正断层黏滑错动作用下隧道抗错断技术模型试验研究

为提高穿越黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性,开展了正断层黏滑错动作用下隧道抗错断措施作用效果室内模型试验。通过分析结构纵向应变、接触压力及安全系数,对未采取措施、结构加强、结构加强并施设减错层、结构加强并施设减错缝、结构加强并施设减错层和减错缝5种工况进行了对比分析。研究结果表明:采用减错措施（减错层/缝或减错层+减错缝）后,沿隧道纵向结构纵向应变、接触压力增加倍数由剧烈变化变为较均匀变化;仅采用结构加强措施抵抗正断层黏滑错动对隧道结构的影响,效果有限;通过采用减错措施消减正断层黏滑错动对隧道结构的影响,效果明显,结构安全系数最小值增加8倍以上;通过采用结构加强并施设减错层和减错缝措施抵抗和消减正断层黏滑错动对隧道结构的影响,效果显著,结构安全系数最小值增加25.45倍。研究成果可为高烈度艰险山区黏滑正断层隧道的抗错断设防设计提供参考。     

黏滑断层隧道刚柔并济抗减错技术研究

为提高强震区黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性,以都汶高速友谊隧道F1黏滑断层段为研究背景,对黏滑断层隧道采用刚柔并济抗减错技术进行研究.研究结果表明:采用结构加强措施抵抗断层黏滑错动影响,结构位移抗减错效果不显著,结构内力的平均抗减错效果在23％～33％之间;施设减错层有利于消减断层黏滑错动对隧道结构的影响,其拱顶沉降...     

天山胜利隧道穿越博-阿断裂段抗错断性能研究

目前针对超挖、铰接与减震层组合设计对走滑断层隧道抗错断损伤特征的研究尚不明确,为此以天山胜利隧道穿越博罗科努-阿其克库都克断裂为实际工程背景,采用可表征泡沫混凝土力学行为的塑性本构模型模拟减震层泡沫混凝土受压行为,建立精细化三维数值模型,评估隧道在超挖、铰接与减震层组合设计工况下的纵向位移、衬砌断面损伤和应力分布特征,得出采用超挖、铰接与减震层组合设计时的走滑断层隧道力学响应及破坏特征。研究结果表明,隧道受断层活动影响呈现S形变形,在断层滑动面附近隧道变形较大;走滑断层作用下衬砌损伤集中在拱腰及45°共轭方向,衬砌内力随着断层错动量的增加而增大;通过超挖、铰接与减震层的组合设计,能够较好地减轻隧道二次衬砌破坏。     

黏滑断层隧道减错措施参数对减错效果的影响分析

为提高黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性,对黏滑断层隧道设置不同缝宽减错缝、不同刚度减错层的减错效果进行研究。研究结果表明:断层黏滑错动对上盘隧道的影响远大于下盘;减错缝对上盘部分隧道结构的减错效果优于下盘,其中上盘减错效果最大为24.50%,下盘减错效果最大为9.26%;减错层对下盘部分隧道结构的减错效果略优于上盘,其中下盘减错效果最大为105.32%,上盘减错效果最大为78.07%;随着减错缝宽度的增加,隧道上盘减错效果变好,下盘缝宽10—15cm减错效果最好;随着减错层弹性模量的增加,隧道上下盘减错效果降低,当减错层弹性模量增加到一定程度（约100MPa）,减错效果趋于稳定。研究成果可为黏滑断层隧道的减错结构设计及施工提供参考。     

断层黏滑动态变形过程的实验研究

实验研究断层黏滑过程的变形演化,尤其是失稳黏滑瞬间的断层位移演化特征,对于了解地震从孕育到发生的全过程具有重要意义.本文基于数字散斑相关方法(digital speckle correlation method, DSCM),用三套图像采集系统(两套低速和一套高速图像采集系统)搭建了断层黏滑过程的多观测区域、多时间尺度的变形场测量系统,并用此系统对一种花岗岩双剪滑动模型的黏滑过程进行了实验研究.对间黏滑期和黏滑期断层位移演化特征进行深入分析的结果表明:间黏滑期断层位移演化体现出空间上的非均匀性和时间上的"趋同化"特征,断层滑动趋同化也许是断层错动匀阻化的一种宏观表现形式;断层黏滑动态过程持续时间非常短(本文300 mm断层黏滑过程持续时间约在1 ms量级),黏滑失稳前会出现预滑,预滑出现到黏滑失稳发生所经历的时间与黏滑失稳过程所用时间相差一个量级;断层的一次黏滑由若干个滑动速度不同的、小的失稳滑动组成,黏滑失稳过程中断层的滑动速度呈现出波动性,整个滑动过程中断层经历了多个高速滑动和低速滑动的交错.     

断层错动下盾构隧道抗震措施研究

采用混凝土塑性损伤本构模拟盾构管片,建立三维有限元壳-弹簧模型,开展了在45°断层错动下盾构隧道结构响应的静力弹塑性分析。研究表明,在正断层和逆断层错动下,衬砌受压损伤最大值均分布在拱顶处,衬砌受拉损伤最大值均分布在拱腰处;正断层错动下,环间螺栓易发生受拉破坏;逆断层错动下,混凝土管片易发生拉压损伤破坏。替换断层附近土体为软土的同时提高螺栓强度等级,可有效抵御较大的断层错动位移。研究对断层错动下盾构隧道的抗震措施具有一定参考价值。     

高烈度艰险山区跨断层隧道减震层减震技术研究

为进一步提高高烈度艰险山区跨断层隧道的减震性能,依托丽香铁路蒙古哨隧道工程,利用有限差分数值软件FLAC~(3D)对跨断层隧道施设减震层不同模式的减震效果进行研究。研究结果表明:减震层施设于初支与围岩间,其横向位移减小4.17%、竖向位移减小14.32%、最大主应力减小47.89%、最小主应力减小25.93%、最大剪切应力减小27.74%、最小安全系数提高34.62%～59.40%;减震层施设于初支与二衬间,其横向位移减小3.72%、竖向位移减小7.73%、最大主应力减小16.11%、最小主应力减小20.21%、最大剪切应力减小20.73%、最小安全系数提高0.04%～28.38%;减震层施设于初支与围岩间的减震效果优于施设于初支与二衬间。研究成果对于跨断层隧道的减震设计及减震技术有着重要的意义。     

断层错动对隧道的影响分析

隧道通过潜在地震地区时.存在活动断层的错动形成的重大工程地质问题的威胁.基于断裂儿何学和震源的运动学特征,以广州地区活动断裂为研究背景,通过在断层左右盘施加一定的速度荷载,模拟了断层错动达到0.28 m时对隧道的影响.得出隧道结构在断层错动影响下的位移和应力的变化规律.分别建立隧道结构距离断层50 m、100 m、150 m三个模型,比较了三种情况下的位移和应力状况.归纳出隧道与断层之间的安全距离.     

穿越活断层铰链式衬砌隧道减震措施动力响应研究

鉴于穿越地震活动带逆断层的铁路山岭隧道易受逆断层滑动的影响,且目前铁路隧道穿越多条活动性断层可供借鉴经验较少的现状.文章采用数值分析方法,对活动逆断层错动下的铰链式衬砌隧道在地震荷载作用下围岩加固方式、超挖设计结构的动力响应进行对比分析.结果表明逆断层错动时,对浅部地层变形的影响范围大于深部,但最大附加变形出现在深部断...     

康西瓦断裂错动对近断层隧道影响的数值模拟分析

断层错动会对近断层隧道工程造成破坏。为研究逆断层错动对近断层隧道结构产生的影响,以新疆地区拟建隧道的地质背景为依托,利用ABAQUS有限元软件,建立与逆断层走向平行的隧道结构的力学模型。针对隧道与断层破碎带的不同间距、不同断层位错量下的隧道结构反应规律和变形特征进行对比分析。研究结果表明：逆断层错动引起的隧道衬砌结构变形均发生在靠近断层破碎带一侧,随着隧道结构与断层破碎带间距的不断增大,隧道结构受到逆断层错动影响产生的竖向位移和损伤值均不断减小;随着断层位错量的增加产生的竖向位移和损伤值均增大;且受压损伤值始终大于受拉损伤值。断层错动作用下隧道结构产生损伤破坏的临界位错量为0.8 m,隧道与断层破碎带间距的临界值为30 m。     

钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法研究

针对当前钢筋混凝土震后存活预测相关方法存在预测值与实际值拟合度低的问题,提出基于有限元的钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测方法。利用混凝土本构模型关联数值和钢筋本构模型数值计算,实现钢筋混凝土框架材料本构模型关联数值分析。结合建筑和结构施工图实现钢筋混凝土有限元模拟,将钢筋混凝土框架有限元模型的最大竖向荷载作为结构整体构造竖向极限承载力,并引入随机Pushdown方法及随机竖向IDA法得到钢筋混凝土框架震后可存活概率。经实验证明,将有限元应用至钢筋混凝土框架结构震后可存活概率预测中切实可行;预测值与实际值拟合度高于目前常用方法。所提方法的性能完善,可为该领域发展提供可借鉴的信息。     

钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型设计

桥梁作为交通中不可或缺的一部分,对其地震易损性进行研究具有现实意义。针对当前桥梁地震易损性分析方法存在准确性待提升的问题,提出基于模糊评定的钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型。以桥梁结构层次、材料层次及边界层几方面为主对桥梁评估过程中的不确定性参数进行分析。以分析结果为依据,考虑到桥梁损失是一个比较模糊的概念,引入模糊数学中的模糊评定方法对桥梁地震易损性进行评估。融合位移下桥梁支座损伤分析、能量下桥墩损伤分析、周期下桥梁结构整体损伤分析,构建可以反映钢筋混凝土桥梁由局部到整体的多层次模糊易损性评估模型。通过实验对所建模型进行验证,结果显示：在纵向只发生轻微破坏,且轻微破坏的概率较小,基本处于完好状态。而在横向,发生轻微破坏的概率较大,甚至还可能发生中等破坏。在地震作用下,桥梁破坏也基本以轻微破坏和中等破坏为主,严重破坏的概率很小。     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的动力性能分析

地震作用在混凝土结构上会在其材料中产生较高的应变率,混凝土材料具有一定的率敏感性,准确模拟混凝土结构在地震作用下的反应需采用混凝土动态本构模型。为评估ABAQUS有限元软件中的混凝土损伤塑性模型模拟混凝土动力性能的能力,采用该模型对混凝土材料和构件在不同加载速度下的动态反应进行了有限元数值分析。结果表明,随着加载速度的提高,混凝土的抗压强度提高,下降段坡度增大,混凝土梁的承载能力提高,模拟结果与相关试验结果吻合较好;该混凝土损伤塑性模型可以模拟混凝土材料和构件的主要动力特性,但也存在不足之处。     

Cyclic Displacement Model for Reinforced Concrete Columns

Reinforced concrete (RC) structures in low to moderate seismic regions and many older RC structures in high seismic regions include columns with steel reinforcement details not meeting the requirements of modern seismic design codes. These columns typically fail in shear or in a brittle manner and their behavior must be accurately captured when RC structures are modeled and analyzed. The total lateral displacement of a low ductility or shear critical RC column can be represented as the sum of three displacement components: (1) flexural displacement, (2) displacement due to slippage of the reinforcing bars at column ends, and (3) shear displacement. In this study, these three displacement components are separately modeled and then combined together following a proposed procedure based on the expected overall behavior of the column and its failure mechanism. A simplified slip model is proposed. The main objective of this research is to develop an easy-to-apply method to model and capture the cyclic behavior of RC columns considering the shear failure mechanism. The proposed model is validated using the available data from RC column and frame experiments.     

徐庄子相对地磁观测室设计和建造

对现代无金属纤维混凝土结构和纤维砌块结构地磁观测室设计与建造技术,在天津徐庄子相对地磁观测室的应用研究进行了介绍,提出了这两种新型建筑结构的应用特点,及其关键技术要点,以及进一步发展复合碳纤维或玄武岩纤维,替代金属材料的若干观点和建议,对我国“十一五”小型地震监测台站的建设具有重要参考价值。     

混合结构振动台模型试验研究与计算分析

为研究混合结构的整体抗震性能,本研究以一个Ⅷ度区的LG大厦为原型,制作了1／20的整体模型,在同济大学土木工程国家重点实验室进行振动台试验,以考察地震动频谱及地震强度对混合结构地震反应的影响,了解混合结构体系的抗震性能、地震反应和破坏特征．本文还利用纤维模型建模对混合结构整体抗震性进行了非线性分析计算,并将计算结果与振动台试验数据进行对比分析,试验和计算结果表明：外钢骨框架-内混凝土核心筒混合结构具有较好的抗震性能．