桩-土-桥相互作用对隔震连续梁桥地震响应的影响

随着隔震技术在桥梁结构中的广泛应用,建立合理的桥梁模型进行隔震分析十分重要。以某连续钢箱梁桥为对象,建立了墩底固结不考虑桩土、M法桩和非线性有限元桩的三种桥梁模型,通过对这三种桥梁模型进行隔震前后的地震响应分析,以研究桩-土-结构相互作用对不隔震和隔震桥梁的影响。研究表明:考虑桩-土相互作用对该桥梁隔震前、后的地震响应都具有较大的放大效应,非线性有限元桩桥梁模型的放大效应大于M法桩的桥梁模型;三种模型的隔震率相差不大,不考虑桩-土-桥梁结构相互作用不会对隔震率产生过大估计。     

考虑SSI效应的层间隔震结构地震响应研究

层间隔震结构是从基础隔震结构发展而来的一种新型隔震体系,近年来成为防灾减灾领域的研究热点之一.本文采用有限元软件ABAQUS建立了层间隔震结构三维整体空间模型,考虑地基土-基础-上部结构的共同作用(SSI),进行地震作用下的非线性动力响应分析.研究了考虑SSI前后的层间隔震结构体系振动特性及动力响应,通过改变基础底部不...     

基于反应谱法的系杆拱桥地震响应分析

通过有限元软件Midas/Civil,分别建立了考虑桩土共同作用和桥墩底部固结作用下的两种系杆拱桥模型,采用反应谱分析法,分析了地震作用下纵桥向X、横桥向Y桥梁的关键界面的内力及位移响应,并对比了两种模型的内力和位移响应结果,总结了桩土共同作用对桥梁地震响应的影响。     

土与结构相互作用对层间隔震结构影响的参数分析

层间隔震结构是在基础隔震结构的基础上发展起来的一种新型隔震结构体系。实际工程中,因受到地形条件和建筑功能使用需求的限制,仅能在中间某层设置隔震装置,从而形成层间隔震体系。层间隔震体系在减震机理、振动特性及设计方法等方面均有别于基础隔震结构。通过有限元分析,研究了土-结构相互作用(SSI)对层间隔震结构地震响应的影响,探讨场地土弹簧刚度,隔震层水平刚度等参数变化时,考虑SSI作用下层间隔震结构地震响应的变化规律。研究表明:SSI效应使得层间隔震结构刚度弱化,引起其周期延长,土越软地震效应越大;SSI效应对层间隔震结构的地震响应,如体系的基底剪力、顶层位移、层间位移、层间剪力等,均造成不同程度的影响,土越软效果越明显;隔震层水平刚度对体系地震响应也存在一定影响。     

土-结构动力相互作用对基础隔震结构的影响

基础隔震结构作为一种有效的被动控制方式,已经被广泛用于建筑结构、桥梁、核电站等工程领域中。现有规范在对其进行理论分析时通常沿用刚性地基假定,忽略土-结构相互作用(SSI);实际上结构物如果不考虑SSI会给其动力特性及地震反应的计算带来较大失真;因而有必要研究SSI对基础隔震结构的影响。视地基为均匀、各向同性的弹性半空间,采用弹簧-阻尼系统对其进行模拟;运用ANSYS有限元分析软件建立结构三维有限元模型,对不同场地类别下结构的动力特性进行了分析,研究了考虑SSI时结构的地震响应。结果表明,考虑SSI时结构的动力特性、地震响应均会受到不同程度的影响。     

桩–土–隔震结构相互作用地震响应分析

本文在Penzien模型的基础上,建立了隔震结构考虑桩土相互作用(SSI)的计算模型,推导了其运动方程,分析了桩土相互作用对隔震结构的影响,同时,对地震动自由场输入和桩端输入对隔震结构的影响进行了比较。分析结果表明桩土相互作用对隔震结构地震响应有一定影响,但其影响比非隔震结构小得多,因而,在一般的隔震结构设计中,可以不考虑SSI的影响。     

基于桩-土非线性动力分析改进的Winkler模型

一种数值模型用来研究地震作用下桩基础反应,在Winkler模型基础上,考虑了桩的柔性与能量耗散及辐射。模型用来研究桩-土-结构共同作用分析,包括桩土非线性效应,考虑桩土体系非线性及其在强震作用下会产生大的变形,桩采用材料与几何非线性的梁-柱元相同,而土体假想为沿桩长段均匀的非线性弹簧-阻尼器,进而采用修正的Ramberg-Osgood模型。利用剪切模量与阻尼一个关系导得土的阻尼。为了模拟土中辐射阻尼效应,桩与土采用粘性阻尼器连接。模型同文献中的振动台测试对比表明,该模型与测试结果较吻合,进而为强震作用下桩土分析提供一种数值分析方法。     

基于有限元计算的连续刚构桥地震响应分析

文章以某连续刚构桥为工程背景,运用了大型专业有限元结构分析软件分析了不等高墩大跨连续刚构桥地震响应。对比考虑桩土效应、不考虑桩土效应以及在考虑桩土效应的基础上引入隔震摩擦摆支座的3种不同边界条件的自振频率,结果表明考虑桩土效应和加入隔震支座可以减小结构的自振频率。分别采用反应谱分析法和线性时程分析法对连续刚构桥在地震作用下各控制截面的位移和内力进行比较分析,得出结构在地震作用下的一般性规律。同时将时程分析结果与相应的反应谱分析结果比较,验证了选取地震波是否满足规范要求。     

柔性储罐底环梁基础隔震地震动响应分析

基于储罐柔性罐底以及环梁基础结构的特点,提出了一种采用扇环铅芯叠层橡胶水平隔震支座与筒式黏弹性阻尼器碟形弹簧竖向隔震支座串连而成的三维隔震支座,将其与环梁基础联结构成隔震环梁基础。以50000m3储罐为例,忽略储罐罐壁的质量,将采用隔震环梁基础的大型储罐中的液体质量简化成不考虑质点间耦合作用的三质点体系模型,在水平地震动激励下对其进行水平隔震地震动响应分析,给出了简化模型地震动响应变化规律;考虑储罐罐壁与液体耦合作用,将采用隔震环梁基础的大型储罐中的液体质量简化成单质点体系模型,在竖向地震动激励下对其进行竖向隔震地震动响应分析,同样给出了简化模型的地震动响应变化规律。     

基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析

提出了一种基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析方法,考虑了LRB基础隔震结构中各子结构之间(即上部结构和LRB隔震支座)地震需求的相关性。分析中考虑地震动与LRB基础隔震结构物理参数的不确定性,以均匀设计法建立地震动-LRB基础隔震结构样本,通过对有限元模型进行非线性时程分析,分别建立各子结构响应均值、方差及其相关系数与不确定参数之间的响应面模型。在此基础上,采用蒙特卡罗模拟得到LRB基础隔震结构在不同性能水准下的地震易损性曲线。分析结果表明,所建立的响应面模型精度高、结构可靠,减小了复杂有限元模型非线性时程分析计算的工作量,有效提高了LRB基础隔震结构地震易损性分析的时效性。为了准确建立LRB基础隔震结构的地震易损性曲线,应考虑各子结构地震响应需求之间的相关性。     

碟形弹簧竖向减震装置的设计

对由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置进行了力学性能试验研究,并以一个8层框架为例对其竖向地震响应进行了时程反应分析,计算出罕遇地震作用下结构各层的最大加速度和位移,结果表明该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用。     

近场地震作用下隔震储罐动力响应参数影响分析

为了研究近场地震作用下,基础隔震参数对储罐地震响应的影响,以1000 m3的储罐为研究对象,通过ADINA建立储罐的有限元模型并输入汶川武都近场地震波,选取不同的隔震参数分析其动力响应,结果表明:基础隔震可以有效降低储罐的基底剪力和罐壁等效应力;随着隔震层阻尼比的增大,储罐罐壁等效应力和基底剪力先增大后减小,隔震层阻尼比取0.1~0.3为宜;随着隔震周期的增大,储罐基底剪力和罐壁等效应力逐渐降低,隔震周期取2~4 s为宜;基础隔震措施不能控制储液的晃动波高。     

碟形弹簧竖向减震装置的竖向地震反应分析

对河北理工大学研制的由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置进行了力学性能试验研究，建立了恢复力模型。并以一个8层框架为例，对其竖向地震响应进行了时程反应分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，计算出罕遇地震作用下结构各层的最大加速度和位移。结果表明，该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用。     

核筒悬挂结构随机动力响应的参数优化设计

高层建筑核筒悬挂结构是在核筒与悬挂框架之间设置阻尼器,以减小地震作用下的结构动力响应。在频域内应用复模态叠加与虚拟激励相结合的方法,建立悬挂减振结构的随机地震响应分析方法,在此基础上针对一个典型的算例,以核筒顶点位移、悬挂框架层间位移为优化目标,给出核筒与悬挂框架间阻尼器连接和弹簧连接的合理布置方案及参数优化结果。研究表明,选择在核筒与悬挂框架间综合设置弹簧连接和阻尼器连接,并合理地选择相应的参数,可以显著地提高结构体系的消能减振效果。     

基于SMA—橡胶支座和碟形弹簧的球面网壳结构多维隔震

球面网壳结构是典型的大跨度空间结构,地震时水平和竖向地面运动分量对其地震响应的影响均十分显著。为了提高其抗震性能,采用SMA—橡胶支座和碟形弹簧形成分段隔震机制以降低结构的多维地震响应。本文建立了SMA—橡胶支座和碟形弹簧的隔震计算模型。进而,根据球面网壳结构多维隔震的动力方程,针对某单层球面网壳结构,开展了其在不同地震作用下的多维隔震控制研究。由时程响应的数值模拟结果可见,多维隔震网壳结构的杆件内力、加速度响应和位移响应较无控结构有了显著的降低,从而验证了所提出的多维隔震技术对于保护球面网壳结构免遭地震灾害破坏的有效性。     

球形储罐基于性能的隔震设计

以都江堰市的一个钢制球形储罐的抗震设计为背景,讨论了目前国内外球罐提高抗震能力的常用方法。一类是通过调整球罐本身的结构形式和改变支撑体系的尺寸和数量,另一类就是在球罐上增设减(隔)震耗能装置。在对这些方法进行粗略讨论的基础上,采用基础隔震理念,应用于都江堰市一种使用广泛的球罐的减震设计。通过球罐上面一些关键部位动力响应控制指标的选取,考察了隔震前后这些指标的变化,表明通过隔震措施能使球罐结构的抗震性能大大改善。本文的隔震设计分析过程可供类似球罐的隔震设计参考。     

基底摇摆隔震桥墩振动台试验与数值模拟研究

为了研究不同构造形式的基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用下的响应规律和抗震性能，提出了设置高阻尼橡胶垫块和线性弹簧的两种基底摇摆隔震桥墩模型。通过振动台试验和数值模拟，对两种摇摆隔震桥墩的地震响应规律和抗震性能进行了对比研究。结果表明：两种基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用后，桥墩均没有出现严重的破坏，其破坏特征主要表现为限位钢板的弯曲变形和提离约束部件的移位，桥墩呈现出良好的抗震性能；两种基底摇摆隔震桥墩相对于传统桥墩能够显著降低墩顶加速度和墩底应变响应，但墩顶水平位移响应也会相应增加，在摇摆隔震桥墩的设计上，应将墩顶水平位移作为主要设计参数；提出了两种基底摇摆隔震桥墩改进的Winkler两弹簧数值计算模型，通过与振动台试验结果对比，证明了该模型能够较好地模拟两种基底摇摆隔震桥墩的摇摆行为及其地震响应规律。     

建筑结构抗震分析的改进反应谱法

目前各国抗震设计规范推荐采用反应谱法进行结构抗震分析。传统反应谱法需要采用地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定,对于大规模复杂建筑结构地震响应的计算结果造成较大影响。为了摒弃上述2个计算假定,采用直接迭代法获取与规范反应谱完全等价的地震动功率谱,并计算获得振型相关系数曲面和振型峰值因子曲线。在此基础上,利用结构响应峰值的精确CQC组合公式,提出一种改进反应谱法,以获取具有明确超越概率信息的地震响应峰值。针对某复杂高层建筑结构进行抗震分析,全面剖析了传统反应谱法中地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定的影响规律,并验证了改进反应谱法与随机振动方法具有同样的计算精度。改进反应谱法所需用到的振型相关系数和振型峰值因子可以由规范反应谱完全确定,具有良好的工程应用前景。     

Seismic response of liquid-filled elevated tanks

The main focus of the current study is to evaluate the performance of elevated tanks under seismic loading. In this study, the finite element (FE) technique is used to investigate the seismic response of liquid-filled tanks. The fluid domain is modeled using displacement-based fluid elements. Both time history and modal analyses are performed on an elevated tank. Using the FE technique, impulsive and convective response components are obtained separately. Furthermore, the effect of tank wall flexibility and sloshing of the water free surface are accounted for in the FE analysis. In this study complexities associated with modeling of the conical shaped tanks are discussed. This study shows that the proposed finite element technique is capable of accounting for the fluid-structure interaction in liquid containing structures. Using this method, the study of liquid sloshing effects in tanks with complex geometries such as conical tanks is made possible. The results of this study show that the current practice predicts the response of elevated tanks with reasonable accuracy.