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In performance-based geotechnical earthquake engineering, the required degree and spatial extent of ground densification for mitigation of liquefaction beneath a structure should be determined based on the acceptable levels of performance of foundation. Currently, there is no solution for evaluation of the amount of settlement and tilt of footings constructed on a densified ground which is surrounded by a liquefiable soil. This implies the need for numerical procedures for simulation of seismic behavior of shallow foundations supported on both liquefiable and densified subsoil. In this paper, the dynamic response of shallow foundations on a densified ground is studied using a 3D fully coupled dynamic analysis. For verification of the numerical model, simulation of a series of centrifuge experiments has been carried out and the results were compared with the experimental measurements. After verification of the numerical model, a comprehensive parametric study has been performed to develop a methodology for estimating the effectiveness of subsoil densification in reducing liquefaction-induced settlement of shallow foundations. Range of problem variables were considered in a way that the possibility of bearing capacity failure is low enough. The proposed methodology can be utilized for development of a performance-based design procedure for liquefaction hazard mitigation by soil densification. 相似文献
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大地震等诸多激励均能激发全球自由振荡现象,通常表现为驻波形式的全球整体振荡.现有的地震波数值模拟方法多为非保结构方法,无法压制长时程计算中的积累误差.本文采用优化的三阶辛格式谱元法,对地球自由振荡及全球尺度的地震波传播进行了长时程模拟.通过与传统的基于Newmark算法的谱元方法结果对比分析,明确验证了本文所得优化的三阶辛格式谱元法在模拟地球自由振荡等大规模长时程问题上的优越性和准确性.上述进展在方法论层面为今后探测、刻画全球尺度地球非均匀结构的驻波数值方法奠定了部分基础,并为相关研究领域提供了新的选择. 相似文献
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1604年泉州海外大地震及其海啸影响分析 总被引：1，自引：0，他引：1
由于史料记载的模糊和局限性, 1604年泉州海外8级大地震是否引发地震海啸灾难, 一直是有争议的。 该文从这次地震历史资料的辨别、 考证和分析研究认为, 泉州海外大地震并未引发地震海啸产生的显著灾害。 在相关的史料与台湾海峡发震构造的分析基础上, 通过潜在海啸源的鉴别以及海啸源参数的确定, 对泉州滨海断裂和台湾海峡浅滩南缘海啸源进行数值模拟计算。 在计算过程中, 利用了1994年台湾海峡浅滩南缘地震的海啸波验潮站资料, 对计算模型和方法进行了检验。 1604年泉州海外大地震的潜在海啸源(滨海断裂)的数值计算结果表明, 海啸波对泉州湾沿岸的增减水效应不足以造成灾难性的影响, 因此也为1604年泉州海外大地震未引发灾难性的海啸提供了新的证据。 相似文献
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利用计算机模拟复杂的系统和过程,是当今世界科技发展的新潮流,在地学领域,数值模拟已经渗透到地学研究的各个重大领域。本项目提出建立一个用于地震模拟和预报的数据库应用平台,以地壳动力学研究和强震机理研究为应用核心,将地震地质研究、地形变研究、地应力研究、地球内部结构研究等多种相关的学科手段的观测资料、实验结果和理论分析有机地结合起来,实现技术和数据资源的共享。利用这些信息构建比较合理的地球模型和尽可能多的约束条件,并在有限元分析系统上进行地壳形变和地震过程的数值模拟。 相似文献
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饱和砂土液化是由地震引起的一种最常见的工程地质现象,也是造成重大地震灾害的主要原因之一。由于成因的复杂性和所造成灾害的严重性,饱和砂土液化一直是土动力学和岩土地震工程研究领域的重要课题。针对饱和砂土液化问题,基于开源地震工程数值计算平台OpenSees,对材料库中的4种砂土本构模型进行数值计算。采用二维u-p单元模拟土颗粒位移和孔隙水压力,分析和对比4种模型在循环动力荷载作用下的加速度、超孔隙水压力、位移、剪应力-剪应变和平均有效应力路径方面的响应结果。研究结果表明:(1)砂土对输入加速度表现出一定的放大效应,对于不同的模型,该放大效应存在一些差异;(2) Stress Density模型在循环动力荷载作用下易产生永久变形;(3)在循环动力荷载作用下,PDMY模型和CycLiqCPSP模型的强度逐渐降低,直到完全消失;(4) Stress Density模型和Manzari Dafalias模型在循环动力荷载下表现出明显的剪胀效应。研究成果对砂土液化的数值模拟问题具有重要的理论价值,可为饱和砂土的液化模拟和砂土本构模型的选取提供参考。 相似文献
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As a deterministic numerical approach for simulation of earthquake ground motions, the spectral element method (SEM) is applied to generate a broadband acceleration array for dam-canyons instead of the traditional empirical or stochastic methods. Specifically, the SEM analysis model with an extra fine mesh is used for the Pacoima Canyon to simulate the entire path starting from earthquake source rupture via the propagation medium to the local site. The source and the 3D earth model (velocity structure) are validated through the modeling of the Newhall earthquake on 28 October 2012 at a frequency of up to 8 Hz. Subsequently, the San Fernando earthquake records on 13 January 2001 are further used to study the effects of propagation path in simulation. Finally, the spatially varying ground motions at the Pacoima Canyon are obtained for different source mechanisms. The results show that the source mechanism and the local site topography significantly affect the distribution of the peak accelerations along the canyon. 相似文献
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本文以纵向非一致地震激励试验为主,对地下综合管廊振动台模型试验结果进行了分析,包括模型场地的加速度响应、结构的应变响应、结构和场地加速度响应关系、结构应变响应的原因、结构接头位移响应、结构在纵向非一致激励和一致激励下应变响应的区别。结果分析表明,本试验模型场地及模型结构设计合理,从中得到了关于地下综合管廊非一致地震激励作用下响应规律的一些新内容。 相似文献
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Collapse resistance of high‐rise buildings has become a research focus because of the frequent occurrence of strong earthquakes and terrorist attacks in recent years. Research development has demonstrated that numerical simulation is becoming one of the most powerful tools for collapse analysis in addition to the conventional laboratory model tests and post‐earthquake investigations. In this paper, a finite element method based numerical model encompassing fiber‐beam element model, multilayer shell model, and elemental deactivation technique is proposed to predict the collapse process of high‐rise buildings subjected to extreme earthquake. The potential collapse processes are simulated for a simple 10‐story RC frame and two existing RC high‐rise buildings of 18‐story and 20‐story frame–core tube systems. The influences of different failure criteria used are discussed in some detail. The analysis results indicate that the proposed numerical model is capable of simulating the collapse process of existing high‐rise buildings by identifying potentially weak components of the structure that may induce collapse. The study outcome will be beneficial to aid further development of optimal design philosophy. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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圆柱形支撑大跨度建筑稳定性较差,不能在强震冲击下保持稳定的结构状态。为解决此问题,设计圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,通过圆柱分析法则的确定、有限元支撑模拟分析与监测、圆柱形支撑体系承载能力分析以完成模型的仿真分析与监测。基于此对大跨度建筑结构强震冲击进行静力分析,调整强震冲击下模型的结构,完成模型的搭建。模拟强震冲击环境,设计对比实验结果表明,应用圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,可明确圆柱形支撑大跨度建筑薄弱点,发现稳定性较差建筑结构单元,达到提升圆柱形支撑大跨度建筑在强震冲击下稳定性的目的。 相似文献
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基于大量岩石力学实验,Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述岩石摩擦过程的速率-状态摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成为研究地震成核等地震演化机制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了描述受静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的余震触发机制的解析模型.现在Dieterich模型已经成为解释余震随时间衰减规律的Omori定律等地震观测现象的有力工具.与之相对应,广泛使用的Coulomb应力失稳模型也可以给出断层受到静态剪应力扰动后,断层失稳时间的提前和推后量.Dieterich模型和Coulomb应力失稳模型基于不同的物理方法,所以在进行地震危险性评估时,二者均有各自的局限性.本文利用R-S摩擦定律控制的1-D弹簧-滑块模型,模拟计算了理论地震循环以及在不同静态剪切应力扰动下,失稳时间的提前和推后量的变化情况,然后将计算得到的时间提前和推后量分别与Dieterich模型和Coulomb模型的相应计算结果进行了定量化对比和差异性分析,并给出了相应的解释.数值模拟结果显示,对于R-S摩擦定律在参数不变的条件下,断层模型失稳时间的提前和推后量的大小强烈依赖于静态剪应力扰动的大小和作用时间,而且绝对值相同的正、负向静态剪应力扰动造成的失稳时间的提前和推后量的变化情况并不完全一致.在震后松弛/滑移阶段和闭锁阶段,时间提前和推后量是常数,且随静态剪应力扰动绝对值的增大而增大,两者的比值接近于1.0,这与Dieterich模型和Coulomb模型的结果是一致的,相应的差值小于两模型结果的10%.而在自加速阶段,模拟计算结果则存在与Dieterich模型和Coulomb模型结果不同的特征.首先,在自加速阶段模拟计算结果均偏离Coulomb模型,而且时间提前和推后量的比值小于1.0,相异于Coulomb模型的论断.不过当受到正向静态剪应力扰动后,Dieterich模型的结果和模拟计算结果是一致的,最大相差量不超过Dieterich模型结果的7%,可接近0.对于负向静态剪应力扰动,当其绝对值较小时,Dieterich模型的结果很接近模拟计算结果,相差量不超过该结果的14%.但对于绝对值较大的情况,模拟计算结果远大于Dieterich模型的结果,最大可达Dieterich模型结果的35倍,这是由于负向静态剪应力扰动后使得Ω=δ·θ/dc1的条件不再成立,进而使得Dieterich模型不再成立.总的来说,与模拟计算相比Dieterich模型可以很好地描述1-D断层受扰后失稳时间提前和推后量的变化情况,并且可以体现出正、负静态剪切应力扰动后失稳时间提前量和推后量变化的差异性,而Coulomb模型则不能完整地给出受到静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的估计值. 相似文献
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为解决强震后严重受损砌体窗间墙难以快速修复问题,提出一种承压抗剪型金属阻尼器替代墙肢的修复方法。根据窗间墙受损特征,数值建模设计与其受力特性吻合的阻尼器,选取多层砌体墙受损模型分别进行修复前后的拟静力对比试验,分析两模型的破坏特征、滞回特性、刚度退化规律、耗能与变形特征等抗震性能。研究结果表明:承压抗剪型阻尼器替换修复技术可快速改善砌体的抗震性能,增强结构的变形能力,是满足震后受损砌体结构功能迅速恢复的一种简捷修复方法,为消能减震技术在砌体结构中的应用提供借鉴。 相似文献
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断层演化过程中的周期和非周期地震滑移及非地震滑移一维断层模型分析 总被引：2，自引：0，他引：2
本文首先根据Dieterich和Ruina提出的含速率和状态的摩擦定律(Dieterich-Ruina定律), 基于一维弹簧-滑块模型推导了地震复发周期的解析表达式, 然后将该近似解与数值模拟结果以及Barbot等的相关研究进行了对比分析． 此外, 本文还利用数值模拟与理论分析研究了断层周期和非周期演化的力学成因机制以及非地震滑移形成的另类力学机制, 并讨论了一维弹簧-滑块模型的优点及其局限性． 结果表明: ① 震后滑移和自加速/成核阶段的持续时间在整个演化过程中不能被忽略; ② 在修正后的复发周期模型中, 复发周期的长短除了与断层特征尺度、 作用于断层面上的有效正应力和远场加载速率相关外, 还受Dieterich-Ruina定律中摩擦参数的取值以及临界滑移距离的影响; ③ 当给定各个物理参数和几何参数时, 目前所得到的解析近似解可以很好地估计地震的复发周期, 其相对误差可小于5%; ④ 在断层演化过程中, 施加剪切应力加载会产生非周期的地震滑移, 而在自加速/成核阶段后期或震后滑移阶段早期, 施加较大的剪切应力加载, 则会出现非地震滑移． 相似文献
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唐山7.8级强震孕育条件及前兆场时空演化的三维数值模拟计算与分析 总被引：1，自引：0，他引：1
首先对由深部地震测深剖面观测综合归纳出一个华北地区岩石圈１２层三维非均匀实际模型在承受和不承受来自底面的上拱力条件下的应力场进行了数值模拟计算，并根据计算结果对唐山地震孕震条件及长期前兆进行分析研究。 相似文献
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Ung Jin Na Samit Ray Chaudhuri Masanobu Shinozuka 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2008,28(2):147-158
Past experience has shown that ports are often susceptible to severe damage during earthquakes. From field damage data of 1995 Kobe earthquake, it is observed that the seismic behavior of port structures shows significant variability. In this study, a 2D numerical model, representing PC1 berth located in Port Island, Kobe and damaged in the 1995 Kobe earthquake, has been developed and used to simulate seismic behavior. It has been found that the uncertainties in the friction angle and the shear modulus of reclaimed soil contribute most to the variability of the residual horizontal displacement (RHD) response of the quay wall of port structures. To investigate the propagation of uncertainties of soil–structure system to the quay wall, a tornado diagram and a first-order second-moment analysis are used. Uncertainty of ground motions has also been investigated. Based on the results, design considerations have been provided. 相似文献
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2008年5月12日四川汶川地区发生MW7.9地震,震中位置103.4°E,31.06°N.这次地震造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域建筑物的严重破坏和人员的重大伤亡,且因为高山等地形复杂区域抢险救灾的艰巨性,为及时救援造成很大干扰.为更好理解地形因素对于强地面数值模拟结果的影响,建立了包含地形起伏影响及去除地形影响的两类模型.同时,依据震源破裂过程运动学反演结果,建立了包含障碍体破裂过程的震源滑动模型,实现断层分段、空间倾角以及滑移角的动态设定.基于动力学的地震动模拟方法,通过对地震波传播过程的数值计算和后处理分析,模拟由地震激发的区域强地面运动过程.结果显示：（1）强震动台站的断层距对地形效应具有放大或抑制作用,距离断层破裂带越近,地形效应越明显,反之,距离越远,则地形效应越微弱;（2）因为地形高差与障碍体的影响,地震造成的峰值可能出现在震中区域之外;（3）考虑地形影响模型的地表峰值速度（PGV）区域位于汶川与北川附近;而未考虑地形影响模型的PGV区域位于灌县—江油断层的后半段,处清平、安县附近;对汶川地震近实时强地面运动波场的模拟、峰值图谱的圈定及未来大地震强地面运动特征的预测都有重要指示意义. 相似文献
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Innovative substructuring technique for hybrid simulation of multistory buildings through collapse 
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下载免费PDF全文 Hybrid simulation combines numerical and experimental methods for cost‐effective, large‐scale testing of structures under simulated dynamic earthquake loads. Particularly for experimental seismic collapse simulation of structures, hybrid testing can be an attractive alternative to earthquake simulators due to the limited capacity of most facilities and the difficulties and risks associated with a collapsing structure on a shaking table. The benefits of hybrid simulation through collapse can be further enhanced through accurate and practical substructuring techniques that do not require testing the entire structure. An innovative substructuring technique for hybrid simulation of structures subjected to large deformations is proposed to simplify the boundary conditions by overlapping the domains between the numerical and experimental subassemblies. The advantages of this substructuring technique are the following: it requires only critical components of the structure to be tested experimentally; it reduces the number of actuators at the interface of the experimental subassemblies; and it can be implemented using typically available equipment in laboratories. Compared with previous overlapping methods that have been applied in hybrid simulation, this approach requires additional sensing in the hybrid simulation feedback loop to obtain internal member forces, but provides significantly better accuracy in the highly nonlinear range. The proposed substructuring technique is verified numerically and validated experimentally, using the response of a four‐story moment‐resisting frame that was previously tested to collapse on an earthquake simulator. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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三维立体可视化震情会商系统平台设计与实现 总被引：2，自引：1，他引：1
随着政府和社会公众对建立现代震情会商系统的需求日益增强,本文尝试应用三维GIS技术和体绘制可视化方法,解决地震会商过程中的多源、海量地学数据的协同可视化问题.设计并实现了三维立体可视化会商系统平台,并在其上将汶川余震分布、数值模拟和华北精细地下三维速度结构等研究成果进行了集成测试. 相似文献
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基于OpenSees-OpenFresco-MTS混合试验系统,选取关键构件底层中柱,进行大空间地下结构地震响应混合试验研究。在混合试验过程中,取结构底层中柱为试验子结构,取结构剩余部分与土体为数值子结构。为了满足试验要求,开发了一种专用于混合试验的可变刚度钢构件。通过更换柱脚螺杆改变试验装置侧向刚度。在混合试验前,根据数值模型中对应单元侧向刚度确定钢构件侧向刚度;根据幅值比和相位差等频域指标评价混合试验结果。试验结果显示:在上海人工波工况、El Centro波工况和Kobe波工况中,理论结果与试验结果匹配良好。在以大空间地下结构地震响应为研究对象时,基于OpenSees-OpenFresco-MTS的混合试验系统具有良好的稳定性与精确性。 相似文献
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近年来我国布设的强震动观测结构台阵越来越多,并在数次地震中捕获了一批宝贵的观测记录,这些记录既是对应用日益广泛的结构数值模拟结果的检验和参数标定的依据,也是结构健康监测的重要数据。本文选取昆明防灾减灾中心大楼观测台阵捕获的3次中远场小震记录作为研究对象,对比ANSYS结构数值模拟和观测值之间在时程以及谱特性等方面的响应差别,证明了在弹性范围下二者结果具有较好的一致性。最后,基于观测记录,采用高效简单的经验谱比法进行了结构模态参数快速识别,3次地震下的自振频率计算结果相对稳定,与数值建模计算结果的差值可控制在0.17Hz以内。 相似文献