“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。     

关于渗流的力及其应用

饱和渗流是岩土体失稳的重要因素。叙述了渗流产生的消极破坏力“浮力”和积极破坏力“渗透力”。较详细地讨论了渗流各力之间的相互转换关系及其在管涌滑坡问题中的正确应用;并特别推荐引用渗透力计算滑坡问题具有简便、精确的优点。并指出了在计算中和设计规范中引用渗流力方面的误解。     

桩基础托换开发地下空间不均匀沉降的数值分析

桩基础托换法开发既有建筑物地下空间的施工过程可分为桩基托换前、托换后和土方开挖至设计标高3个工况。施工过程会使既有建筑物地基产生二次沉降变形,由此产生的附加内力会影响到上部结构的安全。为了研究一个3层框架结构建筑物增加一层地下室桩基础托换过程的地基沉降规律,建立了3个工况的ANSYS三维有限元模型,并进行数值分析。通过定义路径的方法,可以得到3个工况的沉降曲线和柱脚处地基的沉降差。从沉降分析的结果可以看出：桩基托换前,地基总的沉降趋势是中间部位柱脚大于周边部位柱脚的“盆式沉降”;桩基础托换后,柱脚处的沉降差进一步增大;土方开挖后,由于下层土被“卸载”,中间部位柱脚处的地基明显回弹,使得中间部位柱脚与周边部位柱脚的沉降差出现了减少的趋势。最大的沉降差出现在桩基托换后土方开挖前,此时由沉降差引起的上部结构的附加弯距可以通过ANSYS有限元分析求出。     

大断面宽幅盾构管片三维内力分布分析

以武汉长江隧道工程为例,采用三维壳-弹簧计算模型,对不同幅宽和不同环间接头剪切刚度的管片衬砌结构力学分布进行了分析,并与梁-弹簧模型结果在量值上做了全面比较。研究表明,全环最大弯矩发生在幅宽边缘部位;环间接头剪力对幅宽边缘影响较大,而对幅宽中央影响偏小;当环间接头剪切刚度为非无穷大时,壳模型的幅宽边缘最大弯矩值略微大于梁弹簧模型相应结果,而当无穷大时两者数值则基本相等;壳模型的幅宽中央的最大弯矩值介于梁模型错缝与通缝拼装的数值之间,并随幅宽加大而趋于接近通缝拼装的结果;大幅宽条件下,不宜将梁-弹簧模型的环间最大剪力结果作为环间接头抗剪设计的计算依据。     

21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析

在全球环境变化研究中.以土地利用与土地覆盖动态为核心的人类一环境耦合系统研究逐渐成为土地变化科学(LCS)研究的新动向.基于覆盖中国21世纪初5年间隔的遥感卫星数据获取的1 km网格土地利用变化空间信息.依据近5年土地利用变化区域分异的显著特征,以及自然地理、经济发展与国家宏观政策因素综合考虑.设计针对21世纪初5年新的中国土地利用动态区划图,揭示土地利用变化的空间格局与驱动因素.总体上.21世纪初5年中国处于土地利用快速变化期,黄淮海平原、东南沿海地区与四川盆地城乡建设用地显著扩张,占用大规模优质农田,导致南方水田面积明显减少:西北绿洲农业发展与东北地区开垦导致北方旱地面积略有增加:受西部开发"生态退耕"政策的影响中西部地区林地面积显著增加,国家退耕还林还草政策成效明显,对区域土地覆盖状况的改善产生积极的影响:这一时段国土开发与区域发展战略的实施,包括"西部大开发"、"东北振兴"等国家重大政策,加之快速的经济发展是该阶段土地利用变化格局形成的主要驱动因素.     

广东梅州地区建设用地变化及其驱动力研究

利用梅州市1996-2007年土地利用变更调查统计数据,对梅州市建设用地变化特征进行分析,应用主成分分析法DPS软件探讨建设用地增长的驱动机制.研究结果表明:梅州市建设用地总体呈逐年上升趋势,建设用地结构增长与空间差异显著,其中交通运输用地增长最快,居民点及独立工矿用地增长次之,水利设施用地出现负增长.兴宁市建设用地相对变化率最大,为2.21:梅县和丰顺县建设用地相对变化率>1;蕉岭、大埔、梅江区、五华及平远县建设用地相对变化率<1;梅州市建设用地变化驱动力主要为经济发展、基础设施建设、人口增长与城镇化进程三大推进因子.同时,对梅州市建设用地驱动因子提出相应的调控措施与建议.     

岩质隧洞支护结构设计计算方法探索

依靠模型试验与力学计算,分析了隧洞破坏机制与型式,提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明,在前人基础上,提出了各级岩体的稳定性标志,尤其提出了一种新的定量标志,即将隧洞在无衬砌情况下的围岩安全系数作为隧洞稳定性定量标志。由此,在给出的相应稳定安全系数基础上反算出各级岩体的强度参数,以提高强度参数的准确性。提出了岩质隧洞的设计计算方法,采用有限元强度折减法计算围岩安全系数,采用有限元法计算衬砌安全系数,并对青岛市某地下工程进行数值模拟,分别计算了围岩和衬砌的安全系数。初步建议岩体隧洞的设计标准：初期支护后,围岩安全系数不小于1.15～1.2,初衬的安全系数不小于1.3;二次支护后围岩安全系数高于1.25,衬砌的安全系数大于2.0～2.4,以确保隧洞在施工和运行过程中的安全。     

基于三维构造张量的位场边界识别滤波器

地质体构造边界位置的确定是位场数据解释中的一项重要工作,现有很多基于位场梯度张量数据的边界检测滤波器,但存在识别边界位置模糊且无法均衡深浅地质体异常的缺点.本文定义了位场数据的三维构造张量,并提出基于位场构造张量的边界滤波器.为了同时显示不同振幅异常的边界位置,对新定义的滤波器进行归一化处理.在高阶均衡滤波器的计算中需要计算位场的垂向高阶导数,本文引入一种计算的稳定算法,基于拉普拉斯方程利用位场水平导数求解垂向导数,可减小垂向导数计算中产生的误差.将定义的滤波器应用到合成的重磁数据中证明了新方法相比传统的滤波器能更加清晰、准确地圈定边界位置,而且针对同时含有正负异常的地质情况,可避免产生额外的错误边界.最后将新的滤波器应用到实测的重磁数据的解释中,结果显示基于构造张量的滤波器可更准确清晰地划分出断裂的边界位置,发现更多的构造细节.     

Dynamics of submerged intake towers including interaction with dam and foundation

The dynamics of a coupled concrete gravity dam-intake tower–reservoir water–foundation rock system is numerically studied considering two hollow slender towers submerged in reservoir of gravity dam. The system is investigated in the frequency-domain using frequency response functions of the dam and the towers, and in the time-domain using time-history seismic analysis under a real earthquake ground motion. The analyzes are separately conducted under horizontal and vertical ground motions. The coupled system is three-dimensionally modeled using finite elements by Eulerian–Lagrangian approach. It is shown that presence of the dam significantly influences the dynamic response of the towers under both horizontal and vertical excitations; however the dam is not affected by the towers. When the dam is present in the model, the water contained inside the towers has different effects if the foundation is rigid, but it alleviates the towers motion if the foundation is flexible. It is concluded that the effects of foundation interaction are of much importance in the response of tall slender towers when they are located near concrete gravity dams.     

平面P波入射下深埋圆形复合式衬砌隧道抗减震机理研究

基于Fourier-Bessel级数展开法,研究深埋圆形三层复合式衬砌洞室在平面P波入射下的动应力集中问题,并给出三层衬砌洞室动应力集中系数级数解析解;依托某IX度地震区管道隧道实际工程,分析不同衬砌刚度组合和厚度组合对洞室动应力集中系数的影响。研究表明:注浆加固洞室围岩和设置减震层都可以降低二次衬砌动应力集中系数;增大围岩注浆区弹性模量和厚度,有利于减小衬砌动应力集中系数,最优围岩注浆区厚度为1倍洞室净空半径;减震层弹性模量降低,减震层厚度增大,二次衬砌动应力集中系数变小,减震层弹性模量宜低于围岩弹模1/20,最优减震层厚度宜取1/50的洞室内净空半径。最后针对实际管道隧道抗减震技术,考虑围岩稳定性,提出"围岩-加固圈-减震层-衬砌"新型减震结构,分析结果表明:对比其他三种抗减震措施,新型减震结构的减震效果最好。