基于振动台模型试验的特大断面隧道地震动态响应研究

以福州市二环路金鸡山隧道扩建工程为背景,设计制作了特大断面隧道的1/30缩尺模型,完成了21种工况下的模拟地震动试验,重点关注隧道模型加速度与接触压力的地震响应。将响应加速度峰值与输入地震波加速度峰值的比值,定义为PGA放大系数。各测点的PGA放大系数随着高程增加呈负指数型增大,其场地高程效应的表现形式与一般场地明显不同;随着地震动幅值的增大,各测点PGA放大系数逐渐减小,且不同频率特征地震波激励对高程效应形态的影响已不明显。将响应接触压力峰值与静止接触压力的比值,定义为PEP震荡系数。随着地震动幅值的增大,拱顶与拱底处的PEP震荡系数则始终保持在较小范围内,而拱脚与拱肩处的PEP震荡系数均呈近似线性增大趋势,这为隧道抗震设计中,衬砌-地层接触压力的参数取值提供了定量参考。     

微差爆破模拟天然地震的数值分析与效果评价

微差爆破可以创造出与天然地震相类似的振动环境。为了更好地对爆破模拟天然地震进行研究和评价,在LS-DYNA软件框架内,建立了适合于爆炸荷载作用下土体动力分析的实用模型,对原位土体场地爆破地震动试验进行了全尺寸数值模拟,并将模拟结果与现场实测数据进行比较分析,验证数值计算的准确性。计算结果表明,模拟得到的场地质点加速度-时程与实测数据比较吻合,因此,可以预先利用数值手段为试验方案设计提供指导;同时,数值模拟还总结了现场试验中未得到的场地压力变化规律和振动规律,分析了爆破地震动与天然地震的异同,丰富了爆破地震动的研究,表明利用爆破手段能够近似地模拟天然地震,为微差爆破模拟天然地震的研究工作提供了经济、简便而实用的方法。     

基于振动台实验的典型滑坡单元体震动滑移特征发现

针对典型滑坡滑动单元在地震过程中的滑移特征,制作了典型振动台物理模型,通过输入不同频率、峰值和持时的正弦地震波,开展了一系列的实验研究工作,得了一些比较有意义的新成果:（1）在输入地震波强度足够大时会出现瞬时沿滑带向上的滑移行为,存在向上和向下两个滑移屈服加速度;（2）在研究分析中,不可以坡底输入的地震加速度值而应以滑带处局部加速度值作为判别滑移与否和滑移量大小的计算数据;（3）滑体沿滑带产生的永久滑移总量随地震波持时增加呈阶梯波状增长;（4）不同时刻任一周期的振动滑移特征相对独立,且每一地震波周期时间内具有几乎相同的周期性滑移特征,总体滑移量是无数周期内滑移量的累加;（5）在每一地震波周期时间内,滑体向上和向下的滑移特征受控于相应向上和向下屈服加速度,其向上和向下滑移矢量和构成每一周期时间内的永久位移。     

微型桩群桩支护均质土滑坡的振动台模型试验

为研究地震作用下微型桩群桩支护均质土滑坡的地震动力响应特性,依托大型振动台,设计完成几何相似比为8:1（原型:模型）的物理试验模型。试验以El Centro波、汶川波、Kobe波以及不同频率的正弦波为激励波,研究地震动力作用下微型桩群桩的破坏模式、加桩后土质滑坡的加速度响应规律等。试验结果表明:（1）地震激励后微型桩的破坏模式与静力情况类似,呈反"S"型变形,弯曲破坏范围主要分布在滑面上1.4~4倍桩径内和滑面下1.4~3.4倍桩径内。（2）不同频谱特性的地震波激励时,滑坡加速度响应不同。激励频率越靠近滑坡自振频率,其加速度响应越强烈。微型桩群桩支护滑坡的加速度响应具有高程放大效应,且激励频率越靠近坡体自振频率,其高程放大效应越显著。（3）微型桩群桩支护结构对地震波有一定的阻滞作用,支护部位（尤其是坡脚）坡面的加速度响应明显弱于坡内,可限制坡表效应,但伴随坡高的增大,这种阻滞作用趋于减弱,无支护部位的上部坡体仍会出现坡表效应。     

基于振动台试验的黄土塬边斜坡动力响应特性研究

以平凉市崆峒区的黄土塬斜坡为原型,采用含裂隙与不含裂隙的斜坡概念模型,设计并完成1:25的大型振动台试验。在满足相似原理的前提下,通过输入不同幅值的水平向与竖直向地震波,分析两种结构的斜坡动力响应特性。结果表明:水平与竖直向地震波沿着坡面和内部竖直方向上均表现出明显的非线性放大效应,并在坡顶达到最大值;同等幅值的地震波作用下,在坡体中上部,坡面与断面4的加速度放大系数大于同等高程处无裂隙斜坡侧,而在断面1处,含裂隙斜坡的放大系数却小于无裂隙斜坡;输入地震波经斜坡土体传递后,卓越频率发生了显著的变化。随着高程的增加,坡体会对中高频段进行选择性放大作用,在含裂隙斜坡侧这种作用更为明显,且随着地震波的幅值增加,卓越频率向低频方向转移。在竖向地震波作用下,卓越频率衰减现象却不明显。     

核电厂边坡地震影响系数研究

比较了不同行业抗震设计规范计算地震影响系数的方法,基于真时程动力分析法,通过设置人工透射边界,研究了典型核电厂边坡三量(位移、速度和加速度)动态放大系数取值,对比了各向同性和各向异性本构情形下的三量动态放大系数分布规律。研究表明:边坡三量增幅随坡高呈先增大后减小再增大的规律,各向异性边坡增幅大于各向同性边坡。当边坡高度超过100m后,边坡出现了三量动态放大系数瘿点,且各向异性边坡的瘿点多于各向同性边坡。计算获得的各向同性边坡动态放大系数取值区间为1.05～1.6,各向异性边坡的动态放大系数取值区间为1.6～2.7。研究成果可指导核电厂边坡的抗震设计,具有较好的应用价值。     

常加速度模型的简化自协方差最小二乘法

“当前”统计模型自适应算法并非真正意义上的自适应目标跟踪算法,其性能与其中关键参数的选择有着直接的关系。本文以常加速度模型对机动载体进行建模,顾及其状态噪声协方差矩阵满足特定结构,提出了简化的自协方差最小二乘噪声协方差估计方法,该方法通过建立新息的相关函数序列与未知噪声协方差矩阵间的函数模型,并结合最小二乘法进行噪声协方差估计。数值仿真结果表明,当载体进行阶跃加速度运动或变加速度运动时,本文所提方法的目标跟踪精度均优于“当前”统计模型自适应算法。     

基于蓝牙定位的老年人室内跌倒监护系统设计

随着全球老龄化的加剧,老年人口的增多,老年人的健康监护已经成为了重要的社会问题。因身体机能的下降,老年人发生跌倒的概率非常高,而老年人一天中大约90%的时间是处于室内,针对老年人室内意外跌倒的医护救治,设计了一款基于蓝牙定位的老年人室内跌倒监护系统。该系统通过集成的传感器采集加速度、角速度、室内位置、人体生理信息等数据,并通过计算分析实现了跌倒监测报警功能。     

基于GPS双差相位率确定运动载体的速度和加速度

本文讨论了利用ＧＰＳ双差相位率确定运动载体速度的基本原理,提出了对速度序列进行曲线拟合的加速度确定方法。模拟试验表明,加速度的确定精度可达３ｍＧａｌ。     

基于卫星加速度恢复地球重力场的去相关滤波法

基于加速度法恢复地球重力场时,卫星加速度是由卫星轨道数值微分得到,而数值微分会放大高频误差,进而降低了重力场解算结果的精度.针对数值微分导出的加速度误差具有有色噪声的特性,提出利用去相关算法构造白化滤波器对加速度有色噪声进行滤波处理,并根据去相关的基本原理分别构造了基于三点差分和ARMA模型的白化滤波器.采用不同噪声背景的CHAMP卫星模拟轨道数据进行解算,结果表明:基于去相关滤波解算的重力场模型精度均要比等权解算的重力场模型精度高,初步验证了去相关滤波方法的有效性.