大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

某大型火车站多维多点地震响应时程分析

某大型火车站南北长358m,东西宽178m,属于超长大跨度空间结构,规范要求进行多维多点输入下的地震响应时程分析。考虑建筑规模和场地条件等因素,对该火车站结构进行了考虑行波效应影响的多维多点输入下的地震响应计算,分析了行波效应对结构变形和构件内力的影响。将多维多点地震输入与一致地震激励输入进行了比较,结果表明:行波效应对站房分隔缝附近的竖向构件和角柱的剪力和弯矩影响较大,其中Y向剪力尤为明显,从而使得结构分隔缝附近的局部变形也偏大,在设计中需要采取加强措施。     

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.     

斜拉-连续梁组合结构桥梁动力特性及地震响应分析

为研究斜拉-连续梁组合结构桥梁的动力特性和地震响应规律,以某高速公路预应力钢筋混凝土斜拉-连续梁组合桥(30+30+140+30+30)m为例,建立有限元空间杆系模型,分析了该桥在反应谱、一致激励、多点激励和行波效应作用下的地震响应。研究结果表明:该桥主梁截面内力主要由低阶振型控制;多点激励对主梁轴力、剪力和竖向位移有一定的放大作用;行波效应对主梁剪力的放大影响显著,对轴力、弯矩影响较小;地震作用对斜拉-连续梁组合结构桥梁连续梁段主梁内力及位移的影响均较大,不容忽视。     

大跨弦支穹顶结构非一致地震响应研究

对椭圆形弦支穹顶屋盖结构的动力特性和地震响应进行了有限元分析.分析中考虑了预应力大变形作用以及不同预应力水平的影响.通过结构前60阶自振频率和模态振型的对比分析,发现该弦支穹顶结构模态频率分布相当密集,以中间张弦穹顶的竖向自由振动模态为主.结构的地震响应计算结果表明,在多维多点非一致地震激励下,该弦支穹顶结构的位移响应以及环索、撑杆等重要构件的内力响应随着地震波波速的增大而减小,并逐步接近其一致地震激励下的动力响应.     

多点地震激励下油气长输管道的动力响应分析

油气长输管道线路长,经过或跨越的场地条件复杂,不同区段的管道遭受的地震作用也不一样,如采用一致地震动输入对其进行动力响应分析,则与实际情况存在较大差别。本文考虑多点地震输入对油气长输管道进行动力分析,采用时程分析法对典型油气长输管道在多点地震激励及一致地震激励下的动力响应进行对比分析。结果表明,两种地震输入方法计算的动力响应存在较大差异,管道地震响应当分析时应考虑多点地震激励的影响。     

考虑地形影响和多点激励的大跨高墩桥地震响应分析

提出一种综合考虑行波和地形影响的大跨结构在多点输入下的地震响应分析方法。首先计算P波在多种角度入射下两座山峰以及其间自由场地的时程响应,并以此作为两座山峰之间大跨桥梁的桥台及桥墩基础多支承点处的地震输入,这种地震输入综合了行波和地形的影响。然后基于多点激励下地震响应分析方法,编制有限元分析程序,在此基础上分析了考虑行波和地形综合影响下一座360m4跨高墩连续刚构桥的多点激励地震响应。从分析结果看,考虑地形效应和不考虑地形效应的差别较大,不考虑地形效应可能会较小的估计结构的内力响应。因此,大跨度结构地震响应分析应考虑地形的影响。本文分析结果可供抗震设计参考。     

青岛邮轮母港客运中心钢屋盖考虑行波效应的地震反应分析

青岛邮轮母港钢屋盖采用变截面空间桁架结构,纵向长度为325m,为超限结构.以青岛邮轮母港钢屋盖为研究背景,通过SAP2000分析软件,基于大质量法对结构进行了多遇地震下多点激励时程分析,并与一致激励时程分析法和振型分解反应谱法进行了对比,结果表明:在水平地震作用下,考虑行波效应的多点激励得到的构件内力值大于振型分解反应谱法和一致激励时程分析法所得内力值,尤其是采用多点激励时程分析方法下得到的中间榀的构件内力响应值,大于采用振型分解反应谱法所得的响应值,平均幅值差49%;大于采用一致激励时程分析法所得的响应值,平均幅值差33%.结构设计内力组合时选用了多点激励时程分析所得构件内力值.     

三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥地震反应及控制

利用ANSYS有限元软件,计算并分析了某三跨飞燕式异型钢管混凝土拱桥的动力特性和一致激励与行波激励下的动力响应,并对拟安装在桥上Lock-up装置的减震效果进行了评价.研究表明,纵向和竖向联合输入下结构的动力反应明显高于纵向和竖向单独输入工况;横向地震激励时,拱肋出平面位移及内力均很大,但可以不考虑行波效应的影响;纵向...     

高位弱连接连体桁架竖向地震作用系数研究

采用谐波合成理论,合成了与《建筑抗震设计规范》相吻合的空间相关地震波,采用空间相关地震波对某大跨度高位弱连接连体桁架进行竖向一致、行波激励下地震响应时程分析,结果表明:一致地震动激励下,大跨度高位连体桁架竖向地震作用系数比现行《建筑抗震设计规范》推荐的系数明显偏大,平均增幅达60%左右。另外,竖向行波激励能减小连体桁架的动力响应,设计时不需考虑竖向地震行波效应。     

Seismic design for steel trussed arch to multi-support excitations

The behavior of steel trussed arch to multi-support excitations is studied. The spatial variation of ground motion is modeled by an empirical coherency loss function. Numerical results indicate that horizontal multi-support excitations have a quite large amplification effect on the seismic responses of the trussed arch. This amplification effect cannot be ignored in the seismic design of such structures. Vertical multi-support excitations reduce the seismic responses of the trussed arch. Therefore the assumption that vertical free-field ground motions are spatially uniform is available to assure the degree of seismic safety reliability of the trussed arch. An average response spectrum method is subsequently introduced to calculate the arch response to multi-support excitations. The advantage of the method is that the linear peak seismic response of the arch to multi-support excitations can be obtained as conveniently as the conventional response spectrum method does. The good agreement of results between the time-history method and the average response spectrum method shows the validity of the latter method.     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

多点输入下结构地震反应的研究现状与对空间结构的见解

首先就多点输入下结构地震反应的分析方法介绍了国内外的研究现状,然后在对多点输入下大跨度桥梁结构的地震反应特征作简单综述的同时,侧重阐述了近年来在多点输入对建筑结构地震反应影响的研究中已取得的一些成果和结论.最后,对空间结构领域内考虑多点输入影响的研究问题提出了一些见解.     

基于多点地震反应合肥新桥国际机场钢结构体系比选

地震动的空间效应对大跨结构动力响应有很大影响。通过有限元软件ANSYS建立合肥新桥国际机场航站楼三种不同分区连接形式的计算模型,通过时程分析法计算三种模型在一致地震输入与多点地震输入下的响应,采用设计应力比等参数来比较三种模型响应的差别,最终得到三种方案的在多点地震输入下的响应差别以及产生差别的原因。结果表明,刚接模型对于多点地震输入更为敏感,但由于选用的比较参数不同,不能找出哪个方案最优,因此设计计算时应根据具体的结构形式进行分析,最终得到准确的分析结果。     

多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法

正确的地震输入方式是研究工程结构抗震性能的首要因素。结构的地震反应分析,需要考虑多点地震输入的影响。将精细传递矩阵理论与拟静力原理相结合,建立多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法。首先,根据梁单元的几何物理关系,建立梁单元的状态传递矩阵;其次,根据傅里叶变换,建立集中质量两侧的状态传递矩阵;然后,根据转折处及分支点处的结构特点,建立转折处及分支点处的状态传递矩阵;最后,根据结构的实际特点,建立结构总的传递矩阵。在上述算法的基础上,编制了计算程序,并进行了相应的算例计算。算例计算结果表明,结构在水平方向地震力的作用下,边柱的地震反应考虑一致激励较为合理;中柱水平方向考虑一致激励较为合理,而竖直方向应考虑多点激励的不利影响。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

非平整场地上输电塔-线体系在多点激励下的地震反应

在以往的大地震中输电塔的破坏时有发生,输电塔倒塌的部分原因是由于相邻塔在地震动多点激励下异相振动产生的导线拉力引起。本文考虑导线的几何非线性,建立了输电塔-线体系三维有限元模型,分析了非平整场地上的结构体系在地震动纵向多点激励下的反应。基于经验相干函数和修正金井清功率谱密度函数模型模拟了空间变化地震动,分别考察了地震波视波速和相干损失对于结构体系地震反应的影响。结果表明,假定地震动一致激励不能准确评估结构体系的反应,地震动空间变化效应放大了输电塔和导线的地震反应,在强震作用下,忽略地震动的空间变化会严重低估输电塔-线体系的反应。     

水平行波效应下周边支承大跨度单层球面网壳的地震反应

如何考虑多点输入对大跨度空间结构的地震反应影响是当前空间结构研究领域中需要迫切解决的重要课题之一.本文以100m跨度的周边支承单层球面网壳为研究对象,考察了在水平行波效应作用下球面网壳的地震反应.计算分析表明,当波传播与振动方向一致时,行波效应使球面网壳的地震反应增加;而当波传播与振动方向垂直时,网壳的地震反应则随着行波效应的考虑而降低;行波效应的考虑使得下部结构的地震内力有大幅度的提高,如柱顶圈梁弯矩与柱剪力的最大值约增大了两倍左右.比较一致输入,下部结构内力的增大主要是由拟静力作用而引起的.结合以上的结果,本文提出了考虑多点输入影响的工程计算方法.     

多维多点激励下某多塔连体结构地震反应分析

杭州市市民中心工程是一高位隔震大跨度多塔连体结构,6个主塔楼在高位采用隔震支座与6个大跨度钢结构连廊连接成一整体,整个连体结构外环周长达606m,故有必要进行多维多点输入地震反应分析。采用谐波叠加方法和快速傅里叶变换技术,合成了与建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)反应谱相吻合的空间相关地震波,同时提出采用相关函数对人工模拟地震波在时域内进行检验的方法。利用模拟地震波对该工程进行多维、多点激励下的非线性时程分析,结果表明:在双向地震动作用下,考虑多点激励会使连廊杆件轴力、连廊与主塔楼间的隔震支座位移有较大增加,其中行波效应影响尤为明显,但多点激励对主塔楼内力和位移影响很小。     

高层多塔连体结构连廊随机地震反应分析

在多点激励地震反应分析中,传统的随机振动分析方法存在数值积分耗时太长的问题。为了克服这一缺点,ANSYS通过对输入功率谱采用对数形式的分段线性表示,然后采用解析解积分方式进行随机振动求解,计算效率精确高效。采用该方法对一高位隔震多塔连体结构进行双向水平地震动作用下多点激励随机地震响应分析,并对空间变化地震动作用下连廊桁架杆件内力响应极大值的均值进行比较分析。分析结果表明:在水平双向地震动作用下,考虑行波效应和部分相干效应会使连廊杆件轴力有所增大,在设计时应引起重视。