走联合办刊之路 促进期刊社发展——中国地震局工程力学研究所科技杂志社改革的体会

随着我国防震减灾事业的发展和科技体制改革的深入 ,研究所办科技期刊如何生存与发展 ,面临着严峻的挑战。几年来 ,工程力学研究所科学技术杂志社以读者为中心 ,制定杂志社的发展战略 ,联合办刊 ,加强编辑工作的管理 ,取得了初步成效。

工程力学研究所地震工程宽带网的建设

计算机技术和网络技术的发展及应用对加快地震工程领域的研究具有重要意义，我们建立内部网站，发布内部信息。通过网络服务器以宽带接入方式访问Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，快速查询国际上有关地震工程、工程振动、防震减灾等方面的科研信息．及时公布和交流最新科研成果，为促进地震工程事业的发展提高了工作效率，简化了工作环节。

地震安全社区建设关键技术研究与应用——中国地震局工程力学研究所研究成果

我国是地震多发国家，地震灾害极为严重，在2006年至2010年的5年内，地震共造成72019人死亡，18193人失踪，389125人受伤，直接经济损失约8886．2亿元。据科学研究，我国地震活动仍将呈现活跃态势，地震安全已经成为关乎国计民生和社会稳定的重大问题。地震安全社区是指在建筑抗震设防、地震应急避险、防震减灾宣传教育等方面，采用先进的地震安全理念和经济合理的工程技术建设的居民社区，其抗震能力显著高于普通社区。

面内预起拱型梁端地震损伤控制保险丝力学性能试验研究

工程结构抗震韧性的提升是城市韧性建设的基础。研究具有“保险丝”损伤熔断、损伤可识别、易更换理念的新型结构地震损伤控制构件,对结构体系抗震韧性水准的提升具有重要价值。在前期常规平板型损伤控制保险丝研究的基础上,该文提出了一种利用面内预起拱机制进行梁柱节点损伤控制的保险丝装置。阐明了建议的结构损伤控制保险丝装置(简称保险丝)的构造与工作机理。设计了6个不同预起拱情况、不同长细比的保险丝试件,并采用拟静力加载方式对保险丝的受力机理与抗震性能进行研究。对试验结果的分析发现:与平板保险丝相比,面内预起拱型保险丝的滞回曲线更饱满,受压强度更稳定;预起拱延缓了强度退化;随着长细比减小或预起拱高度的增大,强度退化变缓;分肢转角超过0.07 rad左右时,保险丝受损导致强度逐渐下降,建议对其进行更换。力学模型计算结果与试验结果基本吻合,可估算预起拱型保险丝特征强度。

生命线工程的可靠性研究进展分析(Ⅱ)——国内电力系统的抗震可靠性

为了解国内电力系统的抗震可靠性研究现状,基于知识图谱分析软件CiteSpace分别对城市电力系统—城市电力系统抗震(可靠性)—城市电力系统抗震可靠性3个层次4个领域的发文量、发文作者、发文机构、期刊和关键词展开系统分析,梳理该领域的历史发展脉络,明确热点问题、核心团队以及研究主题。通过进一步分析研究主题,明确其研究现状和关键科学问题。研究表明:国内电力系统的抗震可靠性研究主要包括地震灾害、地震反应、易损性、可靠性4个方面;关键科学问题包括不同电力设备与设施的震害机理与抗震措施、电力系统不同元件地震易损性分析方法、变电站和城市电网系统的韧性评估方法与提升理论、以电网为核心的耦合基础设施系统的灾害传播机理与量化模型4个方面。

黏滞与金属阻尼器协同工作于加固工程的减震性能研究

文章基于现有黏滞阻尼器和金属阻尼器的研究,以安徽某住院门诊楼实际加固项目为研究对象,提出单独布置黏滞阻尼器、单独布置金属阻尼器、混合布置黏滞与金属阻尼器的3种加固方案;开展各方案在多遇和罕遇地震下的动力时程分析,综合减震前后层间位移、最大加速度等参数,研究黏滞阻尼器和金属阻尼器协同工作减震性能的优劣;基于协同工作方案进一步分析加固后的能量耗散情况以及阻尼器滞回曲线,研究其在实际工程中的具体减震效果。结果表明:2种阻尼器同时应用于加固工程时,合理的混合布置方案对结构的减震效果有显著提升,并且可以利用2种阻尼器的耗能特性实现分阶段耗能,耗能表现优异。

“千万工程”引领乡村振兴实践的研究

“千万工程”在引领土地综合整治迭代升级、赋能村庄规划编制、促进城乡生态协同治理、助力自然资源管理转型,推动共同富裕进行了成功的实践,为引领乡村振兴提供了重要的借鉴。

地震动持时对工程结构地震反应影响研究进展

地震动工程特性由幅值、频谱与持时三大要素决定,三个要素共同决定了地震动对工程结构破坏作用,工程结构抗震设计与评估等应全面考虑三个要素综合影响。目前来看:关于幅值及频谱的研究成果已广泛应用于各类工程抗震设计与评估,但关于地震动持时这一要素,国内外至今尚无明确的考虑方式和相应设计与评估技术,或考虑相对笼统。部分规范仅在结构地震反应时程分析方面做出了简单规定,尤其是用于确定地震荷载的抗震设计谱,几乎没有反映地震动持时对结构的影响,这远远不能满足性态及韧性等先进抗震方法对地震动作用的迫切需求。因此,关于地震动持时特性及其对工程结构地震反应影响的研究,近期成为一个热门研究课题。本文主要回顾和评述了地震动持时对工程结构地震影响的研究进展,并根据国内外研究现状对地震动持时研究进行了展望,可供分析地震动工程特性及其对结构的影响参考。

第11届国际土动力学和地震工程会议及第13届世界地震工程会议砂土液化研究综述

最近国际上土动力学和岩土地震工程方面召开了两次重大学术会议,即2004年1月在美国Berkeley召开的第11届国际土动力学和地震工程学术会议(11thSDEE)以及和2004年8月在加拿大温哥华召开的第13届世界地震工程大会(13thWCEE),对这两次会议中有关砂土液化方面的研究进行综述,力求反映液化研究方面的最新研究进展和发展趋势。

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。

基于双对数正态分布的电瓷型电气设备地震易损性研究

总结了110 kV和220 kV典型电气设备的地震易损性曲线研究成果,考虑不同研究成果的离散性,基于双对数正态分布给出了抗震能力中值、随机性和不确定性建议值。进一步开展220 kV变电站系统的抗震性能分析,定量评价了变电站的功能性。研究结果表明:双对数正态分布可以较好地反映电气设备地震易损性的离散性,尤其是模型、方法等原因导致的不确定性。变电站系统的抗震能力低于电气设备的抗震能力,设计中应采取措施提高变电站的冗余性。变电站系统抗震性能与电气设备抗震能力中值正相关,与随机性和不确定性呈负相关。

曲线轨道式隔震装置的结构优化与应用研究

针对浮放物体的防震保护需求,研发出一款基于新型抗侧移组件的曲线轨道式隔震装置。阐述它的构造特点和运行机制,并依据结构原理制作模型,通过试验与理论对比来检验模型的运行质量进而验证方案的可行性。然后结合雨花阁内文物来设计样机,采用多条楼面波进行样机的振动台试验,测试其隔震效果。最后探讨建筑滤波效应对该类隔震装置设计的影响。研究结果表明:曲线轨道式隔震装置经优化后不仅零部件功能清晰,结构简单易加工,而且具备整体性强、运行质量高以及后期可扩展等优势。试验模型的零部件能充分发挥各自功能,尤其是抗侧移组件极大提高了模型的稳定性和可靠性,理论分析与试验结果吻合良好。结合案例所设计的样机虽具有较好的隔震性能,但限于非线性双自由度的结构特点,重复试验的响应结果存在差异,工程应用中应予以重视。当楼面波不易获取且隔震装置周期远离建筑自振周期时,依据楼面加速度放大系数,将调幅后的原始波作为隔震装置设计依据是可行的且结果偏保守。

震源运动学破裂过程对马尼拉俯冲带潜在海啸的影响研究

提高对马尼拉俯冲带海啸生成机制的认识对研究我国东南沿海地区海洋防灾减灾具有重要意义。目前,大型俯冲带震源破裂的运动过程对海啸生成的影响逐渐受到关注,但震源运动学破裂过程对马尼拉俯冲带潜在海啸的影响尚未明确。基于马尼拉俯冲带的典型破裂模型,对不同破裂速度和方向设定的海啸情景开展数值模拟,评估分析破裂速度和方向对海啸波传播特征的影响。结果表明:破裂方向相同时,破裂速度越慢,海啸波到时越晚,峰值波高越小;破裂速度相同时,与不考虑破裂运动过程的模拟结果相比,破裂前方的场点峰值波高更大,距离初始破裂位置更近的场点到时越早;不同设定情境下,沿海场点的海啸波到时最大相差10 min左右,峰值波高最大值约为最小值的1.5倍。

分立式开关电源系统抗震性能的振动台试验研究

开关电源是通信机楼和通信基站中最重要的设备之一,相当于机楼和基站内供电系统的“心脏”,若在地震作用下发生功能失效将导致通信机楼和基站完全停止工作。开关电源的抗震性能研究是通信系统抗震韧性评估研究的基础。本文以通信机楼内常用的分立式开关电源系统为研究对象,通过振动台试验研究其在地震下的特征损伤模式、损伤发展过程以及其供电功能在地震作用下的变化等。试验过程中为了模拟开关电源在通信机楼中的实际使用状态,为开关电源连接了380 V电压输入和一台模拟负载,组成了一个完整的用电系统。试验中台面激励采用了1条人工地震动、1条天然地震动和1条正弦拍波,逐步增大台面PGA直至振动台位移超限停止试验。从试验结果看:当PGA达到1.0 g时电源柜开始损伤,表现为柜门与主框架磨损掉漆,PGA在1.2~1.5 g时,电源柜顶部连接松动,面板连接螺丝松动,螺栓孔发生冲切破坏,PGA达到2.0 g时,试验结束,电源柜的主体未发生严重破坏,交流柜与直流柜前门轴变形;另外即使在较大PGA下,正弦拍波也无法对电源柜激起较大位移而造成破坏。试验过程中电气信号始终稳定,该开关电源柜抗震性能良好。

电机设备三维隔震试验研究

针对核电设备设计研制了三维隔震支座,以核电设备常用的电机为例,对其三维隔震性能开展了振动台试验研究,获得了电机设备典型部位的隔震动力响应,通过对比振动台台面数据与设备测点位置的数据来验证隔震支座的隔震效果。结果表明:随着输入地震动峰值增大,隔震支座的隔震效率差别微小,隔震效果比较稳定,说明隔震支座对电机设备起到了良好的隔震作用。

地震荷载作用下土体变形试验研究

为研究不规则地震荷载对土体变形特性的影响,对砂土试样开展了系统的动三轴试验。试验中分别对3种不同密度砂土试样施加了4条具有不同峰值的不规则地震应力时程及其循环次数为20周的等幅正弦荷载,以便开展对比研究。结果表明:在地震荷载及其等幅循环荷载输入下,砂土试样的应变增长曲线差异显著,荷载类型及荷载波形是影响土单元应变时程发展特征的主要因素。考虑荷载不规则性得到的修正系数受荷载类型和砂土相对密实度的影响,不受输入荷载动应力幅值大小及砂土类型的影响。最后针对地震荷载下土单元变形的计算,给出了以常规的等幅三轴变形试验为依据的估算方法。

城市地震次生火灾蔓延模型研究

地震次生火灾是震后发生最为频繁和造成灾害损失最为严重的次生灾害。随着城市化进程的加快,原本城乡结合处的老旧建筑成片区大量存在,一旦地震发生,建筑破坏尤为严重,区域建筑密集等因素为次生火灾的发生和蔓延提供了基础条件,因此对城市地震次生火灾研究显得尤为重要。从工程应用出发,通过确定火灾蔓延的经验参数,建立了基于建筑的城市地震次生火灾蔓延模型,模型主要包括建筑内火灾蔓延和相邻建筑之间的火灾蔓延两个过程,模型中考虑了建筑结构类型、地震对建筑破坏、风速和风向和相邻建筑蔓延的极限距离等影响因素对蔓延的影响。利用1995年日本阪神大地震中水笠公园周边建筑火灾蔓延实际数据,与本文建立的模型模拟结果进行对比分析,说明该模型具有较好的可信度。

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。

跨断层工程输入地震动模拟及其应用研究进展

跨越活动断层的桥梁和隧道等工程结构面临巨大的地震风险,断层破裂产生的脉冲效应和永久位移是造成跨断层结构破坏的主要原因。研究跨断层工程的地震响应并采取相应的抗震设防措施显得十分重要,而合理的地震动输入是揭示跨断层结构地震破坏机理的基础。但目前缺乏跨越断层两侧的实际地震动记录,各类规范也没有提供合理的面向跨断层工程的输入地震动的模拟方法。为了分析跨断层工程输入地震动的研究现状,文中总结了相关研究提出的断层区域地震动的几种模拟方法,重点对基于脉冲函数和基于断层物理机制的方法进行详细介绍,分析其特点和存在的问题;综述了在上述方法模拟的断层地震动激励下跨断层梁式桥、缆索承重桥梁的地震响应特征。结果表明:断层地震动非常复杂,模拟方法不仅需要考虑脉冲效应、上下盘效应以及永久位移特征,而且应合理地考虑断层两侧地震动的空间相关性和相干性,才能为跨断层工程提供合理的输入地震动。