The silo lateral pressure is an important parameter in the seismic design of squat silo. However, there is no exact theoretical calculation formula in the current silo code and the existing literature. The current study aimed to directly derive a new formula for calculating the seismic lateral pressure of squat silos in a simplified way. Firstly, based on Coulomb theory, regarded the silo as a special curved retaining wall and took the sliding wedge unit as the study object. Secondly, used the pseudo-static method and the rotating seismic angle method to simplify seismic forces and perform limit equilibrium analysis to derive the calculation formula. Finally, we verified the proposed formula by numerical simulation and parametric analysis. The results showed that silo wall friction could not be ignored, while the material cohesion is small enough to be ignored during engineering. For a large-diameter squat silo in a flat stack condition, a change in the radius has less influence on the side pressure strength, and the squat silo can be simplified as a linear retaining wall, while the lateral pressure strength increases as the radius increases in the conical stack condition. In addition, the measurement data and simulation calculation were close to the formula calculation, indicating the superiority of the new formula. These research results could provide a reference basis for improving the calculation of the seismic lateral pressure of silo specifications.
This paper improves the vibration isolation effect of the conventional wave impeding block by double-layer wave impeding block with the same thickness. Based on the theory of wave motion in unsaturated porous medium and elastic medium, the vibration isolation performance of double-layer wave impeding block in unsaturated foundation under SV wave incidence is studied. Based on the Helmholtz principle, the solutions of surface vertical displacements of the unsaturated foundation under SV wave incidence are obtained. The influence of the wave impedance ratio between the layers of double-layer wave impeding block and the wave impedance ratio at the interface between the wave impeding block and the unsaturated soil foundation are firstly studied, and it was found that the optimal vibration isolation effect could be obtained by designing and controlling the wave impedance ratio between the layers of the double-layer wave impeding block and the wave impedance ratio at the interface between the wave impeding block and the unsaturated foundation. Then the physical and mechanical parameters such as incidence angle, incidence frequency, saturation, thickness and burial depth of the double-layer wave impeding block were analyzed to determine the influence on the vibration isolation performance of the double-layer wave impeding block. The results show that the best vibration isolation effect of double-layer wave impeding block is achieved at 5° of S-wave incidence angle. The double-layer wave impeding block has better vibration isolation effect at low frequency, medium frequency and high frequency. The vibration isolation effect of double-layer wave impeding block increases and then decreases with an increase of saturation, increases with an increase of burial depth and thickness, decreases and then increases with an increase of incident frequency.
This paper proposes a new method for seismic fragility analysis of nuclear power plants (NPPs) considering the uncertainty sources of both ground motions and structural parameters. Based on the conventional seismic fragility model that only contains the uncertainty of ground motions, seismic fragility analysis conditioned on a specific seismic intensity is probabilistically reformulated by further incorporating the uncertainty of structural parameters. To improve the efficiency of the analysis, a point estimation-assisted incremental dynamic analysis was developed for evaluating the seismic fragility model including the uncertainty of structural parameter. The accuracy and efficiency of the proposed method were demonstrated by a single-degree-of-freedom system, where Monte Carlo simulation method is used for comparison. The seismic fragility based on the finite element model of an AP1000 NPP was analyzed using the proposed method. The results reveal that the safety of NPP structure would be overestimated without considering the uncertainty of structural parameter and the influence of the uncertainty of structural parameters on the seismic fragility of NPP presents an upward trend as the damage level increases. Furthermore, the sensitivity analysis of different structural parameters reveals that elastic module may have a dominant influence.
中强地震发生后,地震检测因受到尾波的干扰可能会遗漏部分微震事件,影响地震目录的完备性.文章利用波形模板匹配方法对2020年新疆伽师Ms6.4地震序列开展微震检测,相比原始的中国地震台网中心统一地震目录,新检测出1 756个微震事件,地震数量增加了 1.3倍.基于检测后的余震目录计算最小完备震级为ML1.2,地震活动性b值为0.76,较原始目录的ML1.6和0.77均有所降低.通过伽师震源区地震序列活动特征分析,结果表明前震序列在主震前短时间内(前36小时)出现地震活动的密集增强,相应的b值显示为低值;主震发生后地震序列完备震级较高,随着时间的推移,完备震级缓慢降低并趋于稳定,并且呈周期性的波动.本研究提高了伽师震源区地震目录的完备性,为精细化描述该地区地震序列时空演化特征提供了关键数据基础.
为研究麦积山石窟人行栈道在地震作用下的动力响应,选取154石窟处栈道作为典型结构,利用ABAQUS建立三维实体模型,充分考虑麦积山石窟地震环境条件,基于麦积山石窟窟区地震危险性评价结果,分析石窟栈道在50年超越概率63.5％、10％、2％水准所对应地震作用下的加速度响应、应力和损伤分布情况,进而对栈道结构抗震性能水准进行划分.结果表明,在地震作用下,栈道结构斜梯加速度响应明显大于平台板处加速度响应,平台板随其所处位置高度的增加,加速度响应峰值增大;栈道结构悬臂梁与岩体嵌固的端部混凝土应力数值较大,斜梯梁与悬臂梁相交处钢筋应力较大;随地震作用的增大,栈道结构混凝土拉压损伤出现范围和数值均呈增大趋势,且主要集中在悬臂梁与岩体嵌固端部,呈现出上部受拉、下部受压的典型破坏特征;基于栈道结构材料应力应变和构件损伤程度对其抗震性能水准进行划分,栈道在多遇(PGA=70 gal)、设防(PGA=240 gal)地震作用下,地震损伤评估结果均为轻度损坏,在罕遇(PGA=450 gal)地震作用下,地震损伤评估结果为严重损坏.该研究结果可为麦积山石窟栈道震损评估和加固设计提供科学依据.
地电阻率交流观测方法中存在电感性耦合效应,会影响观测值的准确性.理论研究表明电感性耦合效应与供电信号频率、供电线与测量线间距离以及线路间平行走线的长度等条件相关.为了探讨理论研究与实际观测的一致性,在江苏省高邮地电台进行电感性耦合效应对地电阻率交流观测影响研究的实验,实验通过改变观测电极间的布线,分析上述条件对地电阻率交流观测结果的影响.实验结果表明,减小平行长度、增大线间距离、减小供电信号频率均能够减小电感性耦合效应,此结果与理论分析一致.当供电信号频率低于0.5 Hz时,平行长度与线间距离的变化对电感性耦合效应的影响较小,可忽略不计;当供电信号频率大于1 Hz时,为降低电感性耦合效应的影响,需要随供电信号频率增加,减小线间平行长度或增大线间距离.
针对西北黄土高原地区高填方减载明洞工程,明洞顶部铺设EPS板可以有效减小明洞周围土压力,保证结构安全.然而,由于填土的动力高敏感性,地震作用将会对已经稳定的回填土体产生扰动,导致明洞结构周围土压力发生较大变动,对明洞结构造成不利影响.因此,采用数值模拟方式,对地震作用下的高填减载明洞周围土压力变化特性及土拱效应进行研究.研究结果表明:地震作用下,由于减载作用产生的土拱效应始终存在,使得土拱高度降低和效应减弱;明洞顶部竖向动土压力时程曲线在距明洞中央0～5 m范围内变化趋势一致,在距中央5～7 m范围内变化趋势相反,当明洞顶竖向动土压力达到峰值时,平均竖向动土压力为平均竖向静土压力的1.14倍;明洞两侧水平动土压力时程曲线变化趋势呈"此消彼长"状态,当水平动土压力达到峰值时,平均水平动土压力为平均水平静土压力的2.89倍.
2018年9月12日在陕西省汉中市宁强县发生了 Ms5.3地震,震源深度11 km.基于陕西区域2014-2018年地球物理观测资料,选取地下水位、洞体应变、体应变以及地电场等观测手段的20个观测站点,采用库仑应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算各个站点的加卸载响应比(LURR),对此次地震前的异常信息进行分析讨论.初步获知:(1)LURR异常出现时间集中在2017年底至2018年5月,其中地下水位LURR出现异常变化时间最早,出现极大值的时间也最早,而洞体应变、体应变、地电场LURR异常开始时间较晚,集中在2018年2-5月,极大值出现时间集中在2018年3-7月.(2)从各观测手段的异常变化幅度来看,地下水位的变化幅度最小,洞体应变和体应变的变化幅度最大,地电场的变化幅度居中;从空间分布看,不同测项的异常站点有分布较为集中的现象.(3)周至地电场LURR与优势方位角异常变化在时域上较为同步.(4)总体上,地下水位、洞体应变、体应变以及地电场这几种地球物理观测资料反映的LURR异常演化具有准同步性.这为尝试多种观测资料计算LURR,进行多重物理量相互验证,提高异常信息的可信度等提供参考.
海洋石油隔水管具有长径比大和壁厚较薄等突出特征.采用动力试验检测隔水管竖向承载力时常常忽视残余应力的影响,导致结果准确性低.依托某实际工程,开展隔水管现场动力试验和波动拟合计算承载力研究,分析连续锤击下管土体系动力响应特性以及残余应力产生和作用机理,提出残余应力分析方法.通过承载力和压、拉应力计算及其对比分析可知,考虑残余应力的计算结果更能反映管土体系实际受力状态,可有效地修正上部土阻力高估和下部土阻力低估导致的误差,以提高计算承载力和应力分布的准确性.试验结果表明,考虑残余应力时隔水管承载力略高于不考虑残余应力结果;压应力在隔水管上部低于而在下部高于不考虑残余应力结果;拉应力结果与压应力相反.研究成果对隔水管在海洋石油钻井工程中安全应用方面具有十分重要的现实意义.
利用青海和周边87个地震台站于2022年1月8-13日记录的青海门源M6.9地震主震及680次余震资料,经双差地震定位重新进行震源位置的修定,获得633个地震重新定位后的震源信息.结果显示,此次地震的余震分布明显以昌马-俄博断裂南末梢端为界分为东、西两段,西段呈近EW向沿托勒山断裂东段分布,东段呈NWW向沿冷龙岭断裂西段分布.重新定位前余震初始震源深度集中分布在5～15 km,重新定位后变化为在0～20 km深度范围内偏正态分布.根据重新定位后余震分布特点并参考地表破裂带的展布,依据成丛地震发生在断层附近的原则,选取2个矩形区域,基于这2个区域内重新定位后的震源信息,利用模拟退火与高斯-牛顿相结合的算法进行断层面拟合计算,完整地获得每一个拟合区域的断层面参数.结果表明托勒山断裂东段断层面与冷龙岭断裂西段断层面分别为长约15 km总体走向为近EW向的高倾角左旋走滑断裂与长约12 km总体走向为NWW向的高倾角大型左旋走滑断裂.此次青海门源地震可能是上述两断层面末端相互挤压共同破裂形成的.
阳关断裂位于青藏高原北部阿尔金断裂系向北扩展的前缘位置,对其几何学和运动学的深入研究,有助于理解青藏高原向大陆内部扩展的机制.文章通过卫星影像解译、探槽开挖、差分GPS及无人机测量等对阳关断裂开展了详细研究.结果显示:阳关断裂东段发育多条正反向断层陡坎,断层陡坎高度在0.4～8 m之间,平均约2.2 m,探槽揭示断裂倾角约60°,形成高角度逆断层,局部发育正断层;西段断裂向北西前缘扩展,形成一组弧形分布的断层陡坎,陡坎高度多在0.9～2.4 m,平均约1.9 m.同时自南向北,逆冲断层陡坎形态由多级陡坎转为单一陡坎.对探槽剖面分析,显示断裂断错晚更新世冲洪积砾石层,发育的断层倾角较缓,以低角度逆冲为主要特征,约26°,有的甚至沿地层向前推覆.结合前人的研究成果,阳关断裂可能为本区阿尔金向北扩展的北边界,与三危山断裂共同协调吸收了阿尔金断裂东段的部分应变量.
服役曲线梁桥常存在爬移病害.为探讨爬移病害程度对曲线梁桥抗震性能的影响规律,通过总结服役曲线梁桥爬移病害,确定以不同梁端爬移位移量作为描述服役曲线梁桥爬移状态的对比分析工况,并以一座三跨预应力混凝土曲线梁桥为例,采用MIDAS Civil建立有限元模型,考虑桩-土相互作用、双向碰撞效应及材料非线性,分析曲线梁桥支座及桥墩等主要受力构件地震响应规律,探讨爬移状态对服役曲线梁桥抗震性能影响.研究结果表明:主梁的爬移病害对桥梁的抗震性能会产生不利影响,会导致支座位移的增长,增加支座破坏的风险,从而增加桥梁上部结构碰撞效应及落梁风险;随着爬移位移的增加,桥墩的损伤状态可能由爬移前的无损伤转变为考虑爬移后的严重损伤状态.因此,在进行服役曲线梁桥抗震性能评估时应量化其爬移状态,并采用合理的措施对主梁的爬移进行限制.
针对基于经典遗传算法的隔震层参数优化方法效率不高的问题,提出一种基于粗粒度并行遗传算法的隔震层参数优化方法.利用Python的多进程机制和Python与ETABS的交互,实现CPU各核同时调用ETABS并进行遗传操作,最后通过一个隔震工程的实例进行验证.结果表明:采用粗粒度并行遗传算法进行隔震层参数优化,与原设计结果相比,优化后的隔震结构性能更优;同时,用10核CPU计算,与经典遗传算法相比,该方法既能准确得出全局最优解,又可显著提高优化效率,加速比约为6,可基本满足隔震工程设计的及时性需求,具有较好的工程应用价值.
重力资料在确定震源破裂模型以及寻找地震前兆信息都发挥着不可或缺的作用.为分析地震错动在地表导致的重力变化,根据Okubo位错理论公式,首先计算分析典型断层滑动(走滑、倾滑)在地表的重力变化特征:(1)垂直走滑断层引起的重力变化总体呈现出四象限对称分布,且在震中的同一方位上重力变化大小随着远离断层而逐渐缩小;相同破裂尺度和滑动量的垂直走滑断层,深度越深,震中附近的重力变化幅度越小,而自震中向远处的重力变化幅度的衰减越慢.(2)倾滑断层上盘重力变化的数值总体上比下盘重力变化的数值小;对于相同破裂尺度和滑动量的倾滑断层,破裂中心深度越深,远处的重力变化最大值越小.为分析2022年门源地震产生的重力变化,根据该地震的同震破裂模型,按照子破裂产生的重力变化叠加的方式计算震中周围的重力变化,得到:门源地震震中东北和西南方向重力降低,最大变化达-8.82 μgal;而震中西北和东南方向的重力增加,最大变化达28.28 μgal,重力增加的区域范围要比重力减小的区域范围小.震中附近的门源台重力增加3.40 μgal,能够被重力仪器监测到,而震中周围的其他的前兆台的重力变化不足1 µgal.在监测和分析该地区长期重力变化从而揭示构造活动时,应扣除该地震造成的重力变化.
泥炭质土是一种特殊的区域性软土,其上建构筑物易产生较大工后沉降,对建构筑安全影响很大.将其沉降分为三个部分:侧向变形引起的沉降、侧限条件下产生的沉降及次固结沉降,根据邓肯-张本构模型建立压缩模量与割线模量间关系,结合广义胡克定律推导式,计算得到侧向变形产生的沉降.分别利用e-p、e-lgp及e-lnp曲线计算土压缩模量,用分层总合法计算侧限条件下的沉降.对泥炭质土进行高压固结蠕变试验,通过邓肯-张模型概念得到割线模量,并对原始五元件流变模型进行非线性改进,再引入修正系数φs对原始五元件流变模型及非线性模型进行修正;用修正后的两模型对蠕变试验曲线进行拟合,发现修正原始模型拟合效果极差,修正非线性模型拟合的相关系数都大于0.9,并得到适合描述泥炭质土蠕变的本构方程;最后采用修正后的两模型,结合分层总和法计算次固结沉降.研究结果表明泥炭质土最终沉降计算结果与实际调查结果吻合,验证了计算结果的合理性,也为泥炭质土的沉降计算提供了计算理论及能反映其蠕变特性的本构模型.
2022年1月8日,青海省门源县发生Ms6.9地震,造成震中附近的兰新高铁大梁隧道受损,导致高铁长时停运.文章通过建立二维平面应变模型,加载双向门源波进行动力时程分析,得到了大梁隧道的地震动响应结果,并对模型在震后的受力变形及震害特征进行详细分析.结果表明:在门源波双向加载下,大梁隧道的地震动响应受水平地震荷载影响很大;沿着v轴正向,隧道的截面形状对纵向位移和加速度的地震动响应有加强作用;拱顶处地震动响应最大,其竖向及横向地震动响应加速度分别为5.206 4 m/s2、4.534 8 m/s2,竖向及横向位移分别为7.070 9 cm、0.641 5 cm;拱底处地震动响应最小,其竖向及横向地震动响应加速度分别为3.287 6 m/s2、4.511 2 m/s2,竖向及横向位移分别为4.851 6 cm、0.625 2 cm;拱肩、拱脚处存在明显的应力集中现象,拱顶、拱底、拱肩及拱脚处内力的受力形式发生变化,但是衬砌应力和内力的极值均发生在拱腰及拱脚处,说明拱腰及拱脚处为震害严重区,震后修复时应重点关注.
通过钢-混凝土组合结构形式及在雀替位置处设置黏滞阻尼器,可提升仿古建筑枋-柱节点的力学性能.为研究其力学性能,共设计3个试件,包括2个附设黏滞阻尼器的试件及1个未附设黏滞阻尼器的对比试件,进行快速往复加载试验,分析加载全过程中试件的破坏特性及破坏机制,对其力学特性关键指标进行对比分析,包括恢复力特征曲线、骨架曲线、延性及刚度变化等.试验结果显示:采用钢-混凝土组合结构形式的仿古建筑双枋-柱节点力学性能得到一定幅度的提高;结构破坏时形成梁铰机制,符合抗震设计要求;在阑额与柱连接处设置黏滞阻尼器能有效提升节点的变形性能及承载能力,并在一定程度上抑制试件的刚度退化速率.总体上,结构整体抗震性能有大幅提高.
地震作用下,相邻主梁间的碰撞会改变桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的动力响应.为了探究主桥结构形式、墩高、引桥跨数和伸缩缝间距等结构参数对伸缩缝处碰撞效应和桥梁结构地震响应的影响,以某实际桥梁为背景,考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,采用CSIBridge建立桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的有限元模型进行碰撞弹塑性动力分析.研究结果表明:不同主桥结构形式的主桥墩受力区别较大,相邻主桥墩高差较大时,选择连续梁桥结构体系更加合理.墩高增加使主引桥间动力差异增大,碰撞效应更加显著,仅对刚构墩受力影响较大.引桥跨数增多和伸缩缝间距增大分别使伸缩缝处碰撞效应增大和减小,碰撞抑制作用的增强和减弱也使得刚构墩内力和变形分别减小和增大,但对于其他桥墩基本无影响.
房屋抗震能力调查对于全面摸清地震灾害风险底数,预测地震灾害损失具有十分重要的意义.传统实地调查方法难以大范围开展,而依靠经验估计和人工解译的遥感房屋抗震能力评价的效率仍有待提高.针对此问题,文章以深度学习遥感目标识别算法为基础,提出了多尺度聚合的房屋自动提取方法,并将该方法应用于湖北省房屋抗震能力遥感初判,自动提取房屋建筑共计1 060万余栋,并对其抗震能力进行了分类判别.经与试点县实地调查结果对比,文章方法房屋提取误差总体在10％以内,房屋抗震能力判别准确度在72.3％～90.9％之间.实验结果表明文章方法可为全国自然灾害风险普查工程房屋调查工作提供技术支持.
为了研究轻量土的主动土压力特性,通过开展大比尺刚性挡土墙模型试验,采用人工控制挡土墙位移的方式,分析轻量土作为墙后填土时的主动土压力分布规律.结果表明:轻量土的侧向土压力随着挡墙位移量的增加先降低后逐渐趋于稳定,侧向土压力在挡墙位移量为3 mm时初步达到稳定状态,对比发现轻量土的主动土压力显著小于重塑黄土,这表明轻量土可以有效降低墙背主动土压力.轻量土的主动土压力系数处于0～0.16之间,沿着挡墙分布较为稳定,而重塑黄土主动土压力系数介于0～0.57之间,显著大于轻量土的主动土压力系数.经朗肯理论值与模型试验值对比分析,发现轻量土的朗肯主动土压力小于试验值,理论值与试验值之间的绝对误差处于0～6.32 kPa之间,其在实际工程中可以忽略不计.鉴于模型试验中墙背与填土之间存在一定的摩擦,朗肯理论在计算轻量土的主动土压力时仍较为准确.通过模型试验研究和传统理论分析,揭示了轻量土的主动土压力特性,对于完善轻量土土压力理论具有重要意义.
