A comparative study between China and U.S. on seismic design philosophy and practice of a long span arch bridge

This paper presents the first of a series of case studies on the seismic design of long span bridges （cable-stayed bridges, suspension bridges and arch bridges） under a cooperative research project on seismic behavior and design of highway bridges between the State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University and the Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, University at Buffalo. The objective of this series of case studies is to examine the differences and similarities on the seismic design practice of long span bridges in China and the U.S., to identify research needs and to develop design guidelines beneficial to bridge engineers in both countries. Unlike short to medium span bridges, long span bridges are not included in most seismic design specifications, mainly because they are location dependent and structurally unique. In this paper, an available model of a steel tied half through arch bridge with a main span of 550m in China is discussed. Analysis is focused on comparisons of the seismic responses due to different ground motions. Seismic design criteria and seismic performance requirements for long span bridges in both countries were first introduced and compared, and then three near field earthquake records with large vertical components were selected as the excitations to examine the seismic behavior and seismic vulnerability of the bridge. Results show that （1） the selected near field ground motions cause larger responses to key components （critical sections） of the bridge （such as arch rib ends） with a maximum increase of more than twice those caused by the site specific ground motions; （2） piers, longitudinal girders and arch crowns are more vulnerable to vertical motions, especially their axial forces; and （3） large vertical components of near field ground motions may not significantly affect the bridge＇s internal forces provided that their peak acceleration spectra ordinates only appear at periods of less than 0.2s. However, they may have more influence on the longitudinal displacements of sliding bearings due to their large displacement spectra ordinates at the fundamental period of the bridge.     

关中地区垂直形变场及其动态演化特征

应用关中地区20余年的精密水准资料,用分段线性速率动态平差法进行统一起算基准的拟稳平差计算．得出了197l～1976、1976-1980、1980-1986和1986～1996年度的垂直形变速率图,从动态的观点研究了关中地区地壳垂直形变场的演化特征。研究结果表明：（1）地壳垂直形变场有规律的变化与区域应力-应变场的微动态活动有关,青藏亚板块和华北亚板块对关中地区的构造变形交替起主导作用,并产生了不同形变特征;（2）地壳垂直运动不是线性的。有加速、反向和停顿,长期平均垂直运动速率低于各时段的变化;（3）地壳垂直变化与断裂活动密切相关。垂直形变的逆继承性构造活动时期远小于继承性构造活动时期;（4）西安是一个特殊沉降区。由于过量开采地下水引起地面急剧下降。     

1961—2016年中国西北地区陆地水分收支的年代际变化特征

利用观测气象数据集（CN05.1）、地表水文数据集（VIC-CN05.1）以及大气再分析数据（JRA55）分析了我国西北地区1961-2016年暖季（5-9月）陆地水分收支的长期和年代际变化特征。通过对陆地水分收支（Land Water Availability,LWA）时间序列作Mann-Kendall突变检验,将1961-2016年划分为3个时段进行进一步分析（P1：1961-1978年;P2：1979-2008年;P3：2009-2016年）。主要结论如下：在1961-2016年间西北地区LWA呈上升趋势,区域平均的LWA时间序列具有明显的年代际特征。三个时段的LWA距平百分率分别为-5.45%、-0.46%和13.99%,总体表现为"减少-不变-增加"的特征,尤其是近些年地表水资源增加明显。三个时段的LWA距平百分率空间分布差异显著,尤其在新疆中部、甘肃东部和陕西。西北地区总体上水汽通量输送和垂直速度与降水年代际变化特征基本一致,且区域特征明显。西北地区蒸发受降水、向下长波辐射通量和风速变化影响显著。     

适应数值模式垂直坐标的GPS掩星反演资料稀疏化方案

GPS掩星反演大气温湿资料具有高垂直分辨率、高精度、受云和降水影响小等优点,针对GRAPES同化预报系统,发展设计了一种既考虑预报模式高度-地形追随垂直坐标不均匀分层特点,又结合掩星反演资料特性的新适应性垂直稀疏化方案。通过个例试验和批量试验,探索了该适应性稀疏化方案对分析预报质量的影响。试验结果表明:选取合适的稀疏参数,新稀疏化方案的GPS掩星反演资料对背景场的调整更加有效,分析场质量更高;位势高度、比湿、温度和风场等预报场的均方根误差均更小;适应性稀疏化方案对改善台风路径预报具有积极作用。批量试验则进一步证实了适应性稀疏化方案对分析场质量有明显的改善作用。     

基于克里格法刻画砂岩型铀矿U、Ra和U-Ra平衡系数垂向分布规律——以二连盆地芒来铀矿床为例

砂岩型铀矿是绿色经济可采的重要能源矿种,目前是世界上重要的铀矿勘探类型之一。二连盆地芒来铀矿床、鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床铀矿体多呈板状产出,板状铀矿体成因备受关注。为研究砂岩型铀矿内部U、Ra和铀镭平衡系数（Kp）分布的垂向分布规律,本文以二连盆地芒来铀矿床为例,采用具有网格精度高优点的克里格插值法研究U、Ra和Kp垂向分布规律,分别利用放射性样品分析数据和定量伽马测井五点式反褶积法反演U含量数据,通过克里格法精细刻画砂岩型矿体中U、Ra和Kp分布的垂向分布规律。研究发现,该矿床板状矿体内部具有卷状的特征,Kp分布形态可以用来判断含氧含铀水的运移方向以及氧化强弱。该方法对研究铀矿体形态、铀矿成矿规律和后续地浸开采具有重要意义。     

Three-dimensional numerical simulation of oblique wave action on vertical walls

1 Introduction A vertical wall is one of the typical maritime sheltering structures in the coastal region, which is mainly subjected to wave forces. It has been a com- mon engineering assumption adopted for design pur- poses that normally incident wave fo…     

春季西沙永乐龙洞浮游植物的昼夜垂直分布特征

南海永乐龙洞位于西沙群岛永乐环礁,是迄今为止发现的最深的海洋蓝洞,水文环境及理化因素特殊,90 m以下水体为无氧环境。为研究永乐龙洞浮游植物的群落组成及其昼夜变化,于2017年3月在龙洞、潟湖及外礁坡进行浮游植物样品采集。研究结果表明:龙洞内叶绿素a浓度呈现随深度先增大后减小的趋势,日间浓度最大值层出现在40 m层(0.42μg/L),夜间则出现在20 m层(0.59μg/L)。永乐龙洞微微型浮游植物丰度介于1.1×10^3~5.1×10^4 cells/mL。聚球藻在上层水体占优势(0~20 m),40 m以下水层原绿球藻丰度对微微型浮游植物丰度贡献率最大(90%以上),微微型真核浮游植物丰度在整个水体都较低(除20 m层)。微微型浮游植物昼夜存在明显差异,夜间其丰度最大值层为20 m层,日间则上移至表层。本研究共记录微型和小型浮游植物5门41属55种(含未定种)。其中,硅藻门25属34种、甲藻门12属15种、金藻门1属1种、蓝藻3属、隐藻1属。微型和小型浮游植物丰度介于3.3×10^2~9.8×10^4 cells/L。甲藻丰度对浮游植物总丰度贡献率最大,其次是硅藻,隐藻和蓝藻丰度仅在少数水层占优势。微型和小型浮游植物昼夜变化明显,夜间丰度最大值层为20 m层,日间则出现在40 m层。微微型、微型和小型浮游植物垂直分布与叶绿素a浓度垂直分布一致性高。龙洞浮游植物的种类数和丰度高于潟湖和外礁坡。     

利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆起。     

黄土山区煤层群分层开采地表位移规律分析

为了研究黄土山区地形对煤层群开采地表位移的影响,以榆林某矿为地质原型,利用数值软件模拟地表为近水平、正坡、负坡、凸面和凹面五种地形条件下煤层群开采。结果表明:黄土山区地形的变化,对煤层群开采顶板垂直应力影响不明显,对地表位移影响较大;单向坡开采,斜坡滑移引起的下沉量在坡顶与开采沉陷量形成“叠加”,在坡底形成“抵消”;在组合坡中,煤层群开采地表位移量相差很大,说明在变坡点附近地表位移较为复杂。     

起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。