G318林芝—波密段斜坡地震动力响应及失稳机理

斜坡地层结构及地震动力响应是斜坡失稳破坏的重要因素.为进一步研究斜坡地震动力响应的差异性及地震动力响应规律,以G318林芝—波密段典型斜坡中的四类地层结构斜坡为原型,利用FLAC3D建立斜坡数值分析模型,通过在坡面及坡体设置监测点,输入Kobe地震波,对监测点的应变、水平位移及加速度等动力响应进行分析研究.结果表明:土层-岩层斜坡的坡面PGA(peak ground acceleration,PGA)放大系数随高度增加而增大,且在一定高度存在极值;坡体PGA放大系数与坡高呈线性增加,且千枚岩斜坡PGA放大系数更大,最大可达10.7;岩土接触带两侧,土层与岩层的水平位移差异明显,两者至少相差一个数量级,导致岩土接触带两侧介质变形不协调,这是土层-岩层斜坡在岩土接触带发生滑动的主要原因;不同土层斜坡的水平位移及PGA放大系数也有很大不同,且土层-岩层地层结构斜坡的失稳破坏程度主要受土层类型的控制.     

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...     

地震动输入方向对隧道洞口段动力响应的影响

隧道洞口段抗震分析中,需要考虑地震动输入方向的影响.通过数值模拟的方法对不同地震动输入方向输入时隧道洞口段仰坡和衬砌的动力响应进行了对比分析.结果表明:横向地震动作用时隧道洞口段的动力响应最大,纵向输入时次之,竖向输入时最小;横向和纵向地震动作用时,坡面位移放大系数(PGD)和加速度放大系数(PGA)均由减小段和增大段构成,竖向地震动作用时只有增大段;在距洞口20 m范围内,衬砌受地震惯性力的影响较大,超过20 m之后,衬砌上的惯性力作用在减弱.     

利用有限元计算基岩地震运动加速度

从有限元动力分析的基本原理出发，利用振型迭加原理和傅立叶变换对原理，推导了由地震地面运动加速度反算地震基岩运动加速度的有限元计算公式，探讨了地震基岩运动加速度的有限元反分析计算方法；算例表明，地层对地震运动加速度有一定的放大作用，在地下结构抗震计算中应以实际基岩地震运动加速度作为地震动输入．     

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.     

岩质边坡地震加速度放大效应研究

建立一个高70 m的二维数值计算模型,对岩质边坡坡面的加速度放大系数进行计算,并将数值计算结果与大型振动台试验和地震台站实测数据进行对比,对比发现三者得到的岩质边坡坡面加速度放大系数十分接近,再将本文得到的加速度放大系数与《建筑抗震设计规范》中的规定值进行对比。研究表明:高度和坡角对岩质边坡坡面的加速度放大系数具有较大的影响,随着相对高度的增加,岩质边坡坡面的加速度放大系数逐渐增大,水平向的加速度放大系数大于垂直向,岩质边坡坡面的加速度放大系数随边坡坡角的增大而增大,且坡脚对放大系数的影响程度随坡角增大而减小;《建筑抗震设计规范》规范的加速度放大系数规定值过于保守,尤其是对于垂直方向。研究成果对认识岩质边坡坡面加速度放大系数具有一定的指导意义。     

三维实体边坡地震动力响应规律

为探讨边坡在地震作用下的加速度、速度和位移(简称三量)分布规律,基于拉格朗日差分法,建立了理想边坡的三维模型;通过引入三量放大系数的概念,绘制边坡三量等值线图,分析了坡面形态对边坡三量分布规律的影响,并通过实体边坡模型进行了验证.研究结果表明:在地震作用下,一定坡高的单一介质边坡,边坡内三量随坡高增大而增大,三量放大系数随之增大;三量的分布与坡面形态有关,在坡面凹凸部位三量放大系数最大,且凹凸程度越强烈,放大效应越明显;凸面坡的放大效应整体强于凹面坡.      

佛顶宫矿坑边坡三维静动力有限元模拟分析研究

对国内首个既有矿坑地下空间开发项目的佛顶宫边坡进行了三维有限元研究,分别对静力和地震这两种工况进行了模拟。结果表明:削坡或锚索(杆)加固后,最大位移均发生在坡顶、坡面填土、残积土和强风化岩处;最大应力均发生在坡内,最大剪应力发生在各坡脚和岩土交界面处;加速度响应随着边坡高度方向呈放大趋势,表层土体加速度响应明显放大;极限状态下,广义塑性应变区集中在坡顶、坡面处。静力工况下,锚索(杆)加固工况相对于无支护工况,边坡最大位移减小11.9%~28.4%,最大应力减小5.6%~67.1%,安全系数提高了34.5%,说明锚索(杆)加固效果显著。地震相对静力支护工况,最大位移增大3.03~19.73倍,主应力增大6.5%~146.7%,最大剪应力增大168.4%~474.6%,安全系数减小0.6%~23.1%。大震相对于小震支护工况下,坡面加速度峰值及放大倍数分别增大15.04~27.00倍、1.44~1.93倍。对矿坑南北、东西方向施加地震计算的结果显示:前者动位移、动应力均较后者大,安全系数较后者小,说明矿坑长轴方向施加地震较短轴方向不利。     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁—桥墩、主梁—桥墩—桩基与主梁—桥墩—桩基—土层3种有限元模型,对3种模型进行了自振频率与振型的比较分析,同时也对主梁—桥墩—桩基—土层模型进行了典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:相同振型下,考虑主梁-桥墩有限元模型的自振频率比考虑主梁-桥墩-桩基-土层的自振频率大;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,最大值达到7 960.4 k N·m,设计时应加以考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,最大剪力数值为288.8 k N;横桥向地震加速度对梁体横向位移为27.2 mm,对安全造成较大影响,需要特别引起重视;横桥向地震加速度对顺桥向位移仅为0.4 mm,影响较小。     

复杂多层隔震结构近场地震动位移响应特征分析

为了研究近场地震动特征参数对超长复杂基础隔震结构地震位移响应的影响特征. 首先,分析了128条近场地震动特征参数之间的相关性;接着,对超长复杂基础隔震结构输入地震动,分析脉冲型地震动和非脉冲型地震动的特征参数与结构位移响应之间的相关程度及变化特征. 结果表明:隔震结构的长周期值因接近速度谱中速度敏感性区域而远离加速度谱中加速度敏感性区域,使得结构位移响应与地面峰值速度（peak ground velocity,PGV）的相关程度大于与地面峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）的相关程度;地面峰值位移（peak ground displacement,PGD）、输入能对较低楼层的层间位移影响程度大于较高楼层层间位移的影响程度,而PGV和PGA对较低楼层的层间位移大小影响程度小于较高楼层层间位移的影响程度;其他特征参数（除输入能和PGV之外）与基础隔震结构层间位移响应的相关程度大小,同该特征参数与地震动特征参数输入能（或PGV）的相关水平程度相一致;除此之外,近场地震作用下,结构端部及边角位置支座相对中心位置支座位移明显偏大,脉冲型地震动对结构层间位移和隔震层位移分别放大56.59%、58.33%,且对较低楼层的层间位移放大作用更加明显.      

加筋土边坡筋材拉力分布与分区

基于离心模型试验成果, 建立了不同坡高和坡度加筋土边坡有限元模型, 采用强度折减法计算了边坡安全系数达到1.30时的筋材最大拉力; 通过归一化筋材拉力和边坡高度, 分析了坡高和坡度对筋材拉力沿坡高分布的影响, 并结合实际加筋土边坡筋材拉力实测数据, 探讨了筋材拉力分布与分区。分析结果表明: 数值计算的边坡滑动面位置和形态以及破坏时的安全系数与离心模型试验结果吻合; 边坡高度对筋材拉力分布影响不大, 而坡度对其影响显著, 随坡度增大, 筋材最大受力区域由边坡中部逐渐向底部转移; 从总体筋材拉力分布来看, 边坡上部1/3和下部2/3高度范围内各层筋材最大拉力之和分别占总加筋力的1/4和3/4, 边坡上部所需的筋材拉力较小, 若按假定筋材拉力沿坡高均匀分布的1区方法进行总加筋力的分配, 会使得加筋土边坡下部的安全度降低; 宜按坡度进行加筋土边坡总加筋力的分区, 对于坡度不大于1.0∶1的边坡, 总加筋力按高度相等的3个区分配, 顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/3、1/2、1/6, 对于坡度为1.0∶1~2.0∶1的边坡, 以其上部1/3高度为顶区, 下部2/3高度作为底区, 顶、底区加筋力分别为总加筋力的1/5、4/5, 而对于坡度不小于2.0∶1的边坡, 也等分为3个区, 顶、中、底区加筋力分别为总加筋力的1/6、1/3、1/2;可收集更多的实测数据充实筋材拉力数据库, 应对加筋土边坡加筋力按坡度分区方法进行进一步的完善和验证。     

土工格栅加筋路堤的有限元分析

采用非线性有限元方法来分析加筋土坡的位移场,可建立五种计算模型。通过有限元分析,对一般土质地基上土工格栅加筋路堤的工作性能进行研究,并对不同布筋方式的土工格栅加筋路堤进行计算与分析,研究各种工况下路堤整体变形情况以及路堤内位移分布、坡面侧移情况。结果表明：加筋能较大幅度地提高路堤的整体刚度和内部稳定性,对地基均匀性和抗变形能力的要求有所提高;加筋路堤边坡的水平位移随着路堤加筋位置的上移而增大。     

类梯形山体的地震动力响应分析

为探讨地震作用对山体动力响应的影响,建立了双坡面为曲面的类梯形山体的剪切梁模型,给出了响应的理论解和梯形山体第1阶固有频率的简化表达式;计算获得了不同形状山体的最大相对位移、最大相对速度和最大绝对加速度,并将计算结果与有限元分析结果进行了比较.结果表明:梯形山体模型求解山体动力响应简单,而类梯形山体模型则能获得更精确的结果;山体动力响应在水平地震作用产生弯矩较小的情况下,理论解与有限元解接近;随泊松比增大,山体的第1阶固有频率略有增大;梯形和类梯形山体的最大相对位移、最大相对速度从底部到顶部逐渐增大,而最大绝对加速度则在山体约2/5高度处出现极小值.      

云冈石窟第19窟西耳窟地震动力响应

为探索石窟地震动力响应,建立了云冈石窟第19窟西侧耳窟的三维实体模型,并用有限差分软件FLAC3D对耳窟进行了地震动力模拟计算,分析了硐室岩体位移、加速度放大系数、应力分布和加速度傅里叶谱.数值模拟结果表明:地震作用下,该窟外立面岩体有外倾和塌落的趋势;石窟岩体的破坏模式以剪切破坏为主;地震波在耳窟所在高程范围的岩体内经多次反射、叠加,能量损耗较大,耗散的能量被该区域的岩体吸收,因此,进行抗震加固设计时,应适当提高此区域的地震加速度.     

高速公路路基设计的要点分析

本文以公路S3为例,对路基工程设计进行详细探讨,以有效地提高公路路基的设计水平,保证公路的质量与使用安全。 路堤设计 当路堤填筑高度小于8m时,边坡坡度采用1：1.5;当填筑高度大于8m时,则在其高度6～8m处设置不小于2.0m宽的护坡道,护坡道以上边坡坡度采用1：1.50,以下边坡坡度采用1：1.75～1：2.00。填方边坡坡脚一般均设置护坡道,护坡道宽度为1.0m,具体参数详见表1。     

考虑分层填筑的高路堤沉降变形特性分析

为研究高路堤动态填筑全过程沉降变形特性,基于非线性有限元数值模拟,对比分析高路堤与一般路堤分层动态填筑过程中地基面沉降、路堤面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移的分布演变规律,讨论填料轻质化、压实度提高对沉降变形的影响。研究发现:高路堤分层填筑全过程中堤身荷载不容忽视,采用轻质填料可极大减小高路堤的压缩变形和地基沉降;随着压实度的提高,如路堤填土弹性模量增加2倍,高路堤路基面沉降则减小16. 9%,而地基面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移影响甚微。     

深圳地铁地震反应分析

根据深圳地铁抗震设计需要,对深圳地铁的3种典型断面,采用释放荷载方法进行了平面有限元静力计算,确定初始应力场,采用子空间迭代法进行了振型计算,确定合理的积分步长。在此基础上,运用Newmark隐式时间积分法对地铁的3种典型断面进行了地震反应分析,确定了在地震荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相互的位移和应力,计算结果为深圳地铁的抗震设计提供了依据。     

桥台后高填方路堤工后沉降影响因素分析

为了揭示桥台后高填方路堤工后沉降的影响因素,应用ABAQUS有限元程序建立了沿桥台纵向的平面应变计算模型,对回填材料进行了相关参数的沉降敏感性分析。高等级公路沉降实测结果与数值计算结果的对比分析表明,模型的计算结果能反映实际工况下路堤沉降的变化规律,可合理预测高填土路堤实际变形特征,弹性模量、渗透系数、容重、施工间歇期是影响近桥台处路堤工后沉降的主要因素,建议回填设计中应通过综合提高回填材料力学性能与改善施工方法的手段来达到减轻桥台后跳车的目的。     

盾构隧道联络横通道的振动台试验与数值模拟

联络横通道与隧道主体形成的空间交叉结构是隧道抗震的薄弱环节.为探讨联络横通道采用刚、柔两种连接形式时对盾构隧道地震响应的影响,以相似理论为基础,通过室内土工试验确定了振动台试验中地层和结构相似模型的材料参数及配比,分别建立了振动台试验结构模型和数值分析模型;将第1组试验得到的地层卓越频率15.0 Hz作为其余试验工况和数值计算中地震动频率的输入依据,通过试验和数值计算相结合分析的方法对主隧道与联络横通道的地震响应规律进行了研究.研究结果表明:结构与相同深度位置地层的加速度响应变化规律基本相同,离地面越近,地层加速度的放大效应越明显;联络横通道采用刚性连接时,其最大应变反应出现在结构的拱顶和两侧拱脚处,而采用柔性连接可较好的降低结构各处的应变反应,且输入地震峰值加速度越大其减弱效果越明显;主隧道横断面上,靠近联络横通道连接处的位置易受其影响而产生应力突变,采用刚性连接时,其受到的影响更大;振动台试验与数值结果规律基本一致,采用刚性连接时,联络横通道对主隧道纵向的影响范围约为3.0倍联络横通道宽度,而采用柔性连接时其影响范围则减小至1.5～2.0倍.     

软土路基土工隔栅加筋作用机理研究

通过运用ANSYS有限元分析软件对软土路基土工格栅加筋的作用机理进行了数值模拟,研究了土工格栅加筋对软土地基应力场和位移场分布的影响。从计算结果分析可知,土工格栅堤底加筋对约束浅部地基土水平位移有显著作用,使最大水平位移点移向地基深处,使堤趾水平位移大幅减小,同时对竖向沉降有一定的均衡作用,加筋增强了路堤的整体性和稳定性,对地基承载力的提高也有一定作用。特别是加筋前后地表最大水平位移点的移位,对路堤填筑施工监测有一定借鉴意义。