抗震设计反应谱统一计算方法及谱兼容地震波

国内外各类抗震设计规范对设计反应谱给出了不同的计算方法,对各类反应谱不同的计算方法进行对比分析;利用世界范围内大地震时获得的数字强震仪记录,计算相应的加速度反应谱;结合结构动力学理论分析及统计分析方法,提出抗震设计反应谱统一计算公式。实际强震地震波具有高度的非平稳性,人工地震加速度时程不能直接反映实际地震加速度时程的非平稳性。为了得到与实际地震波类似的高度非平稳性且与设计反应谱兼容的地震加速度时程,以一组强震地震波为母波,得到与设计反应谱兼容的人工地震加速度时程。通过对人工地震加速度时程与实际地震波比较,发现其继承了实际地震波的非平稳性;同时人工地震加速度时程反应谱与目标设计谱具有较好的一致性。     

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。     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座优化设计研究

基于最优化理论,以梁体顺桥向位移为约束条件,各墩底最大弯矩之和为目标函数,建立某3跨铁路连续梁桥铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系优化设计模型。采用ANSYS中一阶优化方法,进行全桥铅芯橡胶支座动力控制参数优化设计研究。单条地震波输入优化分析表明:连续梁桥中墩和边墩LRB优化参数之间有明显差异,最大差距达42.18%。由于4组单条地震波激励下LRB参数优化解差距较大,进一步以4条地震波作为激励进行支座设计参数优化。结果表明:对于铁路连续梁桥,多条地震波激励下得到的目标函数最优解较单条地震波时更安全。故在实际桥梁减隔震设计中,减隔震支座参数宜采用多条地震波激励下得到的优化值,以确保连续梁桥结构在地震作用下的安全。     

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。     

大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

采用大型通用有限元前后处理软件MSC Patran建立大跨度铁路钢管混凝土拱桥的有限元模型.根据地震响应分析输入地震波的选择原则及桥址地震烈度,选用经过加速度幅值调整的EL-Centro地震波作为输入地震波,进行大跨度铁路钢管混凝土拱桥在水平地震波、三向地震波、一致激励和多点激励下结构的地震响应分析.分析结果表明:结构在水平地震波和三向地震波作用以及在一致激励和多点激励作用的地震响应差别很大,且没有简单明确的变化规律,因此必须采用同时考虑三向地震波和多点激励共同作用的动态时程分析法才能较真实的反应结构在地震作用下的实际受力状态和变形性能.     

夹层橡胶垫基础隔震框架结构非线性时程分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对基础隔震与传统抗震的多层钢筋混凝土框架结构进行了地震反应时程分析。对比基础隔震与传统抗震结构在同一地震波输入下的动力反应,研究2种结构模型的加速度、层间剪力、层间位移以及阻尼比对减震效果的影响。研究结果表明:钢筋混凝土框架结构采用基础隔震技术之后,结构地震反应明显降低。     

深长桩基础施工期岩溶处置实时效果无损检测方法研究

在理论分析基础上,结合京沪高速铁路桥桩基础岩溶处置工程,开展检测分析桥桩桩孔施工过程中冲击破岩地震波传播特征现场试验;研究岩溶空洞及其充填处置后不同地震波传播特征;明确岩溶及其处置效果典型特征。在相同试验点进行地震反射探测岩溶及其处置后状态试验,并在地表已知覆盖型岩溶地区进行地震反应特征试验。在3类测试试验基础上,处理试验数据,从反射波信号特征、同相轴等方面,总结典型岩溶及其处置后地震波现场实时无损检测方法与判别特征。     

农村典型木结构房屋的抗震性能试验研究

通过对湖南西南部农村地区典型木结构房屋1∶ 2模型的振动台试验,研究这些木结构房屋的抗震性能.在输入不同峰值的几种地震波的作用下,通过试验获得了木结构模型房屋的加速度反应和位移反应.试验结果表明,由于木材的延性较好,加上穿斗结构的减震作用,穿斗木结构的抗震性能比较好.     

爆破地震波主频率的试验研究

研究目的:振动主频率是各国爆破地震波研究工作者最关注的问题之一,它对建筑物的破坏结果有明显的影响,对其进行深入研究具有非常重要的现实意义.研究发现爆破地震波主频率的变化规律,与同段起爆的比例药量和测试点到爆区的距离两者之间的密切关系是本试验的目的.研究结论:本文根据地震波在黏弹性介质中的传播理论,提出了爆破振动频率与主要影响因素(药量和距离)之间的函数关系,并对深圳美视电厂实测爆破振动数据进行回归分析,得到了特定爆破条件下主振频率的预测公式,为爆破振动频率衰减规律的研究和对类似爆破工程进行主频率预测提供了理论和实际依据.研究发现,爆破振动主振频率f随药量Q和距离R的增大而减小.     

大跨自锚悬索桥地震响应分析

对某在建大跨度自锚悬索桥进行了动力特性分析和地震响应分析,根据标准反应谱生成了人工输入地震波,在此基础上进行了非线性时程分析,结果表明结构设计合理,抗震性能较好.     

新安江电站大桥的动力特性和三维地震响应

以新安江两等跨箱形混凝土拱桥为工程背景 ,采用大型有限元分析软件ANSYS建立三维有限元模型并对其进行动力特性分析 ,并用实桥脉动测试结果进行校核 ;在此基础上运用反应谱法和时程分析法相结合 ,计算分析该桥的纵向、横向和竖向地震响应。分析结果对于改进该类拱桥的结构布局和构造设计 ,评价桥梁的动力特性和抗震性能 ,具有重要意义     

地震波法隧道三维超前地质预报技术及应用

长距离超前地质预报是新建隧道施工工程中的重要工序。目前国内外采用的长距离地震波法超前探测技术数据采集方式单一,工程适应性差,工作效率较低,预报效果差。在地震波波动理论的基础上,结合隧道施工空间情况,提出了三维地质预报技术,建立了隧道三维预报观测系统,选取锤击法作为激振方式,并结合实际工程进行了应用。为隧道、地铁等工程安全施工提供了技术保障。     

高速铁路南京大胜关长江大桥地震响应分析

采用大型通用有限元软件ANSYS,建立南京大胜关长江大桥主跨的连续钢桁架拱桥的有限元模型,运用反应谱分析法对全桥结构进行地震响应分析.选用经过加速度幅值调整的El-Centro地震波作为输入地震波,进行大跨度连续钢桁架拱桥一致激励下以及4种不同波速地震行波作用下的全桥结构内力和位移时程响应分析.分析结果表明:南京大胜关桥的整体结构较柔,采用反应谱法计算地震波作用下的桥梁地震响应和采用时程分析法得到的一致激励和多点激励下的桥梁地震响应差别较大,多点激励下的横桥向和竖向地震位移响应是一致激励地震时程计算得到的位移响应的2～3倍;在地震波波速为500或1 000 m·s-1时,桥梁结构关键位置杆件的弯矩达到最大.因此,在进行大跨度拱桥的地震响应动态时程分析时,应该考虑多点激励,以反映桥梁结构在真实地震作用下的实际受力状态和变形性能.     

钢球—限位系统隔离结构水平地震的效果分析

本文对基底设置钢球、基础限制位移的隔震系统进行了理论分析，研究了摩擦系数、限位大小和限位装置刚度对结构地震呼应的影响。对纯摩擦基础隔震系统，结构地震反应与结构周期和地震卓越周期无关，而基础位移的限定又使结构的反应依赖于地震波及限位装置刚度，并在一定程度上改善了地震力对结构的作用。     

液体黏滞阻尼器在乌锡线黄河特大桥中的应用研究

乌锡铁路黄河特大桥主桥的桥式方案为长联大跨混凝土连续箱梁结构,梁部质量巨大,主桥的地震设防为本项目技术关键。利用Midas/civil建立空间有限元模型,选用适合桥址处场地等级及地震特性的3条地震波,采用非线性时程分析方法检算在活动墩与主梁之间设置液体黏滞阻尼器装置的抗震效果。结论为:在活动墩与主梁之间设置液体黏滞阻尼器装置,有效协调各活动墩在动力作用下的参与工作,降低固定主墩地震力,有效提高主桥的地震设防标准。     

横向地震作用下车辆−板式无砟轨道系统随机振动分析

地震波本质为非平稳随机过程。为了准确分析地震波对车辆?轨道系统非线性振动行为及动力可靠度的影响,基于车辆?轨道动力相互作用模型、轨道不平顺概率模型和概率密度演化方程,建立考虑轨道随机不平顺作用的横向地震?车辆?轨道系统随机分析及可靠度计算模型。以地震波演化功率谱模型为例,峰值加速度取为1.96 m/s2,对地震和轨道不平顺联合作用下的车辆?轨道系统随机响应进行数值分析。研究结果表明:当考虑轨道不平顺和地震波的联合作用时,车体横向加速度和轮轨横向力较仅考虑地震波作用下的系统响应增大约10.92%和24.97%;轨道随机不平顺与地震随机波的耦合将进一步增大结构动力响应的离散性,故而开展地震和轨道随机不平顺的联合分析是必要的。     

单层球面网壳的最不利地震作用分析

同时考虑几何非线性与材料非线性,对单层球面网壳在地震作用下结构的最不利荷载进行分析。通过对场地卓越周期及地震波平台段持时的研究,建立结构动力响应与场地卓越周期及地震波平台段持时之间的关系,明确了何种条件下的荷载为结构最不利外荷载。     

粉房湾长江大桥抗震分析

采用有限元软件对粉房湾长江大桥进行抗震分析,建立结构力学模型。在动力特性分析基础上,计算采用反应谱分析法和时程分析法,并按多遇地震和罕遇地震进行抗震分析。阐述反应谱曲线和地震波的选取,通过分析计算结果,得出评估桥梁抗震性能时,以时程分析法结果为准等结论。     

地震波CT技术在高铁岩溶勘察中的应用

在岩溶发育区域进行高铁地质勘察工作时,为了解决传统的钻探勘察方法周期长、成本投入高等问题,基于跨孔地震波CT成果和钻探成果进行综合分析,得出了可靠的勘察资料。研究表明,(1)将地震波CT技术应用于沪昆高速铁路桥梁工程的桩基勘察中,岩溶结果符合率达到75%以上;(2)采用该方法可以快速揭示岩溶发育区域的地层情况,弥补了钻探勘察周期过长的不足;(3)综合分析地震波CT和钻探勘察成果,认为该墩台处存在较大的古岩溶槽;(4)受被探测岩土体空间赋存条件的限制,后期需要结合钻探成果进行二次或多次复解,以提高解译成果的可靠性。     

基于环境振动的既有预应力连续刚构桥地震响应分析

建立了基于环境振动的既有预应力混凝土连续刚构桥的地震响应分析方法。该方法主要包括现场环境振动实验与系统参数识别、桥梁有限元建模、基于动力的有限元模型参数修正、桥梁地震波选择以及桥梁动力时程反应分析等步骤。利用该方法进行了泉州后渚大桥———五跨预应力混凝土连续刚构桥的动力时程反应分析,结果表明:必须考虑竖向地震动和行波效应的影响,最不利截面位于墩梁结合面和墩底。此类分析对于桥梁养护与维修、长期健康监测具有重要的意义。