大跨径PC斜拉桥地震响应非线性分析

基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了斜拉桥动力分析空间有限元模型.考虑了几何非线性对结构动力特性及地震响应的影响,以一座大跨径预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用直接积分法对该桥进行了地震非线性时程分析.根据该桥的方案设计,比较了两种塔梁连接方式下结构的动力特性,分析了桩土作用效应对结构地震响应的影响.计算结果表明:在大跨径斜拉桥抗震设计时,应考虑桩土相互作用的影响;人工拟合地震动和相近场地实测地震动记录的计算结果相差较大,在抗震复核中应取最不利荷载作用.     

超高层建筑结构竖向地震响应的谱单元分析

为研究脉冲型强震中的竖向分量对超高层建筑结构动力响应的影响,针对常见的框架——核心筒体系,应用谱单元分析其简化的主结构体系模型在脉冲型强震竖向分量作用下的波动效应,并与基于振动力学的动力时程分析结果进行比较．为反映结构体系中巨型水平联系构件中剪切变形的影响,推导了考虑剪切变形的Timoshenko梁谱单元,竖向构件的轴向反应则用谱单元中的杆单元来模拟,在分析中通过对波动方程的修正来反映地震波传播的时延性．算例分析结果表明:在脉冲型强震竖向分量作用下,竖向构件的轴力波动较为明显,内部核心筒与外部巨型柱的相对错动效应显著,横向构件剪切问题不容忽视,此类损伤与后继水平地震分量作用的非线性耦合效应更须注意．     

竖向地震动作用下的高墩桥梁P-△效应分析

以在建的西平线上某高墩铁路桥为工程背景,建立相应的动力模型,重点分析竖向地震动作用时P-△效应对高墩铁路桥梁的影响。结果表明,在同时考虑到竖向地震作用和P-△效应之后,由于非线性的影响,竖向作用加强了水平地震动的影响,从而加大了桥梁的水平反应。     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

利用ANSYS有限元分析软件,研究天津软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应。以和平路地铁站为例建立了三维计算模型,对其进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,从而分析了隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明:水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

大高宽比隔震结构双向输入振动台试验及数值分析

对高宽比为5的钢框架隔震结构模型,采用不同的地震波进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验,利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析．结果表明,大高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下的减震效果良好．在8度和9度地震作用下,试验观测到隔震层竖向进入了非线性受拉状态,测得支座最大拉应力3．176 MPa,隔震结构未出现倾覆．试验还发现,竖向输入地震动对隔震结构水平向地震反应的影响很小．对高宽比小于5的隔震结构进行水平向地震反应分析时,可忽略竖向地震对结构反应的影响．     

方向性脉冲型地震动对沉管隧道动力响应分析

为揭示地震动的脉冲效应对沉管隧道动力响应的影响,参考广州佛山沉管隧道建立了一个双向四车道沉管隧道动力分析有限元模型。动力有限元模型中引入了土体的非线性动力本构模型,通过在模型底部水平向输入地震动,对比分析了40组具有方向性效应脉冲型地震动(FD)及相应剔除速度脉冲后的无脉冲地震动(NP)作用下沉管隧道的地震响应。研究结果表明:(1)FD地震动相对于NP地震动对沉管隧道的响应更大(位移、加速度及应力);(2)随着地震动峰值速度(PGV)的增大,结构的响应也都呈现出增大的趋势,同时峰值速度影响系数R较大时,相对应的结构响应脉冲影响系数K也大,说明具有速度脉冲的地震动对结构的响应更大;(3)随着脉冲周期T_p的增大,结构响应的脉冲影响系数K都是先增后减,并且脉冲周期在结构第一自振周期附近区间时,结构响应都较大,说明脉冲型地震动的脉冲周期对沉管隧道的地震响应也有显著影响。     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

以天津市和平路地铁站为例,建立三维计算模型,对软土地区地铁车站与隧道接头结构进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,分析隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明：水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

带悬吊质量结构的多维地震反应

为了研究带悬吊质量结构体系在地震动水平-竖向-摇摆耦合作用下的动力效应,推导了地震动水平-竖向-摇摆耦合作用下带悬吊质量结构体系的动力方程,提出一种改进的摇摆分量时程获取方法,并以某带悬吊质量阀厅结构为原型,进行1∶10缩尺模型振动台试验,探讨采用不同长度的钢索和弹簧悬吊质量时,结构在水平-竖向、摇摆-竖向和水平-竖向-摇摆耦合地震动作用下的地震效应．结果表明:相较于水平地震动作用下,悬吊质量对摇摆地震动作用下主体结构的减震效果更加显著;随着钢索或弹簧长度增加,悬吊质量对主体结构的减震效果降低;将拉索由钢索改为同等长度的弹簧后,结构顶层的加速度响应和位移响应变化不大,但拉索动拉力却明显减小,当采用悬吊质量作为质量摆减震系统时,拉索应尽量采用弹簧或拉压刚度较低的构件．     

悬索结构非线性地震反应及参数分析

本文对大跨悬索屋盖体系的几何非线性动力反应计算方法进行了研究。文中采用Wilson-θ法求解悬索体系的非线性动力反应方程;在每一时间步长△t 内使用Newton-Raphson 法求解拟静力平衡方程.按上述方法,编制了悬索体系地震反应的非线性有限元程序。应用该程序对悬索结构在水平及竖向地震作用下的动力反应包括内力、位移等进行了分析研究。讨论了各种结构参数对地震反应的影响。为地震区大跨悬索屋盖结构的设计提供了参考。     

基于广义反应位移法的过江盾构隧道纵向地震反应分析

为了解决在强震作用下大型盾构隧道纵向地震反应分析困难的问题,以武汉市三阳路过江盾构隧道工程为依托,构建了该盾构隧道二维非线性自由场地数值模型及盾构隧道整体纵向精细化梁-弹簧模型,研究了不同强度、不同频谱特性的地震动作用下盾构隧道沿纵向管环间的张开量.结果表明:不同工况下,盾构隧道相邻管环间张开量沿纵向走势呈现相似性,同一地震动作用下,张开量随着地震动强度的增加而呈非线性增长;地震动频谱特性对隧道纵向地震反应影响很大,环间张开量呈现高频减小,低频放大现象;在砂层与基岩面交界处,隧道环间张开量出现异常突变现象,在Darfield波、PGA=0.4工况下局部位置超过了一般防水措施允许的张开量最大值.计算结果为盾构隧道结构的纵向抗震设计提供了一定参考依据.     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

地震动时频分析在隧道动力响应分析中的应用

为了了解影响隧道动态内力峰值出现位置的相关因素.利用希尔伯特—黄变换,对E1 Centro等4条天然地震波和某隧道人工波(简称LBG地震波)进行了时频分析,结果表明:1)地震波各频段内所含能量的大小是影响隧道动态响应的主要因素;2)地震波中所包含的瞬时能量和总能量在时域上的分布决定了隧道内力及塑性应变最大峰值的出现时间;3)隧道内力峰值及最大塑性应变出现的位置与隧道断面形状及周围介质对衬砌的约束状态有关,与地震波的类型无关.     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律,为其抗震设计提供依据,根据天津地铁一号线的实际工程背景,对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应,结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下,地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力,侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加,中柱由于受力复杂呈现"S"型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施,研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

斜入射地震波作用下地下管线的地震反应分析

基于ABAQUS软件平台进行了地下管线-土体动力相互作用的有限元建模与分析。模型中采用粘弹性人工边界来模拟无限域介质对计算区域的影响,利用等效荷载波动输入方法来实现斜入射地震波作用下人工边界上的波动输入,采用主从接触面单元来模拟管线-土体之间的动力相互作用。在此基础上对地下管线进行了计算分析,并研究了斜入射角度、地震波峰值、管径、埋深和接触面摩擦系数等多方面因素对地下管线地震反应的影响。     

上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

底框稀板复杂剪力墙结构抗震机理探讨

依据模拟地震振动台试验结果，分析了某33层底部大空间上部平面稀板连接复杂剪力墙结构的动力反应和抗震机理，认为合理利用楼板变化调整结构刚度，可以改善结构的抗震性能，提高结构的抗震能力。     

Vertical shaking table tests on the structure with viscoelastic multi-dimensional earthquake isolation and mitigation devices

The viscoelastic multi-dimensional earthquake isolation and mitigation device is a new kind of passive control device, which can perform its "name-giving" task of earthquake isolation and earthquake mitigation simultaneously. In order to quantify its vertical earthquake isolation and mitigation effect on structures, firstly, shaking table tests on steel frame structures with and without the devices were carried out; secondly, analysis on dynamic characteristics and dynamic responses of the structures was al...