地震作用下柱承式筒仓动态侧压力计算方法研究

为研究筒仓结构动态侧压力计算方法,将地震作用下仓壁动态侧压力问题简化为支撑失效质量块的贮料壁板振动问题。假定筒仓结构处于线弹性范围,采用弹性壁板的振动模型推导了仓壁在地震作用下的动态侧压力计算公式;建立了柱承式筒仓结构动力有限元模型,通过数值分析和振动台试验结果验证了该方法的有效性;进而分析了筒仓结构在不同地震加速度峰值作用下的动态侧压力分布规律。结果表明：由推导的动态侧压力计算公式得到的理论值与试验值平均相对误差为3.0%,精度较高;柱承式筒仓结构的动态侧压力随加速度峰值的增加而增大;沿筒仓深度方向,动态侧压力呈“钟形分布”趋势;且动态侧压力峰值向仓壁中下部位置集中;对于设防烈度较高地区,建议在柱承式筒仓结构的柱顶和环梁位置采取加强措施,以保证结构的整体安全性。研究成果可为筒仓结构仓壁动态侧压力计算和结构设计提供理论依据。     

柱承式立筒群仓结构模型振动台试验研究

为研究不同贮料状态下钢筋混凝土柱承式立筒群仓结构的动力特性及其在地震作用下的动力响应规律,对缩尺比例为1:25的3×3组合柱承式立筒群仓结构模型进行了振动台试验。试验结果表明:柱承式筒仓结构具有"上刚下柔"的特性,使其加速度响应和整体变形均沿高度呈折线型,折点在刚度突变的柱顶和仓壁连接部位;贮料状态对立筒群仓结构动力特性的影响较大,随着贮料质量的增加,群仓模型加速度响应、位移响应的弯折效应均更加明显,边仓和角仓的加速度响应均逐渐增大;贮料及其与仓体间相互作用对耗能的贡献随着台面加载等级的增加而逐渐加大。     

柱承式钢筋混凝土粮食立筒群仓与单仓结构模态对比分析

针对目前国内外对柱承式钢筋混凝土粮食筒仓特别是群仓结构动力特性研究欠缺的现状,以某粮食储备库项目为背景,采用大型通用有限元软件MIDAS建立了柱承式钢筋混凝土粮食立筒单仓与群仓结构的分析模型,分别考虑空仓和满仓工况进行了模态分析,并提取其各自前六阶振型和自振频率,对单仓与群仓结构进行了对比分析,旨在为群仓结构抗震设计方法的进一步研究提供一定的理论基础。     

贮仓—地基相互作用系统的振动试验研究

通过贮仓－地基相互作用系统的振动试验，研究了贮仓的动力反应特点，研究表明，地基的特性对贮仓的振动有着明显的影响，因此在研究贮仓的动力反应时，应该考虑贮仓与地基的相互作用。     

地震作用下群桩水平动力响应特性及P-Y曲线试验研究

目前地震作用下桩基水平动力响应一直是岩土工程界和地震工程领域关注的热点研究问题之一。本文基于振动台试验,通过不同的台面输入波形,引入FBG传感系统对土-群桩—承台结构水平动力响应特性及P-Y曲线主干线变化规律进行研究,并将群桩中各基桩和单桩P-Y曲线主干线与API规范推荐方法进行对比研究。结果表明：对于非液化土试验,各承台的加速度和位移较台面放大倍数普遍不大;饱和砂土试验单桩承台加速度和位移比群桩大2~3倍,群桩承台加速度和位移幅值分别是非液化土的2~3倍;非液化土试验桩基P-Y曲线主干线倾斜度与API规范方法符合较好,而饱和砂土中无论是单桩还是群桩P-Y主干线均需将API规范方法进行适当的折减。     

地震作用下群桩水平动力响应特性及P-Y曲线试验研究

目前地震作用下桩基水平动力响应一直是岩土工程界和地震工程领域关注的热点研究问题之一。本文基于振动台试验,通过不同的台面输入波形,引入FBG传感系统对土-群桩—承台结构水平动力响应特性及P-Y曲线主干线变化规律进行研究,并将群桩中各基桩和单桩P-Y曲线主干线与API规范推荐方法进行对比研究。结果表明：对于非液化土试验,各承台的加速度和位移较台面放大倍数普遍不大;饱和砂土试验单桩承台加速度和位移比群桩大2~3倍,群桩承台加速度和位移幅值分别是非液化土的2~3倍;非液化土试验桩基P-Y曲线主干线倾斜度与API规范方法符合较好,而饱和砂土中无论是单桩还是群桩P-Y主干线均需将API规范方法进行适当的折减。     

地震作用下均质土坡动力特性的振动台试验研究

设计并完成比例尺1∶100的边坡振动台模型试验,讨论模型的相似关系、传感器的布置及模型的建造,并编制相应的动荷载加载方案。通过输入不同类型、不同幅值、频率的动荷载,分析模型边坡在地震作用下的动力响应规律以及地震动参数对边坡动力特性和动力响应的影响。试验结果表明,在坡体的表面和坡内的竖直方向上,加速度放大系数均随着高程增加而明显增大。当输入不同压缩比的地震波时,压缩比越大坡体的动力响应越明显,即随着输入动荷载的频率增加,越接近土体的自振频率加速度放大效应越明显;在坡体的同一高程处,坡面的加速度放大系数略大于坡体内的加速度放大系数,表现出一定的趋表效应,同时随着输入地震波振幅的增加,加速度放大系数整体出现递减的趋势。实验结果分析有助于揭示土质边坡在地震作用下的失稳破坏机制,为今后边坡工程的抗震设计提供积极的参考。     

孤立山体地震动力响应的振动台试验研究

设计并完成1∶10的孤立山体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),该模型表面共包含30°、45°、50°及60°四个不同坡度的坡面。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波,探讨地震作用下孤立山体模型的地震动力响应规律以及地震动参数对其的影响。采用三维局部坐标系,即山体的临空面方向L、坡面走向方向M及竖直方向N来对试验结果进行分析。试验结果表明: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,当坡面角度为45°,加速度放大效应突然增大,当坡面角度为50°,加速度放大效应渐趋平缓,而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;随着输入PGA的增大,临空面方向、坡面走向方向及竖直方向峰值加速度的高程放大效应逐渐减小,表现出"量级饱和"特性。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。     

Shaking table tests of a full-scale flat-bottom manufactured steel silo filled with wheat: Main results on the fixed-base configuration

This paper reports on a series of shaking table tests on a full-scale flat-bottom steel silo filled with soft wheat, characterized by aspect ratio of around 0.9. The specimen was a 3.64-m diameter and 5.50-m high corrugated-wall cylindrical silo. Multiple sensors were used to monitor the static and dynamic response of the filled silo system, including accelerometers and pressure cells. Numerous unidirectional dynamic tests were performed consisting of random signals, sinusoidal inputs, and both artificial and real earthquake records. The objectives of this paper are (i) to provide a general overview of the whole experimental campaign and (ii) to present selected results obtained for the fixed-base configuration. The measured data were processed to assess the static pressures, the dynamic overpressures (related to the effective mass) and the accelerations of monitored points on the silo wall, and to identify the basic dynamic properties (fundamental frequency of vibration, damping ratio, dynamic amplification factors) of the filled silo. The main findings are discussed and compared with the predictions given by available theoretical models and code provisions. It is found that the fundamental frequency slightly decreases with increasing acceleration, while it slightly increases with increasing compaction of the granular material. For close-to-resonance input, the dynamic amplification (in terms of peak values of accelerations) increases along the height of the silo wall up to values of around 1.4 at the top surface of the solid content. The dynamic overpressures appear to increase with depth (differently from the EN1998-4 expectations), and to be proportional to the acceleration.     

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...     

地震力作用下单排与双排桩支挡结构性状试验对比分析

桩板式挡土结构由抗滑桩发展而来,可用于一般地区、浸水地区和地震区的边坡工程支挡;对于地震区边坡,采用单排或双排支挡结构的形式及其支挡效果尚缺少深入研究.本文基于地震力作用下单排、双排桩板结构在不同加载等级时的桩身土压力、土体加速度、桩身位移等变化的振动台模型试验结果,对比采用单排、双排桩板结构边坡的支挡效果,得出静力状...     

基础类型对框架结构及场地土地震响应影响试验研究

本文设计独立基础框架和整体箱型基础框架结构模型,基于试验数据的对比分析,探讨基础类型与地震动特性对场地土以及结构自身地震响应的影响。试验结果及分析表明:地表结构的存在总体上是放大了地表加速度响应,放大最大幅度达到了40%,影响范围可达3倍的结构跨度,且具有一定埋深的箱型基础的影响大于浅埋独立基础。由于土体对独立基础的约束相对较弱,导致独立基础结构模型的加速度响应总体上大于箱型基础的;独立基础结构模型可能发生摇摆运动导致结构基础竖向响应的频谱特性含有较多的高频成分。另外,地震动特性对结构响应也较显著,其中脉冲地震动NR波的影响最为显著。     

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。     

地震作用下隔震简支梁桥碰撞反应的振动台试验

由地震引发的碰撞是影响桥梁地震反应以及造成桥梁破坏的重要因素。本文对地震作用下隔震简支梁桥的碰撞反应进行了振动台试验。设计制作1个两跨简支的隔震梁桥模型,试验研究了梁间隙、邻梁质量比、隔震支座类型等参数对桥梁碰撞反应的影响。试验结果表明邻梁间隙、邻梁质量比、隔震支座类型等参数对桥梁的碰撞反应有着显著的影响。邻梁间隙越大,碰撞次数越少;邻梁质量比越大,撞击力越大。铅芯橡胶支座比板式橡胶支座耗能能力更强,可以有效降低邻梁之间的撞击力甚至避免碰撞发生。从而为桥梁防碰撞设计提供了可靠的试验依据。     

不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑动力相似关系试验研究

模型试验的动力相似理论是结构抗震试验技术中的一个基础性研究课题。本文设计实现了1/10、1/20和1/30三个不同比例的钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台模型试验。通过对三个模型试验结果的对比研究,对钢-混凝土混合结构高层建筑的动力相似关系进行了初步探讨。试验结果表明,按照本文的动力模型的设计施工及试验要求进行的不同比例钢-混凝土混合结构高层建筑的振动台试验,在自振频率、振型、加速度放大系数、楼层最大位移、楼层剪力等动力特性和动力反应方面具有较好的相似性。试验结果一方面说明对这三个模型采用的动力相似关系和制作方法是合理的,另一方面也说明了对钢-混凝土混合结构房屋采用较小的1/30比例进行振动台试验是可行的。     

地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能影响研究

为了研究地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能的影响,选取台湾集集地震中8条地震波作为输入,进行了柱顶隔震体系模型的振动台试验。分析了柱顶隔震体系的水平向动力响应特点,研究了地震波的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距及幅值对其水平向减震性能的影响,并进行了数值模拟的对比分析。结果表明:柱顶隔震体系的水平向减震性能良好。相同地震强度下地震波参数的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距对柱顶隔震体系水平向减震性能的影响明显,其中:PGV/PGA的影响程度最大,可以作为主要的分析指标;随着地震动强度的增大柱顶隔震体系的水平向减震效果更加明显,地震动强度达到一定幅值后,减震率缓慢下降;与远场地震相比,近场地震不利于柱顶隔震体系的水平向减震性能的发挥,脉冲型近场地震作用下其减震效果更差。振动台试验结果与数值模拟结果基本一致,表明分析结果的可靠性。     

空间钢筋混凝土框架结构的非弹性地震反应

对两个缩比为十五分之一的三层、双跨、两开间的钢筋混凝土框架模型进行了振动台试验,一个模型模拟质量中心与刚度中心不一致的偏心结构,另一个模型模拟承受双向地面运动的结构。研究了结构的空间非弹性地震反应。计算结果表明,理论分析与实测结果有较好的吻合性。