耦合多层框架结构在多点激励作用下的动力响应:频域分析

基于随机地震动的功率谱模型,建立了多点地震激励下耦合结构振动方程,并数值模拟了两个耦合框架结构的地震反应,并与一致激励下的结果进行了比较。结果显示,对于一致地震激励的响应,与耦合结构处于中等刚度的场地时对多点激励的响应相近;当耦合结构位于软土场地时,一致激励引起的响应偏大;而当位于硬岩场地时,多点激励会对耦合结构产生不利影响。     

地震压埋人员压埋率预估模型

针对震后快速反应与应急救援辅助决策的需要,在分析地震压埋人员影响因素的基础上,建立了基于倒塌率和在室率的压埋率预估模型.把在室率作为先验概率,为快速预估地震压埋率提供了条件.最后,以汶川地震灾区部分中小学为例,用建立的压埋率模型进行估计,并运用误差理论进行了精度分析.结果表明,该压埋率模型的预估精度达±0.2左右.     

太平庄大桥E2地震作用分析及抗震性能评价

结合山西省平定到阳曲高速公路太平庄大桥的工程设计实例,采用有限元分析程序Midas Civil,选取空间梁单元建立动力计算模型。采用多振型反应谱法分析该桥受E2地震作用在顺桥及横桥向产生的动力反应,并对桥墩进行了抗震性能评价。由分析结果可知E2地震作用下按能力保护构件设计的盖梁抗弯强度、桩基抗弯强度不满足要求;部分桥墩塑性铰区域抗剪能力不满足E2地震作用要求。     

非一致地震激励下列车-轨道-桥梁耦合振动模型

为探讨行波效应对地震作用下高速铁路桥上列车行车安全性的影响,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,采用35个自由度的机车车辆模型、板式无砟轨道模型和桥梁有限元模型,通过引入地震多点激励模式,建立了非一致地震激励下的列车-轨道-桥梁耦合振动模型,并编制了相应的仿真分析程序.以跨度32 m的简支梁桥为例,输入El Centro地震波,计算了一致激励和行波激励下车桥系统的动力响应.结果表明:行波效应对耦合系统动力响应幅值的影响很大.当车速为350 km/h、行波速度为300 m/s时的脱轨系数、轮重减载率和轮轨横向力比一致激励分别降低84.1%、19.5%和87.8%.因此,忽略行波效应可能造成对地震时桥上列车行车安全的误判.      

基于多尺度线调频基稀疏信号方法的结构损伤识别

引用了多尺度线调频基稀疏信号分解方法的概念,建立了五自由度剪切框架结构MATLAB模型,将模型应用于地震作用下结构的时程分析,得到了地震作用下无损伤和含损伤框架结构的响应,利用多尺度线调频基稀疏信号分解方法对结构在强震中的响应进行分析,通过结构瞬时频率的变化情况对结构是否出现损伤进行识别,通过一阶固有模态函数(IMF)特征能量比判断损伤发生的位置。     

考虑抗震组合的反应位移法计算模型研究

地铁车站结构在地震中的受力多处于非线性阶段,在抗震设计中采用荷载效应组合的方式是不合理的。结合反应位移法的研究现状,采用先进行荷载组合、再进行结构地震反应计算的方法,对目前规范中的反应位移法模型进行改进,并将改进后的计算模型与规范中两种反应位移法,以及时程分析法进行了对比分析。对比结果表明:以时程分析法作为基准,改进后的反应位移法计算模型的结果较为精确,稳定性较高,而且计算过程简单直接,是具有一定实用价值的计算方法。     

大跨径钢管混凝土拱桥在空间响应下的地震分析

地震发生时,大跨度钢管混凝土拱桥由于桩土的联合作用、行波效应及多点激励效应等因素的影响,结构受力往往很复杂。针对大跨径钢管混凝土拱桥的抗震现状,提出了通过建立多个空间有限元模型,可实际地模拟钢管混凝土拱桥在地震作用下的多种空间效应。     

铁路桥墩横桥向地震反应分析模型对比分析

常见铁路桥墩的横桥向截面尺寸与墩高相差较小,而顺桥向相差较大,不能较好地符合梁单元的受力特征.为研究铁路桥墩横桥向地震反应,设计了一种新型的重力式桥墩模拟方法,考查常规梁单元及板单元模拟铁路桥墩的精度.基于某铁路简支梁桥,分别采用多垂直杆元模型与梁、板单元进行重力式桥墩模拟,建立四种有限元模型,进行地震反应分析及结果比较.结果表明:欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力及墩顶位移均小于多垂直杆元模型,建议重要结构的铁路桥墩按多垂直杆元模型进行地震反应分析;欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力与多垂直杆元模型相差在5%以内,三种模型计算的桥墩内力具有工程可接受的精度,但墩顶位移误差超过5%,设计时需要考虑;板单元模型与多垂直杆元模型的吻合程度好于欧拉梁模型,而欧拉梁模型好于铁木辛柯梁模型.研究结论可供铁路工程抗震设计规范修订时参考.     

某公路大桥引桥抗震性能研究

根据某大桥引桥的结构特点,建立了空间动力计算模型,研究了结构动力特性;应用反应谱分析方法和非线性时程方法,研究了某特大桥引桥在E1和E2地震作用下的地震反应,并对E1和E2地震作用下的抗震性能进行了验算。     

地震作用下高墩刚构桥最大悬臂状态抗倒塌性能研究

近年来越来越多的高墩桥梁应用于实际工程之中,评估其在地震作用下的抗倒塌能力具有重要意义。目前基于IDA的弹塑性时程分析是强震作用下结构倒塌研究最合理的方法之一。基于OpenSees平台的纤维单元建立了能考虑结构非线性特性的计算模型,并定量考虑了桥墩截面纵向钢筋受压屈曲对结构强度和刚度退化的影响,通过不同方向地震作用下IDA分析,探讨了高墩最大悬臂状态的抗倒塌能力。     

芦山地震余震发生及演化的自组织临界机制

为探讨芦山7.0级地震余震演化动力机制,应用统计地震学方法,分析了2013年4月20日—6月20日芦山地震余震序列的宏观统计分布规律;基于自组织临界理论,提出了一种新的余震模型,以期阐明相关统计地震学规律的产生动力机制,并深入讨论了该模型的自组织临界性.该余震模型的具体算法是在经典Olami-Feder-Christensen地震模型基础上,引入了应力衰减因子和应力扩散各向异性因子.研究结果表明:芦山7.0级地震余震序列的震级分布遵循Gutenberg-Richter统计规律,幂指数值约为0.766;其余震序列的时间分布遵循Omori统计规律,幂指数值约为2.52.新建模型的数值模拟能同时对芦山地震余震序列呈现出的Gutenberg-Richter和Omori统计规律给出满意的预测结果,模拟结果与实际情况高度吻合,表明龙门山断裂带处于一种自组织临界状态,芦山地震余震过程实质上是一种自组织临界现象.      

地震作用下轨道-桥梁系统损伤与轨道不平顺的对应关系

针对地震作用下高速铁路轨道-桥梁系统损伤与轨道不平顺的对应关系不明确问题, 运用能量变分原理,推导了多层叠合结构层间变形协调关系表达式,将该表达式应用在高速铁路单元式和纵连式无砟轨道-桥梁系统中,按系统轨道形式与梁跨结点进行划段装配,提出了考虑路基与简支引桥影响的高速铁路基础结构变形与轨道不平顺的对应关系;采用现场实测、数值仿真模型与列车-轨道-连续梁桥-路基耦合动力学理论对对应关系进行了验证,并统计了地震作用下轨道-桥梁系统的损伤规律;基于提出的对应关系求得了考虑地震损伤的轨道不平顺样本,并采用数值仿真模型对其进行验证。研究结果表明:提出的对应关系与数值仿真模型求得的桥梁变形引起的轨道不平顺及现场实测值吻合较好,最大误差不超过5%,且轨道不平顺作用下车-桥动力学性能指标变化也基本一致,验证了本文提出的对应关系的正确性和有效性;地震作用下轨道-桥梁系统层间各部件的损伤较小,而支座的损伤较大,系统部件最大损伤位置在主梁梁缝处,但也仅约为支座损伤的1%;在不同水准地震作用下,采用提出的对应关系和数值仿真模型计算的地震损伤与轨道不平顺的对应曲线均吻合良好,说明提出的对应关系可用于计算与预测地震作用下高速铁路轨道-桥梁系统的轨道平顺性。      

洛河特大桥抗震性能计算

为了准确计算洛河特大桥的地震反应,基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了考虑桩-土相互作用的全桩模型,将波速大于500 m.s-1处的桩截去,并考虑桩-土相互作用的截桩模型与考虑各桥墩处场地土不同所产生的多点激励以及地震波有限波速传播所引起行波效应的大质量模型,采用大型通用有限元程序ANSYS进行桥梁三维地震动态时程分析。结果表明,高墩的位移响应与轴力大;墩越矮,横桥向剪力、顺桥向剪力以及顺桥向弯矩越大;截桩模型与全桩模型的位移响应在横桥向与顺桥向的最大偏差分别为7.4%与8.2%,故截桩模型可用作长桩桥梁时程的简化分析;大质量模型受质量块的大小以及桥墩高差的影响较大,跨径小于160 m以及桥长小于660 m的连续刚构桥对行波效应不敏感,因此,在高墩大跨径连续刚构桥抗震设计时,应考虑桩-土相互作用,并加强高墩的延性设计与矮墩的截面抗力设计。     

地震作用下锚固体界面剪切作用研究

采用数值模拟的方法构建了地震作用下锚杆力学响应数值模型,并通过现场试验所得数据验证了模型的合理性及可靠性。依托此数值模型,进一步研究了锚杆锚固体界面剪应力在静力和地震作用下不同的变化规律。结果表明:砂浆周围岩土体所受剪应力的值与拉拔力呈正相关,随拉拔力的增大而逐渐增大,并且由内向外逐渐扩散递减。在地震作用下,锚固体界面剪应力的峰值位置会发生移动,由初始的锚杆端头不断向锚杆底端移动,直至锚固体系整体破坏。     

大跨度斜拉桥多维多点随机地震激励响应分析

为研究大跨度斜拉桥地震激励下的平稳随机响应规律,以某大跨度斜拉桥为例,用ANSYS软件建立了三维有限元分析模型.考虑地震动的多维性、行波效应、部分相干效应及局部场地效应对主梁及主塔位移和内力随机响应的影响,用该模型分析了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的响应.研究结果表明:相对于一致激励,大跨度斜拉桥在多维多点激励下的结构响应显著增大,主梁的纵向位移增大了约2.3倍,①号塔顶的纵向位移和塔底横向弯矩分别增大了约2.2和2.3倍;仅考虑一致地震激励不能保证大跨度斜拉桥的结构安全;考虑行波效应时斜拉桥的地震响应减小,相干效应较小可忽略,软场地条件下结构的地震响应更大.      

上承式拱桥横向结构减震分析

以两座跨度不同上承式钢筋混凝土拱桥为例,利用ANSYS有限元分析功能,首先对它们进行了动力特性分析,并对结果进行了对比,得出了相应的结论;然后在原桥模型上加设横向阻尼支撑,采用三条地震记录,运用动态时程分析法进行了地震响应分析,结果表明横向阻尼支撑能显著减小拱平面外的地震反应。     

连续刚构桥行波效应分析

以采用MIDAS建立一座5跨连续刚构桥的有限元计算模型,分析其动力特性以及考虑行波效应下的地震响应,并对比了一致激励下的地震响应结果。     

加筋格宾挡墙动力特性分析及设计要点

通过室内拉拔试验研究了格宾网筋土作用特性,利用振动台试验研究了加筋格宾挡墙的动力特性,分析了它在地震荷载下的破坏现象及其动土压力分布规律,并找出其在地震荷载下的最不利部位,提出了加强措施;利用Geo-Studio软件建立人工耦合有限元数值模拟模型,对比分析了振动台试验及相同尺寸的有限元数值模拟模型,研究加筋格宾挡墙的动...     

四方台斜拉桥在组合地震作用下的反应谱响应分析

结合某斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM4、LINK8单元建立了斜拉桥三维动力计算模型,进行了模态分析;并在此基础上,采取欧洲规范,进行了该斜拉桥在纵、横和竖向三向组合地震作用下的反应谱分析,并给出了主梁和塔的内力、位移地震响应.     

斜拉桥地震响应非线性时程分析

基于有限单元法,推导出多自由度结构体系在地震作用下的增量形式的运动方程,建立了大跨度斜拉桥的地震激励模型.考虑结构的几何非线性,采用增量动力平衡迭代格式的Newmark-β法进行非线性时程分析,并以某主跨360 m的斜拉桥为例进行了线性、非线性动力分析,验证了方法的可行性,同时表明大跨度斜拉桥的几何非线性影响因素不容忽视.