强震下混凝土剪力墙受弯模拟及测试实验研究

为提高混凝土剪力墙受弯性能计算的准确度,开展强震下混凝土剪力墙受弯性能试验研究。选取1个混凝土剪力墙对比试件和3个测试试件作为研究对象,对试件施加垂直荷载和水平荷载,模拟强烈地震作用力。试验前期准备工作完成后,建立分离式有限元模型,通过计算混凝土在受压和受拉状态下的损伤弹塑性刚度,完成对有限元模型中混凝土塑性损伤分析,在此基础上,计算混凝土剪力墙受弯承载力。利用有限元模型对3个测试试件进行模拟试验,结果表明,强烈地震后3个试件的荷载-位移曲线均与实际位移值接近,且混凝土剪力墙受弯承载力试验结果与实际值的误差在2%以内,表明试验研究方法具有一定的可行性,数值模拟结果较为准确。     

常用岩土本构模型的选择及对场地动力反应分析结果的影响

合理选择本构模型是土动力学问题数值模拟中的一项重要工作。利用PLAXIS 2D软件的土工实验模拟功能分别对4种常用的岩土本构模型——线弹性模型、摩尔库伦模型、土体硬化模型和小应变土体硬化模型在往复荷载下的理论滞回曲线进行了对比分析,并在此基础上研究了选择不同本构模型对自由场地震反应分析结果的影响以及不同本构模型中各参数的变化对场地动力计算结果的敏感性分析。研究结果为土动力学问题数值模拟中如何选择本构模型和合理判断数值分析结果提供了参考依据。     

强震作用下抗震陷黄土改良地基的微观特征分析

基于动三轴试验和SEM细观结构测试试验,结合图像分析处理软件,对强震荷载前后宝兰客运专线沿线典型震陷性黄土及其经物理、化学和复合改良方法处理后的试样进行微观尺度的结构变形演化规律研究,探讨不同改良方法对土体微结构的影响及其与震陷系数之间的内在联系。结果表明:(1)物理改良方法对于消除大孔隙和架空孔隙结构的效果最为明显,同时对颗粒级配和结构也有调整;(2)化学改性方法则从颗粒接触方式、粒间胶结程度等方面影响土体强度,且不同化学反应的参与可生成独特的玻璃微珠或絮凝状细结构,从而大大提升土体某项参数指标,进而在强震中分别起到填充、胶结或缓冲作用;(3)强震作用前后不同改良方法对各微观要素的改变与相应的残余应变现象吻合较好,说明微结构能有效反映改良黄土残余变形的强弱。     

强震作用下不同处理方式黄土地基抗震陷性能评价

由于黄土高原区抗震设防标准长期偏低,无法承受强震带来的严重灾害链后果,因此为了提高地基及公路路基的抗强震能力,以强震动荷载为试验输入条件,以强夯、粉煤灰、水泥土等三种地基改性处理试样为研究对象,对其进行室内动三轴试验,寻找针对震陷性黄土工程场地更加经济、科学的抗震陷地基处理方法,研究不同地基改性处理方法在强震动荷载下的残余应变特性,得到强震作用与残余应变的定量关系,并从变形特征和动载振次两个角度对比三类方法的适用性。在此基础上,估算场地不同地基处理方式下的震陷量,给出强震荷载下不同工程场地有效的抗震陷处理方法与评价办法,为黄土场地抗震设计和地基处理提供参考依据。     

基坑排桩对建筑抗震性的影响分析

以往对建筑抗震性影响因素的研究仅限于施工材料、技术手段等外部条件,忽略了基坑土体安全系数、基坑状态对建筑抗震性的影响,一定程度上削弱了建筑的抗震性能。本文从基坑排桩角度对建筑抗震性的影响展开分析,通过有限元强度折减法获取土体的安全系数与基坑状态的判断标准,在该标准下基于土体安全系数采用有限元强度折减法计算公式,获取各个土层计算参数。基于该参数使用ABAQUS有限元软件构建基坑排桩有限元分析模型(土体和桩体分别采用莫尔-库仑弹塑性模型和二维弹性模型)。实验采用所提分析方法,从基坑排桩排距、刚度两方面对建筑抗震性能进行分析。实验结果表明,当基坑排桩排距进行适当取值时,建筑抗震性越好;双排桩的刚度越大,建筑抗震性越好,且随着刚度的增加建筑抗震性能趋于平稳。     

川滇地区强震孕育过程中的中等地震动态演化特征

引用有关地震活动的频度面积S值方法^[1],对川滇地区1970年以来6．7级以上强震前后的中等地震活动进行研究,发现强震的S值在震前和震后的异常变化特征既有共性又有个性。共性主要表现为：在震前S值异常为高值或低值异常,震后下降或上升;对特定区域研究发现,滇西南地区强震的孕震区中等地震活动的S值震前异常主要为高值,而滇西地区强震孕震区中等地震活动的S值震前异常主要表现为低值。表明对川滇地区强震孕震区中等地震活动的频度面积S值方法的动态追踪,利用其变化规律可以为强震的预测预报提供一定的判定指标。     

黄土斜坡动力响应特征分析

斜坡动力响应特征与斜坡形态密切相关,若入射地震波主频接近斜坡卓越频率就会放大斜坡动力响应,甚至造成斜坡失稳。汶川地震对远离震中的黄土地区造成了较为严重的破坏,局部场地震害和地震动放大效应显著。选取汶川地震典型黄土斜坡场地,利用地形台阵流动观测和数值模拟计算相结合的方法,系统开展强震动作用下黄土斜坡场地动力响应特征研究。结果表明:坡顶卓越频率最小,其PGA放大系数甚至达到坡底的1.98,这种现象可能与斜坡高差和入射波波长之比密切相关,比值0.2时坡顶放大效应达到最大。随斜坡坡度增加,放大效应增强,坡顶反应谱卓越周期放大系数可达5,说明斜坡地形对强震地面运动有显著影响。数值计算结果与实际强震观测基本吻合,其结果对黄土地区建设工程抗震设防具有重要的科学与实际意义。     

液化场地桥梁群桩-土耦合体系强震反应分析

针对振动台试验,采用u-p形式控制方程表述饱和砂土的动力属性,选用土的多屈服面塑性本构模型刻画饱和砂土和黏土的力学特性,引入非线性梁-柱单元模拟桩,建立试验受控条件下液化场地群桩-土强震相互作用分析的三维有限元模型,并通过试验结果验证数值建模途径与模拟方法的正确性。以实际工程中常用的2×2群桩为例,建立桩-土-桥梁结构强震反应分析三维有限元模型。基于此,针对不同群桩基础配置对液化场地群桩-土强震相互作用影响展开具体分析。对比发现,桩的数量相同时,桩排列方向与地震波输入方向平行时比垂直时桩基受力减小5%~10%,而对场地液化情况无明显影响;相同排列形式下,三桩模型中土体出现液化的时间约比双桩模型延缓5s,桩上弯矩和剪力减小33%~38%。由此可见,桩基数量增加,桩-土体系整体刚度更大,场地抗液化性能显著,桩基对上部桥梁结构的承载性能明显增强,其安全性与可靠性更高。这对实际桥梁工程抗震设计具有一定的借鉴意义。     

均质地基中桩-桩位移相互作用系数的有限元分析

在实际工程分析中用有限元法模拟无限域需要考虑很大一部分桩周土体来保证计算的精度,从而导致计算量的增大,同时对计算机的要求也很高。特别是对于大规模的群桩问题,有限元的计算工作量使一般的计算机无法满足其要求,这就限制了其在实际工程中的应用。本文基于叠加原理用有限元法计算桩-桩位移相互作用系数,不仅能减少群桩的计算量,又能提高计算精度。     

地震作用下预应力混凝土管桩运动响应三维数值分析

基于黏弹性人工边界,建立上部结构-桩-土的共同作用三维有限元模型,分析地震作用下预应力混凝土管桩的运动响应特性。分别针对预应力混凝土管桩的桩径、双层软硬土剪切波速比值、上覆土层厚度、上部结构荷载等影响因素进行数值计算。参数分析表明:在地震作用下,桩径的增大会导致桩身整体弯矩相应增加,特别是桩身土层分界面处增大明显;软硬土层剪切波速比及上覆土层厚度的增加,引起土层分界面处桩身峰值弯矩增加;固定桩头条件下,桩头与桩身软硬土层分界面处均会产生较大的运动弯矩;上部结构的惯性荷载对固定桩头的内力有着较大影响,对桩身深处段弯矩影响较小。本文研究结论可为预应力混凝土管桩抗震设计提供有益的理论参考。     

基坑桩地震冲击下的受力分析模型仿真

当前利用改进动力Winkler模型分析基坑桩地震冲击下的受力情况,不能预防应力波的反射作用,导致其分析结果具有不全面、准确性低的缺点。本论述提出有限元数值模拟的基坑桩地震冲击下的受力分析模型,通过基坑桩小应变模型描述不同应力状态下基坑桩模量的变化,采用有限元数值模拟方法结合基坑桩小应变模型对基坑桩有限元模型进行塑造。在约束基坑桩有限元模型边界条件时,模型选择黏性阻尼器的吸收边界,使模型边界上的应力波不会遭到折射,避免运算结果出现误差。利用Newmark方法对基坑桩有限元模型进行动力时程分析,实现基坑桩在不同应力状态下的受力分析。实验结果证明:所提模型能够有效、准确的对地震冲击下的基坑应力分布、基坑桩身弯曲度、变形位移以及桩体水平位移差值对比等进行全面的分析。