基于薄层法-有限元法的地铁引起地面振动分析

运用薄层单元法与有限单元法结合的方法,对地铁列车运行时的地面振动进行了分析研究,计算了离地铁隧道不同距离的地面加速度,并与实测结果进行比较,结果吻合较好,可为地铁运营时对周围环境的振动影响提供预测与参考.     

基于变形修正的反应位移法改进研究

对目前地下结构抗震分析中的土-结相互作用系数法和反应位移法进行了分析,结合二者的优点,提出了一种基于变形修正的改进反应位移法。改进反应位移法是在传统反应位移法的基础上,通过土-结相互作用系数法中的结构变形,对反应位移法中的结构变形进行修正,从而对结构内力进行调整,减小了传统反应位移法的误差。为验证改进方法的有效性,通过改变结构的截面尺寸、土体刚度和结构埋深,分别用传统反应位移法、改进反应位移法和动力时程分析方法进行对比计算。结果表明:改进反应位移法的计算结果要好于传统反应位移法;改进反应位移法只是整体地放大或缩小传统反应位移法的计算结果,并不能改变结构内力的分布形式;传统反应位移法仍存在较大的误差。     

移动荷载作用下基于薄层单元法的土动力分析

详细推导了用薄层单元法(Thin—Layered Element Method)计算移动荷载作用下地基土动力响应的计算过程，得到了地基土的位移和加速度响应，并与分层法的结果进行了比较．结果表明：薄层单元法和分层法的结果吻合很好，用于计算移动荷载作用下地基土的动力响应是有效的．     

浅埋地下结构抗震设计的反应位移法关键问题

为了解决采用反应位移法进行地下结构抗震设计时工程师所面临的不同计算公式和模型的选取及土体是否需要分层等问题,通过具体算例分析,探讨了影响反应位移法计算精度的几个主要因素,具体包括不同规范中推荐的土体相对位移及剪应力的计算公式、土弹簧刚度的确定方法、分层土体与等效单层土体的差异、荷载-结构模型的选择等。研究结果表明：不同方法确定的土体相对位移、剪应力及土弹簧刚度值相差很大,由此造成的结构内力和变形差异显著,推荐公式应谨慎采用;对存在中柱体系的地下结构,荷载-结构模型应优先采用等代框架模型;采用反应位移法计算时,应严格按照实际分层土体完成土层地震响应分析,避免进行等效均一化处理。     

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.     

与土体共同作用薄壁结构受力分析的广义位移法

提出了基于三维薄壳单元模拟水工薄壁结构的的广义位移，推导了相应的计算公式，为合理模拟薄壁结构与土相互作用提供了一种行之有效的方法。通过一算例说明了水工薄壁结构有限元分析中采用广义位移法的必要性、合理性和正确性。     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

利用双参数地基模型修正反应位移法弹簧

为得到一种模型简单、计算精度高,且能更好反映土-结构相互作用的地下结构抗震设计方法,根据双参数地基模型的原理,用比传统单参数模型更加接近土体性质的双参数模型简化土体,并根据受力和变形特性对双参数计算模型进行简化,最终得到能考虑土体间相互作用的修正反应位移法.修正方法计算模型与传统反应位移法相比,仅仅是法向弹簧的基床系数...     

地铁车站地震破坏离心机振动台模型试验研究

为揭示地下结构地震破坏机理,采用离心机振动台试验模拟地铁车站地震破坏过程.试验利用低强度微粒混凝土和钢丝制作了1∶50的单层双跨地铁车站模型;采用砂雨法制备了相对密实度为45%的地基模型并用硅油对其饱和;研制了适用于不同尺寸地基模型的真空饱和装置;监测了在离心加速过程中和峰值加速度分别为0.08g和0.20g的宁河波作用下地下结构及其周围土体的响应.试验结果表明：在车站结构和上覆土体自重作用下,车站立柱承受较大的轴向压力;在弱震（0.08g）作用下,结构附近土体超静孔隙水压力消散明显快于同深度其他位置土体;在强震（0.2g）作用下,3根立柱柱底发生破坏,是整个车站结构的薄弱点,车站侧墙与底板交界处出现明显裂缝.     

用于较大水平位移测量的电阻应变式位移传感器

针对目前位移传感器很难直接测得木结构或木构件在转动中产生较大绝对水平位移的问题,研制了量程为±500 mm的电阻应变式位移传感器（WD位移传感器）,应用正交试验法分析WD位移传感器的影响因素,并对其进行设计与制作,拟合了传感器在不同量程下应变位移的分段函数关系,通过计算得出了WD位移传感器的6种静态参数指标。试验结果表明,WD位移传感器克服了传统电阻应变式位移传感器量程小的问题,解决了木结构或木构件发生非直线运动很难直接测得绝对水平位移的问题,且各静态参数指标良好。     

典型地铁车站结构振动台模型试验

为了了解地下结构在地震作用下的响应,对地铁车站结构进行了振动台模型试验,从相似关系比的确定、模形箱的设计、结构模型的制作、测点的布置、模型土的配制、地震波的加载等方面介绍了振动试验,并分析了部分试验现象.试验结果表明,在强地震作用下,地下结构会受到损害.     

粘弹性薄板动力响应的边界元方法

目的研究粘弹性薄板动力响应的边界元方法．方法首先在物理空间建立了粘弹性薄板动力响应问题的数学模型,然后利用拉普拉斯变换得到拉氏变换域的基本方程;利用基本方程的基本解,由边界元方法得到边界积分方程,并求得数值解;最后通过数值Ｌａｐｌａｃｅ逆变换得到原问题的解．结果给出粘弹性圆板、环板的挠度随时间的演化图．结论根据演化图,可得挠度、弯矩随时间的变化关系．     

一种基于位移型Gurtin变分原理的逐步积分法

本文基于位移型Gurtin变分原理,利用经过空间离散后的只含单重卷积形式的泛函,在局部时间域上采用初位移、初速度和末位移、末加速度同时加入一种非时间步参数的插值函数形式对时间域进行离散,给出了一种计算结构动力响应的逐步积分法。对于基于位移型Gurtin变分原理建立的数值算法,采用双参数θ和α能够有效地控制算法的稳定性。文中通过对该计算格式的稳定性研究,确定了合适的非时间步参数α的值以及数值计算时所采用的θ值。精度分析和数值算例表明本文方法具有较高精度,是一种适合于研究结构动力响应问题的时程分析方法。     

基于振动台试验的含软弱夹层堆积体边坡动力响应规律与失稳破坏现象研究

针对川藏铁路沿线典型潜在滑坡灾害点,设计完成了几何相似比为1:10的含软弱夹层堆积体高陡边坡振动台试验,从堆积体边坡失稳破坏现象与动力响应规律等方面开展了系统研究,得出以下结论:边坡滑塌是一个均衡渐进的过程,地震初期,在重力和地震力耦合作用下,滑体表面出现土体剥落;随着地震动持续,滑体顶部开裂,滑体表面裂缝增多并向前缘...     

振动台再现误差对试件响应的影响及修正方法

为了改善振动台控制精度问题,获取准确的结构响应,首先就振动台特性对结构响应的影响进行了分析,而后基于振动台输入输出响应,提出了实测结构响应修正方法.试验结果证明:修正方法较好地补偿了振动台误差的影响,修正后的试件响应能代表试件在期望地震动作用下的试件真实响应,因此,该修正方法能提高结构响应精度.     

地震作用下混凝土-堆石组合坝墙体位移及动土压力研究

混凝土-堆石组合坝主要由上游混凝土墙与下游俯斜式堆石体构成,作为一种新型坝体结构,目前对其地震土压力的研究鲜有报道。对此,开展混凝土-堆石组合坝大型振动台物理模拟试验研究,主要分析地震作用下墙体的位移、动土压力及合力作用点的分布规律等。研究结果表明：(1) 混凝土-堆石组合坝中上游墙体的位移量相对较小,墙体顶部位移比墙底大,呈现出RBT(绕墙体底部转动)的位移模式;(2) 墙底动土压力相较输入的地震波具有明显的滞后性;(3) 墙背的总动土压力随着PGA的增大而增大,当PGA≤0.2g时,总动土压力沿墙高近似呈线性分布;当PGA≥0.4g时,总动土压力呈现出明显的非线性分布规律;(4) 受俯斜式堆石体及墙体位移模式的影响,在地震烈度8度以下,混凝土-堆石组合坝中上游墙体合力作用点普遍低于M-O理论规定的0.33H;但在地震烈度8度以上,合力作用点趋近但又高于0.33H。试验结果初步揭示了混凝土-堆石组合坝中上游墙体的位移及动土压力响应特征,为其在地震作用下的抗震设计等提供参考。     

基于颗粒阻尼技术的结构减振控制

总结国内外机械、航空等领域关于颗粒阻尼技术的发展现状和取得的成果,讨论并给出了颗粒阻尼技术应用于建筑结构的位置.通过单层和多层钢框架模型的振动台试验,探讨了砂子等材料作为建筑结构颗粒阻尼材料的减震性能和减震效果.结果表明,粗砂作为建筑结构的颗粒阻尼材料,可以提供较大的等效阻尼比,能明显减轻结构的地震反应.     

基于瞬时输入能量的长周期结构最大位移反应推算

基于能量概念的抗震设计方法是改进目前常用结构抗震设计方法的重要途径之一.对于长周期结构,地震最大位移反应是结构抗震设计的控制因素.如何将结构地震能量反应与结构最大位移反应联系在一起是能量设计方法的关键问题.采用时程分析法,分析了单自由度弹塑性模型在强震作用下瞬时输入能量反应和变形反应的关系,根据长周期结构反应的特点,探讨由瞬时输入能量推算结构最大位移反应的近似方法.分析表明,长周期结构强震运动下的破坏趋于首次超越破坏,根据滞回曲线的特征,可以由最大瞬时输入能量推算结构最大位移反应.     

柱承式立筒排仓贮料侧压力地震响应试验研究

为研究立筒排仓贮料对仓壁动态侧压力的地震响应规律,设计制作了缩尺比例为1∶25的柱承式立筒排仓和独立单仓模型,进行了3条地震波下不同地震动水准的振动台试验,分析获得两种模型的贮料地震响应特性、仓壁动态侧压力的变化规律与超压系数.研究结果表明:1)地震时仓内贮料与仓壁存在的相位差与仓体位置及测点位置相关;2)边仓与中仓仓...