峰值速度对单自由度体系地震反应的影响分析

研究了在加速度反应谱与峰值位移不变的条件下,输入地震动峰值速度对单自由度体系动力反应、尤其是弹塑性反应的影响。首先,利用在时域内叠加窄带时程的方法合成加速度反应谱和峰值位移相同,但峰值速度相差1倍的两组人工地震动时程。其次,按照《建筑抗震设计规范》的要求,将合成的输入地震动标定为不同设防烈度区下多遇地震的加速度峰值,进行结构弹性计算,结果表明:输入地震动峰值速度的变化对结构弹性反应基本无影响。然后,将输入地震动标定为相应烈度区下罕遇地震的加速度峰值,并以上述多遇地震下弹性反应的最大变形作为罕遇地震作用下结构弹塑性分析的屈服变形,进而分析输入地震动峰值速度变化对结构弹塑性反应的影响规律。其结果表明,峰值速度的增大将会明显增大中长周期结构弹塑性位移反应和速度反应,且这种放大效应对位移反应尤为显著。这种规律在不同烈度区基本具有一致性,随着烈度增大,输入地震动峰值速度的增大引起的大部分中长周期结构弹塑性位移及速度反应的放大效应减小。因此,在进行结构动力分析时,应充分考虑输入地震动峰值速度变化对计算结果的影响。     

我国中、低烈度区罕遇地震设防水准的选取

采用概率地震危险性(PSHA)方法计算了我国中、低烈度区位于主要经济带内的28个大中城市50年超越概率3%和2%的地震动峰值加速度,为比较中、低烈度区罕遇地震不同设防水准的影响提供了定量数据;计算了中、低烈度区50年超越概率3%和2%地震作用下对应的建筑结构的屈服加速度,评价其抗震能力。结果表明：50年超越概率2%对应的屈服加速度明显大于50年超越概率3%的对应值。根据分析结果,建议抗震设计规范将中、低烈度区罕遇地震的设防水准统一至50年超越概率2%。     

特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性及抗震能力研究

受地形地质条件所限,抽水蓄能电站上水库的面板堆石坝工程通常不得不修筑在山腰、山坡等地形条件复杂的区域,特殊地形条件对面板堆石坝抗震安全性能的影响如何是值得关心的问题。采用基于ABAQUS的UMAT子程序二次开发的等价黏弹性模型,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的动力反应特性,提出应该从防渗系统的安全性、坝坡动力稳定性以及地震最大残余变形三个方面综合评价大坝的极限抗震能力,研究了此类特殊地形条件下面板堆石坝的地震破坏模式。研究结果表明:大坝在地震荷载作用下的动加速度,动位移,动应力等动反应值均较小,坝体竖向最大残余变形值小于坝高的1%,大坝具有较强的抗震能力;大坝沿顺河方向的最大动位移出现在坝高3/4靠近下游侧的坝坡处,倾斜的坝基地形会影响大坝的动力反应特性;倾斜坝基地形条件下大坝的破坏模式以防渗系统破坏和下游坝坡失稳为主,其极限抗震能力为0.50 g~0.58 g。     

新丰江水库大坝强震动监测及其动力特性分析

新丰江水库大坝是世界上第一座经受六级地震考验的超百米高混凝土大坝,并且至今库区周围仍然有地震不断发生,因此对其进行抗震分析十分必要。首先利用大坝强震动台阵的监测数据进行模态分析,然后结合模态分析结果建立大坝典型引水坝段ANSYS有限元模型并对其进行静力和动力分析,探讨坝体的变形和应力分布规律。结果表明:大坝模态频率与水位负相关;大坝在地震作用下,上游坝面突变处出现最大拉应力,这一现象与挡水坝段上游坝面突变处出现贯穿裂缝的破坏结果是一致的,应当引起一定重视,静力作用和地震作用下其他部位均有一定的安全储备;动力时程分析结果与反应谱分析结果相比,前者更加偏于安全。     

强震作用下某水电站高陡边坡的动力响应分析

基于ANSYS软件,对地处地震高烈度区域的西南某水电站引水隧洞洞脸高陡边坡进行三维动力分析,研究高陡边坡在地震作用下的动力响应特征。结果表明:在50年超越概率5%的罕遇地震荷载作用下,引水隧洞洞脸边坡对加速度的放大效应较对位移的放大效应更明显;边坡表面在地震作用期间会产生瞬时拉应力;坡顶开挖侧的地振动加速度较坡顶中央放大效应明显;在高程为94.8 m处的古风化壳和页岩的露头面可能会发生顺层滑动和破坏;边坡整体上可以经受住强震地震动的考验。     

地震作用下分层土边坡多滑面变形破坏的数值模拟研究

地震引起的滑坡对生命、环境和经济造成了巨大的威胁。目前,对于地震作用下边坡稳定性的研究主要集中在单一滑动面破坏模式,对于具有多个潜在滑动面边坡的地震稳定性研究比较欠缺。基于此,利用有限差分软件FLAC对不同边坡进行地震稳定性数值模拟,对比分析不同强度地震动作用下均质土体、分层土体和含软弱夹层土体边坡的滑动面演化过程和永久变形分布特征。结果表明：对于均质边坡,地震引起的滑动面为单一的整体滑动面,地震动强度的增加仅导致沿滑动面的永久变形量增大;对于非均质边坡,在地震作用下还可能形成通过土层交界面的局部滑动变形,且地震作用下最先形成和发生变形的滑动面与静力条件下得到的最小安全系数对应的最危险滑动面一致;同时,地震引起的边坡浅层和深层变形破坏存在复杂的相互影响,当局部浅层滑动先发生时,地震动的进一步增大很容易诱发更深层的坡体滑动,而当深层滑动先发生时,由于塑性变形影响地震惯性力向上部坡体的传播,浅层坡体的进一步滑动变形相对较难被触发。     

强震下基础隔震结构与挡土墙碰撞响应分析

基础隔震结构在罕遇地震作用下可以大幅降低上部结构的地震响应,达到保护结构的目的;但在超过罕遇地震的强震作用下,隔震层位移可能超过预留的隔震沟宽度,隔震结构与周边挡土墙碰撞。建立考虑上部结构非线性的隔震结构模型,设防烈度为8度,进行了超过罕遇地震的强震下地震响应分析,结果表明,隔震结构与挡土墙碰撞减小了隔震层位移,但导致上部结构加速度、位移及层剪力明显放大,放大程度随碰撞刚度及地震动强度的增大而增大,随隔震沟宽度的增大而减小;碰撞刚度增大到一定程度后,层间位移的增大对碰撞刚度的增大不再敏感,加速度及上部结构基底剪力系数则未表现出这一趋势;碰撞还导致支座最大面压的增大及最小面压的减小。     

预应力框架结构在强震作用下的抗震性能研究

随着《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）中极罕遇地震作用概念的提出,有必要对按我国现设计规范的预应力混凝土（PC）框架结构在极罕遇地震作用下的抗震性能进行深入研究。为此,依据我国现规范设计了6榀不同梁截面尺寸、不同抗震等级的PC框架,在OpenSees中对其建立数值模型并对模型的适用性进行验证,然后分别对其进行静力弹塑性分析和基于IDA的易损性分析。研究表明：在罕遇,极罕遇地震作用下,各结构的最大层间位移角均能满足现规范1/50的限值要求,但容易出现“强梁弱柱”的破坏机制;结构的倒塌失效概率均较小,满足“大震不倒”的抗震设防要求;其中抗震等级为三级的PC框架抗震性能最好,具有较高的抗震能力储备;同时,在保证结构具有足够的抗震能力条件下,适当减小框架梁的截面尺寸,能较好地改善结构的破坏机制。     

先期震动对土石坝地震永久变形的影响研究

针对经历了5.12汶川大地震的紫坪铺面板堆石坝工程,进行了坝料的大型动三轴试验,研究了先期振动对坝料残余应变的影响。在此基础上,采用基于3维非线性动力反应的地震永久变形计算方法,进行了紫坪铺面板坝地震永久变形的计算,重点分析了先期震动对坝体地震永久变形的影响。结果表明,如果考虑先期已遭受强震作用影响,大坝的地震残余变形明显减小。     

基于增量动力法的剪力墙结构地震易损性分析

地震易损性分析是评估结构地震灾害损失的关键。应用PKPM软件设计了不同设防烈度的6个16层剪力墙结构。应用增量动力法求得各结构在不同罕遇烈度地震作用下的最大层间位移角,回归分析给出了最大层间位移角与地震作用加速度峰值的关系式。以最大层间位移角为整体性能指标,进行结构地震易损性分析,给出了结构地震失效概率关于地震作用加速度峰值的计算公式。计算得到了不同设防烈度剪力墙结构在罕遇地震作用下的震害矩阵,为评估框架-剪力墙结构的地震灾害损失,提供了基础数据。     

河源新丰江地区地震烈度、地震影响场与新丰江水库大坝设防烈度

简述了1950年以来新丰江水库地区和水库大坝地震烈度的变化,并对新旧大坝设防烈度进行了对比,认为按现今的国家标准,新丰江水库大坝的设防烈度为Ⅶ度强。对库区6次4级以上地震的烈度宏观调查数据进行了分析,拟合了河源地区的地震烈度衰减关系,并与华南地区的地震烈度关系进行了比较．最后计算了新丰江水库地区的在5-6级地震情况下的宏观烈度影响场。     

地震前地壳形变异常分布的非均匀性特征

利用Ｆ综合检验的理论,讨论了形变异常的定量化及检测准则。利用潮汐观测中的非潮汐形变讨论了大同和丽江地震前形变异常分布的非均匀性,并与地震活动的特征进行了对比。结果表明,震前１．５年左右,能检测出区域性的准同步形变异常,出现的异常空区可能是未来的地震危险区,且形变异常空区在震前应有强化或补偿现象。因而,在地震危险区的判定中首先面临的问题是地震孕育所处阶段的判定;在无法判别地震孕育阶段的情况下,形变异常台站周围和异常强度场中所出现的形变异常空区都是危险的。     

不同强度地震作用下的心墙堆石坝三维动力液化分析

东圳水库大坝位于福建省莆田市城厢区,该水利枢纽处于华南沿海地震带北段,由于水库建设时我国尚未有抗震设防烈度标准,因此亟需对其抗震稳定性进行复核。以东圳水库大坝为原型,结合已有的地震资料,选用Byrne液化模型,采用FLAC3D软件,研究了在50年超越概率10%、5%和2%地震作用下坝体填料的液化特征及最终位移情况。结果显示,在地震作用下,坝体上游砂砾石填料会发生局部液化,且液化区随着地震强度的增大而增加,但尚未出现大面积连续液化区;坝体填料发生液化后,产生了有限度的塑性变形,其变形量也随着地震强度的增大而有所增加;除坝顶较小区域外,坝体总位移量相对较小,对大坝整体稳定性不会产生显著影响。研究结论可以为大坝的抗震加固和治理措施的选择提供依据和参考。     

星载D-INSAR技术及初步应用——以西藏玛尼地震为例

近 10a来 ,干涉合成孔径雷达 (INSAR ,InterferometricSyntheticApertureRadar;简称 :干涉雷达 )测量技术取得了令世人瞩目的成绩 ,已成为极具有潜力的空间对地观测新技术。较详细地介绍了干涉合成孔径雷达、差分干涉合成孔径雷达 (D -INSAR ,DifferentialINSAR ;简称 :差分干涉雷达 )技术的基本原理 ,并以 1997年 11月 8日西藏玛尼地震为例 ,通过三通差分干涉处理 ,获取了玛尼地震前后的地表变形场。通过分析可知 ,变形梯度带与发震断层平行 ,均沿NEE -SWW(2 5 0°)分布 ,断层水平错距近 5m ,最大隆起斜距向位移量为 98cm ,最大沉降斜距向位移量为 95cm     

Incremental dynamic analysis of concrete gravity dams including base and lift joints

The growth in computer processing power has made it possible to use time-consuming analysis methods such as incremental dynamic analysis(IDA) with higher accuracy in less time.In an IDA study,a series of earthquake records are applied to a structure at successively increasing intensity levels,which causes the structure to shift from the elastic state into the inelastic state and finally into collapse.In this way,the limit-states and capacity of a structure can be determined.In the present research,the IDA of a concrete gravity dam considering a nonlinear concrete behavior,and sliding planes within the dam body and at the dam-foundation interface,is performed.The influence of the friction angle and lift joint slope on the response parameters are investigated and the various limit-states of the dam are recognized.It is observed that by introducing a lift joint,the tensile damage can be avoided for the dam structure.The lift joint sliding is essentially independent of the base joint friction angle and the upper ligament over the inclined lift joint slides into the upstream direction in strong earthquakes.     

1997年玛尼地震对青藏川滇地区构造块体系统稳定性影响的三维DDA+FEM方法数值模拟

本文用三维非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏川滇地区三维构造块体相互制约的大背景中,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的初始位移场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上进一步数值模拟1997年玛尼7.9级大震的发生过程,研究大震引起研究区各块体边界断层应力状态变化的特征.（1）发震断层两侧发生左旋走滑错动,最大水平位错大约7 m;（2）深部位错面上位错分布与用地震波资料震源反演的结果类似;（3）最大差应力变化等值线图与由星载D\|INSAR技术获取的地表形变场图像相似;（4）地表垂直位移表明地震断层面略向北逆冲.计算模拟得到了玛尼地震发生引起青藏川滇地区构造块体系统各边界断层上库仑破裂应力变化的分布,表明玛尼大震的发生除了使其发震断层的两端库仑破裂应力增大,应力进一步集中外,位于上地壳层上东昆仑断裂中段的2001年昆仑山8.1大震（H=11 km）发震断层段的库仑破裂应力增加约2 MPa,位于中地壳层上喀拉昆仑断裂带中的2008年改则6.9级地震（H=30 km）发震断层段的库仑破裂应力也增加约0.7 MPa,可见这两个已接近破裂强度地段的失稳对发生大震起了一定促进作用.研究结果也表明：作者发展的三维DDA+FEM方法能有效地用于大震活动与各构造块体相互作用关系的研究.     

Seismic stability assessment of an arch dam-foundation system

A seismic stability assessment of arch dam-foundation systems is presented using a comprehensive approach,in which the main factors that significantly influence the seismic response of an arch dam-foundation system are considered.A large scale finite element model with over 1 million degrees of freedom is constructed for the Baihetan arch dam(289 m high),which is under construction in the Southwest of China.In particular,the complicated geological conditions with faults intersecting interlayer shear weakness zones at the dam base and the dam abutment resisting force body is modeled in the analysis.Three performance indices are adopted to assess the seismic stability of the arch dam.The results demonstrate that the opening of the joints of the Baihetan arch dam is small and the water stop installed between the joints would not be torn during a design earthquake.The yielding formed in the interface between the dam and foundation does not reach the grouting curtain that would remain in an elastic state after an earthquake.The yielding zones occurring on the upper portion of the dam faces extend 1/8 thickness of block section into the dam body and thus cantilever blocks need not be concerned with sliding stability.The faults and interlayer shear weakness zones in the near field foundation exhibit severe yielding,and a potential sliding surface is penetrated.Although the factor of safety against sliding of the surface fluctuates with a decreased trend during an earthquake,the minimum instantaneous value reaches 1.02 and is still larger than 1.0.Therefore,a conclusion is drawn that the Baihetan arch dam-foundation system will remain stable under the design earthquake.     

水库大坝的震害调查评估方法研究.

水库大坝震害具有与其它建筑物震害不同的类型和特性,目前对水库大坝的震害评估尚无统一标准.本文通过研究分析建国以来19次大地震对水库大坝造成的震害调查资料,并结合笔者以往的震害调查经验,总结了水库大坝的震害调查方法,制定出了水库大坝震害评估等级表.利用该表可以比较准确和客观地评估出水库大坝的震害水平,为采取相应的应急预案和评估灾害损失提供依据.     

Earthquake analysis of concrete gravity dams including base sliding

A numerical method, the hybrid frequency-time domain (HFTD) procedure, is used to compute the earthquake response of concrete gravity dams, including sliding along the interface between the dam base and the foundation rock. The solution procedure accounts for the non-linear base sliding behaviour and the frequency-dependent response of the impounded water and flexible foundation rock. A Coulomb friction model represents the force-displacement relationship for sliding at the base interface. Using the solution procedure, an analysis of a typical dam (122 m high) shows that base sliding will occur during a moderate earthquake but the sliding displacement will be a tolerable amount when dam-foundation rock interaction is considered.     

伊兹米特地震的强地震动和地震灾害

介绍了１９９９年８月１７日土耳其伊兹米特７．４级地震的强地震动和地震灾害,包括：伊兹米特级地震的强地面运动、地震烈度分布、地震震害以及地震破坏原因浅析。