• 2016年第38卷第5期文章目次
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    • >地震工程
    • 近海大气环境下钢框架自振频率评估研究

      2016, 38(5):673-677. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0673

      摘要 (811) PDF 1.02 M (671) 收藏

      摘要:由于沿海地区的钢结构建筑常暴露在露天,不可避免地受到大气环境的腐蚀。本文在材料力学和结构分析的基础上,研究沿海地区钢框架结构自振频率的变化,进而对结构在近海大气环境下存在的潜在损伤进行评估。基于工字形与箱形截面,提出结构自振频率与结构构件厚度变化的关系式,并分别考虑构件内外表面腐蚀的影响。以一榀钢框架结构为例,分析其在腐蚀5、10、20年后结构前10阶自振频率的变化。分析结果表明,随着腐蚀程度的增加,结构自振频率降低的越大。研究成果可为锈蚀钢框架损伤评估提供一定的参考依据。

    • 直接基于位移设计的高强钢组合K形偏心支撑钢框架的抗震性能研究

      2016, 38(5):678-684. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0678

      摘要 (812) PDF 1.15 M (989) 收藏

      摘要:K形高强钢组合偏心支撑(K-HSS-EBF)是指耗能连梁和支撑采用Q345钢,而框架梁、框架柱采用高强度钢(如Q460)。为研究其在罕遇地震作用下的抗震性能,在试验研究的基础上,采用直接基于位移的抗震设计方法设计了5层、8层和12层算例,分别进行静力推覆分析和动力弹塑性分析,研究高强钢组合偏心支撑钢框架在罕遇地震作用下层间侧移分布和破坏模式。研究结果表明:直接基于位移的抗震设计方法设计的算例在罕遇地震作用下,结构的层间侧移满足我国现行抗震规范的要求,结构呈理想的渐进式梁铰屈服机构,并证明该设计方法的合理性和可靠性。

    • 反应位移法抗震设计中地基弹簧系数取值的探讨

      2016, 38(5):685-692. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0685

      摘要 (1166) PDF 1.27 M (1485) 收藏

      摘要:随着城市轨道交通工程抗震性能越来越受到关注,反应位移法作为一种简捷的抗震设计方法被大量应用于地下结构抗震设计中。地基弹簧系数的确定方法是反应位移法抗震设计中最为重要的因素之一,本文选取试验法、李英民法、MIDAS法和有限元法,结合北京典型地层,对比分析这四种方法地基弹簧系数取值对地下结构的弯矩、轴力和剪力的影响规律。结果表明:(1)在反应位移法计算中,地基弹簧系数取值对结构内力响应具有重要影响,对结构轴力和剪力的影响较大,而对于弯矩的影响相对较小;(2)地基弹簧系数获取方法优选试验法,在无地勘资料情况下,经验公式和有限元法可作为备选方法;(3)综合考虑四种不同地基弹簧系数确定方法对结构内力影响程度,为保证结构设计的安全性,可对试验法下结构内力进行系数修正,修正系数建议值为1.10。

    • 双向地震作用下互通式斜交桥梁地震响应及碰撞效应分析

      2016, 38(5):693-700. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0693

      摘要 (725) PDF 1.26 M (1045) 收藏

      摘要:斜交桥梁由于其不规则的结构形式使其受力规律与规则桥梁相比具有特殊性和复杂性,在地震作用下梁体的平动与转动存在弯扭耦合效应,导致结构动力响应分析复杂。针对斜交桥梁的结构特点,建立包含桩土相互作用的三维有限元模型,在考虑水平双向地震作用下,采用反应谱法及时程分析法对京包高速公路某互通式斜交桥梁进行地震反应分析。结果表明:互通式简支斜交桥梁的地震响应受地震动输入方向的影响较大,在考虑碰撞效应后,碰撞涉及结构部位的地震位移显著增加,地震内力也出现较大差异,即说明在斜交桥梁抗震设计时有必要适当考虑地震动输入方向和梁端与墩台及相邻梁端的碰撞效应。

    • 既有大跨度混凝土拱桥震害机理分析

      2016, 38(5):701-706. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0701

      摘要 (662) PDF 1.24 M (959) 收藏

      摘要:以汶川地震中遭到严重破坏的金花大桥作为工程实例,基于现场震害调查资料和数值分析来研究金花大桥地震破坏机理。现场震害调查发现,金花大桥震害主要集中在主拱肋和拱上立柱,表现为混凝土开裂和拱上立柱环向裂缝等。数值分析结果表明,在地震荷载作用下主拱肋的拱脚截面抗弯能力比地震需求小,会出现弯曲破坏,拱顶截面抗震能力满足抗震需求;8#拱上立柱在柱底会发生弯曲开裂。数值分析结果与震害调查具有一致性,可为大跨度拱桥抗震设计提供参考。

    • 脉冲型地震动作用下隔震结构动力响应的影响参数研究

      2016, 38(5):707-712. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0707

      摘要 (808) PDF 1.14 M (1031) 收藏

      摘要:通过对隔震结构进行非线性动力响应分析,分别研究地震动参数和支座参数对结构地震响应的影响。首先,建立铅芯橡胶支座基础隔震结构的非线性运动方程;然后,以人工合成脉冲型地震动作为输入,运用MATLAB进行编程并求解结构在脉冲型地震动作用下的地震响应;最后,分别研究速度脉冲周期、支座屈服力、屈服后与屈服前的刚度比对隔震支座最大位移和上部结构层间位移的影响。研究结果表明,脉冲周期对结构地震响应影响很大,在进行隔震设计时应使结构自振周期远离脉冲周期;支座刚度比对结构地震响应影响较大,在进行支座选型时应重点关注;支座屈服力对支座位移的影响显著,屈服力越大,支座位移越小。

    • 考虑桩-弹性地基相互作用的单桩风机自振频率

      2016, 38(5):713-719. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0713

      摘要 (796) PDF 1.01 M (1086) 收藏

      摘要:考虑桩-弹性地基相互作用,采用集中质量法和柔度法对泥面线以上的单桩风机结构进行多自由度动力分析,确定单桩风机的自振频率。通过算例给出单桩风机的自振频率值,并与不考虑桩-弹性地基相互作用的单桩风机的自振频率值进行比较。

    • 小波多分辨率分析时变系统参数识别算法的鲁棒性研究

      2016, 38(5):720-727. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0720

      摘要 (705) PDF 1.16 M (1000) 收藏

      摘要:针对多自由度时变系统参数识别问题,基于Daubechies小波多分辨率展开的时变参数辨识方法分析影响参数识别鲁棒性的各个因素。通过数值分析针对突变、线性慢变以及谐波快变的时变参数进行识别,研究结果表明:当基函数dbN一定时,在预先确立的分解尺度范围内,识别精度随分解尺度的增加而增加;待识别参数的频率特性对分解尺度的选择有很大影响,快时变参数比慢时变参数对分解尺度更为敏感;基函数dbN并不是影响识别精度的主要因素;在分解尺度相同的情况下,可以通过提高采样频率增加快时变参数识别精度。

    • 地震动的小波分析技术在高层结构抗震设计中的应用研究

      2016, 38(5):728-737,744. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0728

      摘要 (759) PDF 1.85 M (1301) 收藏

      摘要:利用具有良好时频局部化性质的小波基函数时频分析真实地震动,提出一种可行的基于小波分析法调整地震动的方法。实际地震波(El Centro波和TH2TG055波)经过调幅、小波变换和标准反应谱拟合得到调整后的地震波,将其输入到拟建结构模型中进行地震反应分析,对比层间剪力、层间位移及层间位移角等几方面的计算结果,表明选取小波分析后的地震波作为结构时程分析输入能够得到比较准确的数值,满足结构抗震设计的需要,在工程应用方面具有一定的应用参考价值。

    • 输电线路岩石嵌固基础抗拔试验及数值模拟分析

      2016, 38(5):738-744. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0738

      摘要 (671) PDF 1.25 M (891) 收藏

      摘要:为了研究全风化-强风化地区岩石嵌固基础抗拔性能及土体破坏模式,基于安徽省太湖县岩石嵌固基础抗拔性能现场试验,结合数值模拟对不同埋深、不同型式的岩石嵌固基础的抗拔性能进行分析。发现在基础埋深较浅时,坛子型和掏挖型基础抗拔性能及土体破坏模式大体相近;当基础埋深较深时,掏挖型基础抗拔性能明显优于坛子型。同时,对两种基础型式的经济效益进行比较分析,研究结果表明:掏挖型嵌固基础抗拔性能更优,同时具有更好的经济性和环保性,推荐在风化性较强的岩石地基输电线路工程中推广应用。

    • 高强高性能混凝土损伤的细观数值演化

      2016, 38(5):745-750,769. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0745

      摘要 (690) PDF 1.27 M (687) 收藏

      摘要:在细观层次上,混凝土可以被看作由水泥基、分散粒子和界面过渡层组成的三相复合材料。首先,基于骨料分布和形态的随机特性,将瓦拉文公式推广应用于确定二维混凝土试件截面凸多边形骨料分布,提出圆形骨料模型中以圆骨料的面积为控制参数,以圆内接多边形为基架的凸多边形随机骨料算法。进而以C80高强高性能混凝土为例,对数值试样进行单轴受压的数值模拟,得到相应的应力-应变曲线和损伤演化图。数值模拟结果与物理试验结果对比表明本文提出的数值模型合理可行。

    • 动荷载作用下粉煤灰改性黄土的震陷特性

      2016, 38(5):751-756. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.751

      摘要 (694) PDF 1016.10 K (714) 收藏

      摘要:针对黄土地区实现工程施工材料本土化和科学利用粉煤灰问题,对不同配比条件下粉煤灰改性黄土进行重塑非饱和试件的动三轴震陷试验,研究其在动荷载作用下的震陷特性,分析粉煤灰掺入量对动变形模量和动残余应变的影响变化规律。研究结果表明:粉煤灰掺入量对黄土震陷性质的影响较大。相同固结应力水平下,动变形模量和动残余应变随粉煤灰掺入量呈现出不同的变化规律,随着粉煤灰掺入量的增加,黄土动变形模量也随之增大,残余应变则减小。动变形模量与动残余应变之间的变化趋势满足幂函数关系;黄土掺加约20%粉煤灰改性后就能够有良好的抗震陷性能。研究成果可为黄土地区地基的抗震防震设计提供借鉴依据,具有重要的工程实用价值。

    • 兰州地区剪切波速实测误差分析与评价

      2016, 38(5):757-769. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0757

      摘要 (680) PDF 2.12 M (640) 收藏

      摘要:为了给兰州乃至西北地区的地震安全性评价和重大工程抗震设计提供参考,在兰州地区选取4个不同类别场地,完成由10家单位参加、使用不同仪器剪切波速现场测试误差专项实验,研究该地区剪切波速实测误差分布规律,讨论测试误差对地表加速度反应谱影响的统计特征,并给出该地区剪切波速测试误差评价。结果表明:兰州地区各单位剪切波速测试误差具有明显规律性,测试误差绝大部分符合标准正态分布,且误差大小不随深度和场地类别而改变;兰州地区波速测试水平优于全国平均水平,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地的剪切波速测试精度较高,偏差较小,其平均标准差可以定为10%;就兰州地区而言,其1倍波速测试标准差引起PGA最大偏差为25%,2倍标准差为50%;给定波速测试误差下反应谱变化程度与输入波形相关,输入波频率成分与场地频率成分接近的地震输入下,误差影响较大,反之则影响较小。

    • 饱和黄土液化判别方法的两点发现

      2016, 38(5):770-774. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0770

      摘要 (690) PDF 1.11 M (694) 收藏

      摘要:黄土液化实例多与现有可液化土地质年代规定不符。采用动三轴弯曲元试验设备对原状黄土饱和过程进行剪切波速跟踪测试,发现黄土浸水、结构先破坏再固结形成新的稳定结构的特点,证明经历过饱和的黄土已不能再视其为饱和前的地质年代。兰州马兰黄土中的黏粒有些是以黏土团块的形式存在,而黏土团块并不影响其他部分粉质土的液化,因此对于此类土应用黏粒含量进行液化判别时,应考虑将黏土团块不计入黏粒含量。

    • 岩质高陡边坡地震动响应规律的振动台试验研究

      2016, 38(5):775-782,807. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0775

      摘要 (1033) PDF 1.36 M (1013) 收藏

      摘要:设计并完成了1∶10大比例尺的边坡大型振动台模型试验,试验模型尺寸为4.4 m×4.4 m×1.8 m(长×宽×高),斜坡模型表面包含30°、45°、50°、60°四个不同坡度的坡面,模拟岩体材料采用重晶石粉、河砂、石膏、黏土和水按比例配制而成。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波来研究模型边坡的动力响应规律,在试验数据分析中采用三维局部坐标系。试验结果表明:边坡临空面方向和竖直方向的加速度高程放大效应随坡面角度的增大而增强,在坡面角度由45°→50°变化时增长趋势呈明显“台阶状”形式,而边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本不随坡面角度变化;边坡各向的峰值加速度的高程放大效应随着输入地震波幅值的增大而减小,表现出“量级饱和”特性;加速度傅里叶谱的频谱成分随着高程的增大,边坡岩体对于试验模型自振频率f周围的频率成分具有显著的放大作用,而对于其他频率成分则具有滤波作用;加速度反应谱沿高程的形状基本一致,并且卓越周期对应的反应谱幅值沿高程具有一定的放大作用,而在其他周期T处,尤其是长周期部分(低频部分)则存在一定的减小作用,对于临空面方向来讲,具有明显的波峰现象。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。

    • 岩石损伤软化的修正本构模型

      2016, 38(5):783-786. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0783

      摘要 (754) PDF 993.44 K (654) 收藏

      摘要:利用服从Weibull分布的岩石微元强度表示方法,基于Drucker-Prager破坏准则,通过引入损伤变量的修正系数,利用应力-应变关系曲线峰值点处的应力、应变确定Weibull分布参数的关系式,建立不同围压下的损伤软化本构模型。该模型参数较少且易于确定,其参数的确定方法揭示了模型参数的物理意义。与前人的研究成果进行对比分析,结果表明该模型比未修正前有着明显的优越性,且与实测结果吻合较好,分析结果显示出该模型的合理性。

    • 兰州丘陵沟壑区挖方黄土高边坡面临的工程地质问题及稳定性分析

      2016, 38(5):787-794. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0787

      摘要 (638) PDF 1.35 M (1237) 收藏

      摘要:通过对兰州黄土丘陵沟壑区大量黄土挖方高边坡的实地调查发现,这些刚开挖不久的黄土边坡多数都出现了不同程度的工程地质问题,如卸荷裂隙、坡面冲沟、落水洞、局部滑塌等。通过有限元方法,对挖方过程进行数值模拟,结果显示挖方后的位移场、应力及应变场都出现了显著变化,挖方后的应力释放与局部集中、卸荷作用、风化作用及雨水冲刷等内因与外因及其相互作用是出现各种工程地质问题的根本原因,而这些问题又会导致边坡稳定性出现不同程度的降低。黄土丘陵沟壑区的自然边坡在天然状态下坡体稳定,用不同计算方法计算的安全系数达1.7左右;人工切坡以后坡度变陡,边坡整体稳定性下降,安全系数下降了约0.6;在Ⅷ度烈度地震作用下挖方边坡处于临界状态,存在失稳风险。因此,在该类场地上的建设工程项目中必须重视挖方边坡的抗震设防问题。

    • >地震监测
    • 测氡仪K值变化对水氡测值的影响及校正

      2016, 38(5):795-801. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0795

      摘要 (615) PDF 1.06 M (640) 收藏

      摘要:目前对测氡仪闪烁室K值变化引起水氡测值变化的校正方法存在明显的不合理性。利用曲线拟合方法拟合12个闪烁室K值变化的曲线方程,结果显示K值按二次曲线模型变化。采用该方法对甘肃武山22号井水氡进行重新校正,与之前的校正结果相比,重新校正的曲线连贯性和稳定性更好,且更趋于合理。分别分析武山22号井水氡新校正曲线、原始测值曲线和去台阶处理曲线与地震的对应关系,结果显示新校正的水氡曲线不仅在大地震前异常具有重现性特征,且在同一地震前与震中一定范围内其他台站的水氡异常具有同步性特性。这进一步表明,根据K值的变化机理对水氡测值进行重新校正是非常必要的。

    • 江苏地区小震精定位及构造意义分析

      2016, 38(5):802-807. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0802

      摘要 (977) PDF 1.27 M (694) 收藏

      摘要:利用双差定位法对江苏地区2009-2015年地震记录进行重新定位。结果显示,重新定位后的结果比原有定位精度有了较好的改进,地震序列在空间分布上更加集中;从平面分布上看,重新定位后的地震更加集中于断裂带附近,较多地震呈丛集状出现;从震源深度分布看,研究区内重新定位后地震震源深度有明显收敛,大多集中在5~20 km,表明研究区孕震层基本位于地壳的中上部。同时通过对江苏省不同时期发生的几个震群地震构造活动进行分析(分析各个地震序列的走向、是否产生新的断裂带、与原有断裂带走向是否一致等问题),认为其具有十分重要的意义。

    • 时序形变资料的多核函数滤波方法研究及应用

      2016, 38(5):808-814,845. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.808

      摘要 (710) PDF 1.62 M (931) 收藏

      摘要:针对多年时序形变观测资料有效信息提取复杂的问题,对基于多核函数的滤波方法进行研究,得到以下有益结论:(1)当核函数指数为0.5,光滑因子为0.003时,10天及以上核点间隔的滤波模型单位权中误差最小;(2)核点间隔控制滤波信息频谱的高低,间隔越大频谱信息越低,反之则频谱信息越高;(3)因数据缺失部分造成核点减少,当连续减少2个以上时滤波失败,当连续减少2个时数据缺失部分滤波出现失真,当减少1个时滤波效果不受影响;(4)通过对GPS时序资料、定点形变时序资料和非构造形变时序资料的滤波应用,获取不同频谱的信息,验证了本文方法的稳定性和可靠性。

    • 适于声波方程数值模拟的时间-空间域有限差分算子改进线性算法

      2016, 38(5):815-821. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0815

      摘要 (887) PDF 1.27 M (1053) 收藏

      摘要:有限差分法广泛应用于地震波场的数值延拓,确定合适的有限差分算子以减小数值频散是有限差分法的一个重要研究内容。近年来为了进一步抑制数值频散和增加时间步长,新的有限差分模板得到了应用,对于此,前人使用泰勒展开方法和最小二乘方法确定有限差分算子系数。本文在以前工作的基础上,使用改进的线性方法确定新模板的有限差分系数,并与传统模板线性方法进行对比;通过频散分析和正演模拟验证出新模板线性方法能够更好地保持频散关系,在相同的精度下效率提高了一倍,从而说明了改进的线性方法的有效性。

    • >地震预测与震灾防御
    • 新疆南天山西段震群活动特征分析

      2016, 38(5):822-829. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0822

      摘要 (759) PDF 1.01 M (587) 收藏

      摘要:2008年3月-2013年12月新疆南天山西段小震群活动水平较高,系统整理该地区31次小震群,并对震群活动的参数特征进行分析总结,以探讨小震群活动与中强地震的关系,同时检验前兆震群类型的判断指标。结果表明:(1)新疆南天山西段震群活动集中,强度以ML2.0~3.9地震为主,震群中最大震级多数为ML3.5左右,而震级值ML≥4.0共7次,最大为ML4.9,震群序列总频次多数小于20,持续时间大多为7天以内;震群序列中地震总频次和震群持续时间与震群中最大地震震级之间不成正比。(2)震群活动主要集中在阿图什附近,75%震群发生两个月后对应M5.0以上中强地震,对应范围为0~500 km,未来中强地震震中位置主要集中在喀什-乌恰交汇区,震群强度大小与未来中强地震的对应率高低值和对应的地震强度大小之间没有明显的相关性,震群序列频次与震群的地震对应率之间也不存在相关性。(3)采用U-K和U-ρ组合方法判定震群类型的检验效果相对较好,正确率约占总数的32%。分析结果可以为判断震群活动是否具有前兆特征和震情跟踪提供参考依据。

    • 印尼8.6级地震甘肃地区流体观测资料同震响应分析

      2016, 38(5):830-837. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0830

      摘要 (696) PDF 1.10 M (915) 收藏

      摘要:2012年4月11日印尼苏门答腊发生8.6级、8.2级地震,我国大量地下流体台站记录到丰富的同震响应现象,甘肃地下流体观测资料也出现不同程度的同震响应。本文分析两次大地震时甘肃地区数字化水位、水温同震变化特征和响应能力,得到大部分井水位的同震响应有较一致的变化规律,且以振荡变化为主,震后较快恢复到原有状态,响应程度也与震级密切相关,即震级越大响应能力越强;由于水温和水位有不同的响应机理,因此水温不遵循这种规律,水温观测只有2个井点记录到同震响应,且记录的幅度基本相当,变化周期较大,恢复时间也较慢。

    • 地震灾害风险评估方法的对比分析——以乌鲁木齐市为例

      2016, 38(5):838-845. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0838

      摘要 (815) PDF 1.06 M (1076) 收藏

      摘要:基于指标体系的风险建模与评估是目前灾害风险分析与评估中应用最广泛的方法。本文首先分析评价不同学者的地震灾害风险评估指标体系;在此基础上,选取指标体系相对简单的城市防震减灾能力法和考虑因素较多的地震灾害风险系数法对乌鲁木齐市各区县开展地震灾害风险评估。评估结果表明:不同评价方法的侧重点不同,造成评估结果有一定的差异性,评估体系指标大而全并不意味着评估结果更加合理。地震灾害风险评估指标体系的建立需要兼顾可操作性、实用性、全面性及可量化性等要求。

    • 丝绸之路带上地震迁移与地势的关系

      2016, 38(5):846-846. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.05.0846

      摘要 (666) PDF 892.06 K (640) 收藏

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