西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC~(3D)数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距、地震波对地裂缝场地动力响应均无明显影响     

地裂缝场地结构抗震设防避让距离研究

以西安地铁二号线沿线地质勘查资料为基础,借助ABAQUS有限元软件建立地裂缝场地与结构共同作用模型,将结构分别置于距地裂缝不同距离的位置,并施加El-Centro地震波,通过比较不同位置结构的层间位移角、框架柱剪力的变化情况,研究近地裂缝结构在地震作用下的工作特性,找出不同避让距离下的结构动力响应变化规律,并与地表峰值加速度的变化规律进行对比分析,为地裂缝场地结构的避让距离选取提供参考。结果表明:上盘结构层间位移角放大幅度为30%~41%,而下盘结构层间位移角放大幅度为18%~22%,上盘结构的破坏程度远大于下盘结构。随避让距离的增大,地表加速度峰值逐渐减小,结构破坏情况相应减弱,但地表峰值加速度表现出现较为平缓的线性下降,而其上部结构的峰值位移曲线则出现大幅度的下降,甚至在近地裂缝处产生突变,其最大层间位移角放大幅度由41%降为21%,地表加速度峰值的变化并不能完全反映出近地裂缝结构的动力响应规律。位于地裂缝场地的结构动力时程响应规律明显区别于普通场地上的结构,对位于地裂缝场地的结构进行抗震设计时应对水平地震影响系数最大值αmax进行调整。     

基础类型对框架结构及场地土地震响应影响试验研究

本文设计独立基础框架和整体箱型基础框架结构模型,基于试验数据的对比分析,探讨基础类型与地震动特性对场地土以及结构自身地震响应的影响。试验结果及分析表明:地表结构的存在总体上是放大了地表加速度响应,放大最大幅度达到了40%,影响范围可达3倍的结构跨度,且具有一定埋深的箱型基础的影响大于浅埋独立基础。由于土体对独立基础的约束相对较弱,导致独立基础结构模型的加速度响应总体上大于箱型基础的;独立基础结构模型可能发生摇摆运动导致结构基础竖向响应的频谱特性含有较多的高频成分。另外,地震动特性对结构响应也较显著,其中脉冲地震动NR波的影响最为显著。     

地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究

为了研究在地铁列车振动荷载情况下盾构隧道-地裂缝-围岩相互耦合作用下的场地灾害效应,从西安地裂缝地质环境和西安地铁2号线的实际工程背景出发,采用相似理论设计了相似比例尺为1∶5的物理模型试验,对盾构隧道、围岩材料、地裂缝等进行了合理设计。基于偏心块的振动原理,课题组自主研发了列车激振器来模拟地铁列车荷载,激振方式采用移动荷载激振方式,分析在不同列车车速和激振频率下地裂缝两侧土体的加速度变化情况,以此来研究地铁隧道-地裂缝-围岩系统在地铁振动荷载作用下的动力响应规律。结果表明,列车振动向下传播时振动衰减的幅度要小于向上传播衰减的幅度,由此为实际工程中减少地铁振动灾害效应技术的发展提供了理论支撑。     

陕西省地震动衰减及台站场地响应研究

利用陕西省测震台网的25个台站和2008—2010年所记录到的19个地震进行了陕西省Q值及台站场地响应值的计算,得出非弹性衰减Q值随频率f的关系为Q（f）=826.57f 0.3538。这说明陕西省处于高Q值区域,地壳相对较稳定,地震活动性相对较弱。计算得到的陕西省数字测震台网25个台站的场地响应值,其中,只有铜川台（...     

尾波的场地放大作用及其在S波场地响应中的有效应用

本文的主题是，研究是否可由尾波测得特定场地的Ｓ波响应。我们使用了南加州４个ＴＥＲＲＡ地学透镜台观测到的１９９２年半德期和大熊地震的余震的记录。由于ＴＥＲＲＡ地学透仪的大动态范围，所记录的Ｓ波具有宽频带响应，而尾波的持续时间也长。     

不同场地条件下地连墙对地铁车站结构地震动力响应的影响

地铁车站多采用基于地下连续墙(简称：地连墙)的明挖施工方法,施工后地连墙作为永久结构与车站共同受力。在车站结构抗震分析中,考虑到地连墙可能对结构抗震的有利作用,出于安全储备考虑通常忽略地连墙的存在,但地连墙对车站结构地震响应的影响规律和机理仍有待深入研究。以某典型两层三跨地铁车站结构为对象,基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,开展有无地连墙情况车站结构地震响应特性对比研究,揭示不同场地条件下地连墙对车站结构地震响应的影响规律,阐明地连墙的影响机理。研究结果表明：地连墙具有减小车站结构总体层间位移效应,有利于侧墙和底层中柱抗震,但同时放大了顶底板与侧墙连接处的弯矩和正应力;地连墙对结构顶层中柱端部及中跨中板板端的内力和正应力的影响与场地条件相关,坚硬和中硬场地条件下具有减小效应,软弱场地下略有增大作用。上述结构响应规律的原因可归结为地连墙增加了结构侧墙刚度,降低了结构整体侧向变形,但限制了侧墙的弯曲变形,导致结构顶底板与侧墙交接处的弯曲变形和内力增大。     

构筑建筑工程抗震设防新模式浅析

如何在新时期构筑建筑工程抗震设防新模式,文章从构建基础平台、加强场地类别对抗震设计规范的影响、重新对城市进行地震小区划工作、新模式的建立四个方面进行了分析和探讨,为进一步建立建筑工程抗震设防新模式提供了参考依据。     

在以色列利用弱运动测量估算场地响应

引言场地响应似乎是在地震危险性评价及其次生灾害中首先要考虑的。研究最多的可能是1985年的墨西哥城地震(Stagh et al., 1988)。然而,最近的加利福尼亚(洛马普列塔,1989和诺思里奇,1994)和日本(神户,1995)地震大灾难使人们清醒地意     

不同方向地震动作用下水平层状边坡动力响应特性

在斜坡的动力响应分析中,地震动的激振方向是影响斜坡动力响应规律的主要因素之一.本文以“5·12”汶川地震灾区典型斜坡岩性及结构为模拟特征,通过对水平层状岩质斜坡开展振动台模型试验,探究地震动方向对斜坡动力响应规律的影响.以输入峰值加速度0.3g的正弦波和天然波为例,着重对比分析斜坡模型在水平向、竖直向及合成向激振波作用下的加速度动力响应规律.研究结果表明:水平向上,在不同频率的地震动作用下,斜坡的中上部的加速度动力响应较之下部更为显著,X向地震动作用下斜坡的加速度动力响应沿高程呈较强的线性增大特征,而Z向地震动作用下斜坡的动力响应却表现出明显的非线性,且斜坡在合成向天然波作用下的响应规律表现出明显的P-△效应;竖直向上,Z向地震动作用下斜坡坡表和坡内的加速度响应值会随着频率的增加而不断减小,出现逐渐衰减和频散的现象.     

索杆张力结构的动力特性和非线性地震响应分析

索杆张力结构是以拉索和压杆为基本单元构成的自平衡体系,并通过预应力提供结构刚度的一类新型空间结构。通过修正的拉格朗日方程推导了索杆张力结构的增量运动方程,且采用Ne—wmark常平均加速度法求解方程,在每个时间步内应用了修正的牛顿拉斐逊法。应用此方法对索杆张力柱面网壳的自振特性及其在地震作用下的非线性动力响应进行了数值模拟分析。     

汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响.从汶川M8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录,根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整,使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致,以此作为结构地震反应分析的地震动输入.选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构,建立有限元分析模型,分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布.研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异,且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言,非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大.随着结构自振周期的增加,高阶振型的影响更加明显.与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大.速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型,产生较大的层间位移反应.非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此,在开展近断层结构地震影响评价时,应考虑近断层速度脉冲的影响.     

汶川地震近断层地震动作用下 结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响. 从汶川M_S8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录, 根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整, 使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致, 以此作为结构地震反应分析的地震动输入. 选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构, 建立有限元分析模型, 分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布. 研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异, 且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言, 非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大. 随着结构自振周期的增加, 高阶振型的影响更加明显. 与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大. 速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型, 产生较大的层间位移反应. 非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此, 在开展近断层结构地震影响评价时, 应考虑近断层速度脉冲的影响.     

9度设防区场地脉动测试分析

为了了解9度设防区场地的动力特征,应用脉动法对四川省西昌市(9度设防)25处典型场地进行了脉动测试,并采用Nakamura方法对实测数据进行了处理,获得了该地区场地卓越周期的分布规律以及地基处理、断裂带、湖泊对场地动力特性的影响,为反应谱理论在9度设防区的应用提供了试验依据.测试结果表明:西昌市场地的卓越周期主要分布在...     

Orthogonal expansion of ground motion and PDEM-based seismic response analysis of nonlinear structures

This paper introduces an orthogonal expansion method for general stochastic processes.In the method,a normalized orthogonal function of time variable t is first introduced to carry out the decomposition of a stochastic process and then a correlated matrix decomposition technique,which transforms a correlated random vector into a vector of standard uncorrelated random variables,is used to complete a double orthogonal decomposition of the stochastic processes. Considering the relationship between the Hartl...     

地震动永久位移对结构地震反应影响

本文推导了基于位移激励计算单自由度体系拟速度谱公式,通过构造的脉冲位移时程对公式精度进行了验证;之后利用小波变换去除强震记录噪声而保留地震动永久位移,再基于去趋势项方法和滤波方法去除永久位移后,计算拟速度谱。算例结果表明:短周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值与保留永久位移的位移激励拟速度谱值相差很小;中长周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值总体上小于保留永久位移的位移激励拟速度谱值,且不保留永久位移时,滤波方法引起的拟速度谱降幅大于去趋势项方法所引起的拟速度谱降幅。因此,基于位移激励计算中长周期结构的地震反应时,应保留地震动永久位移,或基于去趋势项方法去除永久位移。     

An investigation on the ground motion parameters and seismic response of underground structures

Peak ground acceleration (PGA), frequency content and time duration are three fundamental parameters of seismic loading. This study focuses on the seismic load frequency and its effect on the underground structures. Eight accelerograms regarding different occurred earthquakes that are scaled to an identical PGA and variation of ground motion parameters with ratio of peak ground velocity (PGV) to PGA, as a parameter related to the load frequency, are considered. Then, concrete lining response of a circular tunnel under various seismic conditions is evaluated analytically. In the next, seismic response of underground structure is assessed numerically using two different time histories. Finally, effects of incident load frequency and frequency ratio on the dynamic damping of geotechnical materials are discussed. Result of analyses show that specific energy of seismic loading with identical PGA is related to the seismic load frequency. Furthermore, incident load frequency and natural frequency of a system have influence on the wave attenuation and dynamic damping of the system.     

考虑结构地震反应特性的非结构构件动力加载制度

我国在非结构构件抗震性能方面的实验研究尚处于起步阶段。首先介绍了美国纽约州立大学布法罗分校非结构构件模拟器的加载制度（UB-NCS加载制度）。在此基础上,为了考虑结构特性对非结构构件地震反应特性的影响,建议以结构在大量地震动作用下的非线性时程反应为依据,确定楼面峰值加速度和最大层间位移沿结构高度方向的分布函数。将其用于UB-NCS加载制度,可得到针对某一具体结构中位于某一楼层的非结构构件的位移时程加载曲线。该方法在对非结构构件进行检测加载时,能够考虑其所在结构的非线性地震反应特性,可用于研究不同的结构体系或地震损伤控制技术在减轻非结构震害方面的效果。