总结了当前场地地震反应分析的计算方法与发展现状,得到寒区场地中由于冻土层结构的存在会对地震动的传播和场地的地震反应产生影响的结论。土体在冻结过程中其强度与刚度会显著增强,在地震过程中冻融土层界面的容易发生滑移破坏,并对场地地震反应和地震波的传递特征具有较大影响,是冻土场地地震反应分析中应当考虑的关键问题。鉴于当前场地地震反应计算方法不能模拟该界面的滑移特征的局限性,建议构建冻土场地地震反应计算新方法,并阐述了构建该方法所需要开展的基础性研究工作。

随着国家经济建设程度的提高,"一带一路"战略的布局,寒区交通网络与房屋建筑工程日益增多,建设中面临着很多季节冻土相关的地基振动分析以及地震灾害风险评价等问题,以往关注较少的冻土动力学性能逐渐受到重视;由于受研究条件的限制,以往通过低温动三轴试验获得的冻土动剪切模量阻尼比参数,其可靠性有待提高。本文以国内首台低温共振柱仪为试验平台,对低温共振柱试验技术进行了摸索;对粘土、粉土及砂土3种典型土类进行了一系列不同温度、含水率及冻融循环次数的共振柱试验,并总结其动剪切模量阻尼比参数的变化模式及规律;初步研究了Ⅰ、Ⅱ类理想含季节冻土场地工况中的地震反应。试验技术从围压介质入手,经过方案比较,将氯丁橡胶膜与硅油作为围压介质;通过实测结果与前人成果,选择冻结时长为24h,而冻结温度则按照不同土类进行选择。按这套技术进行低温共振柱试验,测试结果离散性小且可靠性高。使用先进可靠的低温共振柱试验技术,研究负温下3种典型土类动剪切模量阻尼比变化的基本模式,并提出温度修正系数及其计算方法。结果表明,无论何种土类,负温对其初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比都有重要影响,相应的温度修正系数按Boltzmann与指数...

为研究土的不同状态对桩基础桥梁地震反应的影响,以青藏线某跨度32m的高桩承台简支梁桥为工程背景进行分析。根据桩基础桥梁的振动特点,建立非线性有限元动力模型,分别分析冻土和非冻土2种不同状态下结构的地震响应。结果表明,冻土状态下承台加速度反应及振动频率较大,非冻土状态下承台的水平位移、桩尖压入变形及震后残余缝隙较大;非冻土状态下桩的水平位移较大,冻土状态下桩的剪力及弯矩最大值较大;冻土模型桩顶部内力较大,内力较大值的分布区域相对较小;非冻土模型桩底部内力较大;承台底部力~位移滞回曲线在冻土状态下呈滑移接触的特点,非冻土状态下呈饱满的纺锤状。

季节性冻土层在冬季冻结后,场地的动力特性和卓越周期发生改变,季节性冻土场地内的埋地输油管道的地震反应也必将受到影响。分别对埋地管道在不同冻胀条件下的地震反应进行了计算分析。结果表明冻胀条件埋地输油管道的地震响应影响较大,不同季节性冻土场地冻胀条件下管道的设计与施工都应该考虑季节性冻土的冻胀条件的影响。

在大量试验研究成果的基础上,运用冻土物理学、冻土力学、数值传热学、高等土力学及土动力学等基本理论,建立了冻土区道路及铁道工程路基的水-热-动力耦合数学模型(有效应力法),并编制了相应的数值分析程序。最后,以青藏铁路某典型断面为例,对冻土铁路路基在地震荷载作用下的动力响应问题进行了系统分析,并评价了路基的地震安全稳定性。结果表明,提出的冻土路基动力分析模型合理,能较好地模拟冻土铁路路基的地震反应问题。另外,当发生设计烈度以下的地震时,青藏铁路路基不会产生严重破坏,经运营管理部门的维修后即可投入正常生产。

利用ANSYS软件,对Ⅱ类场地上的挖井基础桥墩在两种边界条件下的冻土和融土的地震反应进行了计算,并对结果进行了分析和比较.结果表明Ⅱ类场地上的挖井基础桥墩,采用粘弹性边界时的桥墩地震反应比固定边界时的地震反应小;冻土时的地震反应比融土时的地震反应明显减小.

季节性冻土层改变了地基土的动力特性和卓越周期,因而对桥墩的地震反应产生影响.利用ANSYS软件,对Ⅱ类场地上的桩基础桥墩在场地非冻结期和冻结期两种情况下的地震反应进行了计算,并对结果进行了分析和比较.结果表明Ⅱ类场地上的桩基础桥墩,冻结期的地震反应比非冻结期的地震反应明显减小.

季节性冻土场地从未冻结状态过渡到冻结状态或反向循环,土体的物理力学性质将发生巨大变化,各种强度指标大幅度提高或衰减。中国东北、华北及西北大部分地区烈度在7度以上。立式圆柱形储液罐一旦在地震中遭受破坏,其损失不仅为罐体本身和所储存的介质,更为严重的是它所产生的次生灾害。以Ⅲ类季节性冻土场地上的八种立式储罐为研究对象,计算了场地在非冻结期和冻结期两种情况下储罐的地震反应,并对计算结果进行了对比分析。结果表明Ⅲ类季节性冻土场地上的储罐,冻结期的地震反应要比非冻结期的地震反应明显增大。

季节性冻土场地的地震动特性研究是工程结构抗震的一个新领域。本文对20000m3、50000m3浮顶罐在冰冻期与非冰冻期两种工况下的地震反应进行了时程分析。通过分析发现,季节性冻土层的存在明显地影响着场地的动力特性,进而影响储罐的抗震安全性。因而建议对于季节性冻土场地上的储罐应该进行非冻结和冻结两种情况下的抗震安全性验算。

储罐属于薄壁结构 ,在地震过程中往往会造成严重灾害 .季节性冻土层从非冻结期过渡到冻结期 ,土层的动力参数会发生很大变化 .Ⅱ类场地由于覆盖层较薄 ,所以土层动力参数的变化将直接影响场地总的动力特性 .以Ⅱ类季节性冻土场地上的 8种浮顶罐为研究对象 ,计算了场地在非冻结期和冻结期 2种情况下储罐的地震反应 ,对比分析了 2种状态下的地震反应时程曲线 .结果表明 ,Ⅱ类冻土场地上的绝大多数储罐 ,冻结期的地震反应要比非冻结期的地震反应大 .在设计北方高寒地区上的储罐时 ,必须考虑季节性冻土层的影响