均质土中PCC桩与实心桩动力响应对比分析

现浇混凝土大直径管桩(简称PCC桩)由于具有较大的内、外壁摩阻力,在竖向荷载作用下表现出与一般实心桩不同的静、动力特性。采用建立的解析公式,对PCC桩、等截面积实心桩和等外直径实心桩3种桩的动力响应进行了对比分析,研究结果表明,当桩端阻力相对较小时,3种模型位移幅值差别不大;当桩端阻力较大时,3种模型幅频曲线和相频曲线存在较大差别;等面积实心桩位移幅值比PCC桩稍大,而等外直径实心桩的位移幅值比PCC桩稍小;位移相频曲线呈现等间距的震荡,实心桩的震荡峰值比PCC桩要高,且震荡峰值对应的频率各不相同,PCC桩出现震荡峰值的频率比实心桩小;3种计算模型动刚度震荡幅值差别较大,等直径实心桩的动刚度最大,等面积实心桩次之,PCC桩最小;等直径实心桩的虚部最大,PCC桩次之,等面积实心桩最小,振动过程中等直径实心桩桩顶阻尼最大;等面积实心桩的速度导纳最大,PCC桩次之,等直径实心桩最小。PCC桩充分发挥了单方混凝土的性能,比等截面实心桩具有更小的动力响应,比等外径实心桩更节省混凝土。     

强夯激励下黄土边坡动力响应模型试验研究

设计并完成了1:20比尺的黄土边坡大型动力模型试验,探讨了模型试验中的相似律、边界条件处理等问题;研究了强夯激励下黄土边坡的动力特性变化规律与动力响应规律,以及边坡坡率对动力特性和动力响应的影响。试验结果表明,边坡坡率越大,动力响应幅值越大;强夯激励下黄土边坡的动力响应幅值均随冲击荷载作用而产生并迅速衰减;振动周期在1 s之内,主频率在25～45 Hz之间,不会出现振动叠加现象。强夯激励下黄土边坡对径向加速度的放大效应更显著,下部边坡以竖向振动为主,上部边坡以径向振动为主。黄土边坡的边缘部位对强夯冲击振动的反应幅值较之内部存在放大现象。沿坡高方向,边坡对输入加速度具有明显的放大作用,坡顶处的放大效应最为显著。试验结果有助于揭示黄土边坡在强夯激励下的动力响应规律,为黄土地区的工程设计和施工提供有益的参考     

隧道围岩结构地震动稳定性分析的动力有限元强度折减法

为了得到隧道围岩结构的地震动安全系数,借助通用有限元软件ANSYS,首先对水平地震作用下的模型进行模态分析,得到质量阻尼系数和刚度阻尼系数;其次由静力分析模型得到竖向边界上的水平向支座反力,然后将结构自重转化为温度边界条件,通过热分析得到模型各节点的温度,从而实现在动力分析中考虑重力的影响;最后采用悬臂梁动力分析模型,导入热分析获得的模型各节点的温度,并在竖向边界上施加水平向支座反力,通过不断折减围岩塑性区的凝聚力c和内摩擦角?,直到计算不收敛为止,从而得到隧道围岩结构的地震动安全系数。数值算例结果表明：采用的方法是可行的,将围岩结构自重转化为节点温度的措施解决了以往动力分析不能考虑结构自重的难点,进而为以后地震作用下隧道动力安全系数的计算及其工程应用提供了理论依据。     

对隔水底板破断突水机制的突变理论分析的认识——兼对潘岳教授等提问的答复

作者发表于《岩土力学》2010年第8期的文章"动力扰动诱发承压底板关键层失稳的突变理论研究"一文[1],引起了潘岳和李爱武两位老师的关注和质疑。作者十分感谢潘岳教授等对本文的指正,并十分愿意和两位老师就此问题展开讨论,这对于我们深入认识动力扰动诱发承压底板关键层破裂失稳引起突水的机制大有裨益。     

罕遇地震下RC低矮框架失效相关性拟动力试验分析

为研究罕遇地震下低矮结构的失效相关性问题,设计了两榀钢筋混凝土对称与非对称三跨二层框架结构模型,通过拟动力试验,对低矮框架结构在罕遇地震作用下柱截面各约束的失效特点和相关规律进行了统计与分析,以期为低矮结构在罕遇地震作用下的失效相关性理论提供试验支持,文中指出钢筋材性的相对均匀性是造成罕遇地震下大量截面约束同时失效的主要原因。     

K_0固结饱和粘土三轴压缩与拉伸循环强度之间的关系

针对有应力反向与无应力反向两种循环应力条件,进行了k0固结饱和粘土不排水循环三轴压缩与拉伸强度试验。为了分析三轴压缩与三轴拉伸循环强度之间关系,依据3个围压下三轴压缩循环强度试验结果,确定了与不同循环破坏次数对应的Mohr-Coulomb循环强度指标。据此预测k0固结土样三轴拉伸循环强度,预测结果小于实测结果,当循环破坏次数为2 000时,两者之间相对偏差为13%左右。因此,可以依据Mohr-Coulomb强度理论建立k0固结饱和粘土不排水三轴压缩与拉伸循环强度之间的关系。     

大巴山前陆冲断带古水动力演化阶段及其对油气藏形成和保存的影响

针对传统古水动力阶段划分存在的问题,结合大巴山前陆冲断带特殊构造特征,以油气成藏组合为单元,将大巴山前陆冲断带古水动力演化阶段划分为沉积水动力阶段、渗入水动力阶段、构造作用水动力阶段和埋藏水动力阶段。其中下部油气成藏组合主要经历了1个沉积水动力阶段、4个渗入水动力阶段、4个埋藏水动力阶段和3个构造作用水动力阶段,中部油气成藏组合主要经历了1个沉积水动力阶段、3个渗入水动力阶段、2个埋藏水动力阶段和3个构造作用水动力阶段,而上部油气成藏组合主要经历了渗入水动力阶段。二叠纪至早白垩世的埋藏水动力阶段有利于下部油气成藏组合油气的生成和运聚成藏,但是构造作用水动力阶段,对油气藏的调整和改造作用影响很大,晚白垩世之后的渗入水动力阶段,导致下部成藏组合的油气藏进一步遭到调整和破坏。在晚三叠世末至晚白垩世的埋藏水动力和构造作用水动力阶段,中部成藏组合的原油发生大量裂解,同时形成了许多调整-改造型油气藏,晚白垩世之后的渗入水动力和构造作用水动力阶段,大巴山前陆坳陷带中部成藏组合的油气藏发生了大量的调整和改造作用,而大巴山前陆基底拆离构造带和前陆盖层滑脱构造带中部成藏组合的油气藏则主要表现为改造和破坏作用。     

仰坡坡度对隧道洞口段动力响应的影响分析

采用动力有限元数值模拟的方法,设置四种不同仰坡坡度的模型,沿隧道轴向方向输入地震波,探究隧道洞口段及仰坡在不同仰坡坡度影响下的动力响应,并通过对无隧道通过的纯边坡模型与相同条件下有隧道通过的边坡模型的动力响应进行对比分析,研究隧道的存在对坡面动力响应的影响。研究结果表明:(1)由于临空面的存在,隧道洞口段的位移与加速度具有明显的放大效应。不同坡度模型的位移峰值皆位于y=0m断面的拱顶处,在距洞口y=40m后的各控制点位移差值迅速减小。(2)随着仰坡坡度的增加,同一断面处隧道的位移值随之增加,洞口段的截面变形也随之增大。(3)当坡度α≥60°时,坡面位移随着坡面高程的增加而增大;当坡度α60°时,坡面位移随着坡面高程的增加先增大后减小,在0.4~0.6倍坡高处达到最大,即随着坡度的增加,坡面的位移峰值也就越靠近坡顶。(4)隧道的存在对于坡面的稳定性有重要影响,这种影响在洞口附近尤为明显。     

地下结构地震反应规律和抗震设计方法研究

随着城市轨道交通系统,尤其是地铁的大规模建设,城市轨道交通系统的安全问题已经成为重中之重。地铁系统要在长时间的运行周期内保证安全,就必须具有良好的抗震性能。对于地下结构抗震问题,模型试验和数值计算是必不可少的两种手段,合理且简便的抗震设计方法是研究所要达到的目标,而地下结构周围土体材料的非线性动力本构模型是研究中的难点。本文对地下结构的地震反应规律和抗震设计方法进行了深入研究,取得了如下研究成果:(1)土的本构模型。根据Hardin和Drnevich提出的土体动应力-应变关系曲线以及其在非等幅往返荷载作用下的Pyke修正,结合Dafilias和Popov等人提出的边界面理论,构造了基于Hardin曲线的土体边界面本构模型,并在ADINA中利用自定义材料的二次开发实现了该本构模型。(2)二维有限元动力计算。采用Opensees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,并通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响;然后对饱和砂土中带中柱箱型隧道的地震反应进行了输入不同幅值地震动时的动力计算,分析了场地和结构的加速度反应及其频谱特性、场地的永久变形、隧道的变形和位移、以及隧道的内力分布,揭示了可液化土层中箱型隧道的地震反应规律和震害机理。(3)饱和砂土中地下结构地震反应振动台试验。完成了饱和砂土中地下结构地震反应的振动台试验,从孔压、土层加速度、土层频谱、地下结构加速度、地下结构频谱、动土压力和地下结构应变等方面分析了试验结果,并观测了宏观的试验现象,分析了饱和砂土场地以及其中埋置的地下结构的地震反应规律。(4)三维有限元动力计算。在Opensees计算平台中建立了穿过饱和砂土和粘土分界面箱型隧道的三维有限元模型并且进行了动力数值计算,对比分析了分界面两侧的土层和隧道的地震反应,此外,亦分析了沿隧道纵向地表竖向位移、隧道变形和隧道内力的分布,揭示了饱和砂土和粘土对隧道地震反应的不同作用,探索了穿过饱和砂土和粘土分界面的箱型隧道的地震反应规律和震害机理,对实际工程建设中此类隧道的抗震研究具有重要意义。(5)地下结构横截面抗震设计方法。详细介绍了反应位移法的原理和具体内容,以动力时程计算的结果作为参照,比较了几种地基弹簧参数取值方法计算结果的准确性;然后在反应位移法的基础上提出了大震下地基弹簧参数取值的非线性修正,并对其计算结果进行了验证;最后又依据地基弹簧参数取值的非线性修正,进而提出了基于反应位移法的地下结构简化pushover分析方法,并根据一具体算例对其计算结果进行了验证。(6)地铁隧道纵向抗震设计方法。介绍了几种常见的隧道纵向抗震设计方法,例如,BART法、质点-弹簧模型法和反应变位法等;然后将桩-土相互作用的p-y曲线弹簧引入到了地铁隧道的纵向抗震设计中,建立了超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型,并且通过对该模型的Pushover分析给出了地铁隧道的一种纵向弹塑性设计方法;最后通过多点激励对超长隧道-地基土相互作用的p-y弹簧模型进行了动力数值计算,得到了隧道纵向内力和变形的一些规律。     

基础隔震结构健康监测系统的设计与实现(Ⅱ):系统实现

作为保障工程安全和研究结构灾变机理的重要手段,结构健康监测为研究基础隔震技术在实际工程应用中的问题提供了技术保证。基于"基础隔震结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ):系统设计"中的设计方法,研究某超长基础隔震结构健康监测系统的总体设计、传感器选型与测点布设、数据采集与传输方案及数据库结构设计,并对该系统已获取的监测数据进行初步分析。分析结果表明,该基础隔震结构健康监测系统协调运行状态良好,能实现其预期功能。基于性能状态评价指标对该结构状态进行评价,表明该基础隔震结构性能状态良好。