不同场地及地震输入下的土-框架结构相互作用体系地震反应分析

为了研究框架结构在不同场地及不同地震波输入的地震反应,本文建立了土-结构相互作用(SSI)体系有限元模型.对模型进行了模态分析及时程分析,得出以下结论:土-结构相互作用体系的结构频率低于框架结构自振频率,土层刚度越低,结构频率越低.不同波速的场地对地震波的放大效应不同,刚度较大的场地土对低频有明显的过滤作用.场地基频小...     

考虑桩土相互作用近海风电系统模态分析

近海工程结构必须考虑桩土相互作用的影响。介绍了采用导管架结构的近海风力发电结构基础的不同简化方法。对于不同的简化方法,用ANSYS软件对不同的模型进行了模态分析,求出了前6阶自振频率,并且将不同约束条件下所得结果相互比较,探讨了适用于求解自振频率的简化方法。得到了此类结构进行模态分析时必须考虑桩土相互作用的结论。     

海上风电单桩支撑结构第一自振频率分析研究

目前,海上风电支撑结构一般设计成半柔性结构,为避开风机叶轮激振频率,风电支撑结构第一自振频率处于1倍和3倍的风轮激振频率之内,所以要求设计时能够准确计算风电支撑结构的第一自振频率,避免由共振而带来严重破坏。但海上风机自振频率受整体结构形式、地质环境条件、土-结构相互作用、水附加质量等影响,采用简单模型很难准确得到。为此,本文针对海上风电单桩结构,基于ABAQUS软件建立了整体有限元模型。土体采用有限元-无限元相结合的方式进行模拟、桩-土之间采用接触单元、考虑水附加质量的影响,计算结构的第一自振频率并进行参数敏感性分析。研究表明采用三维有限模型,考虑土-结构相互作用,能够较准确计算海上风电结构第一自振频率,为风电结构设计提供更可靠的设计参数。     

自锚式悬索桥动力性能研究

结合一座自锚式悬索桥的工程设计实例,建立了该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算该桥梁结构的自振频率和振型,分析了自锚式悬索桥的动力特性,探讨了桩—土相互作用后对结构的影响。     

土-结构相互作用体系自振频率计算模型

在土-结构相互作用体系自振频率的计算中,整体有限元法是一种有效的计算方法.通过一系列算例,对整体有限元法的计算模型中土体单元网格划分、人工边界处理、楼板模型及土体计算宽度的确定等问题进行了计算分析,确定了合理的计算模型参数,并对土体无质量模型进行了验证.     

桩—土相互作用对连续梁桥的动力特性影响

通过采用ANSYS软件作为桩—土—结构动力相互作用分析的工具,建立了不同的连续梁桥计算模型,进行线性体系的模态分析,比较研究了两种体系下的连续梁桥的动力特性,得出：考虑桩—土—结构相互作用效应后,结构体系的动力特性将改变。     

高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法

选择不同高度、不同结构类型和不同场地条件的位于厚和深厚地基土层上的10栋典型钢筋混凝土高层建筑,通过考虑土-结构相互作用对高层建筑地震反应影响的分析,在地震动输入、自振特性、相互作用影响因数、体系地震反应等方面得到了一些具有实用价值的关系式,在此基础上,给出了一种以结构与土层第一周期系数αT为指标的高层建筑土-结构相互作用地震反应分析简化评估方法。该方法无需进行复杂又费时的高层建筑土-结构相互作用分析,仅利用简单省时的结构和土层反应分析结果,就可估计出高层建筑土-结构相互作用体系的反应,可用于高层建筑考虑土-结构相互作用地震反应的初步估计。     

框架结构自振频率有限元计算影响因素的研究

通过脉动试验获得土-箱型基础-框架结构(比例1∶2)的自振频率。利用有限元程序Patran建立了四种模型,包括:刚性地基杆系模型、刚性地基实体单元模型、地基A实体单元模型、地基B实体单元模型。利用Nastran程序分五种工况计算了以上四种模型的自振频率,五种工况涵盖了单元类型、网格密度、地基范围、地基刚度、上部结构刚度、结构配筋率等多种因素的影响。结果表明:考虑土-结构动力相互作用时,建模中地基大小取值范围与地基刚度有关,试验模型中梁配筋率对自振频率的影响高于柱配筋率的影响。给出了不同种类场地土条件下刚性地基杆系模型的一阶自振频率调整系数。     

大跨度地下结构振动性态试验研究

介绍了某大跨度地下结构的振动台试验，通过试验对拟定结构的自振频率、阻尼比及动力响应进行分析，并重点分析了地下结构对竖向地震激励的响应。讨论了在不同埋深下，土与结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

SSI体系阻尼特性振动台模型试验研究

土与结构由于材性上的差异,其相互作用体系通常被认为是非经典阻尼体系。在振动台模型试验的基础上,研究软弱地基基础上的土-结构相互作用体系的阻尼特性问题。在递增的振动台模拟地震作用下,通过对模型体系不同部位测点的传递函数、自振频率、模态阻尼比等实测数据的对比,考察SSI体系合成模态、合成模态阻尼比的存在性及其动力非线性产生后的变化规律。结果表明,土-结构相互作用体系具有十分明显的经典阻尼特性,在SSI体系抗震设计方法中可以按经典阻尼体系考虑。     

塔类构筑物动力特性分析及抗震计算

本文按考虑地基土—结构相互作用的万法对塔类构筑物进行分析。计算结果表明,由这种方法得出的自振周期与按刚性地基得出的自振周期相差较大。说明对该类结构的抗震分析中,有必要考虑地基变形效应,此外还要注意高振型的影响。文中编列了有关数表,以供工程设计参考。     

相互作用对筒承式筒仓自振基频的影响

利用SAP2000实现水平地震作用下筒承式筒仓和地基相互作用的反应分析.引用粘—弹性人工边界,建立各种筒承式筒仓足尺模型,进行基本自振频率计算.分析相互作用对筒仓平动自振基频的影响,为今后进行筒承式筒仓的有限元分析和共同作用下的频率分析奠定了基础.     

不同土性的地基-结构动力相互作用振动台模型试验对比研究

通过结构-地基动力相互作用(SSI)体系的振动台模型对比试验,研究了不同土性的地基条件对动力相互作用效果和规律的影响。在试验现象方面发现,地基土越软弱,结构沉降和倾斜越大;不同土性条件下结构裂缝形态相似,但土越硬,裂缝出现越早,发展也越严重。在体系动力特性方面发现,SSI体系频率均小于不考虑SSI的结构自振频率,阻尼比大于结构材料阻尼比,但不同土性条件时由于土、基础、结构三者刚度比不同,SSI对动力特性的影响程度和机理存在差异。在地震反应方面发现,土越硬,加速度反应的峰值放大系数越大;加速度反应的主要组成成分和频谱特征是,土较软时以基础转动引起的摆动分量和平动分量为主;土较硬时以结构弹塑性变形分量为主。结果表明在不同地基土性条件下,结构-地基动力相互作用具有相似的规律,但其效果和机理存在差异。     

考虑桩-土-结构相互作用影响的多层厂房振动分析

通过引入黏弹性人工边界,建立了桩-土-结构相互作用的厂房整体有限元分析模型,对设备作用下的多层厂房振动进行较为全面的分析,并就模型简化及桩-土体系对系统的影响进行对比研究。实例计算表明:桩-土体系的参与降低了系统自振频率,并对结构的动力响应产生了一定的影响,但在水平与竖向两个方向上存在差异。高频设备荷载作用下,桩-土体系的参与对厂房的水平振动影响不大,而会造成结构竖向动力响应放大。桩体在水平振动表现为弯曲变形,变形主要集中在上部,在竖向振动中则表现为整体振动。     

钢桁架结构在人行天桥中的应用

传统的梁式结构往往不能满足跨度较大的人行桥对自振频率的使用要求,因此钢桁架结构逐步出现在北京城,由此而带来的大跨度桁架与自振频率、杆件的不同布置形式与自振频率、不同杆件截面与自振频率相互关系等问题的出现,因此,以Sap2000作为有限元分析软件,对连续桁架梁和简支桁架梁进行计算模拟,得出了不同结构体系与桥梁自振频率关系和不同腹杆布置形式、不同截面形状的情况下,桥梁与强度、刚度、自振频率、舒适感的相互关系;提出了钢桁架梁在人行桥领域应用时需要注意的事项。     

覆土波纹钢管涵的动力特性研究

以某覆土波纹钢管涵工程为依托,通过现场动力特性实验测得了该管涵的自振频率。利用有限元软件ABAQUS建立了相应的有限元模型,计算得到了覆土波纹钢管涵的频率和振型,并将土-钢相互作用模型和只有土体的有限元模型的自振特性进行了对比分析。结果表明:对于覆土波纹钢管涵来说,土体的振动形式在土-钢相互作用整体结构的振动中起主导作用,而波纹钢管涵本身的振动特性表现的并不明显,这一特征和一般地下结构类似。因此,在覆土波纹钢桥涵的抗震分析中可以更多的借鉴一般地下结构的抗震分析方法。     

采用滚动隔震的两种结构考虑土-结构相互作用影响研究

针对高烈度区采用滚动隔震的框架结构及框剪结构,研究考虑土-结构相互作用对于结构性能的影响,运用ANSYS有限元分析软件建立结构三维有限元模型,研究对比了不同场地类别下两种结构体系的动力特性及地震响应。结果表明,滚动隔震能有效降低结构的反应。在考虑土-结构相互作用后,两种结构体系自振周期、结构位移等都有一定的增大,框剪结构受到的影响更大。抗震分析时需要考虑土-结构相互作用的影响。     

土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形。为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型。基于修正S-R(Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征。研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小。     

考虑土-结构相互作用的双层柱面网壳结构三维地震反应分析

基于刚性地基假定的双层柱面网壳结构抗震计算方法未充分考虑场地土对其地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对双层柱面网壳结构三维地震反应的影响,本文以一个48m跨度的双层柱壳为研究对象,分别建立基于刚性地基假定的柱壳结构及其考虑土-结构相互作用的三维有限元整体模型,研究对比了这两种结构体系的动力特性,并用时程分析法对其进行了三维地震反应分析与对比.结果表明,考虑土-结构相互作用后,双层柱面网壳结构的自振周期延长,振型发生变化;结构位移增大,部分杆件轴力增大.因此,对双层柱面网壳结构的抗震分析应考虑土-结构相互作用的影响.     

冲刷引起的土体变化对海上风电结构自振频率的影响研究

为了研究冲刷作用对采用大直径单桩的海上风电结构的第一阶自振频率的影响规律,本文采用有限元方法建立桩一土相互作用的风电结构模型,进行模态分析。分析了冲刷深度、冲刷坑宽度、冲刷坑坡角及土体的性质变化等因素对风电结构第一阶自振频率的影响规律。结果表明:冲刷深度的变化对风电结构的第一阶自振频率影响很大,冲刷深径比越大,风电结构第一阶自振频率越小;冲刷引起的土体性质衰退会导致风电结构的第一阶自振频率的明显下降;而冲刷宽度和冲刷坡角的影响则相对较小。本文的分析结果可为海上风电结构的设计提供决策依据,也可为其他类似工程提供借鉴。