基于特征正交分解的桥梁风场模拟

推导出了随机过程特征正交分解计算公式.为提高原型谱表示法的计算速度,将特征正交分解的强形式,即基于功率谱矩阵的随机过程特征正交分解(SPT)引入到谱表示法中,代替原有的对功率谱矩阵的Cho lesky分解,并给出了实用的模拟公式.该算法可用FFT加速.结合模态截断技术,POD的引进可节省谱表示法模拟的计算量.通过算例,定义了风的吹动模态,说明了风场SPT的明确的物理意义,同时模拟方法的有效性亦得到验证.     

大跨屋盖结构风致动力响应高阶主导模态的识别

高阶模态的贡献在大跨屋盖结构风振响应分析中不能忽略．从模态空间分布和风荷载空间分布相关性强弱与模态对结构响应贡献程度的相互关系出发,提出了通过低阶主要贡献模态间接寻找风荷载强相关高阶模态的思想．在此基础上,通过对高阶模态响应方差矩阵的简化处理得到其等效矩阵．根据等效矩阵中对角线元素构造了高阶模态的模态参与系数,实现对高阶主导模态的识别,有效考虑了高阶模态的贡献．最后,通过对2008年北京奥运会网球中心屋盖结构的风振响应分析对所提出方法的有效性进行了验证．     

论矩阵行标准形及其应用

现行代数研究的主要课题是有限生成自由模的同态(特别是研究有限维向量空间的线性变换)．这些同态与矩阵之间存在相互依赖的关系．由于研究表达同一个同态(对于不同的基)的两个矩阵之间的联系，产生矩阵的等价和相似的概念，因而导出若干等价标准形．文中对矩阵标准形之一——行标准形的特征及其应用作了较详细的探讨，发现其形式较简洁，能简化矩阵代数中常见的一些重要结论．     

基于局部正交化的一维搜索预报并行算法

区域分解技术中虚拟边界预测是一种高效的并行处理方法，采用一维搜索预报算法对虚拟边界进行预测可加快问题的求解速度；针对大规模数值计算提出了局部正交化方法，这种预处理方法可以很好地改善迭代矩阵的条件数．将局部正交化与一维搜索预报并行算法相结合。并运用范数性质证明了解的收敛性．通过算例表明。该算法能有效地减少计算量，提高计算速度．     

土-结构相互作用基础隔震体系地震反应分析

将隔震结构地基土简化为弹性半空间模型，分析了土——结构相互作用对隔震结构地震响应的影响．同时，分析了隔震体系地震响应随阻尼比及地震动频率变化而变化的规律．分析结果表明；隔震体系土——结构相互作用不容忽视．     

结构动力抗震可靠度理论的研究进展

从状态变量模型、基本变量模型和实用简化模型3个方面,对结构动力抗震可靠度理论的研究进展系统地进行了总结与评述.针对状态变量模型,结合随机振动理论,将随机振动分析方法分为两类:第1类是面向数字特征的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的统计矩演化问题;第2类是面向概率密度的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的概率密度演化问题.分别评述了两类方法中的代表性方法:等价线性化方法和概率密度演化方法.针对基本变量模型,分别总结了考虑系统参数随机性的结构动力抗震可靠度分析方法,以及将动力可靠度问题转化为静力可靠度问题的理论和方法,对近年来提出的尾部等效线性化方法、子集模拟法、等价极值法等进行了对比分析.针对实用简化模型,总结评述了3种方法:基于随机地震动模拟-确定性时程分析的直接方法、基于一致危险性反应谱和等效非线性体系的简化方法、基于可靠度简化解析表达式与数值模拟的半解析方法.最后,对新近提出的结构整体抗震可靠度理论及其存在的问题进行了归纳分析,并从地震作用的输入模型、主要失效模式的搜索、结构的破坏准则、结构失效模式的多重性、结构的整体极限状态方程等方面给出了研究建议.      

小震作用下钢筋混凝土框架的时程可靠度分析

将地震地面运动作为随机过程，采用时域离散化手段，将改进虚拟变量法与矩阵位移法、时程分析法相结合，提出小震作用下钢筋混凝土框架结构的时程可靠度分析方法．该方法能考虑地震动和结构参数的双重随机性，可进行地震全过程的可靠度分析．算例分析表明了该方法的有效性．     

由信号流图建立状态方程的系统方法

本文给出了一种新的建立电路状态方程的方法，文中把信号流图简化的一种状态矩阵流图，并导出了矩阵流图中各传输矩阵的计算公式，由此很容易写出状态方程。     

广义二项式系数及反演

利用广义二项式系数的卷积公式和矩阵乘法，研究了由广义二项式系数组成的n 1阶下三角方阵Pa[x]．由Pa[x]的性质及其逆矩阵，导出了关于广义二项式系数的反演关系，并且得到了几个组合恒等式．     

实模态理论在双轴车辆振动分析中的应用

将双轴四轮车辆简化成垂向跳动、横向摆动和纵向颠簸的受四点随机激励的三自由度单级隔振系统。动用实模态理论求得了隔振系统的模态矩阵的正则模态方程。本文结果适用于任何双轴车辆。对进一步研究车辆振动问题具有借鉴作用。     

大跨度桥梁地震响应分析中的非一致地震激励模型

基于二维相干函数建立了考虑二维相关影响的非一致激励功率谱模型，在此基础上采用随机过程理论推导了幅值、相位角与功率谱的关系，建立了非一致激励时程样本的数值模拟方法，由该法可生成地震响应时程分析所需的加速度时程样本。     

桥梁结构非线性地震响应极值分布的估算方法

为了研究近断层脉冲地震作用下桥梁非线性地震响应极值分布，进行小失效概率下的桥梁动力可靠度精确计算，提出了一种有效的近断层脉冲地震作用下桥梁结构非线性地震响应极值分布分析方法. 首先考虑桥梁结构的非线性和地震动的不确定性，采用拉丁超立方抽样对近断层脉冲地震动随机参数和结构随机参数进行随机抽样，通过模拟的高频地震动均方值和与精确值的相对误差确定出所需要的样本数量；其次以合成的近断层脉冲地震动作为地震激励，通过时程分析对结构非线性动力方程进行求解，从而得到结构非线性地震响应极值样本，再采用改进的分数阶矩最大熵原理获得结构非线性地震响应的极值分布；最后通过非线性单自由度系统和三层非线性剪切框架验证了该方法的有效性. 研究结果表明:该方法不仅能够有效的模拟近断层脉冲地震作用时，桥梁结构与地震动双重不确定性影响下的动力响应极值分布，更能在兼顾效率和计算精度时，精确估计桥梁结构非线性地震响应极值的尾部分布，能够为桥梁结构非线性动力可靠度评估提供一种有效的途径.      

基于相位差谱的非平稳地震波合成及应用

为了模拟地震动的非平稳性和多维性并克服传统三角级数法在合成地震波中选择包络函数具有任意性和不能表征频率非平稳性的缺点,提出了基于相位差谱法的多维多点非平稳人工地震波合成. 首先,基于随机场理论模拟地震动的行波效应、相干效应、场地效应和多维性;其次,确定能表征地震动的强度非平稳和频率非平稳性的相位差谱;最后,将合成的非平稳地震波和当量反应谱应用到实际桥梁抗震分析中进行分析对比. 研究结果表明:相位差谱法合成多维多点非平稳地震动不需要包络函数控制地震波的波形,排除人工选择强度包络函数的任意性,且考虑了地震动的空间相关性和多维性,优于传统的三角级数法;本文方法与传统反应谱法计算结果基本一致,采用反应谱法计算的两处墩底的剪力值和弯矩值分别相差在10%和17%以内,本文方法分别在9%和12%以内.      

Seismic Responses of Asymmetric Base-Isolated Structures under Near-Fault Ground Motion

An inter-story shear model of asymmetric base-isolated structures incorporating deformation of each isolation bearing was built, and a method to simultaneously simulate bi-directional near-fault and far-field ground motions was proposed. A comparative study on the dynamic responses of asymmetric base-isolated structures under near-fault and far-field ground motions were conducted to investigate the effects of eccentricity in the isolation system and in the superstructures, the ratio of the uncoupled torsional to lateral frequency of the superstructure and the pulse period of near-fault ground motions on the nonlinear seismic response of asymmetric base-isolated structures. Numerical results show that eccentricity in the isolation system makes asymmetric base-isolated structure more sensitive to near-fault ground motions, and the pulse period of near-fault ground motions plays an import role in governing the seismic responses of asymmetric base-isolated structures.     

近断层地震动对大跨钢管拱桥作用指标研究

结合地震动的频谱特性,研究了钢管混凝土拱桥受近断层地震动作用的评价指标.根据长周期、大跨拱桥结构易受地震低频分量和时域能量脉冲破坏作用的特点,提出了利用二进正交小波分解地震信号,并综合考虑各小波分量峰值对结构的作用影响,得到可以用来评价近断层地震动对所研究拱桥结构破坏作用的指标,体现了基于性能的结构抗震设计思想.     

主塔基础形式对超大跨斜拉桥抗震性能的影响

以泰州过江超大跨斜拉桥为例,就主塔分别采用高桩承台基础和沉井基础两种形式,对比研究桩基础大质量承台参与结构高阶水平向振型的质量参与系数分布、周期分布等特点,输入人工地震动参数,针对两种主塔基础方案采用线性时程分析方法计算桥梁结构控制部位地震反应并进行比较,再就桩基础方案中大质量承台对承台底水平反力的贡献进行时域和频域分析。研究表明,与沉井基础相比,主塔桩基础大质量承台参与结构高阶振动对超大跨斜拉桥动力特性和地震反应有重要影响,特别对主塔基础水平反力有显著的倍增效应,增大了超大跨斜拉桥的地震易损性。     

地震动非参数化谱反演可靠性分析

非参数化谱反演是研究地震动震源、传播路径及场地效应的关键技术,反演的可靠性对地震震源物理的准确认识及地震危险性的有效预测具有重要影响.?为分析震源和场地项权衡的约束条件、单步法/两步法的选择、震源参数估计等关键环节对反演可靠性的影响,以2016—2017年意大利中部地震序列的地震动谱反演为例,给出确保反演可靠性的合理建...     

近场多脉冲地震作用下高墩桥梁地震响应分析

为了研究近断层地震的多脉冲效应对不规则高墩大跨桥梁非线性地震响应的影响,首先,采用眼观识别的方法选取了典型的多脉冲、单脉冲和非脉冲3组地震动;然后,采用小波变换识别方法和能量识别方法对其脉冲性进行识别,研究了脉冲地震动识别方法对多脉冲地震动的适用性;最后,以某大跨度高墩桥梁为例,基于OpenSees建立了其非线性有限元模型,对其进行了非线性地震响应分析,对比研究了近断层多脉冲地震动及单脉冲地震动对不规则高墩桥梁非线性地震响应的影响. 研究结果表明:现有的近断层脉冲识别方法只适用于速度时程中只含有一个主脉冲的地震动,对于多脉冲地震动,其失效的可能性非常大;近断层脉冲地震动对不规则高墩桥梁具有更强的破坏性,特别是在多脉冲地震作用下,1号、2号两个高墩的墩顶位移需求分别增加了118.9%和109.6%,墩底弯矩和墩底曲率也有明显的增大;近场多脉冲地震作用下主梁的碰撞次数增大了3～5倍,碰撞力也会增大2～3倍,主梁更容易发生严重的碰撞破坏,在抗震设计时应采取适当防撞措施.      

地震空间变化性对高墩铁路桥碰撞响应的影响

为了研究不同地震动参数对高墩铁路桥碰撞的影响,以一座典型高墩铁路桥为例,基于OpenSees平台采用弹塑性动力时程分析方法对其在一致激励及多点激励下的碰撞响应进行了理论分析.首先,采用Hertz-damp模型充分考虑了结构在碰撞过程中的能量耗散和刚度变化;其次,依据中国桥梁抗震规范并基于"谱兼容"的方法选取了符合不同场地条件的天然地震记录;最后,在此基础上完成了考虑行波效应和场地效应的高墩桥碰撞响应对比分析.研究结果表明:地震动的空间变化性不但会对桥梁结构的内力产生显著影响,还会增大结构的振幅或加剧相邻结构之间的不同步振动,从而显著增大碰撞发生的概率和碰撞力的大小,在桥梁的抗震设计中应考虑其对桥梁结构碰撞产生的影响,否则会错误的估计结构的响应;行波效应会改变地震动的相位角,对梁-梁处的碰撞影响更为显著,特别是视波速较小时,而场地效应会增大地震动的幅值,对梁-桥台处的碰撞影响更为显著,在进行防撞减撞设计时不但要考虑地震动的空间效应,还应充分考虑导致结构不同部位发生碰撞的主要因素,以便采取合适的减撞措施和设计方法.