治的80例糖尿病周围神经病变患者,根据随机数字表法将其分为对照组、观察组,各40例。对照组采用常规治疗(甲钴胺联合依帕司他),观察组在此基础上加用四逆散治疗。比较两组的治疗效果。结果 观察组的治疗总有效率高于对照组(P<0.05)。治疗后,两组的空腹血糖(FPG)、餐后2 h血糖(2 h PG)水平及糖化血红蛋白(HbA1c)均显著降低,且观察组低于对照组(P<0.05)。治疗后,两组的中医证候积分、多伦多临床评分系统(TCSS)评分均显著降低,且观察组低于对照组(P<0.05)。治疗后,两组的VPT显著降低,臂踝指数(ABI)显著升高,且观察组优于对照组(P<0.05)。两组的不良反应总发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 四逆散治疗糖尿病周围神经病变的效果显著,可缓解患者的临床症状,调节血糖水平,修复受损神经功能,具有较高安全性。

顾步汤联合腔内成形术对下肢动脉硬化闭塞症患者双足震动感觉阈值及微循环的影响

[目的]探究顾步汤联合腔内成形术对下肢动脉硬化闭塞症(LEAOD)患者双足震动感觉阈值及微循环的影响。[方法]将152例2021年4月—2023年4月于丽水市中心医院进行LEAOD治疗的患者,通过随机数字表法分为观察组(腔内成形术+顾步汤,76例)和对照组(腔内成形术,76例),对两组患者的中医证候积分、临床疗效、微循环指标和双足震动感觉阈值做对比。[结果]两组肢体疼痛、肢体麻木、间歇性跛行、肢体怕冷等中医证候积分在治疗后均下降,且观察组下降幅度更明显(P<0.05);观察组临床疗效(96.05%)显著高于对照组(84.21%)(P<0.05);两组患者治疗后流态积分、管襻积分、襻周积分均下降,襻顶血管直径均增加,且观察组各项指标变化更明显(P<0.05);治疗后两组双足震动感觉阈值均下降,且观察组变化更为显著(P<0.05)。[结论]顾步汤联合腔内成形术能够有效降低LEAOD患者的双足震动感觉阈值,改善患肢微循环。

基于地下结构整体损伤表征的复合地震动参数构造及其性能验证

在地下结构抗震设计中,不同的输入地震动引起的地下结构响应有显著差异,因此,合理通过地震动参数选择输入地震动是正确开展地下结构抗震设计的重要前提。针对单一地震动参数难以表征地下结构地震动潜在破坏势问题,文章构造了能更好表征地下结构损伤破坏的复合地震动参数。具体开展了以下工作:提出基于变形与滞回耗能的地下结构整体损伤指标作为结构需求参数,以定量化评估地下结构的整体破坏状态。选取64条真实地震动记录作为输入地震动,开展四层三跨地铁车站地震弹塑性动力时程分析。基于分析结果提供的数据样本,采用偏最小二乘法从统计角度构造复合地震动参数。最后,选用100条真实地震动记录开展两层三跨地铁车站弹塑性动力时程分析,对文章所构造的复合地震动参数进行验证。对比分析复合地震动参数、12个常用地震动参数与地下结构整体损伤指数的回归统计特征。结果表明:复合地震动参数与结构需求数之间具有更好拟合优度值,其Pearson相关性、有效性也优于单一地震动参数。