带波纹管伸缩节的地面钢衬钢筋混凝土管道对活断层错动变形的适应性研究

对于跨活断层管道,在地震等外力作用下采用地面明钢管易产生支座扭曲破坏或钢管落梁破坏,以滇中引水工程过活动断裂的观音山倒虹吸为例,选取钢衬钢筋混凝土管道,在过活动断裂带管线中布置若干波纹管伸缩节以吸收错动位移,研究不同工况下管道和伸缩节对活动断层蠕滑、粘滑变形的适应性。结果表明,波纹管伸缩节可承担大部分的断层错动变形,减小断层错动对管道的影响;钢衬钢筋混凝土管道+波纹管伸缩节的布置方案不仅对断层蠕滑错动具有较好的适应性,且在粘滑错动情况下,也能控制破坏发生范围,以预先采取工程措施减少二次灾害的发生。     

日照温差作用下压力明钢管横向变形计算方法比较

为比较日温差作用下压力明钢管横向变形计算方法的精确度,基于结构力学法及几何变形协调关系,给出了压力明钢管在日照温差作用下横向变形位移的三种不同计算方法;据此计算了相关实际工程压力明钢管的横向变形位移,并与有限元法进行比较,分析了钢管温差、直径和长度等主要因素对三种计算方法的影响敏感性。三种方法计算的横向变形位移非常接近,与有限元法计算结果具有较高的一致性,表明压力明钢管温变后轴线为圆弧的假定基本合理;三种算法计算结果精度均满足工程设计要求,均可用于实际工程。     

高烈度区水库堆积层滑坡地震动力响应及稳定性分析

以高烈度区水库堆积层滑坡为研究对象,基于Geo-studio软件动力有限元法,分析了三类凸形堆积层滑坡在高低库水位运行条件下的地震动力响应特征和稳定性变化。结果表明,鞭梢效应对参量的影响程度大于竖向放大效应对参量的影响,对中凸形滑坡的加速度响应比上凸形与下凸形滑坡要大,上凸形滑坡的阶段位移响应峰值大于中、下凸形滑坡阶段位移峰值;凸形堆积层滑坡在高水位时对地震的响应要大,在所列库水位和0.05g地震动力条件下整体稳定性系数最大减小约0.037%,下凸形滑坡受此影响较大,且随库水位高度增加,地震加速度增加,整体稳定性系数减小程度增大。该分析结果对高烈度区水库堆积层滑坡灾害防治具有重要参考价值。     

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。     

竖向地震作用下框架结构竖向刚度矩阵的计算

计算了平面串并联多质点系结构在竖向地震作用下的竖向刚度矩阵。从平面串并联多质点系结构的总刚度矩阵中,采用静力凝聚法,消去竖向力和竖向位移与其它广义力和广义位移之间的耦联关系,得出框架结构在竖向地震作用下考虑水平梁和节点转角影响的竖向刚度矩阵。     

钢-钢筋混凝土组合结构太阳能发电塔强震响应分析

为探究钢-钢筋混凝土组合结构太阳能发电塔实际工程在强震作用下的抗震性能,通过振动台试验和ABAQUS软件对缩尺模型结构进行动力响应时程分析,并得出结论:试验和ABAQUS计算的结构前二阶频率分别为2.002、2.026 Hz和2.072、2.094 Hz;随着输入地震烈度的增大,结构加速度响应峰值和位移响应峰值的出现时间逐渐向后推移。Taft波频谱特性对结构动力响应影响较大;模型结构底部剪力最大,塔顶紫铜结构的受力小于混凝土筒体结构。试验和ABAQUS计算的剪力响应最大值分别为71、73 kN;模型结构质心下部所受轴力较大,试验和ABAQUS计算的轴力响应最大值分别为146、143 kN;在峰值加速度0.900g强震作用下,竖向地震对结构的影响大于水平向地震。     

地震作用下某钢管桩码头排架结构耗能特性分析

为研究地震动强度对钢管桩码头结构耗能特性的影响,分析了江苏省某钢管桩码头排架在不同地震峰值加速度下的能量耗散特性,选取与抗震规范加速度反应谱符合程度较好的两条实际地震波和一条人工波作为设计地震动,采用循环荷载作用下的p-y土弹簧模拟桩土相互作用。计算结果表明,在地震动峰值加速度确定的条件下,根据所提方法选择的三条地震波输入结构的总能量大小比较接近;地震作用下,钢管桩码头结构主要耗能形式是阻尼耗能,占比高于80%,滞回耗能占比较小,说明结构损伤程度较低,抗震性能较好;大震情况下损伤主要发生在陆侧第一根桩基,入土深度对桩基滞回耗能分配有较大影响。     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

不同水深海上风力机塔架地震动力响应研究

开发了风力机地震仿真平台SAF(Seismic Analysis Framework),以DTU 10 MW海上风力机为研究对象,建立其地震激励下的动力仿真模型,分析4种水深(20～50 m)时20组不同强度地震、额定风速湍流风与波浪流联合作用下风力机塔架动力响应。研究表明:地震作用对横向塔顶位移及横向平面内的塔基弯矩影响较大,来流方向塔顶位移及来流平面内的塔基弯矩主要受湍流风影响;在存在地震激励时,塔架不同高度处位移、剪切力及弯矩响应均大于湍流风与波浪流作用时;地震强度较弱时,不同水深处风力机塔顶位移与弯矩差距较小,但塔基弯矩随着水深的增大而增大;地震强度较大时,水深对风力机塔顶位移与塔基弯矩影响很大,相同地震强度的响应深水大于浅水。     

基于ADINA的某重力坝闸墙动力响应研究

大坝顶部闸墙在强震作用下易震损,变位较大,从而对闸门安全运行产生影响,为此探讨地震作用下坝顶闸墙的动力响应十分重要。应用大型有限元分析软件ADINA建立了典型坝段、地基及顶部闸墙结构的整体三维数值仿真模型,地基采用Mohr-Coulomb模型,坝体和闸墙采用concrete模型,输入人工拟合的地震波研究了两种布置型式的闸墙动力响应和极限抗震能力。结果表明,#2坝段闸墙的结构型式在地震作用下会产生较大的横河向变位,设计地震作用下闸墙横河向最大相对位移已达到6.496 mm,但残余相对位移较小;#2坝段允许承受的地震波峰值为0.22g,此时闸墙底部已发生贯穿破坏,闸墙横河向的残余相对位移为-11.637mm,这可能对闸门的安全运行产生影响。     

某水电站坝下游面浅埋管设计

位于高海拔、高地震烈度区的引水压力管道选择保温效果好、抗震性能好的布置和结构型式非常重要。通过对坝下游面浅埋管和坝后背管进行技术经济比较,选择坝下游面浅埋管型式布置。采用三维有限元法对比分析坝下游面浅埋管钢衬钢筋混凝土与坝体联合受力、钢衬钢筋混凝土联合受力和钢管外包垫层三种结构型式,分析结果表明,采用浅埋管钢管外包垫层的结构型式时,管道周边坝体、钢衬、外包混凝土、管坝接缝应力、裂缝等均满足要求。研究成果可供类似工程参考。     

睢宁二站对顶钢板对结构应力变形和抗震性能影响研究

以南水北调东线睢宁二站工程为例,针对其地基软、地震烈度高、地震时主体结构与相邻控制室、检修间发生接触碰撞的问题,提出在相邻结构间布置对顶钢板的设计方案,采用Constraint-Function算法计算了对顶钢板的接触状态,运用ADINA有限元程序建立了泵站—地基结构的三维有限元模型,分析了正常抽水和横向地震荷载作用下站身结构的应力、位移和接触状态,研究了对顶钢板的抗震效果。结果表明,本文方法解决了睢宁二站软基上抗震的关键问题,可供软基上大型泵站抗震设计参考。     

Seismic evaluation of offshore wind turbine by geotechnical centrifuge test

As offshore wind turbines are now planned to be installed at seismic activity areas around Asia in large numbers, understanding of the seismic behavior of offshore wind turbine has become essential to evade structural hazards due to earthquake. Although the seismic behavior of the structure is largely affected by soil‐foundation‐structure interaction (SFSI), there is only a few experimental data about this subject as conventional offshore wind turbines are mostly located in the area where earthquakes are scarce. Geotechnical centrifuge experiment can provide reliable experimental data for this subject as it can reproduce field stress condition of the soil and simulate earthquake motion in a scaled model test. In this research, three case studies using centrifuge model test were performed to evaluate the seismic behavior of offshore wind turbine during the earthquake and permanent deformation after the earthquake. The results were compared with conventional seismic evaluation methods. Monopile, Monopod, and Tripod foundations were chosen for the experiment. Peak acceleration and rotational displacement of the wind turbine for three cases were evaluated under various intensities of seismic loading applied by centrifuge‐mounted shaking table. Results were compared with conventional evaluation method for design acceleration and conventional rotational displacement criteria suggested in DNV‐OS‐J101.     

不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响

目前在研究水工隧洞地震响应时只考虑了单向地震激励,忽略了双向地震激励,故不能合理地分析不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响。因此,选取合理的材料参数和模型边界条件,应用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对单向地震激励和双向地震激励下的水工隧洞进行了位移分析。结果表明,不同方向的地震激励对水工隧洞的水平位移和竖直位移影响不同,水平位移主要受x方向地震激励影响,竖直位移主要受y方向地震激励影响,并根据单向地震激励和双向地震激励存在的相关性,建立了位移数学关系模型。     

强震作用下南水北调双洎河渡槽结构非线性分析

渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。     

极限环境载荷诱导风力机结构振动影响分析

风力机桩基、塔架及连接部件构成的支撑结构属顶部承担较大质量的力学结构,地震对其造成的影响远大于常规建筑.针对上述问题,基于NREL开发计算平台,联合TurbSim、AeroDyn、FAST及Seismic,对变风载荷、变地震载荷(波形、强度)下的风力机动力学响应进行研究.发现:地震横波对风力机结构响应造成剧烈影响,纵波...     

基于反应谱法的某高拱坝动力分析有效振型阶数探讨

多振型反应谱动力分析时,所取振型阶数会影响计算结果的精度和可靠性,而合理的阶数与结构的复杂性有关。以某高拱坝为例,计算了横河向、顺河向、竖直向三个方向地震单独激励下各阶振型参与质量系数及其累计值、对应的位移和应力,以此确定合理的振型阶数。结果表明,各阶振型参与质量系数的大小变化并无明显规律,但当振型阶数达6～7时其累计值将超过90%,此时坝体最大的位移及最大主应力均趋于稳定,其后振型对地震作用效应影响已不超过5%;与横河向和顺河向地震激励相比,需取较多的振型阶数才能得到较为稳定的位移和应力。     

大型风力机地震动力响应研究

为研究地震载荷与风载荷联合作用下的大型风力机结构动力学响应,本文研究分别以Wind PACT 1.5 MW和NREL 5 MW风力机为研究对象,采用EI Centro 6.9级地震为输入激励,通过改进版的开源软件FAST(风电载荷仿真软件)计算风力机在正常运行、紧急停机和一直停机3种运行方式下的塔顶振动和塔架结构荷载情况,结果表明:地震载荷极大加剧了塔顶振动,机舱加速度峰值增大2倍以上。紧急停机操作可减小塔尖位移,一定程度上可以保护风力机结构安全。地震载荷主要增大了塔架一阶固有频率及其二倍频的振动。6.9级地震与额定风载荷联合作用下,NREL 5MW风力机塔基弯矩设计需求为159 MN·m,略大于极限风载荷作用。说明地震常发地区,塔架结构强度设计必须考虑地震载荷作用。     

董箐混凝土面板堆石坝地震响应特性研究

针对董箐混凝土面板堆石坝的抗震安全性要求,采用三维非线性动力有限元方法,考虑堆石料的动力非线 性及地震时坝体动水压力作用,采用等效线性模型求解坝体的地震反应,获得了该坝在EI-Centro地震波作用下及 峰值加速度时坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应、垂直缝与周边缝位移反应及坝体地震残余变形等 地震动力反应特性,揭示了董箐面板堆石坝的地震反应规律与特点,分析了坝体的抗震安全性,论证了设计方案 的合理性。