近断层地震动作用下地铁车站中柱减震效果研究

为研究近断层地震动作用下地铁车站中柱减震效果,本文首先从PEER强震数据库中选取我国台湾集集大地震中典型近断层地震动记录,进行了近断层地震动频谱特性分析。然后,以某地铁车站为背景,分别建立中柱安装橡胶隔振支座和没有安装橡胶隔振支座的土-地铁车站结构相互作用体系有限元模型。在此基础上,选取4条具有明显脉冲特性的近断层地震动记录和El Centro波作为输入,对土-地铁车站结构相互作用体系进行了地震反应分析,对比分析了减震模型和原型结构的位移响应和应力响应等结果,探讨了近断层地震动作用下地铁车站中柱的减震效果。结果表明:近断层脉冲型地震动具有较大的加速度、速度和位移时程幅值,并有明显的速度脉冲效应,0.1～1Hz的低频成分丰富;在地铁车站中柱柱端安装橡胶支座后,改变了车站结构的传力机制,使得顶板的内力及变形不能有效的传递到中柱上,起到了非常明显的减震效果;中柱增设橡胶支座后结构整体刚度变小,车站结构侧墙内力和水平变形较原型结构有明显增大。     

大连开发区场地地震设计参数

根据工作区潜在震源区划分、潜在震源区地震活动性参数和地震动衰减关系, 进行场地地震危险性分析, 得到不同概率水平下场区相应地震烈度和基岩水平加速度峰值及其反应谱。根据场地工程地震条件划分不同地质单元及相应的场地类别, 进行不同概率水平的地震反应分析计算, 确定地震动设计参数。     

地震动速度脉冲对高温气冷堆核电厂地震反应的影响

为探讨近断层地震动的速度脉冲对结构抗震能力的影响特征,以某高温气冷堆核电厂结构为研究对象,利用有限元软件建立线性三维模型,选择4组具有速度脉冲特性的近断层地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,对模型进行动力时程分析,对比在有、无速度脉冲地震动作用下模型的地震反应。研究发现,虽然反应过程中结构仍处于弹性阶段但是地震动的速度脉冲对结构的位移反应具有一定的不利影响,这一点与已有的基本认识不同。因此对于需要安装对位移反应较为敏感设备的高温气冷堆核电厂房,应充分关注地震动速度脉冲对结构反应的影响。     

垂直断层破碎带对Rayleigh波传播与场地地震动反应的影响

采用基于时域粘弹性人工边界的Rayleigh波输入方法,对具有不同宽度、不同剪切波速的垂直断层破碎带的场地进行了Rayleigh波作用下的动力时程反应分析,研究了垂直断层的宽度与剪切波速变化对Rayleigh波传播及场地地震动反应的影响。计算结果表明:在Rayleigh波入射一侧的中远场地表面,断层宽度与剪切波速的变化对地面峰值位移反应影响很小;在Rayleigh波入射一侧的断层角点以及距角点较近处,随着断层宽度的增大或剪切波速的减小,峰值位移反应均增大;在另一侧中远场地面的峰值位移反应随着断层宽度的增大或剪切波速的减小而减小,且水平位移峰值减小的程度略大于竖向位移峰值。由此可以看到,软弱的断层破碎带对通过的Rayleigh波有削弱作用,且破碎带越宽或剪切波速越小削弱作用越明显。     

基于震源机制且考虑场地土分层差异效应的多点地震动:理论与程序开发

结合前人工作,首先形成了适用于我国目标场地的基于震源机制,且考虑局部场地效应的地表多点地震动具体生成途径,包括:(1)依据随机振动理论建立能够反映包含多个土层在内的局部场地整体过滤效应的传递函数,(2)基于本文作者改进的过滤函数而得到的适用于我国目标场地的基岩谱,进而通过分区建立局部场地的整体传递函数以反映不同场地土之间的差异性,(3)在前人工作基础上考虑了场地的非平坦性因素,(4)为了程序编制方便,给出了多土层过滤后相位角变化的显示表达式;然后,依据上述理论框架成功实现了程序MEMSV2011.6(Multi-support Earthquake Motions Simulation Version 2011.6)的编制和可视化运行,该程序可直接生成界面图形并输出数据文件,具体功能包括:设置震源参数、分区输入土层参数、计算并显示土层传递函数、设定非平稳参数、调控频率、生成多点地震动时程、验证多点地震动间的相干性以及拟合规范(桥梁、建筑和电力设施)反应谱等;最后,以一桥梁土层为算例,利用该程序生成了目标场地基于震源机制的地表多点地震动,并分析了地表地震动对场地土和震中距因素的敏感性。本文内容具有坚实理论基础和实用性,可直接为工程提供参考。     

超高层建筑群对场地地脉动的影响

随着经济与技术的快速发展,高层甚至是超高层建筑不断涌现,城市场地的建筑群效应问题逐渐受到重视.为研究超高层建筑群对场地地脉动的影响,本文以上海浦东某典型超高层建筑场地为背景,采用美国Kinemetrics公司的Basalt型数字加速度采集仪对这一超高层建筑群的区域场地进行了现场振动测试,并对现场实测数据进行了时频分析和振级分析,探讨了超高层建筑群对场地地脉动的影响.分析结果表明:与自由场场地相比,超高层建筑群场地的三个方向的地脉动幅值均有不同程度的减小;超高层建筑群改变了场地地脉动的频谱分布特性,地脉动频带相对变宽,能量更分散;自由场场地的1/3倍频振级总体上大于超高层建筑群场地的振级.     

近断层危害场三维断裂力学分析

根据淄博市及邻近地区中强以上地震的相关数据和相关的地质资料,在活断层探测和地震小区划研究和剖析典型地震活断层近断层危害性影响场的基础上,建立了淄博市重点活动断裂(张店-仁河断裂)地震危害性评价的地质-构造三维结构模型,对活断层近断层地震危害场进行了数值模拟,并对张店-仁河断裂近断层变形场、应力场和位移场的计算结果进行了分析.     

极震区的地震动与潜在震源区内重大工程安全

潜在震源区是未来可能发生破坏性地震的震源所在地区 ,区内的地震属近场或“直下型” ,其地震破坏和地震动特征相应于已发生地震的极震区。近期国内外诸多强烈地震的实际资料和相关研究成果表明 ,直下型地震不仅地震峰值加速度大 ,且竖向和水平峰值加速度比值也有别于远场地震的统计关系。文中从极震区岩土体破坏、地震动特点及地震地质灾害等方面对潜在震源区内的重大工程问题进行了探讨     

多维地震波作用下地铁车站及场地的地震反应

研究了不同类型多维地震波作用下地铁车站及软土场地的地震反应特征。以上海软土场地条件下的某双层地铁车站为背景,采用有限元方法建立了描述场地土与地铁车站结构相互作用的二维非线性力学模型,其中利用等效线性化方法模拟了土的非线性。以不同类型基岩的多维(含水平向和竖向）地震波作为输入,运用ANSYS软件数值分析了软土场地中地铁车站结构及场地的地震反应,比较了不同类型地震波作用下地铁车站结构和场地地震反应的差异．算例结果表明：在长周期地震波作用下地铁车站结构的内力响应峰值以及场地地表的加速度响应峰值和位移响应峰值均明显大于普通地震波作用下的相应值;考虑竖向地震动时双层地铁车站底层中柱的柱底轴力较单一水平向地震动作用的情形有明显增大;地铁车站的存在使结构上覆土层加速度响应峰值和位移响应峰值有所降低．     

基于地震波触发的战斗部动爆冲击波试验研究

提出了一种基于地震波触发的战斗部爆炸冲击波超压测试方法,该测试方法能可靠获取战斗部动爆冲击波超压峰值。采用提出的测试方法对着靶速度为0、535和980 m/s的战斗部空中爆炸冲击波分别进行了测试,并对战斗部动爆冲击波超压峰值测试结果和经验公式计算值进行了对比,定量分析了战斗部速度对冲击波压力场分布的影响。最后,在实测数据的基础上采用薄板样条插值方法重建了战斗部动爆冲击波超压三维可视化模型,为实战复杂环境下基于实测数据研究动爆冲击波特性提供了依据。     

Characterization of the Dynamic Response of Structures to Damaging Pulse-type Near-fault Ground Motions

The presence of long-period pulses in near-fault records can be considered as an important factor in causing damage due to the transmission of large amounts of energy to the structures in a very short time. Under such circumstances high-energy dissipation demands usually occur, which are likely to concentrate in the weakest parts of the structure. The maximum nonlinear response or collapse often happens at the onset of directivity pulse and fling, and this time is not predicted by the natural structural vibration periods. Nonlinear response leading to collapse may in most cases occur only during one large amplitude pulse of displacement. From the study of the response of both linear and nonlinear SDOF systems, the effects of these distinctive long-period pulses have been assessed by means of : (i) synthetic parameters directly derived from the strong ground motion records, and (ii) elastic and inelastic spectra of both conventional and energy-based seismic demand parameters. SDOF systems have first been subjected to records obtained during recent earthquakes in near-fault areas in forward directivity conditions. The results indicate that long duration pulses strongly affect the inelastic response, with very high energy and displacement demands which may be several times larger than the limit values specified by the majority of codes. In addition, from the recognition of the fundamental importance of velocity and energy-based parameters in the characterization of near-fault signals, idealized pulses equivalent to near-fault signals have been defined on account of such parameters. Equivalent pulses are capable of representing the salient observed features of the response to near-fault recorded ground motions.     

Comparison of near- and far-fault ground motion effect on the nonlinear response of dam–reservoir–foundation systems

In this paper, it is aimed to compare the near- and far-fault ground motion effects on the nonlinear dynamic response of dams including dam–reservoir–foundation interaction. Two different types of dams, which are concrete arch and concrete faced rockfill dams, are selected to investigate the near- and far-fault ground motion effects on the dam responses. The behavior of reservoir water is taken into account using Lagrangian approach. The Drucker–Prager material model is employed in nonlinear analyses. Near and far-fault strong ground motion records, which have approximately identical peak ground accelerations, of Loma Prieta (1989) earthquake are selected for the analyses. Displacements, maximum and minimum principal stresses are determined using the finite element method. The displacements and principal stresses obtained from the analyses of dams subjected to each fault effect are compared with each other. It is clearly seen that there is more seismic demand on displacements and stresses when the dam is subjected to near-fault ground motion.     

计算近场地震作用下隔震结构支座破坏易损性曲线的概率凸集混合模型

用凸集模型模拟隔震结构参数的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,提出了计算近场地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构支座发生破坏的易损性曲线计算新方法;计算结果将给隔震支座力学参数的设计提供参考;通过计算对比可知,若不考虑结构参数不确定性将低估隔震支座破坏的地震易损性;对计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,隔震支座的力学参数(如屈服力、屈服后刚度等)对基底最大位移影响较大,上部结构质量的影响次之,而上部结构的刚度对其影响不大;此外,本文的研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震易损性曲线提供了一种新的思路和途径。     

Wavelet analysis for the characterization of forward-directivity pulse-like ground motions on energy basis

The characterization of the prominent features of near-fault pulse-like ground motions is under scrutiny. Relationships between pulse characteristics and the performance of structures are here established. Two wavelet energy-based signal processing procedures are introduced. The aim is the construction of simplified signals containing the prominent features of the data distribution recorded from pulse-like earthquakes; signals that can be efficiently used in the design of civil engineering structures, increasing the safety and reliability of the structural design itself. The first procedure is based on the analysis of the absolute input energy. The second one considers the relative input energy. Comparisons with other wavelet-based earthquake analyses are developed.     

单自由度体系地震动力响应的混沌特性分析

引入非线性动力学理论和混沌时间序列分析方法考察地震动作用下单自由度体系动力响应的混沌特性。输入典型近断层地震动记录,定量计算了代表性周期的单自由度弹性和非弹性体系加速度响应时程的非线性特性参数。计算表明,这些加速度响应的关联维数为分数维,最大Lyapunov指数大于0;地震动激励下单自由度体系的地震动力响应具有混沌特性,不是完全的随机信号,为理解结构地震动力响应的不规则性与复杂性提供了新思路和新视角。     

近断层地震作用下钢筋混凝土连续梁桥地震易损性分析

考虑桥墩、支座构件及主梁的碰撞损伤指标,对钢筋混凝土连续梁桥进行了地震易损性分析.综合考虑了结构参数的不确定性,从太平洋地震工程研究(Pacific earthquake engineering research,PEER)数据库中随机选取了20条近场地震记录,得到大量的随机地震-结构样本.结合不同破坏状态下的桥梁损伤指标,根据结构的能力与需求得到了桥梁各构件及整体桥梁结构的地震易损性曲线.从概率意义上判断在强烈地震作用下桥梁结构所处的破坏状态,为今后在役的同类型桥梁震害预测提供了参考.     

基于OpenSees平台的SMA被动阻尼器及其在斜拉桥减震中的应用

基于OpenSees平台编制形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloys)可恢复材料的本构关系模型,并将其加入OpenSees材料库;提出一种SMA阻尼器,并将其安装在斜拉桥桥塔与主梁之间,通过数值分析研究SMA阻尼器初始刚度、屈服后刚度以及卸屈比变化对其减震性能的影响;进一步对比不同体系斜拉桥的破坏模式,分析SMA阻尼器对料拉桥抗震性能的改善,以及SMA阻尼器对斜拉桥残余变形的自恢复效果.     

地铁抗震设防水准的研究及北京地铁工程典型地段地震小区划

地铁作为人口密集且遭受地震破坏后难以修复的重要生命线工程,如何确保其地震安全具有越来越重要的意义。本文将以北京具有典型意义的地铁线路———北京地铁五号线作为研究目标,在对沿线地震、地质条件分析的基础上,通过分析研究在不同场地条件、不同风险水平和不同深度条件下的地震动参数和反应谱变化规律,确定了地铁工程的抗震设防概率风险水平为50 a超越概率63%、10%、2%,设计地震动参数取地表计算值。并通过北京地铁五号线工程地震小区划及分区反应谱特征研究,确定北京地铁五号线工程的抗震设防要求。