基于谐响应分析的设备基础设计方案优化

设备基础通常要承受较大的动力荷载作用,但其振幅响应又不能过大。以某地铁线路大型风机为例,基础设计时考虑了5种方案。通过采用大型有限元计算软件Ansys建立各种方案的有限元模型,同时考虑土-结构间的相互作用,进行多种土层参数情况下的动力特性及谐响应分析。通过对比基本方案的振幅计算结果与实测结果,证明了该分析方法的准确性。总结出了类似工程基础设计时较为经济有效的优化方向及优化原则。     

土-结构相互作用的桥梁多尺度建模与分析

考虑土-结构相互作用(SSI)是地震激励下桥梁抗震性能评估的热难点之一.由于考虑土体影响多而建立的结构模型计算耗时极长,为了提高效率,现采用一致多尺度建模方法,将所研究部位建为实体单元,其他部位建为梁单元,单元之间采用适当的方法进行界面连接,保证宏观、精细单元间的变形协调,并对某一桥梁进行分析,验证了该方法的正确性.在此基础上,基于多尺度建模方法,建立三跨连续梁桥模型,对其进行弹塑性时程分析,对比分析考虑SSI和不考虑SSI效应的桥梁模型在地震激励下的响应结果,研究SSI效应对桥梁抗震性能的影响.结果表明:多尺度建模方法可以在保证计算精度的前提下有效地提高计算效率;考虑SSI效应能够有效地降低桥梁的抗震性能需求.因此,在设计时应加以考虑.     

某高桩码头结构行车移动荷载分析

为了研究码头结构在上部刚架行车移动荷载作用下的结构安全性,针对某钢-混凝土混合刚架式高桩码头结构,建立桩基、周围土层、码头平台结构和上部刚架整体三维数值模型,并利用ANSYS有限元软件进行数值模拟.结果表明:码头结构最危险工况为南、北两侧行车同时移动到刚架水侧悬臂端并考虑大车刹车荷载;结构位移、应力及内力对南、北两侧大车同步同向运动工况敏感性较强;桩基轴力均为受压状态,岸侧E排桩体不存在上拔情况.这些认识可为同类高桩码头移动荷载分析和设计提供参考.     

Environmental lumping for efficient fatigue assessment of large-diameter monopile wind turbines

Fatigue damage is one of the governing factors for the design of offshore wind turbines. However, the full fatigue assessment is a time-consuming task. During the design process, the site-specific environmental parameters are usually condensed by a lumping process to reduce the computational effort. Preservation of fatigue damage during lumping requires an accurate consideration of the met-ocean climate and the dynamic response of the structure. Two lumping methods (time-domain and frequency-domain) have been evaluated for a monopile-based 10 MW offshore wind turbine, both based on damage-equivalent contour lines. Fatigue damage from lumped load cases was compared to full long-term fatigue assessment. The lumping methods had an accuracy of 94–98% for the total long-term fatigue damage and 90% for individual wind speed classes, for aligned wind and waves. Fatigue damage was preserved with the same accuracy levels for the whole support structure. A significant reduction of computational time (93%) was achieved compared to a full long-term fatigue assessment. For the cases with 30° and 60° wind-wave misalignment, there was a mean underestimation of approximately 10%. Variations in penetration depth did not affect the selection of the lumped sea-state parameters. This work presents a straightforward method for the selection of damage-equivalent lumped load cases, which can adequately preserve long-term fatigue damage throughout the support structure, providing considerable reduction of computational effort.     

多振型效应对铁路高柔桥墩弹塑性地震响应的影响

对FEMA356和ATC-40中考虑多自度效应的非线性静力分析法进行改进。并在FEMA440考虑土-结构相互作用能力谱法基础上,以我国西南某铁路特大桥桥墩为研究对象,选取与我国《铁路工程抗震规范》Ⅱ类场地相符合的80条强震记录,利用FEMA440性能点轨迹法求解高柔桥墩结构延性及性能点;并与80条强震记录非线性时程分析计算结果平均值进行比较。验证本文改进的非线性静力分析法反映高柔桥墩多自度效应的合理性,及考虑土-结构相互作用能力谱法在铁路桥梁工程中应用的可行性。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

北京地铁8号线盾构施工引起周围古旧平房振动响应的数值模拟研究

以北京地铁8号线二期盾构施工工程为研究背景,针对典型工况,首先利用盾构作业面现场测试,得到盾构施工振动振源的时程曲线,并分析其频幅特性;其次对盾构施工引起的建筑物的振动响应进行现场测试。在此基础上,利用Z_soil有限元分析软件,考虑隧道结构-周围土层-建筑物的动力相互作用,以实测振源时程作为荷载输入,建立盾构施工引起周围建筑物振动响应的三维动力有限元分析模型;结合现场测试的成果,分析地铁隧道盾构施工引起的周围建筑物的振动响应规律。主要结论如下： 1）盾构施工引起的横断面上的建筑物振动响应,随距隧道中心距离的增加而呈现出衰减的趋势,但又表现出一定的波动性; 2）振动对于作业面向前的建筑物的影响较其对于作业面向后的影响要大。     

大跨覆土波纹钢板拱桥结构加强措施研究

由于结构承受回填土压力,随着跨度增加,覆土波纹钢板拱桥的内力增幅较大,有必要对波纹板拱圈采取结构加强措施.基于跨径为16m的圆弧拱桥,采用混凝土复合加强肋方案对拱圈进行加强,分别建立了未加强、拱脚部位加强、沿拱圈环向加强和沿拱圈与横向的双方向加强等4种考虑土结相互作用的三维有限元模型,计算和对比分析了4种情况下结构的受力和变形特点.结果表明,覆土波纹钢板圆弧拱桥应力分布不均匀,对受力最大部位的拱脚采取局部加强措施能够显著改善结构的受力性能;环向加强措施改善了结构受力性能,但结构整体性较差;双向加强措施的改善效果明显,且有利于提高结构的整体性.     

土-结构相互作用时地下车站自振频率分析

文章考虑土-结构相互作用影响,对土-地下车站结构系统的自振频率进行定量分析,计算了不同场地条件下车站的自振特性,得到了周围土体与车站结构的模量比和软土层埋深不同对土-地下车站结构系统自振频率的影响,得到的结果对于地下车站抗震设计具有指导意义。     

考虑土-结构相互作用的能力谱法在铁路桥梁中的应用

在FEMA440考虑土-结构相互作用的能力谱法基础上,以客运专线双柱式桥墩为研究对象,选取与我国《铁路工程抗震规范》Ⅱ类场地相符合的80条强震记录,并以此得到具有统计意义的弹性反应谱;利用FEMA440改进等效线性化法对其进行修正,得到考虑土-结构相互作用的修正需求谱;进而利用FEMA440性能点轨迹法求解双柱式桥墩延性需求及性能点,并与80条强震记录非线性时程分析计算结果的平均值进行比较,验证将考虑土-结构相互作用的能力谱法应用于铁路桥梁工程抗震性能评估的可行性。