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。     

一致地震动作用下高架桥梁的振动控制研究

将高架桥梁简化成三自由度模型,分别分析一致地震动作用下等跨度和不等跨度高架桥梁的动力响应,并对其进行主动控制,研究表明三自由度模型能够很好地表现高架桥特性,且应用的主动控制对地震动作用下的高架桥梁有很好的控制效果。     

重载列车通过高架桥诱发地面振动传播与衰减规律的现场测试研究

考虑到以往对重载列车运行诱发铁路高架桥周边地面振动的传播规律及对附近民房的影响研究较少,基于朔—黄重载铁路神山高架周边地面与建筑物的振动速度和加速度的现场实测与分析,借鉴萨道夫斯基公式,研究桥墩周边地面测点的振动速度幅值的传播与衰减规律,以及受轴重和车速的影响,地面和建筑物振动响应的振动规律。结果表明,梁端测线上各测点振动速度随距离衰减更快,且明显呈非线性,随列车速度变化也更为显著;基于对实测数据的分析,得到质点峰值振动速度与距激励源距离、列车速度、轴重之间的关系式;相同型号的空载车与满载车引起的振动速度幅值相差较大,而不同型号的空车之间振动差则较小;对屋顶、室内、基础测点的峰值振动速度及加速度级的分析表明,在10~20 Hz范围,屋顶竖向振动大于横向,且一些频段振级超过规范限值,对附近民房内人体舒适性有一定影响。     

基于随机振动功率密度谱法的多点非一致激励分析

本文使用ANSYS有限元软件,基于随机振动功率密度谱法的多点非一致激励分析大跨度输煤栈桥结构的地震反应,与传统的一致激励分析方法比较,验证了多点非一致激励分析方法的合理性和可行性。     

列车运行引起高架桥群桩基础地面振动分析

采用半解析数值方法分析列车运行引起高架桥群桩基础地面振动,研究合理设计桩基减小地面振动。半解析数值模型包括列车–轨道模型、高架桥模型、群桩模型。列车轨道模型中采用多质点弹簧–阻尼模型模拟列车,采用美国功率谱描述轨道随机不平顺,使用Euler梁模拟钢轨,采用Hertzian非线性公式描述轮轨接触,采用振型分解法求解轮轨作用力。铁路高架桥采用弹性支座简支梁模拟,采用传递系数矩阵和群桩影响因子分析桥墩下群桩的动力阻抗,根据桥墩的动力平衡方程求得桥墩–地基相互作用力,采用Green函数求得弹性半空间地面振动。研究铁路高架桥下群桩参数对地面振动的影响,分析不同桩长、桩直径、桩间距和轨道不平顺条件下地面振动速度1/3倍频程的大小。结果表明:轨道不平顺对桥墩作用力有较大影响,对小于6 Hz的地面振动影响较小,对大于6 Hz的地面振动影响较大。合适调整桥梁跨度与车速组合可减小地面振动。车速小于260 km/h时,桩径对地面振动影响较小;车速大于260 km/h时,增加桩径可减小地面振动。适当增加桩间距可避开振动增大区、减小地面振动随车速的增加。合理设计桩长可减小地面振动的增大区域。     

非一致激励下李渡长江大桥的地震响应分析

在已有地震危险性评价成果的基础上,基于随机过程理论关于幅值、相位与功率谱的关系式,采用二维相干非一致激励功率谱模型,根据场地地震动参数合成人工地震波,考虑地震波的传播效应和多点激励效应,分析了李渡长江大桥（斜拉桥）在地震激励下的空间几何非线性响应特性,计算了桥梁结构关键部位在地震力作用下的响应特性,并与一致激励下对应响应量进行比较,认为非一致激励下大跨斜拉桥关键部位的某些响应量大幅度增加,说明了进行非一致响应分析的必要性。     

纵向非一致激励下埋地管道的振动台试验研究

为研究在一致、非一致激励振动台试验中不同箱体内土体、管道地震响应的异同,基于已经开发的悬挂式连续体模型箱开展了一系列多台阵振动台试验。对不同箱体中土体、管道的加速度以及管道应变等试验数据进行了分析,结果表明：(1)在一致激励不同加载等级下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线基本一致,而在非一致激励下,不同箱体中土体表面各监测点的位移时程曲线差异明显。各箱内土体间产生了明显的纵向相对位移,土体被拉裂,且在地震动作用后均产生了较大的残余位移;(2)与一致激励下相比,非一致激励下各箱内管道及其周围土体之间均产生了明显的相对位移,造成了管道应变的增大,其峰值应变是一致激励下的2倍左右;(3)在一致激励下,各箱体内土体、管道的地震响应基本相同,非一致激励下不同箱体内土体、管道的地震响应虽然存在差异,但各箱体内管–土地震响应规律基本相同。     

非一致激励下长大盾构隧道结构地震响应分析

采用数值模拟的方法对非一致激励下土–隧道体系的地震响应进行研究,旨在探究非一致激励下地下结构的响应规律及其与一致激励下响应的差异。首先基于相干函数、功率谱函数以及包络函数进行了多点相关的人工地震动合成,并通过与目标功率谱的对比验证了所合成人工波的合理性。然后对生成的地震波进行批处理,得到可用于计算的人工地震波,包括一致波、行波、相干波、相干行波。并以一精细化长大盾构隧道模型为研究对象,在其底部按单元分别进行四种波的输入,计算分析隧道结构及土体的地震响应规律。对比分析表明:在响应幅值上,当纵向距离较小时,非一致激励下地表及结构响应在整体上小于一致波,但随着纵向距离的增加,峰值加速度响应呈现递增趋势,且会超过一致激励下的响应;在频域上,非一致激励下主频处幅值相比于一致波有所减小,且主频右侧频段对应幅值增大。另外,非一致激励会引起隧道横截面内衬砌和横板产生更大的相对位移,且相干波和相干行波的影响更大,并体现出更为显著的空间变化性。因此,在进行大尺度地震模拟计算时,应适当考虑地震动空间效应的影响。     

阶梯型管廊非一致地震激励下的减震措施研究

基于有限元分析方法,建立管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型;通过模态分析,得到了3种不同接头形式阶梯型地下综合管廊的自振频率和变形特征,验证了模型的合理性;研究了阶梯型地下综合管廊在小震非一致激励条件下,平口、企口和现浇3种不同的管廊接头在设置加腋及加腋和减震层共同作用下的动力响应。结果表明：加腋使管廊廊身和接头的应力水平降低幅度在10%左右,使3种接头形式管廊顶板轴线应力均降低了50%～70%;加腋高度由300 mm增加到600 mm时,平口式管廊接头处应力降低幅度增加了1倍左右,而对于企口式和现浇式接头的影响较小;设置加腋和减震层共同作用的阶梯型多仓管廊应力水平降低幅度约为20%,而对顶板轴线的位移和接头处相对位移几乎无任何影响;设置加腋和减震层共同作用对不同接头形式的管廊第一、第三主应力降低幅度的影响不同,现浇接头的降低幅度约为30%,平口接头降低幅度约为20%,企口式接头降低幅度不足10%。     

附属构筑物在非一致激励下的地震响应分析

ACP1000堆型龙门架负责倒运一些大型核级设备,其设计安全性对核电站来说尤为重要。但由于龙门架部分结构依附于核岛厂房外墙上,在地震工况下,结构地震响应势必受到核岛厂房自身动力特性的影响。如果忽略该影响,采用单点反应谱法或时程分析法进行抗震计算,则会造成结构内力和变形计算结果的失真,这会给龙门架的设计埋下安全隐患。为此,该文采用改进大质量法对龙门架进行了多点激励分析,并与一致激励法在一些关键指标上进行了比较。计算结果表明,多点激励法可以在计算中合理考虑上述因素的影响,且结构的内力和变形计算结果要大于一致激励法。因此,贸然采用一致激励法对诸如此类的附属结构进行抗震计算是偏于不安全的,设计时应对计算方法进行充分评估并妥善处置。     

锻压设备引起的地面振动特性和衰减

<正> 锻压设备指的是锻锤和压力机(包括冲床),它们所产生的扰力形式各有不同。锻锤以锤头一定的下落速度作用,引起基础初速度而产生振动;压力机在公称压力作用下,机身立柱产生弹性伸长,当压力消失,主要由立柱变形恢复引起基础振动,至于传动部分引起的振动一般较小;这两种类型扰力均可近似为撞击性瞬态振源。锻锤打击时引起的振动能量很大,且传得很远。凡设有锻锤的车间、精密加工设备、精密仪器仪表、甚至办公人员和周围     

压缩机引起的地面振动特性和衰减

本文通过大量实测,对压缩机中的空压机和冷冻机在正常运转过程中,引起的地面振动特性和衰减,进行了试验研究。采用数理统计的复合回归分析,探讨了其振动传播衰减的规律,提出了压缩机地面垂直和水平振动衰减的经验公式。本文经验公式的计算结果,与实测数据比较接近。文中还对防振距离提供了参考数据。     

地铁荷载下隧道注浆对地面振动的影响

为研究地铁隧道注浆加固后土体力学性能的改变对列车运行引起地面振动的影响,采用有限元分析方法,建立了土体-隧道二维计算模型,分析了在不同隧道埋深及激振频率下,注浆体强度与注浆范围对地面振动加速度反应的影响。计算结果表明:不同隧道埋深下注浆体强度与注浆范围对地面反应的影响规律大致相同;激振频率对计算结果影响很大,1030 Hz激振频率下,注浆体强度与注浆范围对地面加速度反应的影响较小;50 Hz激振频率下,地面最大加速度反应与注浆效果近似成正比,整体随着注浆范围的增大而增大;70 Hz与90 Hz激振频率下,注浆体强度与注浆范围对地面反应的影响存在很强的非线性。因此,在地铁动力反应分析中,隧道注浆的影响不可忽略,计算时应详细考虑注浆体强度与注浆范围的影响。     

路面粗糙度非一致激励对车桥耦合振动系统响应影响分析

首先采用高速激光道路检测车对车辆左、右轮对应路面粗糙度进行同步实测,并选取两个典型粗糙度样本进行功率谱密度、自相关和互相关分析。然后,详细介绍多主梁车桥耦合振动分析模块的编制思路。最后,以一辆三轴重车通过刚架拱桥为工程实例,详细对比和分析分别采用左右轮实测路面粗糙度、同时采用左轮以及同时采用右轮实测路面粗糙度进行输入三种情况对车桥系统动力响应和频谱特性的影响。分析表明:当车辆左、右轮对应路面粗糙度互相关较好时,非一致激励输入计算得到的车桥系统响应基本位于后两种输入方法的计算响应之间,三种输入方式所对应的车轮竖向接触力以及车桥系统的频谱特性基本一致;而当两者之间互相关较差时,非一致激励输入计算得到的系统响应比后两种输入方法的计算响应都要小,三种输入方式所对应的车轮竖向接触力以及车桥系统的频谱特性存在一定差异。     

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。     

由道路交通预测地铁振动衰减规律的实测研究

对地铁引发的环境振动进行有效预测是沿线环境评价及线路规划的重要依据,但不同场地的地铁振动衰减规律差异很大。基于此,笔者提出了采用同一场地内地面道路交通振动实测对地铁振动衰减规律进行预测的方法。首先,选取地面道路和地铁线路伴行的测试场地,开展了地面道路车辆和地铁引发的地表振动响应实测;基于实测数据的统计分析,研究了车辆分别行经路面缺陷及平坦路面时引发的场地振动衰减规律,探讨了采用道路交通振动预测相应地铁振动衰减规律的有效性和适用性。研究结果表明,在距地铁线路约一倍埋深后,采用车辆行经路面缺陷引发振动的实测结果可较准确地预测地铁振动衰减规律,有效值和振级的预测误差均在15%以内。     

地铁激励下房屋的环境振动与隔振设计

首先实测分析了邻近地铁线路的拟建建筑物场地的环境振动,然后将实测得到的振动时程作为激励,研究了特殊功能房间的环境振动响应,结果显示虽然离地铁线路20m处环境振动水平并没有超过标准的规定,但是振动传播到特殊功能房间时却超出了标准的限值,需要进行隔振。接着对该功能房间进行浮置楼板隔振设计和分析,结果表明,合理设计的浮置楼板系统可以有效地降低地铁环境振动11dB,从而达到建筑的功能要求。     

非一致地震激励下方形单仓管廊动力响应分析

单仓管廊作为浅埋式细长结构,其抗震性能对于生命线工程的安全性和城市的稳定有着不可忽视的作用。基于三维有限单元法,建立了土-管廊结构动力非线性相互作用模型,针对常见的预制平口连接、预制企口连接和现浇式连接进行模态分析,得到了其自振频率和变形特征;分析非一致地震激励下三种管廊结构的动力响应,指出管廊廊身应力和位移的分布规律及其破坏部位;重点研究管廊接头(或伸缩缝)的地震响应,通过对比三种接头形式的加速度和应力分布规律,发现管廊接头是管廊抗震设防的关键部位,不仅容易出现应力集中,而且接头两侧的位移差和加速度差响应差异显著。通过数值模拟和对比分析得出了三种管廊的破坏模式和潜在的安全隐患。     

交通运输车辆引起的地面振动特性和衰减

本文通过大量实测实验研究了火车、汽车在运行过程中引起的地面振动特性和衰减。采用数理统计的复合回归方法,探讨了振动的传播衰减规律,提出了地面垂直和水平振动衰减的经验公式。并和目前国内采用过的几种公式一起与实测结果对比,本文经验公式符合程度较好。文中还提供了防振距离的参考值。