考虑设备不同作用位置的动力相互作用影响研究

为研究设备在结构顶层作用位置对设备-结构耦合体系动力相互作用的影响,设计了3个不同设备作用位置工况,建立了ANSYS有限元空间分析模型,对设备-结构相互作用体系进行了小震、中震和大震阶段的地震时程反应分析。分析了不同震级作用下设备作用位置引起的结构与设备的地震反应变化,并对比分析了楼面反应谱法与时程分析法下的设备地震作用。分析结果表明:设备在结构顶部楼层中位置的变化对设备-结构体系的影响,与结构输入地震波烈度和设备在结构楼层偏心大小密切相关,其影响随输入地震波烈度的增大而减小,随设备偏心增大而增大;楼面反应谱法下的设备动力计算偏于保守。     

季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构地震反应分析

冻土层的存在，对桥梁结构抗震安全性的影响是一个值得重视的问题。本文利用黏-弹性边界模拟波向无穷远辐射的结构-地基土一体化计算方法，对季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构在不同地震波作用下的反应进行计算，分析冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响，总结在地震荷载作用下，不同场地、不同的冻土厚度、不同高度的桥墩和不同基础条件下桥墩应力分布的一般规律。分析结果表明：在Ⅱ类场地上，冻土层对桥墩地震反应的影响十分显著，不同类型冻土场地上桥墩的最大反应差值可达1倍以上；墩高在10～22m时，冻土层对桥墩地震反应的影响最为显著；不同类型的桥墩基础，对冬夏两季桥墩的地震反应的影响不大；在一般情况下，桥墩的地震反应与冻土性质、桥墩的动力特性以及地震波的性质均密切相关，按融土状态进行设计往往是不安全的，需要考虑桥墩与冻土层相互作用的影响。     

基于滞回耗能的钢-混凝土组合框架抗震性能分析

基于能量抗震设计方法对某三层两跨钢-混凝土组合框架进行有限元动力时程分析。根据现有实验得出的简化适合组合结构刚度退化三线型恢复力模型,建立组合框架的能量反应公式,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载下的动力响应。综合考虑地震动三要素和结构的自身动力特性,通过对结构的地震反应能量计算,分析组合框架在地震荷载下滞回耗能层间的滞回能量分配及受各种因素影响的具体变化耗散规律。对比钢筋混凝土框架的滞回耗能分析,结果表明组合框架具有更强承受大震的耗能能力,同时为组合框架在预测地震可能发生时的抗震性能分析提供理论依据。     

基于地震引起动水作用的深海斜拉桥抗震性能研究

目前,深海大跨斜拉桥正在不断建设,其跨度的变化以及所处的深水环境使得在地震作用下桥梁受力更加复杂,地震作用下不但要考虑桩-土的相互作用,还要考虑地震引起的动水压力对结构的影响。为了分析地震引起的动水作用对斜拉桥动力特性和地震响应的影响程度,以及不同水深下动水力对深海斜拉桥地震响应的变化规律,基于一座现代大跨深水斜拉桥为工程背景,利用有限元软件建立三维模型,采用"m"法来考虑桩-土相互作用,用基于Morison方程的附加质量法来考虑地震引起的动水压力,结果表明动水对结构地震特性有较大影响,因此在斜拉桥抗震设计时动水作用不可忽略。     

水平地震作用考虑土-结构共同作用的高层钢结构交错桁架内力分析

研究了三维高层钢结构交错桁架的动力内力反应,在计算水平地震作用下交错桁架的动力反应时考虑土-结构共同作用。在进行内力计算与分析时,同时研究交错桁架结构底柱固定与考虑共同作用两种情况,对水平地震作用下的最大动力反应进行了研究。计算结果表明:考虑土-结构共同作用时,水平地震作用下交错桁架柱子的最大内力将减少,并且其内力变化也更加缓和。     

有限元模拟土-箱基-框架结构大比例模型动力相互作用研究

通过野外大比例模型试验,对土-箱形基础-框架结构体系进行动力测试,研究在土-结构相互作用影响下,不同质量分布情况下,结构体系的动力特性变化规律以及其在顶部稳态激振试验中的动力反应;此外,通过有限元软件MSC.Marc建模计算与试验对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用影响后,结构的自振频率减小,周期延长;通过堆载改变结构楼层质量分布后,基频减小,结构的动力特性变化规律满足动力相似关系。有限元计算与现场试验吻合较好,为研究如何利用土-结构共同作用指导结构设计提供了参考。     

复杂地下大空间综合体抗震性能分析

在总结目前国内外地下结构抗震计算方法的基础上,采用动力时程分析方法对上海市临港新城复杂地下大空间综合体工程进行系统的抗震性能分析。建立了该复杂地下结构的三维精细化有限元分析模型,并基于混凝土极限拉应变假设理论,考虑混凝土材料弹塑性变化的力学行为,分别给出中震和大震作用下结构的基准地震响应,从而评价该复杂地下结构的抗震性能。分析结果表明:在中震作用下,结构受力仍处于弹性阶段;在大震作用下,结构能够满足弹塑性变形验算。     

超大跨度斜拉桥随机地震响应参数敏感性分析

斜拉桥跨度的增大,使得地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题之一。本文基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究。通过系统分析结构弹性模量(钢箱梁和索塔)、桩-土-结构动力相互作用、地震动模型、斜拉索振动效应以及模态组合数量对结构内力和位移的影响及其变化规律,掌握参数变化时,结构随机地震响应的变化范围是否可能因结构参数的变化而危及结构安全,为超大跨度桥梁的抗震设计和分析提供借鉴。     

铁路简支梁桥减隔震支座设计参数的优化研究

运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路简支梁桥减隔震体系优化设计模型,采用ANSYS中的一阶优化方法,在优化过程中考虑结构Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响及土和基础的相互作用,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化设计.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律：在应用LRB对不同场地条件下的铁路简支梁桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

反应位移法和地震系数法在地铁隧道抗震中的对比分析

为更好地模拟计算地震对地铁隧道内力与变形的影响,本文结合具体算例,采用反应位移法和地震系数法分别计算了地铁隧道截面的组合内力与变形。通过对比分析2种方法的计算结果,发现反应位移法计算的内力与变形小于地震系数法计算的结果。二者在计算过程中考虑的因素不同,反应位移法主要考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪切力作用,地震系数法则是将随时间变化的地震力用等效的静地震荷载代替,然后用静力计算模型分析地震荷载作用下的结构内力与变形。     

基于高速列车振动荷载的桩-土-结构相互作用分析

通过总结高速列车振动荷载相关研究,给出高速列车振动荷载简化表达式。将端承桩看作连续分布水平弹簧-阻尼单元的动力Winkler地基梁模型,建立不考虑轴向力影响的动力平衡微分方程,利用Laplace变换求得动力荷载作用下的水平动力阻抗,通过群桩模型计算结果验证其频率相关性,随着荷载频率变化,水平动力阻抗出现大幅度振荡。建立86 m×142m×86 m 3跨高速铁路刚构桥有限元模型,分析高速列车通过时考虑与不考虑桩土相互作用的桥梁动力响应。对比计算结果,考虑桩-土相互作用的影响,结构将产生更大的位移响应,而上部结构节点力却相应减小;随着列车运行速度变化,桩土相互作用强度也同时发生改变;土层材料参数的变化也将影响桩-土相互作用强度,而且浅层土的影响大于深层土。     

尾矿库动力响应分析中的边界效应

散射问题中外行波远域能量逸散效应是影响尾矿库坝体动力响应的重要因素。基于ABAQUS二次开发,实现了尾矿砂材料等效线性粘性本构,并且将粘弹性人工边界应用于某平地型尾矿库的动力反应,计算了地震作用下该尾矿坝水平向加速度、水平向位移、大动主应力、动剪应力和整体应变能随时间变化的规律。并与固定边界下尾矿库动力响应进行比较。结果表明:边界类型对地震作用下尾矿库动力响应计算结果有较大的影响,相对固定边界,考虑粘弹性人工边界时,尾矿库坝体动力响应最大值减小了15%~25%,表明地震过程中粘弹性人工边界起到了吸收能量的作用,建议在尾矿库动力反应分析中,应考虑粘弹性人工边界对尾矿库动力响应的影响。     

深水库区铁路斜拉桥地震反应分析

以某深水库区铁路大跨度斜拉桥为研究对象,建立考虑动水压力效应的全桥空间动力计算模型,分析动水压力对桥梁动力特性及弹性地震反应的影响程度。结果表明:桥塔附加水体质量对斜拉桥的体系纵漂及体系对称竖弯振型影响较明显;考虑塔身的水体附加质量时,塔身控制截面的地震反应增加较大,且顺桥向地震反应增加明显大于横桥向的地震反应。因此对处在深水库区的铁路大跨桥梁,应考虑水体附加质量对桥梁地震响应的增大效应,否则设计将偏于不安全。     

用ANSYS分析高层钢-混凝土混合结构的地震反应

依据抗震设计规范,采用三维有限元ANSYS软件,对钢框架-混凝土核心筒的混合结构动力特性和地震时程反应进行分析.通过计算,得到该类建筑物的自振特性以及在地震作用下的位移和加速度反应.通过地震动的影响因素分析,明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响,为结构的合理设计提供参考.所提供的分析方法为此类结构的抗震性能研究提供了一种有效的途径.     

关于改进我国大跨缆索支承桥抗震设计的意见

结合我国公路大跨缆索承重桥抗震设计规范的编制和修订,讨论“中震不坏,大震可修”的两阶段抗震设计原则,用重现期表示两个地震动水准,分析模型应包含伸缩缝的摩擦和撞击并考虑非经典阻尼。弹性设计使用反应谱振型分解法,设计反应谱应针对不同阻尼比,其周期范围应达到桥的基本周期,当一座桥不同桥墩地基有不同场地类型时建立包络谱或加权平均谱的方法,反应谱振型分解法中用有效振型参与质量比确定参与组合的振型数,并可用横桥向加速度反应谱与剪切行波引起的结构水平最大转角间的关系以及用压缩行波引起的地基相对位移的简化计算法近似确定非一致地震动的影响,分析对地震地面运动三方向分量的反应的必要性及组合方法。非弹性设计使用时程分析法,此时恒载与地震地面运动三方向分量时程应当同时作用到结构上,使用高质量一致或非一致地震地面运动时程（包括近场强震特有的大速度脉冲）的必要性和产生方法,用Pushover分析验算非弹性时程分析的结果,能力设计的必要性和超强系数的确定,以及延性设计的特殊构造要求。     

软基场地地铁车站地震响应及参数敏感性分析

研究目的:为更加全面地探讨软土场地中地铁车站结构地震动力响应特性和灾变机理,分析软基土性参数变化对土体特征点处动孔压比、地铁车站结构特征位置处内力等动力响应指标变化影响规律,本文采用两相介质动力分析方法和多指标综合平衡法对饱和软土地基-地铁车站结构动力相互作用体系进行数值分析与参数敏感性分析,旨在为认识地铁车站结构地震动力灾变机理提供参考。研究结论:(1)结构底板附近存在环状动孔压比峰值区域,引起两侧远场土体向内部侧向流动,对结构底部产生挤压上抬作用;(2)结构体系中底板、剪力墙下端和中柱为受力破坏薄弱部位;(3)软基土性因素中黏聚力对典型动力响应指标影响最为显著,参考体积模量次之;(4)该研究成果可用于指导软土地基地铁车站结构抗震设计。     

基于MPA考虑土-结构相互作用的RC框架抗震性能的研究

采用ATC-40推荐的土集中参数模型,将土-结构相互作用引入MPA分析中,并考虑重力荷载下的P-Δ效应,研究RC框架的抗震性能。利用SAP2000对一10层RC框架分别进行考虑SSI的MPA分析、Accel和Mode1侧向加载模式的Pushover分析以及非线性动力时程分析,进行不同场地类型下结构抗震性能的评估。多遇地震结果表明:考虑SSI的MPA分析最接近时程分析的结果,顶点位移和层间位移角误差分别在10%和20%以内。罕遇地震结果表明:考虑SSI效应后,常规Pushover分析的误差较大,已不能满足精度要求;而考虑SSI的MPA在一定程度上能评估结构的抗震性能。若结构未倒塌,考虑SSI的MPA能较好地估计塑性铰的分布;若结构倒塌,考虑SSI的MPA得到的梁铰分布与时程分析较一致,然而低估了底层柱铰的塑性变形,但不影响对结构薄弱层的判断。     

汽车动力作用对曲线梁桥地震反应特性的影响分析

为探讨移动车辆作用对曲线梁桥地震反应的影响,采用模态综合技术,提出考虑地震作用的曲线梁桥车桥耦合振动分析方法.以4×40 m曲线连续梁桥和典型3轴重车为对象,编程分析车辆动力作用下曲线梁桥地震反应特性,研究车辆关键参数、不同地震动类型等因素对曲线梁桥地震反应的影响.研究结果表明:增加车重和车速,结构地震响应受到车辆作用的影响增大;提高地震动峰值,车辆作用对桥梁地震响应的影响减弱;不同场地条件下,车辆作用对桥梁地震反应的影响存在明显差异,地震波频率集中时影响较大.     

不同墩梁连接方式的长联大跨度铁路桥地震反应特性对比分析

针对某长联大跨度高速铁路桥梁的3种不同桥型的设计方案,建立相应的动力分析模型,并考虑桩土相互作用的影响,进行了详细的自振特性分析和反应谱分析,并对不同墩梁连接方式3种方案的自振特性和关键部位的地震内力和位移进行了对比分析。结果表明,本桥最终选用的连续梁设计方案的抗震性能良好,是可行合理的桥式方案。     

萧甬铁路屏蔽工程结构抗震分析

研究目的:对我国第一座铁路屏蔽工程结构进行地震反应分析,建立结构有限元模型并计算动力特征;采用反应谱法分析不同基础约束条件、顶层覆土厚度对地震反应的影响作用,取得的结果直接指导工程设计和施工. 研究结论:水平地震作用时,整体结构出现显著的地震效应,对结构设计有较大影响;可采用边孔顶板斜置的方法,减少覆土厚度,提高结构抗震能力.