考虑余震和耗能梁损伤的K-EBF结构抗震性能分析

针对构件失效会改变结构原有受力状态,同时建筑物可能会因余震的影响而产生严重破坏甚至倒塌的问题,研究了耗能梁构件损伤失效和余震对K形偏心支撑钢框架(K-EBF)结构抗震性能的影响。对12层和18层K-EBF结构算例以最大层间位移角为地震需求参数,峰值地震加速度(PGA)为地震动强度参数进行了增量动力分析、结构易损性分析和抗倒塌性能评估。结果表明:同时考虑余震以及耗能梁损伤失效与均不考虑相比,12层和18层结构在设防地震时的最大层间侧移角θ_(max)分别增大2.3%和8.4%,重度损伤失效概率分别增大0.6%和2.8%;罕遇地震时的θ_(max)分别增大21.0%和42.1%,重度损伤失效概率分别增大11.6%和19.4%;另外,12层和18层结构的最小抗倒塌储备系数分别下降了32.1%和31.2%;总体上,余震会加剧结构损伤累积,其对结构的影响程度会随地震动强度的变大而增加;在考虑耗能梁构件损伤失效后,结构不同极限状态下失效概率会进一步增大,造成结构的最小抗倒塌储备系数进一步下降;因此,在K-EBF结构抗震性能分析时应充分考虑余震和耗能梁损伤失效所造成的影响,以真实反映结构地震作用下的响应。将耗能梁的损伤失效和余震的影响同时纳入考虑范围可更全面地分析K-EBF结构的抗震性能,为抗震设计提供更可靠的依据。

主余震序列作用下面板堆石坝应变能及易损性分析

为研究主余震序列作用下面板堆石坝的抗震性能,定量分析主余震序列对坝体结构破坏的影响,基于增量动力分析(IDA),分别以总应变能及弹性应变能与总应变能的最大比值作为结构性能指标,得到该坝体在主余震序列作用下的应变能时程曲线和易损性曲线,研究主余震序列对该坝体抗震性能的影响。结果表明,主余震序列作用下的应变能时程曲线位于单一主震上方,表明主余震序列会加剧该坝体的破坏程度,特别是坝体在自振周期下的谱加速度Sa(T1)值较大时,所引起的坝体破坏程度更加显著;主余震序列作用下的易损性曲线位于单一主震上方,表明主余震序列作用下该坝体的破坏概率大于单一主震破坏概率,且主余震序列作用下的破坏概率与主震强度有关,主震强度越高,主余震序列作用下的破坏概率越大。

主余震下自复位支撑RC框架结构性能研究

基于地震动峰值和频谱,提出了一种适用于地震工程领域、流程简单的主余震序列构造方法,构造出7条主余震序列地震动。对一12层的预压碟簧自复位耗能(PS-SCED)支撑RC框架结构在主余震下的抗震性能进行分析,并与防屈曲支撑(BRB)结构进行对比。结果表明:两种支撑都具有稳定的滞回性能,且滞回环饱满;PS-SCED支撑还具备良好的自复位特性,PS-SCED支撑结构最大残余位移角比BRB结构减小74.7%;在主余震序列作用下,PS-SCED支撑结构的顶层残余位移角和结构耗能比仅主震作用下的值增大,最大增幅为35.3%和19.6%。余震会使结构的耗能和损伤增加,PS-SCED支撑能够显著提高RC框架结构的抗震性能。

主余震序列作用下边坡位移响应及地震动参数相关性分析

边坡容易在地震作用下丧失稳定性,引发滑坡等次生灾害,造成严重的人员伤亡和经济损失。目前,关于边坡在地震作用下的位移响应研究主要关注主震作用,而没有充分考虑余震作用的影响。针对这一问题,该文挑选210条真实主余震序列作为边坡底部输入地震动,基于有限差分软件FLAC对边坡在主余震序列作用下的滑动永久位移进行了分析,采用增量位移比来量化余震对边坡位移响应的影响。进一步挑选15个地震动强度参数,分别研究了主震强度、余震强度、主余震强度与边坡主震位移、余震增量位移、主余震位移的相关性。研究结果表明:余震作用会对主震损伤边坡产生显著的竖向永久位移增量,该位移增量甚至可以大于主震位移。与边坡主余震位移的相关性最强的是主震强度;在所考虑的地震动强度参数中,主震反应谱加速度与加速度谱强度与主余震位移的相关性最强。最后,分别基于这两个最优地震动强度参数建立了主余震位移预测模型,模型精度较好。

考虑多次余震作用的地下结构抗震性能研究

一次强地震过后通常伴有多次余震发生,结构在历次地震中的损伤累计会降低其面临再一次强震作用时的安全储备。针对地下结构抗震设计与性能提升不考虑多次余震影响的现实情况,以1995年日本阪神地震中的大开地铁站为原型,选取含有多次余震的真实主余震记录,对比研究了多次余震作用、地震单独作用以及仅考虑最大峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)余震与主震构成主余震序列等3种不同工况下的结构地震响应特征。结果表明:余震作用对地下结构造成的地震损伤通常要比仅考虑单次地震激励时严重,余震强度较小时该现象不明显;在多次余震作用下,结构的峰值位移大于或等于相应单独地震的激励结果,但小于各单独地震的累计值;中柱的残余变形随余震次数的增多呈现出一定增大趋势,这将不利于结构的震后修复工作。

主余震序列作用下层间隔震结构倒塌地震风险分析

为了定量评估余震对隔震结构造成的损伤,基于地震波的随机性和结构的复杂性,提出一种适用于隔震结构的主余震序列构造方法。利用构造方法挑选的地震波作为激励,采用损伤指数作为结构地震需求参数,谱加速度作为地震动强度参数,对层间隔震结构进行主余震序列作用地震风险分析。研究结果表明,随着余震的作用和地震发生超越概率的降低,结构损伤指数会明显增加,与50年超越概率为2%的单独主震作用相比,在50年超越概率为2%的余震发生后,层间隔震结构从处于轻微破坏状态进入中等破坏状态,余震的作用使目标结构的损伤增大23.26%,隔震层的损伤增大33.33%,结构发生倒塌的风险概率增加75%,说明余震的作用会导致结构损伤加剧,发生倒塌的可能性增加。

主余震作用下不同货载工业货架的动力稳定性数值分析

以10层8跨钢结构货架为例,基于地震设计反应谱挑选3组典型自然波并构造1组人工地震波作为主余震序列的输入,对常见的0.5、1.0、1.5、2.0 t托盘负载的货架进行非线性时间历程分析,以评估主余震环境下不同货载对货架结构抗震性能的影响。结果显示:峰值加速度较大的汶川地震波和Kocaeli地震波冲击可直接导致货载为1.0 t以上的货架在余震中倒塌;在长持时Chi-Chi地震波和人工地震波的主余震作用下,较大货载(2.0 t)的货架结构稳定性严重退化。综合结构模态振型以及层间位移角、结构件塑性铰程度等指标分析结果,在地震烈度为7度及以下的地震环境中,货载为1.5 t与M120A-B100工业货架适配时货架具有较好的抗震性能。

基于工程特性的主余震型地震动降维模拟

余震是由主震孕育而来,两者之间存在着一定的关联性,如何构造主余震型地震动模型,是工程结构抗震分析的基础。着眼于地震动的工程特性,根据主余震之间的峰值加速度、强震持时、场地卓越频率等要素,分别建立主震和余震自身的演变功率谱模型,基于非平稳随机过程的谱表示,通过引入随机函数降维模拟方法,实现仅用三个基本随机变量即可精确模拟主余震型地震动过程。研究表明,采用该降维模拟方法的效率和精度均满足工程需求,且与实测主余震型地震动记录的反应谱和幅值谱拟合一致,验证该模型与方法的优越性,为工程结构在主余震型随机地震作用下的抗震分析提供有效途径。

人工主余震型地震动作用下框架结构可靠度

着眼于地震动在幅值、持时、频谱方面的工程特性,利用主震与余震之间峰值加速度、强震持时、场地卓越频率的关系,构造主余震型地震动过程的演变功率谱模型。随后,运用谱表示-降维方法,实现仅用3个基本随机变量便可在概率层面精细地模拟主余震型地震动过程。进一步地,根据概率密度演化理论和基于首次超越破坏的极值可靠度理论,在概率密度层面上对办公楼框架结构进行精细化的动力响应分析和可靠度评价。算例表明,降维方法可应用数论选点方法,生成可满足工程精度要求的较少代表性样本集,且集合概率信息完备。进而可与概率密度演化理论结合,获得阈值下丰富的概率信息。研究为框架结构的主余震型地震反应和抗震可靠度分析提供了新的途径。

地震作用下重力坝位移响应分析

地震对重力坝的稳定性具有较大影响,为了分析地震影响下重力坝的位移响应特征,利用ADINA软件建立数值模拟模型,结合场地的地震参数,确定主余震关系曲线。根据数值模拟计算结果可知,主余震强度比和超载倍数对重力坝的位移增量和位移增长率影响密切。位移增量随着主余震强度比和超载倍数的增大而增大;位移增长率随着主余震强度比增大和超载倍数减小而增大,余震对坝体位移的影响较大。在进行后期工程设计时,需要充分考虑地震余震的影响,以保证计算结果准确。

青川县桅杆梁斜坡地震动响应监测研究

本文采用941B型超低频测振仪及G01通用数采仪,自2009年5月13~27日,在青川县桅杆梁监测到4次余震。对山体斜坡高程805m和875m的余震地震动峰值加速度响应监测结果分析表明：相对于805m高程,875m测点地震动峰值加速度在水平东西向以及垂向均呈减小趋势,而在水平南北向体现显著的放大效应,放大系数可达7~8倍,其FFT主频值主要集中为2~4Hz低频值。分析表明,所监测的微—有感地震震中位于测点北侧的青川断裂上,沿地震波传播方向斜坡体具有显著放大效应作用。

应用地震干涉法定位四川九寨沟7.0级地震震源位置

利用地震干涉法对2017年8月8日九寨沟M7.0主震及部分余震进行定位.地震干涉法在可控源地震勘探领域有着广泛应用,但由于震源机制和震源辐射花样的复杂性,在天然地震研究中,地震干涉震源成像应用较少.本研究将地震干涉震源成像技术应用到了天然地震定位中,通过计算原始地震波形记录的特征函数,消除了由于震源辐射花样不同而引起的初动方向不一致性.通过对干涉波形进行偏移叠加,选择互相关型和卷积型两种偏移核函数,分别对震源水平位置和深度进行偏移成像,确定了九寨沟M7.0主震及11次M>3.5余震的震源位置参数.结果显示,这次地震发生在一个之前未被关注的无名断裂(现已命名为树正断裂)上,研究分析推测,树正断裂与虎牙断裂存在连接的可能性.

主余震地震序列下重力坝损伤演化及能量特征

地震主震发生之后通常伴随余震。多次地震下结构的损伤破坏累积效应明显,只考虑主震的重力坝抗震设计是不完善的,应考虑整个地震序列的影响。采用塑性损伤力学对重力坝进行非线性动力分析,揭示了主余震型地震序列下的重力坝损伤演化特征和结构能量耗散机理,通过包含能量特性的大坝定量损伤指标评价了余震作用对结构安全性的影响。实例分析结果表明:主震和余震阶段,重力坝动力耗散能均以阻尼耗散能量为主,混凝土塑性耗散能次之,损伤耗散能所占比例最小;从损伤评价指标看,余震阶段重力坝的损伤主要体现在坝体中上部损伤区域的进一步扩展演化;余震作用使坝体塑性变形较单一主震作用下显著增大,从变形控制的角度,设计中需考虑包含余震波的地震序列对结构抗震安全的影响。

主震和余震联合作用下复杂地基上重力坝的稳定性分析

大地震主震发生之后通常伴随强余震,多次余震下大坝的结构损伤破坏累积效应明显。为了解复杂地基上重力坝在主、余地震联合作用下的变形和稳定性,以紧邻汶川地震震中的某大型水利工程重力坝典型坝段A#坝段为研究对象进行研究分析。首先,仅考虑主震作用的影响,采用拟静力法模拟地震主震荷载,运用地质力学模型试验方法,研究主震作用下A#坝段坝与地基的变形特征和模型最终破坏形态;再考虑主、余地震联合作用的影响,采用动力法(即时程分析法)基于ANSYS有限元软件进行计算。研究结果表明,主震作用下模型试验与有限元计算结果基本一致,坝与地基均发生了大变形,且通过模型试验得到了A#坝段最终破坏形态;在主、余地震联合作用下,A#坝段坝与地基的变形的累积增加效应明显,变位特征值比主震作用下明显增大,其坝体最大变形处(坝顶)变位值增幅约为37%,对坝与地基稳定性影响较大。因此,对位于地震高发带复杂地基上的重力坝,应考虑主、余地震联合作用的影响,这样更利于工程的安全。

考虑NGA地震动衰减关系的主余震概率损伤分析

为研究主余震序列作用下结构的位移响应、失效模式以及整体损伤演化等方面的影响规律,结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,采用改进的截面损伤率计算方法分析了算例结构在强余震引起的附加损伤率,并从概率角度刻画了强余震造成的概率累积损伤.研究表明:强余震引起结构的附加损伤随着其超越概率的减小而呈现增加的趋势;结构的主震损伤率与余震附加损伤率呈现近似负相关关系;当结构遭受主震后的损伤率较大时,即便较小的余震造成的损伤也会导致结构概率累积损伤发生较大的变化;如果余震的卓越周期与主震下受损结构的自振周期相近时,存在类共振现象,可加重结构的附加损伤.

人工主余震作用下桥墩结构损伤预测评估分析

主余震作用下,断层距(RJB)和余震次数的不同对结构造成的损伤也大不相同,进行主余震序列下桥梁损伤评估时需要考虑断层距、余震次数等影响因素。基于OpenSees平台,以一座连续梁桥为例,根据人工主余震构造时不同的影响因素,选用余震衰减和PGA调幅的人工主余震构造法构造主余震序列进行结构损伤分析,并与实际主余震事件的损伤结果作对比,研究人工构造主余震序列预测结构损伤的可行性。结果表明:基于PGA调幅构造主余震的方法,当考虑余震衰减时,能够较好模拟出结构在实际主余震地震作用下造成的最终损伤,能够较合理的预测结构在实际主余震序列中的损伤指标;对区域主余震作用下的桥梁进行损伤评估时,需要考虑断层距和余震次数影响因素,桥梁距断层距RJB越近时结构的损伤状态越严重,余震发生次数越多则结构的损伤增量就越大,并且结构在人工主余震作用下RJB越大的地方,结构损伤增量误差程度越小,预测的损伤状态就越接近实际的损伤状态。

主余震作用下混凝土桥梁地震灾害损失评估方法

地震会导致重大的经济损失及人员伤亡,对混凝土桥梁造成的损失易较为严重,因此,开展混凝土桥梁地震灾害损失评估的研究具有重要的现实意义。传统评估方法主要用于变量衡量混凝土桥梁结构在主余震作用下,混凝土桥梁的响应和性态水平,但忽略了余震作用对混凝土桥梁的影响,导致对地震灾害损失评估耗时大、不准确的问题。在主余震作用下,提出基于地震灾害损失分解的混凝土桥梁地震灾害损失评估方法。采用非线性动力分析确定易损性函数,得到易损性曲线图的基础上,基于参数对数正态分布模型,分析混凝土桥梁概率地震需求;以经济损失及人口损失为指标,进行分解评估的基础上,建立混凝土桥梁地震灾害损失评估模型,达到评估混凝土桥梁地震灾害损失的目的。实验结果表明:采用改进方法进行混凝土桥梁地震损伤评估时,其评估误差率要优于传统方法,评估结果更加接近实际情况,具有一定的优势。

中国大陆中强以上地震余震分布尺度的统计特征

依据1970年以来记录相对完备的Ms≥5.0地震序列资料,统计研究了中国大陆余震分布尺度与序列最大地震震级M0及最大地震破裂形式之间的关系.在95%置信概率下,考虑主震破裂形式,分序列类型给出了余震分布尺度与M0之间的统计关系.定性而言,余震分布尺度的对数lgR与M0正相关,但数据分布较为离散.分类型来看,孤立型序列余震分布尺度与M0之间统计相关程度低,余震分布尺度介于5～60 km之间;主余型序列lgR与M0正相关;多震型序列当M0≤6.2时lgR与M0之间相关性不显著,余震分布尺度介于5～70km之间,当M0≥6.3时lgR与M0线性相关.统计结果还表明,走滑-近走滑及斜滑型主震所导致序列类型比例之间没有显著差异,而倾滑-近倾滑型主震（主要为逆断型破裂）所导致的主余型序列所占比例较高,孤立型及多震型序列所占比例则相对较低.对比研究显示,当M0较高时,余震分布尺度主要取决于主震大小而与主震破裂形式关系不明显.

2015年4月15日阿拉善左旗M_S 5.8地震序列特征

2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗发生M_S 5.8地震,震中位于鄂尔多斯块体西北边缘,吉兰泰断陷盆地北端。古近纪以来,受喜山运动强烈影响,阿拉善地块急剧抬升,断裂活动加剧,近年来小震活动呈密集分布。研究地震序列分布,序列整体分布较集中,主体呈北东东向展布,为主余型地震。由震源机制及烈度考察,发现极震区长轴均为北东东向,与北东方向的磴口—本井隐伏活动断裂走向基本一致,综合判定该断裂可能是此次地震的发震构造。

震后房屋建筑的应急评估

为解决灾民的应急居住问题,需要对震后房屋建筑进行应急评估。本文指出应急评估适用的震型,给出各类结构的检查要点,对不同地震破坏等级的建筑物粘贴相应的标签,区分出能及时利用的房屋建筑。