非一致激励下综合管廊振动台试验的数值模拟

本文基于ABAQUS软件开展非一致激励下地下综合管廊振动台试验的有限元建模及分析研究。建模中采用Drucker-Prager模型来考虑土体非线性,土-结构动力相互作用通过建立主从接触面来实现,通过考虑层状剪切砂箱对土体的作用来模拟试验模型箱,同时考虑初始应力场的平衡。响应时程及放大系数等参量的对比,表明数值模拟结果和试验结果吻合较好,文中所提有限元建模方法合理,为后续参数分析奠定了基础。     

埋地有接头管-土非一致激励振动台试验研究

接口破坏是地震作用下埋地管线典型的破坏形式,对地下管线接口地震破坏机理研究就显得非常重要.目前有关地下有接头管线的振动台试验研究比较少,尤其是考虑空间地震场影响下的非一致激励试验研究国内外还是空白.通过设置在两个振动台上的层装剪切土箱,埋入有接头水泥管,输入合成相干地震波,进行了埋地管土相互作用非一致激励振动台模型试验研究,探讨了非一致地震激励下的有接头埋地管线-土的反应规律及发展变化过程.     

非饱和黄土场地桩-土动力相互作用试验研究

为了研究非饱和黄土场地桩-土动力相互作用，利用土工离心机振动台进行桩-土动力模型试验.获得桩身弯矩、桩侧土抗力、桩-土相对位移及动力p-y曲线，分析加速度幅值、桩基埋深对动力p-y曲线的影响.基于非线性文克尔地基梁模型，建立考虑远场阻尼效应、桩-土间隙效应的非线性动力p-y单元，通过有限元分析结果和该试验记录对动力p-y单元的有效性进行验证.结果表明，随着加速度幅值的增加，桩-土体系的耗能增强，土体刚度逐渐退化；桩侧土抗力与桩-土相对位移之间存在滞后性；采用建立的动力p-y单元，能够相对真实地模拟非饱和黄土场地的桩-土动力响应.     

地震作用下可液化土的数值模拟与试验验证

将有限差分法程序用于可液化土的地震响应分析,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,并对液化场地桩-土-结构相互作用体系振动台试验进行了三维数值模拟;通过与振动台试验数据的对比分析,验证了计算模型的可靠性和合理性。结果表明：采用的方法能较好地模拟可液化土的动力特性,所得结论为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

软土-桩-结构动力相互作用振动台模型试验研究

目的 分析探讨软土-桩-结构动力相互作用的机理．方法 通过软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上建筑结构两个振动台模型试验，研究了相互作用对结构的动力特性和地震反应的影响．结果 通过振动台试验得到了软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上结构体系的自振周期、阻尼比、加速度反应和位移反应曲线等．结论 结果表明，软土-桩-结构动力相互作用对结构的动力特性和地震反应有较大的影响：建筑结构自振频率减小，阻尼增大：在地震作用下，考虑相互作用的结构加速度、位移较基础固定的结构大．     

非一致激励多跨连续梁桥地震反应分析

多跨连续梁桥由于其纵向延伸较大以及桥墩数量较多,在地震波作用分析时应考虑行波效应选择多点激励.以某座13跨预应力连续梁桥为例,运用有限元分析软件midas建立有限元模型,考虑行波效应采用多点激励,运用时程分析方法分析多跨连续梁桥的地震响应,并与一致激励作用下的结果对比.结果表明:非一致激励作用下的结果比一致激励作用下的结果大,并且随着波速的增大,桥梁的地震反应逐渐变小.     

土—桩—平台—水流系统的地震反应分析

本文对土—桩—平台—水流系统在水平地震激励下的动力响应问题作了分析研究。考虑了桩与地基土、水流之间的动力相互作用，由解析法给出了系统对地震响应的分析，并就地震激励频率对系统动力特性的影响作了数值计算，给出了相应结果。     

横向激励下隧道-竖井节点地震响应研究

隧道-竖井节点是地下空间网络的重要节点，也是其抗震薄弱环节。由结构突变造成的土-结构动力相互作用不均匀会导致隧道与竖井产生显著的差动响应。本文依托典型软土道路隧道工程，以隧道-竖井节点为试验对象，依据动力相似原理完成了以土-结构相对刚度为控制因素的模型设计，并开展了横向激励下隧道-竖井节点振动台模型试验。试验中测量了结构加速度响应和结构变形两类数据。通过对比加速度峰值和相关系数，对隧道与竖井间的地震差动响应进行了定量描述，并分析了由此引发的隧道纵向变形模式。在此基础上，基于梁-弹簧模型，提出了隧道-竖井节点地震响应拟静力简化分析模型，并推导了隧道变形的拟静力解析计算方法。经振动台试验结果验证，该拟静力简化分析模型可较好地预测隧道纵向变形，并以闭式解的形式，直接建立了隧道纵向变形与隧道-竖井相对位移的定量关系。     

振动台试验用层状剪切型土箱的研制及测试

考虑到土箱边界效应对土-结构振动台试验的影响,设计并研制了一种由15层钢框架叠合而成的层状剪切型土箱,通过在层层框架间设置嵌有滚珠的牛眼轴承,使框架可沿平面外任意方向转动。采用ABAQUS数值模拟和振动台试验相结合的方法,对土箱的动力特性进行分析。结果表明:土箱自振频率和阻尼比与模型土的自振频率和阻尼比相差较大,土箱不会对模型土的自振特性产生不利影响;土体内同一深度处各测点的加速度时程和傅里叶谱吻合度较高,各测点的边界效应指数较低。土箱能够较好地实现土体边界条件以及剪切变形的模拟,用于考虑SSI效应的振动台试验可行。     

大跨度地下结构振动性态试验研究

介绍了某大跨度地下结构的振动台试验，通过试验对拟定结构的自振频率、阻尼比及动力响应进行分析，并重点分析了地下结构对竖向地震激励的响应。讨论了在不同埋深下，土与结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

地震作用下轮轨动态响应分析及列车地震预警阈值

为研究地震作用下高速铁路运行安全和脱轨机理,利用6 m×6 m大型振动台,对车辆-轨道模型进行全尺寸振动台模型试验.根据振动台模型试验,建立与之相似的多自由度、多刚体车辆-轨道数值模型,将振动台模型试验结果与车辆-轨道数值模型的计算结果进行对比,发现对比结果基本接近,表明车辆-轨道数值模型具有一定的正确性.然后,根据脱轨系数等指标在列车正常运行状态和地震作用状态之间的安全储备,提出确定高速铁路地震预警阈值的新思路,基于上述车辆-轨道数值模型,通过输入6条典型的水平向地震波对车辆-轨道数值模型分别进行地震时程分析,将计算结果中的脱轨系数和轮重减载率与地震波加速度峰值之间的关系进行统计分析,最后给出不同脱轨系数限值和不同轮重减载率限值相对应的高速铁路地震预警阈值评价表,并建议中国高速铁路地震预警阈值设为40 gal.     

天津软土地区地铁车站结构的三维地震响应

采用黏弹性边界,建立土-结构相互作用的三维动力模型,对软土地区的天津地铁5号线月牙河路站进行三维数值模拟,重点分析了在天津波输入下,地铁车站中柱关键部位的应力、加速度和下层中柱的水平相对位移时程响应．研究结果表明：地铁车站中柱与顶板、底板和中板的连接处为应力集中的薄弱部位,下层中柱的水平相对位移和水平方向加速度反应主要由水平地震作用控制．     

考虑土-结构相互作用效应的结构地震响应时域子结构分析法

为了在地基阻抗力的计算中能考虑基础动力阻抗函数频率相关性和避免反复进行傅里叶变换,采用地基阻抗力的时域差分计算方法,进行了基于通用有限元软件的结构时程分析程序二次开发,增加了考虑土-结构相互作用效应的结构动力响应时程分析计算模块.对圆盘基础上的多层结构在三维地震激励下的响应进行了数值计算和分析.数值模型结果表明,该方法物理意义明确,能反映土-结构相互作用耦合体系的基础动力阻抗对激振频率的依赖性.     

考虑土-结构相互作用的框架结构地震时程分析

为了研究一种有效和实用的土-结构相互作用分析方法,了解土-结构相互作用对上部结构地震反应的影响,采用SAP2000建立上部结构和相互作用体系模型,分别对两种体系进行地震时程分析.通过自由场分析,发现不同场地和不同地震波的加速度放大系数并不相同;得到考虑和不考虑相互作用的框架结构各层加速度时程曲线、各层位移曲线和各层层间剪力.考虑相互作用后,上部结构地震反应会有所不同,因此,考虑土-结构相互作用的地震反应分析方法是必要的.     

考虑土-高层建筑群动力相互作用的振动台试验研究

为揭示高层建筑群间相邻结构动力相互作用机理和结构行为变化,设计2个土-结构体系对照模型,在场地土条件相同的情况下,一个仅有单独的上部结构、另一个则包含5个上部结构,并分别进行振动台试验,获取上部结构关键部位在地震动激励下的反应.试验结果显示:在地震作用下,高层建筑群内结构存在明显的相互作用,群体建筑的沉降和倾斜较单独建筑增大;相邻建筑的存在会使上部结构频率降低;相邻建筑的相互作用使上部结构加速度反应和位移反应有时增大,有时减小,此变化取决于输入地震波的频谱特性;建筑群内中部建筑的加速度和位移反应强于周围建筑.     

大跨径PC斜拉桥地震响应非线性分析

基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了斜拉桥动力分析空间有限元模型.考虑了几何非线性对结构动力特性及地震响应的影响,以一座大跨径预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用直接积分法对该桥进行了地震非线性时程分析.根据该桥的方案设计,比较了两种塔梁连接方式下结构的动力特性,分析了桩土作用效应对结构地震响应的影响.计算结果表明:在大跨径斜拉桥抗震设计时,应考虑桩土相互作用的影响;人工拟合地震动和相近场地实测地震动记录的计算结果相差较大,在抗震复核中应取最不利荷载作用.     

钢筋混凝土剪力墙结构模型振动台试验研究

针对7层剪力墙结构缩尺模型振动台试验,比较研究基底固定和考虑土-结构动力相互作用两种条件下的钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。分析结构在地震波作用下的加速度响应、放大系数、变形性能、应变分布情况以及结构模型的动力特性。在模型试验的基础上,进一步利用有限元分析软件ANSYS进行了剪力墙结构的动力反应分析,得到结构的自振特性以及在地震作用下动力响应的数值解,验证了ANSYS有限元数值分析方法的合理性。     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

离心机振动台试验叠环式模型箱边界效应

针对离心机振动台试验中常用的叠环式模型箱,进行了单一均匀土和成层土场地在地震作用下的振动模拟计算,对离心机振动台试验中存在的模型箱效应进行了数值模拟,并结合试验结果对叠环式模型箱边界效应的影响进行了分析.数值模拟与试验结果表明,叠环式模型箱较好地模拟了自由场在地震作用下的真实反应,土层的加速度反应峰值、波形以及Fourier幅值谱与精确解误差较小,较好地消除了边界效应对土体地震动反应的影响.     

松动圈对隧道围岩地震动力响应的影响

为了实现对埋深的模拟,考虑振动台的载重量,设计并制作了一套质量较轻的柔性伺服气压加载系统.分别开展了考虑和不考虑松动圈的振动台模型试验,同时建立了相应工况的隧道动力计算数值模型,将试验结果与数值计算结果进行了对比.模型试验数据与数值模拟结果规律较为一致,且反映了松动圈的动力响应影响,表明采用柔性加载来模拟埋深产生的地应力的方法是可行的.结果表明:在一定埋深条件下,隧道结构的自身振动特性表现不明显;松动圈的存在增大了隧道结构和周围岩体的加速度响应,从而使结构破坏程度更为严重;无论有无松动圈,结构整体的动力响应规律相似.松动圈对隧道结构地震动响应的不利影响可以归结为松动圈与围岩交界面发生地震波的折射和反射以及松动圈相比于围岩较软弱,地震时更容易发生局部变形这2个因素.