复杂高层结构大震弹塑性静力和动力分析对比研究

本文在基于大型通用有限元软件ABAQUS的基础上,利用ABAQUS丰富的单元及材料库、强大的非线性计算功能,并采用相应的计算模型和数值计算方法,对复杂高层结构罕遇地震作用下进行了弹塑性动力分析,并和Pushover分析结果及振动台试验结果进行了初步的对比研究,认为弹塑性动力时程分析方法更为合理、计算结果更为精确,是在罕遇地震作用下结构验算更为可靠的分析方法。     

规则隔震桥梁地震响应时频分析

通过对规则隔震桥梁的简化模型研究,提出了此简化模型在地震中的非线性振动特性可以用两个线性单自由度的动力特性来描述,通过算例的非线性地震时程分析,得到其结构加速度时程响应,利用时频分析法证明了这个简化分析方法的正确性。     

我国地震预报研究de进展和展望(续)

二、地震预报——一个全球性的科学难题 地震预报的困难,在于地震物理过程本身所具有的复杂性、地球内部的“不可入性”和地震的小概率性。 地球是一个复杂的巨系统,其内的一切过程皆是非线性的。地震,特别是大陆地震的孕育和发生是在复杂的地壳深部环境中,在复杂的动力作用如边缘板块挟持挤压、局部地幔对流及环境动力因子作用,以及断层     

双塔柔性连体结构地震响应等效试验电路设计与实现

针对一非对称阻尼耗能双塔连体结构,建立了对应的动力分析模型和振动方程,推导出该结构体系的传递函数矩阵,并对所获得的传递函数进行基于动力特性相同原则的等效降阶处理,得到该结构体系在‘THBCC-1型信号与自动控制试验台’上进行试验分析的等效电路图。分别采用试验电路模拟和数值仿真两种方法对该连体结构进行天然地震荷载EL-Centro1940波作用下的地震响应研究,研究结果表明:等效模拟试验电路模型和原系统具有较好的相似性,两种分析方法所获得地震响应的结果非常的接近,说明了本文所提方法分析连体结构地震响应的有效性。     

高层连体结构地震响应的试验电路设计与仿真

针对一非对称双塔连体结构,建立了对应的动力分析模型、振动方程和状态空间表达式,推导出该结构体系的传递函数矩阵,并对所获得的传递函数进行基于动力特性相同原则的等效降阶处理,得到该结构体系在‘THBBC-1型信号与自动控制试验台’上进行试验分析的等效电路图;分别采用试验电路模拟和数值仿真两种方法对该连体结构进行天然地震载荷EL-Centro1940波作用下的地震响应研究。研究结果表明:等效模拟试验电路模型和原系统具有较好的相似性,两种分析方法所获得地震响应的结果非常接近,说明本文所提方法分析连体结构地震响应的有效性。     

龙羊峡重力拱坝动力特性和抗震安全评价

龙羊峡水电站是黄河上游开发的龙头电站,大坝抗震设防烈度高达9度,大坝动力特性倍受关注,抗震安全至关重要。本文应用现行规范规定的方法和原则以及考虑地基辐射阻尼、地震动非均匀输入以及坝体伸缩横缝强震开合等综合复杂因素影响的非线性有限元波动分析方法,对大坝-地基-库水系统进行深入的地震动力分析,研究了重力拱坝的动力特性,分析了大坝的动态反应,综合评价了大坝的抗震安全性。     

动力P-Δ效应位移增大系数研究

位移增大系数法是弹性状态下考虑P-Δ效应对结构位移放大作用的有效简化分析方法,但地震作用下的P-Δ效应是一个复杂的动力几何非线性及材料非线性问题,目前还没有成熟统一的考虑方法。本文对地震作用下P-Δ效应稳定指标的合理选取进行了讨论,以等效线性化法为理论基础提出了改进的P-Δ效应位移增大系数公式。作为验证,选取单墩体系进行了大量的参数分析工作,统计分析得到了动力P-Δ效应对结构位移反应的影响规律。研究表明,桥梁稳定指标的选取应与桥墩所处的反应阶段相适合,弹性反应阶段与弹塑性反应阶段应选取不同的稳定指标;提出的理论公式与有限元参数分析结果比较吻合,利用等效线性化方法可以合理地进行P-Δ效应分析,所提公式可为规范的进一步修订提供参考。     

消能减震技术在大型体育场馆中应用的研究

消能减震技术作为建筑抗震的新技术，能有效吸收地震能量，降低建筑物振动反应。本文分别采用等效线性简化算法以及阻尼器与建筑结构的非线性分析方法，针对实际体育馆建筑结构抗震性能现状提出了加固方案，并对加固方案进行了计算分析。分析方法及结果可供现有类似结构的抗震改造加固借鉴参考。     

动力P-△效应位移增大系数研究

位移增大系数法是弹性状态下考虑P-△效应对结构位移放大作用的有效简化分析方法,但地震作用下的P-△效应是一个复杂的动力几何非线性及材料非线性问题,目前还没有成熟统一的考虑方法.本文对地震作用下P-△效应稳定指标的合理选取进行了讨论,以等效线性化法为理论基础提出了改进的P-△效应位移增大系数公式.作为验证,选取单墩体系进行了大量的参数分析工作,统计分析得到了动力P-△效应对结构位移反应的影响规律.研究表明,桥梁稳定指标的选取应与桥墩所处的反应阶段相适合,弹性反应阶段与弹塑性反应阶段应选取不同的稳定指标;提出的理论公式与有限元参数分析结果比较吻合,利用等效线性化方法可以合理地进行P-△效应分析,所提公式可为规范的进一步修订提供参考.     

空间网格结构多维地震反应分析方法研究现状

空间网格结构应用广泛,但其动力特性复杂,在地震作用下多维耦合效应显著。在总结现有研究成果的基础上,阐明了目前关于多维地震动输入和结构抗震性能参数研究的不足和存在的问题;在性能化抗震设计和多维地震反应分析的视角下,分析了振型分解反应谱方法、时程分析方法、增量动力分析方法、推覆分析方法以及随机方法的研究现状,指出了不同方法在多维化和实用化过程中面临的关键问题;介绍了空间网格结构抗震性能水准划分方法和相关指标,指出了现有指标的局限性,提供了可行的研究思路。最后,论述了发展多维推覆分析方法的必要性。     

场地总体非线性动力特性识别方法

提出了场地总体非线性动力特性识别的一个方法。方法以一已知参考场地为基础,假定待识别场地和参考场地具有相同的基岩露头运动,根据待识别场地和参考场地地表强震和弱震记录,识别场地的总体非线性动力特性。以天津地区两个实际场地（一个作为参考场地,一个作为待识别场地）为例对场地总体非线性动力特性进行了识别。研究表明：方法能准确识别场地总体非线性动力特性,可直接应用于实际工程。     

小湾拱坝考虑横缝的非线性分析

结合高拱坝动力研究中的实际问题,推导了考虑局部非线性弹性及非比例阻尼的逐步积分公式。通过对实际拱坝的计算,表明了本公式效率高,可靠性好。同时结果说明,在高拱坝-地基动力相互作用体系中,施工缝的影响是十分显著的。     

非线性体系动力可靠性分析的等效Duffing体系法

等效线性化法是非线性结构体系的随机反应分析最常用的方法,但使用等效线性化法给出的反应结果进行结构动力可靠性分析会带来很大的误差。将一般非线性体系通过均方最小误差原则等效为Duffing非线性体系来进行结构动力可靠性分析。Duffing非线性体系可以通过FPK方程求得其稳态精确解析解,所以使用该等效非线性法进行结构动力可靠性分析不仅计算上方便可行而且精度较高。算例分析表明了等效非线性法分析结果可靠,且比等效线性化法的计算精度有明显提高。     

An energy-based partial pushdown analysis procedure for assessment of disproportionate collapse potential

A disproportionate (or progressive) collapse is triggered by localized structural damage that propagates throughout a large portion of a structural system. The current guidelines issued by the US Department of Defense use the alternative path method to assess the vulnerability of a structural system to disproportionate collapse. In this method, the capability of a structure to sustain local damage is evaluated by notionally removing primary load-bearing elements and checking whether the local damage can be absorbed. The assessment can be performed using linear or nonlinear static structural models or a nonlinear dynamic model. Although nonlinear dynamic analysis gives the most accurate results, it is computationally intensive and requires considerable skill to implement properly. In this paper, the vulnerability of three steel frames to disproportionate collapse is assessed using an energy-based nonlinear static pushdown analysis. The predictions are sufficiently close to the results of a nonlinear dynamic time history analysis that the method would be useful for disproportionate collapse-resistant design of buildings with regular steel framing systems.     

7度半、8度半烈度区钢筋混凝土抗震框架的非线性动力反应研究

通过对按新规范设计的典型7度半、8度半烈度区框架结构进行多波输入下的非线性地震反应分析，并考察其在非线性动力反应下的抗震性能，在一定程度上对新规范中的有关抗震措施进行了校核。     

Progressive collapse analysis of steel frames: Simplified procedure and explicit expression for dynamic increase factor

Progressive collapse refers to a phenomenon in which local damage in a primary structural element leads to total or partial structural system failure. When investigating the progressive collapse of structures, nonlinear dynamic procedures lead to more accurate results than static procedures. However, nonlinear dynamic procedures are very complicated and the evaluation or validation of the results can become very time consuming. Therefore, it is better to use simpler methods. For static analyses, the gravity force applied to the removed column bay should be multiplied by a constant factor of two. However, using a constant dynamic increase factor (DIF) is only appropriate for elastic systems. According to the optimal design of structures, the assumption of elastic behavior after column removal is conservative. Thus, it is necessary to establish an expression for DIF that considers inelastic responses. In this paper, a simplified analysis procedure for the progressive collapse analysis of steel structures is presented using the load displacement and capacity curve of a fixed end steel beam. The results of the proposed method are in good agreement with nonlinear dynamic analysis results. Also, the capacity curve, obtained by dividing the accumulated area under the nonlinear static load displacement curve by the corresponding displacement of the column removed point, is used to predict the progressive collapse resistance of the column removed structure. Finally, an explicit expression for the DIF is established for elastic-perfectly plastic and elastic plastic with catenary action behavior.     

Assessment of progressive collapse-resisting capacity of steel moment frames

In this study the progressive collapse-resisting capacity of steel moment resisting frames was investigated using alternate path methods recommended in the GSA and DoD guidelines. The linear static and nonlinear dynamic analysis procedures were carried out for comparison. It was observed that, compared with the linear analysis results, the nonlinear dynamic analysis provided larger structural responses and the results varied more significantly depending on the variables such as applied load, location of column removal, or number of building story. However the linear procedure provided more conservative decision for progressive collapse potential of model structures. As the nonlinear dynamic analysis for progressive collapse analysis does not require modeling of complicated hysteretic behavior, it may be used as more precise and practical tool for evaluation of progressive collapse potential of building structures.     

采用新型阻尼器的框架结构数值模拟分析

采用通用有限元软件MSC.MARC,编制了非线性子程序,对装有新型钢阻尼器的二层框架结构进行了数值模拟,模态分析和动力响应分析,并与不装设阻尼器的框架结构进行了比较,论证了通过编制非线性梁单元子程序来模拟形状复杂的新型钢阻尼器具有可行性。     

交通荷载作用下大跨悬索桥的非线性动力响应分析

研究了非线性系统的等价线性化动力分析方法以及大跨悬索桥非线性特性的表征,采用移动荷载模型分析了润扬长江大桥悬索桥在移动交通荷载作用下的非线性动力响应特征,包括单车过桥、车队单向过桥、车队双向过桥以及基于实测交通流量的连续车流过桥等4种工况。结果表明,在60～120km/h的正常行车状态下,车速对结构动力响应的影响并不显著;车重与结构挠度响应呈近似正比例关系;在连续车流作用下,动力响应最显著的部位为跨中区段;在不连续车流作用下,动力响应最显著的部位为L/8～L/4区段。本文的结论可以为大跨悬索桥梁的构造优化设计、空间疲劳分布效应研究及日常养护工作提供参考。     

Phytoplankton modeling involving random rate constants

The deterministic framework is presented (part one) for the stochastic analysis (part two) of a model for phytoplankton production in a marine ecosystem. A system of nonlinear differential equations modeling the flow of nutrient through three components of an ecological system is considered. Modeling parameters and assumptions are discussed and numerical solutions are obtained. The dampened oscillatory characteristic of many predator prey systems is observed. A linear deterministic system is also derived which approximates the nonlinear and for which is presented a closed form solution. The linear solution is seen to accurately reflect the behavior of the nonlinear system. Discussion of the stochastic aspects of biological modeling are also discussed in preparation for the stochastic analysis of part two (to be published in a future issue of this Journal).