强震区桥梁抗震挡块强度退化模型及其应用 被引量：1

1

作者 韦旺 邵长江 +4 位作者 袁得铮 王春阳 李贞新 庄卫林 OKOYA ONOUNGOUA F F 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期179-188,共10页

钢筋混凝土抗震挡块作为强震区桥梁的重要受力构件,强震下往往率先发生严重破坏,而现行规范中尚未明确给出挡块的抗震设计方法及其分析模型。为此,在揭示钢筋混凝土抗震挡块斜截面破坏机理的基础上,基于刚体转动平衡方程推导了考虑混凝... 钢筋混凝土抗震挡块作为强震区桥梁的重要受力构件,强震下往往率先发生严重破坏,而现行规范中尚未明确给出挡块的抗震设计方法及其分析模型。为此,在揭示钢筋混凝土抗震挡块斜截面破坏机理的基础上,基于刚体转动平衡方程推导了考虑混凝土残余抗拉强度和钢筋变形协调性的3类挡块强度计算公式,并通过能量等效原理建立了挡块强度双折线退化模型。以九度区一座近断层的中小跨径梁桥为例,通过剪切铰模型模拟挡块强度双折线退化,进而探讨挡块承载力下降对桥梁下部结构地震需求的影响。研究结果表明:所提抗震挡块强度计算公式及其强度退化模型能够较为精确地预测挡块的力学特征(计算平均误差小于5%),采用剪切铰模型能够合理地模拟挡块在强震下的损伤行为;强震作用下,不考虑抗震挡块碰撞效应的影响将低估桥梁下部结构的地震需求,会导致不安全的设计结果;而仅考虑挡块刚性碰撞(不考虑挡块承载力下降)则会高估桥梁下部结构的地震需求,容易造成不必要的浪费;抗震挡块不仅起到限制主梁横向位移的作用,而且挡块的损伤一定程度上起到消耗上部结构地震力的作用;考虑所提挡块强度退化后,能准确反映主梁与挡块之间的碰撞力对桥梁下部结构地震需求的影响。所提的挡块强度退化模型及其模拟方法可为九度区中小跨径梁桥的抗震设计提出借鉴。 展开更多

关键词 桥梁工程 强度退化模型 剪切破坏机理 抗震挡块 板式橡胶支座滑动效应 九度区

原文传递

单元化纵连无砟轨道在限位条件下的温度变形及损伤研究

2

作者 林锦镇 蒋典佑 +3 位作者 刘钰 孙晓丹 杨怀志 谷永磊 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第2期45-51,共7页

对纵连板式无砟轨道进行单元化,有望从源头上控制温度效应过大引起的结构损伤,降低结构失稳风险,但需要在单元化过程中对轨道结构进行限位。借助数值仿真计算,研究植筋和扣压两种限位条件下不同单元节段长度的纵连板式无砟轨道温度变形... 对纵连板式无砟轨道进行单元化,有望从源头上控制温度效应过大引起的结构损伤,降低结构失稳风险,但需要在单元化过程中对轨道结构进行限位。借助数值仿真计算,研究植筋和扣压两种限位条件下不同单元节段长度的纵连板式无砟轨道温度变形和损伤。研究认为:在单元节段的两端,植筋比扣压更能有效控制轨道板纵向变形,而两种限位方式对板角变形的控制效果相差不大;层间纵向位移差的总体控制可由植筋方式实现,而在板角处采用扣压方式更佳。植筋后,单元节段长度对植筋孔的混凝土损伤几乎没有影响;扣压后,当整体温升低于5℃时,单元节段长度对板角的混凝土损伤几乎没有影响,而当整体温升大于5℃时,单元节段长度的影响显著。植筋后,受拉损伤先出现在植筋孔孔壁处,随着整体温升增高,损伤区域朝轨道板横向发展;扣压后,受压损伤最先出现在轨道板板底,随着整体温升增高,损伤区域逐渐向板表发展。两种限位条件对轨道板和CA砂浆之间界面损伤的影响差异显著,植筋时总离缝面积小于扣压,但扣压可有效控制板角处离缝。以3块轨道板为一个单元节段,并采取植筋限位方式控制轨道结构温度变形和损伤。 展开更多

关键词 高速铁路 单元化 数值计算 纵连板式无砟轨道 限位条件 变形协调

下载PDF 职称材料

存储式交通气象传感器数据采集系统

3

作者 姜波 李薇 +1 位作者 丁宇超 苏宇 《价值工程》 2024年第18期156-158,共3页

针对交通气象监测等领域对数据采集系统数据安全性与低成本的要求,设计一种基于存储式的气象数据采集系统,系统利用RS485自动收发电路采集前端气象传感器输出的气象监测区域采集时间、能见度、风速、风向、降水、气压、温度、相对湿度... 针对交通气象监测等领域对数据采集系统数据安全性与低成本的要求,设计一种基于存储式的气象数据采集系统,系统利用RS485自动收发电路采集前端气象传感器输出的气象监测区域采集时间、能见度、风速、风向、降水、气压、温度、相对湿度等数据信号;以STM32F103主控芯片进行数据处理,通过FatFS文件系统移植、SPI通信实现数据存储,提升对低信号区域气象灾害的监测和预警能力。试验结果表明,此系统能实时采集、解析、存储气象传感器数据,具有数据存储量大、兼容性强、成本低、稳定性高的优势,便于对交通气象传感器进行长期采集、存储、分析。 展开更多

关键词 微控制器 多通道 存储式 数据采集

下载PDF 职称材料

考虑震源机制效应的近断层地震动脉冲特征模型 被引量：1

4

作者 孙晓丹 任康 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第3期1013-1025,共13页

速度脉冲具有复杂的成因和特性,对大跨工程结构影响显著,因此要在地震危险性概率分析及工程抗震设计中合理考虑速度脉冲的影响,关键是对地震动的脉冲特征进行有效估计,可大震近场记录匮乏,在地震动脉冲特征估计中难以考虑震源的影响.为... 速度脉冲具有复杂的成因和特性,对大跨工程结构影响显著,因此要在地震危险性概率分析及工程抗震设计中合理考虑速度脉冲的影响,关键是对地震动的脉冲特征进行有效估计,可大震近场记录匮乏,在地震动脉冲特征估计中难以考虑震源的影响.为此,本文借助基于运动学震源模型的地震动合成方法,合成不同震源机制参数情况下的近场地震动场,采取Baker的小波方法,识别合成地震动场中的速度脉冲并计算脉冲周期,基于此建立了考虑震源机制影响的脉冲发生概率模型,对比分析了模型的估计结果.在此基础上,进一步讨论了不同震源机制情况下观测点空间位置对脉冲周期的影响,提出了脉冲周期空间影响因子的概念,并建立其数学模型,用于在脉冲周期估计中进一步考虑地震动脉冲特征的空间差异性. 展开更多

关键词 速度脉冲 地震动模拟 震源机制 脉冲发生概率 脉冲周期 空间差异性

原文传递

长周期地震下大跨RC轻柔拱桥BRB横向减震研究 被引量：1

5

作者 邵长江 崔皓蒙 +2 位作者 漆启明 王春阳 庄卫林 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2934-2947,共14页

为了提升长周期地震下轻柔拱桥的横向抗震性能,可在排架墩间设置屈曲约束支撑(BRB)。以某新型高墩大跨RC拱桥为研究对象,说明其结构体系的特殊之处,分析不同脉冲周期的近场地震动、远场长周期、近场无脉冲及远场普通地震动下,BRB对全桥... 为了提升长周期地震下轻柔拱桥的横向抗震性能,可在排架墩间设置屈曲约束支撑(BRB)。以某新型高墩大跨RC拱桥为研究对象,说明其结构体系的特殊之处,分析不同脉冲周期的近场地震动、远场长周期、近场无脉冲及远场普通地震动下,BRB对全桥墩柱的减震效果与损伤状态变化趋势。研究结果表明:轻柔拱桥在长周期地震动下的地震需求更高;BRB能够有效降低排架墩的变形与弯矩需求,但会在一定程度上增加设置BRB墩柱的底部剪力;在近场脉冲地震动的永久位移效应与远场长周期地震动的丰富低频分量下,应用于轻柔体系拱桥的位移相关型BRB减震效果较佳,耗能突出;而由于近场无脉冲与远场普通地震动的位移谱值始终较低,在该2类地震下会普遍出现响应放大的情况;BRB改变了排架墩的传力路径,将部分弯矩转化为连接处的剪力与轴力,同时高墩高阶振型的影响加大,导致其弯矩包络沿墩身存在突变;能有效避免未设BRB墩柱的破坏,而由于高阶振型的影响,大部分高墩截面损伤降低程度不显著;设置BRB的墩柱顶部截面损伤会降低,因立柱与拱肋的振动耦合作用,其底部截面在小震下损伤也会缓解,而过渡墩底部截面的损伤反而会增大。位移耗能型BRB在长周期地震下能有效提升轻柔体系拱桥的横向抗震性能。 展开更多

关键词 高墩大跨轻柔拱桥 长周期地震动 屈曲约束支撑(BRB) 减震性能 高阶振型 损伤演化

下载PDF 职称材料

基于高原隆升裂点理论的中尼铁路泥石流特征及减灾选线要点

6

作者 莫容飞 黄艺丹 +1 位作者 孙先锋 姚令侃 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第12期60-68,共9页

拟建中尼铁路始于我国西藏日喀则市,途经雅江、朋曲、吉隆3个流域到达尼泊尔加德满都,长约600 km,其中约2/3长度的线路位于雅江、朋曲两个流域,泥石流沟数量较多,是对线路方案具有控制性作用的灾害类型。首先,基于青藏高原隆升的河流裂... 拟建中尼铁路始于我国西藏日喀则市,途经雅江、朋曲、吉隆3个流域到达尼泊尔加德满都,长约600 km,其中约2/3长度的线路位于雅江、朋曲两个流域,泥石流沟数量较多,是对线路方案具有控制性作用的灾害类型。首先,基于青藏高原隆升的河流裂点理论,判定中尼铁路行经的雅江流域段已处于前期地貌回春阶段,朋曲河段仍处于老年期地貌阶段。然后,基于朋曲流域夷平面占比远大于雅江的现象,分析得到夷平面的存在将影响地表汇流时间以及使泥石流流域连通性下降等规律,据此提出雅江流域泥石流运动条件优于朋曲的推论。最后,结合雅江流域铁路行经河流,河床将持续上涨、朋曲流域山前存在广阔的洪积砾石斜缓地带的特点,提出雅江流域需整体提高线路设计高程、朋曲流域宜采取同岸外移绕避的减灾选线要点。研究成果可为中尼铁路线路方案优化提供科学依据,有关将高原隆升的宏观理论推进到工程应用层面的工作可望产生范例性作用。 展开更多

关键词 中尼铁路 裂点 泥石流 夷平面 减灾选线

下载PDF 职称材料

合成地震动空间相干性的震源机制影响 被引量：3

7

作者 万珂羽 孙晓丹 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期137-146,共10页

地震动的空间相干性是构建大跨度空间结构的多点地震动输入的关键环节。但由于大震近场地震动记录的匮乏,使得研究地震动空间相干性中的震源影响较为困难。本文基于地震动合成的运动学模型,合成由不同震源机制引起的地震动场,并借助Loh... 地震动的空间相干性是构建大跨度空间结构的多点地震动输入的关键环节。但由于大震近场地震动记录的匮乏,使得研究地震动空间相干性中的震源影响较为困难。本文基于地震动合成的运动学模型,合成由不同震源机制引起的地震动场,并借助Loh模型对合成地震动场的相干系数进行拟合,分析震源机制变化对地震动空间相干性的影响规律。研究表明:合成地震动场的相干系数,随两点间距离、频率的增加而降低,与基于密集台站记录的地震动空间相干性的普遍认识相符,表明用合成的地震动场研究空间相干性是可靠的。断层走向、倾角和滑动角中,断层走向与倾角对空间相干性影响较为显著且表现出一定规律性,滑动角对相干性的影响显著且有明显规律性。 展开更多

关键词 地震动空间差异 空间相干性 相干函数 合成地震动 震源机制

下载PDF 职称材料

基于强地震动物理模拟的车-轨-桥系统动力响应 被引量：1

8

作者 许乾奇 曹毅杰 +3 位作者 孙晓丹 刘钰 王季陈 肖畅 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期207-214,共8页

为探讨近断层区域高速铁路桥上车-轨-桥系统的地震响应特征,以一拟建大跨度高速铁路桥梁为例,利用震源-传播途径-场地条件一体化的强地震动模拟方法,模拟桥址周围活断层引起的地震动场,并作为输入分析该车-轨-桥系统的动力响应,同时与... 为探讨近断层区域高速铁路桥上车-轨-桥系统的地震响应特征,以一拟建大跨度高速铁路桥梁为例,利用震源-传播途径-场地条件一体化的强地震动模拟方法,模拟桥址周围活断层引起的地震动场,并作为输入分析该车-轨-桥系统的动力响应,同时与该桥址处实测地震动输入下的动力响应作对比。结果表明:震源-传播途径-场地条件一体化的强地震动模拟方法能够模拟台站处的地震动幅值和波形特征,特别是在速度时程中体现长周期脉冲成分,体现近断层区域地震动的空间差异;相比于实测地震动,模拟地震动对系统各部件的位移差和加速度的影响更大。车体横向加速度对地震动输入更为敏感。 展开更多

关键词 高速铁路 地震动模拟 车辆-轨道-桥梁 近断层 空间差异

下载PDF 职称材料

震源机制参数对模拟地震动场速度脉冲的影响 被引量：1

9

作者 孙晓丹 任康 万珂羽 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第4期1484-1491,共8页

近断层区域脉冲型地震动对于大跨度工程结构地震响应具有重要影响,然而大震近场记录的匮乏使得探究脉冲型地震动的特征较为困难.本文借助基于运动学震源模型的地震动合成方法,合成不同震源机制参数情况下的近场地震动场.采取基于能量的... 近断层区域脉冲型地震动对于大跨度工程结构地震响应具有重要影响,然而大震近场记录的匮乏使得探究脉冲型地震动的特征较为困难.本文借助基于运动学震源模型的地震动合成方法,合成不同震源机制参数情况下的近场地震动场.采取基于能量的速度脉冲识别方法,提取合成地震动场中的速度脉冲并计算脉冲周期和幅值,分析震源机制参数对速度脉冲空间分布及脉冲特征参数的影响规律.研究表明:断层走向变化主要影响脉冲型地震动的方位;倾角和滑动角主要影响脉冲型地震动的数量和分布方位;脉冲型地震动更易出现在与断层走向斜交的方向上,在垂直断层走向方向上脉冲型地震动分布相对较少;走向对脉冲特征参数影响很大;相对于脉冲周期,断层倾角对脉冲幅值影响更显著;倾滑断层引起的垂直分量脉冲周期明显大于其他震源机制情况. 展开更多

关键词 速度脉冲 地震动模拟 震源机制 脉冲周期 脉冲幅值

原文传递

新工科背景下土木专业课程思政探索与实践——以基础工程课程为例 被引量：7

10

作者 李茂红 赵菊梅 李国庆 《高教学刊》 2023年第30期168-171,176,共5页

针对目前新工科土木专业课程思政的研究与实践薄弱的问题,充分结合基础工程专业必修课课程思政教育范式,探讨课程思政的建设目标、建设思路、实践路径等。并以具体的教学案例详实地展示基础工程课程思政元素的挖掘方法和具体融入方式等... 针对目前新工科土木专业课程思政的研究与实践薄弱的问题,充分结合基础工程专业必修课课程思政教育范式,探讨课程思政的建设目标、建设思路、实践路径等。并以具体的教学案例详实地展示基础工程课程思政元素的挖掘方法和具体融入方式等,指出具体操作及依据,为新工科土木专业课程进一步深入贯彻和落实课程思政理念,加强专业课程思政建设和持续推广提供有益借鉴。 展开更多

关键词 课程思政 专业课程 基础工程 教学实践 土木工程

下载PDF 职称材料

近远场地震下RC大跨轻柔拱桥减隔震支座方案优化 被引量：1

11

作者 邵长江 崔皓蒙 +4 位作者 漆启明 韦旺 庄卫林 黄辉 袁得铮 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期615-626,共12页

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案.首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期... 为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案.首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录;最后,研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径,得到优化桥梁的减隔震支座设计方案.研究结果表明:近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应;纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形,墩身中部易形成塑性铰,高阶振型影响显著;桥梁纵桥向先于横向震损,损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段;摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大,高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤,板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系;“高阻尼+摩擦摆”混合方案的支座位移小,拱肋及墩柱均处于弹性,是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案. 展开更多

关键词 大跨轻柔拱桥 近场脉冲型地震 远场地震 损伤演化 混合减隔震设计 高阶振型

下载PDF 职称材料

考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析方法

12

作者 余志祥 骆泓锦 +3 位作者 张丽君 骆丽茹 金云涛 赵雷 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1695-1702,共8页

针对柔性防护网在黏性泥石流通过时的透水效应问题,在柔性环连网等效薄膜有限单元(FEM)的基础上,结合S-ALE和Ergun公式的欧拉-拉格朗日耦合算法,提出了Structured-ALE-FEM耦合算法(简称S-A-F方法),实现了考虑透水效应的泥石流柔性防护... 针对柔性防护网在黏性泥石流通过时的透水效应问题,在柔性环连网等效薄膜有限单元(FEM)的基础上,结合S-ALE和Ergun公式的欧拉-拉格朗日耦合算法,提出了Structured-ALE-FEM耦合算法(简称S-A-F方法),实现了考虑透水效应的泥石流柔性防护网耦合分析。结合USGS的泥石流柔性防护模型试验,开展了泥石流柔性防护全过程动力学分析,并与试验结果进行了对比分析。研究表明:提出的耦合方法可再现泥石流冲击、爬高及渗透堆积的全过程;与试验相比,泥石流堆积高度和堆积宽度的最大误差分别为11.9%和10.3%,泥石流浆体通过量最大差量为3.2%;柔性防护网关键部件动力响应与试验相比,右侧拉锚绳、左侧拉锚绳及网片最大变形量时程曲线误差分别为3.2%,16.4%,14.4%。与不考虑阻水效应的两种理论算法相比,S-A-F方法在泥石流冲击力峰值和泥石流浆体通过量准确度较同类其他方法提升了4.69%和17.50%。提出的S-A-F耦合方法可用于黏性泥石流柔性防护工程的设计计算。 展开更多

关键词 泥石流 柔性防护网 S-ALE 薄膜等效 透水

下载PDF 职称材料

基于地基梁理论的断层非线性错动下隧道纵向响应研究

13

作者 铁明亮 常铭宇 +4 位作者 詹胜文 申玉生 左雷彬 陈孔福 张熙 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第7期1365-1376,共12页

为研究走滑断层错动作用下隧道结构的纵向响应,采用Pasternak双参数地基和弹性梁理论,建立穿越多破裂面断层隧道在断层强制位错作用下的纵向响应微分方程,通过数学方法求解获得隧道结构在断层位错作用下的纵向变形、内力响应,并通过模... 为研究走滑断层错动作用下隧道结构的纵向响应,采用Pasternak双参数地基和弹性梁理论,建立穿越多破裂面断层隧道在断层强制位错作用下的纵向响应微分方程,通过数学方法求解获得隧道结构在断层位错作用下的纵向变形、内力响应,并通过模型试验和数值模拟对理论解析模型的有效性进行验证。在此基础上,采用理论解析模型对隧道结构纵向响应的影响因素进行敏感性分析。主要得出以下结论:1)理论解析模型计算得到的隧道纵向变形和弯矩变化趋势与模型试验和数值模拟结果完全一致,但数值上趋于保守;2)断层错动的位移形式和围岩-隧道结构的刚度匹配关系对隧道结构纵向响应的影响较大,应根据具体的断层破碎带形式选择合适的断层错动位移函数;3)随着围岩-隧道结构刚度比的增大,围岩对隧道结构的约束作用随之增大,隧道结构纵向内力集中现象增加,但受断层错动影响的范围减小,在具体工程设计中应结合施工成本、抢通时间等来选择合适的围岩-隧道结构刚度匹配关系。 展开更多

关键词 隧道工程 断层错动 模型试验 弹性地基梁 理论解析模型

下载PDF 职称材料

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

14

作者 袁得铮 邵长江 +2 位作者 韦旺 漆启明 崔皓蒙 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第3期98-105,共8页

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的... 高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明:承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。 展开更多

关键词 高速铁路 桥墩 装配式双柱空心墩 承插深度 应变渗透 抗震性能 高烈度区

下载PDF 职称材料

深埋隧道支护结构内力计算方法研究 被引量：2

15

作者 赵何霖 邱居涛 +3 位作者 申玉生 朱鹏霖 苟安迪 董俊 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第36期15656-15664,共9页

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道... 深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道横截面角度变化的平衡微分方程,获得了围岩压力作用下复合支护结构的内力解析解。根据支护反力与围岩径向位移的关系,推导了初支与围岩、初支与二衬间的围岩压力与位移解析解。结合数值模拟和现场监测结果进行分析,证实了计算方法的可靠性和有效性。最后基于该解析方法,对支护结构厚度和弹性模量进行了参数分析。结果表明:支护结构的厚度和弹性模量与其弯矩正相关,且弹性模量对弯矩影响更大,初支厚度和弹模的变化对围岩压力和径向位移的影响比二衬对其影响更显著。研究成果可为准确预测支护结构任意截面位置的内力提供一定理论支撑。 展开更多

关键词 深埋隧道 支护内力 解析解 数值模拟 现场监测

下载PDF 职称材料

穿越多破裂面隧道节段衬砌地震损伤破坏振动台试验研究 被引量：2

16

作者 张熙 申玉生 +3 位作者 常铭宇 粟威 周鹏发 王浩鱇 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2237-2252,共16页

依托我国西部高烈度地震区穿越大型活动断裂带隧道工程,开展穿越断层带多破裂面隧道振动台试验。根据测点加速度响应、动应变响应、位移响应和震后裂缝形态,研究隧道节段式衬砌结构和围岩在强度递增地震波激励下的能量、损伤变化特征,... 依托我国西部高烈度地震区穿越大型活动断裂带隧道工程,开展穿越断层带多破裂面隧道振动台试验。根据测点加速度响应、动应变响应、位移响应和震后裂缝形态,研究隧道节段式衬砌结构和围岩在强度递增地震波激励下的能量、损伤变化特征,基于希尔伯特–黄变换(HHT),从Hilbert边际谱和瞬时能量谱角度讨论围岩和隧道结构的地震损伤发展。研究结果表明:(1)强震作用下模型土表面同震位移显著,根据破裂面两侧围岩同位错量可定义断层破碎带内的主、次破裂面。(2)断层下盘主破裂面附近隧道结构的损伤发展滞后于上盘,0.4 g地震作用下主破裂面附近隧道结构主频和边际谱峰值降幅最大达到了29.1%和87.1%,损伤发展程度远大于其他部位。(3)隧道结构以受拉开裂为主,0.2 g地震作用上盘主破裂面附近仰拱出现拉裂破坏,而拱腰在0.4 g地震作用产生拉裂破坏。(4)断层上盘围岩在0.5 g地震动下主频降幅达到34.7%,围岩损伤程度明显超过下盘和断层破碎带中部。(5)根据隧道结构破坏形态,仰拱是隧道抗震薄弱部位,出现了不同程度开裂,需要加强隧道仰拱的抗震与减震耦合设计;断层上盘交界面附近隧道结构地震损伤最为严重,断层破碎带中部隧道结构震害较轻,穿越断层破碎带隧道需分区抗震设防。本文结论可为高烈度地震区隧道工程抗震与减震设计提供一定的参考依据。 展开更多

关键词 隧道工程 断层破碎带 多破裂面 边际谱 裂缝形态 振动台试验

原文传递

非线性随机响应单侧尾部分布的代理模型算法

17

作者 尹炜浩 杨海婷 +2 位作者 黄滟雯 杨成 吕大刚 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1485-1492,共8页

对于大型复杂结构的非线性随机响应,随机模拟法是较为实用的工程分析方法。然而对于需要大量样本的尾部概率估计,高昂的计算成本限制了该类方法的应用。为了降低计算成本,开发了基于主动学习的高斯过程代理模型算法,但其主动学习优化策... 对于大型复杂结构的非线性随机响应,随机模拟法是较为实用的工程分析方法。然而对于需要大量样本的尾部概率估计,高昂的计算成本限制了该类方法的应用。为了降低计算成本,开发了基于主动学习的高斯过程代理模型算法,但其主动学习优化策略仍需进一步完善,以满足工程中对单侧尾部概率分布估计精度的需求。为此提出了一种具有智能关注功能的搜索函数,构建了针对工程中事故风险极高的单侧尾部的算法。以地铁隧道环梁和衬砌间复杂粘结滑移行为为例,验证了该算法的有效性。相比原有算法,本文算法对单侧尾部概率的估计误差降低了30%。本文算法能更精确地估计复杂结构随机响应分布的单侧尾部概率,进而估计极端事故的发生概率,为风险测度和防灾管理决策提供量化分析依据。 展开更多

关键词 随机振动 非线性响应 高斯过程代理模型 主动学习 尾部概率

下载PDF 职称材料

近断层大跨RC轻柔拱桥纵向阻尼器减震研究

18

作者 邵长江 崔皓蒙 +1 位作者 漆启明 庄卫林 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1355-1367,共13页

为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层... 为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层地震动下墩柱响应规律及减震效果,考虑了高阶振型的影响,结合易损性说明了减震方案的合理性。结果表明:此类轻柔拱桥在近断层纵竖向设计地震下,中等高度立柱最易损伤,而拱肋保持弹性;在桥台及高柱处布置阻尼器的减震效果最佳;受高阶振型影响,设置阻尼器后的高墩柱墩身剪力及弯矩包络“S”形分布更显著;在近场脉冲及远场长周期地震下的结构响应更大,受位移脉冲的影响阻尼器滞回环会出现突变,但耗能显著、减震效果突出;4类近远场地震动下黏滞阻尼器均可有效降低拱桥墩柱的损伤概率,适用性较优,但需满足大出力、大量程的地震需求。 展开更多

关键词 桥梁工程 大跨轻柔拱桥 近远断层地震动 减震性能 高阶振型 易损性分析

原文传递

城市深埋黏土隧道变形破坏机制试验研究 被引量：2

19

作者 邱居涛 申玉生 +4 位作者 赵何霖 朱正超 喻炳鑫 董俊 苟安迪 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2765-2775,共11页

为研究城市深埋黏土隧道受力特性及变形破坏机制,开展室内相似模型试验。采用自主研制的隧道全断面掘进试验装置,运用位移、土压力、应变量测装置及石英砂标记方法,研究开挖过程及不同埋深下隧道受力与变形特征,分析衬砌结构的最终破坏... 为研究城市深埋黏土隧道受力特性及变形破坏机制,开展室内相似模型试验。采用自主研制的隧道全断面掘进试验装置,运用位移、土压力、应变量测装置及石英砂标记方法,研究开挖过程及不同埋深下隧道受力与变形特征,分析衬砌结构的最终破坏形态,通过数值模拟证实模型试验的有效性。研究结果表明:隧道开挖后土体裂纹集中分布于开挖面左上方且以压剪破坏为主,隧道开挖引起了土体的纵向不均匀沉降且邻近洞口段土体沉降最大;在50~500 m埋深条件下,土体沉降随着深度的增大而减小,土压力竖向衰减幅值大于横向,隧道结构拱底土压力最大,右拱腰和拱顶次之,左拱腰最小,隧道能够承受的埋深极限为150m;受非对称荷载作用,衬砌右部结构破坏比左部严重,衬砌结构收敛变形类似“横鸭蛋”形状,洞口段拱顶向内收敛最显著,而衬砌末端水平扩张变形明显。试验结果揭示了深埋黏土隧道地层–结构相互作用机制,为深埋地铁隧道安全施工提供了参考依据。 展开更多

关键词 隧道工程 变形机制 破坏特征 模型试验 深埋黏土隧道

原文传递

考虑围岩–衬砌切向接触效应的穿越断层隧道结构纵向响应解析解

20

作者 常铭宇 申玉生 +3 位作者 张熙 伍清子 王岩岩 黄海峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2013-2026,共14页

高烈度地震区断层的存在对工程结构产生严重影响,穿越断层隧道纵向响应有待深入研究。本文采用切向地基弹簧分析围岩–衬砌切向接触效应及隧道结构的轴向变形特征,建立断层错动作用下隧道纵向响应理论模型。首先,隧道被简化成有限长梁,... 高烈度地震区断层的存在对工程结构产生严重影响,穿越断层隧道纵向响应有待深入研究。本文采用切向地基弹簧分析围岩–衬砌切向接触效应及隧道结构的轴向变形特征,建立断层错动作用下隧道纵向响应理论模型。首先,隧道被简化成有限长梁,采用切向地基弹簧和法向地基弹簧来体现围岩–衬砌的相互作用,在法向地基弹簧端部施加自由场位移来模拟断层错动,得到隧道结构纵向响应微分方程;通过格林函数法求解获得结构响应解析解;接着采用三维有限差分法对本文解析模型的有效性进行验证。结果表明:围岩–衬砌的切向接触效应对隧道结构的纵向响应存在显著影响,忽略导致得到的结构弯矩峰值误差达到35.33%。最后,探究断层宽度、断层弹性模量和衬砌混凝土等级对隧道纵向响应的影响;随着断层宽度增加,隧道结构内力减小;提高衬砌混凝土等级导致结构内力增大;断层区域围岩弹性模量的增加使得结构的弯矩、剪力减小,轴力增大。研究成果可为穿越断层隧道抗错断设计提供理论依据。 展开更多

关键词 隧道工程 断层错动 围岩–衬砌接触效应 格林函数 解析解

原文传递