MEMS地震烈度仪在结构地震反应观测中的应用

工程结构地震反应观测台阵获取常时和震时结构反应记录,是工程结构健康诊断和震害评估的重要技术手段之一。2019年,云南大理建设了一个由8个地震烈度仪测点组成的结构地震反应观测台阵,每台烈度仪内置一个3分向微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)加速度计。通过标准振动台检测,确定台阵配备的烈度仪的幅频响应特性曲线和线性度误差符合相关行业标准的要求。该台阵于2021年5月获得了大理漾濞地震序列的多次结构地震反应记录,本文选取其中3次M_S3.0～M_S3.2级地震,分析了观测记录的加速度时程、傅里叶幅值谱和信噪比等数据,由结果可知：该台阵可较好地记录幅值≥0.5 cm/s²、频带1.0～39.0Hz的振动信号,对于近场小震具有一定的监测能力。     

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩连续梁地震反应

为讨论近断层地震动下摇摆-自复位(Rocking Self-Centering, RSC)桥墩连续梁的地震反应及其抗震优缺点。基于OpenSees有限元分析平台讨论了RSC桥墩三维建模方法,通过对6个试验构件的模拟,比较模拟与试验桥墩滞回曲线、预应力筋最大应力等指标,验证了模型准确性。建立设置RSC桥墩和普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)桥墩的上部结构相同的两座连续梁桥,输入3组含有强速度脉冲的近断层地震波进行非线性动力时程分析,对比其抗震性能。结果表明：在0.4 g近断层地震动下,RSC桥墩与普通RC桥墩相比,RSC桥墩的最大位移角为普通RC桥墩的78.1%～97.6%,墩底曲率延性系数仅为普通RC桥墩的24.0%～34.0%,减小了桥墩的最大变形,也减轻了桥墩地震损伤,不利的一点是使用RSC桥墩会导致支座位移增大。RSC桥墩震后的残余位移较小,且预应力筋处于弹性受力阶段,为实现震后桥梁功能的快速恢复提供了条件。     

泸定Ms6.8地震房屋损失快速评估

震后房屋损失的快速评估对于灾后应急救援等至关重要。现有的地震风险评估方法要么仅提供损失的均值,要么以某一方差常数来描述损失的分布特征,均无法准确有效地反映各空间位置点损失的随机性及相关关系,最终影响整体损失评估结果的准确度。本文基于Copula理论,提出了一种适用于地震巨灾风险分析的相关随机变量模拟方法,好处是在实现快速计算的同时,能够考虑地震损失中的不确定性与相关性。利用所提方法对2022年9月5日四川泸定6.8级地震的房屋损失进行评估,得到了各结构类型与县区的损失分布,并与PAGER方法所得到的损失分布进行对比。结果表明：此次地震房屋总体损失超过89.8%的概率处于10～100亿元人民币量级水平,其中超过50.8%的概率为20～50亿元人民币;损失较大的三个县区分别是泸定县、石棉县和荥经县,砌体结构的经济损失约是框架结构的2倍;相比于PAGER,该方法给出的损失概率分布形状更加灵活,能够详细地反映不同县区的房屋损失特征。研究方法和结果为震后损失快速评估技术提供参考,也为未来地震的灾后应急救援等提供科学依据。     

区域场地分类方法研究综述

大量破坏性地震震害调查结果表明:松软土层场地上的震害情况要比坚硬岩石场地上的震害情况更加严重,在一定区域范围内不同类型场地上震害差别也较大,因此场地放大效应及区域场地分类的研究逐渐成为地震工程领域关注的热点问题。随着高精度地形地貌数据及地理信息处理软件的逐步完善,区域场地分类方法的研究迅速发展。本文重点介绍了基于地形条件、地貌条件、地质条件及综合条件的场地分类方法,对各方法的优缺点进行探讨,并分析了其在使用时应注意的重点问题。     

钢箱梁自行车桥的舒适度研究

为研究厦门市薄壁弯箱梁自行车桥的舒适度,借助SAP2000有限元软件建立自行车高架桥三维模型,参考德国标准EN 03设计人行荷载模型,计算0~50Hz频率范围内桥梁的动态响应,根据该桥结构动力特性,分析0~4Hz激励荷载作用下各跨跨中的动力响应及不同桥跨之间的衰减情况。结果表明:激励响应主要以竖向响应为主,横桥向和顺桥向的位移值大约为竖向位移值的0.51%~27.69%;第4跨激励响应最大,第3跨最小;相邻跨受迫振动响应随跨度距离的增大依次减小;跨内及不同桥跨间的加速度响应结果均达到规范规定的舒适度要求;速度响应同加速度在趋势上吻合度良好,速度指标可作为舒适度评价补充验算的指标。该研究结果对今后指导自行车桥设计和舒适度分析意义重大,并为研究者对该类桥的进一步研究提供借鉴。     

昆明长水国际机场航站楼隔震橡胶支座更换技术

本文介绍了昆明长水国际机场航站楼1m直径隔震橡胶支座的更换技术。针对机场航站楼隔震承台轴力不同,隔震橡胶支座自重大,人工无法移动,且隔震层上下承台之间距离小等实际情况,定制了特殊的柴油机械传动叉车和液压千斤顶。更换支座的上承台顶升与周边上承台的顶升采用异步顶升方法。本文介绍了异步顶升方法千斤顶的布置和上承台顶升位移限值的确定方法。通过现场测量上法兰板螺栓孔在下法兰板投影的位置,按照投影位置加工上法兰板螺栓孔的方法,解决了由于隔震支座发生水平剪切变形使上下法兰板孔竖向不对齐的问题。通过两个措施大大减小了上承台顶升高度:（1）提前施加压力,减小了新支座的高度;（2）把旧隔震支座上下法兰板连接起来,阻止了支座竖向压缩变形的恢复。该技术成功应用于昆明长水国际机场42个侧鼓变形隔震橡胶支座的更换。该技术简单、经济、可行,可为其他工程隔震橡胶支座更换提供借鉴,为相关规范标准的制定提供参考。     

大空间地下结构地震响应混合试验研究

基于OpenSees-OpenFresco-MTS混合试验系统,选取关键构件底层中柱,进行大空间地下结构地震响应混合试验研究。在混合试验过程中,取结构底层中柱为试验子结构,取结构剩余部分与土体为数值子结构。为了满足试验要求,开发了一种专用于混合试验的可变刚度钢构件。通过更换柱脚螺杆改变试验装置侧向刚度。在混合试验前,根据数值模型中对应单元侧向刚度确定钢构件侧向刚度;根据幅值比和相位差等频域指标评价混合试验结果。试验结果显示:在上海人工波工况、El Centro波工况和Kobe波工况中,理论结果与试验结果匹配良好。在以大空间地下结构地震响应为研究对象时,基于OpenSees-OpenFresco-MTS的混合试验系统具有良好的稳定性与精确性。     

嵩岳寺塔地震响应及最不利受力状态分析

采用数值模拟方法对嵩岳寺塔在多遇、设防和罕遇地震作用下的地震响应及最不利受力状态进行了分析,为后续结构安全动态监测提供了基础数据。分析结果表明:质量和刚度关于中轴面呈对称分布,塔身结构整体性较好。地震作用下,结构呈现一阶弯曲变形,没有表现出明显的鞭梢效应。1层塔身的变形最为严重,是结构的薄弱环节。罕遇地震作用下,上部塔身开始进入弹塑性状态,其他情况下仍处于弹性状态。结构承压性能较好,但门洞顶部的水平抗拉承载力存在一定不足,7层以下塔身外侧的竖向抗拉承载力存在一定不足,12层以下塔身中轴面附近的抗剪承载力存在一定不足,且门洞顶部受剪最严重。     

2016年2月6日美浓6.4级地震P-alert台网强震动记录初步分析

P-alert台网实时数据对地震预警及烈度速报和工程地震研究都是重要的补充,处理分析这些数据对客观衡量P-alert台网数据质量和数据用途有重要意义。对2016年2月6日台湾美浓ML6.4地震P-alert台网获取的记录进行了处理和初步分析,统计分析显示100gal以上加速度记录有112条,200gal以上加速度记录有33条,400gal以上加速度记录有7条,东西向最大峰值加速度为466.4gal,南北向最大峰值加速度为498.4gal,竖直向最大峰值加速度为258.6gal,最大仪器地震烈度为9.5度。竖直向峰值加速度和峰值速度比水平向峰值加速度和峰值速度衰减快。峰值加速度比峰值速度衰减快,观测峰值加速度和峰值速度与台湾西南地区峰值加速度和峰值速度衰减公式比较一致。计算得到了近场台站的永久位移,显示P-alert台网绝大多数永久位移在1cm到5cm之间,最大永久位移达8cm。