近断层地震地面运动峰值衰减规律研究

研究近断层区域地震动的峰值衰减规律,可以为近断层区的地震危险性分析和工程结构抗震设计提供关键性基础数据．基于包括中国“5．12”汶川地震在内的全球23次地震事件中的338条近断层地震动记录,引入考虑震级和断层距影响的地震动衰减模型,采用最小二乘法对峰值加速度、峰值速度及峰值位移进行了回归分析,得到了近断层区域地震动峰值的衰减关系．与其他学者所提出的衰减关系的对比表明,文中提出的峰值衰减模型可更准确地揭示近断层区域地震动峰值的衰减变化规律．     

基于随机地震动模型的黄土隧道动力响应研究

汶川地震震损表明,隧道结构在强震作用下会出现结构损伤和破坏.地震动的发生具有很强的随机性,而目前大多采用经典地震动记录对进行隧道地震动力时程分析,无法保证与震源机制和场地特性相匹配,采用确定性地震动记录,对地震动随机特性考虑尚不够完善.因此,基于杜修力地震动模型,采用脉冲函数法求解动力方程,对某黄土隧道进行了随机响应分析分析,研究了随机地震动作用下黄土隧道随机地震响应特征.计算结果表明:隧道拱顶的主应力功率谱密度函数呈单峰,其响应主要发生在低频,而拱腰、边墙、墙脚、轨道板主应力功率谱密度函数呈双峰,主要发生在低频和中频;隧道位移响应主要在发生在地震方向,其响应均方差在2.1 cm以上,轨道板位移响应很小;隧道拱腰和墙脚的主应力响应很强烈,其均方差在3.1 MPa以上;拱腰和墙脚为黄土隧道地震响应最不利的位置.该研究可以为黄土隧道抗震理论提供支撑.     

桥梁结构非线性地震响应极值分布的估算方法

为了研究近断层脉冲地震作用下桥梁非线性地震响应极值分布，进行小失效概率下的桥梁动力可靠度精确计算，提出了一种有效的近断层脉冲地震作用下桥梁结构非线性地震响应极值分布分析方法. 首先考虑桥梁结构的非线性和地震动的不确定性，采用拉丁超立方抽样对近断层脉冲地震动随机参数和结构随机参数进行随机抽样，通过模拟的高频地震动均方值和与精确值的相对误差确定出所需要的样本数量；其次以合成的近断层脉冲地震动作为地震激励，通过时程分析对结构非线性动力方程进行求解，从而得到结构非线性地震响应极值样本，再采用改进的分数阶矩最大熵原理获得结构非线性地震响应的极值分布；最后通过非线性单自由度系统和三层非线性剪切框架验证了该方法的有效性. 研究结果表明:该方法不仅能够有效的模拟近断层脉冲地震作用时，桥梁结构与地震动双重不确定性影响下的动力响应极值分布，更能在兼顾效率和计算精度时，精确估计桥梁结构非线性地震响应极值的尾部分布，能够为桥梁结构非线性动力可靠度评估提供一种有效的途径.      

近断层地震的加速度峰值比和反应谱分析

以近年来发生的主要地震中获得的大量地震记录为基础，并按照断层距和场地进行了分类．对竖向加速度与水平向加速度记录的峰值比的统计分析表明，近断层(断层距为0～15km)和中等断层距(断层距为15～30km)实际地震记录的加速度峰值比的统计结果大于我国现行抗震规范的取值，远断层(断层距为30-60km)记录的加速度峰值比的统计结果接近于我国现行抗震规范的规定；对水平加速度记录的反应谱统计分析表明，硬场与中等场记录计算的动力放大系数均值谱在大于0．2S的周期范围内高于我国现行抗震设计规范的谱值，而与UBC97的设计谱值相当，我国现行规范的设计谱应用于近断层地区的硬场和中等场可能偏于不安全；软场记录计算的动力放大系数均值谱与我国现行设计规范的谱值相当，而远小于UBC97的设计谱值，UBC97规范的软场设计谱可能偏于保守．     

兰州地铁浅埋大断面饱和黄土隧道施工力学特性研究

以兰州地铁一号线一期工程东岗站浅埋大断面区间隧道为例,考虑应力和渗流场共同作用,构建三维数值分析模型,对饱和黄土地层中大跨区间隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维数值模拟分析,获得了孔隙水压力、围岩及初期支护应力、地表及洞壁位移、支护内力的分布特征,为饱和黄土地层中浅埋大断面区间隧道施工提供技术参考.     

高阶交错网格有限差分法的地震波场数值模拟

基于地震波波动方程和有限差分法,针对多种不同的复杂地质模型,进行高阶交错网格地震波场模拟仿真研究.首先对地震波波动方程原始形式进行推演,得到一阶速度应力弹性波方程,然后用时空二元高阶交错差分网格的方法对其进行离散化,最后对三层背斜模型、断层模型和含油模型进行了数值模拟实验,获取相应的波场快照和地震道图像进行对比分析,并讨论了差分阶次对于仿真精度的影响.仿真结果表明：算法计算精度准确,计算效率高,适合于模拟非均匀介质、复杂构造和复杂地质体的地震波场.     

基于实际记录检验的近断层区结构抗震设计谱研究

由于长周期大幅值脉冲型运动效应、方向性效应等显著特征,近断层地震动和远场地震存在明显差别,近场区的设计地震动需专门研究.文中建立了包含世界范围内23次主要地震事件中338条水平向记录的近场地震动数据库,对中、美相关的代表性抗震规范的设计反应谱进行了场地分组下的实际地震动检验,表明现行各规范与近场需求存在较大差别,难以直接适用于近断层区的结构抗震设计.通过引入考虑近场地震动效应的近断层系数、衰减指数,分别对设计谱平台高度和中、长周期段衰减速率进行修正,并通过对特征周期的取值进行调整,给出了适用于近断层地区结构水平向抗震设计谱的建议.对比检验表明,所建议的设计谱和实际近断层记录分组均值谱吻合较好,并与代表性的跨越断层区典型高速公路桥梁桥址抗震设计谱相一致,可适用于近断层区域工程结构的抗震设计.     

动载作用下断层隧道施工注浆效果分析

以葵坝路隧道为工程背景,通过 ANSYS/LS-DYNA 有限元软件,在未注浆和不同预注浆范围内,进行断层隧道在爆破开挖下的数值模拟,得到了拱顶围岩的位移、振速及最大主应力等动力响应分布规律,为断层隧道的预注浆加固效果提供了依据,得到了较为经济且合理的注浆优化范围。研究结果表明：预注浆支护措施能改善断层围岩的动力响应特性,且最优注浆范围为隧道轮廓线外4m和掌子面前方4m。所得结论可为类似隧道工程的注浆施工设计提供参考。     

近断层区域公路隧道地震响应分析

基于土-结构相互作用模型,利用粘弹性边界条件,提取台湾集集地震典型的近场、远场地震记录,采用MIDAS-GTS软件,分析了在近场、远场地震作用下,隧道衬砌厚度变化时衬砌结构的地震响应及其对比。     

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明：铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.