体育场挑篷结构多维地震随机响应分析

运用了多维虚拟激励随机振动分析方法,详细介绍了多维地震动随机模型的确定及其相关参数的选取.对济南奥林匹克中心体育场看台这一具有代表性的体育场挑篷结构进行了多维地震随机响应分析,给出了均值响应和峰值响应的评估方法,比较了挑篷结构在单向和多向地震动输入下的关键节点位移反应,计算结果表明,多维地震动会明显加大结构的响应.将虚拟激励法的计算结果与时程法的进行比较,两者的计算结果吻合较好.多维虚拟激励法作为一种高效的随机振动分析方法,为对大型体育场挑篷这类结构进行多维地震随机振动分析提供了有效的途径.     

基于静态离散小波变换的地震动时程调整

针对谐波叠加法模拟地震动时程时含有较多人为因素干扰以及模拟的时程不具有频率非平稳特性的问题,提出了一种基于静态离散小波变换的地震动时程调整方法.利用静态离散小波变换,将地震动时程历史记录分解到不同的频带上,通过不同频带的目标反应谱与地震动历史时程计算的反应谱在该频带上的对比,对各尺度的小波系数进行迭代修正,重构得到新的地震动时程记录.通过编制程序并进行算例验证,结果表明:该方法正确可行,调整得到的地震动时程既与给定目标谱一致,又较好地保留了原有特征.     

断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响

为了研究断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响,提出利用相位特性模拟方向性效应的改进随机格林函数法. 以1994年美国北岭地震的断层条件为例,通过与实际地震记录对比验证模拟方法的有效性;应用改进的随机格林函数法模拟相同震中距离的4组地震动时程作为输入条件,比较断层破裂过程对相同震中距离、不同方位的减隔震桥梁地震反应影响. 结果表明,利用持时包络曲线与相位差分分布的相似性可以方便模拟随机格林函数的地震动加速度时程;在相同震中距离条件下,断层破裂方向的观测点地震动以及对应位置的桥梁结构地震反应明显大于非破裂方向位置的观测点;当破裂方向上地震动时程不具有脉冲特性时,断层周围的减隔震桥梁地震反应主要受地震动强度的影响,桥梁方位的影响不明显.     

基于非均匀调制模型的完全非平稳多点地震动特性分析与模拟

通过引入非均匀调制函数模型,实现了对地震动时频非平稳特性起重要作用的时变功率谱的模型化,结合模型参数识别方法,验证了利用所采用非均匀调制函数模型来表征地震动时频非平稳特性的有效性.同时,利用SMART1台阵记录,对非均匀调制函数参数的空间变化特性进行了分析,并探索了利用非均匀调制函数参数化模型实现完全非平稳多点地震动模拟的方法.算例分析表明,该方法不仅避免了传统演变谱法实现过程中对时变功率谱理论模型进行简化所带来的不足,而且可同时考虑空间地震动的相干效应、行波效应并与目标反应谱拟合较好,在实际工程中具有较强的推广应用价值.     

人工合成最不利地震动

输入地震动的选择和设计是应用时程分析法进行结构抗震研究至关重要的问题之一.文中针对重要结构或地震高危地区结构,提出一种考虑地震输入引起结构的地震反应或结构的地震性态趋于危险或最不利状态的地震动人工合成方法.通过三个要素:拟建场地天然地震动的相频特性;现行规范设计反应谱的幅频特性;拟建结构的卓越频率分量,人工合成最不利地震动.根据提出的数学模型编制了相应的计算程序.最后通过对某立交枢纽工程中的一座曲线匝道桥梁结构,人工合成其最不利地震动,进行相应的时程分析对比计算,例证了文中人工合成最不利地震动方法的有效性.     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应。研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应。为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入。研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考。     

脉冲型近场地震动的近似模型的比较研究

为了更好地研究脉冲型近断层地震动对结构的影响,对模拟其速度时程的不同近似模型进行了比较研究。选取4种代表性的近似模型,包括三角形模型、三角函数模型、带包络函数的三角函数模型和小波模型,通过对7条脉冲型地震动进行反应谱分析和非线性结构地震响应分析,比较研究各种近似模型用于结构分析时的精度和适用性。结果表明,模拟精度与结构周期与脉冲周期比值T/Tp相关。反应谱分析可知,在标准化周期T/T_p>0.8的区间,近似模型可以得到与实测地震动较为接近的速度反应谱值,两者比值的均值在0.75~1.25之间波动。非线性地震响应分析可知,带包络函数的三角函数模型和小波模型的层间位移角误差在10%~20%之间,模拟精度较高,可用来分析脉冲型地震动对结构的影响。     

基于水平单向偏心结构的二维MPA方法

目前结构性态评估方法的研究基本都是以单自由度体系和单向地震动输入为前提的,而实际地震动的多维性、结构的空间耦合特性使目前基于单自由度体系的结构性态评估方法存在较大的局限性。本文在对水平偏心结构模态分析的基础上,建立了单向水平偏心结构的等效二自由度模型（EDDOF）,用以表征单向非对称结构体系的平扭耦联效应。然后对EDDOF体系进行了振动特性分析,在验证EDDOF模型正确性的基础上,提出了二维MPA方法（2DMPA）,并通过一个偏心钢框架结构算例验证了2DMPA方法的正确性。结果表明：本文提出的二维MPA方法可以精确描述单向非对称结构的弹性地震反应,在非弹性情况下的精度较高,可用于偏心结构的性态评估。     

考虑地震动空间非一致性的地铁车站结构三维数值模拟

介绍了实现非一致地震动作用采用的等效人工边界单元和等效荷载法,采用自由场模型验证输入的正确性.以某在建地铁车站为背景,建立了三维地铁车站模型,计算了不同频谱地震波在一致与非一致波动入射工况下地铁车站的地震动反应,分析了该地铁车站在非一致地震动作用下的反应特性.总结了非一致地震动作用对车站结构反应的影响,分析了不利位置地震动内力反应,得出长跨度地铁车站有必要考虑地震动非一致因素影响作用的结论并提出抗震建议.     

基础滑移隔震建筑结构多维地震反应时程分析算法研究

文章通过空间结构微分形式的运动平衡方程与逐步积分法结合的数值方法实现了基础滑移隔震复杂层状空间建筑结构二阶效应条件下的水平正交两向、竖向、水平扭转多维耦联时程反应的求解计算;并通过编程实现了同时输入三维地震波一工程案例的计算机仿真,且输出了墙（柱）受力构件的六维（正交两向弯矩、正交两向剪力、扭矩、轴力）内力地震动态时程反应数据。工程案例的结果表明,本算法稳定可靠,可为相应的基础滑移隔震复杂空间建筑结构的多维性能分析、建筑结构设计及检测提供帮助。     

脉冲型地震动作用下大跨输煤栈桥的动力响应

为研究近断层脉冲效应对火力发电厂钢结构输煤栈桥地震响应的影响,以某典型输煤栈桥结构为研究对象,采用基于能量的脉冲地震动识别方法,选取9条不同脉冲周期的近断层脉冲型地震动,利用标准脉冲数学模型的方法,剔除所选地震动中的脉冲成分,从而获得相应的9条非脉冲地震动。在此基础上,采用动力时程分析方法,对比脉冲地震动与非脉冲地震动对该典型输煤栈桥结构地震响应的影响。研究结果表明：脉冲型地震动会对输煤栈桥的地震响应产生显著影响,特别是脉冲周期与结构自振周期接近时,三向输入时脉冲效应对输煤栈桥结构响应的放大作用最明显,其最大放大系数为2.1;在脉冲型地震作用下,输煤栈桥的柱顶水平位移为弹塑性位移限值的1.36倍,将产生超出预期的严重破坏,其钢桁架跨中挠度为正常使用限值的2.97倍,将会严重影响结构的适用性及附属设备的安全。因此,在对近断层区域内的输煤栈桥结构进行抗震设计时,有必要考虑脉冲效应和地震动多维性对结构地震响应的影响,否则将低估结构的动力响应。     

海域和陆域地震动输入能量与强度指标相关性

为给概率地震危险性分析提供依据，研究了海域和陆域地震动弹性输入能量与其他地震动强度指标的相关性及海陆差异。基于日本K-NET台网的271次地震事件，包含1 784条海域地震动记录和4 480条陆域地震动记录，通过相关性分析选取了7个代表性强度指标。首先，计算了不同震中距下强度指标与绝对和相对输入能量的相关性，并从不同周期段及震中距的角度分析了结果；其次，对不同阻尼比下强度指标与绝对和相对输入能量进行相关性分析；最后，对比了海陆强度指标与输入能量的相关性差异。结果表明：在不同周期段，海域和陆域地震动与输入能量相关性最好的强度指标多数相同，但在不同震中距下，强度指标与输入能量相关系数的极值存在海陆差异；在不同阻尼比下，同一强度指标与输入能量的相关性存在海陆差异，初步分析发现该差异可能是海域地震动低频成分丰富造成的。因此在研究输入能量与强度指标相关性时，需考虑阻尼比、震中距的影响。相关结论可为海陆概率地震危险性分析相关研究提供参考。     

非平稳随机激励下高压输电塔-线体系地震响应

为了研究地震动非平稳性对高压输电塔-线体系的地震响应,通过引入均匀调制函数,建立了高压输电塔-线体系非平稳随机地震反应的求解方法.由于地面加速度功率谱采用精细积分的格式,因此计算效率和精度都得到了提高.通过对某220kV高压输电塔-线体系进行地震响应分析,计算了平稳与非平稳随机激励下输电塔和导线的内力及位移反应.计算结果表明：考虑非平稳因素可使导线位移反应增大14.9%~26.8%,导线轴力增大14.9%~48.1%,输电塔的弯矩反应增大8.0%~13.5%.在非平稳随机激励下,考虑行波效应和部分相干效应会使导线的位移和轴力反应明显增大,因此,计算高压输电塔-线体系的地震响应必须考虑地震动非平稳性.     

近断层地震作用下弹性位移反应谱的研究

为研究近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,该表达式可以反映震源机制和场地土等因素的影响作用.研究结果表明:提出的近断层地震弹性位移设计反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,可以应用于近断层地震作用下结构的抗震设计中.     

基于小波分析的线性结构随机响应求解

简单回顾了结构随机响应求解的发展 ,利用由小波分析估计的地震地面运动局部谱密度 ,采用演变随机过程理论 ,通过数值积分 ,得到了两个线性结构对两个非平稳激励过程响应的局部谱密度 ,经与用地震波样本进行时程分析得到的响应均方时程比较 ,证明精度较高 ,为进行结构动力可靠度的估计提供了可能。     

近断层速度脉冲对隧洞工程动力响应的影响规律

基于近断层速度脉冲与相位差谱的统计规律,提出一种脉冲型地震动人工合成方法,该方法能够确保合成地震波时域与频域的非平稳性。在此基础上,依托巴基斯坦N-J水电站,采用数值仿真方法研究方向性效应速度脉冲对引水隧洞的影响。结果表明:低频速度脉冲更接近围岩的自振频率,能够显著提高衬砌的内力,具有较强的破坏性。在近断层隧洞等地下工程的抗震设计中需要考虑断层的速度脉冲分量。     

振动台再现误差对试件响应的影响及修正方法

为了改善振动台控制精度问题,获取准确的结构响应,首先就振动台特性对结构响应的影响进行了分析,而后基于振动台输入输出响应,提出了实测结构响应修正方法.试验结果证明:修正方法较好地补偿了振动台误差的影响,修正后的试件响应能代表试件在期望地震动作用下的试件真实响应,因此,该修正方法能提高结构响应精度.     

近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法

近断层地震对建筑物常常造成严重的破坏,已引起了土木工程界的广泛关注.为研究其抗震设计方法,选择了35次地震,212组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性位移反应谱计算公式.又以一悬臂式桥墩设计为例,说明了近断层地震作用下基于位移的抗震设计过程.研究结果表明:文中提出的近断层地震设计弹性位移反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,所建议的近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法较为简单有效.     

相位非平稳人造地震动反应谱拟合技术研究

采用完全非平稳人造地震动技术,就是在传统的考虑幅值非平稳特性拟合目标反应谱的基础上,根据不同的场地条件和地震环境,引入实际强震或地震记录提取的非平稳的相位来共同拟合目标反应谱．本项研究技术将20多年来通用人造地震动的技术进行了实用性改进,建立了人造地震动与强震、测震记录的应有联系,使天然地震记录数据的推广应用有了更多的渠道和技术保证,可以直接应用于防震减灾工程实际．