• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

专题简介

庄海洋

庄海洋. 专题简介[J]. 震灾防御技术, 2023, 18(1): .
引用本文: 庄海洋. 专题简介[J]. 震灾防御技术, 2023, 18(1): .

专题简介

  • 城市地下基础设施完全埋于土中,强震发生时地层的非线性动力大变形将直接作用于城市地下基础设施结构上,进而极易引起城市地下基础设施的严重震害,造成巨大的经济损失和人员伤亡,同时也影响震后救灾工作和城市功能恢复。例如,阪神地震中大开地铁车站大部分中柱倒塌失效,车站顶板坍塌、导致上覆土层下沉,地表最大沉陷量约为3.0 m。阪神地震后,大开车站进行了重建,6个月后才恢复通车,震后1年才恢复正常运营,整个修复过程耗费超过100亿日元。因此,城市地下基础设施作为韧性城乡建设的重要组成部分,其抵抗地震的能力与震后使用功能,对保障人民生命安全、震后救援救灾、保持城市功能意义重大。

    近年来,城市抗震韧性研究发展迅速,已成为国内外地震工程领域的研究热点。2011年,美国国家研究委员会提出了实现“国家韧性”的目标,美国旧金山、纽约等城市陆续提出了“抗震韧性城市”的建设目标。2015年在日本仙台举行的第3次联合国减灾大会上通过的《2015-2030仙台减灾框架》指出:提高韧性是未来15年联合国的4个优先领域之一。2017年,我国将“韧性城乡”研究列为“国家地震科技创新工程”4大计划之一。目前,地下结构抗震韧性的研究相对滞后,城市地下结构地震安全问题的研究仍主要集中在提升地下结构的抗力韧性方面,即提高结构在地震中的抗震性能、减小地震引起的结构损伤,对城市地下结构的可恢复韧性和快速修复性研究非常缺乏。

    面向提升我国韧性城市的地下空间发展战略计划,应发展具有良好抗震性能和震后快速恢复使用功能的韧性抗震地下结构。为探明城市地下基础设施的抗震韧性,非常有必要对其相关的理论分析方法、数值模拟技术和模型试验手段等内容进行研究,揭示土与地下结构的动力相互作用机理,探明城市地下基础设施的地震反应规律和致灾机理,评价其地震易损性,提出城市地下基础设施防震韧性的评价标准和评价体系等。

    本期专题收录的文章体现了如上的发展趋势和研究内容。赵密等采用反应加速度法和反应谱法计算了多层多跨矩形地铁车站结构在均质场地和浅基岩场地条件下的地震响应,并以动力时程分析法结果作为参考解,探究浅基岩场地条件下地下结构抗震分析简化方法计算精度,结果表明,反应谱法和反应加速度法在浅基岩场地条件下的计算精度均小于均质场地条件,且反应谱法计算精度受场地条件的影响较小。蒋家卫等提出了间接地下结构Pushover分析法,该方法以多地震动作用下自由场响应均值为目标位移,采用倒三角荷载分布模式,经1次Pushover分析得到结构响应均值,并将多地震动作用下的自由场响应峰值地表位移数据样本的标准差等效为结构地震响应的标准差。白笑笑等基于Biot动力完全耦合的有效应力分析方法,将现有的Masing模型扩展到循环塑性框架,以模拟超静孔隙水压力的产生和土骨架滞回应力-应变非线性,以某均质砂质海床沉管隧道工程为例,研究了波浪、地震联合作用下可液化海床与沉管隧道相互作用规律。庄海洋等基于CiteSpace软件对文献展开量化分析,明确了地下结构抗震与减隔震领域的历史发展脉络和研究进展,对地下结构地震反应分析涉及的原型观测、理论分析、模型试验、数值模拟进行了阐述,并综合分析了各种研究方法的优缺点与适用情况,总结了国内外关于减轻强震区地下结构震害技术措施的研究成果,并对城市地下结构抗震韧性提升及未来急需开展的研究工作给出建议。潘强等以苏通GIL综合管廊工程为依托,采用修正Davidenkov黏弹性动力本构和Byrne孔压增量耦合模型,建立了精细化三维综合管廊及内部结构有限元模型,考虑上覆水的影响,从衬砌应力分布、张开量及结构损伤角度分析了综合管廊非线性地震反应特性。许紫刚等引入地面高层结构中的分体柱设计理念,形成新型地下车站结构抗震体系,通过拟静力推覆分析对比了传统钢筋混凝土中柱和分体柱在轴向压力作用下的水平变形特性,建立了土-结构相互作用的拟静力推覆分析有限元模型,从关键截面内力、关键构件变形能力、关键构件塑性损伤等角度对比了采用传统钢筋混凝土中柱和分体柱的地下结构抗震性能差异。李心熙等基于梁-弹簧模型的多尺度沉管隧道纵向动力响应分析模型,建立了其地震易损性曲线,结合FEMA提出的性能恢复模型,对隧道抗震韧性进行了定量评价,并以沉管隧道实际工程为背景进行隧道抗震韧性分析,探究了不同PGA及地层-结构相对刚度比等因素的影响规律。苗晗等建立了土-叠合装配式综合管廊有限元模型,探讨了地震动不同强度和频谱特性对叠合装配式综合管廊加速度、位移响应及地震损伤特性的影响,并提出了基于层间位移角、损伤破坏程度及叠合面损伤程度的叠合装配式综合管廊抗震性能水平评价方法。

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  • 刊出日期:  2023-03-31

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