• 2017年第39卷第5期文章目次
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    • >地震工程
    • 基础柔性对土-结构相互作用系统响应影响的一个解析解

      2017, 39(5):799-810. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0799

      摘要 (827) PDF 2.87 M (845) 收藏

      摘要:采用波函数展开法,通过SH波入射均匀半空间中二维埋置半圆形刚柔复合基础-单质点模型,推导土-刚柔复合基础-上部结构动力相互作用的解析解,并验证解的正确性。研究表明:基础柔性对于系统响应峰值与系统频率有较大影响。考虑基础柔性后,上部结构相对响应峰值相比全刚性基础结果均有一定减小,且系统频率也会产生向低频偏移的现象。

    • 地下综合管廊土-结构接触面参数对地震动力响应的影响数值分析

      2017, 39(5):811-819. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0811

      摘要 (656) PDF 15.58 M (1105) 收藏

      摘要:为研究土-结构接触面参数对地下综合管廊地震动力响应特征的影响,建立动力有限元数值模型,模型边界采用激励侧固定边界、远离激励侧黏性边界、其余侧自由场边界的优化组合动力边界,土体本构采用HSS模型,接触面采用改进Goodman单元,动力荷载考虑三种情况(Rayleigh波的作用、底部激励了美国加利福尼亚Upland地震波以及前两者的共同作用),分别研究不同地震动输入、接触面折减系数的改变对综合管廊内力及加速度的影响。研究结果表明:在相同的折减系数条件下,与静力作用相比,动力作用下的结构内力明显增大,综合管廊设计时应考虑地震荷载作用下内力增大的情况;随着界面折减系数的增加,正弯矩极值减小,负弯矩极值增大,加速度峰值增大;在相同接触面折减系数条件下,底部地震波输入产生的结构内力极值显著高于仅有Rayleigh波输入的情况;考虑Rayleigh波和地震波共同作用条件下,引起的管廊结构内力极值与仅考虑底部地震波输入时的结构内力极值差异不大。研究成果可供地下综合管廊结构地震响应精细化数值模拟及抗震设计参考。

    • 铁路大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动研究

      2017, 39(5):820-828,852. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0820

      摘要 (608) PDF 3.50 M (951) 收藏

      摘要:桥梁作为线路工程中不可或缺的重要枢纽,对列车通过桥梁时,桥梁和车辆之间相互作用的问题迫切需要做出解答,特别是针对铁路钢桁梁,并考虑大跨度简支特性的车-桥耦合振动问题研究更具有一定的理论与实际意义。以黄韩侯铁路新黄河特大桥156 m简支钢桁梁桥作为工程背景,建立车辆动力模型、桥梁有限元模型并考虑轮轨关系,以蛇形运动和轨道不平顺作为系统的自激激励源,利用大型有限元软件ANSYS以及UM(Universal Mechanism)动力学分析软件联合进行仿真分析,实现单个机车、编组客车和编组货车以设计时速通过桥梁时对大跨度简支钢桁梁桥车-桥耦合振动的研究。经过计算分析得出:大跨度钢桁梁桥的横向刚度相对较小;不同编组情况以设计时速通过桥梁时,车辆和桥梁的各项动力响应参数均在规范允许的范围之内;编组货车通过桥梁时,桥梁跨中横向、竖向加速度较之其他编组情况要大。

    • 基于ECC的小雁塔抗震加固性能分析

      2017, 39(5):829-835. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0829

      摘要 (590) PDF 2.70 M (668) 收藏

      摘要:高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高强度、高延性的新型建筑材料,在加固工程中具有广泛的应用前景。本文利用ECC的高延性和抗剪性,提出一种采用ECC面层加固小雁塔的保护方案,以提高古塔抗震性能;通过有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了小雁塔加固前后的地震响应。分析结果表明:采用ECC面层加固可显著增强塔身整体的延性和承载力,有效地提高塔体损伤容限,为ECC在古塔抗震加固的实际应用中提供借鉴,可作为古塔抗震保护的新途径。

    • 基于小波变换的层间隔震结构地震响应分析

      2017, 39(5):836-842. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0836

      摘要 (581) PDF 8.42 M (904) 收藏

      摘要:利用小波多分辨率分析将地震动加速度分解为多频段小波分量,并运用复模态方法推导其计算层间隔震体系在地震作用下的动力响应公式,讨论各频段地震信号及结构响应的能量分配。同时利用小波时频工具分析地震动能量在时频域内的分布对层间隔震结构响应的影响,进而为考察地震动非平稳性对层间隔震结构非线性分析的影响提供方法。利用小波分析的以上优势,对一典型层间隔震结构分别进行弹性和弹塑性分析,结果表明弹性体系在地震作用下的响应可由该地震波各小波分量的响应叠加而得,地震动能量在时间上的集中会对层间隔震结构响应产生不利影响。

    • 地震动速度脉冲对巨型结构体系地震响应影响研究

      2017, 39(5):843-852. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0843

      摘要 (726) PDF 8.12 M (740) 收藏

      摘要:以巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系为研究对象,选择4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,采用数值分析方法分别计算在有、无速度脉冲的地震动激励下三种结构体系的地震响应,探讨地震动的速度脉冲对巨型结构体系在不同控制策略下地震响应的影响。研究结果表明:三种结构体系在速度脉冲型地震动作用下的地震响应大部分要大于无速度脉冲型的地震响应,近断层地震动的速度脉冲对巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系的地震响应均有一定的不利影响。智能隔震体系对速度脉冲地震动较为敏感,但能有效地减小隔震层位移。

    • 入洞高程对黄土隧道洞口段动力响应特征的影响分析

      2017, 39(5):853-858,869. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0853

      摘要 (619) PDF 2.25 M (969) 收藏

      摘要:针对桥隧耦接过程中隧道面临的入洞高程及仰坡坡度的问题,采用三维数值模拟的方法,通过设置不同坡度与不同入洞高程的模型,探究隧道及仰坡在这两种因素共同影响下的动力响应。研究结果表明:(1)在振动荷载作用下,隧道拱顶的位移随着距洞口距离的增加而减小,位移峰值位于距洞口y=0 m断面处,不同坡度、不同入洞高程模型均符合这一特征。(2)随着仰坡坡度的增加,隧道入洞高程的选择也应趋于增大,文中定义的隧道截面最大位移差Δmax可尝试为衡量地震动力响应提供一种新的判断思路。(3)隧道的存在对坡面的动力响应有一定影响,这种影响在洞口1~1.5倍跨径范围内最明显。

    • 不同柱梁抗弯承载力比对框架结构抗倒塌性能的影响

      2017, 39(5):859-869. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0859

      摘要 (622) PDF 8.41 M (782) 收藏

      摘要:设计不同柱梁抗弯承载力比(ηc-bua)的5个纤维增强混凝土(FRC)框架结构及3个钢筋混凝土(RC)框架结构,利用性能评估软件Perform-3D进行Pushover及IDA计算分析,得出其破坏机制及易损性曲线。结果表明,柱、梁端部局部采用FRC后,承载力有一定提高,峰值位移有较大提高;ηc-bua对FRC框架结构的破坏机制影响很大;ηc-bua对FRC框架结构地震反应也有一定的影响,其比值越大,超越概率越小,且随期望破坏程度的加重,这种影响也趋于明显,当ηc-bua在1.2以上时,结构的倒塌概率均小于10%,满足大震不倒的概率要求。

    • 跨断层桥梁抗震若干问题探讨

      2017, 39(5):870-875,889. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0870

      摘要 (606) PDF 3.48 M (731) 收藏

      摘要:从断层时间尺度、活动性、场地效应等方面阐述跨断层桥梁的定义与内涵;从"功能性"、"制约性"、"地表破裂变异性"、"设计缺陷"4方面分析跨断层桥梁"不得不"面临较大的地震破坏风险的原因;最后以1979年Imperial Valley地震中El Centro台阵收集到的强震记录为基础,对断层破裂强震记录特征及地震动传播机理进行分析,研究断层两侧地面运动分布规律,建议跨走滑断层桥梁的地震动输入方向。本文研究结果对促进跨断层桥梁抗震设防具有借鉴意义。

    • 考虑动态临界加速度的地震边坡永久位移研究

      2017, 39(5):876-882. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0876

      摘要 (544) PDF 3.81 M (801) 收藏

      摘要:Newmark永久位移是评价边坡在地震时稳定性的一个重要指标,近年来广泛应用于地震边坡危险性评价中。传统Newmark永久位移法在计算临界加速度时假定其为常数,未考虑滑动面上抗剪强度参数的变化,过低估计了边坡的永久位移。为了解决这一问题,本文从岩土结构理论获得思路,详细分析滑块底面抗剪强度参数在地震中的变化过程,以边坡震动过程中黏聚力逐步丧失为基本思路,在黏聚力符合一定概率分布的基础上,提出了一种利用蒙特卡罗法模拟其动态减小过程从而实现临界加速度动态变化的计算方法。经过算例计算,黏聚力和临界加速度体现了地震过程中边坡滑块黏聚力和临界加速度的动态变化,位移大小符合地震边坡实际位移的常规数值。本文提出的蒙特卡罗法实现动态黏聚力和动态临界加速度的计算过程与地震时程相对应,不仅在一定程度上解决了抗剪强度参数的动态变化问题,还解决了传统Newmark位移计算中永久位移比实际位移偏小的问题。

    • >场地地震效应及动力响应
    • 基于FLAC3D的土层非线性地震反应分析

      2017, 39(5):883-889. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0883

      摘要 (680) PDF 4.69 M (1215) 收藏

      摘要:以唐山响嘡局部场地影响台阵3号测井场地(Ⅱ类场地)作为实验场地,验证用FLAC3D软件方法进行土层地震反应计算的可行性。以天津塘沽某IV类场地为例,在不同地震动强度输入条件下分别采用FLAC3D软件方法和等效线性化程序方法计算该场地地表地震动峰值和反应谱。计算结果表明:在输入地震动强度较小时,两种方法计算得到的结果差别不大;在输入地震动强度较大时,FLAC3D方法克服了等效线性化方法低估地表地震反应(高频部分)和高估土体的非线性所造成的地表反应谱特征周期偏大问题。FLAC3D方法计算得到的结果可能更符合工程实际。

    • 核电结构PCS水箱液动压力分析等效模型

      2017, 39(5):890-897,906. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0890

      摘要 (1251) PDF 2.02 M (653) 收藏

      摘要:中国核电厂抗震设计规范推荐采用的Housner模型不适用于复杂形状核电储液结构的流固耦合分析。对于AP1000和CAP1400核电站屏蔽厂房顶部非能动安全壳冷却系统重力水箱(简称PCS水箱),基于圆柱形水箱的Housner等效质量-弹簧模型,通过引入水箱体积修正参数,提出PCS水箱的三维等效质量-弹簧模型。采用有限元软件ADINA建立水箱结构流固耦合整体有限元模型以进行模态分析,计算分析PCS水箱和对应环形水箱在不同尺寸和液体深度条件下的液体晃动自振特性。对比整体有限元模型与三维等效质量-弹簧模型计算结果发现,提出的PCS水箱三维等效质量-弹簧模型能给出其内液体晃动各阶振型的液动压力合理估计值,适用于具有复杂形状的PCS水箱液动压力分析。本文的等效模型方法可推广应用于其他复杂形状水箱的液动压力分析。

    • 小应变硬化土模型参数的确定与敏感性分析

      2017, 39(5):898-906. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0898

      摘要 (843) PDF 4.60 M (1371) 收藏

      摘要:地下工程施工引起的土体扰动区可分为剧烈扰动区、扰动区、微扰动区和未扰动区。为全面反映土体在扰动下的应力路径和力学响应,必须考虑全应变范围的土体特性,尤其是小应变范围内的力学响应,因此对小应变硬化土本构模型关键参数(初始剪切模量和剪应变阀值)的确定方法进行介绍。开展上海典型软土的三轴固结排水剪切试验和固结试验研究,给出确定上海软土小应变硬化土模型(HS-Small)参数的方法,建议采用原位测试的方法确定土体的初始弹性模量。基于土单元数值模拟进行初始弹性模量和剪应变阀值的参数敏感性分析。随着初始弹性模量的增大,初始压缩曲线与卸载-再压缩曲线的斜率均增大。由于对应的回弹模量不变,初始弹性模量与回弹模量的差值增大,应变与偏应力试验曲线的回滞环宽度也随之增大。随着剪应变阀值的增大,初始压缩曲线和再压缩曲线的近似直线段增长,在同样剪应力情况下,土体的应变值减小,土体保持初始弹性模量刚度的区间增大。

    • 人为干扰过的工程场地类别的判定

      2017, 39(5):907-912,918. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0907

      摘要 (517) PDF 3.72 M (635) 收藏

      摘要:如何用原位剪切波速测试结果判定人为干扰(包括改造)过的场地的工程场地类别,各个版本的相关规范、文献中均未涉及到,以致于工程界一直存在着混乱和错误。通过对工程场地类别物理涵义的揭示及常年实测经验的总结,本文给出解决问题的理论依据与实际方法:首先要评价这种人为干扰的范围及深度是否会影响到地震波对该场地的振动作用,评价的依据是该场地被人为干扰体量的大小。若被改变的场地体量足够大,要用改变后的原位剪切波速测试数据评价场地类别;反之,则不能简单地运用原位波速测试结果,而是要用人为扰动层下面约1 m范围内原状土的原位波速测试值的85%替代整个扰动层的波速平均值,进而做场地类别的统计计算和判定。因为少量的人为扰动不足以改变场地的工程类别,却有可能改变直接的原位波速测试结果,从而导致误判。

    • >震例研究
    • 九寨沟MS7.0地震震源机制解及构造应力场研究

      2017, 39(5):913-918. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0913

      摘要 (683) PDF 3.96 M (1360) 收藏

      摘要:2017年8月8日四川九寨沟县发生MS7.0地震。根据中国地震台网固定台站的记录波形,利用gCAP方法和P波初动符号反演方法求解了主震的震源机制解,其结果与哈佛CMT震源机制解、美国地质勘探局发布的震源机制以及中国地震局发布的各震源机制解有很好的一致性。此外,还求解了九寨沟地震震中附近2010—2016年间28次小震的震源机制解,利用得到的小震震源机制解反演了该区域的构造应力场。结果表明,这一区域构造应力场的最大应力轴与最小应力轴均为水平方向,其中最大应力轴方向为NWW方向,最小应力轴方向为SSW方向。

    • 2015年阿拉善左旗MS5.8地震序列特征及发震破裂面讨论

      2017, 39(5):919-924. DOI: 10.3969/j.issn.1013-0019.2017.05.0919

      摘要 (630) PDF 4.35 M (899) 收藏

      摘要:以2015年阿拉善左旗5.8级地震为研究对象,基于地震活动背景和序列统计分析,利用HypoDD双差定位方法对地震序列进行重新定位,考察余震在空间上的展布特征,并结合震中区烈度、震源机制解和重新定位结果对5.8级地震的发震破裂面进行判定。结果表明,阿拉善左旗5.8级地震为主余型,重新定位后的震中位置为39.78°N(±0.72 km)、106.34°E(±0.76 km),震源深度13.2 km(±1.15 km);序列优势分布方向分别为近SN向和NEE向,分别延伸18 km和16 km;剖面的震源深度分布显示序列整体东倾,即震源深度由西向东逐步加深。综合区域应力场背景特征、历史地震破裂特征、主震震源机制解和序列重新定位等多方面资料判定认为,本次阿拉善左旗5.8级地震的破裂面应为近南北走向的断层面。

    • 2008年6月10日内蒙古鄂伦春自治旗M5.2地震的震源机制、震源深度和发震构造

      2017, 39(5):925-933. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0925

      摘要 (606) PDF 10.63 M (792) 收藏

      摘要:2008年6月10日14时5分,内蒙古鄂伦春自治旗发生M5.2地震,该地震处于大兴安岭梯度带北段,是内蒙古东北部地区近年来发生的最大地震。基于内蒙古地震台网观测资料,使用TDMT方法、CAP方法、PTD方法和sPn-Pn等方法测定此次地震的震源机制解和震源深度。结合已有数据资料,分析震源区域地震的时空分布特征和构造应力特征,并探讨该地震的发震构造。此次地震震源深度较浅,位于上地壳,结合震源机制解结果、地震分布特征和构造背景分析认为,此次地震为右旋走滑类型,走向NNE,主压应力方向为SWW。

    • 河北应变固体潮汐参数及震例研究

      2017, 39(5):934-938. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0934

      摘要 (600) PDF 3.30 M (544) 收藏

      摘要:选取河北省5个形变台站的观测资料,利用Venedikov调和分析法计算河北省境内MS4.0以上的潮汐因子、相位等参数,发现应变潮汐因子对地震都有多则半年,少则几周的异常期。宽城台对河北省境内发生MS4.0以上的地震中,震中距较其他台站最近(震中距最远为350 km、最近为100km),资料较好,故在综合分析河北应变台站的基础上,重点选取宽城台的应变潮汐因子对河北2005—2015年地震案例进行简要分析,发现该台对地震的对应率达到60%,虚报率40%,漏报率极低只有14%,前兆异常可信度较高,可作为前兆异常的参考。

    • >工程地质与施工技术
    • 西安北动车段垃圾填埋场地基处理措施研究

      2017, 39(5):939-945. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0939

      摘要 (716) PDF 6.03 M (3434) 收藏

      摘要:随着城市化进程的加快,建筑用地日趋紧张,将垃圾填埋场作为工程场址愈发寻常。为探讨垃圾填埋场各类土的物理力学性质及其作为地基时所应采取的必要处理措施,在西安北动车段垃圾填埋场的地基处理及施工中,采用室内试验及现场原位测试,定量分析杂填土地基的工程特性,提出合理的地基处理方案。工程实践证明,采用挖除换填和强夯处理后地基各参数均满足设计要求,达到预期效果,且创新性地采取掺入生石灰的方法对场区固体废物进行处理,避免二次污染的产生。研究成果可供类似条件下其他垃圾填埋场的地基处理参考和借鉴。

    • 基于组合权重的模糊物元模型在边坡稳定性评价中的应用

      2017, 39(5):946-950,980. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0946

      摘要 (612) PDF 954.70 K (798) 收藏

      摘要:鉴于边坡稳定性评价的复杂性及其影响因素的不确定性和模糊性,运用模糊物元分析理论,分别使用层次分析法和熵权法计算各影响因子的主、客观权重值,建立兼顾主、客观因素的组合权重模糊物元评价模型。该模型有效避免了权重分配困难的问题,既能得到综合评价信息,也能反映评价对象的稳定状态。主、客观权重法既利用了样本资料的统计信息,又反映了专家的理论知识和经验,可得到较为客观、合理的指标权重。工程实例分析表明,该方法能准确反映边坡稳定性状况,为边坡稳定性的综合评价提供一条新的思路。

    • 湖北秭归千将坪滑坡微破裂过程震动分析

      2017, 39(5):951-956. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0951

      摘要 (485) PDF 6.91 M (707) 收藏

      摘要:基于湖北秭归千将坪岩质滑坡地形、地质、水文特征,运用GeoStudio软件中的QUAKEW模块建立滑坡震动分析模型。通过设置土层、岩层动弹性模量和泊松比,处理并加载卢家山台记录的四次破裂事件数据,并进行动力学分析,模拟千将坪滑坡的破裂蠕滑滑动过程。结果表明,千将坪滑坡不单受自身静力作用,还经历了微破裂-蠕滑-再破裂-蠕滑-滑动的微破裂动力过程,为岩质滑坡预警的可行性提出了新的探索思路。

    • 顺层页岩边坡稳定性离散元分析

      2017, 39(5):957-962. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0957

      摘要 (615) PDF 10.93 M (4509) 收藏

      摘要:以承张高速某顺层页岩边坡工程为依托,首先采用单轴压缩模拟实验与宏观力学参数值对比的方法确定出边坡各岩土层的细观参数。进而建立其离散元模型,分析其稳定状态,并对其失稳过程进行研究。结果表明:边坡中的全风化页岩层向下滑动,并在坡脚堆积;强风化页岩层和中风化页岩层未发生滑动,滑动面为全风化页岩层与强风化页岩层的交界面。模型中出现的裂纹主要以压裂纹为主,且主要分布在全风化层,而其他两层未产生裂纹。离散元模拟结果与赤平投影法分析结果一致。该模拟结果对工程的设计、施工具有指导意义。

    • >其他
    • 高频GPS坐标时序的噪声特性分析

      2017, 39(5):963-968. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0963

      摘要 (573) PDF 5.12 M (794) 收藏

      摘要:为研究高频GPS坐标时序的噪声特性,对芦山地震前后三天,北京时间8:00—9:00,位于四川盆地8个CORS站50 Hz的高频观测资料进行解算与分析。分析过程中,分别采用恒星日滤波和主成分滤波分析以及去除时空噪声,并采用功率谱分析经滤波后的坐标时序。结果表明,高频GPS坐标时序的谱指数在1.6~2.0间,符合白噪声+随机游走噪声模型特性。建议当利用高频GPS研究地表运动特性、监测大型建筑的运动结构或确定GPS动态实验平台姿态时,应考虑高频GPS坐标时序的这一噪声特性。

    • 一种测震仪器数据实时接入中间件设计与实现

      2017, 39(5):969-975. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0969

      摘要 (663) PDF 8.74 M (913) 收藏

      摘要:分析了几种地震数据采集器的网络协议和数据格式,开发了一套独立的仪器数据访问中间件,为实现上位机应用程序与多种仪器的网络通信、各种数据流的统一接收、处理、发布和共享提供了方法和工具。将中间件应用于测震台站数据监控系统中,为运维人员对台站运行质量的跟踪和数据应用提供了方法和工具,为面向仪器的软件工程实施提供了典型示范。

    • 孤岛工作面动力灾害预防控制方法研究

      2017, 39(5):976-980. DOI: 10.3969/j.issn.1000-0844.2017.05.0976

      摘要 (688) PDF 4.56 M (706) 收藏

      摘要:为研究孤岛工作面安全开采方法,理论分析其动力灾害多发的岩层运动及应力条件,并提出其安全开采的准则。认为只要合理设计开采参数,就可以避免孤岛工作面动力灾害的发生。分析表明:孤岛工作面长度大于相邻工作面支承压力影响范围之和时,孤岛工作面支承压力无法叠加,工作面较安全;相邻工作面长度大于关键层断裂步距时,覆岩关键层可充分塌垮,孤岛工作面无动压冲击危险;在稳定的内应力场开掘回采巷道时,回采巷道无冲击危险。

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