线性剪切模量非均质地基非线性地震反应分析

利用动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则，考虑土体在地震等产生的不规则加载条件下的非线性滞回特征，将增量法与相应场地地震线性反应解析解相结合，提出了该动力非线性方程的半解析时域算法，基于改进的一维剪切梁模型，对剪切模量是其深度的线性函数的非均质地基，建立了求解土体地震反应的非线性分析技术．并做了算例分析和讨论．     

3层基准建筑非线性地震反应的智能控制

近年来,智能驱动材料、控制装置和智能控制算法的研究和发展为土木工程的抗震控制开辟了新的天地.笔者设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,并建立了量化因子、比例因子与结构响应之间的关系.对受控的3层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与其它的控制策略进行比较.结果表明,采用模糊控制算法,能有效抑制建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏.     

结构地震反应解析递推格式的Matlab实现

利用Matlab语言的矩阵代数运算、数据图形等方面优势 ,对结构地震反应数值分析的解析递推格式重新进行了编写 ,克服了Fortran等语言矩阵运算能力较差 ,编程复杂的缺点 ,使其除了在已经广泛应用的反应谱计算外 ,还可以直接进行结构的地震反应中 ,充分发挥这种方法精度较高 ,无条件稳定 ,非线性解决好的优点 .     

考虑几何非线性的开口薄壁杆件结构有限元分析

介绍了开口薄壁杆件结构截面易发生翘曲的特点,分析了考虑该特点的有限元程序XFINAS,通过对程序的完善和开发,探讨了该程序在开口薄壁杆件非线性地震反应上的应用,并通过数值算例与SAP2000的计算结果的对比说明了该程序在开口薄壁杆件结构非线性地震反应分析上的有效性.     

高层建筑非线性地震反应的半主动模型预测控制

介绍了第三代结构控制的基准问题,通过研究地震激励高层建筑非线性反应的半主动控制,建立了高层建筑非线性地震反应的多步预测模型,模型中考虑了闭环控制系统中存在的时滞.基于非线性反应预测模型的Kal-man Bucy状态估计器,采用磁流变阻尼器作为控制装置,提出了半主动模型预测控制策略,并对一个20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.将振动仿真结果与其他控制策略的结果进行对比分析,结果表明,半主动模型预测控制是一种性能优良的控制策略,能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应,减小强烈地震或罕遇地震对建筑结构的破坏.     

土层非线性地震反应分析方法及其检验

针对现行土层地震反应方法在大震情况不适用的问题,基于所提出的指数形式土体动力本构模型(UE模型),结合时空交叠积分格式和多次透射边界条件,提出了一种新的一维土层非线性地震反应分析方法.利用共振柱试验的结果检验了UE模型的可靠性,并利用该方法对唐山响嘡三维强震台阵的资料进行了计算,通过对地表加速度时程和放大系数以及土层阻尼特性的计算结果进行分析,可知该方法较等效线性化方法更为合理可靠.检验结果表明该方法能够较好地反应土体在强震作用下的非线性特性,可用于土层地震反应分析计算.     

悬索结构非线性地震反应及参数分析

本文对大跨悬索屋盖体系的几何非线性动力反应计算方法进行了研究。文中采用Wilson-θ法求解悬索体系的非线性动力反应方程;在每一时间步长△t 内使用Newton-Raphson 法求解拟静力平衡方程.按上述方法,编制了悬索体系地震反应的非线性有限元程序。应用该程序对悬索结构在水平及竖向地震作用下的动力反应包括内力、位移等进行了分析研究。讨论了各种结构参数对地震反应的影响。为地震区大跨悬索屋盖结构的设计提供了参考。     

西安某高层建筑动力特性及地震反应分析

应用Etabs软件,分析了西安市某拟建高层建筑的结构动力特性,确定了振型分解法的合理振型数量.通过非线性时程分析,得出该建筑结构在多遇地震和罕遇地震作用下的地震反应.最后确定出该高层建筑取前11阶振型作分析即能精确反应出结构的实际受力状态;并验算了该高层建筑在多遇地震作用下的最大水平位移和层间位移,结果均满足规范要求.     

大型钢管输电塔非线性地震反应研究

研究了某大型钢管输电塔的非线性地震反应问题。首先,建立了钢管输电杆塔的有限元模型,建立了输电杆塔在地震激励作用下的运动方程和非线性地震反应计算方法。以某实际输电杆塔为工程背景,研究了输电杆塔的线性和非线性地震反应特点和规律,并进一步地对比了线性地震反应和非线性地震反应的差异。结果表明,输电杆塔由多根杆件所组成,在强烈地震作用下结构不同位置表现出了不同的地震反应特点。地震激励沿出平面方向作用的结构反应略大于沿在平面方向作用的地震反应,杆塔结构上部表现出了一定程度的鞭梢效应。考虑几何非线性效应的分析结果比线弹性地震反应的结果略大,考虑双重非线性效应的结果则比只考虑材料非线性效应的结果略大。     

用ANSYS分析某高层建筑的非线性地震反应

运用大型有限元分析软件ANSYS对某高层建筑进行振型分析,得到了该建筑物的自振特性;并采用时程分析法进行非线性地震反应分析,计算输入3种地震波时顶层水平位移时程曲线、顶层加速度时程曲线、水平位移沿楼高的分布曲线以及层间变位角沿楼高的变化曲线.结果表明,利用ANSYS软件建立三维模型,进行非线性地震反应分析是可行的,并能得到较高的精度.     

铅芯橡胶支座隔震桥双向地震响应影响因素研究

考虑铅芯橡胶支座双向耦合作用更能模拟LRB隔震桥在地震波作用下的实际响应。文章以一座典型三跨连续梁桥为工程背景,通过对结构的离散建立包含铅芯橡胶支座出力的全桥有限元分析模型,采用Bouc—wen模型模拟LRB的非线性双向耦合特性,采用增量形式的Newmark方法和龙格库塔法联合求解非线性动力方程。通过比较在不同的桥梁结构几何参数和支座参数下的地震响应来研究这些参数对双向隔震桥地震响应的影响。数值结果表明,桥墩刚度和支座初始刚度、硬化比和屈服强度对LRB隔震桥响应影响很大,在进行隔震设计时,必须对以上参数进行优化设计,选择最合理的参数,使地震响应降到最低。     

土体液化动力分析数值模型

基于有效应力原理,采用满足Masing准则的修正双曲线模型描述土的本构关系,建立了一种土体液化动力分析的数值模型,该模型反映出地震引起孔压增长及伴随的土体软化效应且特别考虑了围压对场地液化的影响.孔压增长模型选用Ishibashi和Sherif等提出的等效循环孔压模式.为了验证模型在模拟地震触发场地液化分析的可靠性,直接针对自由液化场地振动台试验,建立了自由液化场地地震反应的二维分析模型和计算方法;土箱-地基边界采用并联弹簧-阻尼器模拟,体系的动力方程采用Wilson-θ逐步积分法求解.通过试验值与计算值的对比分析,评估了数值建模途径和计算方法的可靠性;总体来看,试验结果与计算结果吻合较好,一定程度上验证了模型良好的模拟能力和正确性,可有效地用于场地液化动力分析.     

地震作用下肋环斜杆型单层球面网壳结构的动力稳定性

基于全过程非线性动力反应时程分析方法,采用实用的动力稳定性判定准则,以肋环斜杆型单层球面网壳结构为研究对象,系统地分析其在地震作用下的动力稳定性能.分别考虑了地震输入维数(水平、竖向、三向)、材料非线性、结构阻尼、初始几何缺陷、杆件截面面积、矢跨比、屋面荷载、支座条件和不同地震波(EL-Centro波、Taft波、天津波)等参数的影响,分析表明,考虑多维地震输入对单层球面网壳动力稳定性分析非常必要,不同地震波对单层球面网壳结构的动力稳定性影响程度不同,将其计算结果与K型网壳结论对比,得出了一些有意义的结论,可为网壳工程设计提供参考.     

土体液化动力分析数值模型研究

基于有效应力原理,采用满足Masing准则的修正双曲线模型描述土的本构关系,建立了一种土体液化动力分析的数值模型,该模型反映出地震动引起孔压增长以及伴随的土体软化效应且考虑了围压对场地液化的影响。孔压增长模型选用Ishibashi和Sherif等提出的等效循环孔压模式。为了验证模型在模拟地震触发场地液化分析的可靠性,采用建立的模型,直接针对自由液化场地振动台试验,确立自由液化场地地震反应的二维分析模型和计算方法;土箱-地基边界采用并联弹簧－阻尼器模拟,体系的动力方程采用Wilson-θ逐步积分法求解。通过试验值与计算值的对比与分析,评估了数值建模途径和计算方法的可靠性;总体来看,试验结果与计算结果吻合较好,一定程度上验证了模型良好的模拟能力和正确性,可有效地用于场地液化动力分析。     

强夯加固机理的大变形数值分析

强夯过程的动力响应问题非常复杂,理论上难以用解析方法进行分析和求解,目前已有的数值分析方法多为小变形分析方法.考虑到强夯过程中实际土体的变形基本上属于大变形,因此采用大变形几何非线性有限元法分析强夯加固机理.在强夯计算模型中,引入P波阻尼和S波阻尼的概念来说明土体的材料阻尼特性,同时运用改进人工边界法来模拟波在人工边界上的传播.为了保证模型的网格稳定,计算程序中增加了液化单元分析.通过一个工程实例,对其加固深度、变形特征、应力分布进行了数值分析,对比结果验证了强夯大变形分析的正确性     

输水隧道二维地震反应分析

为研究软土中的浅埋输水隧道由于内部水体的作用使其动力特性与一般的交通隧道有所不同.在考虑介质的辐射阻尼的情况下,采用流-固耦合的分析方法分析一穿越河底的大管径输水隧道二维平面应变的地震反应,同时讨论其水体晃动、阻尼系数、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布、围岩和衬砌的非线性及衬砌的厚度对衬砌的地震响应的影响.结果表明:在满水且无内水压力的情况下,流体对隧道衬砌的地震反应影响不是很大;但其水体晃动、辐射阻尼、内水压力、围岩种类、围岩的不均质分布和围岩非线性及衬砌的厚度,对衬砌的地震反应有很大的影响;并且随着内水压力的增加,其地震反应趋于剧烈.     

基于能量分析的复阻尼模型结构抗震性能

由于当前动力分析中所使用的阻尼模型无法描述结构内未知的材料非线性能量耗散,基于应力相关复阻尼理论,推导出多自由度复阻尼系统的震动能量方程,研究了复阻尼模型的结构震动响应和材料能量耗散规律,计算了构件和结构的时变材料损耗因子.研究结果表明,在地震总输入能量中,材料阻尼耗能占很大比例,并随时间单调增加,结构的材料阻尼耗能及其变化率、动能、应变能均随着能量输入的增加而增加.通过对损耗因子的计算表明,与传统方法相比,采用时变形式而非常数形式的材料损耗因子能够更精细地体现材料阻尼效应.     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的三维非线性动力分析

为了研究地铁车站结构在强震作用下的动力响应及破坏机理,基于混凝土损伤塑性模型、岩土扩展的Drucker-Prager模型、土-结构相互作用以及人工边界等相关理论,利用ABAQUS软件建立了强震作用下地铁车站的动态响应与损伤破坏的二维、三维精细化非线性有限元分析模型,并对柱端设置隔震器的地铁车站结构进行了三维非线性动力分析.分析结果表明:所建立的有限元分析模型能较好地反映强震荷载作用下钢筋混凝土结构的动力特性以及土-地下结构之间相互作用,适用于地下结构抗震分析;三维有限元模型的分析结果比二维有限元模型的分析结果更为准确地反映强震作用下地下结构的破坏特性,并与现场观测的破坏形态具有较好的一致性;碟形弹簧和铅芯橡胶构成的三维隔震支座具有较大的竖向刚度和抵抗侧向变形能力,在地铁车站中柱端部设置隔震支座可以大幅减小中柱的变形及损伤破坏程度.     

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.