含泥化夹层反倾岩质边坡动力响应的大型振动台试验

针对含泥化夹层反倾岩质边坡制作相似比为1∶30的试验模型进行大型振动台试验,研究泥化夹层饱水前(天然含水状态)和饱水状态下边坡的加速度和位移响应规律,探讨边坡的破坏模式。试验结果表明:泥化夹层饱水后坡面水平向加速度放大系数小于饱水前;泥化夹层饱水前和饱水后随着相对高度的增加,坡面水平向加速度放大系数呈现非线性增加的趋势,其整体上大于坡体内部的加速度放大系数;坡面位移从下至上在泥化夹层饱水前,呈现出非线性增长特性;饱水后位移呈先增大后减小,临近坡肩处坡面最大,坡面呈现鼓出形态。泥化夹层饱水前,在幅值为0.3g的地震波作用下坡体仅出现坡肩局部掉块;饱水后,输入地震动幅值≥0.4g时,坡体先出现坡肩的局部掉块,随后坡体沿中上部的饱和泥化夹层滑动剪出,与此同时,坡体中上部出现纵向裂隙并与水平裂隙贯通,坡顶被震碎。     

地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡表面放大效应研究

为了研究地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡表面的放大效应,借用FLAC3D软件,建立了含软弱夹层顺层岩质边坡动力分析数值模型;在合理考虑地震动输入、边界条件、网格划分与模型参数的基础上,分析了地震动峰值、频率、持时以及初动方向等因素影响下的边坡表面放大效应。研究结果表明：①地震动峰值、频率和初动方向对边坡表面放大效应的影响较显著,而地震动持时对边坡表面放大效应的影响微小;②随着地震动峰值的增加,放大效应由软弱夹层之上的坡面及坡顶面向坡肩点逐渐增大,坡肩点的放大效应最大;③当输入地震动频率小于边坡的自振频率时,边坡表面加速度放大倍数较小,且频率越小,放大倍数越小,当输入地震动频率大于边坡的自振频率时,边坡表面加速度放大倍数较大,且频率越大,放大倍数亦越大。     

地震作用下黄土边坡动力响应的时频特征分析

地震作用下黄土边坡的动力响应特征与变形失稳机制是具有重要理论与实践意义的课题,但从动力响应频谱特性方面开展的研究还相对较少。以大型振动台模型试验获得的黄土边坡地震动峰值加速度数据为基础,通过分析其变化规律,着重从频谱特性的角度分析,讨论黄土边坡的动力失稳机制。进一步通过对坡面不同高程测点、边坡内部垂直方向以及水平方向上测点的加速度时程进行绝对加速度反应谱分析,从频谱变化角度提出黄土边坡的动力失稳机制。研究表明,黄土边坡在地震动作用下的响应过程可以分为三个阶段：弹性阶段、塑性阶段与破坏阶段;黄土边坡进入破坏阶段时均会伴随反应谱峰值的增幅或者主周期的变化,在弹性阶段反应谱加速度峰值增幅与输入地震动幅值增幅一致,进入塑性阶段后反应谱峰值增幅比输入地震动幅值增幅小;研究提出将反应谱首峰的凸显情况作为坡体破坏程度的判断依据之一。     

岩质高陡边坡地震动响应规律的振动台试验研究

设计并完成了1∶10大比例尺的边坡大型振动台模型试验,试验模型尺寸为4.4m×4.4m×1.8m(长×宽×高),斜坡模型表面包含30°、45°、50°、60°四个不同坡度的坡面,模拟岩体材料采用重晶石粉、河砂、石膏、黏土和水按比例配制而成。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波来研究模型边坡的动力响应规律,在试验数据分析中采用三维局部坐标系。试验结果表明:边坡临空面方向和竖直方向的加速度高程放大效应随坡面角度的增大而增强,在坡面角度由45°→50°变化时增长趋势呈明显"台阶状"形式,而边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本不随坡面角度变化;边坡各向的峰值加速度的高程放大效应随着输入地震波幅值的增大而减小,表现出"量级饱和"特性;加速度傅里叶谱的频谱成分随着高程的增大,边坡岩体对于试验模型自振频率f周围的频率成分具有显著的放大作用,而对于其他频率成分则具有滤波作用;加速度反应谱沿高程的形状基本一致,并且卓越周期对应的反应谱幅值沿高程具有一定的放大作用,而在其他周期T处,尤其是长周期部分(低频部分)则存在一定的减小作用,对于临空面方向来讲,具有明显的波峰现象。试验结果有助于揭示边坡在地震作用下的失稳机制,为边坡工程的抗震设计提供有益的参考。     

地震作用下反倾岩质斜坡动力响应规律及频谱特征研究

以四川昌都贡扎滑坡为原型,设计制作了1:1000的振动台试验模型,开展了包含软弱岩性组合和贯通性结构面的反倾岩质斜坡的振动台模型试验.考虑场地工程地质条件和场地特性,将富含多种频率的人工合成基岩地震波作为动力输入条件,探讨了不同概率水准人工合成地震波作用下反倾岩质斜坡的动力响应规律,并与输入正弦波的放大效应规律进行对比...     

生态框架结构加固浅覆盖层边坡的地震动力响应

针对川西峡谷区公路沿线广泛分布的浅覆盖层边坡形式,并结合地区特点及边坡震害现象,设计了一种新型生态耐震型框架结构,并开展了缩尺比例为1:10的大型振动台模型试验。研究结果表明：（1）坡面和基岩面的加速度峰值（PGA）放大系数和Arias强度放大系数随高程和激振强度均表现出相同的变化规律,Arias强度放大系数适用于表示高程放大效应,而PGA放大系数在分析激振强度的影响时更有优势;（2）利用传递函数和傅里叶谱值比识别出了边坡的4阶自振频率,随着地震波加载进行,各阶自振频率均有所下降,边坡对与其自振频率接近的地震波表现出选择性放大作用;（3）边坡高程对地震波能量具有聚集效应,能量谱幅值沿浅覆盖层表面呈递增趋势,能量分布有由低频向高频转移的趋势;（4）生态耐震型框架结构的整体稳定性较好,强震作用易造成坡肩和框格内发生剥落、掉块现象,应结合植被护坡技术以实现更好的生态防护效果。     

土质边坡地震动力响应规律研究

地震往往会触发大量的山体滑坡,给人类和社会带来巨大灾难。为研究探索土质边坡在地震作用下的动力响应规律,本文建立了二维均质边坡有限元模型,模拟计算了其在地震作用下的动力响应,对地震响应中学术界和工程界最为关心的加速度、位移和频谱特性响应进行了研究分析,并得到以下几点结论:①在坡顶和坡面处,与输入地震动加速度时程比较,输出加速度峰值出现的时刻有滞后现象;②坡体内部对输入地震动PGA存在垂直和临空面放大作用,同时垂直放大作用呈现出节律性变化的特点;③地震作用下坡体的最大变形在水平方向上出现在坡脚处,在竖直方向上出现在坡肩处;④边坡体内部对输入地震动的频谱成份产生滤波作用,滤掉了输入地震动中的高频成份,且随着高度的增加,这种滤波作用呈现增强的趋势。     

坡面角度对岩质边坡加速度高程放大效应的影响

基于现场调查、振动台试验及理论计算等结果,由宏观现象定性的分析到理论求解的定量计算,全面、系统地研究坡面角度对岩质高陡边坡的加速度高程放大效应的影响。现场调查结果表明,边坡的失稳破坏主要发生在45°及以上的斜坡,从宏观现象上间接说明了随着坡面角度的增大,边坡的加速度放大效应会逐渐增强;振动台试验和理论计算结果从半定量和定量的角度揭示随着坡面角度的增大,临空面方向、竖直方向峰值加速度的高程放大效应逐渐增强,而在增强的过程中同时存在突然增大的拐点45°和渐趋平缓的拐点50°,即在45°以下加速度放大效应的增长较为缓慢,在45°~50°之间突然增大,在50°以上增长又逐渐变缓,这充分解释了“滑坡灾害主要发生在45°以上的斜坡”这一汶川地震震害现象。边坡走向方向的峰值加速度高程放大效应基本上不随坡面角度的增大而变化,其台阶也相对较为平缓。     

基于振动台试验的纯黄土边坡动力响应研究

黄土地区地震岩土灾害严重,本文以兰州新区一纯黄土边坡为原型,开展了大型振动台模型试验,研究纯黄土边坡在地震荷载作用下的动力响应规律与破坏机制。结果表明:与其他岩性或土性的边坡一样,纯黄土边坡表层加速度放大效应明显,在坡肩附近达到最大,呈现出高程效应即随高程的增加放大效应增强,同时放大效应也会随地震烈度的增加而增强,当烈度达到600 gal时,坡肩处放大系数最大为2.06;边坡表层土压力远小于与其同一高程的内部土压力,表层变化规律基本一致且随地震动的增加数值相差不大,在临空面上,坡脚附近土压力为最大,其值在0.7~0.75 kPa;随地震烈度的增加,边坡表面裂纹逐步由细小短裂缝演变为横向贯穿的深裂缝,在坡肩附近尤为显著,试验中,最大沉降约10 cm,坡肩最大水平位移为5~8 cm,模型边坡最终发生拉裂滑移式破坏。该研究结果可为纯黄土边坡在地震荷载作用下的稳定性研究提供一定参考。     

Modal analysis of pile‐supported structures during seismic liquefaction

The purpose of this paper is to investigate the effects of liquefaction on modal parameters (frequency and damping) of pile‐supported structures. Four physical models, consisting of two single piles and two 2 × 2 pile groups, were tested in a shaking table where the soil surrounding the pile liquefied because of seismic shaking. The experimental results showed that the natural frequency of pile‐supported structures may decrease considerably owing to the loss of lateral support offered by the soil to the pile. On the other hand, the damping ratio of structure may increase to values in excess of 20%. These findings have important design consequences: (a) for low‐period structures, substantial reduction of spectral acceleration is expected; (b) during and after liquefaction, the response of the system may be dictated by the interactions of multiple loadings, that is, horizontal, axial and overturning moment, which were negligible prior to liquefaction; and (c) with the onset of liquefaction due to increased flexibility of pile‐supported structure, larger spectral displacement may be expected, which in turn may enhance P‐delta effects and consequently amplification of overturning moment. Practical implications for pile design are discussed. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

土工动力离心模型试验在边坡工程中的应用综述

总结了土工动力离心模型试验在边坡的地震响应、动力破坏机理、液化大变形和土与结构物动力相互作用等研究中的应用现状,提出了目前边坡动力模型试验中存在的问题,以及今后的发展方向。     

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。     

石材幕墙结构抗震性能试验研究

为研究石材幕墙的抗震性能和破坏特征,以阿尔及利亚大清真寺南区石材幕墙工程为背景,设计了两组1:1振动台试验模型,通过振动台试验研究总结出了石材幕墙结构的地震响应特性,在此基础上,给出了石材幕墙结构动力特性简化模型,并通过引入相应的质量修正系数,得到震损石材幕墙结构自振频率计算公式。研究表明:结构自振频率在挂件和石材出现松动与损伤后逐渐降低;石材加速度响应受挂件位置和尺寸影响较大;石材与挂件之间的间隙增大了石材的加速度响应,但同时也减小了挂件的内力需求。     

Modal control of seismic structures using augmented state matrix

In conventional methods of modal control, the number of controllable structural modes is usually restrained by the number of sensors that feedback the structural signals. In this paper a modal control scheme where the feedback gain is formulated in an augmented state space is proposed. The advantage of the proposed method is that it increases the number of the controllable modes without adding extra sensors. The method is verified experimentally by an earthquake simulation test with a full‐scale building model. The proposed modal control was also compared with the conventional ones in the test. For the building model tested, the performance of the proposed control with only one feedback signal can be as efficient as that of modal control with full state feedback. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术的模态参数识别

傅里叶分析的信号处理方法对非线性、非平稳信号的处理能力差,传统的模态参数识别方法也存在阻尼比识别精度不高的问题。基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术提出了一种新的、实用的模态参数识别方法,首先对结构振动信号进行滤波处理和经验模态分解,得到若干阶本征模态响应,然后利用随机减量技术提取自由衰减响应,进而由Hilbert-Huang变换得到信号的瞬时特性,最后结合模态识别的基本理论识别结构的模态频率和模态阻尼比。为了验证这一方法的有效性,对12层钢筋混凝土框架模型振动台试验一测点的加速度记录进行了处理,识别了模态参数,识别结果与其它识别方法及有限元分析结果的对比表明该方法识别模态频率是可靠的,而模态阻尼比识别的精准性仍然难以确认。     

强震作用下坡顶建筑荷载对边坡稳定性影响研究

为研究强震作用下坡顶建筑荷载对边坡稳定性的影响,结合黄土地区典型建筑的临坡分布特点,在利用模型试验探讨黄土边坡破坏特点的基础上,结合有限元模拟软件建立不同临坡距离建筑荷载下的三维边坡模型.通过分析边坡总位移云图、水平向位移云图及最大剪应变云图,判断坡体潜在危险区域的变化规律.研究结果表明,随着坡顶建筑临坡距离的增加,顶...     

Shaking table test and dynamic response prediction on an earthquake-damaged RC building

This paper presents the results from shaking table tests of a one-tenth-scale reinforced concrete (RC) building model. The test model is a protype of a building that was seriously damaged during the 1985 Mexico earthquake. The input ground excitation used during the test was from the records obtained near the site of the prototype building during the 1985 and 1995 Mexico earthquakes. The tests showed that the damage pattern of the test model agreed well with that of the prototype building. Analytical prediction of earthquake response has been conducted for the prototype building using a sophisticated 3-D frame model. The input motion used for the dynamic analysis was the shaking table test measurements with similarity transformation. The comparison of the analytical results and the shaking table test results indicates that the response of the RC building to minor and the moderate earthquakes can be predicated well. However, there is difference between the predication and the actual response to the major earthquake.     

猴子岩高面板坝振动台模型试验——大坝结构动力特性研究

利用大型振动台模型试验,测得了猴子岩高面板堆石坝缩尺模型坝的动力特性参数,包括大坝结构的自振频率、阻尼比和振型系数等;分析了多种因素对坝体动力特性的影响规律;根据模型试验相似率推算得到原型坝的相应动力特性参数。研究表明:大坝结构有相对稳定的振型;坝体的动力特性参数值受激振白噪声强度和振动历史等因素影响;水库蓄水使得模型坝结构自振频率小幅提升。这些试验结果和研究结论,可以为该坝的动力分析提供基本资料和定性参考。