基于反应谱的土与结构相互作用体系演变随机激励响应

利用功率谱与反应谱的转换关系,建立了演变随机过程输入功率谱密度函数表达式,提出了分析土与结构相互作用体系演变随机过程的反应谱分析方法,该方法利用新规范中的加速度反应谱作为目标谱,计算与之相对的功率谱并按该功率谱作为地震输入谱进行土与结构相互作用体系随机地震反应分析.研究表明,该方法反映了地震动和相互作用体系的动力特性,是进行土与结构相互作用体系随机地震反应分析的一种有效方法.     

土-结构相互作用对不同结构体系随机地震反应的影响分析

本文基于结构随机振动理论,考虑土-结构间的动力相互作用,对框架结构、框剪结构和筒体结构等三种不同结构体系的随机地震反应问题进行了计算,探讨了土-结构相互作用因素对上述三种不同结构体系随机地震反应的影响,分析了三种不同结构体系在位移功率谱响应、加速度功率谱响应和位移方差响应的差异。     

随机地震激励下群桩-土-桥墩相互作用分析

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关。软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5%~30%左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。     

考虑土体非线性的核岛结构桩基础三维地震反应特性

以某沿海拟建的AP1000核岛结构为背景，用3D集中质量-梁杆模型模拟核岛结构，考虑土体的非线性滞回特性，建立非均匀地基-群桩-厚筏-核岛结构体系的3D有限元模型，选用近场中强震、中-远场强震和远场大地震的三分量记录作为基岩输入地震动，分析群桩基础的地震反应特性。非线性场地效应和土-桩-结构动力相互作用效应的耦合作用会显著增大核岛结构的基础输入运动，不论基准运行地震或安全停堆地震，基础输入运动的水平向和竖向上包络加速度反应谱(5%阻尼比)的谱值显著大于对应的AP1000标准设计反应谱谱值；桩顶累积绝对速度和地震峰值内力的大小受基岩输入地震动特性的影响显著，与场地反应的非线性程度正相关，其复杂的空间分布特征也受土-桩-结构动力相互作用效应和桩的几何布置的综合影响，桩-筏交界处的桩身地震内力反应最大，中-远场和远场强震作用对核岛桩基础的潜在破坏风险可能远大于近场中强地震作用。     

基于土-结构相互作用的高层建筑地震反应分析

运用有限元方法建立桩-土-结构的动力相互作用的分析模型,对水平地震作用下考虑和不考虑土-结构相互作用的高层建筑进行二维弹塑性模拟和对比分析。通过对地震反应峰值变化的比较,研究考虑相互作用后的上部结构反应规律,并探讨上部结构刚度变化对相互作用的影响。     

软土场地上双柱式桥墩-桩-土相互作用体系地震反应特性的数值分析

以某高速公路桥梁的双柱式桥墩-桩-土相互作用体系为研究对象,采用有限差分软件FLAC3D,通过输入唐山大地震时迁安地震波记录,对双柱式桥墩-桩-土相互作用体系的地震反应进行了三维数值分析,比较了横向与纵向地震时墩柱和桩的地震反应特性,讨论了深厚软土场地上双柱式桥墩-桩-土动力相互作用以及横、纵两个方向的地震波对桥墩地震反应的影响.分析结果表明:不同方向的水平地震时,地面以上墩柱的剪力和水平位移有较大的不同.     

SH波作用下粘弹性半空间场地土地震反应分析

本文考虑稳态简谐SH波激励下的谐和振动和场地土的材料阻尼,建立弹性动力反平面应变模型,采用一维粘弹性波动理论进行土层地震反应分析,得出基岩运动输入下半空间上覆粘弹性场地土体系的解析解.利用此解来分析SH波激励下粘弹性场地土动力效应,讨论不同场地土的动力特性参数对粘弹性场地土动力效应的影响.土-结构物动力相互作用和材料阻尼对场地土地震反应有很明显的影响,这为工程中的地震场地效应评价、震害分析和结构抗震设计都提供一定的参考依据.     

土-结构非线性相互作用体系演变随机过程响应分析

在假定结构体系受到非均匀调制的演变随机激励基础上,考虑到地震动强度和频谱非平稳特性,应用等效线性化方法分析了土-结构相互作用体系在演变随机激励下的响应演变谱和时变均方根响应,给出了一种实用计算方法,再通过示例叙述了此方法的实施过程。计算结果表明,地震动频谱非平稳特性对非线性相互作用体系响应有较大的影响。     

非平稳地震激励下结构随机响应及动力可靠性研究

基于美国西部121条基岩强震加速度记录,采用Hilbert-Huang变换(HHT)生成能真实反映地震记录频率和强度双非平稳特性的非均匀调制演变功率谱,并用经验统计方法建立了根据地震矩震级、震源距预测演变谱的统计模型。运用虚拟激励法得到具有特定震级、震源距的演变功率谱作用下结构的非平稳随机响应特性,同时结合首次超越理论,分析了结构的动力可靠度问题,并且与仅具有强度非平稳特性的均匀调制地震随机激励作用进行比较,结果表明,在总能量相同的情况下,双非平稳功率谱的激励会使结构的响应更大,结构更容易失效。     

基于土-结构相互作用的高层建筑三维地震反应分析

基于刚性地基假定的工程结构抗震计算方法未充分考虑场地土对结构地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对高层建筑三维地震反应的影响,本文针对某双塔高层建筑,分别建立了单塔上部结构、双塔整体结构以及土-结构相互作用共同工作三维有限元模型.研究对比了各结构体系的动力特性,并通过地震弹性时程反应分析法进行了结构体系三维地震反应分...     

对桩承结构上下部水平抗震理解的联合预估

结合平面动力有限元与简化三维集中质量法(S-R模型)对水平地震作用下的群桩-土-结构体系的动力性能进行了理论预测,可用来计算不同构型、桩数、土层属性下的结构系统动力反应。算例分析表明,由于土与基础的参与,考虑相互作用后结构位移及层间位移反应增大;受结构、桩基础及土层属性等多因素影响,结构内力在某些地震频谱作用下反而会有所增加,而固基情形下的加速度反应谱曲线对相互作用的反应结果并不一定形成包络,两种方法在对相互作用结构进行动力反应的量化数值分析和定性评价上均有良好的一致性。     

场地土随机地震反应分析及动力可靠度计算

根据随机振动理论,研究了土层随机地震反应动力分析方法,介绍了场地土在动剪模量的变化分别为线性和指数时动力方程的求解问题,分别给出了基岩输人地震加速度为白噪声和过滤白噪声时土层反应及各阶振型反应的统计参数,从而建立了可靠性分析的计算方法,并且对同一场地土采用两种动剪模量变化形式进行了自振频率的对比计算和动力可靠度计算.     

大跨度桥梁桩基抗震简化模式的分析与探讨

以苏通大桥为例,通过分析比较工程上常用的6弹簧模型、等效嵌固模型和集中质量模型以及弹性嵌固模型得出各模型的优缺点,并发现弹性嵌固模型能较好地模拟桩土相互作用下桩基的地震动反应.     

成层地基–桩基–结构动力相互作用体系的计算分析

以一个1∶2大比例模型结构–地基的动力相互作用模型试验为基础,结合通用有限元程序MSC.Marc,对成层地基–桩基–结构动力相互作用体系进行了三维有限元分析。计算中采用考虑土非线性特征改进的黏弹性人工边界模拟外部土域,利用考虑动力相互作用中桩土分离、滑移以及桩基提离效应的接触模型反映桩土接触界面特性,并引入阻尼项表征桩土动力作用中的能量损耗,土体采用等效线性模型。通过计算分析与试验的比较研究,验证了计算模型和分析方法的合理性,进行了地震动输入下的地震反应分析,为地基–结构动力相互作用的进一步研究奠定了基础。     

基于均匀调制随机模型的土与结构相互作用体系地震反应分析

通过假定土与结构相互体系受到均匀调制随机激励,把地基土作用转化为凝聚在基础边界上弹簧阻尼器,对相互作用体系进行了地震反应分析,得到了其时变均方根响应和响应演变谱。这一方法基本上反映了地震动的实际过程和结构体系响应的特性,不失为一种计算结构体系随机反应的有效算法。     

土层随机地震反应及动力可靠性分析

根据随机振动理论,研究了土层随机地震反应动力分析方法,介绍了场地土在动剪模量的变化分别为线性和指数时的动力方程的求解问题,分别给出了基岩输入地震加速度为白噪声和过滤白噪声时土层反应及各阶振型反应的统计参数,从而建立了可靠性分析的计算方法,并且对同一场地土采用两种动剪模量变化形式进行了自振频率的对比计算和动力可靠度计算。     

考虑土-桩-结构相互作用下的生态复合墙结构pushover分析

基于能力谱方法应用子结构原理对天然地基上带群桩基础的生态复合墙结构进行平面的静力弹塑性（Pushover）分析。建立弹簧单元模拟群桩基础,采用Davies方法确定桩的刚度;基于刚架-等效斜撑力学模型,提出考虑土-桩-生态复合墙结构共同作用的整体分析模型,并对比分析在不同地震烈度作用时土-桩-结构的共同工作问题。计算结果...     

土-桩-结构相互作用对大跨悬索桥动力特性的影响研究

本文以国内第一大跨桥梁———润扬长江公路大桥南汊悬索桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立了该桥的三维有限元模型,其中采用质量-弹簧体系模拟了土-桩-结构的相互作用。以此为基础对润扬悬索桥的自振特性进行了分析,重点研究了土-桩-结构相互作用因素对大跨悬索桥动力特性的影响,与现场动力测试结果的良好吻合表明了有限元分析结果的可靠性。研究结果为大桥的损伤预警和状态评估奠定了研究基础。     

基于ANSYS的三维自由场地震动反应分析

为探究自由场地震反应的基本规律和考虑土-结构相互作用(SSI)时的整体结构地震反应分析提供参考,采用ANSYS建立了三维自由场有限元模型,分别考虑了同一场地在三种不同水平两向基岩输入地震动以及三种不同类型场地在同一水平两向基岩输入地震动下的两种情况,对其进行了地震反应分析。通过对比和分析得到的各类场地地表中心点的绝对加速度、相对位移、各层土体的层间位移峰值以及绝对加速度峰值等指标,得出一些关于此类问题的有用结论,供工程设计及后续研究时参考。     

海底盾构隧道纵向地震反应特征的子模型分析

考虑海床土体的空间不均匀性、动力非线性特性和海底盾构隧道管环间纵向螺栓连接等因素,提出了基于子模型技术的长大隧道纵向地震反应广义反应位移法,研究了不同地震动作用下隧道管环间的张开量和地震应力分布特征。结果表明：①基于子模型技术的广义反应位移法建模简单,能合理地考虑土与隧道结构的动力相互作用效应对长大隧道结构纵向地震反应的影响;采用压力-过盈模型和黏结模型表征管环间纵向连接螺栓的作用,可较合理地描述相邻管环间的非连续变形特性。②隧道穿越软硬土层交界处的管环张开量较大;基岩峰值加速度相同时,低频发育的Darfield地震动作用引起的管环张开量明显较之高频发育的Iwate地震动作用时的大,且基岩峰值加速度为0.2g和0.4g的Darfield地震动作用下局部位置的管环间张开量超过防水允许限值。③不同频谱特性的基岩地震动作用下管环地震应力分布差异较大,Iwate地震动作用时基岩隆起区域靠近管环顶部处的地震应力较大;Darfield地震动作用时隧道穿越软硬土层交界处及砂土透镜体附近的管环地震应力较大。