土遗址文物震害防御及抗震加固对策

概述了土遗址文物的主要病害如风蚀病害、表面风化、雨蚀病害、裂缝或坍塌、基础掏蚀、生物破坏以及人类社会经济活动所产生的不良影响等的特征及成因机制;阐明了建立土遗址文物防灾减灾综合体系的重要性,提出了灾前防御、震时应急和灾后恢复的对策;针对土遗址的特殊性提出了抗震防护加固的原则,分析了其特点,针对不同病害特征的土遗址分别提出了抗震加固方案.为土遗址文物的科学保护和综合防御地震灾害提供了理论基础和工程实践指导.     

地震遗址加固方法的探讨

2008年汶川特大地震和2010年玉树大地震将许多县城夷为平地。为纪念这特定的历史事件,一些受地震破坏的建筑物和文物建筑遗址被定位为地震遗址,需对其进行抢险加固。本文以北川老县城K06商住楼和玉树县格萨尔宾馆为例,介绍了地震遗址的破坏情况,分析了破坏的原因,初步探讨了地震遗址的加固方法。     

基于IDA方法的交河故城金刚宝座式塔土建筑遗址地震易损性分析

增量动力分析（IDA）作为动力形式的静力推覆法,被广泛应用于建筑结构的抗震能力分析和性能评估中,但其在土建筑遗址地震易损性分析中的应用甚少。基于IDA方法尝试对交河故城塔林区金刚宝座式塔土建筑遗址进行在地震作用下的易损性和抗震能力分析,以谱加速度S_a（T₁,5%）作为地震动强度指标,最大层间位移角θ_max作为结构损伤指标进行IDA分析,得到土建筑遗址在一系列调幅地震动作用下的IDA曲线、地震需求概率模型和易损性曲线,计算出模型的倒塌率和CMR值。通过以上分析得出金刚宝座式塔的易损性和抗震能力,为今后土建筑遗址抗震保护提供理论基础和分析思路。     

地震作用下新疆喀什高台民居基于变形控制的土遗址边坡加固设计研究

为验证地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的有效性,以新疆喀什高台民居土遗址边坡现有加固段为研究对象,利用有限元软件Midas/GTX NX建立三维动力分析模型,对地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的变形控制进行研究分析。结果表明:地震作用下土遗址边坡在坡顶与坡脚处产生严重的位移变形,且随着地震持时增加呈现累加效果;土遗址边坡加固后能有效控制水平方向与垂直方向的位移变形,最大位移变形值满足控制要求;土遗址边坡加固后地震作用下的稳定性系数提高至1.54,满足规范要求值1.15。研究成果验证了格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡能够有效控制位移变形,并提高稳定性。     

土遗址土动力特性

通过动三轴试验和数值计算,分析甘肃河西地区原状、重塑土遗址土的动模量、阻尼比、抗剪强度和土遗址在破坏地震作用下的动力响应。结果表明：弹性范围内,原状和重塑土遗址土动应力σ_d和动应变ε_d呈非线性关系且符合双曲线模型,动弹性模量E随ε_d的增大而减小,二者初始动弹性模量E₀和剪模比G/G₀差别很小,剪模比曲线基本重合;剪应变γ取值范围相同时,重塑土阻尼比λ随着γ的增大趋势高于原状土;相同实验条件下,原状土遗址土内聚力略高于重塑土。夯实加固法一定程度上恢复了土遗址强度,但当破坏地震来临时,其整体的抗震性能还有待加强     

“破坏-安全”结构抗震理念及其应用

目前我国房屋建筑抗震采用的以小震弹性计算为基础的设计方法,使工程师忽视了对建筑结构在强烈地震作用下破坏模式的充分考虑与设计,使得建筑结构的大震安全性有时难以得到保证。＂破坏-安全＂抗震理念,以房屋建筑最重要的抗震安全性能为目标,要求设计人员对结构的预期破坏模式有充分的把握和控制,使结构在强烈地震作用下能够形成明确的预期破坏模式并具备一定的耗能能力,从而以经济的代价保证结构其余部分在强烈地震作用下的安全。本文结合我国汶川地震灾后恢复重建与加固改造的实际情况,介绍了＂破坏-安全＂抗震理念及其设计概念,并介绍了国内外研究人员与工程师在实现＂破坏-安全＂抗震理念方面所提出的创新抗震结构体系及其研究成果。希望＂破坏-安全＂这一抗震理念及其相关技术能够在我国广大的经济欠发达地区的抗震设计实践中得到推广,以全面提高我国经济欠发达地区房屋建筑的抗震安全性。     

土质场地重力式挡土墙地震土压力振动台实验研究

汶川震区路基挡土墙震害表明,地震动荷载作用下重力式挡墙的位移、破坏与基础场地形式有关,除岩质场地和土质场地挡墙所共有的外倾形式,土质地基挡土墙还表现有整体推移及下部向外推移的倾转变形等复杂模式,因此地震土压力大小及分布也将受到这种复杂土-结相互作用的影响。基于碎石土及风化花岗岩填料的土质场地重力式挡土墙大型振动台模型实验,对挡土墙地震土压力及变形模式开展了对比研究,发现在强震作用下,土质地基挡墙因基础约束较弱而产生位移,并伴随明显的墙—土分离现象,致使实测地震土压力较之抗震设计规范计算值偏小（0.4g峰值加速度下约小6%～15%）,但作用点高度变化不大。由实验结果与现行抗震规范计算值的安全系数对比,认为对土质场地挡墙的地震土压力计算,按现行国内抗震设计规范基本能满足实际工程抗震设计需要;对于地震区挡墙设计,在允许挡墙发生少量容许位移的前提下可采用内摩擦角较大、自稳能力更好的墙背填料以减少地震土压力。     

地下结构抗震理论分析与试验研究的发展展望

目前我国在地下结构抗震分析与破坏灾变机理研究中尚存在诸多问题需要解决,在分析总结我国地下结构抗震理论与试验研究的基础上,重点阐述了需要进一步深入研究的六个关键问题:地下结构振动模型试验研究技术,土体非线性动力本构模型,高轴压的地下结构承重构件地震破坏机理,非一致波动输入及非一致波动输入下地下结构的地震反应,饱和砂土液化大变形理论及本构模型,大型三维非线性土-结构动力相互作用分析模型。这些问题的研究和解决对于完善地下结构抗震理论分析方法与试验研究技术,获得大型地下结构在地震作用下的反应规律与破坏灾变机理具有重要的科学意义和工程应用价值。     

近场水平、竖向地震共同作用下地基-基础-RC框架结构抗震性能研究

本文运用SAP2000对一10层钢筋混凝土框架结构在双向地震作用和单向地震下,考虑土-结构相互作用并计入重力二阶效应影响和不考虑二阶效应、采用刚性地基假定的情况分别进行动力时程分析,对比研究该结构抗震性能的变化规律。然后针对竖向地震作用展开进一步研究,探讨地震波的竖向和水平PGA比值对结构地震响应的影响规律。研究表明:(1)近场双向地震作用下,采用刚性地基假定,分析得到的结构地震响应比考虑土-结构相互作用时小,偏于不安全。(2)近场双向地震作用下地基-基础-RC框架结构的地震响应比单向地震作用时大,且随着场地土变软,不利影响增大,表明竖向地震作用不容忽视。(3)近场地震中,考虑土-结构相互作用的情况下,结构抗震性能在地震竖向和水平PGA比值为0.6左右时所受影响最小,比值为0.7左右时所受影响最大。     

基于响应面法的连续刚构地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了结构的破坏准则及其极限状态方程,计算了高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

土石坝振动台模型试验颗粒流数值模拟分析

目前一般采用振动台试验、离心振动台试验和有限元动力分析来获得土石坝在设计地震荷载作用下的形态和抗震性能。本文结合孔宪京等的土石坝振动台试验结果开展了颗粒流细观数值模拟研究,克服了传统连续介质力学的宏观连续性假设,形象而直观地表现出坝体在动力荷载作用下的破坏特征。数值模拟规律与振动台试验规律基本一致。同时还分析了坝体颗粒粘结强度和地震峰值加速度变化对坝体破坏特征的影响。数值结果表明,当颗粒间粘结强度较低时,表现为坝体表面颗粒的滑动破坏,粘结强度稍大时,会出现局部的小块颗粒团整体滑动破坏;随着峰值加速度的增大,坝顶沉降量在增大,坝体破坏特征不变。     

古建筑木结构震害分析及加固研究

近年来,随着国家对古文物建筑的重视,科学合理地对其进行修缮保护已越来越有必要。主要根据四川雅安地震后,笔者对古建筑木结构的现场震害调查,通过系统归纳和分类统计,对古建筑木结构的地基基础、梁柱和枓栱等构件、榫卯节点、整体稳定性以及围护结构在地震作用下的破坏情况及破坏原因进行了详细的分析和探讨;并针对结构不同的破坏情况,提出了相应的抗震加固措施。分析结果可为古建筑木结构的修缮加固提供参考。     

吐鲁番苏公塔的抗震性能初步分析

苏公塔是新疆蕴含维吾尔族文化风采的全国重点保护文物。开展苏公塔抗震性能研究工作对于保护古建筑将起到积极作用。根据理论计算与脉动测量得到的自振周期与振型，采用振型分解法计算苏公塔的水平地震作用，采用冲量法试讨论其竖向地震作用。依据结构在不同概率水准地震作用下的效应，分析苏公塔的抗剪、抗弯性能及抗变形能力。水平地震作用下的计算结果表明，苏公塔的抗剪能力高于抗弯能力。按照6度、7度设防水准计算表明，塔截面强度满足小震和基本满足中震作用时抗震要求及弹性抗震变形要求；塔截面强度在大震作用(7度设防)时不满足抗震要求。竖向地震作用对塔的影响计算表明，塔在受到8度竖向地震作用时将出现不利振动状态，结构端部可能出现拉力。根据结构分析提出简单、可行的抗震加固与保护文物的建议。     

青海省典型土遗址病害及动力测试分析

通过调查青海省四处典型土遗址发现表面剥蚀、冲沟、裂缝、坍塌、人为破坏等病害普遍存在,门源古城和湟中县部分长城因缺乏保护,人为破坏情况严重,土遗址保存状况恶劣;大通县长城和湟中县加牙烽燧在开展保护工程后,土遗址整体保存状况良好。大通县长城2处墙体的现场脉动观测结果显示:（1）2处墙体的速度峰值随高度增加有明显放大现象,一号墙体由底部到顶部速度峰值放大1.7倍,二号墙体放大2.9倍,放大效应让2处墙体在地震时更不稳定;（2）两处墙体的测试频率在3.04 Hz至5.71 Hz之间,通过计算获得一、二号墙体差值百分比分别为30.5%和11.1%,表明二号墙体与场地相互作用明显,处于高风险影响,当遭遇地震的卓越频率与之相近时会发生明显的共振现象。因此应对观测处墙体进行加固,以减小与场地的相互作用,提高墙体的抗震稳定性。     

农村住宅砌体结构地震破坏数值模拟研究

国内震害调查表明我国农村房屋在地震中破坏严重,主要原因是农村自建房屋大都缺乏基本抗震措施.近年来有关部门针对农村房屋的抗震性能提出一些改进措施,但这些措施实际抗震效果如何,除了极少数通过模型试验验证外,很少得到验证.本文建立了砌体结构非线性有限元分析模型,以一幢农宅为研究对象,通过地震时程反应来再现其在地震作用下的破坏状况.研究表明本文提出数值模型能够较好的模拟砌体结构在地震中破坏过程,发现结构抗震薄弱部位.通过对三种模型对比分析表明圈梁和构造柱可以有效提高砌体结构整体抗震性能,但对局部破坏影响不大,需要在以后抗震设计中加以考虑.     

斜向地震作用下钢结构框架破坏机制研究

斜向地震作用是影响框架结构"强柱弱梁"破坏机制的重要因素之一,现行抗震规范钢框架强柱系数没有考虑斜向地震作用的影响。对框架节点受力分析表明:斜向地震作用时实现"强柱弱梁"的强柱系数应大于2~(1/2)。通过对钢框架模型的振动台试验和有限元数值模拟,研究了主轴方向强柱系数1.35的钢框架的破坏机制,表明在主轴方向地震作用下实现了强柱弱梁,而在斜向地震作用下,钢框架发生柱端破坏。建议钢框架结构抗震设计应考虑斜向地震作用的影响。     

远震作用下软弱土层的震害影响

软弱土层在地震作用下,容易发生水平永久变形和不均匀沉陷,是发生震害的主要因素之一。特别是在远震作用下,软弱土层地区的破坏烈度高于其他较坚硬岩土地区,软弱土层上部的中高层建筑物和构筑物更易遭受破坏。通过回顾和分析1994年9月16日台湾海峡7.3级地震在汕头市的地震反应特征及震害影响,指出应加强软弱土层地区的工程抗震设计,提高防灾抗震能力。     

流固耦合作用下流体对管道抗震性能的影响分析

在地震荷载作用下输液管道的破坏受到流体的影响，因此，流固耦合作用下的管道破坏数值模拟是分析管道抗震性能的关键。通过管道破坏分析的流固耦合有限元建模，实现了流固耦合作用下地震荷载加载和断层活动约束，介绍了建模过程以及模型参数选择，分析了流固耦合作用下管道的抗震性能及管内介质和流速等参数对管道破坏的影响。依据计算结果，管道内输送介质密度和流速越大，管道越易破坏，故在地下管道设计中应充分考虑管内介质的密度与流速。针对计算结果，为输液管道抗震设防提出了几点建议。     

略阳县农居房屋抗震现状调查与评价研究

为精准识别贫困山区农居房屋结构现状完好程度,本文开展略阳县境内41894栋农居房屋抗震现状实地调查,搜集整理域内孕灾环境和致灾因子强度,统计分析域内各行政镇（办）经济水平、农居房屋抗震结构类型和震害等级,预测震害矩阵,计算平均震害指数,并评价抗震能力。研究结果表明：域内农居房屋抗震结构类型包括土木结构、砖木结构和砖混结构;域内农居房屋在VI度地震作用下基本完好的比例为74.04%,在VII度地震作用下发生轻微破坏以下震害等级的比例为83.45%,在VIII度地震作用下发生中等破坏以下震害等级的比例为85.46%;域内农居房屋在地震烈度为VI、VII、VIII、IX、X度时的平均震害指数分别为0.13、0.23、0.32、0.49、0.71,抗震性能较差,不满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

地震地面运动的卓越方向

地震是活动断裂构造在区域构造应力场作用下，应变能释放的结果。地表建筑，构筑物的地震破坏与地震形变带均匀为同一构造应力场作用的产物，所以它们必然具有相同的力学性状特征。本文通过国内外一些强烈地震震害实例，充分论主下了地震地面运动卓越方向的存在，并指出了它在抗震防灾及工程抗震和震害预测预防方面的重要性。