• 陈建兵, 谢永靖, 李祖辉, 刘晨光
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 23-35.

    为研究变截面钢桁梁人行桥人致振动舒适度及调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的减振效果,以某京杭大运河钢桁梁人行桥为研究对象,采用有限元模拟和现场实测2种方式,研究钢桁梁人行桥人致振动响应。基于有限元模型,分析未安装TMD之前的桥梁振动响应,确定行人舒适度水平,讨论行人密度、阻尼比和人群激励频率等参数对其的影响,以此给出TMD设计参数,并分析了TMD质量比对减振效果的影响;对安装TMD之后的人行桥进行了现场实测,并在实测基础上,采用加速度时程和频谱分析对相应工况进行桥梁人致振动响应研究。研究结果表明:安装TMD之前,该桥加速度响应超过规范限值,需要考虑人致振动的影响;其加速度响应在一定范围内随着行人密度增长而增大,随着阻尼比的增大而减小;当行人步频接近桥梁某阶振动频率时,振动响应明显增大;安装TMD之后,该桥实测的人致振动响应有所降低,其响应规律与模拟结果较为一致。文中的研究成果可为变截面钢桁梁人行桥人致振动研究提供理论支持。

  • 韩军, 徐雯燕, 夏纯皇, 刘立平, 李英民
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 46-58.

    山地掉层结构考虑坡地开挖工程量、边坡稳定性等因素,常需设置多个接地端,导致结构平面和立面不规则,扭转效应显著。为研究3个不等高接地端的多台地掉层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构的扭转效应及控制措施,通过拟静力试验和振动台试验结果验证了有限元模型的可靠性,对建立的16个不同结构参数的有限元算例模型进行了弹性和弹塑性动力有限元分析,研究了此类框架结构扭转效应受接地端跨数、总掉层数、中接地端掉层数等因素的影响程度;通过算例分析对比了不同扭转控制措施的效果。研究结果表明:弹性状态下,3台地掉层RC框架结构在中接地层和上接地层处扭转效应显著,总体扭转效应小于对应的2台地掉层RC框架结构;而当结构进入弹塑性状态后,通过降低结构掉层部分长度在顺坡向总长度上的占比,可有效缓解结构的扭转效应;在3台地掉层RC框架结构中设置水平接地构件、钢支撑和黏滞阻尼器均能改善扭转效应,对于岩质边坡,设置水平接地构件对各扭转效应指标的改善最好。

  • 闫佳琦, 孙柏涛, 姜鹏飞, 魏珂
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 36-45.

    2023年12月18日,甘肃省积石山县发生了6.2级地震,对大河家镇、刘集乡、石塬镇等118个乡镇地区造成影响。受地震影响区域的经济发展水平较低,传统砖(土)木结构民居广泛存在且受损严重,造成了大量的人员伤亡。鉴于该区域砖木结构建筑存量庞大且富含地方特色,研究基于实地震害调研,归纳了双坡砖木结构和单坡高墙砖木结构的建筑构造特点,分析了典型震害现象及破坏机理,探讨了既有砖木民居的抗震缺陷,并结合村镇建筑实际设防需求提出了相应的改进措施。研究结果表明:在积石山地震极震区内,砖木结构多数中等破坏或严重破坏,少数毁坏。相较于双坡砖木结构,砖土混合承重结构与单坡高墙房屋的破坏程度更重。震害现象可归为整体或局部倒塌、屋盖破坏、墙体破坏以及其他震害四类。震害主要成因为结构体系不合理、砂浆强度低、房屋整体性差以及缺乏有效抗震构造措施。进而,针对不同震害成因提出相应的改进措施,如增强房屋整体性、提升墙体抗倒塌能力、防止屋盖构件塌落等,旨在为提升村镇民居抗震能力、优化防灾减灾策略提供科学依据和实用指导。

  • 胡进军, 刘亦恒, 刘巴黎
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 1-11.

    为了筛选有效预测结构倒塌能力的地震动强度指标,对比分析了MIC、ReliefF、XGBoost和Lasso这4种常见特征选择算法用于地震动强度指标筛选时的性能。基于单自由度结构增量动力分析结果及地震动强度指标建立特征选择回归模型,根据回归模型输出权重及频数得到欧氏距离大小排序并筛选地震动强度指标,利用筛选结果对特征选择算法的性能进行评估。同时基于2层、4层、8层和12层钢筋混凝土框架结构的增量动力分析结果对筛选后强度指标建立最小二乘回归模型,以残差的标准差变化衡量不同特征选择算法筛选出的地震动强度指标对结构倒塌的预测能力。结果表明:基于Lasso回归算法筛选的地震动强度指标比其他算法用于结构倒塌预测时准确率提高31%。结果可为基于性能地震工程(performance-based earthquake engineering,PBEE)框架下结构易损性分析中及地震动不确定性分析中地震动强度指标筛选的特征选择算法提供参考,也可为结构倒塌预测的地震动强度指标筛选提供有效特征选择算法参考。

  • 马建军, 刘宗通, 王超圣, 刘丰军, 李达, 高笑娟
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 138-149.

    弹性地基对其支承结构的振动通常具有抑制作用,其中的土-结构相互作用效应对结构物动力学特性的影响具有非线性能量汇的典型特征。基于修正Winkler模型将有限深度弹性地基等效为非线性能量汇系统的附加质量,开展了简谐激励下弹性地基对其支承有限长梁的振动抑制效果分析和参数优化研究。采用Galerkin方法离散控制方程,应用增量谐波平衡法和弧长延拓法分析了弹性地基上简支梁的非线性动力响应。利用数值方法验证理论结果正确性,进而通过参数分析和多参数优化,揭示了有限范围地基对其支承梁动力响应的抑制效果,探明了弹性地基非线性刚度和阻尼的最佳参数范围。结果表明,通过工程技术手段将土体参数调整到最佳范围后,可实现有限长梁振幅衰减率达96%以上,且具有较宽的减振频带。

  • 秦靖凯, 何学杰, 张娟, 骆志, 于子程, 杜国锋
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 227-237.

    为研究高强方钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete filled high-strength square steel tube,UHPCFHST)柱的抗震性能,以套箍系数、长细比和轴压比为研究参数,对UHPCFHST柱进行低周往复荷载试验。观察试件的破坏形态,分析各参数对试件滞回性能、刚度、延性和耗能能力的影响规律。研究结果表明:所有试件破坏特征均相似,柱底出现钢管鼓曲和混凝土压碎现象。随着套箍系数的增大(套箍系数由0.55~0.98),试件的延性分别提升了8.91%和21.52%。随着长细比的增加,试件的初始刚度、水平承载力和延性下降,长细比越大试件的延性减弱越显著。轴压比由0.1增大到0.2时,试件的初始刚度和水平承载能力提高,而延性下降。同时,将文中承载力试验结果与各规范计算值进行对比分析,美国ANSI/AISC 360—16《钢结构建筑规范》的计算结果较实测低48%,偏于保守,而GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》的计算结果较实测高17%,经分析福建省地方标准DBJ/T13-51—2010最为计算与实测最为贴合,为高强方钢管超高性能混凝土柱在低周往复荷载作用下的设计提供参照依据。

  • 王泽, 李腾飞, 苏明周
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 93-101.

    为研究高强钢组合Y形偏心支撑钢框架在水平荷载作用下的承载能力、抗侧刚度、延性和破坏模式,对一个1/2缩尺的3层结构试件进行了静力推覆试验,试验采用三质点倒三角比例加载,并采用OpenSees软件建立了相应的数值模型进行模拟。研究结果表明:试件在水平荷载作用下,随着顶点位移的逐渐增大,耗能梁段开始屈服,结构的刚度逐渐降低;试验过程中,结构2层的耗能梁段塑性变形最为明显,层间位移最大,层间侧移角达到了0.0433 rad;结构在最终破坏时,表现为框架梁与耗能梁段连接处节点的破坏,框架梁柱仍处于弹性状态;OpenSees建模时耗能梁段与框架梁连接处采用刚性连接加刚性段的方式,该建模方法得到的推覆曲线模拟结果与试验结果吻合较好,表明数值模型可用于整体结构的抗震性能模拟分析;参数分析结果表明,剪切屈服型耗能梁段抗侧刚度和承载力均优于弯剪屈服型耗能梁段。

  • 胡大柱, 占昆旺, 吴志平, 赵娟, 徐春丽
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 72-83.

    为解决防屈曲钢板墙屈服位移大,在小变形阶段仅提供刚度和承载力而无法消能的缺点,将墙式摩擦阻尼器与防屈曲钢板墙在厚度方向进行并联布置,构成新型摩擦-防屈曲钢板墙复合减震构件。小变形阶段,复合构件中的摩擦阻尼器滑动消能,随着变形增大,防屈曲钢板墙进入屈服状态,摩擦阻尼器和防屈曲钢板墙共同消能。基于防屈曲钢板墙、摩擦阻尼器以及摩擦-防屈曲钢板墙复合构件的试验结果以及复合构件构造特点,建立了弹簧束简化计算模型,用于模拟摩擦-防屈曲钢板墙复合减震构件的力学性能。简化模型的计算结果与试验结果基本吻合,可替代实体有限元分析,且可在结构整体分析中直接应用。基于简化模型,通过参数分析的方法,以最优附加阻尼比为控制指标,探讨了复合构件中摩擦阻尼器滑动摩擦力与防屈曲钢板墙屈服承载力的合理比值(滑屈比)、构件高宽比建议值。参数分析结果表明,高宽比建议小于1.5,而滑屈比合理比值范围为0.07~0.10。

  • 俞翔, 张启迪, 柏文, 邵志鹏, 戴君武, 俞涵, 周以勒
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 161-172.

    为研究城市轨道交通振动对沿线建筑的振动影响,选取某临近地铁线的在建框架剪力墙结构为研究对象。进行了轨道交通车致激励下,建筑在基础处、沿着高度方向和沿着楼层水平方向的振动监测,并以1/3倍频程铅垂向振级加速度级、竖向四次方振动剂量值等评价标准进行了分析。研究结果表明:结构距离隧道内侧轮廓55 m时,结构内仍能监测到明显的轨道交通车致振动,且相关评价量值可能超过规范限值;此外,现有规范未明确地铁振动的选取依据,按照不同取值方法确定的评价量值可能严重低估轨道交通振动的影响;沿结构高度方向,地下1层至地上3层测点的竖向振动响应未明显降低,并且在顶部出现放大;楼板中心处的竖向振动相对于楼板边缘处存在明显的放大,板中心处的竖向四次方振动剂量值可达板边处的345%,对应的竖向振动加速度级最大值可增大12.9 dB。

  • 王义德, 汪云龙, 刘荟达, 张思宇, 袁晓铭
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 117-124.

    为探究珊瑚砂场地的抗液化能力,本研究通过控制饱和度的振动台模型试验,克服一般模型试验中饱和度的模糊状态,对比研究了具有相似饱和度、级配和相对密度的珊瑚砂与石英砂的动态响应和液化行为,探讨了珊瑚砂场地的液化特性。研究结果表明:2种材料在相似饱和度条件下均表现为可液化状态,且在抗液化强度上未表现出较显著差异;液化前珊瑚砂的剪切模量显著高于石英砂,若直接套用现行剪切波速液化判别方法,该场地将判别为非液化场地,从而造成珊瑚砂场地使用中的液化风险被忽视;在液化发生后,二者的剪切模量皆趋于0,表明两类场地液化后的震害相似。研究应用室内模型试验证明了珊瑚砂是可液化土,抗液化强度与陆源砂土相近,这与以往震害调查的结果相互印证;研究中所使用的模型饱和制样方法以及饱和度评价方法可为未来的珊瑚土模型试验提供技术参考。

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