Time-domain identification of dynamic properties of layered soil by using extended Kalman filter and recorded seismic data

A novel time-domain identification technique is developed for the seismic response analysis of soil-structure interaction. A two-degree-of-freedom (2DOF) model with eight lumped parameters is adopted to model the frequency-dependent behavior of soils. For layered soil, the equivalent eight parameters of the 2DOF model arc identified by the extended Kalman filter (EKF) method using recorded seismic data. The polynomial approximations for derivation of state estimators are applied in the EKF procedure. A realistic identification example is given for the layered-soil of a building site in Anchorage, Alaska in the United States. Results of the example demonstrate the feasibility and practicality of the proposed identification technique. The 2DOF soil model and the identification technique can be used for nonlinear response analysis of soil-structure interaction in the time-domain for layered of complex soil conditions. The identified parameters can be stored in a database for use in other similar soil conditions. If a universal database that covers information related to most soil conditions is developed in the future, engineers could conveniently perform time history analyses of soil-structural interaction.     

密实散粒体剪切破坏能量演化的离散元模拟

砂土等散粒体在剪切过程中的能量存储及耗散是其宏观力学响应的深层原因,但因量测难度较大而研究较少。将考虑抗转动的接触模型引入离散元软件PFC2D,基于热力学第一定律建立各种能量量测方法,并在平面应变双轴压缩试验中采用该方法统计密实散粒体在剪切过程中的能量演化规律。采取了4种耗散类型,即滑动-滚动（S-R）、滑动-非滚动（S-NR）、非滑动-滚动（NS-R）和非滑动-非滚动（NS-NR）。结果表明：密实散粒体加载时能量耗散以滑动摩擦为主;且小应变加载阶段,外力功主要转化为弹性应变能,但同时也存在均布于试样的耗散能;随着应变的增加,外力功的转化形式逐渐过渡为以耗散能为主,且集中分布在带状区域内;各个加载阶段的摩擦耗散均存在各向异性。     

地震动扭转分量对非对称结构的影响

由于地震动转动分量的存在,即使是完全对称的结构也可能产生明显的扭转破坏,而非对称结构产生扭转破坏的原因比对称结构要复杂得多.从地震中典型非对称结构的扭转破坏现象,可以从构造上分析它们可能的致灾原因:①楼梯间等抗侧力强的结构构件偏置于结构平面的一侧,使结构产生明显偏心.     

抗转动特性对颗粒材料分散性失稳的影响研究

对于岩土类的颗粒材料,在特定的应变加载路径下会发生非局部化的失稳现象,此时应力状态处于Mohr-Coulomb屈服面内,试样整体急剧失稳。采用颗粒离散元方法,研究抗转动特性对颗粒材料在等比例应变加载路径下宏、细观力学特性的影响。模拟发现,较为松散的试样更易发生分散性失稳,此时颗粒集合体的应力-应变状态满足Hill材料失稳准则。采用考虑颗粒转动的接触模型进行离散元模拟,通过改变颗粒间接触的转动摩擦系数,从宏观和细观层面分析等比例应变加载路径中颗粒材料的稳定性。颗粒抗转动能力的增强可以降低材料发生分散性失稳的可能性,随着转动摩擦系数的增加,应力路径由应变软化逐渐转为应变硬化,原本会发生分散性失稳的松散颗粒集合体表现出与密实颗粒集合体相似的宏观力学特性;颗粒集合体的内部结构表现出相应的细观作用机制,转动摩擦系数的增加有效地抑制了颗粒转动,虽然降低了颗粒体系的配位数,但增加了颗粒之间的接触力,增强了颗粒体系力链结构的稳定性和各向异性,形成稳定的结构持续抵抗外荷载的施加,从而试样整体不会形成松散的接触状态而失去稳定性。     

近断层脉冲型地震动的长周期效应

近断层地区是地震破坏最严重的地区,而脉冲型地震动是近断层地震动独有的特征。速度脉冲可能对近断层的长周期结构有巨大的潜在破坏能力。基于这种情况,本文选择了近断层脉冲型地震动的长周期地震动效应作为研究对象,希望给近断层长周期结构的抗震设防带来启示。     

Accuracy of the half-power bandwidth method with a third-order correction for estimating damping in multi-DOF systems

A third-order correction was recently suggested to improve the accuracy of the half-power bandwidth method in estimating the damping of single DOF systems.This paper analyzes the accuracy of the half-power bandwidth method with the third-order correction in damping estimation for multi-DOF linear systems.Damping ratios in a two-DOF linear system are estimated using its displacement and acceleration frequency response curves,respectively.A wide range of important parameters that characterize the shape of these response curves are taken into account.Results show that the third-order correction may greatly improve the accuracy of the half-power bandwidth method in estimating damping in a two-DOF system.In spite of this,the half-power bandwidth method may significantly overestimate the damping ratios of two-DOF systems in some cases.     

基于等效单自由度体系的结构地震输入能量的研究

通过对多自由度体系结构在地震作用下的能量分析,考虑地震动因素和结构自身特性,提出一种框架结构地震总输入能量的简化求解方法.实例计算结果表明:基于等效单自由度体系来估计多自由度体系的地震总输入能,是一种计算简便且较为准确的方法.     

打造“海上三峡” 转动“绿色梦想”

2011年3月11日日本福岛第一核电站发生事故后,世界各国都开始重新审视本国的核电设施规划,全球的核电发展将进入一个“后福岛时期”。在后福岛时期,核电发展停滞带来的电力缺口将由可再生能源填补,风力发电面临着一次大好的发展机遇。江苏省盐城市审时度势,在原先几年不断对沿海风能资源禀赋进行调查研究和认证开发利用的基础上,进一步加大风力发电招商引资和项目推进的力度。     

拾震器输出电压灵敏度的简便测量方法

拾震器(摆)本身是台很精密的传感器,常期工作在野外地震台站上.受自然环境的影响和仪器本身的老化使仪器输出发生变化.直接影响地震信息的质量.依中国地震局遥测地震台网观测技术规范的要求,遥测台网子台所用拾震器输出电压灵敏度每两年测量一次.目前遥测地震台用的拾震器有两类:转动型拾震器如768中长周期型、DS-1型、DK-1型.直线型拾震器如768短周期型.介绍北京遥测台网关于这两类拾震器输出电压灵敏度的简便测量和计算方法.     

考虑颗粒抗转动的砂土双轴试验离散元模拟

颗粒间抗转动作用是影响砂土力学行为的重要因素。将蒋明镜等（2005年）提出的考虑颗粒抗转动作用的颗粒接触模型植入PFC2D中,对砂土双轴试验进行了模拟,研究颗粒抗转动作用对砂土力学行为的影响。研究显示：颗粒抗转动对砂土力学行为影响显著。抗转作用越强,砂土强度越高;抗转系数为0.4时,松砂亦出现软化及剪胀现象。抗转动作用对孔隙比及配位数变化趋势影响也很显著。