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2024,
19(3):
421-435. doi: 10.11899/zzfy20240301
摘要:
强震动记录的HVSR法常用于评估场地卓越频率，计算强震动记录HVSR时常采用加速度反应谱或加速度傅里叶谱，但两者会给出不同的评估值。为揭示反应谱比和傅里叶谱比评估场地卓越频率的差异，本文选取日本KiK-net台网中场地条件可近似为一维场地模型的16个台站，以其获取的强震动记录开展场地卓越频率研究。首先提出了评估场地卓越频率的数据处理方法，主要包括S波截取、Taper预处理、基于高斯拟合的自动寻峰。探讨并给出了阻尼比、平滑的带宽系数取值对场地卓越频率评估的影响规律；对反应谱阻尼比取10%，对傅里叶谱平滑的带宽系数取20～40之间获取的场地卓越频率较为准确。然后对比分析了利用地震动加速度反应谱比和傅里叶谱比得到的场地卓越频率与场地土层模型计算得到的基于传递函数的自振频率。研究结果表明，对大多数台站而言，采用傅里叶谱比计算场地卓越频率具有明显的优势，对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地上的台站均有如此结论，只有对少数特定台站，采用反应谱比方法效果更好。
强震动记录的HVSR法常用于评估场地卓越频率，计算强震动记录HVSR时常采用加速度反应谱或加速度傅里叶谱，但两者会给出不同的评估值。为揭示反应谱比和傅里叶谱比评估场地卓越频率的差异，本文选取日本KiK-net台网中场地条件可近似为一维场地模型的16个台站，以其获取的强震动记录开展场地卓越频率研究。首先提出了评估场地卓越频率的数据处理方法，主要包括S波截取、Taper预处理、基于高斯拟合的自动寻峰。探讨并给出了阻尼比、平滑的带宽系数取值对场地卓越频率评估的影响规律；对反应谱阻尼比取10%，对傅里叶谱平滑的带宽系数取20～40之间获取的场地卓越频率较为准确。然后对比分析了利用地震动加速度反应谱比和傅里叶谱比得到的场地卓越频率与场地土层模型计算得到的基于传递函数的自振频率。研究结果表明，对大多数台站而言，采用傅里叶谱比计算场地卓越频率具有明显的优势，对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地上的台站均有如此结论，只有对少数特定台站，采用反应谱比方法效果更好。
2024,
19(3):
436-445. doi: 10.11899/zzfy20240302
摘要:
基于近场加速度记录反演场地浅部速度结构，可为补充强震台站场地信息提供一种简便的途径，有利于记录的充分利用。本文详细推导了基于单一台站记录的P波地震图法，分析了其中的反演目标函数；通过数值模拟大量近场场地上的理论地震图，分析了场地覆盖层剪切波速、厚度等特征参数及震源持时对PS波与P波延时的影响，给出了地震记录的筛选原则；通过增加P波初到时刻径向分量与竖向分量幅值比函数作为反演目标函数，对单台地震图法进行改进；最后，利用汶川地震主震及余震记录，反演了武都强震台的场地波速结构，并与表面波法和钻孔法进行对比，结果表明，改进的单台地震图法搜索能力得到了增强，反演效率和精度得到显著提高。
基于近场加速度记录反演场地浅部速度结构，可为补充强震台站场地信息提供一种简便的途径，有利于记录的充分利用。本文详细推导了基于单一台站记录的P波地震图法，分析了其中的反演目标函数；通过数值模拟大量近场场地上的理论地震图，分析了场地覆盖层剪切波速、厚度等特征参数及震源持时对PS波与P波延时的影响，给出了地震记录的筛选原则；通过增加P波初到时刻径向分量与竖向分量幅值比函数作为反演目标函数，对单台地震图法进行改进；最后，利用汶川地震主震及余震记录，反演了武都强震台的场地波速结构，并与表面波法和钻孔法进行对比，结果表明，改进的单台地震图法搜索能力得到了增强，反演效率和精度得到显著提高。
2024,
19(3):
446-456. doi: 10.11899/zzfy20240303
摘要:
2023年2月6日土耳其东安纳托利亚断裂带连续发生2次MW7.8、MW7.5强震，震害调查表明地震序列下工程结构更易发生破坏。本研究选取2次强震中台站记录的311组地震动数据，通过随机效应回归方法给出了土耳其双震下水平及竖直方向5%～75%显著持时DS5-75和5%～95%显著持时DS5-95回归模型，与现有研究结果进行比较，验证了本研究回归模型的合理性。研究结果表明，土耳其2次地震竖直方向DS5-75和DS5-95均明显高于水平方向，断层距>10 km时显著持时回归结果随断层距增大速率大于其他模型。本研究得到的地震动水平和竖直方向显著持时特征可为此次土耳其双震部分震害特征提供合理解释，同时表明了地震动竖向显著持时研究的重要性，可为序列型地震显著持时研究提供参考。
2023年2月6日土耳其东安纳托利亚断裂带连续发生2次MW7.8、MW7.5强震，震害调查表明地震序列下工程结构更易发生破坏。本研究选取2次强震中台站记录的311组地震动数据，通过随机效应回归方法给出了土耳其双震下水平及竖直方向5%～75%显著持时DS5-75和5%～95%显著持时DS5-95回归模型，与现有研究结果进行比较，验证了本研究回归模型的合理性。研究结果表明，土耳其2次地震竖直方向DS5-75和DS5-95均明显高于水平方向，断层距>10 km时显著持时回归结果随断层距增大速率大于其他模型。本研究得到的地震动水平和竖直方向显著持时特征可为此次土耳其双震部分震害特征提供合理解释，同时表明了地震动竖向显著持时研究的重要性，可为序列型地震显著持时研究提供参考。
2024,
19(3):
457-467. doi: 10.11899/zzfy20240304
摘要:
祁连山东段发育了多条大型活动断裂，如近东西向展布的天桥沟-黄羊川断裂及北西西向展布的金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂等，在马雅雪山北麓、宝泉山隆起北缘还发育了一条整体呈北西-北西西向展布的马雅雪山断裂。其中，前人已对天桥沟-黄羊川断裂、金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂的晚第四纪活动开展了大量的研究，相比而言，马雅雪山断裂的研究程度还较低，其最新构造活动特征及其与区域主干活动断裂之间的关系等尚不清楚。马雅雪山断裂构成了天祝盆地与南部山体、丘陵的分界线，迹线清晰，断层三角面、断层槽谷多见，局部冲洪积阶地可见线性展布的断层陡坎，显示出断裂在晚第四纪有一定的活动。本研究对马雅雪山断裂西部的金强河段开展了实地调查，重点对马营沟及小黑刺沟2处的阶地断层陡坎开展了高精度地形地貌测量及阶地地貌面定年，对滑动速率进行了厘定。研究结果表明，马雅雪山断裂金强河段晚第四纪活动显著，断裂最近强震活动发生在8.21～3.43 ka BP，晚更新世晚期以来的垂直滑动速率为0.45～0.63 mm/a。
祁连山东段发育了多条大型活动断裂，如近东西向展布的天桥沟-黄羊川断裂及北西西向展布的金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂等，在马雅雪山北麓、宝泉山隆起北缘还发育了一条整体呈北西-北西西向展布的马雅雪山断裂。其中，前人已对天桥沟-黄羊川断裂、金强河断裂、毛毛山断裂、老虎山断裂的晚第四纪活动开展了大量的研究，相比而言，马雅雪山断裂的研究程度还较低，其最新构造活动特征及其与区域主干活动断裂之间的关系等尚不清楚。马雅雪山断裂构成了天祝盆地与南部山体、丘陵的分界线，迹线清晰，断层三角面、断层槽谷多见，局部冲洪积阶地可见线性展布的断层陡坎，显示出断裂在晚第四纪有一定的活动。本研究对马雅雪山断裂西部的金强河段开展了实地调查，重点对马营沟及小黑刺沟2处的阶地断层陡坎开展了高精度地形地貌测量及阶地地貌面定年，对滑动速率进行了厘定。研究结果表明，马雅雪山断裂金强河段晚第四纪活动显著，断裂最近强震活动发生在8.21～3.43 ka BP，晚更新世晚期以来的垂直滑动速率为0.45～0.63 mm/a。
2024,
19(3):
468-477. doi: 10.11899/zzfy20240305
摘要:
近年来地震频发，研究断层区土体破裂形态是了解和认识地震断层破坏机制的关键。为研究不同断层类型对地表形态的影响，通过模型试验得到拉伸型断层、挤压型断层以及剪切型走滑断层的地表土层形态，同时对走滑断层进行了数值模拟计算，并与试验结果进行了对比。由试验结果可知，在拉伸型断层中，地表纵向拉伸变形随土层厚度的增大而减小。挤压型断层中，随着土层厚度的增大，地表纵向压缩变形减小，且减小趋势逐渐变缓，地表隆起区宽度和隆起高度随之增加。在走滑断层中，地表位错量随着土层厚度的增大而减小，且随着土层厚度的增大，地表变形影响区范围呈先增加后减小的趋势。数值模拟计算结果与走滑断层试验结果基本一致。
近年来地震频发，研究断层区土体破裂形态是了解和认识地震断层破坏机制的关键。为研究不同断层类型对地表形态的影响，通过模型试验得到拉伸型断层、挤压型断层以及剪切型走滑断层的地表土层形态，同时对走滑断层进行了数值模拟计算，并与试验结果进行了对比。由试验结果可知，在拉伸型断层中，地表纵向拉伸变形随土层厚度的增大而减小。挤压型断层中，随着土层厚度的增大，地表纵向压缩变形减小，且减小趋势逐渐变缓，地表隆起区宽度和隆起高度随之增加。在走滑断层中，地表位错量随着土层厚度的增大而减小，且随着土层厚度的增大，地表变形影响区范围呈先增加后减小的趋势。数值模拟计算结果与走滑断层试验结果基本一致。
2024,
19(3):
478-485. doi: 10.11899/zzfy20240306
摘要:
为探究长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量Gmax变化特征，利用弯曲元对原状长江漫滩相软土开展了系列试验研究，探讨了不同超固结比HOCR、初始有效固结围压σ' 3c及孔隙比e对漫滩相软土Gmax的影响规律。试验结果表明，当σ' 3c和HOCR均相同时，Gmax随e的增大而减小；HOCR的增大会导致Gmax随e的衰减速度逐渐降低，而σ' 3c的增大不会引起Gmax衰减速度的变化。孔隙归准化最大剪切模量Gmax/F(e)随归准化初始有效围压σ' c0/Pa的增大而增加，但其增长速率逐渐降低，Gmax/F(e)与σ' 3c/Pa呈幂函数关系。基于回归分析，提出了合理表征具有不同超固结状态、初始应力条件及密实程度的长江漫滩相软土Gmax预测方法，并通过独立试验验证了该方法的有效性。
为探究长江漫滩相超固结软土最大动剪切模量Gmax变化特征，利用弯曲元对原状长江漫滩相软土开展了系列试验研究，探讨了不同超固结比HOCR、初始有效固结围压σ' 3c及孔隙比e对漫滩相软土Gmax的影响规律。试验结果表明，当σ' 3c和HOCR均相同时，Gmax随e的增大而减小；HOCR的增大会导致Gmax随e的衰减速度逐渐降低，而σ' 3c的增大不会引起Gmax衰减速度的变化。孔隙归准化最大剪切模量Gmax/F(e)随归准化初始有效围压σ' c0/Pa的增大而增加，但其增长速率逐渐降低，Gmax/F(e)与σ' 3c/Pa呈幂函数关系。基于回归分析，提出了合理表征具有不同超固结状态、初始应力条件及密实程度的长江漫滩相软土Gmax预测方法，并通过独立试验验证了该方法的有效性。
2024,
19(3):
486-493. doi: 10.11899/zzfy20240307
摘要:
柴达木盆地南缘断裂是柴达木盆地与东昆仑构造带的分界断裂，断裂带西起甘森镇乌拉尔，终止于诺木洪以东，全长约500 km。以往对南缘断裂研究程度较低，且活动性存在争议。前人普遍认为柴达木盆地南缘断裂为隐伏断裂，本研究首次发现该断裂在小灶火段发育出露地表的断层陡坎。通过在小灶火段断层陡坎上挖掘探槽，在格尔木以南的隐伏段采用浅层人工地震结合钻孔联合剖面探测的方法，使用OSL测年方法对地层年龄进行分析测试，探究了断裂活动性。结果表明柴达木盆地南缘断裂小灶火段为晚更新世活动断层，格尔木隐伏段不活动。
柴达木盆地南缘断裂是柴达木盆地与东昆仑构造带的分界断裂，断裂带西起甘森镇乌拉尔，终止于诺木洪以东，全长约500 km。以往对南缘断裂研究程度较低，且活动性存在争议。前人普遍认为柴达木盆地南缘断裂为隐伏断裂，本研究首次发现该断裂在小灶火段发育出露地表的断层陡坎。通过在小灶火段断层陡坎上挖掘探槽，在格尔木以南的隐伏段采用浅层人工地震结合钻孔联合剖面探测的方法，使用OSL测年方法对地层年龄进行分析测试，探究了断裂活动性。结果表明柴达木盆地南缘断裂小灶火段为晚更新世活动断层，格尔木隐伏段不活动。
2024,
19(3):
494-503. doi: 10.11899/zzfy20240308
摘要:
本文从中国台湾地区气象厅（CWB）网站收集到了1900—2022年ML2.0以上震源深度小于350 km的地震目录数据集，按照台湾地区更新完善后的地震目录（1900—2014）建议的方法，将该地震目录的地震震级统一为矩震级MW。以此地震目录数据集为基础分析台湾地区的地震活动特征，探讨台湾地区不同时期记录的完备性震级下限MC的历史沿革。本文采用目前国际比较流行的Gardner-Knopoff除丛方法删除了地震目录中的前震和余震，分别选用Gardner-Knopoff时空窗、Grünthal时空窗、Uhrhammer时空窗计算获得了相应的主震目录。结果表明，不同的除丛方法对地震目录影响显著。本文推荐使用Gardner-Knopoff除丛方法的Uhrhammer时空窗参数去除地震目录中的前震和余震事件，并建议在概率地震危险性分析中应该考虑由多种除丛方法引起的认知不确定性。文中采用Stepp（1971）方法对台湾地区的地震目录进行了完整性分析，根据各震级档地震平均发生率估计的方差偏离所绘制的预期回归线的时间，给出了各震级档的完整性时间表，避免了人为主观判断所引入的认知不确定性。最后，分别利用Weichert（1980）、Bender（1983）以及Kijko等（2012）的极大似然估计方法对台湾地区G-R关系中的活动性参数进行估算，获得了台湾地区的地震活动性参数值。本文的研究结果能够为后续台湾地区的概率地震危险性分析提供数据输入，为下一代区划图的编制提供地震活动参数计算方法和参考。
本文从中国台湾地区气象厅（CWB）网站收集到了1900—2022年ML2.0以上震源深度小于350 km的地震目录数据集，按照台湾地区更新完善后的地震目录（1900—2014）建议的方法，将该地震目录的地震震级统一为矩震级MW。以此地震目录数据集为基础分析台湾地区的地震活动特征，探讨台湾地区不同时期记录的完备性震级下限MC的历史沿革。本文采用目前国际比较流行的Gardner-Knopoff除丛方法删除了地震目录中的前震和余震，分别选用Gardner-Knopoff时空窗、Grünthal时空窗、Uhrhammer时空窗计算获得了相应的主震目录。结果表明，不同的除丛方法对地震目录影响显著。本文推荐使用Gardner-Knopoff除丛方法的Uhrhammer时空窗参数去除地震目录中的前震和余震事件，并建议在概率地震危险性分析中应该考虑由多种除丛方法引起的认知不确定性。文中采用Stepp（1971）方法对台湾地区的地震目录进行了完整性分析，根据各震级档地震平均发生率估计的方差偏离所绘制的预期回归线的时间，给出了各震级档的完整性时间表，避免了人为主观判断所引入的认知不确定性。最后，分别利用Weichert（1980）、Bender（1983）以及Kijko等（2012）的极大似然估计方法对台湾地区G-R关系中的活动性参数进行估算，获得了台湾地区的地震活动性参数值。本文的研究结果能够为后续台湾地区的概率地震危险性分析提供数据输入，为下一代区划图的编制提供地震活动参数计算方法和参考。
2024,
19(3):
504-513. doi: 10.11899/zzfy20240309
摘要:
区域台网完整性震级的研究对于了解测震台网监测能力、评估地震目录的可靠性以及研究地震活动特征具有重要意义，其有助于确定最小可靠震级范围，并为地震监测和地震研究提供参考。针对江苏及邻区地震目录的特点和需求，结合江苏省区域测震台网台站建设与发展情况，使用震级-序号法、多参数方法联合研究，对江苏区域台网记录的地震活动最小完整性震级\begin{document}$ M_{\mathrm{C}} $\end{document} ![]()
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\begin{document}$ {M}_{\mathrm{L}}2.0\mathrm{～}{M}_{\mathrm{L}}3.0 $\end{document} ![]()
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区域台网完整性震级的研究对于了解测震台网监测能力、评估地震目录的可靠性以及研究地震活动特征具有重要意义，其有助于确定最小可靠震级范围，并为地震监测和地震研究提供参考。针对江苏及邻区地震目录的特点和需求，结合江苏省区域测震台网台站建设与发展情况，使用震级-序号法、多参数方法联合研究，对江苏区域台网记录的地震活动最小完整性震级
2024,
19(3):
514-525. doi: 10.11899/zzfy20240310
摘要:
随着水力压裂技术的发展与应用，各地区页岩气开采区的地震活动显著增强，且中等以上地震明显增多，严重影响工业和人类活动，为确保安全、绿色的页岩气开采，避免或减少破坏性地震活动，研究诱发地震机理和影响因素具有重要意义。为此总结美国、加拿大和我国典型页岩气开采区地震活动特征，并结合断层力学与莫尔-库仑破坏准则，较为系统地分析了目前对水力压裂技术诱发地震机制的主要认识，以及诱发地震的影响因素。研究结果表明，基于莫尔-库仑准则可以在宏观上解释注入式诱发地震活动，断层面摩擦系数、正应力、剪切应力和孔隙压力的变化都可能影响诱发地震活动的发生；在断层与诱发地震相对关系方面，地震活动有3种诱发机制，包括孔隙压力作用下的断层活化、孔隙弹性效应导致的断层活化、无震滑动引起的断层活化；诱发地震活动不仅与流体注入参数有关，还取决于区域断层孕震情况和应力状态等条件。目前由于影响水力压裂作用下断层剪切破裂起始及扩展的因素尚不完整，同时也缺乏有力的试验验证，有必要开展水力压裂试验工作，模拟页岩气开采过程中流体加载和应力边界等条件，进一步确定断层剪切破裂的驱动机制和关键影响因素。
随着水力压裂技术的发展与应用，各地区页岩气开采区的地震活动显著增强，且中等以上地震明显增多，严重影响工业和人类活动，为确保安全、绿色的页岩气开采，避免或减少破坏性地震活动，研究诱发地震机理和影响因素具有重要意义。为此总结美国、加拿大和我国典型页岩气开采区地震活动特征，并结合断层力学与莫尔-库仑破坏准则，较为系统地分析了目前对水力压裂技术诱发地震机制的主要认识，以及诱发地震的影响因素。研究结果表明，基于莫尔-库仑准则可以在宏观上解释注入式诱发地震活动，断层面摩擦系数、正应力、剪切应力和孔隙压力的变化都可能影响诱发地震活动的发生；在断层与诱发地震相对关系方面，地震活动有3种诱发机制，包括孔隙压力作用下的断层活化、孔隙弹性效应导致的断层活化、无震滑动引起的断层活化；诱发地震活动不仅与流体注入参数有关，还取决于区域断层孕震情况和应力状态等条件。目前由于影响水力压裂作用下断层剪切破裂起始及扩展的因素尚不完整，同时也缺乏有力的试验验证，有必要开展水力压裂试验工作，模拟页岩气开采过程中流体加载和应力边界等条件，进一步确定断层剪切破裂的驱动机制和关键影响因素。
2024,
19(3):
526-535. doi: 10.11899/zzfy20240311
摘要:
为控制双层框架墩结构地震损伤，提升结构震后功能恢复能力，本文提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构，结合拉格朗日方程和动量矩定理建立了结构横桥向地震反应分析模型。针对典型双层桥梁框架墩结构分别建立了现浇分析模型、自由摇摆分析模型和屈服消能摇摆分析模型，并采用远场地震动、近场无脉冲地震动和近场脉冲地震动对结构进行横桥向地震反应分析和结构参数影响规律分析。分析结果表明，摇摆桥墩可避免桥墩发生残余变形，且防屈曲阻尼器的设置起到了较好的减隔震及抗倒塌作用，尤其是在近场脉冲地震动作用下效果最为显著；摇摆结构参数对结构地震反应有明显影响，下层结构地震反应随着摇摆桥墩高宽比、尺寸参数和下层梁墩质量比的增大呈减小趋势，而上层现浇结构地震反应呈相反趋势，值得注意的是较小的上层结构固有频率将会增加现浇墩柱发生塑性变形的可能性。
为控制双层框架墩结构地震损伤，提升结构震后功能恢复能力，本文提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构，结合拉格朗日方程和动量矩定理建立了结构横桥向地震反应分析模型。针对典型双层桥梁框架墩结构分别建立了现浇分析模型、自由摇摆分析模型和屈服消能摇摆分析模型，并采用远场地震动、近场无脉冲地震动和近场脉冲地震动对结构进行横桥向地震反应分析和结构参数影响规律分析。分析结果表明，摇摆桥墩可避免桥墩发生残余变形，且防屈曲阻尼器的设置起到了较好的减隔震及抗倒塌作用，尤其是在近场脉冲地震动作用下效果最为显著；摇摆结构参数对结构地震反应有明显影响，下层结构地震反应随着摇摆桥墩高宽比、尺寸参数和下层梁墩质量比的增大呈减小趋势，而上层现浇结构地震反应呈相反趋势，值得注意的是较小的上层结构固有频率将会增加现浇墩柱发生塑性变形的可能性。
2024,
19(3):
536-547. doi: 10.11899/zzfy20240312
摘要:
构件材料性能会随服役时间的增加而退化，并导致桥梁结构抗震性能存在时变性。为探讨不同服役期下中小跨径桥梁抗震性能变化规律，以3跨预应力混凝土连续桥梁为例，通过分析材料力学性能指标时变性，量化不同服役期构件力学分析模型参数，并考虑桥墩、挡块及支座等构件力学性能退化,采用OpenSees软件建立桥梁有限元分析模型。基于非线性时程分析结果，揭示服役中小跨径桥梁横桥向地震响应时变性。研究结果表明，随着服役时间的增加，材料力学性能发生退化，使中小跨径桥梁各构件抗震能力下降；相同水平地震作用下，中小跨径桥梁主梁及挡块位移响应随服役时间的增加而降低，而桥墩损伤程度加剧，构件震害程度与不考虑构件力学性能时变性时相差较大，其中板式橡胶支座刚度及摩擦系数时变性是关键。因此，在服役中小跨径桥梁抗震分析中，有必要同时考虑桥墩、挡块及支座力学性能退化。
构件材料性能会随服役时间的增加而退化，并导致桥梁结构抗震性能存在时变性。为探讨不同服役期下中小跨径桥梁抗震性能变化规律，以3跨预应力混凝土连续桥梁为例，通过分析材料力学性能指标时变性，量化不同服役期构件力学分析模型参数，并考虑桥墩、挡块及支座等构件力学性能退化,采用OpenSees软件建立桥梁有限元分析模型。基于非线性时程分析结果，揭示服役中小跨径桥梁横桥向地震响应时变性。研究结果表明，随着服役时间的增加，材料力学性能发生退化，使中小跨径桥梁各构件抗震能力下降；相同水平地震作用下，中小跨径桥梁主梁及挡块位移响应随服役时间的增加而降低，而桥墩损伤程度加剧，构件震害程度与不考虑构件力学性能时变性时相差较大，其中板式橡胶支座刚度及摩擦系数时变性是关键。因此，在服役中小跨径桥梁抗震分析中，有必要同时考虑桥墩、挡块及支座力学性能退化。
2024,
19(3):
548-557. doi: 10.11899/zzfy20240313
摘要:
应用OpenSees有限元计算程序，选取某地铁车站结构为主要分析对象，构建了饱和土-地下结构体系地震反应运算模型，并利用该模型进行系统的地震反应计算。将现场饱和土动力反应视为饱和两相介质近场波动问题，选取时域显式数值算法进行计算，同时考虑了土体的弹塑性。研究结果显示：（1）因选取弹塑性土体本构，土体-地下结构的位移反应时程和输入地震动的位移时程体现出了显著性差异。（2）对于两层三跨地下结构，在以剪切波形式输入的地震动作用下，顶板的峰值加速度和侧向位移最大，中板次之，底板最小，场地土体对地震波具有放大效应，顶层的层间位移大于底层。（3）在地震动作用下，地下结构不同区域应力时程的改变规律存在非常显著的差异。中柱底部与底板节点处的应力峰值最大。地震动输入结束时，结构存在残余应力。
应用OpenSees有限元计算程序，选取某地铁车站结构为主要分析对象，构建了饱和土-地下结构体系地震反应运算模型，并利用该模型进行系统的地震反应计算。将现场饱和土动力反应视为饱和两相介质近场波动问题，选取时域显式数值算法进行计算，同时考虑了土体的弹塑性。研究结果显示：（1）因选取弹塑性土体本构，土体-地下结构的位移反应时程和输入地震动的位移时程体现出了显著性差异。（2）对于两层三跨地下结构，在以剪切波形式输入的地震动作用下，顶板的峰值加速度和侧向位移最大，中板次之，底板最小，场地土体对地震波具有放大效应，顶层的层间位移大于底层。（3）在地震动作用下，地下结构不同区域应力时程的改变规律存在非常显著的差异。中柱底部与底板节点处的应力峰值最大。地震动输入结束时，结构存在残余应力。
2024,
19(3):
558-568. doi: 10.11899/zzfy20240314
摘要:
目前国内外的砂土液化判别方法主要是基于易液化土层的原位测试资料建立，未考虑其周围相邻土层的渗透性差异。理论上讲，在地震荷载作用下，相邻土层渗透性差异对液化土层超孔隙水压累积具有影响。基于原位静力触探和钻孔资料，建立了新西兰地震中砂土液化场地剖面，分析表明地表液化分布区域与场地土层结构特征显著相关。物理模型试验和数值模拟计算结果表明，高渗透性的砾石土层对相邻液化土层超孔隙水压累积影响显著，其影响程度可以采用土层竖向等效渗透系数表征，等效渗透系数增大时，易液化土层超孔隙水压力累积明显变小，降低了液化势。因此，需要在砂土液化判据中考虑相邻土层渗透性差异因素，进而提高液化判别结果的准确性。
目前国内外的砂土液化判别方法主要是基于易液化土层的原位测试资料建立，未考虑其周围相邻土层的渗透性差异。理论上讲，在地震荷载作用下，相邻土层渗透性差异对液化土层超孔隙水压累积具有影响。基于原位静力触探和钻孔资料，建立了新西兰地震中砂土液化场地剖面，分析表明地表液化分布区域与场地土层结构特征显著相关。物理模型试验和数值模拟计算结果表明，高渗透性的砾石土层对相邻液化土层超孔隙水压累积影响显著，其影响程度可以采用土层竖向等效渗透系数表征，等效渗透系数增大时，易液化土层超孔隙水压力累积明显变小，降低了液化势。因此，需要在砂土液化判据中考虑相邻土层渗透性差异因素，进而提高液化判别结果的准确性。
2024,
19(3):
569-577. doi: 10.11899/zzfy20240315
摘要:
瓷柱型电气设备是变电站最常见的室外高压电气设备，抗震能力较差，历次震害表明该设备损坏是造成电力系统功能失效的主要原因。对110 kV电流互感器进行振动台试验，原设备与安装滑动自复位隔震支座设备同时进行试验，测定设备在不同地震动强度、不同地震波作用下关键位置加速度、位移和应变响应，分析电流互感器抗震性能和隔震支座隔震效果。研究结果表明，地震动峰值加速度为0.4 g时，电流互感器瓷套管根部最大应力为22.4 MPa，电流互感器加速度放大系数为3～8；滑动自复位隔震支座明显降低了电流互感器自振频率，瓷柱型电气设备瓷套管顶部加速度响应降低了80%以上，瓷套管根部应变响应不同程度地降低，说明滑动自复位隔震支座具有良好的隔震效果。
瓷柱型电气设备是变电站最常见的室外高压电气设备，抗震能力较差，历次震害表明该设备损坏是造成电力系统功能失效的主要原因。对110 kV电流互感器进行振动台试验，原设备与安装滑动自复位隔震支座设备同时进行试验，测定设备在不同地震动强度、不同地震波作用下关键位置加速度、位移和应变响应，分析电流互感器抗震性能和隔震支座隔震效果。研究结果表明，地震动峰值加速度为0.4 g时，电流互感器瓷套管根部最大应力为22.4 MPa，电流互感器加速度放大系数为3～8；滑动自复位隔震支座明显降低了电流互感器自振频率，瓷柱型电气设备瓷套管顶部加速度响应降低了80%以上，瓷套管根部应变响应不同程度地降低，说明滑动自复位隔震支座具有良好的隔震效果。
2024,
19(3):
578-587. doi: 10.11899/zzfy20240316
摘要:
变电站瓷柱类电气设备抗震性能较为薄弱，尤其是各电压等级的断路器不仅功能性强，价格昂贵，头部质量还重，地震易损性极高。建立了220 kV单极SF6断路器及支架体系的有限元模型，开展断路器地震响应分析和抗震性能研究，评估了断路器及支架结构体系关键部位的地震响应特点。强震作用下断路器灭弧室顶部的加速度、位移响应较大，瓷柱根部应力超过现行规范要求，抗震性能不足。为提高断路器的抗震能力，对断路器进行减震控制，分别在支架底部、中间和顶部设置减震器，减震元件力学模型为双线性模型。对有、无设置减震器的断路器地震响应进行对比分析，结果表明，3种减震器布置方案对断路器都有不错的减震效果支架顶部方案最好，中部方案次之。考虑实际工程中在支架顶部布置减震器有一定的难度，可将减震器布置在支架中部。
变电站瓷柱类电气设备抗震性能较为薄弱，尤其是各电压等级的断路器不仅功能性强，价格昂贵，头部质量还重，地震易损性极高。建立了220 kV单极SF6断路器及支架体系的有限元模型，开展断路器地震响应分析和抗震性能研究，评估了断路器及支架结构体系关键部位的地震响应特点。强震作用下断路器灭弧室顶部的加速度、位移响应较大，瓷柱根部应力超过现行规范要求，抗震性能不足。为提高断路器的抗震能力，对断路器进行减震控制，分别在支架底部、中间和顶部设置减震器，减震元件力学模型为双线性模型。对有、无设置减震器的断路器地震响应进行对比分析，结果表明，3种减震器布置方案对断路器都有不错的减震效果支架顶部方案最好，中部方案次之。考虑实际工程中在支架顶部布置减震器有一定的难度，可将减震器布置在支架中部。
2024,
19(3):
588-600. doi: 10.11899/zzfy20240317
摘要:
变电站属于生命线工程，某模块化变电站的一次设备预制舱底部设有钢构架，舱内设备单列布置，有必要研究并提升这种带钢构架预制舱结构及设备的抗震性能。首先，采用有限元软件ABAQUS进行地震作用下非隔震结构的非线性时程分析；然后，对该工程进行隔震设计并对比了隔震结构和非隔震结构的地震响应；最后，考虑钢构架刚度和隔震支座位置2个因素，在隔震结构的基础上进行参数化分析。结果表明，相较于非隔震结构，经设计的隔震结构延长了结构基本周期，在地震作用下具有较好的加速度和位移控制效果；针对本文选取的研究对象，钢构架截面采用H140结构会通过钢构架变形耗散地震能量，隔震支座不能充分发挥作用；相比于隔震支座布置于柱顶结构，布置于柱底结构具有更好的设备加速度和舱体位移控制效果，然而隔震支座会出现拉力。因此，建议此类结构隔震设计时，隔震支座的下部钢构架应具备一定刚度（当构架上部舱体重量为25 t时，底部构架刚度建议不小于3615 kN/m），隔震支座位置需综合考虑隔震支座受力和隔震效果。
变电站属于生命线工程，某模块化变电站的一次设备预制舱底部设有钢构架，舱内设备单列布置，有必要研究并提升这种带钢构架预制舱结构及设备的抗震性能。首先，采用有限元软件ABAQUS进行地震作用下非隔震结构的非线性时程分析；然后，对该工程进行隔震设计并对比了隔震结构和非隔震结构的地震响应；最后，考虑钢构架刚度和隔震支座位置2个因素，在隔震结构的基础上进行参数化分析。结果表明，相较于非隔震结构，经设计的隔震结构延长了结构基本周期，在地震作用下具有较好的加速度和位移控制效果；针对本文选取的研究对象，钢构架截面采用H140结构会通过钢构架变形耗散地震能量，隔震支座不能充分发挥作用；相比于隔震支座布置于柱顶结构，布置于柱底结构具有更好的设备加速度和舱体位移控制效果，然而隔震支座会出现拉力。因此，建议此类结构隔震设计时，隔震支座的下部钢构架应具备一定刚度（当构架上部舱体重量为25 t时，底部构架刚度建议不小于
2024,
19(3):
601-612. doi: 10.11899/zzfy20240318
摘要:
砌体结构参数具有离散性高且其受到地震作用后响应结果非线性强等特点，所以在砌体地震易损性研究中结构参数不确定性对结果产生的影响不容忽视。针对汶川地震中具有代表性的砌体结构，提出基于DOE（试验设计）方法考虑在砌体结构地震易损性研究中结构参数不确定性的影响。首先，使用Plackett-Burman方法开展结构参数的灵敏度分析，筛选出对砌体结构地震响应影响较大的3个结构参数；然后，根据筛选结果及地震参数PGA进行试验设计，进而建立结构参数与最大层间位移角的响应面回归模型；最后，通过进行蒙特卡罗模拟获得地震易损性曲线，并进一步评估结构参数不确定性对砌体地震易损性分析的影响程度。研究结果表明，弹性模量、密度和抗拉强度是对砌体结构易损性影响较大的3个参数；当地震动PGA为0.1 g时，相较于其他结构参数，弹性模量对结构地震响应的影响最显著；当PGA为0.2 g时，3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、密度和抗拉强度，当PGA为0.4 g时，3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、抗拉强度与密度。本文所提出的方法计算量少、精度高，可为有效解决砌体结构参数种类众多和材料非线性强等难题提供新思路。
砌体结构参数具有离散性高且其受到地震作用后响应结果非线性强等特点，所以在砌体地震易损性研究中结构参数不确定性对结果产生的影响不容忽视。针对汶川地震中具有代表性的砌体结构，提出基于DOE（试验设计）方法考虑在砌体结构地震易损性研究中结构参数不确定性的影响。首先，使用Plackett-Burman方法开展结构参数的灵敏度分析，筛选出对砌体结构地震响应影响较大的3个结构参数；然后，根据筛选结果及地震参数PGA进行试验设计，进而建立结构参数与最大层间位移角的响应面回归模型；最后，通过进行蒙特卡罗模拟获得地震易损性曲线，并进一步评估结构参数不确定性对砌体地震易损性分析的影响程度。研究结果表明，弹性模量、密度和抗拉强度是对砌体结构易损性影响较大的3个参数；当地震动PGA为0.1 g时，相较于其他结构参数，弹性模量对结构地震响应的影响最显著；当PGA为0.2 g时，3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、密度和抗拉强度，当PGA为0.4 g时，3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、抗拉强度与密度。本文所提出的方法计算量少、精度高，可为有效解决砌体结构参数种类众多和材料非线性强等难题提供新思路。
2024,
19(3):
613-628. doi: 10.11899/zzfy20240319
摘要:
为评估自复位预制节段拼装中空夹层钢管混凝土（Concrete-filled Double Skin Steel Tubular, CFDST）桥墩在地震动作用下的易损性，本研究基于现有的低周反复荷载试验数据，采用有限元分析方法，选用墩顶水平位移角和残余位移角2个指标作为评估标准进行定量分析。针对3种不同类型地震动（远场、近场无脉冲和近场有脉冲），分别建立了关于水平位移角和残余位移角2个指标的易损性曲线，并分析了不同损伤指标和地震动类型对其地震易损性的影响。研究结果表明，在自复位预制节段拼装CFDST桥墩地震易损性分析中，仅采用水平位移角作为损伤指标是安全可靠的；相比远场地震动和近场无脉冲型地震动而言，近场脉冲型地震动对自复位预制节段拼装CFDST桥墩的变形和自复位有显著影响。
为评估自复位预制节段拼装中空夹层钢管混凝土（Concrete-filled Double Skin Steel Tubular, CFDST）桥墩在地震动作用下的易损性，本研究基于现有的低周反复荷载试验数据，采用有限元分析方法，选用墩顶水平位移角和残余位移角2个指标作为评估标准进行定量分析。针对3种不同类型地震动（远场、近场无脉冲和近场有脉冲），分别建立了关于水平位移角和残余位移角2个指标的易损性曲线，并分析了不同损伤指标和地震动类型对其地震易损性的影响。研究结果表明，在自复位预制节段拼装CFDST桥墩地震易损性分析中，仅采用水平位移角作为损伤指标是安全可靠的；相比远场地震动和近场无脉冲型地震动而言，近场脉冲型地震动对自复位预制节段拼装CFDST桥墩的变形和自复位有显著影响。
2024,
19(3):
629-638. doi: 10.11899/zzfy20240320
摘要:
地震韧性指受灾系统在地震灾害中具有承受、恢复和学习转化的能力，为抗震减灾工作提供了新的理论指导和建设思路。作为一个地震频发的国家，新西兰的地震应对已有百年历史，地震韧性建设相对成熟，主要通过开展顶层设计、建立韧性组织体系、提升城市设施韧性、强化社区抗震减灾能力和利用信息技术辅助灾害响应等举措，提升新西兰的地震韧性。我国抗震任务繁重，建设地震韧性城市具有必要性和挑战性，新西兰地震韧性建设经验可为我国提供有益借鉴。本文旨在总结新西兰地震韧性建设成功经验的基础上，为我国地震韧性理论发展和地震韧性城市建设提供参考和启发。
地震韧性指受灾系统在地震灾害中具有承受、恢复和学习转化的能力，为抗震减灾工作提供了新的理论指导和建设思路。作为一个地震频发的国家，新西兰的地震应对已有百年历史，地震韧性建设相对成熟，主要通过开展顶层设计、建立韧性组织体系、提升城市设施韧性、强化社区抗震减灾能力和利用信息技术辅助灾害响应等举措，提升新西兰的地震韧性。我国抗震任务繁重，建设地震韧性城市具有必要性和挑战性，新西兰地震韧性建设经验可为我国提供有益借鉴。本文旨在总结新西兰地震韧性建设成功经验的基础上，为我国地震韧性理论发展和地震韧性城市建设提供参考和启发。
