在非平稳强地震作用下结构反应的分析方法

本文对现有强地震记录进行了统计分析,研究了地面运动的计算模型,并在此基础上提出了考虑地震非平稳随机性时地震反应谱曲线和结构反应的分析方法。此外,本文还指出直接统计输出函数的随机特征以解决地震力问题的优点及其途径。     

土层非线性非平稳有效应力动力响应可靠度分析

在非平稳一致地震输入下对非线性土层进行了有效应力动力响应可靠度分析。通过虚拟激励法,将非平稳地震加速度功率谱密度作为基岩上的虚拟输入,并利用Hardin-Drnevich双曲线模型考虑土层的非线性特性,迭代计算得到土单元的剪切模量与阻尼比。在此基础上,运用有限元方法对土层进行了地震响应分析,通过比较4种方法获得等效峰值剪应力和剪应变来计算等效动力剪切模量和振动孔压。结果表明,采用基于概率平均法的插值方法与确定性分析所得的平均值较为接近,说明由于孔压的不断上升与土层有效应力的降低,可液化地基的地震响应变为非平稳随机过程。     

考虑地震非平稳性的隧道纵向抗震可靠度分析

考虑地震运动的非平稳性,将沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析。从有限元动力分析的基本原理出发,利用脉冲响应函数和傅立叶变换原理,结合随机振动理论,研究了将地震荷载作为非平稳随机过程时隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析方法,建立了地下结构随机地震响应数字特征及其抗震动力可靠度的计算表达式。以南京长江越江隧道初步设计方案(沉管段)为例,计算了其在非平稳随机过程地震动作用下的动力反应均方根值和纵向抗震动力可靠度,并研究了管段接头的抗震可靠度。     

考虑输入模糊信息的楼面反应谱随机计算方法

提出了一种模糊输入特征的楼面反应谱计算方法。文章主要由以下三部分组成:(1) 建立考虑设计地震(震中烈度、影响烈度和震中距离)和场地(土层剖面和场地类别)特征模糊性的模糊地震输入;(2) 以具有模糊参数的平稳随机过程为基础,利用振型分解法求解楼面反应谱;(3) 用例题展示了所建议方法的计算过程。     

带TMD的建筑结构非平稳随机地震响应计算

通过直接积分和模态叠加两种方法研究了带TMD结构均方非平稳随机地震响应的数值计算方法。应用非平稳随机响应问题的统一解法理论,并引入常用的微分方程数值积分Runge Kutta方法,解决了复杂的非平稳随机响应问题,计算实例说明了该方法的有效性。探讨了设计非平稳地震激励TMD结构参数的方法。     

土-桩-结构相互作用体系非平稳随机地震反应分析

目前,有关土-结构动力相互作用问题的研究基本上多限于确定性的或平稳随机激励下的响应分析.文中基于某基岩加速度反应谱,利用文献[7]的方法求取基岩非平稳随机地震功率谱密度函数,采用有限元方法建立土-桩-结构相互作用体系的三维分析模型,对在非平稳随机地震激励下土-桩-结构相互作用体系进行了反应分析.首先对三种不同场地条件下的土-桩-结构相互作用体系进行了动力特性分析;然后,对在非平稳随机地震激励下桩基承台的反应和自由场反应进行了比较,给出了结构的位移功率谱响应结果.     

砖石古建筑的动力可靠度分析

通过数值计算对受非平稳随机地震作用下的砖石古建筑的动力可靠度进行了分析。首先将随机地震动模型考虑为均匀调制的非平稳随机地震动模型,采用振型叠加法求出随机地震动反应的功率谱密度;然后应用首次超越破坏准则给出了结构随机地震动作用下结构动力可靠度的具体计算公式;最后对砖石古建筑有限元模型的动力可靠度进行了计算,得到了结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力可靠度。文章为复杂结构的动力可靠度分析提供了参考方法。     

网壳结构平稳与非平稳随机地震响应研究

对虚拟激励方法进行了研究,通过自编程序对单双层网壳的平稳与非平稳地震响应进行了分析,并列举一具体算例进行了说明,从而解决了网格结构中非平稳随机地震响应的问题,得出非平稳地震反应小于平稳地震反应的结论。     

地下结构非平稳随机地震响应分析

从有限元动力分析的基本原理出发,利用脉冲响应函数和傅立叶变换原理,研究了将地震荷载作为非平稳随机过程时地下结构随机地震响应分析方法,导出了非平稳随机地震加速度作用下地下结构动力响应的数字特征计算表达式。通过算例分析了某一隧道在7度非平稳随机地震作用下的位移和应力均方根响应。     

高耸结构的竖向地震随机响应分析

本文把地震作为非平稳随机过程考虑,用觋代控制理论的时域方法对对称线性变截面高耸结构进行了竖向地震响应分析。讨论了忽略振型耦合反应引起的误差。还提出了绝对加速度均方差反应谱,以便分析计算和对反应谱理论进一步研究。     

框架结构随机地震反应分析及结构-地基相互作用效应

本文将地震地面运动模拟为零均值平稳高斯过程,考虑多层剪切型钢筋砼框架结构在强震时的非线性和滞回性,根据动力反应的实际概率分布,建议了计算框架结构随机地震反应的概率平均等价线性化法,进一步将地基土层模拟为弹性半空间地基,计算了结构-地基相互作用系统的平稳随机地震反应。     

地震动时-频特性对土层场地地震反应的影响

地震动非平稳特性对土层反应有重要影响。为了能够近似定量控制基岩地震动输入特性,文章首先基于时-频包线函数建立能够表征地震动频率非平稳特性的地震动拟合方法;然后选择3条主频率变化不同的加速度记录,引入两种不同的包线函数分别模拟地震动强度或频率非平稳特性,设计了用于土层地震反应分析的三种输入方案,拟合完成42条加速度时程;最后,采用非线性场地反应计算方法对三类土体模型进行计算,分析基岩地震动频率非平稳性对地表PGA和加速度反应谱的影响。结果表明：①文章基于时-频包线函数建立的地震动拟合方法能够近似定量控制目标地震动强度与频率非平稳特性,可用于基岩地震动输入的拟合;②当基岩地震动主频率变化显著时,不考虑频率非平稳则存在低估地表地震反应的风险,且场地越硬、基岩峰值越大,低估程度越显著;③地震动频率时变特征对土层地表反应谱高频部分(2～5Hz)的影响与地震动高频成分集中的时间和土层性质相关：当基岩地震动高频成分集中在强震段时,采用仅考虑强度非平稳的拟合方法可在较硬场地得到相对保守的结果;④地震动频率随时间的变化对反应谱放大系数的影响与场地类型和反应谱周期有关,当基岩峰值较大时,对较硬场地5Hz左右的频率成分影响更大,但对三、四类场地条件,则对1Hz左右的土层反应影响更大。因此在拟合基岩地震动时,特别是输入地震动的峰值较大时,应结合结构自振周期、场地条件、工程需要等因素,考虑基岩地震动输入的频率随时间的变化特征,采用全非平稳方法进行人工地震动模拟。文章的研究成果对工程实践中合理设置基岩地震动模拟参数具有重要的指导意义。     

基于随机地震动模型的盾构隧道非一致地震反应分析

以常州地铁1号线为工程背景,建立了某一区间段双向盾构隧道的三维有限元计算模型。根据沿线Ⅲ类场地类别,基于随机地震动模型合成输入所需的多点随机地震动。计算双向盾构隧道在非一致随机地震动作用下的反应,与一致地震动激励的结果进行对比分析,得出该类场地条件下地震反应的一般特征。结果表明:非一致地震动激励增大了隧道的地震响应,沿隧道轴向方向各点地震反应存在差异,这种差异会影响轴向方向上的应力、应变,对隧道安全存在不可忽略的影响。     

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.     

工程结构抗震分析的实用地震动功率谱模型

结合我国现行抗震规范的场地划分,提出了一种将非平稳随机地震动等效为平稳随机过程的地震动功率谱模型,导出了谱强度与最大地面运动加速度均值、地震烈度和地震水准的关系,并考虑了部分相干效应、行波效应等空间相关特性的影响。结合工程实例,对比反应谱法验证了自功率谱模型的准确性。该模型可用于空间结构的单一激励或多点激励的随机地震反应分析,具有较高的实用价值。     

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式.在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图...     

多点输入计算方法的工程应用

采用多点输入时程分析法和多点输入反应谱法,计算了视波速为100、200、300、400、500M/S五种工况下AMECO维修机库的地震反应,计算结果证实了多点输入反应谱理论的正确性,对多点输入下结构地震内力的分布规律进行了分析。     

地下结构随机地震响应分析及其动力可靠度研究

应用随机振动理论,采用概率分析方法初步研究了地下结构线弹性工作状态的地震随机响应及其地震动力可靠度,为地下结构抗振设计方法研究提供一定的理论参考。为此主要做了如下工作: (1) 将现有地下结构抗振计算原理和结构动力分析的脉冲响应函数原理结合起来,提出了地下结构地震动力响应计算的加速度脉冲函数法,推导了利用脉冲响应函数计算地下结构随机地震响应数字特征的数学表达式,提出了利用脉冲响应函数计算地下结构随机地震响应数字特征的分析方法。比较分析表明,脉冲函数法用于地下结构动力分析,具有计算精度高、计算简单的特点。 (2) 将日本田村重四郎-冈本舜三提出的沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于地下结构随机地震反应分析,利用数值分析方法建立了隧道整体随机地震反应分析的数学模型,得到了地下结构整体随机地震动力响应数字特征的数学表达式,为地下结构整体随机地震反应分析及动力可靠度的研究提供了一种分析途径。以南京长江隧道为例,计算了高斯平稳随机过程的地震荷载作用下该隧道整个长度上的动力反应均方根值。 (3) 利用Davenport公式计算了3种地震动模型的地下结构响应最大值的统计参数。计算结果表明,由弹簧质量模型算得的地下结构在地震作用下纵向振动和横向振动产生的纵向和弯     

结构动力反应分析方法综述

论述了结构动力反应分析方法的发展过程,介绍了结构确定性地震反应分析和随机地震反应分析的基本方法,归纳了各种方法的基本思路、地震动输入特性以及适用范围,有助于结构设计人员选择合适的结构计算分析方法。     

一种对应标准反应谱的过滤白噪声地震随机模型

采用什么样的数学模型描写地震地面运动更为合理?多数抗震工程研究者愿意简单地把地震这个随机过程,看成由一个非平稳、确定的时间强度函数和一个平稳随机过程相乘后组成的非平稳过程。这种办法既可反映地震本来的非平稳特性,又可应用平稳随机过程的一些理论来解决地震问题。而其中平稳随机过程又经常采用常功率谱的白噪