输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应研究

通过数值模拟对输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应进行了研究。采用有限元程序分别建立了单塔和塔线耦合体系的三维有限元模型,进行模态分析和动力时程分析。对单塔和塔线体系的动力特性和在水平、摇摆和水平-摇摆耦合地震作用下的响应时程分析结果进行了对比研究。结果表明,输电线对输电塔横导线方向和顺导线方向的地震响应的影响不同,将减小输电塔横导线方向的地震效应,而将增大输电塔顺导线方向的地震效应;相比单一水平地震作用,输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应更加显著。对于输电塔等高柔结构来说,抗震设计时考虑地震动摇摆分量的影响是很有必要的。     

碟形弹簧竖向减震装置的研究

设计了一种碟形弹簧竖向减震装置,进行了力学性能试验,并对其竖向地震响应进行了时程动力分析,对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性,计算了罕遇地震怍用下结构的最大层间轴力、加速度、位移等,结果表明该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用．     

悬吊质量板双向偏心结构的减震性能分析

为了减小双向偏心结构的地震响应,采用悬吊质量板对此结构进行振动控制。讨论了结构在有无悬吊质量板情况下的自振特性。通过数值计算,证明了悬吊质量板对结构平动和扭转震动都有控制作用,当悬吊质量板震动频率接近结构震动基频时,对于结构平动和扭转震动的减震效果最大可分别达到37.2%和54.4%。基于悬吊质量板简单、经济、易于实施等优点,可将其作为偏心结构扭转震动的有效控制措施。     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究,给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

伞撑空冷支架结构与普通空冷支架结构抗扭性能对比分析

传统空冷支架结构一般采用钢桁架-钢筋混凝土管柱的竖向混合布置方式,质量和刚度沿竖向分布极不均匀,造成结构扭转效应明显。针对一种新型伞撑空冷支架结构体系,进行基本动力特性和平扭耦联地震动反应计算,研究结构的周期、振型及在多维地震作用下的动力响应,通过与传统结构进行对比,分析了引起变化的原因,提出了对结构的设计建议。研究结果表明,该新型体系能有效减轻结构的扭转效应,减小结构的侧向位移,增强结构的整体抗震能力。     

缓冲型拉索减震支座脉冲地震下减震性能

为了解决脉冲型地震作用下桥梁结构地震响应较大的问题,通过拉索差异化布置、增设弹簧缓冲装置等方法对现有拉索减震支座进行改进,提出缓冲型拉索减震支座装置。本文阐述了缓冲型拉索减震支座的设计思想和工作原理,以实际工程为背景,应用SAP2000有限元分析软件建立连续梁桥模型,对比缓冲型拉索减震支座和拉索减震支座在脉冲型地震作用下抗震性能的异同,研究了缓冲型拉索减震支座设计参数对脉冲型地震作用下桥梁减隔震性能的影响规律。分析结果表明:缓冲型拉索减震支座在脉冲型地震作用下能够实现力和位移的合理调节,可以起到较好的减隔震效果。     

竖向地震动对软土地铁隧道地震响应影响分析

为了研究地震动的竖向分量对地下结构的动力响应影响,针对某一软弱土层地铁区间隧道工程,进行非线性地震反应分析.计算模型中引入了土体的非线性本构模型,模拟土在循环荷载作用下的动力特性,隧道衬砌采用混凝土动力损伤塑性模型,模型边界设置为粘弹性人工边界,分别在模型底部施加水平向和双向地震动,进行地震反应分析,得到了地铁隧道的一些地震反应规律.结果表明;地震波的竖向分量对隧道顶底部的水平相对位移、隧道结构的动应力和隧道底部的竖向加速度均有较大的影响.因此,在工程设计中竖向地震动的影响不容忽视.     

波动输入方法及其在水闸工程中的应用

目前在对软土地基上的闸涵类水工结构进行动力分析时大多采用无质量地基模型,针对其无法有效考虑地基辐射阻尼效应这一问题,基于ADINA软件平台和动力黏弹性边界理论,提出弹簧阻尼元件在模型截断边界的施加与外源波动在边界的输入方法。将上述方法应用到基于国内某水闸闸室-水体-地基系统的地震动反应分析当中,并与传统无质量地基模型的计算结果进行对比。计算结果表明,考虑地基辐射阻尼后闸室主体结构的地震动响应有所减小,且该方法在计算中具有较好的精度和稳定性。     

导管架基础海上风机动力响应数值分析

针对导管架基础海上风机（OWTs）,开展台风极端循环荷载下整体结构的动力响应数值计算与分析. 在数值计算中分别采用美国石油学会（API）规范的系列桩-土相互作用模型（p-y、t-z、Q-z）、可考虑桩-土界面竖向强度和刚度循环弱化效应的弹塑性t-z模型以及桩-土侧向弹塑性p-y模型. 数值研究结果表明,t-z弹簧对导管架基础海上风机泥面处抗倾覆弯矩的贡献最大;p-y弹簧的贡献可能为负,其主要作用为抵抗水平力;Q-z弹簧的贡献较小,可忽略不计. 考虑t-z弹簧的循环弱化效应会大大增加基础顶点处的转角响应;考虑t-z、p-y弹簧循环弱化耦合作用,导管架基础的平动更为明显,基础顶点处的位移响应明显增大. 在工程设计中须对桩-土循环弱化效应予以充分考虑.     

巨型框架单段隔震悬挂结构减震效果分析

针对具有较小水平刚度的橡胶隔震支座提出一种巨型框架隔震悬挂结构体系,建立其两质点动力简化计算模型,并与传统巨型框架悬挂结构体系的地震反应进行了对比分析。通过主结构相对位移在频域内的传递函数,分析其减震效果。依据频域分析所得结论建立三维有限元模型,采用两种典型地震波分析其位移响应。结果表明,主结构与悬挂结构的频率比和质量比对其减震效果的影响具有相关性,若频率比与0.1倍质量比之和不大于0.7,则减震效果可达40%以上;脉冲型地震动对主结构的减震效果有不利影响,但不会放大地震作用效应。     

地震动幅值影响因素分析

从强地面运动方面考虑,地震动的特性可以通过其三要素来描述,即地震动的振幅、频谱和持时．而振幅,即幅值是地震动特性中的一个非常重要的因素,由于对其的影响因素较多,虽然许多的研究者在这方面做了大量的工作,但仍然有许多不确定因素．本文系统的分析了地震动幅值的影响因素和研究现状,指出了需要进一步研究的问题．     

近断层脉冲型地震动强度指标与高耸结构损伤关联性

为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标(Park-Ang损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移)与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明：提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的Park-Ang损伤;与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性;随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势;此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。     

水平双向地震动记录选取及其敏感性分析

为研究水平双向地震动记录选取中不同地震动参数间的差异性,以中国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》为例,对比选取记录的地震动特性和结构响应的差异。本文通过线性调幅和全周期谱匹配法,在两种工况下按照误差排序分别进行记录选取,并输入到4层和12层混凝土框架结构中,对比研究结构层间位移角和层间剪力,同时对比选取记录的地震动特性并分析其敏感性。结果表明:与均方根谱和几何平均谱相比,最大方向谱选取记录的结构响应、放缩系数、地震动特性离散性更小;与目标谱相比,最大方向谱选取的记录在中短周期偏保守,均方根谱和几何平均选取的记录在中长周期偏保守;采用最大方向谱选波时,选取结果的有效加速度和有效速度的敏感性偏高,而均方根谱和几何平均谱的敏感性偏低。在实际工程应用中,不应以偏概全,在保证经济性和实用性的前提下,建议依据不同的工程需求采用不同的地震动参数进行地震动记录的选取。     

统一光滑反应谱及其在地震动合成中的应用

为改进目前抗震设计加速度反应谱的精度和统计特征在不同周期段有所差异以及由此合成的地震动的低阶谱在频谱特性方面不够真实等问题,基于相对位移反应谱线性模型及其与高阶谱的关系,提出采用唯一函数形式表示的统一光滑加速度反应谱,在此基础上提出兼顾位移谱特性的人工地震动合成方法.数据分析结果表明统一光滑谱具有形式简单、各周期段精度均较高等优点,由此生成地震动信号能够更综合准确地满足加速度谱、速度谱和位移谱的频谱特性需求,精度较高.统一光滑反应谱在函数形式、多阶谱、弹塑性谱精度及多维性等方面具备统一性,可以应用于结构抗震分析及地震动合成.     

工程地震动模型化研究综述及展望（Ⅲ）：其它工程学模型与展望

综述了地震动的演变模型及其它工程模型,指出了目前工程地震支模型化研究的主要任务,对其发展方向及前景进行了展望。     

工程地震动模型化研究综述及展望（Ⅰ）概述与地震学模型

分析了地震动模型化研究的发展概况与特点,对地震模型化研究中常用的地震学模型进行了综述与评价。     

震中矩对水平向能量持时的影响分析

详细的分析了震中矩对持时的影响,其中持时是以70%能量持时为研究对象.利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系.通过研究发现,随着震中矩的增大,持时相应的变长,但是当震级较大时（7级）,持时有变短的趋势;同时震中矩对持时的影响在两水平方向上都是非常明显的,总体而言东西向的值要大于南北向的值,表现出较强的方向性.     

海域和陆域地震动输入能量与强度指标相关性

为给概率地震危险性分析提供依据,研究了海域和陆域地震动弹性输入能量与其他地震动强度指标的相关性及海陆差异。基于日本K-NET台网的271次地震事件,包含1 784条海域地震动记录和4 480条陆域地震动记录,通过相关性分析选取了7个代表性强度指标。首先,计算了不同震中距下强度指标与绝对和相对输入能量的相关性,并从不同周期段及震中距的角度分析了结果;其次,对不同阻尼比下强度指标与绝对和相对输入能量进行相关性分析;最后,对比了海陆强度指标与输入能量的相关性差异。结果表明：在不同周期段,海域和陆域地震动与输入能量相关性最好的强度指标多数相同,但在不同震中距下,强度指标与输入能量相关系数的极值存在海陆差异;在不同阻尼比下,同一强度指标与输入能量的相关性存在海陆差异,初步分析发现该差异可能是海域地震动低频成分丰富造成的。因此在研究输入能量与强度指标相关性时,需考虑阻尼比、震中距的影响。相关结论可为海陆概率地震危险性分析相关研究提供参考。     

震级对近场地震动峰值加速度影响分析

利用273条震中距在0-30km范围内的美国地震真实记录,研究震级对近场峰值加速度（简称PGA）影响.研究结果表明随着震级增大水平向和竖直向PGA都增大,但不同类型场地增大幅度不同,Ⅲ类场地增长速度较快,Ⅰ类场地增幅较慢,比较平缓.从分析中得出Ⅰ类场地近场地震动饱和现象,但Ⅱ、Ⅲ类场地PGA值在近场变化却较大.     

地震动幅值特性参数的工程适用性研究

提出了地震动幅值特性参数工程适用性的基本要求,据此对现有幅值的定义进行了简要评述,并通过其中六种不同幅值定义对结构弹性及弹塑性地震反应影响的显著性分析,给出了在工程应用中如何选择地震动幅值特性参数的建议。