摘要:随着海上风电和油气作业的发展,饱和黏土的动剪切模量和阻尼比对海洋基础场地动力稳定性评价至关重要。近年来,针对饱和黏土动剪切模量和阻尼比的研究取得了一系列重要成果。通过对前人的研究成果进行整理和分析,分别从动剪切模量和阻尼比的室内测试方法、影响因素及变化规律、预测模型等方面,系统地总结饱和黏土动剪切模量和阻尼比的国内外研究进展;同时,对比分析循环拉伸应力状态和不同循环应力路径对其的影响,并采用神经网络技术对现有研究成果进行厘定。综述可为海洋基础场地动力稳定性评价相关研究的深入开展提供参考。
摘要:为综合利用建筑废弃砖和工业废渣,提出一种圆钢管地聚物砖骨料再生混凝土(GRBCFT)柱;对4个GRBCFT柱试件进行水平低周反复荷载试验,试验参数包括砖骨料取代率和钢管厚度,并采用有限元方法对试件进行参数分析。研究结果表明:(1)GRBCFT柱发生压弯破坏,失效模式主要表现为底部钢管鼓曲以及地聚物砖骨料再生混凝土压溃;(2)GRBCFT柱具有良好的变形能力,试件的极限位移角在 4.5%~6.1% 之间;(3)砖骨料取代率对GRBCFT柱的水平承载力影响较小,砖骨料取代率从 30% 增加到 70% ,试件水平峰值承载力仅下降 5.3% ;(4)当轴压比大于0.4时,试件的水平承载力和延性随轴压比增大快速下降。基于试验和有限元分析结果,建立GRB-CFT柱水平荷载-位移角恢复力模型。该模型可较好地预测GRBCFT柱在水平荷载作用下的滞回行为。
摘要:为研究装配式框架结构隔震体系的抗倒塌能力,利用PKPM软件设计了一个典型装配式框架结构隔震体系(ISPFS)模型。采用 ETABS有限元软件建立相应的有限元模型,并对其进行增量动力分析(IDA)。以层间位移为损伤指标,获得模型在四个性能水准下的易损性曲线,研究其易损性特点,利用安全储备系数(CMR)评价其抗倒塌能力。结果表明:装配式框架结构隔震体系主要存在上部结构失效、橡胶支座失效、隔震支墩(柱)失效三种失效模式,而橡胶支座失效是主要倒塌模式。控制橡胶支座的损伤是提升模型整体抗倒塌性能的关键,在罕遇地震下其安全储备系数为3.7,满足结构抗倒塌安全储备系数2.7的建议需求。同时,在极罕遇地震下模型仍然具有很好的抗倒塌能力。
摘要:基坑施工时应严格控制好基坑支护结构的变形,变形过大时会严重影响周边建构筑物的稳定与安全。在先隧后站的地铁基坑开挖中涉及盾构管片拆除工程,合理的拆除方法能够有效控制基坑变形,可确保周边重要建构筑物安全。现以昆明先隧后站地铁基坑为依托,采用PLAXIS 3D有限元软件建立三维数值模型,基于小应变硬化土(HSS)与莫尔-库仑(M-C)模型进行有限元数值模拟,并与实际监测值进行对比分析,得出以下结论:采用“吹砂注浆回填法”拆除管片能有效减小基坑围护结构、周边建构筑物及地面沉降变形;盾构隧道范围内,土方开挖及管片拆除是引起基坑围护结构及周边建筑物变形的主要影响因素;HSS模型模拟计算的变形结果与实际工程监测结果较吻合,M-C模型模拟计算结果与监测结果差值较大(甚至相反),故在复杂环境条件下,深基坑的变形分析中采用HSS模型进行分析实用性更好。
摘要:为研究动荷载对础砂岩-混凝土界面剪切特性的影响,对内蒙古自治区鄂尔多斯市多处风机和桥梁进行现场调查,确定混凝土桩的布置形式和埋深;在此基础上,利用动态直剪仪在室内开展动荷载作用下础砂岩-混凝土界面的循环剪切试验,分析荷载循环次数、剪切位移幅值及初始法向荷载对界面剪切特性的影响。结果表明:随着循环剪切次数增加,界面峰值剪应力、动剪切刚度和阻尼比逐渐减小;对比第1次与第30次循环剪切后的峰值剪应力发现,在初始法向荷载 200kPa 、位移幅值 2mm 条件下,峰值剪应力下降率最大 (41.7%) ),而在初始法向荷载 50kPa 、位移幅值5mm 时峰值剪应力下降率最小 (18.5%) 。在相同荷载条件下,剪切应力-剪切位移滞回曲线具有相似性;随着荷载增大,法向位移逐渐增加,在初始法向荷载 400kPa 、剪切位移幅值 5mm 时,法向位移达到最大值 (1.912mm )。土样在剪切过程中出现剪缩现象,峰值剪应力逐渐降低。研究结果可用于预测桥梁和风机在长期运营中的变形发展趋势,为鄂尔多斯础砂岩分布区此类结构的安全运营提供重要的技术支撑。
摘要:水分运移导致的石窟寺壁画、造像和崖体劣化,是石窟保护中长期存在的挑战。以干旱环境下的榆林窟为例,针对第6窟在有效阻隔大气降水直接入渗后,降雨时穹顶仍出现湿润现象的问题,采集洞窟开凿地层样品,开展在降雨、温度和气压作用下的水分运移模拟试验,并结合现场监测数据,分析环境因素与石窟围岩含水率之间的关系,以明确干旱环境下砾岩石窟围岩水分运移的主要影响因素。研究表明,气压、降雨和温度是榆林窟围岩水分运移的主要驱动因素;水分在砾岩样品中的运移速度与外界条件梯度呈正相关,与加载条件位置的距离呈负相关。此外,孔隙气压对降雨过程中干旱环境砾岩石窟围岩水分的运移具有显著驱动作用。研究结果将为榆林窟水害治理提供科学依据,并为同类石窟寺的保护研究提供参考。
摘要:为制定科学的洞窟调查与维护时间表以降低开门引起的窟内微气候波动,对莫高窟底层小型洞窟第87窟窟内外微环境进行监测、分析。分别对第87窟窟内外温度( ??T )、相对湿度(RH)和绝对湿度(AH)以及窟内外差值的变化特征进行分析,对窟内外温度差和相对湿度差进行曲线拟合与方程求解,找出不同季节窟内外空气的对流方式以及相应的壁画吸-放湿模型,对露点温度年变化特征进行探讨。得到窟内外温度混合线性模型,即窟外温度每增加 1°C ,窟内温度增加 0.395°C ,以此结果找出窟内外温湿度差的极值和零值日期。研究结果表明,洞窟调查和维护的最佳时间分别为3月、4月、9月、10月;冬季和夏季打开窟门均易发生窟内水汽凝结。研究结果对第87窟窟内壁画的预防性保护具有重要意义,也可为其他类似洞窟的保护措施优化提供理论支持和参考。
摘要:针对重载车辆通过震荡带时产生的振动效应及其对周围民用建筑的影响,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,以308国道白银段旁的一户民用建筑为研究对象,系统开展振动响应分析。结果表明:(1)当重载车辆以 30km/h 的速度经过震荡带时,建筑物基础处产生的振动速度为0.178cm/s ,超过了规范允许的安全振动速度限值 (0.177cm/s) ;(2)对比分析车流量大小对周围民用建筑的影响,发现当车流量增大时,车致振动速度也随之增大;(3)现场实测的振动传播规律符合理论传播规律,振动波随距离增大出现振速降低现象;(4)频域分析显示,振动频率主要集中在 0~ 50Hz 范围内,最大振动速度对应的频率集中在 0~20Hz 范围内,接近基础质点的车致振动频率;(5)综合三种方法所得结果,并参照相关规范,建议将重载车辆的通行速度限制在 30km/h 以下,以有效降低车致振动对周围民用建筑的影响。
摘要:为探讨场地效应在破坏性地震中对建筑损坏的影响,分析临街建筑倒塌对道路网格连通性的影响。首先,介绍由微动的水平与竖向分量频谱比(HVSR)计算场地易破坏程度(K 值)的方法;通过收集世界范围内破坏性地震的 K 值和建筑物震害数据,构建强震后场地易破坏程度( K 值)与建筑严重损坏概率的经验关系。其次,将建筑物严重损坏概率转化为道路堵塞概率,推导出 K 值与强震后道路网格连通性概率的关系,并构建一个包含四个城市抗震功能系统的贝叶斯网络模型,其中道路网格连通性概率作为先验信息。最后,计算单个节点和整个城市道路交通系统的韧性指数。以呼和浩特市赛罕区为例,对该区41条路段开展常时微动观测,由观测记录求出HVSR,计算出各场地的易破坏程度(K值),进而推导出道路堵塞概率;然后,利用贝叶斯网格计算出四个城市抗震功能系统及城市道路交通系统的抗震韧性指数。研究结果表明:救援系统的抗震韧性指数为51.8,聚集区间转运系统为38.6,表明这两个系统具有较高的抗震韧性;医疗救助系统的抗震韧性指数为24.7,物资运输系统为30.3,表明这两个系统的抗震能力相对较弱;城市道路交通系统的整体抗震韧性指数为7.69,表明该区域的整体抗震韧性有待加强。该方法在城市道路网格抗震韧性评估中至关重要,可为提升城市基础设施抗震韧性能力提供重要参考。
摘要:结构减振技术的进步使得该技术更易于在工程结构的新建和改造中使用。利用板式调谐质量阻尼器(TMD)减振装置安装简便、节省空间、易于维护、成本低廉等特点,在设置有消防水箱的建筑物顶层楼板上安装多个该装置,开展结构减振研究。基于动力学理论以及SAP2000有限元分析,首先研究单个TMD 参数对结构减振效果的影响规律;然后,将单个TMD分散布置,研究多个板式TMD的减振效果。结果表明:该方案充分利用板式TMD和消防水箱在地震过程中的动力特性,有效减小建筑物的振动,且对原结构和消防水箱的改动较小。研究为新建建筑和现有老旧结构抗震性能的提升提供了一种新的解决方案。
摘要:基于ABAQUS中实现的先进弹塑性砂土本构和流固耦合单元,采用简化地层模型与理想化输入地震条件,对可液化自由场、单管廊非自由场和不同结构间距的双管廊非自由场模型开展一系列平行数值模拟实验,研究土-结构相互作用(SSI)与结构-土-结构相互作用(SSSI)对液化发展区域的影响,以及结构间距对管廊内力及位移响应的控制规律。分析结果表明:邻近管廊之间的 SSSI效应对结构自身及其周围土体在地震液化期间的动态响应造成显著影响;当相邻管廊的间距较小时,管廊在液化期间的动内力比单管廊工况有明显增大,同时伴随更大的上浮和倾斜位移;SSSI导致的内力和位移放大效应随管廊间距增大而逐渐减弱。因此,在考虑地震液化作用的综合管廊抗震设计中,若存在邻近管廊或其他地下结构,应充分考虑SSSI效应,以避免因低估结构响应而引发潜在的安全隐患。
摘要:为提升城市区域地震模拟计算效率,建筑结构简化模型因其计算的高效性,已成为城市区域地震灾害模拟的主流分析方法。通过对比城市典型建筑的剪切与弯剪模型震害差异,选取简化模型分析建筑面积、年代和层数对模拟结果的影响,建立建筑分类体系。结果表明:仅考虑损伤等级时,剪切模型和弯剪模型计算结果几乎一致;3种因素对震害模拟及易损性评价结果影响从大到小依次是层数、建设年代和面积;建筑面积不同其余条件相同的建筑可归为相似建筑;进行震害初步评估时可不考虑建设年代的影响。通过对一个具体区域的震害模拟,结果表明,当不考虑建筑面积时,模拟结果不会产生较大影响,且计算效率得到较大提升。
摘要:为了从构造上进一步提升预制叠合剪力墙的连接性能,改善传统叠合剪力墙的施工质量和抗震性能,提出一种板间内置钢板加强的新型叠合剪力墙。在验证有限元建模方法合理性的基础上,对传统双面叠合剪力墙SW1与板间内置钢板加强的双面叠合剪力墙SW2、SW3进行推覆力模拟分析;基于模拟结果,对比分析各剪力墙的推覆曲线和位移延性,探讨不同构造形式对剪力墙抗震性能的影响;随后,选取SW2进行不同参数下的模拟分析。研究结果表明:(1)新型叠合剪力墙相较于传统设计,在承载能力上实现了显著提升,其中,SW3因其独特的钢板暗支撑布置形式,在增强承载力方面效果尤为突出,相较于SW1的承载能力提升了约 19% ;(2)两种新型叠合剪力墙在位移延性上表现相近,表明在保持墙体内含钢量一致的情况下,改变钢板的布置形式并不能提升墙体的变形能力;(3)当轴压比和含钢量在特定范围内增加时,虽然有助于提升新型叠合墙体的承载能力,但会相应地降低其延性。
摘要:强地震动受震源、传播路径及局部场地条件等多种因素的影响。目前,基于大尺度区域观测记录建立的地震动参数模型,在应用随机有限断层法模拟近场破坏性地震的地震动场时,常因未充分考虑参数模型的区域性特征,易导致参数不一致、模拟结果不确定性增大或精度不足等问题。文章梳理近场高频地震动模拟技术还需深化研究的若干方面,并从震源断层几何尺度与滑移分布、地震动几何传播与滞弹性衰减、震源谱高频衰减参数及局部场地效应四个方面,系统总结相关地震动模型参数的研究进展与待解决问题。基于强震动观测记录,探究小尺度区域地震动模型参数的统计规律、内在关系及其相互作用机制,发展地震动场精细化模拟方法,对于评估地震动模拟结果的可靠性具有重要实践意义,对灾后重建与应急救援、结构动力分析及抗震设计等具有重要的学术价值和工程指导意义,还可为基于情景地震的结构概率地震需求分析提供思路。
摘要:沙漠、黄土塬地区地震震源激发条件差、噪声干扰强、高频信号吸收衰减严重,造成地震资料分辨率低、成像质量差。基于此,研发一种用于接收高频地震信息的 GTDS–5Hz3×1 三芯超高灵敏度检波器;同时,利用高保真叠前噪声压制、近地表 Q 吸收补偿、稳健反褶积及 Q 偏移等技术进行叠前处理,形成一套高保真、高分辨率(双高)地震资料处理技术体系。将此技术应用至鄂尔多斯盆地南缘黄土塬发育地区,发现 GTDS–5Hz3×1 三芯超高灵敏度检波器数据在波峰、波谷处响应更敏锐,灵敏度更高,对高频弱反射信号识别能力强(主频提高约 3Hz ),成像效果好;基于该检波器的“双高"地震处理技术,实现分频噪声压制效果优化,使高频弱信号能量增强,反射轴更清晰,主频及有效频宽扩展(主频提高约 12Hz )。最终获取较高品质的地震资料,为复杂近地表地层勘探提供有效技术支撑。
摘要:为全面掌握华山断裂带重庆段地区的地震灾害风险底数,针对该断裂带所涉及的7个区,采用定量化评估和定性指标体系评估相结合的方法进行研究。先基于建筑物、人口等数据,利用评估模型计算不同超越概率水平地震作用下建筑物经济损失、人员伤亡,再根据华山断裂带重庆段地区的特点,用层次分析法确定影响地震灾害后果的单因素权重系数,综合考虑不同行政区的减灾能力指标,进行地震灾害风险区划。研究结果表明:荣昌区遭受地震灾害程度最高,其次为合川区、永川区、铜梁区、北碚区、璧山区、大足区;合川区地震灾害风险等级最高,其次为璧山区、北碚区、永川区、荣昌区、铜梁区、大足区。相应研究成果为指导地方政府防震减灾、加强工程抗震措施、做好地震应急准备提供重要的数据支撑。
摘要:为研究不同噪声源分布下微动台阵的探测效果,采用现场试验和数值分析两种方法进行分析。现场试验即对比在场地附近有无明显噪声源的情况下,不同台阵的探测效果;数值分析即模拟不同噪声源分布情况,并对比在这些情况下,不同台阵的探测效果。结果表明:对于圆形台阵和三角形台阵,即使场地附近有明显噪声源,也可以提取较为准确的频散曲线;对于十字形台阵,当场地附近没有明显噪声源时,提取的频散曲线较为准确,当场地附近有明显噪声源时,十字形台阵的勘探结果会受到一定影响;对于直线形台阵,不同的台阵走向可能会导致不同的勘探结果产出。因此,不同噪声源分布对微动探测效果影响显著,开展勘探时应根据噪声源分布特征优选圆形台阵或三角形台阵,视情况采用十字形台阵,谨慎使用直线形台阵。
摘要:基于振动台试验,结合Arias强度与小波包能量谱等多指标分析,揭示黄土隧道洞口段的地震动损伤机理与破坏规律。研究结果表明,隧道洞口段为典型的能量集中与损伤薄弱区,具体表现为拱顶进深 3.8d~5.2d(d 为单倍隧道洞径)、洞门区及仰拱进深 1.5d~3d 范围,在Arias强度云图中显示为高强度区,易发生拱顶塌陷、水平变形或仰拱隆起等破坏,且损伤演化过程呈现明显的阶段性特征。当结构进入不可逆塑性损伤阶段时,Arias强度出现空间突变与数值陡增,同时小波包能量谱中的低频能量(E1)占比显著上升,表明低频能量在结构破坏中起主导作用,且隧道洞口段存在显著的地震动放大效应。此外,隧道结构与周围土体之间存在复杂的相互作用。隧道刚度会改变邻近土体的动力响应和应力场,但其约束效应随土体损伤累积而逐渐减弱,从而加剧动力失稳。研究结论可为隧道洞口段的抗震设计,特别是刚度过渡区处理和频域设计准则的制定提供重要依据。
摘要:利用积石山 Ms6.2 地震和乌什 Ms7.1 地震震中周围的地电场台站观测数据,研究地震发生前后地电场能谱值变化。结果表明:(1)在积石山 Ms6.2 地震发生前,武胜驿、松山和平凉等台观测到地电场低频成分能谱值有显著增大的现象;(2)乌什 Ms7.1 地震发生前,乌什、温泉和乌鲁木齐等台均观测到地电场低频成分能谱值先增大后降低的明显变化;(3)初步分析认为,地震前地电场异常现象主要是由于震源孕育过程中激发的低频电磁辐射传播至台站所致。然而,测区地下介质的形变也可能激发局部区域的低频电磁辐射,这一因素同样不容忽视。
摘要:主震发生后常伴有余震,这些余震会使结构产生“二次损伤”。连体建筑结构因其形式特殊,在地震作用下的传力机制较为复杂,但现行设计标准尚未充分考虑余震影响。采用增量动力分析法,对某连体结构在主震及主余震序列作用下的地震易损性进行对比研究,重点探讨不同构造方法构建的人工主余震序列对结构性能的影响差异。研究表明:结构在主余震序列作用下的易损性曲线明显高于单独主震工况,表明余震加剧了受损结构在各极限状态下的超越概率;具体而言,多遇、设防、罕遇地震作用下,超越概率的平均增加值分别为 4.15%.6.12% 和 4.9% 。连体结构在各类型主余震序列下的易损性不同:基于衰减法构建的序列与天然主余震的易损性最为接近,超越概率最小,而基于重复法的序列则导致结构超越概率最大;三类地震作用下最大与最小超越概率的均值差异分别为 3.9%.5.32% 和 4.06% 。人工主余震序列(尤其是基于重复法构造的序列)较天然序列具有更强的破坏性。尽管连体结构在主余震序列作用下基本满足现行抗震设防要求,但余震导致的累积损伤效应仍需在设计中予以重视。
摘要:2014年9月浙江珊溪水库发生震群活动,引起广泛关注,然而,目前对该地区构造力学环境的认识尚存争议。为此,基于珊溪水库2014年9月—2015年4月的地震目录和震相观测数据,对震群的b 值进行计算,利用双差定位方法对震群开展精定位,结合震源机制解和应力场反演结果,研究分析该地区震群活动的发震构造和成因机理。研究表明:(1)震群的震源分布和震源机制解的节面统计都呈现出明显的NW—SE向的高倾角构造特征,符合双溪—焦溪垟断裂第三条分支断裂的构造特征。(2)震群的 b 值为0.76,反映出该震群存在震级小、频次高的水库地震特征;震群中 地震震源机制解多为走滑型,与小震极性反演得到的区域应力场主应力轴的构造特征一致;根据对该区域震群活动的 b 值、重定位、震源机制解和区域应力场特征的研究结果显示,此次震群活动属于构造型水库地震,是双溪—焦溪垟断裂第三条分支断裂在区域应力场控制下发生力学失稳所导致的。
摘要:针对2008年 Ω?5?12? 汶川地震触发的大规模跨断层岩质斜坡失稳现象,现有研究多关注静态断层或地震瞬时作用,对断层渐进错动过程中能量传递-斜坡响应的动态耦合机制(尤其是倾角效应)缺乏定量认识。通过设计并开展 50° 和 30° 跨逆断层斜坡大型振动台模型试验,基于希尔伯特-黄变换(HHT)分析,系统研究地震作用下跨逆断层斜坡的频谱特性和能量演化规律,揭示斜坡累积损伤机制和失稳破坏机理。结果表明:(1)地震能量分布呈现显著上、下盘效应, 50° 斜坡上、下盘差异相较于30° 斜坡更为明显,高倾角断层上盘破坏潜力更大,更易发生快速局部失稳。(2)断层错动诱发斜坡局部高频响应并导致能量集中,加速裂纹扩展;高倾角断层易引发坡体非线性变形并增强动力响应,而低倾角断层则使能量传递更均匀。(3)斜坡裂隙发育受断层错动、剪切和挤压作用控制,从浅表向深部逐步扩展;断层倾角对裂隙发育特征和失稳机制具有重要控制作用。研究成果可为断层活动影响下的地震诱发滑坡风险预警与灾害治理提供新视角和科学依据,具有重要的理论和实际意义。
摘要:为进一步检测地形变仪器的异常数据,提升仪器数据可用率及运维人员故障初步判别效率,文章提出一种基于数据挖掘的序列重要点-局部异常因子(SIP-LOF)算法。将地形变仪器的原始观测序列分割成子序列,通过计算序列中每个点的离群距离和局部异常因子等,判断该数据点是否为离群点,进而量化每个数据点的异常程度,实现对前兆形变观测中自然干扰、设备故障、地震前兆等典型事件的异常检测。研究结果表明,相较于传统方法,该方法针对多个台站前兆数据的异常检测均有较好的检测效果,异常类型覆盖面更广;并且,当LOF限值为2.5时平均异常判定准确率最高,对前兆数据的处理工作具有积极意义。