地震作用下含弱层顺向坡响应规律分析

以抚顺西露天矿南帮含弱层顺向坡作为参考原型,利用FLAC3D软件模拟实际地震动及地震动输入、斜坡模型的边界条件、岩体参数以及网格模型划分,对含弱层顺向坡进行数值模拟计算,通过监测点的加速度和速度探讨含弱层顺向坡在地震作用下的响应规律。研究结果表明:(1)地震作用下对于含单一弱层斜坡响应特征起到决定性的影响因素是弱层的厚度,在地震荷载作用下影响斜坡的稳定程度要大于单一弱层倾角的影响。(2)通过弱层与斜坡坡面的相交部位监测点2#在水平方向速度可以得出,厚度对于X方向的速度大小影响程度较大。(3)对于地震作用下双弱层特性斜坡的响应规律分析时,弱层与斜坡相交部位的破坏响应规律会随着坡高的增大而有所变化,双弱层监测点3#的加速度幅值变化及速度变化程度均比双弱层监测点2#明显。地震作用下顺向坡的响应规律与含有弱层的倾角、厚度和弱层的数量位置有关,在对斜坡的治理与防护的过程中应当充分考虑地震与弱层特性的耦合作用对斜坡稳定性的影响。

地震和风耦合作用下超高层连体结构易损性分析

为探究超高层连体结构在多灾害耦合作用下的设计与安全性能,以苏州超塔为例,开展地震和风耦合作用下的多灾害易损性分析.根据设计资料建立结构有限元模型,分别开展结构在地震作用下以及地震和风耦合作用下的易损性分析,探究结构在多灾害耦合作用下的响应规律.结果表明,地震和风耦合作用下结构联合易损性随着地震动和风荷载强度的增大而增加,且地震动对结构的破坏占主导作用.地震与风耦合作用时结构达到中等破坏、严重破坏和倒塌破坏的概率均比仅地震作用时有所增加.当风速达到40 m/s时,结构在罕遇地震下达到3种破坏状态的概率分别为99.77%、91.56%和46.54%,相比于仅罕遇地震作用下分别提高了1.11%、10.73%和14.65%,相比于一般高层连体结构在同样的灾害耦合作用下分别提高了0.27%、6.26%和14.34%.

扩大基础和垫座对高拱坝地震动响应的影响研究

中国的高拱坝多位于西南部地震多发且地形地质条件复杂的地区,在地震作用下极易造成坝体局部开裂和整体失稳。以金沙江下游白鹤滩拱坝为研究对象,探讨扩大基础和垫座对坝顶和拱冠梁最大位移、横缝开度、坝体损伤体积比等地震动响应的影响特点。分析结果表明扩大基础和垫座具有如下优点:使拱坝左右两侧的体型更趋于对称,对减小坝顶和拱冠梁的位移响应有利。以增大边缝开度为代价而使坝体中部横缝开度显著减小,且使横缝张开趋于均匀,对充分发挥止水片密封效果有利;能够明显减小坝体的损伤体积比;其中,扩大基础对坝体位移和损伤体积比的减弱效果明显优于垫座。但是,随着地震动强度增加,扩大基础和垫座对位移响应约束能力逐渐减弱。研究结果证明了扩大基础和垫座对增强拱坝抗震能力的有效性,可为类似高拱坝工程建设提供有益参考。

带高位大悬挑的多塔连体结构超限分析与设计

武汉全球公共采购交易服务总部基地项目6~8号楼是三塔多重复杂连体结构,各塔间刚性连接体跨度25.2m,顶部两层南侧和东侧分别设置悬挑8.4m和6.0m的高位长悬挑结构,是具有6项不规则项的超限高层建筑。工程混合采用混凝土结构、钢结构和组合结构体系,并使用预应力技术。本文介绍了该项目抗震性能化设计过程,采用多种软件对小震、中震和大震作用下的结构及构件性能进行分析。对以下重点问题进行专项分析:采用时程法和反应谱法得出6度区连体和悬挑结构的最小竖向地震作用系数;分析温度作用下超长结构的楼板应力,分析悬挑结构在其上下层引起的楼板应力,验算大震作用下连接体楼板的抗剪承载力;验算连接体楼盖舒适度。结合分析结果和工程特点,采取相应加强措施,实现了良好的抗震效果。

竖向地震作用下层间隔震结构的动力反应研究

文章针对竖向地震作用下高层结构隔震层位置变化对结构竖向动力反应的影响问题,研究5种层间隔震结构分别在3种竖向地震作用下的竖向动力反应。以国际平台的20层Benchmark钢结构模型为基准模型,利用ANSYS软件建立隔振层分别位于第1层、第3层、第5层、第7层和第9层的层间隔震结构有限元数值模型,对比分析5种层间隔震结构分别在竖向ElCentro波、竖向Taft波、竖向天津波作用下的楼层竖向位移、楼层位移角、楼层竖向加速度和基底轴力等竖向动力反应。结果表明:在竖向地震作用下,楼层竖向位移和楼层位移角控制效果较差,甚至会出现增大的现象,基底轴力具有较小的控制效果;随着隔震层位置的升高,楼层竖向加速度和基底轴力均逐渐增大,但当隔震层位于第9层时,楼层竖向加速度和基底轴力相较于隔震层位于第7层时有一定的减小。该文研究成果可用于考虑竖向地震作用的高层结构抗震设计。

地震作用下滨海岛礁吹填砂地层液化规律及隧道动力响应特性

以厦门地铁3号线工程为依托,通过FLAC 3D软件结合反映混凝土损伤的弹塑性模型建立土-盾构隧道相互作用模型,探究地震作用下吹填砂地层的液化发展规律及盾构隧道动力响应特征。结果表明:在地震荷载作用下,远离盾构隧道处孔隙水压力、有效应力均逐步上升最后趋于稳定,而在盾构隧道附近处有效应力先减小后增大,超孔隙水压力先增大后减小;地震结束时刻管片损伤最大值在拱腰至拱脚之间,但远小于混凝土的破坏限值;地震引起的损伤增量在拱顶与拱底处最小,在拱腰与拱脚附近最大,故拱腰至拱脚处为隧道衬砌结构抗震最不利部分。

地震作用下冷库外围护砌体墙平面外动力响应规律研究

为探究冷库外围护砌体墙在地震作用下平面外动力响应规律,采用ABAQUS软件对3层冷库工程简化模型进行动力时程分析,分析平面外位移特征、平面外加速度及放大系数沿高度的分布规律,并对建筑抗震设计规范中等效侧力法的取值进行对比。结果表明:外围护墙在小震下未出现损伤,在中震下部分墙体中心出现损伤,在大震下墙体出现大面积损伤;外围护墙平面外动力响应受地面运动、主体结构层间位移、锚系梁刚度等因素影响,呈现出显著的动力放大效应;抗震设计规范中等效侧力法计算得到的冷库外围护砌体墙平面外地震作用偏小。为保证冷库的使用功能,工程设计中应采取提高冷库外围护砌体墙平面外抗震能力的措施。

基于离散元法的反倾边坡动力破坏模式及分区研究

在地震作用下,一旦诱发反倾路堑边坡的失稳破坏,将对高速公路的安全运行带来不可估量的损失。为研究反倾边坡的动力响应特征,利用UDEC离散元软件模拟了Scavia反倾边坡模型在双向地震作用下的位移过程,分析了块体的运动模式。结果表明:在双向地震作用下,反倾边坡各岩块从稳定状态到滑出坡体的运动状态是相互转换的,靠近坡体后缘岩块运动状态的相互转换更为剧烈;根据块体的运动状态,可以分为3个区域,其中位于坡体前端的岩块主要经历“滑动—倾倒—滑动-倾倒”的状态变化,坡体中部则在滑动-倾倒与滑动状态之间相互转换,且转换速度慢,而坡体后缘岩块运动模式为“滑动—倾倒—滑动-倾倒—滑动”状态,其中滑动-倾倒状态到滑动状态相互转换,且转换速度快。

冷库大跨度预应力无梁楼盖竖向地震作用下动力响应研究

为研究冷库板柱-抗震墙结构大跨度预应力无梁楼盖在竖向地震作用下动力响应规律,以上海某冷库工程简化模型为分析对象,首先采用YJK软件进行结构设计,之后采用ABAQUS软件进行静力加载与动力时程分析,考虑多遇地震三向输入、罕遇地震水平双向输入、罕遇地震竖向输入、罕遇地震三向输入地震波等工况,分析结构塑性损伤、各楼层竖向加速度分布、各层柱子轴力、板柱节点冲切力、竖向地震作用等,总结竖向地震影响系数与动力系数的规律。结果表明,竖向地震增加了板柱节点的破坏程度;竖向地震作用下大跨度预应力无梁楼盖各点竖向加速度并非均匀;三向罕遇地震工况下柱轴力与板柱节点冲切力增加显著;竖向罕遇地震工况下结构地震影响系数最大值为0.556,动力系数沿高度变化规律与地震波频谱特性有关,最大值达3.89。设计中可根据分析结果采取差异化增强重点部位承载力与抗震性能的措施。

山地地区高架水处理构筑物抗震分析

山地地区高差极大,水处理构筑物需架空才能满足工艺布局。文中结合实际工程,对水池池体与高架平台采用油毡隔离方案及直接放置方案进行对比,采用midas Gen有限元软件对高架平台及构筑物整体建模进行时程分析计算,得出采用两种方案的优势与不足,最终选择直接放置方案。而后,对高架平台及构筑物整体建模进行受力分析,得出此类地震作用下结构受力及变形特点,为以后类似工程设计提供参考。

考虑地震作用和非线性强度的三维土坡极限分析

地震是边坡稳定性问题的一个不利因素,地震作用对非线性准则下三维土坡稳定性的影响有待进一步研究.针对水平地震作用下三维均质土坡,构建了非线性准则下的三维转动滑动破坏机制(坡底破坏机制和坡面破坏机制).采用拟静力法考虑水平地震载荷的做功功率,建立了两种三维边坡滑动体的能量平衡方程.对于给定几何参数和强度参数的三维土坡,通过数值优化方法得到了边坡稳定系数、最危险滑动面和等效强度参数,分析了水平地震作用对三维土坡稳定性及等效强度参数的影响,绘制了可供实际工程参考的边坡稳定性图表.研究结果显示:三维土坡稳定性将随着水平地震作用的增大而降低,特别是对于坡度较小、宽度较大的边坡,其稳定性的降低程度更为显著.水平地震作用只有在非线性参数比c_(0)/σ_(0)较大时才会对等效强度参数产生一定的影响:随着水平地震作用的增大,等效内摩擦角将递增,等效黏聚力将递减.边坡最危险滑动面位置将随着水平地震作用的增大而有所加深,且其滑动面的三维特性将变得显著.

大兆瓦风力发电机组运行载荷与地震激励共同作用下的结构响应分析

风电机组在其全寿命服役期间持续受到风作用的同时会不可避免地遭受地震作用。文章以某大兆瓦风电机组作为研究对象,对其分别在正常运行、停机时发生地震和运行时发生地震情况下的结构变形和力学响应进行模拟分析。结果表明:风电机组变形随着塔筒高度的增加而增大,仅在地震作用下的水平位移明显小于风电机组运行状态;风电机组水平位移随着地震水平的增大而增大,且变形形态不变,越靠近塔顶,变形越明显;风电机组运行载荷对结构变形响应的影响明显大于小震和中震作用;此外,运行载荷和地震共同作用下的风电机组变形响应明显大于两种荷载单独作用下的变形响应的简单叠加,在风电机组的结构设计中,需考虑运行状态和地震激励的耦合作用;塔顶处应力响应最大,在设计中应对其截面进行重点验算。

地震作用下埋地管道动力响应研究进展及展望

在搜集整理国内外文献的基础上,从埋地管道损伤的动力响应规律、管土相互作用、管道失效模式3方面总结分析了当前研究现状及进展,指出其难点和不足,提出未来的研究可以从以下方面开展:开展多因素正交作用下埋地管道动力响应影响规律研究;完善解析计算方法;开展全尺试验;建立更贴近实际情况的精细化数值模型;开展失效模式联合损伤机制研究。

挡块界面连接形式对装配式桥梁横向抗震性能的影响

针对地震作用下挡块易损伤问题,设计并制作了整体现浇式挡块试件A1和植筋后浇式挡块试件A2。采用6通道MTS仪器开展低周反复拟静力试验,探究界面连接形式挡块对桥梁横向抗震性能的影响,分析了两种界面连接类型挡块的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等。试验结果表明,挡块A1为典型的剪切破坏,挡块A2表现为界面剥离破坏;挡块A1骨架曲线具有典型的三阶段特征,在荷载作用下具有较好的延性;低周反复荷载导致挡块A2界面连接钢筋滑移,挡块抗震能力持续降低,增加植筋数量和锚固深度能有效提升后浇式挡块横向抗震性能。

复杂结构形式下大跨无柱车站抗震性能分析

以济南市轨道交通6号线典型大跨无柱车站为研究对象,研究在地下水位较高、液化土层较厚的不利条件下,车站结构在地震作用下的结构响应。利用Midas GTS等结构计算软件,采用反应位移、时程分析等方法对比大跨无柱段与单柱段的内力分布及变形情况,分析得到车站整体在地震工况下的结构薄弱部位,并有针对性地提出相应的结构补强或构造措施,一定程度上提高了无柱车站的整体抗震能力。

地震作用下浅埋隧道结构易损部位研究

文章以重庆市曾家岩大桥隧道工程北线浅埋隧道段抗震设防为研究背景,基于动力有限元数值方法,对浅埋隧道进行地震动力响应分析,包括加速度响应分析、位移响应分析及第一主应力和第三主应力响应分析。分析结果表明,地震作用下浅埋隧道边墙和拱脚部位为易损部位,这对浅埋隧道的抗震设计、施工等具有一定的指导意义。

基于反应位移法地下综合管廊抗震性能分析

随着地下综合管廊建设的大力推广,地下综合管廊的抗震设计也越来越重视。本文对江苏徐州地区某地下综合管廊采用反应位移法进行地震反应分析。根据考虑地震作用和不考虑地震作用两种工况下的弯矩值及轴力值的变化得出,管廊侧壁底部及底板跨中部位在考虑地震作用时弯矩增大较明显,其余位置考虑地震作用时弯矩均减小。当覆盖层厚度一定时,基床系数在一定范围变化对管廊地震作用下的弯矩变化影响较小。

不同地震作用输入模式的跨断层桥梁地震反应分析

大地震在近断层场地产生强烈地震动的同时,还会由于断层错动直接导致基岩甚至上覆土层破裂,在断层两侧产生显著差异性永久位移,造成位于断层附近或跨越断层的工程结构破坏。因此,跨断层桥梁面对的地震作用是断层两侧桥墩处场地的不同地震动,包括存在永久性位移的地震动。本文以垂直跨越走滑断层的多跨简支梁桥为例,基于OpenSees有限元模拟平台建立了桥梁结构的三维计算模型,计算分析了不同地震作用输入模式下桥梁结构的地震反应及其差异。考虑的地震作用模式包括:(1)断层两侧场地的地震作用视为相同的无永久位移的地震动,即无永久位移的一致地震动作用模式;(2)断层主动盘一侧场地的地震作用具有永久位移地震动,被动盘一侧采用无永久位移地震动,即具有永久位移的非一致地震动作用模式;(3)在断层主动盘一侧场地以静力方式施加断层错动位移,而被动盘一侧场地固定不动,即断层错动位移静力作用模式。计算结果分析表明,不考虑永久位移的一致地震动作用模式的地震动输入会导致严重低估桥梁反应计算结果,这也说明地震动的断层两侧永久性位移差异会显著增大桥梁结构反应;而一致地震动作用叠加断层错动永久位移静力作用的结果与非一致地震动作用模式的结果非常接近。为此,在某种程度上说,跨断层桥梁结构地震反应可采用一致地震动作用叠加断层错动位移静力作用的桥梁结构反应来近似模拟。

地震作用下岩石裂纹扩展角度研究

为研究地震作用下岩石动态开裂的复杂问题,基于最大周向应力准则,考虑非奇异应力三分量及地震作用,推导出了适用于地震作用下的裂纹扩展角度判据;采用霍普金森拉杆试验结果对修正裂纹扩展角度判据可靠性进行验证,针对验证过程中样本数较少的情况,基于贝叶斯理论,开发了岩石领域小样本问题后验分布估计程序,并采用该程序进一步验证修正裂纹扩展角度判据的可靠性。结果表明:在霍普金森拉杆试验中,MCTS试样可以通过施加位移约束,实现可控模式复合比的复合型加载;最大周向应力判据、修正最大周向应力判据对霍普金森拉杆试验中的MCTS试样裂纹扩展角度预测值平均误差分别为1.6°、1.37°;以试验值、最大周向应力判据预测值、修正最大周向应力判据预测值为基础数据运行Gibbs算法分别进行十万次迭代,求得这三种情况下的裂纹扩展角度均值分别为50.64°、48.96°、49.45°,修正最大周向应力判据与最大周向应力判据相比,其预测误差由3.32%降低到了2.35%,表明其在地震作用下具有良好的适用性。研究对地震作用下的边坡危岩减抗震设计及其风险控制具有重要意义。

地震作用下框架锚杆加固黄土边坡稳定性及可靠度分析

为了研究框架锚杆加固黄土边坡在地震作用下不同参数对边坡稳定性及可靠度的影响,依托边坡工程实例,借助Geo-Studio有限元软件,建立加固边坡计算模型,采用Monte Carlo法分析了土体参数(内摩擦角、黏聚力)和地震峰值加速度的随机性对框架锚杆加固黄土边坡稳定性及可靠度的影响。研究表明,随着地震峰值加速度的增大,边坡的稳定性逐渐降低;地震峰值加速度的随机性对边坡的稳定性及可靠度的影响最为明显,其次为内摩擦角。为了保证边坡有足够的稳定性和可靠度,应尽可能多地考虑参数的随机性,其中需特别注意地震峰值加速度和内摩擦角的影响。