考虑成拱效应的地下结构中柱动力响应

通过简化模型,采用结构动力学方法和弹性理论,求解了地下结构顶板的动力响应,研究了中柱在竖向地震作用下双跨地下结构在考虑成拱作用时的动力响应,通过算例的计算结果,表明了竖向地震分量对中柱的作用是显著的。     

大跨度地下结构中柱抗震研究

大跨度地下结构中柱是抗震薄弱环节。分析了中柱受水平地震力破坏机理 ,提出在中柱底部加叠层橡胶垫层以提高中柱抗震能力的新思路 ;以日本大开地铁站中柱为例 ,依据规范GB5 0 0 11 2 0 0 1分析了这一隔震方法的可行性 ,经验证采用隔震垫层后中柱对水平地震响应小 ,抗震能力明显提高     

侧向爆炸作用下地下拱形结构动力响应

当爆点偏向结构一侧时,结构会发生部分受荷的情况,从而导致结构的内力及破坏形式发生变化;讨论爆点位于侧向时结构的受荷范围,给出荷载计算公式;将地下结构与周围介质的相互作用关系等效成为一种阻尼作用,从而在结构动力方程中加入相互作用因素,通过方程求解得到结构振动响应的解析解;利用这种方法推导出远场任意角度爆炸荷载作用下结构的响应计算公式,并在侧向爆炸条件下得到结构的位移和最大弯矩分布曲线。     

浅埋地下结构底板在竖向地震作用下动力响应

本文研究了地下结构底板在地震竖向分量作用下的动力响应。利用结构动力学和弹性力学的理论,得到底板的运动微分方程,根据边界条件确定底板在的特征频率和振型。针对输入的地震竖向分量的形式,采用分离变量法求解了强迫振动方程.计算时取前三阶振型,采用振型叠加法得到底板的相对位移和绝对位移,并进而求得底板的弯矩,利用求得的弯矩,可以求解底板的受力情况。通过底板的受力情况,可以直观地对地下结构底板进行评价分析,并且推进了地下结构底板抗震理论的研究和发展。     

局部周期性应力波作用下地下结构动力响应

通过一种独特的阵列式消能振子构造,可将爆炸冲击波转换为具有初始升压段的地下局部周期性应力波,以降低爆炸冲击波峰值压力及破坏效应。为考虑消能振子作用,在距地下结构一定距离处施加具有初始升压段的不同波长地下局部周期性应力波,得到稳定振动阶段及非稳定振动阶段地下结构各部位加速度、速度、最大主应力及最小主应力的变化规律,结果表明:若将具有初始升压段的地下局部周期性应力波波长控制在一定范围,则可充分利用衍射效应让应力波绕过结构物继续传播,以降低结构动力响应。计算结果可为阵列式消能振子的参数优化设计提供参考。     

地面爆炸条件下浅埋地下结构物响应的离心模型试验研究

 采用清华大学50g-t土工离心机进行浅埋圆形结构物在地表爆炸条件下的试验研究,研究不同炸药量、不同结构物埋深、不同覆盖层材料、不同土层含水量等情况下地下结构物的动力响应。由试验得到如下结论：弹坑抛出物明显受到科氏加速度影响;结构底部应变峰值约为顶部峰值的1/3;土层含水量越大,结构物的应变响应越大;覆盖层材料为砂土时,更有利于结构抗爆。所得结论可为现有结构物抗爆加固和以后地下结构物抗爆设计提供参考。     

地下结构随机地震响应分析及其动力可靠度研究

应用随机振动理论,采用概率分析方法初步研究了地下结构线弹性工作状态的地震随机响应及其地震动力可靠度,为地下结构抗振设计方法研究提供一定的理论参考。为此主要做了如下工作: (1) 将现有地下结构抗振计算原理和结构动力分析的脉冲响应函数原理结合起来,提出了地下结构地震动力响应计算的加速度脉冲函数法,推导了利用脉冲响应函数计算地下结构随机地震响应数字特征的数学表达式,提出了利用脉冲响应函数计算地下结构随机地震响应数字特征的分析方法。比较分析表明,脉冲函数法用于地下结构动力分析,具有计算精度高、计算简单的特点。 (2) 将日本田村重四郎-冈本舜三提出的沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于地下结构随机地震反应分析,利用数值分析方法建立了隧道整体随机地震反应分析的数学模型,得到了地下结构整体随机地震动力响应数字特征的数学表达式,为地下结构整体随机地震反应分析及动力可靠度的研究提供了一种分析途径。以南京长江隧道为例,计算了高斯平稳随机过程的地震荷载作用下该隧道整个长度上的动力反应均方根值。 (3) 利用Davenport公式计算了3种地震动模型的地下结构响应最大值的统计参数。计算结果表明,由弹簧质量模型算得的地下结构在地震作用下纵向振动和横向振动产生的纵向和弯     

巴基斯坦SK水电站地下厂房地震动力响应研究

巴基斯坦SK水电站地下厂房所在区域构造复杂,地震活动强烈,亟需研究其地震动力响应。采用有限元软件ABAQUS建立了三维计算模型,运用动力时程法分析了地下厂房的加速度、速度及应力响应特征,并研究了其抗震稳定性。结果表明：(1)地下厂房临空面存在明显的地震动放大效应,围岩质量越差,放大效应越明显。(2)在地震动过程中,地下厂房的应力状态主要受开挖完成后形成的原有应力场的影响。(3)在100年超越概率50%水平的地震动作用下,地下厂房整体基本处于稳定状态;在100年超越概率3.3%水平的地震动作用下,地下厂房整体稳定性受到较大影响。研究结果可为实际工程及相似工程提供参考。     

浅埋地下人防结构损伤诊断

随着社会的不断发展,人民生活水平的不断提高,人防工程建设逐渐受到人们的重视,并且建设的规模正在不断发展和壮大,地下人防结构的损伤诊断也逐渐发展成为人防工程建设过程中急需解决的问题。现阶段,在人防工程建设中,基于振动模态分析已经成为人防结构损伤诊断的主要方式,主要是利用结构特点对于人防建设整体结构进行损伤诊断,虽然在人防建设上已经取得一定成绩,但是还没有对地下人防结构做出更深入的研究,根本原因就是地下人防工程结构复杂、环境复杂等。论文主要研究地下人防结构的损伤诊断。     

采用不同中柱的单层地铁地下车站结构抗震性能对比研究

针对地铁地下车站结构中柱这一抗震薄弱构件,分别采用方形钢筋混凝土柱、圆形钢筋混凝土柱,以及本文新提出的带快速连接装置的预制钢管混凝土柱,建立了土-地下结构非线性静动力耦合相互作用的三维有限元分析模型,对比分析了采用不同中柱设计对车站主体结构地震反应特性的影响规律.结果表明:与方形中柱相比,等截面惯性矩的圆形中柱在地震中...     

地下结构动力响应的复合参数识别研究

在地下结构的动力分析中,通常将结构周围土体的约束简化为作用在结构上的弹簧和阻尼器,针对剪切型地下结构和一般多自由度地下结构分别提出了识别结构参数和周围土体附加参数的方法。通过建立系统的时域运动方程,剪切型模型结构的参数和其周围土体的附加参数可被同时识别;而对于一般的多节点有限元模型结构,则采用两阶段法识别。首先通过建立不含附加参数的运动方程来识别结构参数,然后把识别得到的结构参数代入到包含附加参数的运动方程来识别附加参数,最后通过数值算例说明了所提出的识别算法的可行性。     

刚性路面结构动力反应的试验研究

叙述在美国明尼苏达州Mn/ROAD研究设施进行的刚性路面动力反应试验研究工作。试验中选择了三个刚性路面研究断面,通过采集两种重量的卡车以不同速度通过时,刚性路面板不同位置和不同深度部位处动应变计、缩缝传力杆钢筋应变计的应变时域变化曲线和路基顶面动土压力计的土压力时域变化曲线,获得了刚性路面板顶面和底面的纵向和横向动应变特征、缩缝传力杆动应变特征和路基顶面动土压力特征以及影响刚性路面板动应变特征的参数等的测试数据,为进行理论分析提供了重要基础。     

地下结构横断面地震反应分析的反应位移法研究

 为研究地下结构横断面地震反应分析中常用的反应位移法的实用性,结合子结构法和土–结构动力相互作用法等理论对反应位移法的基本原理进行验证。介绍目前工程应用及规范规程中反应位移法的具体应用形式,对不同计算模型、地基弹簧系数计算方法进行分析。为比较不同形式反应位移法的有效性,以大开地铁车站地震反应为例,将不同形式反应位移法和土–结构动力相互作用法进行对比分析。结果表明,经典反应位移法更接近土–结构动力相互作用法的计算结果,是一个实用性较高的拟静力计算方法。     

大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法

 水电站地下洞室群埋深大,在动力分析时若将模型建至地表将使网格规模庞大,不利于分析效率的提高。提出适合于大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法。该方法将大范围、粗网格的地下地震波动场计算与小范围、细网格结构动力计算分开,分别建立粗网格和细网格模型进行分析。首先,根据深部基岩的地震波传播特性,采用幅值线性折减的方法对地表加速度时程向基岩深处推算,得到在模型底边界的加速度时程,再输入模型可算得大范围的地震波动场。其次,把结构计算模型边界节点放入波动场计算模型中插值,可获得计算模型边界条件,最后,完成地震荷载的输入。算例表明,推算所得模型底部加速度时程考虑工程具体条件,比规范规定的单一折减系数更能反映实际工程的地下地震动特性。同时,在地下洞室的地震响应分析中,地震波过早被地表反射或不考虑地震波的反射,都会对计算结果造成误差,动力子模型方法能够在保证计算结果精确性的同时,使细网格的计算模型不建至地表自由面,可显著缩减网格规模,提升动力计算效率。     

地下结构抗震分析的整体式反应位移法

 对目前地下结构抗震分析中的传统反应位移法进行分析,针对该方法的主要误差来源,结合反应位移法明确的物理概念及严密的理论基础,提出一种适用于地下结构抗震分析的计算方法--整体式反应位移法。整体式反应位移法在反应位移法的基础上,通过直接建立土–结构分析模型来反映土–结构间相互作用,避免引入地基弹簧带来的计算量和计算误差。为验证改进方法的有效性,一方面从物理概念出发,论证改进方法与反应位移法的一致性;另一方面通过数值计算,将整体式反应位移法与动力时程分析方法进行对比分析。结果表明,整体式反应位移法相比于反应位移法计算量小,计算结果更接近动力时程方法,是一种实用性强的拟静力方法。     

绛帐镇南门楼上部木结构动力特性及地震响应分析

为了深入研究我国单檐抬梁式木结构古建筑的动力特性及抗震性能,以陕西省绛帐镇南门楼为研究对象,采用ANSYS建立南门楼上部木结构有限元模型.通过模态分析,获得南门楼的主要频率和振型,并通过对南门楼模型进行地震响应分析,得到了南门楼各种工况作用下的外檐柱柱顶、金柱柱顶、通柱柱顶节点的位移、加速度响应曲线.研究结果表明,南门...     

汶川地震对映秀湾水电站地下厂房的震害影响及动力响应分析

 映秀湾水电站是汶川“5.12”大地震距离震中最近的水电工程,该电站已投产多年,震时受到严重影响,地震影响烈度高达XI度。首先,根据震后现场考察,分析地下厂房受到的震害影响。调查表明,震后的映秀湾地下厂房围岩总体稳定,但主厂房内出现了局部震损现象,造成吊车无法正常运行;母线洞和交通洞与主厂房的交口处有外漆脱落、围岩轻微开裂现象。然后,根据距离震中最近的强震测站卧龙台在主震时监测到的数据,运用通用软件FLAC3D,对映秀湾地下厂房进行了动力响应分析。计算结果表明,地下厂房上、下游边墙在极短时间内发生的横向变形变幅分别达到5.4和3.0 cm,边墙部位围岩拉应力超过围岩抗拉强度,出现拉裂。动力响应分析结果与现场震损考察所反映的基本规律相符,可以从数值分析的角度大致解释在震害调查中所发现的震损现象,为水电工程震后修复加固和相关科研提供参考。     

基于响应面法的地下洞室结构可靠度分析

针对大型复杂地下洞室结构可靠度分析中功能函数不能显式表达的特点，提出了基于三维非线性有限元与响应面法、JC法相结合的可靠度计算方法。以映秀湾水电站地下厂房为例，根据三维非线性有限元对各随机变量分位点值的计算结果，采用D—P准则，构建了映秀湾水电站地下厂房洞室结构的功能函数，推导了响应面函数、应力分量偏导函数、顶拱混凝土各随机变量偏导函数、地下洞室岩体随机变量偏导函数，并应用JC法计算了其结构可靠度指标。结果表明，厂房顶拱β值一般为1．5～4．8，总体水平偏低，且β低值区主要分布在顶拱纵轴线右侧区域，范围较大，为其主要开裂区。经检验，计算成果与实际监测数据一致，精度满足工程要求。该方法计算效率高，实用性强，是大型地下洞室结构及复杂水工结构可靠度分析的良好途径。     

对地下结构的抗震分析研究

在采集和分析地震震害的基础上,介绍了地铁隧道的地震反应特点,着重对隧道地震响应的解法作了简要论述,并通过算例得出了一些有益结论。