跨断层地震动及其对桥梁结构影响研究进展

与常规地震动激励的情况相比，跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设，越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险，相关研究亟待开展。从跨断层桥梁震害出发，首先阐述了近/跨断层地震动的基本特性并介绍了相关模拟方法，然后综述了跨断层桥梁抗震分析理论、数值模拟和模型试验等研究的相关进展，进而归纳了考虑跨断层地震动作用的应对策略。结果表明：现有的跨断层地震动模拟方法合理可行，但存在一定的应用条件和改进空间；跨断层桥梁研究对象大多为中小跨径梁桥，其地震响应和损伤破坏模式受断层类型、跨越位置、跨越角度、永久位移等多因素影响；针对跨断层桥梁的减隔震和防落梁限位措施等技术得到初步发展。最后展望了未来跨断层桥梁抗震研究的发展方向，主要包括：发展更为精确、高效的跨断层地震动模拟技术；开展大跨径桥梁的跨断层振动台台阵试验及倒塌数值模拟研究；突破跨断层桥梁振动台台阵试验技术瓶颈；明确跨断层地震动参数对不同类型桥梁结构地震损伤机理的影响规律；进一步发展相应的减隔震技术、防落梁措施以及韧性防控技术，并进行试验验证等。     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

公路隧道大型振动台抗减震模型试验方案设计

西藏某隧道隧址区地震烈度高,受多条活动断层影响,为了确保隧道抵御强震和减小活动断层对隧道的影响,对该隧道进口段大型振动台模型试验方案进行研究。首先介绍振动台模型试验模型箱的设计,并对整个模型体系模拟的范围和相似关系进行剖析。然后,在参照已有研究成果并结合本次试验拟定的相似关系基础上,确定模拟模型岩层和模型衬砌的材料。同时,以该隧道进口段数值模拟结果为基础,选择振动台模型试验测点的布置位置。最后,结合隧址区所处的地震环境,编制模型试验的加载制度。最终试验现象证明,本次试验方案是成功的。     

考虑行波效应的盾构隧道多点振动台试验

为了研究长盾构隧道在考虑行波效应的地震动作用下的纵向响应规律,以上海沿江通道盾构隧道为原型,利用多功能振动台台阵系统,设计并完成了盾构隧道的多点振动台模型试验。鉴于长大盾构隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,试验几何相似比确定为1∶60;基于Buckingham-π定理以及量纲分析方法,确定了试验所需的土与结构的动力相似关系;为了模拟沿隧道纵向的行波输入,设计并制作了节段式模型箱,箱体总长22m,分为4个主动箱以及3个从动箱,箱体之间通过弹簧铰相连;以砂子和锯末按照一定质量比拌合来优化配置模型土,并通过室内三轴试验进行测试验证;考虑土-结构相对刚度相似比为控制指标,选取PE材料作为模型材料;根据刚度等效原理,设计并制作了盾构隧道的多尺度结构模型。试验以上海人工波为地震动输入,通过一系列工况的多点振动台试验模拟,得到了行波效应下盾构隧道模型结构的地震响应规律。试验测试数据包括行波效应下模型土和模型结构的加速度响应、隧道管环环缝的伸缩量响应等。对比分析了一致输入和行波输入下隧道结构的动力响应。试验结果表明:相比一致激励输入,行波效应会明显放大模型结构的加速度响应和环缝变形响应,从而对隧道抗震产生不利影响;地震动非一致激励应该在盾构隧道的纵向抗震设计中得到足够重视。     

高烈度地震区公路隧道洞口段大型振动台模型试验方案设计

以西藏嘎隆拉隧道的工程建设为背景,对嘎隆拉隧道进口段进行了大型振动台模型试验方案设计.根据本次试验的目的和特性,首先介绍了振动台模型试验的模型箱设计,并对整个模型体系模拟的范围和相似关系进行了剖析.然后,在参照已有研究成果并结合本次试验拟定的相似关系基础之上,确定了模拟模型岩层和模型衬砌的材料.同时,以嘎隆拉隧道进口段数值模拟结果为基础,选择了振动台模型试验测点的布置位置.最后,结合隧址区所处的地震环境,编制了模型试验的加载制度.     

山岭隧道振动台模型试验研究的现状与展望

山岭隧道在地震作用下的动力响应与抗震性能,是近10年来国内外工程界及学术界的一个研究热点。采用振动台模型试验,直接模拟与再现地震作用下围岩与隧道结构的动力响应,是研究其动力特性和抗震性能的一种重要手段。针对山岭隧道的振动台模型试验研究,从对象与目的、相似理论、相似材料、模型制作、地震波选取等5个方面,系统地论述国内外山岭隧道振动台模型试验的研究现状,同时也对其今后的发展趋势进行了展望。     

汽车道路动态试验模拟控制系统的研究与开发

ｖ介绍了自行研制的汽车道路动态试验模拟控制系统（ＲＤＳＳ），讨论了ＲＤＳＳ的硬件和软件设计，重点分析了ＲＤＳＳ中引入的多点激振试验方法和多输入多输出ＨＶ频响函数识别算法。将ＲＤＳＳ与电液振动台对接，对一辆轿车进行了道路模拟试验。结果表明，ＲＤＳＳ可以准确快速地模拟汽车的实际行驶工况，达到了道路试验模拟的目的     

桥梁结构MTMD被动控制机理及试验

为了研究桥梁结构多重调谐质量阻尼器(MTMD)被动控制的特点及减振效果,根据能量守恒原理推导出了地震作用下桥梁结构动能、阻尼耗能、应变能和地震输入能的增量表达式,并用Visual C++6.0语言编制了能量时程分析程序.基于桥梁的能量时程分析,从地震能量输入、地震能量分配与耗散2个方面阐述了MTMD的制振机理.最后通过MTMD振动台模拟试验验证了计算结果和制振机理分析的正确性.     

通指车辆上装设备可靠性等效振动台试验方法研究

为建立专门的通信指挥车上装设备的等效振动台可靠性试验方法。首先，通过实车多工况道路试验得到真实路谱，对其进行分析处理，根据不同工况下的最大峰值画出功率谱密度曲线图的包络线即可得到规范功率谱。其次，与相关标准规定的实车行驶里程及运行工况相结合，制定出上装设备振动台试验方案。最后，对上装设备进行了振动台试验。结果表明，振动台试验数据与实车道路试验数据拟合较好。研究显示，通过等效振动台试验的方法能够替代实车道路试验，符合通指车辆的实际车辆结构减震特性。     

季节冻土区框架锚杆支护边坡地震动力响应简化计算方法

为了研究地震作用下季节冻土区框架锚杆支护边坡体系的地震动力响应变化规律，考虑到季节冻土区边坡土体的季节分层特征，将未冻结土层处理为黏弹性Winkler地基模型，冻结层处理为中间剪切层，框架立柱处理为Euler-Bernoulli弹性梁，用线性弹簧和阻尼器来模拟锚杆锚固段与周围土体的相互作用，建立了季节冻土区框架锚杆边坡支护结构简化动力计算模型。基于D’Alembert原理并引入Dirac函数，给出了冻结期和融化期时框架-锚杆-边坡支护体系的运动方程；其次通过振型叠加法对其进一步解耦变换，并采用隐式时域逐步积分法对解耦后的体系方程组进行求解，最后将提出的计算方法应用于工程算例，且与振动台试验结果进行了对比分析。结果表明：相同地震波作用下，坡顶处加速度大于坡底，同一位置处的融化期峰值加速度比冻结期大，具有季节差异效应和高程放大效应；同时考虑冻胀和地震作用时冻结期的锚杆轴力和立柱弯矩大于地震作用时融化期的锚杆动轴力和立柱动弯矩；加速度、轴力等振动台试验结果与理论计算值在总体趋势上较为一致，即提出的计算方法能够刻画地震作用下季节冻土区框架锚杆支护结构工作状态。研究结果可为季节冻土区框架锚杆支护...     

单索面独塔斜拉桥振动台模型试验研究

对某单索面独塔斜拉桥进行振动台模型试验设计,以及白噪声扫频试验和模拟地震试验,详细分析试验结果,并将其与计算结果进行比较分析,验证计算结果的正确性。     

使用推倒分析方法进行桥梁抗震性能评价

论述了开展桥梁抗震性能评价的必要性,对目前国内外用于抗震性能评价的方法进行了简单介绍,并对应用广泛的推倒分析方法的原理和实施细节问题进行了讨论,最后给出了一个推倒分析算例.     

基于高分辨率地震反射波法的公路下伏采空区勘查

采用高分辨率地震反射波法对十大高速公路窑沟采空区进行勘查,在地震勘查测线总计解释煤层采空段7处。勘查结果表明,在采空区调查中采用高分辨率地震散射波法地震勘查的技术是可行且有效的。在地震勘查数据采集中,选择了S―Land全数字化地震数据采集系统和机械冲击震源的实际应用效果表明,在黄土塬沟壑地区采用非爆炸震源进行地震勘查是可行的,这为该区采用地震勘查进行采空区调查积累了经验。     

隧道与地下空间抗震防灾的若干思考

自阪神地震后,地下空间结构的抗震设计问题已越来越受到人们的重视。通过对历次地震中地下工程震害情况的介绍,总结各类地下结构震害的特点; 结合上海地铁某车站方案设计的计算结果,分析地下连体结构的抗震能力及其抗震设计要点; 介绍设计中常用的几种抗震设计计算方法,提出根据地下建筑使用功能和重要性的差异确定其抗震设防目标的理念,并对地下结构的抗震构造措施进行阐述。     

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能,根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,利用汶川地震近场什邡波(SF)和远场松潘波(SP)作为主要加载波形,以废弃钢渣为回填料,开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验.考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同...     

宁海新桥主桥抗震分析

以宁海新桥特大桥主桥为例,采用MidasCivil有限元软件,对其进行了反应谱分析和非线性时程分析。针对其下部结构刚度较大的特点,提出了纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计方案。计算结果表明,E1地震作用下,桥梁基本处于弹性工作状态,E2地震作用下抗震支座非滑动方向发生屈服,通过侧向滑移摩擦消能后,桥墩水平地震力大大减小,而限位装置承担余下的水平地震力,同时防止落梁。纵横向限位装置联合抗震支座的抗震设计,适合本桥,也适合下部结构刚度较大的混凝土梁桥。     

自锚式悬索桥抗震性能试验研究

通过模型振动台试验研究了自锚式悬索桥的抗震性能。以一座自锚式悬索桥为原型,根据相似比设计模型并进行了振动台试验。对试验得到的动力特性、阻尼比及输入安评波的地震反应进行了分析,并用有限元的结果和试验结果进行了校核,总结了自锚式悬索桥的抗震性能,为今后相关的工程项目提供参考。