基于粘弹性边界的三维土体地震响应分析

利用有限元软件ANSYS建立了三维成层土体模型,分别进行了在EL-Centro波作用下土体的线性、等效线性化和非线性地震响应分析,其中采用了Extended Drucker-Prager模型模拟土体的非线性特征。通过对不同模型在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下计算结果的对比分析,得到如下结论：（1）当土体埋深较大时土的非线性影响不够明显,线性、非线性及等效线性化计算结果相差较小。随着埋深变浅和地震动强度的增大,三者出现显著的差异。（2）考虑土体非线性后,随着埋深变浅和输入地震动强度的增加,加速度峰值表现为线性条件大于非线性条件,非线性条件大于等效线性化条件。（3）随着埋深变浅和输入地震动强度的增加,考虑土体非线性时模量衰减,刚度和频率降低。在地震动输入较大时,由于等效线性化过高估计了场地土的非线性特性导致其高频部分快速降低。     

波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算

为分析液舱流体晃荡对波浪中船体运动性能的影响,针对船体外流场与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用时域势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程.其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算.对S175加载方形液舱在迎浪横浪等不同工况下液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证研究.研究表明,在不出现液面破碎等强非线性现象时,能够给出较好的液舱流体晃荡波形和压力;耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体运动的影响,并准确给出船体有无加载液舱时共振频率的偏移现象;数值与试验结果吻合良好,并具有较高的计算效率,为设计载液船舶或减摇水舱等的前期设计提供了快速有效的分析方法和技术手段.     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥在同步激励和多点激励作用下的非线性地震响应特性及主要影响因素。采用时程分析法计算了大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应,研究了几何非线性对结构地震响应的影响,探讨了恒载内力和构型、多点激励效应等因素对大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应特性的影响,结果表明结构的几何非线性性质对大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应有较大影响。     

均质场地非线性地震反应的半解析算法

运用动态应力-应变关系及其推广的Masing加卸载准则,考虑土体在地震等产生的不规则加载条件下的非线性滞回特征,将增量法与相应场地地震线性反应解析解相结合,提出了该问题的非线性地震反应的半解析时域算法.针对Seed-Idriss给出的砂土平均曲线,计算了均匀密砂的非线性地震反应.算例结果表明,该算法是合理可行的.     

行波效应对张弦梁结构地震响应的影响分析

以广州国际会展中心单向空间张弦梁结构这一典型张弦梁结构为计算分析算例,应用大型有限元软件ANSYS对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析。通过考虑地震波以不同速度传播引起的行波效应,研究了大跨度张弦梁结构在此类情况下的地震响应,分析了大跨空间张弦梁结构在横向、竖向和纵向3向地震联合作用下考虑非一致输入条件的地震响应变化规律的关系。研究结果表明,行波效应的影响与波有关,不同地震波作用下结构的响应有很大的差异,视波速越小对结构的地震响应越明显。     

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。     

震源深度对地震动方向性特征的影响

为了定量分析地震震源深度对近断层地震动及其在地表的空间展布特征的影响,本文采用一个典型的走滑地震震源模型,基于离散波数有限元方法计算了5种不同震源深度工况下的地震动及其分布场,对地震动幅值、频谱和持时的方向性特征进行分析,结果表明：随着震源深度的增加,地震动的幅值降低,并且在破裂前方和破裂后方存在明显差异;震源深度不同,地震动的空间分布特征也不同;在地震动场中存在一个明显受到方向性效应影响和控制的区域,此区域的位置和面积随着震源深度变化而改变;在地震工程中预测地震动时,特别是当工程中需要考虑地震的近场效应时,震源深度参数是一个不可忽略的因素.     

基于简化计算模型的中国高速铁路桥梁横向地震分析（英文）

在高速铁路简支梁桥的地震分析中,轨道结构的约束作用不容忽视。尽管其计算效率很高,但由于未考虑轨道结构,桥梁模型可能会产生不合理的地震响应。考虑轨道结构的桥梁轨道模型非常复杂,其地震分析计算效率低。因此,建立高速铁路桥梁抗震分析的简化计算模型具有重要的工程实用价值。本文通过在主梁之间设置非线性弹簧,建立了高速铁路桥梁横向地震分析的简化模型。这些弹簧可以精确模拟轨道结构对桥梁的约束作用。利用简化模型对一座五跨高速铁路桥梁进行了地震分析,并将其地震响应与不考虑轨道结构的模型和考虑轨道结构的模型进行了比较。结果表明,在不同地震记录下,桥梁模型和桥梁轨道模型的地震响应吻合良好,验证了简化模型的计算精度。与桥轨模型相比,简化模型的计算时间显著缩短。轨道结构在频繁地震下基本处于弹性阶段,而在设计地震和罕遇地震下,轨道结构的刚度将降低。     

山区大跨度钢桁梁斜拉桥极限承载力分析

山区大跨度斜拉桥结构组成复杂，在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性，结构稳定问题突出，为此，以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景，基于极值点失稳理论，考虑结构几何与材料双重非线性，进行稳定极限承载力分析，研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响，进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明：几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小，大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加，主梁弹塑性区逐渐发展，先后出现了受拉、受压塑性区，形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下，计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。     

波浪上船体与液舱晃荡耦合的非线性时域模拟

为研究外流场非线性对船体与液舱晃荡耦合运动性能的影响,本文基于势流理论提出一种计算波浪中船体与液舱晃荡耦合的时域混杂法.该方法对外流场的入射波力和静恢复力计算考虑了波浪环境下瞬时湿表面的非线性影响;对于内部流动的液舱晃荡采用时域边界元法,将该舱液面引起的力矩进行修正,实现对规则波不同工况下耦合运动时历的求解.本文以S1...     

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.     

刚性连体位置对非对称双塔连体结构动力可靠度的影响

考虑地震动的非平稳性,变化连体位置,对非对称双塔连体结构运用虚拟激励法进行非平稳随机激励下的动力可靠度研究。采用刚度退化的Bouc-Wen模型模拟塔楼各楼层的滞变特性,建立非线性化动力方程。运用混合精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到连体位置变化时非对称连体结构在非平稳随机激励下的时变方差。基于首次超越破坏准则与Markov假定,研究非平稳随机地震激励下连体结构的动力可靠度。运用上述理论,在8度罕遇地震作用下对某非对称双塔连体结构进行随机地震响应与动力可靠度分析。研究结果表明,地震作用下结构的层间位移响应呈现强烈的非平稳性,变化连体位置对连体结构的随机地震响应与动力可靠度将产生显著影响。     

有限自由度体系多支承干扰随机振动分析

本文应用随机振动理论和地面运动的空间相关模型,给出了有限自由度体系多支承干扰的随机反应分析公式。由算例表明,对支承间距较大的有限自由度体系,一致与非一致地面运动输入下的反应相差甚大。因此,各支承间的差动不容忽视。     

地震激励下主次结构的非线性隔振与动力吸振分析

对一个主次结构简化模型在Niigata地震激励下的演变随机响应进行了分析。计算结果表明：融动力吸振与非线性隔振为一体的抗振设计可取得良好的减振效果，使主结构响应大幅降低。这一被动抗振方案以及分析中所采用的，与统计线性化法相结合的演变随机响应问题的统一解法，可推广用于更复杂的实际工程振动问题。     

彩色ACPDP任意运动速度动态假轮廓仿真的时间分割法

开发了一种彩色交流等离子体显示器(ACPDP)任意运动速度动态假轮廓仿真的“时间分割法”,将以一定速度运动的图像按照时间的顺序拆分成多幅图像,根据原始图像得到全部拆分图像的灰度分布矩阵,利用人眼的积分效应公式得到感知的视觉图像矩阵,并通过彩色ACPDP的放电原理对其简化最终得到与子场权值分布相对应的动态假轮廓仿真计算公式.利用时间分割法对不同运动速度图像运动的仿真结果表明,“时间分割法”再现了动态假轮廓现象产生的机理和过程,找到了子场编码与动态假轮廓产生之间的重要关系,为评价运动图像的质量、提高彩色ACPDP的运动图像显示质量提供了理论依据.     

多维标度法在地震动空间特性分析中的应用

为寻找适于工程应用的空间地震动输入合理性的判定工具,提出了一种将多维标度法（MDS）和动态时间弯曲距离（DTW）相结合揭示空间地震动相关结构的方法。该方法可将多点地震动数据的差异转化在一个低维空间内,从而通过各点地震动在该空间内对应的位置反映空间地震动台阵数据之间的差异。较传统的方法,该方法具有较好的直观性且有利于挖掘地震动数据间的潜在关联,利用该方法在对某次地震的台阵记录以及相应合成人工波的分析中取得了较好的效果。     

大跨度高位连体桁架竖向地震响应随机振动分析

采用绝对位移直接求解的虚拟激励法,利用ANSYS有限元分析软件的谐响应分析模块,对某大跨度高位连体结构进行竖向一致、行波激励下的地震响应随机振动分析。结果表明:大跨度高位连体桁架竖向地震作用系数明显比《建筑抗震设计规范》给出的屋架竖向地震作用系数大,平均增幅达50%左右;竖向行波激励能减小连体桁架的动力响应,设计时不需考虑竖向地震行波效应。     

超长大跨结构考虑地震输入空间变化效应的响应特征

基于多点随机地震动场模型推导了包含三向正交地震动分量联合输入的多维多点随机地震动场模型,并将虚拟激励法推广应用于考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应联合作用的情况,推导了相应的计算公式;系统分析了考虑地震输入空间变化效应时超长网壳的响应特征.结果表明,地震地面运动的空间变化效应对结构的响应有着较明显的影响.同时,计算还表明虚拟激励法对于分析大跨结构在多维多点输入下的地震响应是一种高效且精确的方法.     

基于神经网络的大跨度屋盖非高斯风压场模拟方法

采用径向基函数神经网络(Radical Basis Function Neutral Networks,简称RBF神经网络)来模拟大跨度结构的非高斯风压场.根据某大跨度结构的形式特点,将结构风场看成是屋面位置和时间的函数,将风压场分解为一系列径向基函数.再利用单调非线性无记忆转换映射和RBF中获得的风场函数定义向量过程,从而将非高斯场的模拟转换为互相关高斯过程的模拟.将RBF神经网络应用于一大跨度屋盖的非高斯场模拟,得到结构上非高斯风压场的分布.结果对比表明,RBF神经网络模拟非高斯风压场具有较高的准确性.该方法可直接利用RBF神经网络的输出结果,避免推导高斯过程和非高斯过程的关系式,因此具有较高的效率.RBF神经网络模拟非高斯风压场在准确性和效率上均具有显著优势.