频率非平稳地震动对大坝非线性响应的影响

采用传统三角级数模型和基于调频率的时-频非平稳地震动生成方法合成的人工波作为输入时程对某大坝进行动力时程分析比较,结果表明,地震动时程的频率非平稳特性对结构非线性地震响应的影响不可忽略,现阶段用于动力时程分析的人工波大多只是幅值非平稳的均匀调制过程,可能低估了结构在真实地震情况下的反应,使结构的抗震设计偏于危险。     

地震波频率非平稳对土石坝非线性结构响应影响研究

地震动具有频率非平稳性的特征,对结构动力响应存在显著影响。本文发展基于小波包变换的人工地震波随机模拟方法,生成了一系列匹配目标加速度反应谱、能量累积过程和重要持时,同时具有特定频率非平稳性的人工地震波。以美国Success土石坝为例,研究了地震动频率非平稳性对土石坝非线性结构响应的影响。结果表明,控制模拟地震波的频率非平稳性,对土石坝结构响应有着更好的无偏估计,平稳地震波会低估坝体响应。     

非平稳地震动的广义演变谱模型及在水工抗震中的应用

在平稳地震动过程的功率谱密度函数基础上,发展了一类时-频全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。广义演变谱模型可以全面地反映地震动的时域特性和频域特性,如强度非平稳性、持续时间、地震动峰值加速度以及频率非平稳性、场地特性和反应谱。结合我国现行的水工建筑物抗震设计规范,确立了广义演变谱模型的参数取值。同时,应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,建立了4类场地条件下的水工建筑物抗震设计所用地震动的代表性时程。最后,通过代表性时程的二阶统计值与目标值的比较,以及代表性时程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差,验证了广义演变谱模型的合理性和优越性。     

地震动过程的概率模型及在重力坝抗震可靠度分析中的应用

在随机过程的正交展开式中,通过构造标准正交随机变量的随机函数形式,建立了非平稳地震动过程的概率模型。在此模型中,利用基本随机变量的离散代表点集,可以直接获取具有给定赋得概率的非平稳地震动过程的代表性样本集合。应用所生成的252条非平稳地震动代表性时程,并考虑地震动峰值加速度均值为0.2 g、0.4 g和0.5 g三种情况,分别对Koyna重力坝进行了地震动力有限元分析。同时,结合概率密度演化方法,给出了坝体结构薄弱部位处的地震反应概率信息和抗震可靠度。     

随机地震动输入模型研究及渡槽抗震分析

在平稳地震动过程的Kanai-Tajimi模型和Clough-Penzien模型的基础上,分别建立了2种全非平稳地震动加速度过程的广义演变谱模型。根据我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000),确定了2种广义演变谱模型的参数值。应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,分别生成了基于2种广义演变谱的全非平稳地震动代表性时程集合,并进行了二阶数值统计值的对比分析。同时,通过代表性时程集合的平均反应谱与规范反应谱的拟合比较,发现K-T(Kanai-Tajimi)广义演变谱模型更适用于水工建筑物抗震设计。最后,将K-T广义演变谱模型与概率密度演化理论相结合,对渡槽结构进行了随机地震反应和抗震可靠度分析。     

非平稳地震动时程的渐进谱研究

分别采用窗口滑移、Kameda多重滤波和Nakayama窄带滤波方法得到El Centro NS地震记录的渐进谱,经比较,选择Nakayama方法用于本文的渐进谱研究。分析了有限带宽白噪声、强度非平稳时程与实际地震记录的渐近谱,发现可从渐进谱分布规律的角度解释这些时程的特性差异。在Nakayama方法基础上建立了一个地震动合成模型,指出地震动时程的幅值和频率非平稳应同时与渐进谱和时频非平稳的相位相关。由本文和Kameda模型合成时程与实际地震动记录的渐进谱和相位的对比分析表明,依照本文模型合成时程的渐进谱和相位同时表现为时频非平稳,这与实际地震记录的特性完全相符。     

空间相关非平稳地震荷载作用下的大坝风险分析

坝体风险性研究具有十分重要的意义。文章提出了在空间相关非平稳地震荷载作用下,不同破坏模式下的大坝风险分析系统分析方法。首先采用人工生成空间相关非平稳地震动时程和Mazars混凝土损伤模型,通过对混凝土重力坝的坝头、上游折坡面以及建基面等处的损伤值及其抗滑稳定系数的研究,然后推导了大坝溃口宽度以及相应的溃口流量随时间的变化规律,根据溃口时间和流量变化推出了溃坝后的生命损失以及财产损失,最后进行了算例分析。通过计算结果可以看出,所提出的模型能够考虑大坝的风险发生的各个过程,并能够较全面的描述大坝的风险。更多还原     

基于时变功率谱的非平稳加速度时程合成研究

加速度时程频率非平稳性对结构地震反应影响显著,工程中常用的拟合目标反应谱的时程合成法不能反映频率的非平稳性。为了得到强度和频率非平稳时程,采用多重滤波技术计算记录的时变功率谱,分析时变功率谱模型参数随震级、震中距及频率的变化规律并建立相应的衰减模型;利用衰减模型进行强度和频率非平稳加速度时程合成分析。通过对合成时程和强震记录时程的峰值加速度、强震持时及反应谱的对比分析,论证模型及合成方法的合理性和有效性。     

近断层地震动作用下高耸补压塔地震反应分析

由于近场脉冲地震中含有幅值较大的速度脉冲,其表现出的基本特征通常不同于远场地震。为研究近断层地震和地基刚度对补压塔结构动力响应的影响,以某拟建补压塔为研究对象,考虑流固耦合和地基辐射阻尼,建立水体-结构-基础三维有限元模型,采用时程分析方法研究不同地基刚度、不同地震动类型对结构动力的响应规律。利用1999年集集地震的3组不同类型的地震动记录,即远场、近场无脉冲和近场脉冲型,采用精度较高的波动输入方法和黏弹性人工边界对构筑物进行动力分析。研究表明：不同的地震动特性和土-结构相互作用效应对补压塔的结构响应有显著影响,在地基刚度不大时,近场脉冲型地震位移响应是远场地震的2.5倍以上,鞭稍效应更为明显。近场脉冲型地震动对结构响应影响程度与结构第一周期有显著的相关性。研究结果可为近场区域高耸水工结构设计提供理论依据。     

地下综合管廊结构的易损性分析

地下综合管廊结构在工作过程中可能受到不同强度的地震动作用。研究在不同强度的地震动 作用下地下综合管廊结构的易损性问题。根据混凝土材料在单轴受压状态下的应力－应变曲线提出混 凝土破坏的4个性能水平。以非线性动力分析为基础,通过多条随机地震动的输入得到管廊结构的地 震响应时程数据,以重要节点的位移响应作为管廊结构的性能参数,建立结构性能参数与地震动强度指 标之间的关系。根据概率地震需求分析方法对管廊结构进行基于性能参数的易损性分析并绘制管廊结 构的地震易损性曲线,对管廊结构的抗震性能进行评估分析。     

复杂高层建筑结构抗震分析与设计

复杂高层建筑的大量涌现给结构设计特别是抗震设计提出了新的挑战。为了探究复杂高层结构的抗震性能,针对某32层型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构,选取5条实测地震动加速度时程,开展了常遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析研究。研究结合各类有限元分析软件的特点,介绍了一种基于ETABS、SAP2000、PERFORM-3D三个有限元平台的抗震分析流程。此外,通过对比结构在不同地震动作用下的响应,分析了地震动频谱特性对结构响应的影响规律。研究表明,该结构在具有相同峰值的不同地震动作用下的响应差异较大。     

Reservoir water effects on earthquake performance evaluation of Torul Concrete-Faced Rockfill Dam

This study presents earthquake performance analysis of the Torul Concrete-Faced Rockfill (CFR) Dam with two-dimensional dam-soil and dam-soil-reservoir finite element models. The Lagrangian approach was used with fluid elements to model impounded water. The interface elements were used to simulate the slippage between the concrete face slab and the rockfill. The horizontal component of the 1992 Erzincan earthquake, with a peak ground acceleration of 0.515g, was considered in time-history analysis. The Drucker-Prager model was preferred in nonlinear analysis of the concrete slab, rockfill and foundation soil. The maximum principal stresses and the maximum displacements in two opposite directions were compared by the height of the concrete slab according to linear time-history analysis to reveal the effect of reservoir water. The changes of critical displacements and principal stresses with time are also shown in this paper. According to linear and nonlinear time-history analysis, the effect of the reservoir water on the earthquake performance of the Torul CFR Dam was investigated and the possible damage situation was examined. The results show that the hydrodynamic pressure of reservoir water leads to an increase in the maximum displacements and principal stresses of the dam and reduces the earthquake performance of the dam. Although the linear time-history analysis demonstrates that the earthquake causes a momentous damage to the concrete slab of the Torul CFR Dam, the nonlinear time-history analysis shows that no evident damage occurs in either reservoir case.     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法．以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较．     

2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情检验和分析

为对2008年汶川地震中沙牌拱坝的震情进行检验和分析,本文提出了一个基于损伤力学对高混凝土坝地震损伤破坏过程分析的新方法,可计入残余变形但避免损伤—塑性耦合。由于汶川地震中未能取得坝址的地震动输入记录,为此,采用随机有限断层法,通过邻近台站的加速度记录,对汶川地震中断层破裂模型参数进行校准后,重建了汶川地震中沙牌拱坝坝址的地震动输入加速度时程。为上述计算研发了高性能并行计算程序,在"天河一号"超级计算机上进行了高效运算,并对都经受过强震的沙牌拱坝和美国帕柯依玛拱坝的震情进行了对比分析。计算结果表明,所建议的方法能可靠应用于混凝土坝的地震损伤破坏过程的分析。     

基于等效单自由度模型的高桩码头地震位移需求分析

在基于位移的高桩码头抗震设计方法中, 准确合理地确定码头地震位移需求是关键。在位移需求分析方法中, 非线性时程分析方法可以很好地考虑地震动的不确定性, 但由于复杂的桩-土相互作用, 使得直接对码头结构进行时程分析的计算量较大。为简便确定码头地震位移需求, 提出了一种可用于码头非线性时程分析的等效单自由度模型。该模型可以很好地模拟码头的承载力和刚度退化以及土体耗能, 并可通过对码头结构进行往复加载分析来确定模型的恢复力特性。为验证所提出的等效单自由度模型的合理性和准确性, 以两个高桩码头为例, 选取60条地震波, 分别对码头及其等效单自由度模型进行非线性时程分析, 结果表明二者的最大位移相关性很好, 位移比的均值接近于1, 且变异性很小。     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法。以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较。     

铅芯橡胶减震技术在渡槽中的应用研究

本文探讨了铅芯橡胶支座用于渡槽减震的有效性，对一实例通过非线性时程分析法研究了在不同地震波激励下的地震作用效应，表明采用铅芯橡胶支座较普通的叠层橡胶支座具有更多优点，可实现对地震响应多目标控制。