• 2017年第39卷第3期文章目次
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    • >地震工程
    • 考虑液-固耦合的大型超高压换流变压器地震响应研究

      2017, 39(3):397-403. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0397

      摘要 (920) PDF 6.42 M (1226) 收藏

      摘要:针对大型超高压换流变压器的地震响应问题,以一超高压±800 kV换流变压器为研究对象,考虑其本体中油与箱壁的相互作用建立三维有限元分析模型,采用LS-DYNA分析换流变压器的自振特性、地震作用下的动力响应规律以及换流变压器的薄弱部位。研究结果显示,对于大型超高压换流变压器,本体中油与箱壁的相互作用对结构动力响应有一定的放大作用,进行自振特性和地震响应分析时应考虑;套管体系的薄弱部位为套管的底部和中间部位,在这两个位置拉应力和压应力最大值交替出现;换流变套管体系在地震作用下的位移较大,套管顶部的导线应设置足够大的伸缩距离。

    • 基于传力路径的平面不规则RC框架结构减震设计

      2017, 39(3):404-410,424. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0404

      摘要 (826) PDF 4.13 M (1157) 收藏

      摘要:针对平面不规则RC框架结构,从构件安全层次出发提出基于传力路径的减震设计方法。首先根据广义结构刚度法的基本原理计算结构中所有构件的重要性系数,再假定消能支撑的截面参数,取每层最重要的构件位置布置支撑,经支撑在最不利地震组合下的轴力验算后确定支撑的最终设计参数和数量,然后考虑远场、近场有脉冲以及近场无脉冲地震动从双向输入对结构响应的影响,对减震前、后结构分别进行动力时程分析。分析结果表明,利用此方法优化布置支撑能为结构中重要构件提供有效保护,且在小、中、大震下消能支撑均能运作良好,使整体结构响应得到很好地控制。

    • 阻尼填充墙优化布置对不规则框架结构抗震性能的影响

      2017, 39(3):411-416. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0411

      摘要 (776) PDF 6.11 M (1315) 收藏

      摘要:在不规则结构中,填充墙的表现对框架结构的局部以及整体抗震性能的表现显得非常重要。随着阻尼填充墙的深入研究,大大提高了框架填充墙结构的抗震性能。但由于阻尼填充墙施工工艺复杂、施工成本较高,很难得以大规模使用。为了实现既降低施工的难度和成本又提高框架结构的抗震性能,本文选取一座不规则框架结构对其地震表现进行分析。采用局部优化布置阻尼填充墙的方法,达到既提高结构抗震性能又降低施工难度和成本的要求,为框架填充墙结构的设计提供一定的建议。

    • 冲击载荷下锚杆-围岩结构冲击失效机制的数值分析

      2017, 39(3):417-424. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0417

      摘要 (837) PDF 6.98 M (962) 收藏

      摘要:针对冲击地压造成大量锚杆支护结构破坏问题,采用动力数值计算方法,研究冲击载荷作用下锚杆-围岩的动力耦合作用与破坏机制。结果表明:(1)冲击载荷作用下锚杆与围岩振动存在明显的“时差效应”,导致锚杆与围岩非同步振动,致使锚固剂承受动态剪切作用。随着锚固长度的增加锚杆与围岩的振动呈同步趋势,削弱了振动“时差效应”引起的锚固剂剪切作用,有效避免锚杆的脱粘滑移失效;(2)随着冲击速度的增大,“时差效应”导致锚杆锚固剂承受动态剪切作用被覆盖,锚杆的破坏失效模式由脱粘或杆体屈服断裂转变为锚杆与围岩统一破坏模式;(3)当冲击载荷频率接近锚固围岩体固有频率时,冲击载荷引起锚杆与围岩共振,锚杆与围岩同步振动速度幅值显著增大,可在相对较低的冲击速度下造成锚杆与围岩整体失效。远离锚固围岩体的固有频率对锚杆-围岩动力相互作用影响较小。

    • 地震作用下双薄壁高墩刚构桥桥台处的碰撞效应及减碰措施

      2017, 39(3):425-433. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0425

      摘要 (868) PDF 3.55 M (1146) 收藏

      摘要:针对双薄臂高墩连续刚构桥两侧桥台处主梁与背墙的碰撞现象,基于桥台-背土作用简化模型和Kelvin碰撞模型,采用非线性时程法研究碰撞对双薄臂墩地震剪力、弯矩、曲率和位移,以及支座纵向变形的影响。提出可牺牲背墙、阻尼器、加强型横系梁等三种减碰措施,并对比分析其减碰效果。研究表明:碰撞会显著增大高墩的地震内力和曲率响应,降低墩顶位移和支座的纵向变形;碰撞刚度的变化对碰撞效应的影响在20%以内;可牺牲背墙和阻尼器两种减碰措施均可大幅降低桥墩的地震内力和曲率,使其接近不考虑碰撞时的状态,阻尼器同时还可以保护支座不超过容许变形,而可牺牲背墙则会导致支座的地震破坏;加强型横系梁不能发挥减碰作用,反而会增大桥墩的地震响应。

    • 基于强震监测记录的冶勒大坝动力反应特性初步分析

      2017, 39(3):434-442. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0435

      摘要 (725) PDF 3.38 M (1245) 收藏

      摘要:冶勒沥青混凝土心墙堆石坝最大坝高为124.5 m,坝址区地震烈度高,地质条件复杂。大坝上布设了9 台强震仪组成的强震监测台阵,自2005年12月开始投入运行至2014年12月底共获得有效记录57次,其中包括汶川地震、攀枝花地震和芦山地震记录。对典型强震记录进行时域分析和频谱分析,初步总结了冶勒大坝的动力反应特性。研究结果表明,大坝坝顶部位的动力反应主要以放大为主,并且随着底部PGA的减小,坝体放大倍数明显增大;由于地震动本身震源特性、传播途径的差异,大坝在不同地震中动力反应的频谱特性明显不同,但多次记录均显示土石坝体有较为明显的滤波作用。

    • 考虑强震激励的某核岛厂房非岩性地基不同处理方案的对比研究

      2017, 39(3):443-451. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0444

      摘要 (705) PDF 8.36 M (908) 收藏

      摘要:如何选取非岩性地基的处理方案对于不满足抗震适应性要求的核岛厂房地基而言具有重要的工程实用价值。结合国内某内陆核电不符合抗震适应性要求的实际厂址条件,给出地基处理方案评价的数值计算模型及分析过程。首先针对该核电工程实际项目,提出嵌岩桩、CFG桩及水泥土搅拌桩三种地基预处理方案,并以规范法验证处理后地基的承载力要求;进而通过建立非岩性地基条件下的桩-土-结构动力相互作用计算模型来综合考虑各方案对核岛厂房的地震响应影响,其中通过引入黏性人工边界和能量传递边界模拟无限地基辐射阻尼效应,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,并基于上述有限元模型以全耦合方式考虑群桩效应的影响;最后从满足厂址地基适应性和经济效益两方面进行综合评价,给出针对本工程的最佳设计方案。该分析方法及研究成果可为类似条件下的核岛厂房非岩性地基处理方案的比选问题提供借鉴与参考。

    • 基于规范谱的隔震结构非弹性位移设计谱研究

      2017, 39(3):452-459,466. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0452

      摘要 (844) PDF 9.54 M (1199) 收藏

      摘要:随着基于性能抗震设计理论研究的兴起,位移反应谱的研究逐渐受到重视。对于具有长周期特性的隔震结构,其位移响应相对于加速度响应更加显著,有必要对隔震结构的位移响应进行研究。选取特定震源机制、场地条件、震中距和震级的60条地震记录作为外部激励,利用MATLAB编程并计算得到隔震结构的位移反应谱,通过与规范反应谱进行对比分析,探讨利用现行规范谱来预测隔震结构位移需求时存在的一些问题。考虑隔震支座力学参数、地震动特性等因素对位移反应谱的影响,采用标准化和平均化的方式研究位移反应谱的特征,以Eurocode8规范给出的弹性位移反应谱为基础,通过数值拟合方法建立隔震结构非弹性位移设计谱,用于预测隔震层的最大位移需求,快速确定支座类型,极大简化隔震结构设计流程。

    • 常见边坡支护形式的地震稳定性对比分析

      2017, 39(3):460-466. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0460

      摘要 (705) PDF 5.35 M (790) 收藏

      摘要:为了对比分析抗滑桩、抗滑桩加预应力锚索、格构梁加预应力锚索这3种边坡支护形式的地震稳定性,建立了相应的数值模型进行计算分析。计算结果显示:3种支护形式在地震作用后,边坡变形及稳定性系数的衰减幅度基本一致,其中格构梁加预应力锚索的衰减程度略弱,从结构受力放大倍数来看,抗滑桩支护形式的结构受力放大程度明显高于其余2种支护形式。计算结果还显示预应力锚索不仅能够提高边坡的稳定性,而且能够抑制支护结构内力的放大,从而提高支护结构的安全性能。

    • 基于非平稳随机地震动模型的重力坝抗震可靠度分析

      2017, 39(3):467-474. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0467

      摘要 (817) PDF 6.33 M (1494) 收藏

      摘要:基于正交展开的非平稳随机地震动模型,并考虑混凝土材料的非线性和坝体与库水之间的流固耦合,对印度Koyna重力坝进行有限元分析,得到坝顶水平位移和坝颈拉应力,结合概率密度演化方法和等价极值事件的思想,获得丰富的概率信息。这为坝体结构的随机地震反应分析和可靠度研究提供新的途径。

    • 地震荷载作用下加筋土挡墙动力特性分析

      2017, 39(3):475-480. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0475

      摘要 (703) PDF 3.35 M (654) 收藏

      摘要:利用有限元软件对加筋土挡墙在地震荷载作用下的动力特性进行模拟分析,重点分析其在不同加筋长度、加筋间距以及峰值加速度条件下的动力响应特性。通过有限元分析一个高6 m、底部为基础土的加筋土挡墙在地震荷载作用下的行为,针对理想化墙体研究加筋土挡墙的某些动力特性。模拟计算结果表明加筋土挡墙的加筋长度、加筋间距以及峰值加速度的变化对其水平位移、沉降及受力有较大影响。采用长度大的加筋材料可以有效减小加筋土挡墙的水平位移,但这样将导致加筋拉伸荷载的增大,同时也将导致加筋土挡墙的隆起增大。峰值加速度的大小对加筋土挡墙的水平位移有很大影响,当峰值加速度增大时水平位移也随之增大,但并不呈线性增长关系。减小加筋间距会有效地限制加筋土挡墙面板整体的水平位移,但在一定范围内减小加筋间距也会使加筋区域内土体底部挡墙的水平位移出现相对增大的现象,因此通过减小加筋间距来限制加筋土挡墙的位移在一定程度上具有局限性。

    • 横观各向同性岩土材料的应变局部化分析

      2017, 39(3):481-487,508. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0481

      摘要 (755) PDF 5.24 M (1332) 收藏

      摘要:为分析横观各向同性岩土材料的应变局部化行为,推导对应于Lade横观各向同性屈服准则向前欧拉算法的迭代格式及本构矩阵,通过有限元软件ABAQUS的UMAT接口实现相应的程序代码。数值算例调查分析材料主方向对横观各向同性岩土结构的极限承载力和变形局部化模式的影响。结果表明该模型能较好地模拟横观各向同性岩土结构的应变局部化行为。

    • 基于岩体波速和Hoek-Brown准则的初始地应力场参数计算模型研究

      2017, 39(3):488-495. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0488

      摘要 (575) PDF 3.47 M (946) 收藏

      摘要:在初始地应力场参数计算中引入岩体波速,通过基于岩体波速的Hoek-Brown准则建立初始地应力场中水平地应力σH的取值范围ΔσH计算模型,并通过实测地应力数据验证了ΔσH计算模型的合理性。在ΔσH计算模型的基础上,推导出了σH/σV(水平地应力/垂直地应力)的取值范围ΔσH/σV)计算模型,并通过ΔσH/σV)计算模型从岩体稳定性的角度对σH/σV在地壳表面和深部的分布现象进行合理解释。通过ΔσH/σV)计算模型给出的σH/σV的取值下限(σH/σVmin和取值上限(σH/σVmax算出侧压系数λ,并给出了侧压系数λ与深度h之间的函数关系λ=ahb+1。

    • 瑞典圆弧法水平条分模型的误差分析

      2017, 39(3):496-501. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0496

      摘要 (919) PDF 1.10 M (862) 收藏

      摘要:根据瑞典条分法忽略条间力的假设,建立3类边坡破坏模式的计算模型,以水平土条划分为依据得到积分形式下的边坡稳定性解析式。与5个算例对比表明,水平条分的积分解形式简单,计算的稳定性系数偏小,与Bishop法最大偏差不超过13%,说明水平条分可获得较为安全的稳定性系数。水平条分法结果偏小主要原因在于没有考虑条间力,土条只满足力矩的平衡,而不能保证力的平衡。水平土条周身力与竖直土条不同,重力产生的下滑力与抗力到圆心的距离不同,因此在不满足力平衡的基础上会放大下滑力矩,导致整体稳定性系数偏小,由此可知水平条分法是稳定性系数的下限解。水平条分法的优势在于计算区间少,对竖向划分层次多的土体适用,因此在评价边坡稳定性方面仍具有实用价值。

    • 抗震设计反应谱特征周期研究

      2017, 39(3):502-508. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0502

      摘要 (991) PDF 1.19 M (1071) 收藏

      摘要:搜集整理1933—2015年美国西部地区166个有详细钻孔资料台站场地上的1 237条水平方向强震记录,按照我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中反应谱的形状对强震记录的加速度反应谱进行拟合,提取反应谱的特征周期。分析特征周期随场地类别、震级、震中距的变化特征;按特征周期分区统计计算不同场地类别上的特征周期平均值,并与我国现行的建筑抗震设计规范中给定的特征周期值进行对比研究;最后探讨地震动峰值加速度对特征周期的影响。根据研究分析结果提出关于抗震设计反应谱特征周期值的改进建议。

    • >地震科学研究
    • 1654年甘肃天水南8级地震补充考证

      2017, 39(3):509-520. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0509

      摘要 (819) PDF 5.75 M (913) 收藏

      摘要:简要回顾了1654年天水南8级地震的研究历史,结合原有史料和新补充调查所获得的资料,核定了各破坏点的地震烈度,进而改绘了地震等震线图,其长轴方向为NE向。此次地震除造成大范围的城垣毁坏、房屋倒塌和人员伤亡之外,滑坡、山崩和堰塞湖等地震地质灾害也非常严重。其极震区位于礼县以东的西汉水河谷永兴镇—罗家堡—天水镇一带。该区发育了全新世活动的礼县—罗家堡断裂,其性质为左旋走滑兼正断。根据最新调查结果,该断裂沿礼县—盐关—罗家堡一带保存了地震陡坎、纹沟左旋和地震沟槽等地震地表破裂带形迹,其地理位置与历史资料考证所确定的极震区范围一致,印证了二者结论的可靠性和合理性。

    • 大规模GPS揭示中国现今地壳构造形变特征

      2017, 39(3):521-526,544. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0521

      摘要 (830) PDF 9.24 M (5846) 收藏

      摘要:利用全国260多个陆态网络连续站以及2 000多个陆态网络区域站2011—2015年观测数据,计算分析中国大陆现今整体地壳构造形变特征以及板内应变场空间分布特征。根据密集、大范围的GPS速度场可知中国大陆现今整体速度场依然呈现西强东弱的态势,其中最大值出现在喜马拉雅地区,一般速率在35~42 mm/a之间,而川滇地区形成的右旋剪切带的形变特征最为醒目,其西南部最小速率在3~9 mm/a之间,北部最大速率在17~23 mm/a;由应变场的空间分布可以看出应力最大的地区主要是喜马拉雅、昆仑山中部、川滇地区的鲜水河断裂带、天山地区以及京津唐地区;东部沿海地区应变速率表现为东西拉张型,主要是由于2011年日本大地震对该地区的影响还未完全消退造成的。

    • 汶川8.0级地震环境剪应力特征研究

      2017, 39(3):527-533. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0527

      摘要 (764) PDF 2.64 M (601) 收藏

      摘要:基于甘肃强震固定台和流动观测记录的汶川8.0级地震主震及余震加速度资料,选用三分向记录均完整的87次地震(震级范围为3.0~8.0级),根据用位错理论二维断裂模式推导的震源峰值加速度与环境剪应力关系式计算汶川地震序列的环境剪应力值,探讨其环境剪应力场特征。结果表明,环境剪应力和矩震级有较好的相关性,3~5级地震对应的应力值多在3~6 MPa,5~6级多在6~9 MPa,6~7级多在9 MPa以上,且环境剪应力对震源深度也有较强的依赖性。

    • 柴达木盆地东部地震地面运动放大效应

      2017, 39(3):534-544. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0534

      摘要 (788) PDF 10.07 M (957) 收藏

      摘要:柴达木盆地是青藏高原东北部大型断陷山间盆地,该地区的流动观测记录了2008年11月10日发生于大柴旦附近的MW6.3地震。和附近的基岩上的记录相比,盆地内部的记录显示出非常显著的地面运动放大效应,表现为峰值速度的增大、持续时间的延长,其呈现出长持续时间的后续震相。傅里叶频谱分析表明盆地内部显著的后续震相的频率和直达波相比较低,地面质点运动轨迹图显示后续震相为面波运动特征。为了解释地面运动的差异,构建二维模型,通过交错网格高阶有限差分方法计算了地震波在盆地内部的传播过程,结果显示盆地内部低速层的存在造成直达波的放大以及多次反射与转换,盆地边缘结构造成的波的相干叠加产生了强烈的次生面波,其低频、大振幅、长持续时间的特征是盆地内部地面运动放大的主要原因。

    • 黎城盆地北缘黎城断裂的地球物理特征及活动性分析

      2017, 39(3):545-550. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0545

      摘要 (656) PDF 9.26 M (1807) 收藏

      摘要:黎城断裂是晋获断裂构造带上的重要构造单元,查明其构造特征具有重要意义。在黎城盆地北缘针对黎城断裂进行了地球物理勘探和地质考察,对黎城断裂的活动性进行研究。浅层地震勘探和高密度电法勘探的结果表明,黎城断裂是一条第四系活动断裂,倾角较陡。地质剖面考察的结果表明晋获断裂受黎城断裂的影响明显,南北段存在巨大差异。综合以上研究成果,判断黎城断裂为第四系活动断裂,其对晋获断裂的控制作用明显。

    • 2013年7月22日甘肃岷县—漳县6.6级地震地磁总场F空间相关异常分析

      2017, 39(3):551-556. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0551

      摘要 (686) PDF 3.12 M (518) 收藏

      摘要:利用甘肃岷县—漳县6.6级地震震中距在1 000 km范围内的33个地磁台站地磁总场F02点值,研究其空间相关系数在地震前后的变化。结果显示:(1)在本次地震前共有15个地磁台站存在空间相关低值异常,该异常平均持续22天;(2)异常幅度在一定程度上随着震中距的增大而减小;(3)在异常持续过程中,异常最低值时间基本统一;(4)异常起始时刻至发震时刻的平均时间间隔为54天,异常结束时刻至发震时刻的平均时间间隔为33天,该异常具有短期效应。并且,异常台站分布与该区域构造走向、余震震中和极震区展布有一定相似性,虽然存在地磁台站分布不均匀的客观事实,但该现象为研究地磁异常分布与构造之间的联系提供了素材。

    • 基于BP-Adaboost方法的天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别研究

      2017, 39(3):557-563. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.03.0557

      摘要 (730) PDF 1.35 M (1239) 收藏

      摘要:BP神经网络和支持向量机(SVM)是两种主流的分类识别方法,用于天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别时取得了较好的效果。但BP神经网络存在易陷入局部最优及隐层数和隐层节点数与训练样本数据密切相关而无法有效预先确定;而支持向量机(SVM)方法则缺乏有效手段来选取合适的核函数,从中不能很好地扩展到多分类。针对天然地震和人工爆炸事件波形信号的分类识别问题,文中将上述两种方法和集成学习——BP-Adaboost方法进行了对比实验研究。据对所选用的地震、爆炸事件波形信号数据集的分类识别结果表明,BP-Adaboost方法得到了98%以上的正确识别率,并且具有较好的泛化能力。相较于BP神经网络和PCA-SVM方法,BP-Adaboost方法对于数据集的划分和识别结果具有更好的鲁棒性,应用于天然地震和人工爆炸事件波形信号分类识别时,可取得更好的识别效果。同时,结合Adaboost方法的原理,阐述了BP-Adaboost方法拥有更好分类结果和泛化能力的原因。

    • 西北地区东部5级以上地震序列统计研究

      2017, 39(3):564-570,586. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0564

      摘要 (792) PDF 1.13 M (604) 收藏

      摘要:对1970年1月至2012年12月西北地区东部51次5级以上地震序列进行统计研究,其中走滑型占58.8%,逆断和逆冲型占19.6%,正断型占11.8%。在相同破裂类型和序列类型下,主震与最大余震的震级关系线性较好,主震与最大余震时间间隔之间的线性关系较差。走滑型和逆断型地震的60%以上主震后1天内发生最大余震,正断型地震中16.7%主震后1天内发生最大余震。若序列不属双震多震类型,分析最大余震时,可利用经验公式ΔM=1.54×M-6.53。

    • 福建闽江上游断裂的展布特征及其活动性评价

      2017, 39(3):571-577. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0571

      摘要 (725) PDF 19.56 M (766) 收藏

      摘要:NW向闽江断裂是福建沿海重要的地震构造,前人的研究主要针对闽江断裂下游段,对其上游段的断裂位置、地质特征、最新活动年代等缺乏认识。通过详细的野外地质调查工作,对闽江上游断裂的展布特征及活动性等获得了新的认识,表明该段存在两组性质及活动年代不同的断层,最新活动年代为第四纪早期。

    • >综述
    • 跨越断层地震动对结构地震反应的研究进展

      2017, 39(3):578-586. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.03.0578

      摘要 (766) PDF 1.06 M (1225) 收藏

      摘要:地下管道、交通、电力系统等是重要的生命线工程,跨越断层的结构地震时具有较大的破坏风险,确保它们在地震时安全可靠的运行具有重要的意义。本文首先介绍了跨越断层地震动的基本特征,然后从跨越断层地震动模拟、跨越断层地震动对结构的影响以及振动台试验等几个方面进行论述,总结了跨越断层地震动对结构地震反应的研究现状和存在的问题。最后针对大跨空间结构需要研究的重点问题进行了展望。

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