深覆盖土层Rayleigh阻尼矩阵建模问题的讨论

分别应用时域和频域分析方法对土层的地震反应进行了计算,通过比较时域和频域的计算结果,探讨了深覆盖土层地震反应时域分析中Rayleigh阻尼矩阵合理建模的重要性。数值结果表明：在深覆盖土层地震反应时域分析中,Rayleigh比例阻尼矩阵不同建模方式对土层加速度反应计算结果的准确性影响很大,而对土层位移反应计算结果的准确性影响非常有限。建议当土层基频高于基岩地震波的主要分量激励频率时,确定Rayleigh阻尼矩阵比例系数的第2个自振频率ω_n可选取土层第2或第3阶低阶自振频率,而当土层基频接近于、低于特别是远低于基岩地震波的主要分量激励频率时,应重视土层高阶振型共振效应对土层地震反应的贡献,此时ω_n应选取为输入基岩地震波反应谱的峰值频率ω_R。     

土层场地地震反应时域分析中等效线性化方法研究

对场地土层时域地震响应分析中等效线性化方法进行讨论。首先按照不同材料区域采用不同阻尼比的思想建立Rayleigh阻尼模型,并对等效线性化方法进行改进:在每次线性迭代中考虑由于材料模量衰减引起模型自振频率变化而带来的阻尼系数的变化。其次基于ANSYS-LSDYNA软件,将隐式算法求解结构动力特性、显式算法求解动力响应相结合,编制等效线性化方法的计算程序。分别采用考虑和不考虑阻尼模型更新的等效线性化方法对某实际深厚覆盖土层场地进行地震响应分析。结果表明:在每次迭代过程中,模型的基频逐渐减小并趋于稳定;相对于不更新阻尼系数情况,模型自振频率改变引起阻尼系数的变化对不同深度处加速度结果有一定的影响,但不明显;地震波频谱和加速度反应谱变化都比较小,可以忽略,即在等效线性化迭代过程中,可不考虑由于材料模量衰减引起模型自身动力特性变化的影响。     

不同阻尼矩阵建模对超高层结构地震反应分析的影响

阻尼作为结构动力响应分析中最重要的参数之一,是结构振动中描述能量耗散的指标.针对有限元软件中通用的Rayleigh阻尼模型的比例系数合理取值展开讨论.在线性动力分析中提出一种阻尼比例系数的计算方法,并以振型叠加法所得结果作为精确解,验证该方法的适用性.最后将该方法引入弹塑性地震反应分析.结果证明本文提出的确定阻尼比例系数的计算方法,在线性及非线性动力分析中均具有一定适用性,为建立合理的Rayleigh阻尼矩阵提出一种新思路.     

采用有限元模拟自由场地震响应的探讨

以实际工程为背景,在考虑阻尼选取、单元划分、边界处理和地震动输入的基础上,利用有限元软件ANSYS,采用参数化建模的方法建立了3种不同的土层有限元模型,并分别进行了地震响应分析.对计算结果的分析比较表明,本文中的3种土层有限元模型在模拟精度上虽有差异,但均能够较好地模拟自由场地的地震响应.     

基于全时程迭代的金属阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算等效阻尼系数和等效附加刚度对于附加金属阻尼器的减震结构的设计具有实用意义。首先基于等效线性化基本理论推导出等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式,并引入全时程迭代的思想,形成一种附加金属阻尼器减震结构的地震响应分析方法。继而通过对3层剪切型结构的地震响应分析,探讨了该计算方法迭代过程的收敛性。最后,通过对3层剪切型结构和8层平面框架结构的地震响应分析,考察了该计算方法的计算精度和可靠性。与现有方法相比,提出的等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式物理意义明确,同时考虑了金属阻尼器自身参数和结构动力响应对等效线性化参数的影响,采用的全时程迭代方法具有收敛速度快、计算精度高等优点。     

固定阻尼系数对结构弹塑性时程分析的误差影响

结构在强震作用下的弹塑性响应分析广泛采用瑞利比例阻尼,其阻尼系数是根据系统的质量和初始刚度确定的,这种固定的阻尼系数设置会因结构弹塑性响应时的刚度软化而导致模态阻尼比的增大,造成分析结果的偏差。通过对单自由度双线性模型的塑性响应分析,考察固定阻尼比和固定阻尼系数两种情况对延性需求的影响,以及粘滞阻尼和塑性变形的耗能差异。研究表明,对于内阻尼产生的模态阻尼比因其数值较小,即使结构出现严重的弹塑性响应,放大的计算阻尼比也不致耗散过多的能量而降低结构延性需求,弹塑性时程分析时采用固定阻尼系数能满足工程计算的精度要求。     

结构动力分析中Rayleigh阻尼合理取值研究北大核心

采用时程分析法进行结构地震反应计算时,Rayleigh阻尼矩阵取值对于计算结果的影响很大,当给定结构模态阻尼比后,Rayleigh阻尼矩阵取值主要由所选取的两阶结构振动周期所决定以一座三跨连续梁桥为例,通过选取采用结构不同的自振周期采计算相应的Rayleigh阻尼矩阵,研究Rayleigh阻尼矩阵取值对结构地震反应的影响,并对Rayleigh阻尼矩阵的合理取值进行了研究。     

钢筋混凝土大底盘工程场地地震响应分析

水平土层场地尤其是特殊地形的场地地震响应计算是工程场地安全性评价的重要内容。本文以上海某在建超高层建筑中钢筋混凝土大底盘工程场地为背景,对其深覆盖土层场地进行了地震响应计算分析。为研究地震作用下刚性大底盘可能产生的地震动摆动效应,采用工程场地地震安评报告提供的3条地震波进行了一致激励和行波激励的地震响应分析。计算结果表明,混凝土大底盘具有刚体运动的特点,且具有一定的摆动效应,地震动强度越小,地震波激励方式引起的摆动效应差异越大。行波激励下底盘各点水平加速度响应较一致激励有所减小,按沿基岩一致地震输入进行土层地震反应分析偏于安全。     

低应变条件下桩土相互作用的阻尼系数

低应变条件下桩土相互作用的阻尼系数是基桩缺陷量化分析的一个关键参数。为通过试验直接确定桩土相互作用的阻尼系数,建立桩土相互作用的定解方程,分析两端自由的摩擦桩在不同阻尼系数时的桩顶速度波时程变化,推导桩顶速度响应幅值比与阻尼系数之间的关系。在此基础上,选用6种桩侧土,针对土层饱和前、后两种状态,进行不同上覆有效应力作用下土层与桩相互作用的模型试验,确定桩侧土阻尼系数,研究阻尼系数随土性、土层上覆有效应力的变化。试验结果表明,6种桩侧土阻尼系数均随土层上覆有效应力增加而呈指数关系增加,不同土类指数关系中的系数不同;与饱和前的砂土与粉土阻尼系数相比,相同土层上覆有效应力下饱和后砂土与粉土的阻尼系数降低25%～60%;当土层上覆有效应力从85 kPa增加到850 kPa时,饱和粉质黏土的阻尼系数从250 s-1增加至890 s-1;当土层上覆有效应力从20 kPa增加到150 kPa时,饱和软黏土的阻尼系数从330 s-1增加至420 s-1。最后,将试验得到的阻尼系数与其他方法确定的阻尼系数进行比较,进一步说明通过试验测定桩土相互作用阻尼系数的必要性。     

超长沉管隧道纵向地震响应频域分析方法

中国目前还没有专门的沉管隧道抗震规范,且以往的地震响应分析方法考虑的因素不够全面,比如通常忽略隧道惯性的影响、不能考虑复杂地基条件、不能考虑沉管底部非一致地震激励以及不能考虑土体动刚度系数和阻尼系数的外部激励频率相关性等。基于此考虑,在借鉴日本水下隧道抗震设计规范所推荐方法(响应位移法)的基础上,利用Winkler地基梁理论和快速Fourier变换技术,建立了动力Winkler地基梁频域分析方法。最后,分别采用响应位移法和本文所提之分析方法对港珠澳大桥海底沉管隧道工程进行了纵向地震响应计算,对两种计算方法作了讨论和评价,并提出了一些对港珠澳沉管隧道工程抗震设计具有参考价值的结论和建议。     

非比例滞变阻尼线性体系的反应谱CCQC法

基于比例阻尼体系建立的振型分解反应谱法应用广泛,是各国规范常用的结构地震作用效应计算方法,直接将其用于非比例阻尼体系(如设置耗能阻尼器的结构)是不合理的。为拓展规范反应谱法的适用范围,在基于复阻尼模型的滞变阻尼模型复模态叠加法基础上,该文结合虚拟激励法和平稳随机理论,推导基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC(complex complete quadratic combination)法表达式,适用于非比例阻尼混合结构的地震作用效应计算。算例分析表明：与基于分块Rayleigh阻尼模型的反应谱CCQC法相比,基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC法仅依赖于材料阻尼参数和结构刚度,计算结果唯一,不受振型组合的影响;与基于等效阻尼比的反应谱CQC法相比,基于滞变阻尼模型的反应谱CCQC法可有效考虑结构的非比例特性,适用于非比例特性显著的混合结构。     

围压对土动剪模量和阻尼比影响的简化计算方法

围压对土的初始动剪模量、阻尼比、动剪模量比和阻尼比随剪应变的变化关系（G/Gmax-λ 和h-λ等性质产生明显的影响.通过总结分析已有研究和经验模型,确认围压对初始动剪模量和阻尼比的影响.以M.B.Darendeli的研究为基础,得出了由常规围压状态下土动剪模量和阻尼比与剪应变的关系曲线来分析任意围压状态下其关系曲线的简化计算方法,在不考虑围压引起G/Gmax-λ 和h-λ 曲线形状变化的条件下,直接由剪应变值计算动剪模量和阻尼比.通过试验结果的统计回归分析,提出了砂土和黏性土的主要参数建议值.与已有经验模型和试验结果的分析对比表明,所获得的围压状态下的土性质曲线具有足够的工程精度.将该方法与等效线性化方法结合可方便地进行考虑围压影响的一维场地地震反应分析.上海地区典型深厚场地的地震反应分析表明,由基岩反应谱计算地表反应谱时,在大震作用下宜考虑围压对土性质的影响.     

大跨度桥梁地震反应分析时阻尼的取值

简单介绍了目前桥梁抗震中存在的关于阻尼的一些问题以及瑞利阻尼理论,以龙潭河大桥为例,建立了有限元模型,计算分析其动力特性获得桥梁结构的振型和频率,在此基础上求解出了Aplha和Beta。     

横观各向同性层状场地的动力边界条件

 采用横观各向同性层状弹性体模拟场地土, 对该场地底部采用了三种不同的边界: 固定边界、阻尼边界及半空边界。推导了这三种边界条件的公式, 并且给出了它们进入离散化后的Rayleigh 波与Love 波的代数特征方程方法。然后, 计算了场地在三种边界条件下对垂直及水平简谐集中荷载的位移响应, 并与理论解进行了比较, 指出了它们的适用范围。     

几种构件的非比例阻尼比试验研究

在结构动力分析中 ,以往均假设结构的阻尼为Rayleigh比例阻尼。然而 ,大量的结构振动试验已经证明 ,结构的阻尼比对应于结构的各阶模态 ,具有非比例阻尼比特性。显然 ,Rayleigh比例阻尼与实际不符。本文对钢筋混凝土梁、框架和钢板构件的阻尼特性进行了实验研究 ,并且建立了模态试验阻尼比的数学模式     

非比例阻尼隔震结构的SIMULINK动态仿真

根据非比例阻尼隔震结构的动力特性,采用分区Rayleigh阻尼模型,建立了非比例阻尼隔震结构的运动方程,并应用SIMULINK实现了系统的动态仿真分析,结果表明,非比例阻尼隔震结构有效地减轻了结构的地震反应,提高了整个结构的安全度。     

杭州地区软土层土质特性研究

通过对杭州地区典型软土层（第①、第②软土层）土质力学特性、动剪切模量比和阻尼比的分析,详细探讨了杭州地区第①、第②软土层压缩指标、抗剪强度指标与物理指标之间的分布规律和相关性,拟合了相应的经验回归公式,发现了第①、第②软土层动剪切模量比G/Gm ax、阻尼比λ与剪切应变γ之间的关系,并利用M artin-davidenkov模型和陈国兴等建议的阻尼比经验公式进行了拟合,给出了拟合曲线和拟合参数推荐值,从而得到小应变条件下,杭州地区软土层动剪切模量比G/Gm ax和阻尼比λ随剪切应变γ变化的参考值,有利于杭州地区第①、第②软土层动力特性的认识。     

钢筋混凝土扩展散体单元法的阻尼系数研究

扩展散体单元法（ＥＤＥＭ）是结构倒塌模拟的一种方法。对于动力问题。ＥＤＥＭ的阻尼系数必须采用接近实际的取值。而ＥＤＥＭ中常粘带阻尼的实质是Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼,可通过已知的振型阻尼比确定阻尼系数。     

乙烯生产钢塔架地震响应分析

采用有限元法和求解特征方程法分别对某乙烯生产钢塔架进行动力特性分析,得到结构的基本频率,通过比较发现两者的计算结果较接近,从而验证采用有限元软件建立的模型的正确性。进而,采用有限元软件对乙烯生产钢塔架进行两个方向的地震响应分析,同时研究有重力和阻尼对结构地震响应的影响。结果表明:①结构侧移刚度小的方向,结构的响应较大,但各层的层间弹性位移转角最大值都满足《建筑抗震设计规范》给定的限值;②重力会增大结构的位移响应,但是对结构的速度及加速度响应没有影响;③阻尼会大幅度降低结构的位移、速度、加速度响应,因此,增大结构的阻尼对结构抗震十分有利。