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非一致地震动输入下高面板坝地震反应特性

水利水运工程学报 2016年第4期 126-132页

作者：岑威钧袁丽娜王帅河海大学水利水电学院江苏南京210098 广东省水利电力勘测设计研究院广东广州510635

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑... 详细信息

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析,研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明:当P波非一致输入时,随着入射角度的增加,竖向加速度和动位移极值逐渐减小,水平向加速度和动位移极值逐渐增大;SV波非一致输入时,地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。

关键词：非一致输入黏弹性边界入射角行波效应高面板坝地震反应

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多点输入下大跨空间索结构的虚拟激励法

振动与冲击 2005年第4期24卷 107-110,119页

作者：孙建梅叶继红程文瀼同济大学土木工程学院上海200092 东南大学土木工程学院

采用虚拟激励法分析大跨空间索结构的随机地震响应,从结构节点位移响应方差和加速度功率谱两个方面考查了一致输入与非一致输入下结构响应的差异,得出了一些重要结论。同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,对于分析振型密... 详细信息

采用虚拟激励法分析大跨空间索结构的随机地震响应,从结构节点位移响应方差和加速度功率谱两个方面考查了一致输入与非一致输入下结构响应的差异,得出了一些重要结论。同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,对于分析振型密集的大跨空间索结构在多点输入下的地震响应是很适合的。

关键词：大跨空间索结构虚拟激励法一致输入非一致输入

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隧道纵向非一致地震反应的三维数值分析

地震工程与工程振动 2014年第S1期34卷 274-280页

作者：李鹏宋二祥清华大学土木工程系北京100084

本文梳理了成层地基非一致地震反应的一维化时域算法和波动输入理论,完善非一致地震反应场地的三维数值模拟技术,据此建立地基-地下隧道系统纵向动力反应数值模型。通过编制FORTRAN辅助程序并借助有限元软件ANSYS,实现上述动力模型的数... 详细信息

本文梳理了成层地基非一致地震反应的一维化时域算法和波动输入理论,完善非一致地震反应场地的三维数值模拟技术,据此建立地基-地下隧道系统纵向动力反应数值模型。通过编制FORTRAN辅助程序并借助有限元软件ANSYS,实现上述动力模型的数值计算技术,数值算例验证了其精度和有效性。该套方法为开展非一致地震作用下隧道的纵向行波效应分析,隧道结构精细化数值模拟以及隧道纵向抗震机理等研究课题奠定了基础。

关键词：非一致输入纵向地震反应隧道结构数值模拟行波效应土-结构相互作用

非一致地震作用下的跨断层海底隧道地震响应分析

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非一致地震作用下的跨断层海底隧道地震响应分析

作者：赵立彬石家庄铁道大学

学位级别：硕士

伴随国内重大海底隧道工程规划和建设实施,对于跨断层海底隧道的抗震研究亟待丰富。长大海底隧道结构往往延续数十公里,由于尺寸的限制,地震会对长大型地下结构产生显著的空间效应影响,致使隧道纵向受到的地震动存在明显差异。本文依托... 详细信息

伴随国内重大海底隧道工程规划和建设实施,对于跨断层海底隧道的抗震研究亟待丰富。长大海底隧道结构往往延续数十公里,由于尺寸的限制,地震会对长大型地下结构产生显著的空间效应影响,致使隧道纵向受到的地震动存在明显差异。本文依托胶州湾第二海底隧道工程,使用数值模拟方法,提出新型非一致地震动输入方法。考虑海水动力作用、断层错动等多方面影响,通过对模拟结果的分析,得出非一致地震作用下的隧道动力响应特性。同时提出一种新型非一致激励下跨断层海底隧道抗震试验模型箱设计。为揭示非一致地震下超长隧道应力和变形的发展变化规律,以及在海水动力作用和断层错动等情况下隧道的损伤演化规律提供理论、试验基础。主要研究工作如下:(1)基于以往震害调查文献和隧道地震响应特性研究,归纳总结了跨断层隧道结构的地震响应影响因素和跨断层隧道结构的地震破坏形式,获得了隧道震害分布的特征以及衬砌结构在地震中的响应规律。(2)使用ABAQUS软件建立数值模型,详细阐述了合成空间非一致地震动的材料参数、人工边界条件及地震荷载输入方法。同时基于Matlab开发程序,可实现粘弹性人工边界、多点地震动荷载的合成和批处理输入。(3)探究了非一致地震动输入下的隧道结构地震响应特性,对比了一致波输入、非一致波底部输入、非一致波底部和四周输入下的土体地震响应差异,验证了本文中非一致输入方法的可行性。研究表明,非一致地震动输入下隧道衬砌各部位响应均大于一致输入,且沿隧道纵向的地震响应存在差异。非一致输入方法考虑了地震的空间效应,更能真实反应隧道结构的受力情况。(4)使用附加质量法模拟了不同海水深度下隧道结构地震响应,隧道结构主要受静水压力影响,海水的动力作用并不明显。当水深30米时,海水动力作用最明显,对比无海水工况位移响应也仅增大12.19%;当水深超过30米时,海水主要表现为静水压力,水深增加反而会抑制结构位移响应。(5)探究了非一致输入方法下的跨断层海底隧道地震响应规律,对比了海水动力作用、断层错动以及两者耦合作用下的隧道结构的响应差异。研究表明,海水动力作用会进一步加剧断层错动、增大断层影响范围,从而导致更严重的震害。(6)基于以往振动台试验的隧道与围岩地震损伤演化机理研究,探究了振动台非一致地震动边界条件的实现方法,研发了可考虑不同深度海水、不同形式断层共同作用的模型试验箱;为揭示非一致地震下超长隧道应力和变形的发展变化规律提供试验基础。

关键词：海底隧道非一致输入地震断层破碎带海水动力作用

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基于两向设计地震动的二维自由场构建

工程力学 2015年第2期32卷 31-36,44页

作者：何卫平何蕴龙武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

针对在设计地震动基础上构建平面半空间自由场的问题,在综合考虑水平向与竖直向设计地震动基础上获得平面半空间自由场,实现了将设计地震动与以任意角度组合入射的P波、SV波构成的自由场相联系。首先在已有成果的基础上,研究了以任意角... 详细信息

针对在设计地震动基础上构建平面半空间自由场的问题,在综合考虑水平向与竖直向设计地震动基础上获得平面半空间自由场,实现了将设计地震动与以任意角度组合入射的P波、SV波构成的自由场相联系。首先在已有成果的基础上,研究了以任意角度入射情况下P波及其反射波、SV波及其反射波对水平向和竖直向设计地震动的贡献;然后在假设入射P波、SV波与两向设计地震动具有相同频率组成的基础上,获得了以特定角度组合入射条件下P波、SV波的频谱和相位信息;进而通过傅里叶逆变换获得入射P波、SV波的时间序列;最后依据P波、SV波及其反射波在平面半空间的传播情况获得自由场条件下平面半空间内任意点的水平向和竖直向地震动。该文所采用的波场构建方法可实现对包含任意频谱和相位信息的两向设计地震动所对应的平面半空间自由场的构建,所获得的斜入射P波和SV波也具有各自的频谱和相位信息。最终得到的平面半空间自由场任意点水平向和竖直向地震动时间序列具有非一致性;根据入射P波、SV波结合地基边界条件确定的空间点地震动时间序列可用于结构的非一致地震动输入。

关键词：设计地震动平面半空间自由场非一致输入 P波 SV波

确定性地震动空间差异对重力坝地震响应影响研究

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水利学报 2019年第8期50卷 913-924页

作者：何卫平熊堃卢晓春三峡大学湖北省水电工程施工与管理重点实验室湖北宜昌443002 长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

针对高坝-地基体系地震响应分析对空间差异地震动场的需求,在波动输入模型基础上引入地震波组合效应提出确定非一致地震动场模型。该模型从地震动场形成的物理机制出发,以模拟确定性地震动空间差异为目标构建非一致地震动场。随后以确... 详细信息

针对高坝-地基体系地震响应分析对空间差异地震动场的需求,在波动输入模型基础上引入地震波组合效应提出确定非一致地震动场模型。该模型从地震动场形成的物理机制出发,以模拟确定性地震动空间差异为目标构建非一致地震动场。随后以确定非一致地震动场和波动输入对应地震动场为基础,采用重力坝算例研究确定性地震动空间差异对结构地震响应的影响。结果显示,相对于波动输入模型,确定非一致地震动场模型可在内蕴多点多维地震动相关性基础上模拟地震动的时间滞后、复杂幅值变化、时程形状差异等宏观空间差异特征。与波动输入地震动场相比,确定非一致地震动场引起重力坝坝踵主拉应力峰值增加的算例占比66.4%,引起下游折坡主拉应力峰值增加的算例占比76.7%。在主拉应力峰值平均值方面,确定非一致地震动场引起坝踵和下游折坡处的最大增幅分别为25.3%和46.4%。考虑工程安全,高坝-地基体系的非一致地震响应分析须全面考虑确定性地震动空间差异的影响。

关键词：地震波组合效应确定非一致地震动场模型确定性地震动空间差异非一致输入重力坝地震响应

用于多点振动台试验的节段式模型箱设计及其数值分析

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振动与冲击 2020年第19期39卷 156-162页

作者：王国波郝朋飞袁明智谢伟平温州大学建筑工程学院浙江温州325000 武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 中南建筑设计院股份有限公司武汉430070

为进行非一致地震动输入下的地下结构多点振动台试验,设计了适用于多点振动台试验的由两个主动箱和一个从动箱组成的节段式刚性模型箱,主、从动箱之间设置由若干弹簧组成的连接接头,并通过数值模拟分别对不同弹簧刚度条件下的模型箱空... 详细信息

为进行非一致地震动输入下的地下结构多点振动台试验,设计了适用于多点振动台试验的由两个主动箱和一个从动箱组成的节段式刚性模型箱,主、从动箱之间设置由若干弹簧组成的连接接头,并通过数值模拟分别对不同弹簧刚度条件下的模型箱空箱及自由场在正弦行波荷载作用下的加速度响应进行分析。结果表明,连接接头处弹簧刚度对从动箱箱底加速度时程峰值和时滞存在明显影响,且通过调节弹簧刚度,可以使从动箱加速度响应峰值、主频、时滞等基本满足目标要求,验证了该模型箱设计方案的可行性。

关键词：多点振动台试验非一致输入行波效应节段式模型箱

地震动空间差异对沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统响应影响研究

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振动与冲击 2022年第19期41卷 37-47页

作者：李闯宋志强王飞刘云贺张存慧西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010

地震动的空间差异性往往对结构-地基系统的响应具有显著影响。从地震动差异形成的物理机制出发,基于二维设计地震动确定入射P波、SV波时程,在波动输入模型基础上引入地震动组合效应构建了空间非一致地震动场,建立了空间差异地震动的波... 详细信息

地震动的空间差异性往往对结构-地基系统的响应具有显著影响。从地震动差异形成的物理机制出发,基于二维设计地震动确定入射P波、SV波时程,在波动输入模型基础上引入地震动组合效应构建了空间非一致地震动场,建立了空间差异地震动的波动输入模型。进一步研究了地震动场空间一致输入和非一致输入下沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应。结果表明,非一致地震动场输入模型获得的地表自由场控制点位移水平和竖直分量均与设计地震动吻合良好,能够在考虑地震动空间相关性基础上模拟地震波传播的时间滞后、幅值变化和时程形状差异等空间差异特征。与一致输入相比,非一致输入下覆盖层建基面水平向和竖直向加速度分布方差最大增大341%和50%。地震动的空间差异引起心墙竖向应力和剪应力峰值最多增加198%和51.9%。坝顶加速度和永久变形平均值均有所增加,最大结果分别增加25.53%和13.06%。传统的一致波动输入方法可能会低估结构地震动响应,分析沥青混凝土心墙土石坝-覆盖层地基系统的地震响应有必要考虑地震动的空间差异性。

关键词：空间差异地震动地震波组合非一致输入沥青混凝土心墙土石坝地震响应

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地下结构抗震理论分析与试验研究的发展展望

地震工程与工程振动 2007年第6期27卷 38-45页

作者：刘晶波刘祥庆杜修力清华大学土木工程系北京100084 北京工业大学建筑工程学院北京100022

目前我国在地下结构抗震分析与破坏灾变机理研究中尚存在诸多问题需要解决,在分析总结我国地下结构抗震理论与试验研究的基础上,重点阐述了需要进一步深入研究的六个关键问题:地下结构振动模型试验研究技术,土体非线性动力本构模型,高... 详细信息

目前我国在地下结构抗震分析与破坏灾变机理研究中尚存在诸多问题需要解决,在分析总结我国地下结构抗震理论与试验研究的基础上,重点阐述了需要进一步深入研究的六个关键问题:地下结构振动模型试验研究技术,土体非线性动力本构模型,高轴压的地下结构承重构件地震破坏机理,非一致波动输入及非一致波动输入下地下结构的地震反应,饱和砂土液化大变形理论及本构模型,大型三维非线性土-结构动力相互作用分析模型。这些问题的研究和解决对于完善地下结构抗震理论分析方法与试验研究技术,获得大型地下结构在地震作用下的反应规律与破坏灾变机理具有重要的科学意义和工程应用价值。

关键词：地下结构土-结构动力相互作用振动模型试验本构模型非一致输入饱和砂土液化大变形