基于小波分析的地震动转动分量研究

基于强震时断层附近地面地震动转动分量对单摆式地震仪水平和竖向摆造成的响应差异性,建立采用小波分析获取地震动转动分量的方法。首先采用离散小波变换探讨未修正地震动水平和竖向分量的局部时频特性;进而在水平和竖向分量低频差异性的基础上,建立新的阈值处理方法对水平分量的小波系数进行处理,从而获取了地震动转动分量;最后,通过振动台试验验证了基于小波分析的地震动转动分量获取方法的正确性和精度。结果表明:基于小波分析获取的地震动转动分量的残余倾斜位移与实测的基本吻合,且过滤掉转动分量的水平分量傅里叶谱的低频部分与竖向分量的较为相似;振动台试验验证了基于小波分析获取地震动摇摆分量方法的正确性,且相较于基于傅里叶分析的方法,结果与实际情况更加吻合,精度实现了大幅提高。

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.

粘弹性-摩擦阻尼器在底部框架砌体结构抗震加固中的控制应用

本文根据新型粘弹性 摩擦阻尼器的耗能特点和底部框架砌体结构动力特性 ,提出通过对底部框架砌体结构设置粘弹性 摩擦阻尼器 ,达到对底部框架砌体结构抗震加固的目的。文中推导了粘弹性 摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵和控制力向量 ,建立了设置粘弹性 摩擦阻尼器框架结构地震反应时程分析的控制方法。

粘弹性阻尼器对建筑结构非线性地震反应的控制

粘弹性阻尼器是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文推导了粘弹性阻尼器和斜支撑的组合层间单元刚度矩阵，并建立了在罕遇地震作用下，设置粘弹性阻尼器斜支撑的钢筋混凝土框架结构非线性地震反应时程分析的方法。

长江地铁隧道地下连续墙施工浇筑数值分析和试验研究

以武汉市长江地铁隧道地下连续墙施工为背景,利用有限元软件ANSYS建立H型钢接头地下连续墙施工浇筑过程的三维有限元模型,模型中考虑了混凝土的自生收缩和弹性模量变化,采用D-P屈服准则模拟泥浆中的填充石料,采用双线性混凝土压力模型对H型钢施加侧向压力,模拟计算动态浇筑过程中H型钢的水平变形和吊梁支座反力的变化规律。结合武汉市长江地铁隧道工程的现场试验,将计算结果与试验结果进行对比分析。研究结果表明:在地下连续墙浇筑过程中,受现浇混凝土凝结效应和侧向压力的综合影响,H型钢的水平变形为先增大后回缩;吊梁支座的总反力为先增加后下降,并且最大值约为钢筋笼有效重量的2倍,因此在实际施工中应予以足够的重视;计算结果与现场试验结果基本一致,验证了数值分析方法的合理性和精度,并可为同类工程施工提供理论参考。

碳纤维布加固混凝土构件非线性有限元分析

对碳纤维布加固混凝土构件进行了非线性有限元分析 ,分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减 ,以及钢筋与混凝土、碳纤维布与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明 ,运用该方法计算的结果与试验分析结果非常接近 ,可在一定程度上有效替代试验分析方法 ,从而减少试验所需的时间和费用。

多维地震作用下高柔结构的地震响应

研究了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下高柔结构的地震响应.推导了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的动力方程,方程中考虑了摇摆地震动导致的基础转角位移产生的附加重力二阶效应,并探讨了竖向地震作用对重力二阶效应的影响.以某210 m高的电视塔结构为原型,进行了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的缩尺模型振动台试验.理论与试验结果对比表明:振动台试验结果与推导的动力方程理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性和准确性;竖向地震动不仅会引起常规的重力二阶效应的变化,对摇摆倾斜位移引起的附加重力二阶效应也有较大的影响;在水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下,结构的动力响应与单一的水平地震作用相比,不仅几何刚度随时间变化,而且会导致较大的不对称的位移响应,使得原本满足水平地震作用下抗震需求的结构可能发生破坏甚至倒塌.

基于能量法的下击暴流作用下输电塔线体系失效倒塌研究

对下击暴流作用下的输电塔线体系进行了基于能量法的失效倒塌分析。采用ABAQUS软件建立了“一塔两线”的输电塔体系有限元模型;基于改进的OBV模型的时变平均风速模拟方法,推导并得到了输电塔及导线各节点的下击暴流风速时程曲线;采用基于特征能量的动力稳定性判别方法对塔线体系在3个不同风速的下击暴流动力工况时的响应进行分析,确定了下击暴流作用下输电塔失效的时刻,探讨了大跨越输电塔线体系的失效倒塌机制。结果表明:采用能量法对结构体系进行分析时,最后一次特征能量超过输入能量的时刻即为结构的失效时刻;基于能量法对下击暴流作用下的输电塔线体系进行分析,可以快速准确地判断输电塔线体系整体失稳倒塌的时刻,具有较强的工程实用价值;在倒塌时刻,主材失稳引发的薄弱区域杆件部分失效会导致输电塔的整体失稳,最终使结构失效倒塌。

爆破地震波作用下框架结构与地基共同工作的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下房屋结构进行了动力分析,建立了岩土爆破地震波作用下地基与房屋结构共同工作的非线性时程分析方法。并利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波,对其周边的一栋七层钢筋混凝土框架结构进行了实例分析,通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比,对其安全性进行了评估。

设置斜撑粘弹性阻尼器框架结构空间协同工作分析方法的控制研究

粘弹性阻尼器 (ved)是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文根据粘弹性阻尼材料的应力 -应变关系 ,推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵及单元控制力向量 ;并基于框架结构的空间特性 ,建立了设置斜撑Ved框架结构在考虑空间协同分析的基础上地震反应时程分析的控制方法 ;最后 ,应用本文的方法 ,对设置Ved斜支撑后钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析 ,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。

动力设备荷载模拟及设备-桩基体系非线性动力分析

采用人工模拟设备动力荷载对桩基和上部设备协同工作体系进行了非线性振动时程分析。在分析过程中,针对设备振动荷载不易确定的特点,根据实测的荷载时程曲线,以及设备的极限荷载,按平稳高斯过程三角级数模型构造人工荷载时程曲线,将其作为设备的外部施加动荷载。在设备-桩基体系协同工作有限元模型中,采用粘滞边界模拟承台周边的地基土,地基弹簧弹性系数采用粘-弹性半空间法计算,使得整个体系的计算规模得到简化。利用模态叠加法对该体系进行动力时程分析。将上述方法应用到常州盘固水泥厂水泥立磨设备基础分析,并与实测结果进行对比,验证了该方法的计算精度。

CFRP加固混凝土构件二次受力有限元分析

根据加固结构碳纤维布 ( CFRP)应变滞后的特点 ,提出了考虑二次受力时碳纤维布加固混凝土构件非线性有限元分析。分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减以及钢筋与混凝土碳、CFRP与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明 ,理论计算值与试验结果吻合较好 。

爆破地震波作用下砌体结构的动力分析

对爆破地震波作用下砌体结构进行了动力分析,推导了砌体结构层模型的侧移刚度矩阵,建立了爆破地震波作用下砌体结构的时程分析方法。并利用福建周宁水电站地下厂房开挖爆破的地震波,对其周边的一栋五层砌体结构,进行了实例分析,通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比,对其安全性进行了评估。

设置FVD框架结构的非线性地震反应控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点 ,设计出一种新型粘弹性摩擦阻尼器 (FVD)耗能装置 .针对粘弹性材料的分数导数模型和摩擦单元的力位移滑移量的矩阵关系式 ,建立了FVD精确的有限元模型 ,推导了FVD单元刚度矩阵和控制力向量计算公式和求解方法 ;根据钢筋混凝土框架结构的非线性特性 ,建立了设置FVD非线性钢筋混凝土框架结构地震反应时程分析的控制方法 .最后 ,应用本文方法 ,对设置FVD的非线性钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析 ,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论 .

设置F-Ved建筑结构空间协同工作控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点 ,提出一种新型粘弹性 -摩擦阻尼器 (F- Ved)耗能装置。推导了粘弹性 -摩擦阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵和控制力向量 ;并基于框架结构的空间特性 ,建立了设置 F-Ved框架结构在考虑空间协同分析的基础上地震反应时程分析的控制方法 ;应用此方法 ,对设置 F- Ved的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析 。

深孔爆破对房屋结构的非线性动力反应

运用有限元分析软件模拟了岩石深孔爆破过程中,爆破对周边房屋结构的动力响应。建立了岩石深孔爆破的有限元模型,对爆破地震的产生过程进行模拟,获得距爆孔一定距离范围内某区域的加速度时程曲线,即爆破地震波;在此基础上,将所取得的爆破地震波输入地基、基础与框架的协同工作体系,对爆破地震波作用下框架与地基基础协同工作的反应进行了非线性动力时程分析。并与底部刚结的结构模型在爆破地震波作用下的动力反应进行了比较,分析了2种结构模型的特点。

CFRP加固底层框架砌体结构非线性动力分析

对碳纤维布 (CFRP)约束框架柱的底部框架砌体结构进行了非线性有限元动力分析 ,分析中考虑了 CFRP约束混凝土后 ,混凝土物理特性的变化。建立了 CFRP抗震加固底部框架砌体结构地震反应时程分析的方法。最后 ,应用该方法 ,对 CFRP约束的底部框架砌体结构进行了罕遇地震作用下的时程分析。

爆破地震波作用下底框结构的非线性动力分析

对岩石爆破地震波作用下底层框架砌体结构进行了动力分析 ,建立了爆破地震波作用下底层框架砌体结构的非线性时程分析方法。并利用某水电站地下厂房开挖爆破的地震波 ,对其周边的 1栋 1托 5底层框架砌体结构 ,进行了实例分析 ,通过与构造地震波作用下结构的动力反应进行了对比 。

设置摩擦阻尼器的钢框架模型振动台试验研究

设计制作了一种活塞式常摩擦力阻尼器,并进行了理论分析,在此基础上设计制作了一个5层钢框架模型,在其第1层、第3层和第5层薄弱层分别设置摩擦阻尼器支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,摩擦阻尼器能够有效地控制结构的地震反应。

混凝土框架-钢柱阀厅结构振动台试验研究

本文对混凝土框架-钢柱换流站阀厅结构进行了地震模拟振动台试验。根据原型结构特点及试验室现有条件设计和制作了1/8满配重模型缩尺模型,选定了三种适用于不同场地类别的地震动进行逐级加载,在每级地震动加载前后,均对结构进行了白噪声输入。研究了阀厅结构地震响应(包括加速度放大系数、索的动拉力等)、结构固有频率变化、结构阻尼比和整个结构的裂缝发展情况。试验结果表明,阀塔对阀厅整体结构地震效应较小,但在7度罕遇地震验算或高于7度地区阀厅设计时,在阀塔连接部位构件设计时应考虑动拉力的影响;该结构可满足7度抗震设防要求,但在抗震设防更高烈度地区应用应慎重。