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Frontiers of Structural and Civil Engineering 2024年第7期18卷 1117-1133页

作者： Pengfei DOU Hao LIU chengshun xu Jinting WANG Yilong SUN Xiuli DU Department of Hydraulic Engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of the Ministry of Education Beijing University of TechnologyBeijing 100124China

This study investigates the seismic response and failure mode of a pile-structure system in a liquefiable site by employing a numerical simulation model combined with the shaking-table results of a soil-pile-structure dynamic *** pile and soil responses obtained from the numerical simulations agreed well with the experimental *** slopes of the dynamic shear-stress-shear-strain hysteretic curves at different positions also exhibited a decreasing trend,indicating that the shear strength of the soil in all parts of the foundation *** peak acceleration of the soil and pile was not clearly amplified in the saturated sand layer but appeared to be amplified in the top *** maximum bending moments appeared in the middle and lower parts of the pile shaft;however,the shear forces at the corresponding positions were not *** can be observed from the deformation mode of the pile-group foundation that a typical bending failure is caused by an excessive bending moment in the middle of the pile shaft if the link between the pile top and cap is articulated,and sufficient attention should be paid to the bending failure in the middle of the pile shaft.

关键词： numerical simulation soil liquefaction pile foundation shaking-table experiment seismic responses failure model

Numerical analysis on seismic performance of underground structures in liquefiable interlayer sites from centrifuge shaking table test

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2024年第4期23卷 781-798页

作者： Yan, Guanyu xu, chengshun Zhang, Zihong Du, Xiuli Wang, xuelai Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education Beijing University of Technology Beijing China China Academy of Railway Sciences Corporation Limited Urban Rail Transit Center of CARS Beijing China

When an underground structure passes through a liquefiable soil layer, the soil liquefaction may pose a significant threat to the structure. A centrifuge shaking table test was performed to research the seismic response of underground structures in liquefiable interlayer sites, and a valid numerical model was obtained through simulation model test. Finally, the calibrated numerical model was used to perform further research on the influence of various distribution characteristics of liquefiable interlayers on the seismic reaction of underground structures. The key findings are as follows. The structure faces the most unfavorable condition once a liquefiable layer is located in the middle of the underground structure. When a liquefiable layer exists in the middle of the structure, the seismic reactions of both the underground structure and model site will increase with the rise of the thickness of the liquefiable interlayer. The inter-story drift of the structure in the non-liquefiable site is much smaller than that in the liquefiable interlayer site. The inter-story drift of the structure is not only associated with the site displacement and the soil-structure stiffness ratio but also closely associated with the slippage of the soil-structure contact interface under the condition of large deformation of the site.

关键词： centrifuge shaking table test underground structure liquefiable interlayer sites seismic response validation of numerical model

Numerical analysis on seismic performance of underground structures in liquefiable interlayer sites from centrifuge shaking table test

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2024年第04期 781-798页

作者： Yan Guanyu xu chengshun Zhang Zihong Du Xiuli Wang xuelai Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education Beijing University of Technology China Academy of Railway Sciences Corporation Limited Urban Rail Transit Center of CARS

关键词：

颗粒破碎对水合物沉积物基质宏-细观力学特性影响的离散元分析

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太阳能学报 2024年第6期45卷 680-690页

作者：徐爽徐佳琳许成顺焦爽北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 清华大学水利水电工程系北京100084

基于“颗粒碎片替换法”建立反映颗粒破碎行为的含水合物沉积物基质离散元模型,与不破碎模型开展对比三轴剪切试验,证明颗粒破碎对强度和剪胀特征具有重要影响。进而应用“粒径膨胀法”提高模型对体应变和颗粒破碎程度的模拟效果,通过... 详细信息

基于“颗粒碎片替换法”建立反映颗粒破碎行为的含水合物沉积物基质离散元模型,与不破碎模型开展对比三轴剪切试验,证明颗粒破碎对强度和剪胀特征具有重要影响。进而应用“粒径膨胀法”提高模型对体应变和颗粒破碎程度的模拟效果,通过一系列低-高有效围压下的模拟三轴排水剪切试验,研究高应力范围及剪切过程中细观力学特征的演化。结果表明:随着有效围压逐渐增大,试样强度、刚度和平均法向接触力均增大,力链网络更加密集且由环状演变为以竖向为主,试样顶部与底部沿轴向运动的颗粒数量增加。颗粒破碎主要发生在剪切初期,力学配位数、平均法向接触力随剪切进行逐渐增大,剪切后期出现贯穿试样的强力链结构,颗粒运动逐渐从杂乱无章变为由顶、底两端向内,试样内部逐渐出现近似“X”形的剪切带。

关键词：天然气水合物数值模拟力学特性砂土破碎粒径膨胀法

SANISAND本构模型对不同荷载下桩土相互作用的适用性研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 619-627页

作者：孟晓伟翟恩地许成顺北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 金风科技股份有限公司北京100176

该文通过土体三轴试验数据确定本构参数,并建立场地试验和离心机试验的有限元模型,研究SANISAND本构模型对于静力、地震和循环荷载下桩土相互作用的适用性。结果表明,SANISAND本构模型能较好再现水平静力荷载下不同桩径的桩顶荷载-位移... 详细信息

该文通过土体三轴试验数据确定本构参数,并建立场地试验和离心机试验的有限元模型,研究SANISAND本构模型对于静力、地震和循环荷载下桩土相互作用的适用性。结果表明,SANISAND本构模型能较好再现水平静力荷载下不同桩径的桩顶荷载-位移特性,地震作用下加速度和孔压时程曲线变化趋势以及短期循环水平荷载下的桩变形特性,但无法较好地再现砂土由于剪胀引起的孔压负峰值和长期循环荷载下的累积变形,所以主要关注这些问题时建议选择更合适的本构模型。

关键词：海上风电单桩基础本构模型循环荷载地震

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基于离散元模拟的砂土三维临界状态特征研究

应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1124-1139页

作者：蒋成龙许成顺焦爽王晓丽北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

对于在室内土工试验很难得到土体临界状态下的颗粒运动、局部孔隙比变化等特征的问题,基于离散元平台,构建了柔性边界条件下的不同初始物理状态的砂土试样的常规三轴数值模型,对不同初始孔隙比的砂土试样的剪切带的演化形成、试样的整... 详细信息

对于在室内土工试验很难得到土体临界状态下的颗粒运动、局部孔隙比变化等特征的问题,基于离散元平台,构建了柔性边界条件下的不同初始物理状态的砂土试样的常规三轴数值模型,对不同初始孔隙比的砂土试样的剪切带的演化形成、试样的整体孔隙比和局部孔隙比的变化规律等细观特征进行对比.数值计算结果表明:相对密实的砂土在剪切过程中更容易形成剪切带;剪切带内部颗粒随着加载发生剧烈转动现象,局部颗粒的流动呈现紊流特征;非剪切带上颗粒转动不明显,流动呈现定向特性;不同初始孔隙比的砂土试样,其剪切带上的临界状态孔隙比和偏应力比与初始孔隙比无关,临界状态特征的组构张量不变量的稳定特性,说明其临界状态存在且唯一.

关键词：砂土临界状态柔性边界剪切带速度矢量场孔隙比的演化组构张量

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不同倾斜方式对倾斜液化场地地震响应的影响分析

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 728-736页

作者：张小玲赵显辉许成顺贾科敏北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的... 详细信息

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的水平液化自由场振动台试验,首先基于OpenSees有限元平台建立了水平液化自由场有限元计算模型,在数值模型中考虑了模型箱对场地土地震响应的影响,通过对比数值计算结果与试验结果验证了数值模型的可靠性。在此基础上建立了倾斜液化自由场有限元计算模型,分别建立了层剪箱整体倾斜模型、层剪箱场地土倾斜模型和刚性箱场地土倾斜3种不同的数值模型来模拟振动台试验中采用的不同的倾斜方式。通过对比,分析了在0.3g汶川地震卧龙波作用下3个数值模型计算得到的自由场土体动力响应结果,并讨论了3种不同的倾斜方式对计算结果的影响,最后给出了针对倾斜液化场地地震动力响应数值模拟和振动台试验研究中的一些有参考价值的结论。

关键词：倾斜方式倾斜液化场地层剪箱模型刚性箱模型

混凝土碎石复合桩加固倾斜可液化场地的数值模拟研究

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地震工程与工程振动 2024年第1期44卷 194-204页

作者：范晓雪贾科敏许成顺潘汝江北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

地震震害调查显示,缓倾场地的液化侧向扩展是常见的地基失效形式。由于混凝土桩具有较高的竖向承载能力和抗剪能力,而碎石桩具有较高的渗透性,可有效降低周围场地的液化程度,因此,混凝土碎石复合桩能否作为有效应对缓倾场地液化侧向大... 详细信息

地震震害调查显示,缓倾场地的液化侧向扩展是常见的地基失效形式。由于混凝土桩具有较高的竖向承载能力和抗剪能力,而碎石桩具有较高的渗透性,可有效降低周围场地的液化程度,因此,混凝土碎石复合桩能否作为有效应对缓倾场地液化侧向大变形的工程措施,其可行性值得深入研究。基于OpenSees有限元平台建立了可液化土-桩基础的数值模型,并验证了模型的有效性。在此基础上,研究了混凝土碎石复合桩对倾斜液化场地的加固效果。此外,讨论了混凝土芯桩面积占比、碎石壳厚度对倾斜液化场地动力响应的影响。结果表明:混凝土碎石复合桩抗侧移效果明显,可有效降低周围场地侧向位移和混凝土桩身弯矩。当桩体的混凝土芯占比约为20%、碎石面积占比80%时为最优设计方案。

关键词：倾斜液化场地加固措施混凝土碎石复合桩数值模拟

基于ReCOVER体系的我国城市韧性演进特征分析

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自然灾害学报 2024年第1期33卷 19-29页

作者：钟紫蓝齐娜娜缪惠全侯本伟许成顺杜修力北京工业大学城建学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

城市化进程的加速和面临的多样化挑战使得城市韧性成为城市可持续发展的关键策略之一,深入研究我国城市韧性水平的演进特征对于全面了解我国城市发展的整体情况和提高城市防灾减灾能力具有重要意义。探究了2016—2020年我国31个省级行... 详细信息

城市化进程的加速和面临的多样化挑战使得城市韧性成为城市可持续发展的关键策略之一,深入研究我国城市韧性水平的演进特征对于全面了解我国城市发展的整体情况和提高城市防灾减灾能力具有重要意义。探究了2016—2020年我国31个省级行政区城市韧性水平的时空演进特征,基于城市韧性评价体系ReCOVER对5 a间各省级行政区城市韧性水平进行综合测算,从时间维度和空间维度两方面综合分析了各省级行政区城市韧性的演进特征。结果表明:在时间维度方面,我国城市韧性水平整体得到提升,但各省级行政区的演变特征存在多样性。分阶段而言,4个阶段的韧性水平整体均呈现出增长的趋势;分维度而言,除社区与人口维度韧性水平呈现下降趋势外,其余维度韧性水平均得到提升。在空间维度方面,各省级行政区城市韧性之间呈现出显著的空间正相关性,即城市韧性在空间分布上存在显著集聚的现象,且集聚趋势呈现一定的离散性;总体而言,我国城市韧性在空间上呈现出明显的东高西低格局,空间分布差异特征明显。研究结果有助于了解各省级行政区的韧性水平演进趋势以及驱动城市韧性的主要因素,从而可以基于韧性演进特征和区域城市特点,为未来的韧性提升提供科学的理论指导。

关键词：韧性城市城市韧性韧性评价时空演进韧性特征指标

基于网络效率的城市轨道交通网络抗震韧性评估

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第3期64卷 509-519页

作者：侯本伟游丹范世杰许成顺钟紫蓝北京工业大学城市建设学部北京100124

该文基于震后轨道交通网络主体结构的破坏场景,以恢复震后通行能力为目标,分析了地震灾害作用下城市轨道交通网络的韧性。采用Space L方法构建轨道交通网络模型,选用客流加权的网络平均效率表示网络连通性能。采用地震易损性模型计算网... 详细信息

该文基于震后轨道交通网络主体结构的破坏场景,以恢复震后通行能力为目标,分析了地震灾害作用下城市轨道交通网络的韧性。采用Space L方法构建轨道交通网络模型,选用客流加权的网络平均效率表示网络连通性能。采用地震易损性模型计算网络主要结构单元(车站、隧道和桥梁)的破坏概率,采用Monte Carlo方法模拟网络主体结构单元的震后状态;考虑破坏单元修复时间存在不确定性,模拟了破坏单元的震后修复过程;根据震后不同时刻网络性能曲线和韧性三角形,定量化评估轨道交通网络抗震韧性指数和韧性损失。以北京地区城市轨道交通网络为例,分析了地震烈度、恢复策略和修复队伍数量对网络连通性能、恢复过程和韧性指标的影响。结果表明:轨道交通网络在遭受地震破坏、蓄意攻击和随机破坏后的韧性特征存在差异;震前提升少量重要单元的可靠度可提升网络灾前抵抗能力,但对网络灾后恢复能力和韧性指数的提升效果不明显。该研究可为城市轨道交通系统抗震安全性评估提供理论支撑和参考。

关键词：城市轨道交通网络地震灾害网络效率震后恢复韧性评估