大尺度开口的钢制脱硫吸收塔结构抗震性能研究

以某高73 m、直径19 m的非对称开口的上部布置有重型设备的大型脱硫吸收塔结构为原型,制作相似比为1∶20的吸收塔结构缩尺模型并进行室内振动台试验。基于精细化有限元模型,研究了不同类型地震波、不同地震波输入角度和不同塔内液面高度作用下吸收塔结构的动力响应。研究结果表明:在加速度反应谱的卓越周期相对较短的内陆直下型地震波作用下吸收塔结构动力响应(位移、加速度、应力响应)最大,该类吸收塔有"头重脚轻"结构的特点,受近场地震波频谱特征影响大。数值模拟与振动台试验对比显示,结构最大响应出现在地震波输入方向为90°时,主要原因是90°方向上塔体下部有大尺度开口,使吸收塔整体结构在该方向刚度减小。随着塔内脱硫浆液高度增加,塔体动力响应呈减小趋势,主要是由于脱硫浆液吸收了一部分地震能量,转化为脱硫浆液的振动,脱硫浆液的存在起到一定减振作用。     

房屋建筑竖向减震分析

对在输入不同场地、不同频谱的地震波作用下房屋建筑的竖向减震体系进行时程分析，得到在合理控制减震装置的竖向刚度下可以有效减小竖向地震作用的结论，以达到理想的减震效果。     

基于流固耦合作用AP1000屏蔽厂房结构动力特性研究

某AP1000屏蔽厂房结构在地震作用下,其非能动安全冷却系统一重力水箱与水体发生流固耦合效应,引起水体的晃动,液体晃动作用又对结构的动力响应产生影响。通过运用流固耦合分析方法,采用ANSYS软件构建屏蔽厂房结构有限元模型,设计5种水位高度的工况,研究多条地震波作用下结构的动力响应,对比分析多种地震波作用在结构上的位移和加速度响应变化,探究AP1000屏蔽厂房的结构高度与位移、加速度响应之间的关系,研究重力水箱水位高度对结构最大位移和加速度的影响,探讨不同地震下、不同水位下结构的减震程度。结果表明:结构在不同地震波作用下,结构的位移响应和动力响应的敏感性不一样。在高水位工况下的结构位移响应增大,但加速度响应明显减小,对屏蔽厂房里内的设备设施起到减震作用。     

含软弱夹层岩质边坡在爆破地震波下的试验研究

为探求地质工程中爆破地震波作用下含软弱夹层边坡的动力响应特性,设计由混凝土基座和边坡模型组成的物理模拟试验,采用雷管和乳化炸药施加爆破地震波,开展考虑爆破孔位置和炸药量影响的多次爆破试验。首先,对速度、加速度响应分别进行快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特—黄变换(HHT),两者的频谱结果均表明符合爆破地震波的特征;然后,对各次爆破地震波下边坡顶部的三个方向速度响应进行对比分析,表明相似的爆破条件下将产生相似的速度响应。针对两个方向的加速度响应,将边坡模型简化为平面应变模型,对比硬岩层、软岩层之间峰值加速度矢量沿竖直和水平方向的差异性;结果表明,软弱夹层具有“吸能”和“减震”效应,软弱夹层之上的硬层具有“放大”效应,并通过定义峰值加速度影响系数来量化加速度响应的差异性。最后,构建爆破地震波作用下含软弱夹层边坡的宏观受力模型,分析边坡在爆破地震波作用下的滑动机理。试验结果不仅为天然地震触发滑坡的机理做出更加合理的力学解释,而且为爆破作业矿区的斜坡或边坡在爆破地震波作用下的稳定性评价和治理工作等提供一定的试验参考和技术依据。     

浅谈均匀布置减震器的结构与隔震结构的地震激励响应区别

隔震结构是目前普遍应用的减震结构,其减震效果已经得到实际工程的验证,但由于隔震支座集中设置在某一层,在某些不利情况下隔震结构会产生倾覆。结构在地震作用下的变形和位移本质上是一种以地震激励为输入的多质点体系强迫振动,为了解决隔震结构的倾覆问题,可以分别调整结构的质量分布、刚度分布和阻尼分布来改变结构的动力特性。传力路径简单明确,结构布置均匀对称的设计方法对减震结构仍然适用。当采用一种随楼层质量均匀布置减震器的减震结构时,理论上可以消耗全部的地震输入动能,使得结构在地震波激励下的动力响应趋于最小,并通过算例比较其动力响应与基础隔震结构的地震激励响应的区别。通过对比可以得出结论:随楼层质量均匀布置减震器的减震结构其减震率高于一般隔震结构的减震率,其消能减震性能高于一般隔震结构。     

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响#br# 研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明：地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。     

基于土与结构相互作用的1000kV避雷器有限元分析

1 000 kV避雷器高度高,荷载大,结构重要性高,在地震中易损性极高。基于ANSYS有限元软件,建立了基于土与结构相互作用的1 000 kV避雷器有限元模型,输入地震波进行动力时程响应分析。结果表明,考虑土与结构相互作用后,避雷器顶端位移、瓷套应力和倾覆力矩并不是随着土体剪切波速的减小一直增大或减小,当土体较硬时对地震动起放大作用,相应结构动力响应变大,当土体较软时对地震动起隔震作用,结构动力响应变小。     

高烈度区某框架-核心筒结构耗能减震控制研究

针对位于高烈度区的某高层建筑,采用高层结构减震控制理论,选取非线性粘滞流体阻尼器耗能装置对结构进行减震控制。首先基于通用有限元分析软件平台建立了三维结构弹塑性分析模型,然后分别对多条地震波输入下减震前后结构的动力响应进行了弹塑性时程分析,并从力、变形和能量三大指标方面对减震前后的结构在多遇和罕遇地震作用下的地震响应结果进行了对比分析。结果表明:采用非线性粘滞流体阻尼器减震方案可以提高结构的整体抗震性能,起到良好的减震效果。     

基于NASTRAN分析的脱硫吸收塔动力特性及地震反应

本文建立了烟气脱硫吸收塔的三维有限元分析模型,并给出了确定模型参数的原则和方法.计算了该结构的固有动力特性,发现该结构由于构造特点,造成局部振动现象比较明显.对多遇地震下采用时程分析法进行了考虑浆液与不考虑浆液作用的弹性地震反应分析,比较了两种地震波作用下顶部最大水平位移、加速度、基底剪力以及塔身应力,发现脱硫浆液在地震作用下产生的惯性力影响不容忽略;罕遇地震下对最不利工况进行了弹塑性动力分析,计算结果表明塔身各段厚度的选择基本合理,最大米赛斯应力保持在弹性限度之内.研究表明,合理利用PATRAN/NASTRAN软件建立三维模型,能较好地进行结构的地震反应分析,为该类工程结构的抗震设计提供可靠的依据.     

悬吊结构减震性能的振动台试验研究

对悬吊结构博物馆文物陈列系统进行了振动台试验,研究在El Centro波、Taft波和兰州波作用下,结构自振频率、文物陈列系统重心变化、加速度响应、动力放大系数等对悬吊结构体系地震响应的影响。试验结果表明:文物陈列系统的地震响应不仅取决于输入烈度的大小,还与地震波的频谱特性及结构的自振特性等有关。当地震波强度较小(峰值加速度不大于0.20 g)时,悬吊结构体系减震效果不明显,且有地震响应增大的趋势;模型结构重心下降可以有效地降低文物的地震响应。当地震波强度较大时(峰值加速度不小于0.40 g),文物地震作用响应相应增大,晃动加剧,并出现移位、倾斜、旋转和倾倒等现象;与非减震结构相比,悬吊结构呈现出良好的减震性能;模型结构重心的降低有助于降低结构的地震响应。     

汶川地震紫坪铺进水塔的动态响应研究

作为高耸塔式结构的进水塔在强地震作用下的抗震稳定性具有非常重要的地位。采用时程分析法,辅以反应谱分析法,对地震荷载曲线的确定进行了研究。在研究过程中分析了两种方法共三种地震荷载曲线,通过对比结果得出时程分析法所确定的地震荷载曲线的准确性。根据该曲线进行紫坪铺1#进水塔的5.12汶川地震稳定性时程分析。针对低周往返地震荷载作用下,塔体结构与塔背山体以及地基岩体间薄弱面在张开、闭合、滑移过程中的应力释放和应力调整规律,引入动态接触单元,采用弹性连接和动态接触两种方法研究高耸进水塔结构在地震荷载作用下的抗震性能,确定塔体的整体抗震稳定性是可以保证的。采用动态接触研究进水塔-岩体联合动力相互作用是十分必要的。     

山岭隧道纵向抗震数值分析

利用ANSYS软件进行了隧道结构在地震波作用下的应力分析,通过具体实例,研究分析了在山岭隧道中,衬砌结构和地震波各因素对结构纵向抗震的影响,得到了在不同衬砌厚度,不同剪切波速以及不同剪切波方向下隧道结构的动力反应规律。     

主塔塔型对大跨度钢塔斜拉桥地震反应的影响

为研究钢塔斜拉桥在不同塔型下的地震反应,以实际桥梁工程为背景,从斜拉桥抗震设计的角度出发,利用反应谱方法分析了独柱塔、H型塔和钻石型塔三种塔型对斜拉桥地震反应的影响。结果表明:独柱式钢塔斜拉桥的纵飘周期最长,H型塔最短;独柱式塔的横向侧弯周期也最长,钻石型塔最短。纵向+竖向地震作用下,H型塔及其基础的地震弯矩较大,但塔顶和塔梁间地震位移较小;横向+竖向地震作用下,钻石型塔的塔柱地震轴力较大,独柱式塔较小,独柱式塔的基础地震弯矩需求也较小。总体而言,在7度地震区,对于钢塔及其基础,地震均不会控制设计。     

近断层地震下输电塔-线体系振动台试验研究

基于工程实际,结合线弹性相似理论和模型二次缩尺方法,完成了包含两基直线塔和三跨输电线的输电塔-线体系缩尺模型的设计。考虑近断层地震速度脉冲的特征与地震的随机性,选取3条近断层近场地震波,开展了多振动台试验,通过引入不同入射角的位移响应比,探讨了近断层地震波在不同入射角激励下对输电塔-线体系动力响应的影响。研究结果表明,入射角对输电塔-线体系的动力响应有很大的影响;对于不同的地震波,输电塔-线体系对应的最不利入射角有差异;在不同入射角激励下,直线塔侧向位移响应的放大程度远大于纵向,因此对于塔-线体系动力响应需考虑近断层地震波入射角的影响。试验结果可以作为大跨越输电塔-线体系抗震设计的重要参考。     

小开洞砌体墙抗震性能研究

为研究小开洞砌体墙的抗震性能,设计了3片小开洞砌体墙试件和1片无洞口砌体墙试件,并进行了低周往复加载试验; 介绍了砌体墙试件的主要破坏过程及破坏机理,对比分析了各片砌体墙承载力、抗侧刚度及延性等抗震性能差异; 基于试验建立有限元模型,研究了开洞率及洞口位置对砌体墙抗震性能的影响。结果表明:小开洞砌体墙破坏机理较实体墙发生了显著改变,无洞口墙表现为明显的转动破坏特征,小开洞墙主要表现为典型的脆性剪切破坏; 开单个小洞口会削弱砌体墙的水平承载力和抗侧刚度,大幅降低墙体的延性; 增加洞口数量或高度可适当提高小开洞砌体墙的抗震性能; 随着开洞率的增大,墙体承载力和初始刚度逐渐下降,延性性能表现为先降低后提高的趋势; 竖直方向上,洞口越往下,墙体抗震性能越差,水平方向上,洞口宜居中布置。     

地铁上盖层间隔震结构竖向地震响应

为了考察地铁上盖大底盘-层间隔震塔楼在竖向地震作用下的响应,对大底盘-层间隔震塔楼竖向振型的特点、周期和振型质量参与系数进行了分析。在设防烈度竖向地震作用下,通过振型分解反应谱法和时程分析法考察大底盘-层间隔震塔楼结构的基底剪力、隔震垫反力和转换梁内力,研究塔楼高度、隔震层竖向刚度等参数对大底盘-层间隔震塔楼竖向地震响应的影响。结果表明:大底盘-层间隔震塔楼结构存在塔楼竖向主振型,随着塔楼高度增高,竖向主振型的周期和振型质量参与系数逐渐加大; 在设防烈度竖向地震作用下,塔楼底部竖向地震力与重力荷载代表值之比(垂重比)的平均值为0.35,比非隔震塔楼平均增大4.6%; 隔震垫竖向地震反力与重力荷载代表值下反力之比(反力比)的平均值为0.30; 大底盘转换梁竖向地震下弯矩与重力荷载代表值下弯矩之比(弯矩比)的平均值为0.31; 随着塔楼高度增大,垂重比、隔震垫竖向反力比以及转换梁弯矩比均相应减小。     

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

 通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明：桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。     

钢塔斜拉桥地震反应特性分析

针对一个实际钢塔斜拉桥工程,采用有限元软件SAP2000进行了动力特性和地震反应分析,并以主塔为混凝土塔的苏通大桥作为参照,对斜拉桥的动力特性、主塔地震反应和抗震性能等进行了比较分析。结果表明:相对于混凝土塔,钢桥塔的刚度和质量较小,轴压比略大,斜拉桥纵飘和主塔侧弯振型周期较长,主塔重力几何刚度对桥梁动力特性的影响较大,从而显著增大了塔顶及主梁的纵向地震位移,但对主塔及其基础的地震内力影响较小。钢塔斜拉桥的抗震性能较好,在7度地震区,地震作用不会控制钢塔及其基础的结构设计。     

支筒式钢筋混凝土水塔的抗震设计分析

水塔设备在地震作用下具有严重的安全隐患,必须进行抗震设计。采用有限元分析软件AN-SYS建立不同支承高度和不同水箱储水量水塔的空间分析模型,分别采用反应谱法和时程分析法对比研究了水塔在水平地震作用下的弹性地震反应,研究支承高度和水箱储水量对水塔自身动力特性和动力响应的影响,并对比反应谱和动力时程法的计算结果,提出了对钢筋混凝土抗震设计的具体建议,以供实际工程参考。     

钢-钢筋混凝土塔式组合结构模型振动台试验研究

对一利用太阳能发电的钢-钢筋混凝土塔式组合结构原型进行1/18缩尺比模型设计,并开展了模型结构模拟地震振动台试验,以研究结构的抗震性能。通过分析试验中加速度响应、位移响应和应变响应,得到钢-钢筋混凝土塔式组合结构在地震激励作用下的受力性能。结果表明：钢-钢筋混凝土塔式组合结构底部在水平向地震作用下,承受巨大的剪力,最早出现严重的水平向贯通性破坏裂缝;加速度放大系数沿着结构高度升高而逐渐增大;随着台面激励加速度输入值的增大,加速度放大系数逐渐减小;位移反应随着结构高度增加而逐渐增大,塔顶结构有明显的鞭梢效应;8度罕遇地震作用下,X向最大位移172mm;混凝土筒壁最薄处,结构应变反应最大。钢塔顶结构的塔柱底部和底部斜杆应力较大,出现了局部屈曲变形。