基于能量原理的钢筋混凝土简体结构抗震性能研究

本文通过能量法研究了钢筋混凝土简体结构的抗震性能。文中采用振型分解法按等效单自由度体系求解简体结构的滞回输入能;用pushover法分析了滞回耗能在结构层间的分布规律及结构自身的耗能能力;根据楼层滞回耗能与弹塑性层间位移的关系求出了薄弱层的弹塑性位移。对一高层钢筋混凝土框架-简体结构在7度罕遇地震下的抗震性能进行了评估,通过与非线性动力时程分析的对比,证明了方法的可行性。     

一种钢筋混凝土非线性宏观单元--筒体墙单元

高层结构一般都要设置复杂的钢筋混凝土抗震墙,如何模拟这些复杂墙体的力学性能就成为高层结构弹塑性分析的关键.本文在梁柱单元、单片墙单元的基础上提出了一种简体墙单元,并将此单元应用于高层混凝土结构推覆分析中.单元考虑了材料非线性,并采用较为精确的方法考虑了结构的二阶效应.理论与试验结果对比分析表明,简体墙单元具有精度高、计算稳定和自由度少等特点,为复杂体型高层结构的弹塑性分析提供了有力保证.     

山东沂水观测井水氡异常变化及其形成机制

据沂水观测井的构造背景、环境条件和泉的成因结果, 经过前兆异常现场落实和采样分析, 并结合活动断裂、地震活动以及流磁观测结果对山东沂水水氡自2001年以来的异常变化从形成机制上进行了分析研究。结果表明, 沂水观测井位于沂水-汤头断裂与沂水-沂源断裂交汇部位, 系断层上升泉, 具有应力易集中的地质构造环境; 沂水水氡的下降异常变化与沂沭断裂带中南段的应力活动增强和沂水-汤头断裂与沂水-沂源断裂构造活动加剧有关。     

一种钢筋混凝土非线性宏观单元——简体墙单元

高层结构一般都要设置复杂的钢筋混凝土抗震墙，如何模拟这些复杂墙体的力学性能就成为高层结构弹塑性分析的关键。本文在粱柱单元、单片墙单元的基础上提出了一种简体墙单元，并将此单元应用于高层混凝土结构推覆分析中。单元考虑了材料非线性，并采用较为精确的方法考虑了结构的二阶效应。理论与试验结果对比分析表明，简体墙单元具有精度高。计算稳定和自由度少等特点，为复杂体型高层结构的弹塑性分析提供了有力保证。     

H型钢弹塑性挡块关键力学参数计算方法

混凝土挡块震害是桥梁震害的主要形式之一,型钢挡块具有塑性耗能和方便修复的特点。为便于工程设计计算,针对新型H型钢弹塑性挡块的力学性能,从H型钢截面的截面应力入手,利用应力弯矩关系,采用弯矩曲率分析方法,建立了H型钢弹塑性挡块弯矩-曲率和力-位移的计算公式,进而建立了H型钢挡块屈服前刚度、屈服荷载、屈服位移和屈服后刚度等关键力学参数的计算公式,并推导了H型钢挡块简化双线性滞回曲线。同时将上述建立的参数理论公式计算结果与有限元纤维模型法分析结果进行了对比,验证了所提出的计算方法的可靠性。     

京西盆岭构造区积累库仑破裂应力变化对强震的影响

以拉张正断层作用为主的京西盆岭活动构造区(112°～116.2°N, 38.3°～41.5°E)自BC231年以来共记载和记录15次M6～7.5地震。 本研究计算每一次强震产生的以及逐次积累的库仑破裂静应力变化, 并分析强震之间的应力触发关系。 结果显示在14次后发的强震中, 有10次发生在先发强震产生的积累库仑破裂静应力变化为正的触发区, 触发率为71%。 所有15次历史强震作用共同引起研究区积累库仑破裂静应力变化的正值区, 主要分布于六棱山北麓断裂中段、 怀涿盆地北缘断裂、 新保安沙城断裂、 桑干河断裂以及蔚县盆地南缘断裂, 并使得这些断裂(段)的强震危险性有所增加, 这可为分析研究区的未来强震危险性提供参考。     

华北地区部分活动断裂面现今应力状态与地震活动的时域变化关系

采用我国华北地区1966～1984年原地应力测量数据49组,结合各测点附近主要活动断裂的几何要素进行了分析,发现地壳浅部断裂面上的有效正应力和剪应力的比值随时间变化与断裂附近地震活动存在某种对应关系。即使在同一断裂上同一时域内,由于不同地段地震活动性的差异,所对应的有效应力比值亦有不同的变化。分析认为,当断裂面上有效应力比值在0.5以下时,断裂附近地震活动微弱,断裂呈现稳态,大于此值时,地震活动增强,断裂失稳     

琼北火山及断裂的活动性——氡、钍气体放射性示踪

琼北火山区是中国的主要火山群之一。笔者应用HDS - 1型快速数字闪烁测氡仪对琼北火山群马鞍岭和雷虎岭段的火山及断裂活动性进行了勘测和研究 ,对荣山 -岭南断裂进行了重点测量 ,查明了该断裂的具体位置 ,研究了火山及断裂的气体释放特征。发现Rn(氡 ) ,Th(钍 )的变化与断裂构造有密切关系 ,在Ⅰ ,Ⅱ测线上Th ,Rn异常对断裂的反映相当好。根据Th ,Rn的展布特征和浓度变化比较深入地分析了断裂的活动性。在雷虎岭西南 ,荣山 -岭南断裂活动性最强 ,而且 ,自西北向东南断裂规模及活动性均有增强的趋势。此外 ,还对火山的活动性进行了讨论和分析     

新丰江水库地震震源应力场与构造应力场

引言新丰江水库自蓄水后,发生了一系列地震。区内存在三件基本事实:一、河源断裂近期具左旋错动;二、地震主要沿水库狭谷区呈北西西向分布,河源断裂本身很少地震活动;三、震源机制解表明,主张应力轴(T)稳定于北北东向,近于水平,主压应力轴(P)则在垂     

圆钢管混凝土构件弯矩-曲率滞回特性研究

首先确定了往复应力作用下组成圆钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型、在此基础上,利用数值计算方法,对圆钢管混凝土构件弯矩－曲率滞回关系曲线进行了理论分析,其结果和试验结果吻合良好。最后,提出圆钢管混凝土构件弯矩－风率恢复力模型,给出模型中有关参数的计算公式,可为圆钢管混凝土体系弹塑性分析提供参考。     

分析地震波估算地壳内的应力值

本文讨论了利用破裂力学理论说明地震破裂的过程, 认为地震本质上是岩石在应力作用下的低应力破裂现象.它是岩石中的裂纹不断稳态扩展、最后进入失稳扩展的结果.分析了在扩展过程中应力和位移的变化, 发现任何将要破裂的那一点的应力都要由初始应力0升高到屈服应力y 以后才破裂, 破裂后裂纹面上的点的应力降到0.在破裂前和破裂后的位移, 都可由弹性力学方程给出.在破裂的一瞬间破裂的端点产生的非弹性位移, 则不能由弹性力学方程给出.它可以由断裂力学中的裂纹滑开位移公式近似给出.根据位错模式由于计算弹性波辐射场的位错量 D(, t), 正是破裂瞬间产生的非弹性位移, 所以用弹性位移公式来计算地震位错量是错误的.我们采用了裂纹滑开位移公式来计算地震位错量, 从而导出了较合理的计算地震释放总能量的公式 ET=yDS(y 为屈服强度;D为平均位错;S 为断层面积)以及估算初始应力值0的公式:0 =[Dmax/L4y/(1-) ]1/2(L 为断层长度).用它们计算了一些地震的 Er 和0, 分别列于表1和表2.这些结果比以往的结果要更合理一些。 结果表明:(1)地震多数是在低应力作用下(即低初始应力)发生的(约100——200巴);(2)地震释放的总能量约比地震波能量大一个数量级.      

渗流作用下岩溶陷落柱侧壁突水的临界水压解析解

在陷落柱侧壁突水研究中引入厚壁筒力学模型,将陷落柱侧壁煤柱视为多孔介质,考虑地下水的渗流体积力,应用摩尔库伦强度理论和弹塑性力学模型,推导出煤柱弹塑性状态应力解析式,以及煤柱内塑性区半径与水压力的关系表达式,同时编程试算出陷落柱侧壁突水的临界水压力。在此基础上,分析了煤柱孔隙率、煤柱抗剪强度参数以及煤柱宽度等因素对陷落柱侧壁突水的临界水压力的影响规律。研究结果表明：1煤柱能够承受的临界水压随着煤柱孔隙率的增加而降低,故当煤柱裂隙发育时,不考虑渗流力的结果将偏于安全;2煤柱宽度越大、抗剪强度越高,则临界水压越大,陷落柱侧壁突水的危险性越低;3可通过注入水泥浆液减小煤柱孔隙率和提高煤柱强度来防止陷落柱侧壁突水,同时可减少煤柱的留设宽度,对减少煤炭损失有着重要意义。     

地震位移场和板内地震震源力学性质的讨论

本文推导了各类点源和线源（压性、张性、压扭性、张扭性、单力偶和双力偶）的理论地震位移场公式, 讨论了板内地震的震源力学性质.根据实测地震位移场、建筑物破坏和倒塌的优势方向等近场资料与理论结果对比, 作者认为, 1966年邢台地震震源机制符合于张性断裂的模型;1966年东川地震震源机制符合于压扭性断裂的模型.根据理论公式和实际位移资料, 给出了邢台地震的地震矩 M0为6.51026达因厘米, 应力降△为39巴.最后指出大地震的震源力学机制反映了该区域长期构造应力作用的状态, 认为双力偶（剪切位错）不一定是板内地震震源机制的最合适的、唯一的模型.      

Cohesive Crack Analysis of Toughness Increase Due to Confining Pressure

Apparent fracture toughness in Mode I of microcracking materials such as rocks under confining pressure is analyzed based on a cohesive crack model. In rocks, the apparent fracture toughness for crack propagation varies with the confining pressure. This study provides analytical solutions for the apparent fracture toughness using a cohesive crack model, which is a model for the fracture process zone. The problem analyzed in this study is a fluid-driven fracture of a two-dimensional crack with a cohesive zone under confining pressure. The size of the cohesive zone is assumed to be negligibly small in comparison to the crack length. The analyses are performed for two types of cohesive stress distribution, namely the constant cohesive stress (Dugdale model) and the linearly decreasing cohesive stress. Furthermore, the problem for a more general cohesive stress distribution is analyzed based on the fracture energy concept. The analytical solutions are confirmed by comparing them with the results of numerical computations performed using the body force method. The analytical solution suggests a substantial increase in the apparent fracture toughness due to increased confining pressures, even if the size of the fracture process zone is small.     

Aseismic safety analysis of a prestressed concrete containment vessel for CPR1000 nuclear power plant

The containment vessel of a nuclear power plant is the last barrier to prevent nuclear reactor radiation. Aseismic safety analysis is the key to appropriate containment vessel design. A prestressed concrete containment vessel (PCCV) model with a semi-infinite elastic foundation and practical arrangement of tendons has been established to analyze the aseismic ability of the CPR1000 PCCV structure under seismic loads and internal pressure. A method to model the prestressing tendon and its interaction with concrete was proposed and the axial force of the prestressing tendons showed that the simulation was reasonable and accurate. The numerical results show that for the concrete structure, the location of the cylinder wall bottom around the equipment hatch and near the ring beam are critical locations with large principal stress. The concrete cracks occurred at the bottom of the PCCV cylinder wall under the peak earthquake motion of 0.50 g, however the PCCV was still basically in an elastic state. Furthermore, the concrete cracks occurred around the equipment hatch under the design internal pressure of 0.4MPa, but the steel liner was still in the elastic stage and its leak-proof function soundness was verified. The results provide the basis for analysis and design of containment vessels.     

剪切破裂与粘滑——浅源强震发震机制的研究

周口店花岗闪长岩的高温高压三轴实验和理论分析表明,剪切破裂和摩擦滑移具有类似的孕育过程和发生机制。剪切破裂贯通强度就是一种摩擦强度。剪切破裂和摩擦滑移各自都有渐进式和突发式之分。突发式摩擦滑移是已有断层的粘滑滑移。突发式剪切破裂则是完整岩石的初始粘滑滑移。考虑到地壳温度随深度增加,完整岩石剪裂强震要求较高的围压,因此,多数浅源强震的发震方式很可能是已有断层的粘滑     

固体围压下完整花岗岩粘滑现象的实验研究

本文用完整的花岗岩样品在固体围压三轴实验装置上压缩,研究围压和应变速率对岩样变形破裂过程、粘滑应力降、粘滑复发间隔及样品主破裂几何分布的影响。结果表明,加载速率较低时,粘滑应力降较大,复发间隔较长且分布无规律。加载速率越大,粘滑应力降越小,复发间隔也近似相等,粘滑事件表现出准周期性。围压和应变率较低时,岩石的主破裂会演变成两个交叉的共轭断裂面;而围压和应变率较高时,岩石的主破裂则演变成单一断裂面或入字形断裂面。本文结果对认识中国大陆板内地震孕育、发生及重复过程;研究地震重复发生的机制及影响地震复发间隔的主要因素都有重要意义。     

沁水盆地南部煤层气储层压裂过程数值模拟研究

储层改造是煤层气井提高产能的重要措施,水力压裂是煤层气储层改造的重要方法.为研究煤层气储层压裂过程及其天然裂缝对煤储层压裂时破裂压力的影响,本文以山西沁水盆地南部高煤级煤矿区为研究区,运用有限元数值模拟方法,计算不同地应力条件下、裂缝处于不同位置时煤储层的破裂压力.结果表明:(1)不同类型地应力场对破裂压力的影响不同.对于均匀应力场,破裂压力随着围压的增大而增大,其增幅约为围压的两倍;对于非均匀应力场,当一个水平主应力不变时,破裂压力会随着水平主应力差的增加而减少;(2)如果地应力条件不变,煤储层破裂压力随着天然裂缝与最大水平主应力方向夹角的增加而增加,水平主应力差越大煤储层破裂压力增幅也越大;(3)在有天然裂隙的地层中进行压裂,当天然裂缝的方位不同时压裂裂缝既可能是沿着天然裂缝扩展的裂缝,也可能是压裂过程中产生的新裂缝,因此天然裂缝的方位对破裂压力具有一定的影响.     

On the connection between tectonic stresses and well fracturing data

Summary Theories of hydraulic fracturing of wells are usually based upon a model of a well in which the latter is assumed to be equivalent to an infinitely long cylinder. In this fashion, the stress state induced by the pressure in the well turns out to be two-dimensional. This is certainly an oversimplification, and therefore a different model is proposed in the present paper. In this, we assume that the pressure in the well is equivalent to a spherical pressure center. The fracture condition is formulated and the model is applied to the calculation of underground stresses from well data.Published by permission of Imperial Oil Limited.     

缩套型高温高压三轴室热应力分析

以８００ＭＰａ高温高压三轴室为例，介绍了简体热应力计算方法和结果。分析讨论了热应力对筒体安全性的影响，指出高温差低载荷是最危险的情况，并提出预防与解决的方法。