强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

不同隧道介质下地铁列车运行引起地表的振动响应研究

通过选取具有代表性的地铁隧道土层和岩层介质环境,利用有限元软件ANSYS建立隧道—地层有限元模型,基于相同隧道埋深下,施加相同的轮轨激励,研究地铁列车通过不同隧道岩土介质环境时引起的地表振动响应。结果表明:土层地铁,低频(≤8Hz)衰减不明显,高频(80 Hz)开始衰减较快;岩层地铁,在低频(≤8Hz)和高频(100Hz)衰减均较快,衰减幅度大于土层地铁,但中高频能量带宽却大于土层地铁;不同隧道介质下地表振动响应一般均出现4个峰值,其中10~20Hz出现振动放大区,尤其是在12.5Hz左右。距隧道中心50m范围内,岩层地铁与土层地铁的地表振动响应相差不大,大于该距离后,岩层地铁低频振动(≤8Hz)衰减较快,中高频(≥20Hz)衰减较慢,土层地铁则相反。8Hz以内,岩层地铁中振动衰减量大于土层地铁,且随频率增大,岩层地铁与土层地铁振动衰减差异有减小趋势;在10~12.5 Hz,振动波在土层地铁中衰减量开始大于在岩层地铁,且二者衰减量随距隧道中心的远近影响不大。可为地铁减振及设计研究工作提供一定的参考。     

含倾斜夹层场地动力响应的大型振动台试验研究

为了研究含倾斜夹层场地在地震作用下的动力响应及为可能的场地加固提供指导,基于大型振动台模型试验,研究了含倾斜夹层场地在El Centro地震波作用下的加速度、应变及位移响应特征,同时通过频谱分析讨论了夹层对场地稳定性的影响,并用拟静力分析得到场地的启动临界加速度及场地的稳定系数. 试验结果表明:夹层对于加速度峰值存在明显的削弱效果,加载地震波峰值越大,削弱程度越大,同时基岩中加速度放大系数呈现“量级饱和”特征;夹层处应变峰值最大,当加载地震波峰值大于0.33g时,场地平台与斜坡拐角下基覆中存在另一峰值,应变形状呈现“W”形;夹层对20 Hz附近频段的傅里叶幅值有一定的削弱作用,同一土层反应谱卓越周期基本一致,不同土层反应谱差别较大,夹层处（0.31 s）卓越周期大于基岩（0.19 s）与基覆处（0.21 s）;拟静力分析显示0.33g时场地的稳定系数为3.16,强风化带启动的临界加速度为1.42g.      

黄土边坡动力失稳的振动台试验研究

与傅里叶变换相比,小波包变换能够反映地震波的时域和频域局部化特性,因此,引入小波包分析方法进行地震动响应信号的分析.通过大型振动台试验研究了黄土边坡的动力失稳过程,分析了峰值加速度PGA及加速度放大系数AFA的放大效应,并利用MATLAB编程实现加速度信号的小波包变换.研究表明:PGA和AFA的放大效应与边坡的变形损伤累积息息相关;边坡动力失稳过程中起主要作用的是地震波的低频部分(0.1～12.51 Hz),而且随着边坡的损伤累积,第一频段(0.1～6.25 Hz)的能量占比E1和第二频段(6.26～12.51 Hz)的能量占比E2的高程规律会发生明显变化;研究结果表明,黄土边坡的地震失稳过程可以划分为弹性变形、塑性小变形和大变形失稳三个阶段.     

脉冲型近场地震波反应谱的阻尼调整系数分析

阻尼调整系数定量描述了阻尼比对结构地震响应的影响,与地震波频谱特征等相关,用于从低阻尼比反应谱推算高阻尼比反应谱.本文以近场脉冲型地震波为对象,研究其反应谱阻尼调整系数的规律并建立计算公式.选取50条脉冲型地震波并提取出等效低频脉冲,考虑0.05~0.50之间13种阻尼比,计算得到地震波、等效脉冲的反应谱和各自基于5%阻尼比的阻尼调整系数.研究结果表明,结构周期与地震波脉冲周期比T/Tp在0.5~1.2内,提高阻尼比对位移、速度和加速度响应都有降低作用且减震效果最明显,等效脉冲与实测地震波的阻尼调整系数接近.对加速度、速度和位移谱分别拟合,得到了0.5T/Tp1.2范围内考虑脉冲周期Tp影响的阻尼调整系数评价公式.     

东笤溪大桥桩基成孔施工方法

根据地质钻孔资料,本合同段大桥处于冲湖积平原区,地形平坦,河网密布,地势低洼。表部分布冲湖积软塑~硬塑亚粘土,下伏海积淤泥质土层,上部硬土层(第一硬土层),其下分布厚层海积软土层;中下部分布冲积粉细砂与冲湖积硬土层(第二硬土层),底部分布冲积砾砂层、圆砾层,下伏基岩以白垩系泥质粉砂岩、砂砾岩等为主。     

不同频谱特性地震动输入下的场地地震反应

对进行土-结构相互作用大比例模型试验的成层土场地,在获取各层土动力特性指标的基础上,土体采用等效线性模型,进行了不同加速度峰值和不同频谱特性地震动输入下的场地三维有限元地震反应分析,研究了场地土的地震放大效应和地基的滤波效应,为进一步研究土-结构相互作用奠定了基础.     

基于相位差谱的非平稳地震波合成及应用

为了模拟地震动的非平稳性和多维性并克服传统三角级数法在合成地震波中选择包络函数具有任意性和不能表征频率非平稳性的缺点,提出了基于相位差谱法的多维多点非平稳人工地震波合成. 首先,基于随机场理论模拟地震动的行波效应、相干效应、场地效应和多维性;其次,确定能表征地震动的强度非平稳和频率非平稳性的相位差谱;最后,将合成的非平稳地震波和当量反应谱应用到实际桥梁抗震分析中进行分析对比. 研究结果表明:相位差谱法合成多维多点非平稳地震动不需要包络函数控制地震波的波形,排除人工选择强度包络函数的任意性,且考虑了地震动的空间相关性和多维性,优于传统的三角级数法;本文方法与传统反应谱法计算结果基本一致,采用反应谱法计算的两处墩底的剪力值和弯矩值分别相差在10%和17%以内,本文方法分别在9%和12%以内.      

汶川地震中九襄断裂对汉源烈度异常的影响

为分析汶川地震中九襄断裂对汉源县高烈度异常的影响,基于对汉源县城震害的科学考察、场地勘察以及地震地质与地形图,建立了典型的二维地震反应分析模型,采用有限差分法和透射边界理论,分析了九襄断裂对汉源县城震害的影响.结果表明:九襄隐伏断裂对汉源烈度异常有一定影响,对频段在4~8 Hz之间的地震动放大效应显著,使地表地震动峰值加速度约增大9%;该频段与汉源县城部分建筑物的自振频率吻合,放大的地表地震动和共振效应加重了汉源县城的震害,是汉源高烈度异常的主要原因之一.因此,场地中的非发震隐伏断裂对地表地震动有一定放大效应,工程选址和抗震设计时应考虑其影响.      

汶川地震垂直和平行断层方向地震动特征差异

为探讨断层走向对水平地震动的影响,选取汶川地震113组水平地面运动加速度记录,对比研究了垂直断层方向(FN)和平行断层方向(FP)分量的地震动加速度峰值、持时、反应谱、放大系数和特征周期等参数的差异.结果表明:断层距小于50 km时,FN分量地震动加速度峰值大于FP分量,且二者加速度峰值比的均值受场地条件影响较小;断层距越大,FN和FP分量地震动加速度持时越长;断层距小于100 km时,Ⅰ类场地FN和FP分量加速度持时的差别大于Ⅱ类场地;近断层区域内,FN与FP分量加速度反应谱比值的均值大于放大系数比值的均值,Ⅰ类场地FN和FP分量加速度反应谱、放大系数的差别均分别大于Ⅱ类场地;FN和FP分量地震动特征周期差别明显,且二者比值的均值和差值的均值都受场地条件影响较大.     

地震作用下特大型桥梁嵌岩桩基础动力响应

依托铺前大桥实体工程, 基于人工质量模型和桩-土惯性相互作用机理, 通过振动台模型试验, 选用叠层剪切式模型箱, 模拟了自由场在地震作用下的振动反应, 分析了0.15g ~0.60g (g为重力加速度) 地震动强度下大直径桥梁嵌岩桩基础加速度、相对位移、弯矩等响应特性和损伤情况等。研究结果表明: 桩基础加速度峰值从桩底至桩顶呈增大趋势, 加速度放大系数随地震动强度的增大逐渐减小, 输入地震波为0.55g 时, 桩顶加速度放大系数趋于稳定值1.34;桩顶加速度时程响应频率低于桩底加速度时程响应频率, 上部覆盖层对地震波的放大作用和滤波效应明显; 随着地震动强度的增大, 桩顶相对位移峰值近似呈线性增大, 在0.15g ~0.60g 地震动强度下, 桩顶相对位移峰值变化范围为1.97~6.73mm; 桩基础弯矩沿桩长呈“3”字形变化, 上部软硬土层分界处和基岩面附近弯矩达到峰值, 并随地震动强度的增大而增大, 地震动强度为0.50g 时达190.9kN·m, 超过桩身抗弯承载力; 桩基础基频随地震动强度的增大呈整体降低趋势, 在0.50g 地震动强度下, 其基频较0.35g 地震动强度下低50.1%, 桩基础产生损伤; 桩顶与承台连接处、上部覆盖软硬土层界面和基岩面附近桩身在地震作用下易产生裂缝, 桥梁桩基础抗震设计时应着重考虑。      

强震作用下近断层桥梁桩基动力响应

为探明强震作用下断层上、下盘桥梁桩基动力响应差异，依托海南省海文大桥工程，通过振动台模型试验，研究了0.15g~0.60g地震动强度作用下断层上、下盘桩基的桩身加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩响应规律差异与桩基损伤特征。研究结果表明:在不同地震动强度作用下，断层上、下盘桩基的桩顶加速度峰值相差0.291~0.488 m·s-2，桩顶加速度放大系数相差0.067~0.195，原因为断层对两侧岩土体影响范围存在差异与桩周岩土体“非线性”差异；随着地震动强度的增大，断层上、下盘桩基的桩顶相对位移差值逐渐增大，最大差值为0.77 mm；断层上、下盘桩基的弯矩最大值相差5.294~82.932 kN·m，且弯矩最大值均出现在覆盖层软硬土交界面与基岩面附近，原因在于下盘作为稳定盘，受上盘土体挤压作用，对下盘岩土体的振动剪切有一定抑制作用；地震动强度为0.35g时，断层上、下盘桩的最大弯矩均未超过抗弯承载力，满足海文大桥抗震设防烈度Ⅷ度(0.35g)的要求；地震动强度为0.35g~0.45g时，断层上盘桩的基频变化幅度较小，地震动强度为0.50g~0.60g时，断层上盘桩的基频显著降低，在桩顶与承台连接处、软硬土层界面与基岩面附近出现裂缝，说明此时桩基已发生损伤。可见，断层上盘桩基的桩身加速度峰值、桩顶相对位移与桩身弯矩动力响应指标均大于下盘桩基，断层上、下盘桩基动力响应变化规律差异显著，体现出显著的“断层上盘效应”，因此，强震作用下近断层桥梁桩基础抗震设计时，应着重考虑断层上盘桩基础的抗震承载能力。      

考虑弹性应变阈值的频率相关等效线性化方法

传统等效线性化方法由于原理简单、参数获取方便而广泛应用于工程场地非线性地震反应分析中．实际工程应用中发现,这种方法由于对各个频率分量采用了等效剪应变水平,使得地面最大峰值加速度和高频段计算结果明显偏低．若干实验表明,应变幅值对土的力学行为起着关键性作用,当应变低于弹性应变阈值时,土体处于线弹性状态,弹性应变阈值主要与土的塑性指数有关．本文在对各种频率相关等效线性化理论方法分析的基础上,结合弹性应变阈值理论,建立了考虑弹性应变阈值的频率相关等效线性化方法,运用本文方法对海口某实际场地进行了土层地震反应分析,对比了与传统等效线性化方法的差异;同时对不同覆盖层厚度遭遇不同地震动强度的地震动进行了计算分析．总结了不同覆盖层犀度下本文方法和传统等效线性化方法计算结果的差异及规律．     

砾石桩在软土地基中的应用

砾石桩作为软土地基处理的一种方法，在施工中的作用越来越大。本文通过砾石桩的施工及试验检测，分析了砾石桩施工对软土地基的作用。     

苏巴什东寺佛塔的地震动力响应

为更好地保护土遗址,用FLAC3D软件对苏巴什佛寺东寺佛塔进行了地震响应分析,包括佛塔位移、应力以及地震波的加速度放大系数和傅立叶谱.结果表明:在地震荷载作用下,该佛塔产生了一定永久位移,佛塔内部产生了拉应力集中;地面以下地震加速度存在弱化现象,地面以上地震加速度存在放大现象,地震加速度放大系数随距地表高度的增大而增大...     

轨道平顺性与土动力特性对地铁隧道振动的影响

为精确计算列车动荷载作用下软土地铁盾构隧道频域振动响应,考虑地基动刚度随应变频响的非线性变化,建立了车辆/轨道/隧道/软土地基的垂向耦合动力学模型,研究了不同轨道平顺等级下软土动刚度随应变频响非线性变化对地铁盾构隧道随机振动的影响规律.研究结果表明:随着轨道平顺性的恶化,地基动刚度随应变频响非线性的变化将引起地铁盾构隧道各频段内的振动加速度级出现明显的非均匀变化;轨道不平顺恶化后,软土地基动刚度的非线性将改变地铁盾构隧道频域振动幅值大小,且其对应频率会出现约有0.2 Hz的偏移,致使地铁盾构隧道频域振动能量出现重分布现象.      

岩土掘进爆破施工减震分析

分析当前爆破地震效应及其影响因素的研究现状,通过分析土岩爆破的物理过程和爆破能量分配,探讨爆炸地震波的形成及传播特性。探索爆破震动在边坡中的传播衰减规律,研究爆破荷栽作用下边坡的动态响应并寻求响应同爆源参数之间的对应关系,通过现场监测调整和优化爆破方案,提出切实可行的控制手段,为工程界解决相关问题提供理论参考。