大跨斜拉桥非一致激励地震响应研究

以海南某拟建斜拉桥为例,计算了该桥的动力特性,分析了该结构在一致输入地震激励和非一致输入地震激励下的非线性地震响应。计算结果表明:与一致输入地震激励下的结构响应相比,在非一致输入地震激励下桥梁结构最大响应值均有不同程度的增大。考虑纵向行波效应时,结构的纵向位移以及关键部位的内力响应值增大,这些响应值将随着地震波波速的提高而减小,并逐步接近一致输入地震激励下的响应值。     

跨倾滑正断层桥梁地震响应数值模拟

为揭示跨倾滑正断层桥梁的地震响应规律，以海文大桥跨断层引桥为研究对象，根据地震震级和断层参数间的关系构建了铺前-清澜断层的物理模型，并基于空间随机场模型生成该断层滑动的空间非均匀分布；采用基于断层破裂物理过程的地震动混合模拟方法生成断层两侧可能发生的最大永久位移地震动；同时，采用OpenSees建立了全桥三维动力有限元模型，分析了永久位移地震动频带、桥梁与断层相对位置、竖向地震动及减隔震方法对该桥地震响应的影响规律。研究结果表明：所采用的地震动模拟方法可以合理考虑断层断裂的复杂性，生成地震动的反应谱在短周期段和设计反应谱吻合良好，在长周期段具有显著的滑冲效应特征，可有效模拟断层两侧的永久位移地震动;在跨断层桥梁地震响应分析方面，断层错位和高频带地震动对跨断层桥梁地震响应均有较大的贡献，跨断层桥梁地震响应分析须采用具有永久位移的宽频带地震动作为地震动输入，仅采用高频带地震动或者采用断层错位进行静力分析均会低估桥墩的地震响应；而位于断层同侧的桥梁主要受高频地震动的影响，跨断层桥梁的地震响应远大于断层同侧桥梁的响应；不考虑竖向地震动会低估跨倾滑断层桥梁纵桥向的地震响应，且跨径越小竖向地震动的影响越大，在进行跨倾滑断层桥梁抗震设计时，应选取较大跨径的简支梁桥来减轻竖向地震动的影响。同时，合理的限位拉索设计可利用桥墩的抗震能力明显改善跨断层桥梁的支座变形，减小因断层错位引起的桥梁损伤。     

基于行波效应的顺桥向非一致激励刚构桥位移响应分析

地震发生时,高墩大跨连续刚构桥各支承点所受激励不同,动力响应特性较一致激励情况有较大差别。以812m高墩大跨连续刚构桥为例,推导非一致激励下的结构运动方程,运用Midas Civil软件建立数值模拟进行分析,选取模型实测记录的地震波时程数据,考虑行波效应的非一致激励地震动输入。研究成果表明:一致激励和考虑行波效应的顺桥向非一致激励响应效果差别较大,刚构桥各关键节点处的顺桥向位移响应与视波速具有显著相关性;无论波速大小,相对位移峰值明显大于位移峰值差,采用位移峰值差表征不同节点间最大相对位移会低估不同节点间相对位移响应。     

多点输入下大跨度空间结构的消能减震分析

采用FFT技术模拟多点输入下的竖向和水平地震加速度时程,分别以多点输入法和一致输入法对北京四位机库的水平和竖向振动进行计算,对比了多点输入和一致输入下计算结果的差异,并分析了北京四位机库安装粘弹性阻尼器前后结构地震响应的变化.计算结果表明,大跨空间结构采用粘弹性阻尼器时计算地震响应,必须考虑地震动的空间相干特性.     

多点输入下大跨空间结构动力稳定性分析

大跨空间结构属于缺陷敏感性结构形式,在进行地震动输入时需要考虑时空相干性对结构动力响应的影响。为分析这类结构的动力稳定性,将随机振动方法和时程分析方法结合,将包含了场地统计规律的功率谱函数转化为时程分析方法的荷载输入,人工合成具有概率意义且考虑空间相干性的地震波,对实际工程中的大跨空间结构进行多点输入。结果表明:多点输入下的地震相干效应使结构失稳峰值加速度明显小于一致输入对应的失稳峰值,该方法适用于大跨度空间结构的动力稳定分析。     

合肥新桥国际机场航站楼钢结构多点地震输入响应分析北大核心CSCD

地震地面运动的空间效应对大跨结构的动力响应有很大的影响.通过有限元软件ANSYS建立了合肥新桥国际机场航站楼模型,采用ANSYS中的时程分析模块对结构进行多遇地震下多点输入和一致输入的时程分析.选择了合理的视波速来考虑行波效应的影响.将多点地震输入响应分析得到的设计应力与一致输入进行了比较.结果表明,多点输入下设计应力比一致输入下设计应力增大的构件占有很大的比例.因此,在大跨结构的设计过程中,多点输入下的地震分析是必不可少的.应该应用构件的设计应力比来调整一致输入地震响应的结果.     

非一致输入下空间索结构的地震响应分析

分别以多点输入法和行波法对大跨空间索结构的两个实际工程进行了水平与竖向地震时程分析,并与一致输入法计算的结果进行对比。最终对非一致输入与一致输入下结构响应的差异,以及结构是否需要考虑非一致输入的范围、行波法的精度等方面得出了一些重要结论。     

水平与竖向加速度-时程曲线叠加效应下边坡永久位移计算的极限上限分析

实际边坡动力稳定性受地震竖向与水平方向效应共同作用,传统边坡地震永久位移计算方法较少考虑竖向地震波影响,采用实际地震的竖向与水平方向加速度时程曲线共同效应更符合工程实际。基于极限分析上限法和Newmark刚塑性滑块模型,提出一种基于实际水平向与竖向地震加速度时程曲线的边坡永久位移计算改进方法,以3个工程边坡为例,探讨了两组具有代表性实测典型水平和竖向地震地面运动记录对边坡地震永久位移计算的影响。研究结果表明:不考虑竖向地震加速度时程曲线时,本文方法可蜕化为与前人方法兼容;不同地震波的竖向与水平地震动时程曲线的叠加效应不同,竖向地震对边坡永久位移的影响不可忽略。     

地震动多点输入作用下大跨结构的动力响应分析

对于大跨空间结构,地震动空间变化的影响不容忽视,本文探讨了大跨结构多点地震波输入的基本理论,包括多点地震输入的分析方法、动力方程的建立与求解;对大跨结构建立有限元模型,选取合适的地震波,进行了非一致输入的地震时程分析,并与一致输入下的结构响应进行了对比分析,得到了结构在非一致输入下的响应特点等方面的结论,为工程应用提供了参考。     

高架桥在多点地震激励下的时程分析方法研究

采用振动台与有限元模型相结合方法,将振动台试验中模型桥在多点地震激励下墩底加速度和位移传感器所采集的数据,按照大质量法与基底绝对位移法输入有限元模型中,对比了两种输入方法下直线连续梁型高架缩尺模型桥动力反应结果,指出基底绝对位移法输入比大质量法输入得到的有限元模型桥的各项动力响应结果与试验所得的真实结果的吻合度高。     

沪蓉西四渡河悬索桥抗震性能研究

大跨度悬索桥必须进行可靠的抗震性能研究。以一座在建的山区悬索桥为研究对象,采用基于迭代拟合规范设计反应谱法合成一致激励、行波效应以及多点激励3种工况下的位移时程,并作为该桥地震动输入。采用两水准设防二阶段抗震设计方法,分别按纵向+竖向、横向+竖向对其进行线性和几何非线性地震时程分析。分析结果表明:多点激励的影响较大,线性与几何非线性分析结果较接近;经抗震强度、变形验算,该桥抗震性能满足要求。     

基于概率的单自由度体系震后残余变形计算

准确预测结构的震后残余变形,对于结构震后性能控制及建立考虑可修复性的抗震设计方法具有重要意义。通过对不同参数的双线性单自由度（SDOF）体系分别在100条标准地震动输入下弹塑性地震反应的统计分析,研究了模型参数和地震动不确定性对SDOF体系残余变形和最大弹塑性变形的影响;建立了双线性SDOF体系震后残余变形的概率计算模型。结果表明：不同地震动输入下SDOF体系的残余变形与最大弹塑性变形之比（dR/dm）存在明显的离散性,且离散程度与结构的刚度比、自振周期、相对屈服荷载系数及峰值地面加速度相关;dR/dm的统计分布规律服从对数正态分布,基于该分布函数建立的计算模型可对给定超越概率条件和地震水平下SDOF体系的震后残余变形进行预测。通过典型算例分析认为,可以采用所建议的模型进行SDOF体系震后残余变形分析及可修复性评估。     

梁式桥抗震设计的近场地震弹塑性反应谱

依据国内外规范对近场地震动的定义,收集了215条近场地震动,进而对近场地震弹塑性反应谱（加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱）进行参数影响研究,得到地震动特性（地震震级、场地土质、PGA）和恢复力模型动力参数（不同恢复力模型、屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数）等因素对近场地震弹塑性反应谱的影响规律。与中远场地震弹塑性反应谱相比较可知：①Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性加速度谱的下降段较缓,Ⅳ类场地弹塑性加速度谱的敏感区更宽|②Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性位移谱的谱值相比Ⅳ类场地的谱值更大。在此基础上,建立了与我国桥梁抗震设计规范场地类型相对应的近场地震弹塑性反应谱,可用于近场地震下的桥梁抗震设计,并可为后续的近场地震能力谱法的研究提供近场地震需求谱。     

航站楼复杂超长结构行波效应分析

以航站楼为背景,建立了下部为3个混凝土结构单元、上部为整体钢屋盖结构的计算模型,对复杂超长结构在地震行波激励下的响应进行了深入分析。选取了5条天然波和2条人工波,分别沿地震传播方向和垂直地震传播方向进行激励,并考虑了不同视波速的影响,分析了航站楼复杂超长结构的行波效应。结果表明:复杂超长结构存在对称和反对称的局部振型,由于局部振型质量参与系数较小,振型分解反应谱法难以准确反映结构的地震响应;与一致地震输入相比,多点地震输入分析时下部楼层地震剪力增幅较大,且地震传播方向影响显著,对称结构也需要分别考虑正、反2个地震传播方向;多点地震输入时结构的最大层间位移角、扭转位移比、框架柱和钢屋盖杆件的内力均有可能大于一致地震输入的计算结果,超载构件分布具有一定规律性;由于沿长轴方向与沿短轴方向进行激励均可能起控制作用,进行复杂超长结构多点分析时应同时考虑双向地震的作用。     

考虑波速影响的斜拉桥非一致激励地震响应研究

为研究地震波传播速度对大跨度斜拉桥地震响应的影响,以某主跨跨长406 m的双塔钢箱梁斜拉桥为研究对象,建立动力有限元模型。对非一致地震激励输入方法进行理论分析,对比研究了相对运动法、大刚度法和大质量法的计算特点。通过对视波速无穷大时非一致激励法与一致激励法的计算结果进行对比,校验地震动输入方法的正确性。在此基础上,分别选择天津地震波、El Centro地震波和汶川地震波,根据软土区和岩石区地震波传播特点,对视波速在50~4 000 m·s^-1之间的不同波速工况进行计算。结果表明:波速对斜拉桥地震响应有显著影响,软土区视波速对结构影响更加突出,对位于深厚软土区的大跨度斜拉桥进行行波效应分析时,需要关注结构的内力和位移响应,而岩石区仅需关注结构的内力响应。     

双层地铁车站的强地震反应分析

采用动力时程分析法对一双层地铁车站进行了地震反应分析.结果表明,地震引起的地基变形是影响地下结构动力反应的决定性因素,结构峰值变形反应与自由场峰值变形反应之间近似存在简单的线性关系.与地上框架结构相比,地下结构的地震变形反应相对较小,但内力反应很大.此外计算结果还显示,相对于设计基本地震加速度,地面与基岩间的水平峰值相对位移（PGRD）对于地下结构抗震分析及设计而言是一种更为合理有效的设计地震动参数.     

浅埋地下结构地震反应分析的惯性力–位移法

现有的地下结构地震反应简化分析方法,如:地震系数法、自由场变形法、柔度系数法、反应位移法、反应加速度法和Pushover分析方法等,均没有考虑上覆回填堆积土体或地震中因剪切破坏失效后的上覆堆积土体在竖向地震作用下产生的惯性力效应。已有研究表明,这种上覆土体竖向惯性力效应对浅埋地下结构支撑构件的抗震性能(抗剪强度和极限变形)有重要影响,是评价浅埋地下结构抗震安全性的关键因素之一,不能忽视。为此,针对浅埋地下结构地震反应分析问题,提出了一种考虑上覆土体竖向惯性力影响的反应位移法,简称惯性力–位移法。给出了惯性力–位移法分析模型的两个关键参数确定方法,包括地基弹簧刚度及上覆土体最大竖向惯性力。工程实例分析结果表明,建议的惯性力–位移法与传统的反应位移法相比,不仅克服了传统的反应位移法不能给出中柱轴力的缺陷外,其它反应量的计算精度与之基本相当。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...     

超长大跨结构多点激励的若干问题研究

多点地震激励对超长大跨结构地震反应分析有重要意义,视波速是多点地震激励的重要参数,目前其确定方法尚无统一认识,并且多点地震激励分析中未考虑基础刚度对结构的影响。文章分析影响视波速取值的因素,给出了视波速的取值方法,并提出地震反应分析中考虑基础刚度的模型及基础刚度的计算方法。以某机场航站楼设计为工程背景建立计算模型,采用时程分析法进行考虑基础刚度影响的一致与多点地震激励,分析视波速以及基础刚度对超长大跨结构多点激励的影响。结果表明,视波速的大小将直接影响结构受多点激励影响的强弱,工程中应重视视波速的合理取值;基础刚度对超长大跨结构行波效应的影响由结构底部向上递减,对结构下部楼层的影响较为显著;刚性基础可能会高估多点地震激励对结构最大楼层总剪力、层间位移角以及框架柱内力的影响,而屋盖构件内力反应受基础刚度的影响不大。