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  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0615

    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。

  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0604

    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。

  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0613

    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。

  • 胡进军, 盛兆琦, 谢礼立, 邹育麟
    地震工程与工程振动. 2024, 44(1): 1-13. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0101

    为解决跨断层结构输入地震动的问题,揭示其地震响应规律,基于断层物理模型并引入等效脉冲函数,构建考虑地震动空间变化特征的转换矩阵,提出一种高、低频叠加的混合模拟方法,实现断层两侧输入地震动的模拟。首先,依据建立的桥址场地断层模型,采用随机有限断层方法生成目标点位的高频地震动;再由走滑断层两侧地震动的脉冲效应和永久位移的特征,采用不同的等效脉冲模型分别模拟断层平行向和法向的低频脉冲分量,两者在截止频率处采用Butterworth滤波器进行高通和低通滤波,依据场地模型以及走滑断层两侧地震动的空间相干性,建立转换矩阵以模拟其空间变异性,最终将匹配滤波后的高、低频分量在时域叠加得到断层两侧的输入地震动。从时程、频谱以及结构响应三方面验证了模拟结果的合理性。以实际的跨断层悬索桥为研究对象,基于OpenSees建立全桥的三维有限元模型,采用模拟的断层两侧地震动进行动力时程分析。研究结果表明:桥梁跨断层的角度和位置,以及永久位移幅值对跨断层桥梁地震响应有显著影响,较大的残余内力和残余位移是造成跨断层桥梁破坏的重要原因。

  • 胡进军, 刘亦恒, 刘巴黎
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 1-11. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0601

    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。

  • 陈何煜, 陈力波, 栗怀广, 金洋, 谷音
    地震工程与工程振动. 2024, 44(5): 125-138. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0512

    跨断层区域地震动(跨断层工程结构所在极近断层区域的地震动,以下简称跨断层地震动)与近场地震动在空间上的分布规律存在显著差异,而跨断层地震动记录匮乏导致跨断层结构抗震研究难以开展。文中简要介绍了宽频带混合法模拟地震动的基本理论,并以则木河断层为工程背景进行跨断层地震动的模拟,系统研究了跨断层地震动的分布规律。结果表明,模拟的跨断层地震动符合断层滑动模式,并且存在显著的方向性效应、上盘效应和滑冲效应,总体上模拟的跨断层地震动强度符合一定的衰减规律,但受断层破裂的影响会导致不规律甚至反规律。同时,实际地表破裂位置与断层破裂大滑移区对跨断层地震动分布规律会造成较大的影响。通过宽频带混合法人工模拟的跨断层地震动时间序列能解决跨断层地震动实测记录不足的问题,为跨断层结构抗震研究提供有力支撑。

  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0603

    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。

  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0607

    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。

  • 王泽, 李腾飞, 苏明周
    地震工程与工程振动. 2024, 44(6): 93-101. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0609

    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。

  • 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. doi: 10.13197/j.eeed.2024.0605

    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。