输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应研究

通过数值模拟对输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应进行了研究。采用有限元程序分别建立了单塔和塔线耦合体系的三维有限元模型,进行模态分析和动力时程分析。对单塔和塔线体系的动力特性和在水平、摇摆和水平-摇摆耦合地震作用下的响应时程分析结果进行了对比研究。结果表明,输电线对输电塔横导线方向和顺导线方向的地震响应的影响不同,将减小输电塔横导线方向的地震效应,而将增大输电塔顺导线方向的地震效应;相比单一水平地震作用,输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应更加显著。对于输电塔等高柔结构来说,抗震设计时考虑地震动摇摆分量的影响是很有必要的。     

多维地震作用下输电塔线体系多质点模型研究

探讨了考虑摇摆分量作用后,在横线向地震作用下,输电塔线体系的等效多质点模型(垂链模型)的合理性。为此,对考虑摇摆分量作用后的塔线体系的多质点模型(垂链模型)进行理论分析,并采用实际输电塔线体系的简化缩尺模型,进行单塔模型、三塔两线模型及单塔悬挂质量模型在水平和水平-摇摆两种地震作用工况下的振动台试验。结果表明:考虑地震动摇摆分量后,在横线向地震作用下,采用输电塔线的等效多质点模型(垂链模型)对输电塔线体系进行等效是合理有效的;输电线对输电塔主体结构的水平位移和加速度响应有一定的减弱效果,考虑摇摆分量后,这种减弱效果将会被削弱。     

钢筋混凝土剪力墙结构模型振动台试验研究

针对7层剪力墙结构缩尺模型振动台试验,比较研究基底固定和考虑土-结构动力相互作用两种条件下的钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。分析结构在地震波作用下的加速度响应、放大系数、变形性能、应变分布情况以及结构模型的动力特性。在模型试验的基础上,进一步利用有限元分析软件ANSYS进行了剪力墙结构的动力反应分析,得到结构的自振特性以及在地震作用下动力响应的数值解,验证了ANSYS有限元数值分析方法的合理性。     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应。研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应。为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入。研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考。     

地下室对邻近地表和地下结构地震响应的影响

为确定土结构相互作用影响程度以及地下室对地表结构、 地下结构和场地土响应的影响, 构建了自由场、 地下结构-土-不带地下室地表结构以及地下结构-土-带地下室地表结构3 个模型, 计算其在不同地震动作用下的地震响应规律。 对比分析表明: 1)地表结构的存在导致周围土表响应增大, 影响范围超过7倍的结构基础宽度, 且相比于无地下室的情况, 有地下室存在时增大程度更为明显; 2)输入地震动较小时,无地下室地表结构的加速度和层间相对位移响应分别比有地下室地表结构大8%和20%, 而输入地震动较大时, 地下室的影响规律并不明显; 3)输入地震动较小时, 地下室的存在对邻近地下结构变形的影响较小,而输入地震动较大时, 地下室的存在导致临近地下结构层间位移角增大。 因此, 在实际工程中应考虑地下室对地表结构与地下结构地震响应的影响。     

考虑土-结构相互作用效应的结构地震响应时域子结构分析法

为了在地基阻抗力的计算中能考虑基础动力阻抗函数频率相关性和避免反复进行傅里叶变换,采用地基阻抗力的时域差分计算方法,进行了基于通用有限元软件的结构时程分析程序二次开发,增加了考虑土-结构相互作用效应的结构动力响应时程分析计算模块．对圆盘基础上的多层结构在三维地震激励下的响应进行了数值计算和分析．数值模型结果表明,该方法物理意义明确,能反映土-结构相互作用耦合体系的基础动力阻抗对激振频率的依赖性．     

考虑桩-土-结构相互作用的输电塔风振响应分析

运用ABAQUS软件分别建立四类场地土体条件下考虑桩-土-结构相互作用(简称PSSI)的整体有限元模型和基础固支的输电塔三维有限元模型,并通过在桩和土体交界面上设置主从接触面来考虑桩-土-结构相互作用效应,然后基于线性滤波法模拟输电塔结构脉动风,进行了输电塔结构模态分析和风振响应分析,最后计算输电塔的风振系数。结果表明:考虑PSSI效应后输电塔自振周期随土体柔度增大而增大,塔身主要节点位移最大增至2.8倍,主要控制点加速度与应力有不同程度的减小,Ⅰ类场地土体条件下风振系数有明显增大。研究认为,考虑PSSI效应可以更准确地分析输电塔的风振响应。     

刚性桩复合地基抗震性能分析

利用有限元软件ANSYS,针对5×5刚性桩复合地基群桩,分析其三维动力特性,计算分析中模型的褥垫层、桩间土、桩体以及基础均假定为线弹性并考虑上部结构的反馈作用.计算分析得到了结构的自振特性,并用分解反应谱法进行了刚性桩复合地基地震响应分析,得出在地震激励下,上部结构-基础-复合地基的结构位移和内力以及分布规律.     

陡坎地形框架结构抗震数值模拟分析

近年来我国汶川、雅安、玉树等地区接连发生高震级的地震,而这些地震区域均有类似的多山地形,浅山地区建筑结构抗震日益引起人们的关注,进而拟对浅山地区中陡坎地形对建筑结构抗震影响进行研究.研究内容主要包括:通过有限元ANSYS数值仿真建模,对一个10层的混凝土框架结构-陡坎地形相互作用进行数值模拟计算.首先进行土-结构相互作用与刚性地基假定情况下动力特性的简单对比分析;然后将陡坎-土-结构相互作用(Hill-Soil-Structure Interaction,简称HSSI)与土-结构相互作用(Soil-Structure-Interaction,简称SSI)进一步的分析对上部结构的动力响应,包括进行结构的模态分析(振型、周期)、时程分析(位移、内力、加速度)等.通过陡坎-土-结构相互作用的研究,模型之间的比对,分析每个因素的影响程度,给出浅山地区陡坎地形建筑结构抗震关键技术措施,为此类结构理论研究提供借鉴.     

隧道-土-上部建筑相互作用体系振动台模型试验方案设计

为了研究隧道-土-上部建筑相互作用体系在地震作用下的振动响应情况,以地表高层建筑,上下平行隧道为试验背景,进行了地震模拟振动台试验研究。详细介绍了整个试验的方案设计,首先根据已选用的振动台和模型材料,按照人工质量模型、量纲分析法对模型进行相似设计并推导出各物理量的动力相似关系,确定了隧道与上部建筑的模型尺寸以及人工质量。然后,根据相似比设计模型箱,并参照已有研究选定了模型箱内部的边界条件;同时依据隧道-土-上部结构数值模拟的结果,在试验模型上确定了传感器的测点位置。最后选定适合该场地的地震波和加载制度,对平行隧道及其上部结构施加地震波进行振动台试验。后期试验数据表明,本文隧道-土-上部建筑相互作用体系振动台试验方案设计是合理的。