承台型式对可液化场地桥梁桩-柱墩地震响应影响振动台试验

基于相同土层结构地基条件下,分别采用低承台群桩-独柱墩与高承台群桩-独柱墩结构,完成了两次可液化场地群桩-土-桥梁结构地震反应振动台试验,据此研究了承台型式对桥梁桩-柱墩地震反应的影响。研究表明,与高承台桩相比,可液化场地中低承台桩的抗震性能更优;地震中砂层尚未液化或液化不充分时,低承台更多表现出减弱桩尤其桩上段的加速度反应的作用,相反高承台更多起到放大桩的加速度作用,而高承台桩与低承台桩的峰值应变自下而上更多表现出逐渐增大趋势;即使砂层完全液化时,低承台桩的峰值应变自下而上仍以渐增为主;与低承台桩相比,高承台桩更有助于放大墩顶加速度、位移反应,对结构体系整体稳定性产生了不良影响;虽然低承台桩未出现严重破坏,但砂层中部桩的应变却很大,液化砂土-桩运动相互作用对桩的抗震性能影响不容忽视。     

钢框架结构直接基于位移抗震性能设计的非迭代法

为使直接基于位移的抗震性能设计方法更加简便准确,本文采用一种直接基于位移的非迭代抗震设计方法对钢框架结构进行设计。该方法首先考虑结构的非弹性反应确定等效弹性反应谱和弹塑性反应谱,并建立了使用Newmark-Hall变形折减系数的能力谱的明确表达式。采用能力-需求图方法,确定了结构需要的目标位移与延性、谱位移和谱加速度之间关系的明确表示式,得到结构的刚度和设计基底剪力,进而确定构件截面,完成结构设计。对五层两跨平面钢框架结构进行了直接基于位移的抗震性能设计,设计过程简便,无需迭代程序,不需画出反应谱,通过时程分析验证了设计结果的精确性。本文研究表明:直接基于位移的非迭代抗震设计方法是一种简便、高效、精确的抗震性能设计方法。     

岩质坡地建筑设计水平地震动放大系数的确定

为确定岩质坡地建筑设计水平地震动放大系数,以满足实际工程中坡地建筑结构设计的需要,本文采用有限元数值分析方法,计算了高度在10~70 m范围,坡角在15°~60°范围内的28个黏弹性岩质坡地模型在白噪声输入下的线弹性响应,分析了坡高及坡角对坡地斜坡段反应谱及谱比的影响规律,给出了岩质坡地斜坡段设计水平地震动放大系数,为抗震规范有关内容的规定提供研究基础和依据。     

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

初始剪应力对软土场地震反应的影响

实际工程的边坡、斜坡以及挡土结构中的土体都存在一个初始剪应力的作用。在初始剪应力的作用下土体会产生较大的残余应变。然而,原始Iwan模型难以考虑这种因素的影响。因此,将软化模型引入Iwan串联模型中考虑循环软化的影响,同时再串联一理想刚塑性元件,模拟循环过程中产生的残余应变;最后,结合Masing准则对软黏土的动应力-应变关系进行了描述。在此基础上,将修正的Iwan模型用于软土层的一维非线性地震反应分析。通过分析发现,当场地存在初始剪应力且受到强震时,土体模型需考虑这种因素的影响,否则可能低估速度及加速度幅值,也会低估最大剪应变幅值     

海上风电机高桩基础关键参数试验研究

针对东海大桥近海风电场钢管桩高桩基础的相关工程参数开展了试验研究。通过水平静载荷现场试验测得了海上钢管直桩及斜桩的水平承载力,并采用自平衡测试法测得了桩基的竖向承载力。对波流力作用下连接及未连接平台的钢管桩进行了测试,获得了加速度时程曲线以及钢管桩固有频率。试验结果分析显示,正斜桩的水平承载性能优于直桩和反斜桩;钢管桩未连接平台时,在波流作用下的位移明显大于连接平台后;钢管桩的实测固有频率在1.05～1.3 Hz之间,斜桩的固有频率略高于直桩。试验结果已直接应用于该工程高桩基础设计中。     

输入界面对反应谱平台值的影响

为了研究输入界面对设计反应谱平台值(αmax)的影响,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析了输入界面的改变对反应谱平台值的影响。结果发现:Ⅱ类和Ⅲ类场地在较小强度地震动输入时,输入界面的改变对平台值影响较小,在大强度地震动输入时,对平台值的影响较大;对于Ⅰ类和Ⅳ类场地,输入界面的改变对平台值的影响较小。     

四川、甘肃地区VS30经验估计研究

目前我国建筑工程抗震设计规范中对于工程场地条件的判断依据主要是地表以下20m深度范围内土层的等效剪切波速,简称VS20。相比之下,国外应用较广的是地表以下30m深度范围内的等效剪切波速,简称VS30。这种差别导致国内科研工作者在应用国外的地震工程、工程抗震模型时经常遇到对场地条件描述不准确的困难。为了解决这个问题,本文根据147个四川、甘肃地区国家强震动台站20m左右深度的钻孔剪切波速数据,利用延拓方法、场地分类统计方法以及基于地形特征的VS30估计方法研究各台站VS30与VS20的经验关系,对比发现基于速度梯度延拓的结果最为可取。参考国际上通用的Geomatrix Classification场地分类标准,最终得到四川、甘肃地区各类场地的平均VS30,此结果可以为缺乏钻孔数据的工程场地的VS30估计提供参考。     

广西覆盖型岩溶区Ⅱ类场地地震效应分析

针对广西特殊的覆盖型岩溶区的场地地质条件,通过收集区内的393个地震工程地质钻孔,利用大量的剪切波速及土工测试资料,建立了土层地震动反应分析模型,采用一维波动的等效线性化方法,对Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅱ3三个亚类分别计算得到了地表峰值加速度及相关反应谱,并拟合得到了规准化反应谱,定量分析了广西覆盖型岩溶区Ⅱ类场地地震动的效应。结果表明,三个亚类场地动力放大系数均较大,场地对反应谱平台值的放大作用与对峰值的放大作用并不一致;Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅱ3峰值加速度放大倍数分别为1.17、1.31、1.26,而平台值的放大倍数分别为1.49、1.52、1.38;反应谱特征周期分别为0.26s、0.33s和0.39s,反应谱下降段受控于输入反应谱下降段;同时给出了场地反应谱平台值、特征周期和衰减系数的推荐值。上述结果可为确定广西覆盖型岩溶区设计地震动参数提供参考。     

A method for computing interstory drift spectra with consideration of gravity effects

Vertical loads such as gravity may have an important influence on the seismic response of buildings. In this paper, the continuous shear-beam model is extended to study the seismic demand of shear buildings with consideration of the gravity load effect under near-field ground motions. An analytical solution of the free motion equation of as gravity shear beam model is provided in terms of a Bessel series. A method for computing interstory drift spectra is proposed. The interstory drift spectra for two near-field records with distinct pulses are presented to illustrate the effects of gravity and the damping ratio. The interstory drift spectra are also used to analyze the spectral characteristics of near fault ground motion during the 2008 Wenchuan earthquake. The effects of the gravity load ratio, damping ratio and higher modes are investigated and discussed.