基于材料性能劣化的RC框架结构抗震性能评估及易损性分析

为了提高钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构的使用寿命,明晰长期服役后的材料劣化对结构抗震性能和易损性的影响程度,建立了考虑材料性能劣化的RC框架结构的有限元分析模型。选取材料性能未劣化(100%)以及分别劣化至90%,80%和70%时的4种工况(依次表示为flsc-100,flsc-90,flsc-80和flsc-70)进行抗震性能评估,同时绘制地震易损性曲线,并分析其在不同地震强度作用下的易损性。结果表明：1)随着材料劣化程度的加剧,RC框架结构在不同地震波下的抗震性能明显降低。罕遇地震作用下,flsc-70的层间位移角比flsc-100增大了80%;2)随着结构刚度及承载力的降低,RC框架结构在不同破坏状态下的超越概率均有显著提升。罕遇地震作用下,flsc-90,flsc-80和flsc-70发生严重破坏的超越概率比flsc-100分别增大了75%,300%和975%。因此,在既有结构抗震性能评估中考虑材料性能劣化的影响十分必要。研究结果可以帮助预测材料性能劣化的RC框架结构在地震发生时的损伤程度,为结构的加固及修复提供参考依据。     

人工中度地震试验后钢筋混凝土桥墩的抗余震性能

通过中度人工地震试验,对试样的三个参数：横向约束、纵向钢筋互搭接头和加纤维增强聚合材料进行测试,并采用测量位移,弯曲和吸收能量的办法,对中度地震后的钢筋混凝土桥墩的抗震性能作出的评估。     

工程物探技术在地下库可研阶段勘察中的应用

根据某大型地下水封石油油库可研阶段勘察实施过程,介绍大型地下水封石油油库可研阶段工程勘察的要求和方法、工程物探种类、高密度电法和地震反射法的原理、方法、实施过程中的应用情况、勘察成果整理分析。阐述了物探与钻探、地质测绘相互验证对建库条件的评价。     

重力坝抗震性能的POA-ETA评价方法

本文结合耐震时程法(ETA)和静力弹塑性分析法(POA)各自的优点,提出了能够考虑结构多阶振型、地震随机性影响的POA-ETA法,并以此对混凝土重力坝进行抗震性能分析。通过分别对ETA和POA基本原理进行分析,总结了POA-ETA法的基本原理以及实施的关键步骤。采用ETA法生成不同峰值加速度的ETA时程,并以此作为激励,得到结构的动力响应。通过动力响应结果,得到结构的能力谱曲线,延性比-等效周期比,延性比-等效阻尼比曲线,并以此代入POA法中评价结构的抗震性能。本文采用Koyna混凝土重力坝模型,使用提出的POA-ETA法对坝体结构"中等破坏"、"严重破坏"两种损伤指标所对应的性能点(谱位移)值进行计算,从而对坝体结构抗震性能及抗震指标进行分析。研究表明,采用POA-ETA法可以得出不同损伤程度下的抗震性能,具有一定的适用性。     

Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析

参考国际水电工程的相关要求对以色列Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范SI 413—2013确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范ASCE 7-05和ICOLD等建议的三种常用拟静力法和拟动力法(Newmark滑块位移法)对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足OBE地震下坝坡位移小于5 cm的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在OBE和MDE地震下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有重要的参考价值。     

考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现公式。进而运用UPFs的二次开发特点,通过创建用户单元在ANSYS中实现了所开发模型的嵌入。最后,结合工程实际条件,探讨了地震作用下老坝拆除前后对新建重力坝动力响应的影响规律。计算结果表明:老坝的存在降低了新坝在地震动作用下的动水压力的大小,在老坝拆除前后对新坝的动力特性分布规律影响较小,而对于幅值有一定的影响。本模型表现出了良好的工程适用性,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力可开展类似工程的抗震安全评价分析。     

土体结构性数值模拟及应用研究

随着现代地基原位取土技术的发展以及对土体微观结构认识的提高,越来越多的研究认识到未扰动状态下的自然原状土与重塑土相比其力学特性存在显著差异。为研究土体结构性的影响,在剑桥模型基础上考虑超固结与结构性状态变量因素的影响,在上下负荷面剑桥模型理论框架下,通过三轴压缩试验对结构性土的受力响应特性进行了模拟试验研究,对受结构性因素影响下土体的屈服过程、可压缩性、在循环加载作用下超孔隙水压的发展以及相应状态变量演化规律进行了详细对比分析。试验研究结果表明:与重塑土相比,结构性土的加载响应存在明显的屈服软化过程,加载过程中伴随着结构性的破坏表现出更高的可压缩性且更容易导致动力液化的发生。在对土体结构性详细研究的基础上,通过数值模拟桩柱结构在自然地基环境下的地震响应,对结构性因素对结构动力响应的影响进行了研究分析。研究结果表明:由于更高的非线性以及可压缩性特征,自然原状土地基在地震作用下能够引起更高的超孔隙水压,加速土体力学强度的衰减进程,进而表现出更大位移响应以及震后塑性位移,直接影响结构的稳定与安全。研究结论加深了对自然土体结构性的认识,可为高结构性自然原状土地基条件下的结构受力分析与设计提供参考。     

隧道地震不规则观测系统正演模拟与应用

结合隧道施工实际情况,提出了一种新的隧道地震不规则观测系统,利用该观测系统对隧道超前方向软弱夹层进行了正演模拟研究。研究表明:当炮数不变时,增加1个检波器可以明显改善偏移效果;当观测系统纵向偏移距越大时,偏移剖面画弧区域更小,当观测系统横向偏移距越大时,偏移剖面的镜像假像越弱。将该观测系统应用于重庆缙云山隧道,探测结果与开挖情况基本吻合,说明该观测系统合理可行。     

地震荷载作用下裂缝内水压变化规律研究

在地震荷载作用下,混凝土重力高坝含水裂缝快速张开闭合导致水体压缩,产生附加水压,极易引起裂缝失稳。为了探究地震荷载作用下裂缝内水压变化规律,假定裂缝形状为椭圆形,推导出裂缝在地震荷载作用下附加水压计算公式。通过实例分析地震荷载作用对裂缝内附加水压及裂尖应力强度因子在不同方向、不同尺寸以及不同排水率条件下的影响。研究表明:在地震荷载作用下,计算实例的最大附加水压达到初始水压的7.55倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压和裂尖附加应力强度因子快速减小,且初始裂缝宽度越小,排水率对附加水压的影响程度越大;裂缝倾斜角度对裂尖附加应力强度因子影响不显著。研究结果可为进一步研究地震荷载作用下重力高坝中裂缝的稳定性提供理论基础。     

坝后式水电站厂房不同支座方案减震对比研究

通过建立某坝后式水电站主体结构的三维有限元模型,包括大坝、基础、坝后式厂房、厂房顶网架和支座简化模型,对比分析了在地震作用下带锚栓的板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和铰支座3个方案对厂房上部结构的减震影响。研究结果表明:铰支座方案自振周期最短,支座节点的地震响应最大,其中厂房上、下游侧节点对最大层间位移比铅芯橡胶支座方案分别高31.74%和44.5%;铅芯橡胶支座方案由于具有较好的吸能效果,在地震作用下其本身适应剪切变形能力强,能很好地释放支座处支反力,厂房上、下游排架柱的第一主应力也是3个方案中最小的。由此可得,坝后式水电站厂房铅芯橡胶支座为推荐的支座选型方案。