波浪地震耦合作用下悬浮隧道动力响应分析

为了分析波浪地震耦合作用下悬浮隧道的动力响应,通过Stokes波浪理论和三角级数法计算了波浪荷载和地震荷载,基于D'Alembert原理建立了波浪地震耦合作用下悬浮隧道的管体-锚索模型.结合悬浮隧道待建工程对荷载参数和系统响应进行分析,结果表明:波浪地震耦合作用下悬浮隧道管体-锚索模型与锚索振动模型具有较好的一致性,但...     

地震作用下矮塔斜拉桥的动力优化设计

该文以一座矮塔斜拉桥——大连长山大桥为工程背景,对地震作用下结构的动力优化问题进行研究,通过优化改善桥梁结构的静动力特性,提高结构抗震性能,确保它们在动力环境下安全可靠的工作。在ANSYS中建立长山大桥空间有限元模型,然后采用响应面法以桥梁振型频率为优化目标,进行结构动力特性的优化设计;采用试验设计的优化方法以地震作用下结构的动力响应为优化目标,进行结构动力响应的优化设计;采用神经网络建立网络模型,快速有效的预测结构地震响应,为桥梁结构优化设计提供参考作用。研究表明:进行结构动力优化设计可以在保证桥梁结构整体性不变的前提下,充分发挥结构自身潜能,减小桥梁地震动力响应。     

随机波浪作用下饱和砂质海床弹塑性动力响应规律

为研究实际海洋环境中随机性波浪作用下弹塑性海床饱和土体真实的动力学行为及振动液化过程演化规律,该文结合Biot动力固结理论和本课题组提出的砂土震动液化大变形本构理论模型和处理液化时零有效应力状态的数值算法,采用JONSWAP频谱来模拟波浪,给出了随机波浪作用下饱和砂质海床土体中超静孔隙水压力瞬态变化与液化过程的弹塑性动力分析方法。该方法可很好地描述在随机波浪作用下,海床土体内超静孔隙水压力场在时空上呈现出的瞬态起伏变化和平均单调累积增长或消散的特性以及海床内达到零有效应力的液化状态在时间域上间歇性出现、在空间域上连续性移动的规律性。     

随机波浪作用下饱和砂质海床弹塑性动力响应规律

采用振动台试验研究了饱和砂土地基(CSS)和EPS混合土地基(CES)两种地基模型下沉箱结构的抗震性能。对比了两种不同地基模型下土体动力响应特征及沉箱结构动力稳定性,探讨了动力作用下沉箱的受力状态及失稳机制,分析了EPS混合土地基对上部沉箱结构地震稳定性的影响。试验结果表明：振动过程中CES工况的超孔压发展速率明显低于CSS,EPS混合土可显著提高模型抗液化性能。墙后填土作用于沉箱的动土压力沿深度方向呈三角形分布,沉箱中部位置动土压力最大。CES工况沉箱动力响应,包括加速度、位移及转动角等均小于CSS,表现出更好的抗震性能。CES沉箱所受动土推力与惯性力存在明显的相位差,有利于提高沉箱结构的稳定性。

     

地震作用下高耸结构动力响应波动分析方法

针对高耸结构沿高度方向进行空间离散并构造出控制体,基于Timoshenko梁理论,建立控制体的动力学方程。在时间域上交替运用控制体动力学方程和剪力-位移关系式、弯矩-转角关系式,提出一种研究地震作用下高耸结构动力响应的波动分析方法。利用所提出的方法对南京电视塔在地震作用下的动力响应进行分析,计算结果表明:南京电视塔受地震作用时,大塔楼处位移峰值大于有限元方法的计算结果,大塔楼处出现转动惯性力矩峰值,研究高耸结构的地震响应问题时不应忽略转动惯性的影响。所提出的方法为研究地震作用下高耸结构的动力响应问题提供了一种有效的途径。     

地震作用下铁路斜拉桥动力响应及行车安全性研究

为研究高速铁路斜拉桥在地震作用下的车-桥耦合动力响应及列车走行性能,以新建杭长客专铁路长沙段（112 m+80 m+32 m）槽型截面独塔斜拉桥为研究对象,利用车-线-桥耦合动力学分析软件TRBF-DYNA建立了考虑地震作用的列车-轨道-桥梁耦合系统空间动力分析模型。采用等效荷载法计算轨道-桥梁子系统的地震响应,通过考虑拟静力位移分量,将钢轨相对地震响应转化为绝对坐标系下动力响应,最终通过空间轮轨滚动接触模型将地震作用传递至车辆子系统。对比分析了不同列车运行速度和不同地震强度条件下桥梁、列车动力响应的变化规律,评估了列车行车安全性能。结果表明：地震对列车运行安全性有显著影响,根据我国规范可判断列车在7度、8度、9度多遇地震下的安全行车速度阈值分别为200 km/h、180 km/h和140 km/h;根据轮轨接触评判准则,在80 km/h~240 km/h的行车速度范围内,在7度、8度和9度多遇地震下轮轨相对位移仍在安全范围内。     

非平稳地震作用下随机结构动力可靠度计算

对非平稳地震作用下的含随机参数结构,建议了一类结构体系动力可靠度的数值模拟求解方法.把结构动力方程写成状态方程形式,采用精细积分法对状态方程进行数值求解,将结构响应表达为一系列随机系数和离散时刻处随机激励乘积的和形式.随机系数为结构随机参数的函数,反映结构随机参数对随机响应的影响.在确定性结构非平稳随机响应时域分析方法的基础上,采用不含交叉项的二次多项式对该随机系数进行重构,获得了结构响应关于结构随机参数和离散时刻处随机激励的显式表达式.基于该显式表达式,利用数值模拟技术可以方便地进行首次超越失效准则下结构体系动力可靠度的求解.对一榀非平稳地震作用下的含随机参数框架进行了结构体系动力可靠度分析,并在计算精度和计算效率上与传统蒙特卡罗法进行了比较,结果显示所提出的方法具有理想的精度和相当高的效率.     

斜拉桥在地震与列车荷载同时作用下的动力响应分析

为探讨在地震荷载作用下斜拉桥-列车系统的动力响应行为,运用桥梁结构动力学与车辆动力学的理论方法,通过车-桥耦合系统在地震动和轨道不平顺激励下的振动分析模型及相应的仿真计算程序,以跨越长江的武汉天兴洲公铁两用斜拉桥方案为研究对象,对在典型地震波激励下列车过桥的全过程进行了模拟。结果表明,地震对斜拉桥上运行列车的安全性有重要影响。     

正压冲固平台波浪和海流作用下动力响应分析

针对正压冲固平台在波浪和海流作用下动力响应问题，应用Morison方程和Stokes五阶波理论计算波浪和海流合力；基于弹性半空间理论并采用三次样条函数双向插值方法求解基础的动刚度和阻尼；在此基础上采用有限元方法计算该平台的动力响应。此外采用6倍桩径法计算了平台的动力响应，对比二者结果，说明本文研究的计算方法可靠。     

高层建筑玻璃幕墙在随机地震荷载作用下的动力反应和可靠性分析

本文对高层建筑玻璃幕墙的在随机地震荷载作用下的动力反应和可靠性进行了研究，建立了可适用于边界条件随时间变化的计算模型，提出了动力反应和可靠性的计算公式。     

地震作用下大跨度斜拉桥和引桥间碰撞分析

强烈地震作用下大跨度斜拉桥和引桥(一般是简支梁桥或多跨连续梁桥)的纵向振动是耦合的,可能发生碰撞及落梁。采用非线性时程地震反应方法分析了梁端的纵向碰撞效应对体系整体反应的影响,其中对碰撞接触单元的刚度进行了比较分析,然后分别讨论了影响碰撞的几种因素,主要是伸缩缝初始间隙大小、相邻结构周期比等的影响。结果表明碰撞对引桥影响相对较大。     

近海风力发电高塔波浪随机动力响应分析

基于拟层流风波生成机制建立的随机Fourier海浪模型,采用概率密度演化理论研究了近海风力发电高塔在随机波浪作用下的动力响应问题,给出了结构响应概率密度函数的时间演化过程、概率密度等值线图及其均值和标准差.其中随机波浪力由线性波浪理论和M0rison公式计算.结果表明,概率密度演化方法可以获得结构波浪动力响应的时变概率密度函数和等概率密度响应轨迹.据此计算的均值及标准差与Monte Carlo计算结果吻合较好.     

随机波浪作用下海洋平台响应分析与结构优化设计

根据随机响应分析的确定性算法,提出了随机波浪作用下海洋平台结构响应灵敏度分析方法。采用虚拟激励算法,将随机响应灵敏度分析问题转化为稳态简谐响应分析,进一步求出结构随机响应的均值、方差、协方差等统计量的灵敏度。这一过程可直接利用响应分析的程序模块,避免计算振型导数的困难,具有较高的计算效率和精度。与差分法计算结果的比较验证了该方法的效率和精度。在此基础上,研究了随机波浪作用下海洋平台结构尺寸与形状优化方法。本文方法在有限元分析与优化设计软件系统JIFEX中实现,数值算例验证了算法的有效性。     

波浪作用下粘弹性海床动力响应的数值分析

基于广义Biot理论,采用Kelvin-Voigt模型描述海床土骨架的应力应变时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立以土骨架位移u和孔隙流体全位移U表达的u～U形式的有限元边值方程,采用Newmark逐步积分法求解时域内动力方程。数值计算表明土骨架和孔隙流体的加速度对粘弹性海床动力响应的影响极小。当土的粘滞系数的数值小于其弹性剪切模量的大小时,体粘滞系数和偏粘滞系数的变化对超静孔压幅值的影响较小,但对有效应力幅值的影响相对显著。对于粘滞系数较大的海床,波浪荷载可能导致其变形在很短的时间内单调迅速增长至破坏。     

爆破地震作用下地基的动力响应分析

通过简化爆破荷载的形式,对爆破振动作用下地基位移方程进行了推导,在此基础上给出了爆破作用下影响地基位移的诸要素,并提出了地基位移幅值在爆破作用下的变化规律,这对结构抗震工作的开展有着重要意义。     

爆破地震作用下地基的动力响应分析

通过简化爆破荷载的形式,对爆破振动作用下地基位移方程进行了推导,在此基础上给出了爆破作用下影响地基位移的诸要素,并提出了地基位移幅值在爆破作用下的变化规律,这对结构抗震工作的开展有着重要意义。     

区间随机桁架结构动力特性分析方法研究

摘 要：针对区间随机桁架结构的动力特性分析,提出了一种区间随机有限元方法。当结构的物理参数和几何尺寸同时具有区间随机性时,利用区间因子法和随机因子法建立了结构的刚度矩阵和质量矩阵;从结构振动的瑞利商表达式出发,利用区间运算推导了结构动力特性区间随机变量的计算式;进而利用随机变量的矩法和代数综合法,推导出了结构特征值的数字特征的计算式。最后通过算例分析了区间随机桁架结构参数的区间随机性对其动力特性的影响,计算结果表明该方法是可行和有效的。
     

地震作用下钢筋混凝土框架结构的动力计算

将框架结构简化为质点杆件系统进行非线性地震反应的动力数值分析,其中质量矩阵,刚度矩阵、阻尼矩阵与地面加速度都是实测值。在提出了弹转塑,塑转弹以及临界点的判据等准则后,根据框图编写了计算程序。     

海洋平台对随机非线性波浪力的动力响应

本文系统地阐述了固定式海洋结构在考虑波浪与结构相互作用情况下的随机动力分析原理·问题的关键在于对波浪力中的非线性阻力项进行线性化,并使耦合的广义阻尼矩阵对角化,为此运用了统计等效线性化方法和迭代方法等,最后使问题归结为若干个独立的线性化的随机微分方程,而方便地予以解决。根据本文原理编成了SELIM和SELIM-1程序。经试用,获得满意的计算结果。七个自由度的算例只经过二、三次迭代即可使迭代误差小于百分之五。     

随机地震作用下剪力墙结构振动台试验研究

为了开展随机地震动作用下钢筋混凝土剪力墙结构的地震反应研究,制作了一个1/5缩尺的12层现浇剪力墙振动台试验模型,基于谱表示-随机函数方法生成了适用于7度设防的34条非平稳多遇地震动样本。通过结构动力特性测试分析了模型结构的振型和阻尼比变化,根据振动台试验结果分析了随机地震动作用下结构动力放大系数、楼层剪力及层间侧移角的均值、方差、变异系数和概率密度函数。结果表明,结构随机地震反应表现出明显的离散性,加速度放大系数的离散性随楼层增高而增大,楼层剪力的离散性随楼层增高而减小。实测的随机反应及其概率信息可为剪力墙结构随机响应数值模拟和动力可靠度评估提供验证。