竖向地震作用下层间隔震结构的动力反应研究

文章针对竖向地震作用下高层结构隔震层位置变化对结构竖向动力反应的影响问题,研究5种层间隔震结构分别在3种竖向地震作用下的竖向动力反应。以国际平台的20层Benchmark钢结构模型为基准模型,利用ANSYS软件建立隔振层分别位于第1层、第3层、第5层、第7层和第9层的层间隔震结构有限元数值模型,对比分析5种层间隔震结构分别在竖向ElCentro波、竖向Taft波、竖向天津波作用下的楼层竖向位移、楼层位移角、楼层竖向加速度和基底轴力等竖向动力反应。结果表明:在竖向地震作用下,楼层竖向位移和楼层位移角控制效果较差,甚至会出现增大的现象,基底轴力具有较小的控制效果;随着隔震层位置的升高,楼层竖向加速度和基底轴力均逐渐增大,但当隔震层位于第9层时,楼层竖向加速度和基底轴力相较于隔震层位于第7层时有一定的减小。该文研究成果可用于考虑竖向地震作用的高层结构抗震设计。

地震作用下剪叉式升降平台动力反应分析

剪叉式升降平台的自振特性(自振频率和振型)及结构动力反应特征分析是确定结构安全性、合理性的基础。根据结构自振特性分析理论,利用有限元模型对剪叉式升降平台的自振频率和振型进行分析,并阐述在不同地震动作用下剪叉式升降平台承载能力的变化,稳定性分析以及在实际中的应用情况。

基于有限元模型的沥青混凝土心墙坝动力反应分析

沥青混凝土心墙坝因其具有较好的防渗性和抗震稳定性,已成为当地材料坝中的重要坝型之一,为探讨地震对沥青混凝土心墙坝安全性能的影响。运用三维有限元方法对新疆某沥青混凝土心墙坝的动力反应进行深入研究,分析沥青混凝土心墙坝在地震极端动力荷载作用下的动力响应,以评估沥青混凝土心墙坝的稳定性和安全性。结果表明:在地震作用下,该沥青混凝土心墙坝的地震反应相对较小,结果符合一般规律,具有良好的抗震性能,分析结果可以为同类工程提供参考。

水电站厂房结构动力反应控制标准研究

针对水电站厂房圆筒式机墩采用结构力学方法,从共振复核和振幅方面明确了振动控制标准,但规范未明确非圆筒式机墩结构和采用有限元方法计算的厂房结构振动控制标准。围绕水电站厂房振动控制评价对象、评价指标和振动限值三个方面,对已有建筑结构振动控制标准分类总结,从结构功用和特点的角度对水电站厂房结构进行了分类,拟定了评价指标,在国内外振动控制标准限值的对比研究和对15个正常运行的水电站厂房振动数值分析成果的基础上,提出了内源动荷载(水力、机械和电磁)作用下水电站厂房结构动力反应控制标准。

微生物灌浆加固液化砂土地基的动力反应研究

饱和松砂地基在地震等周期性荷载作用下易发生液化,而松砂边坡在降雨或地下水位上升过程中易发生"静态"液化,这些都易造成路基沉陷、滑坡、地下管道及隧道的上浮等与液化相关的工程灾害。相对传统的地基加固技术,微生物灌浆加固技术是利用一项微生物成矿学的最新进展,即微生物诱导碳酸钙结晶技术,通过向松散砂土地基中低压传输微生物细胞以及营养盐,最终在砂土孔隙中快速析出碳酸钙胶凝结晶,改善地基力学性能。微生物灌浆加固技术具有扰动小、工期短、加固效果明显和低耗能等优势,是目前地基加固研究的前沿问题。通过标准动三轴及振动台试验来检测微生物灌浆是否能够用于液化地基加固。首先,概要介绍了微生物灌浆加固技术的原理、方法以及国内外研究发展水平,给出了适用于液化砂土地基加固的微生物灌浆方法。其次,通过标准动三轴及小型振动台试验,研究了微生物灌浆加固液化砂土的抗液化性能,以及其它动力性能,并与传统的液化地基加固方式进行了对比分析。试验结果表明,微生物灌浆加固砂柱及模型地基的抗液化性能显著提高。可以说,微生物灌浆技术在液化砂土地基加固方面具有潜在的工程实用价值和广阔的应用前景。

波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析

基于二维广义动力 Biot固结理论 ,提出了线性波浪作用下饱和弹性多孔介质海床动力反应的有限元数值解法 .静力平衡条件和 Biot固结方程组成的边值问题控制方程组可视为其特例 .提出的数值模拟方法能够模拟多层非均质海床等复杂土质和地层条件 ,这是一般解析法难以处理的 .讨论了波浪诱发海床液化的机理与液化判断准则 ,对比计算表明驻波造成的最大液化深度往往是推进波导致液化深度的数倍 .

单自由度系统地震动力反应的实时计算方法

本文对计算单自由度系统地震动力反应的频域方法和时域方法进行了分析比较,说明了目前时域方法所存在的问题,指出寻找一种在计算精度上与频域方法等价的时域算法是一个值得研究的重要课题。据此,本文提出了一套能较精确模拟单自由度系统传递函数的时域方法,其计算格式采用具有较高计算效率的递归格式。理论分析与数值试验表明,该方法具有精度优于其他时域算法、速度快的特点,可应用于强震观测台网中强地震动参数的实时计算。

不同横缝接触与库水模型对拱坝动力反应的影响

本文基于有限元非线性动接触模型,对拱坝横缝非线性动力响应进行研究,重点讨论:(1)拱坝横缝键槽对限制缝面切向滑移的不同程度约束对反应的影响;(2 )分别采用Westergard模型和不可压缩流体有限元模型考虑上游库水对坝面的动压力作用,比较分析了上述不同水库模型对拱坝在地震作用下横缝开度响应分布的影响。计算结果表明:(1)考虑键槽对横缝两侧施加完全切向约束条件对降低拱坝两岸的横缝开度幅值有重要的意义;(2 )相比流体有限元模型,基于Westergaard动水压力公式计算得靠近两岸坝肩部位横缝开度响应有一定程度偏大。

地下箱形结构在爆炸冲击荷载作用下的动力反应分析

在一定距离的常规武器爆炸作用下,地下防护结构可能不会发生由于抗力不足而产生破坏,但是爆炸冲击荷载会引起结构内部很大的震动加速度环境,造成结构内部人员伤亡和设备破坏。综合考虑引起结构振动的各种影响因素,采用爆腔—岩土介质—结构系统动力相互作用模型,运用LS-DYNA动力分析软件,对典型的地下箱型结构在顶爆、侧爆和侧顶爆3种不同爆炸工况进行了数值模拟计算。初步分析了箱型结构在不同当量和不同爆炸点的常规武器爆炸荷载作用下的动力反应规律和特点,可为箱型结构在爆炸荷载下的隔震设计提供参考。计算结果表明:在常规武器爆炸作用下有必要对重要的箱型地下人防指挥工程进行隔震设计;可以采用爆腔—岩土介质—结构系统动力相互作用有限元模型进行爆炸动力反应分析。

可液化场地桥梁群桩基动力反应振动台试验研究

针对上覆0.3m粘土层、下伏1.2m饱和砂层的可液化场地,采用2×2群桩-低承台-独柱墩结构,完成了可液化场地桥梁群桩基动力反应振动台试验。结果表明:随着埋深增加,土体孔压、加速度和位移趋于减小,随着输入频率的增大,土体孔压和加速度增大,土体位移则减小;桩的加速度和弯矩反应自下而上呈现增大趋势,桩的弯矩在承台处达到最大值,且随着输入频率的增大而减小;随着埋深的增加,桩上土反力和桩-土相对位移减小,土体模量增大;随着输入频率的增大,土体模量及耗能变小。

基于剪切楔法的Hardfill坝自振特性和动力反应分析

基于剪切楔法,计入上游防渗面板的影响,推导了梯形断面Hardfill坝的运动微分方程.利用特殊函数——Liouville函数和合流超比函数进行求解,推导出Hardfill坝自振频率和振型的计算公式.根据自振频率和振型计算出Hardfill坝的振型参与系数,推导出在简谐波作用下的坝体加速度、速度和动位移的计算公式.通过计算实例,将基于剪切楔法的计算结果与有限元法的计算结果进行比较,证明了基于剪切楔法的Hardfill坝自振特性和动力反应理论计算公式的正确性.

水平荷载下单桩动力反应分析

基于动力Winkler模型(BDWF)对粘弹性地基中有限长桩和无限长桩的动力响应进行求解,采用与频率相关的弹簧系数和阻尼系数,得到了各种边界条件下的解析解.为了对有限长桩和无限长桩的动力特性进行比较,对最大无量纲响应沿深度的变化曲线进行了参数研究.分析结果表明,桩土模量比是动力响应中最重要的参数,并且在大多数情况下,当桩的长径比大于15时,有限长桩和无限长桩的内力和位移之间差别都很小,甚至可以把有限长桩当作无限长桩来近似处理,并且计算结果足够精确.

拉索-网壳结构的动力特性和非线性动力反应

将空间网壳结构与拉索有机结合便形成拉索 -网壳结构体系。该体系不但具有美学特征 ,更可进一步增大跨度。基于泰勒数学展开公式和变分原理 ,推导了具有二阶精度的空间杆单元几何非线性刚度矩阵 ;研究了拉索单元非线性问题 ,得出了其切线刚度矩阵 ;给出了结构非线性动力响应计算策略等。通过数值计算 ,分析了结构动力特性和非线性地震动力响应问题。计算结果显示 ,拉索 -网壳结构的自振频率皆明显高于对应的网壳结构 ,且频谱较为密集 ,甚至不同序号的自振频率几乎相同 ;拉索 -网壳结构的地震动力响应不但与拉索长度、截面尺寸、预张力和布置方式有关 ,还与塔柱高度。

隧道爆破振动下砌体结构局部动力反应研究

文章依托成渝客专新红岩隧道爆破工程,选取典型实测爆破地震波和典型二层砌体结构,分析了砌体结构的低阶整体模态和高阶局部模态,采用振型位移叠加法理论分析了隧道爆破振动下结构的位移和应力反应特征,研究了不同峰值振速下砌体砖墙的主拉应力分布及变化规律。结果表明:典型二层砌体结构1~5阶为低阶整体模态,固有频率为8.80~24.86 Hz,振型为整体均匀变形;6~20阶为高阶局部密集模态,固有频率为25.96~36.14 Hz,局部变形显著大于整体变形;高频的隧道爆破振动引起的结构位移很小,而局部构件上的内力要比位移大得多,这是因为结构内力计算中的振型幅值向量乘以了振型频率的平方;隧道爆破振动下结构的动力损伤主要由瞬时产生的高应力控制,而不是位移;砖墙的门、窗洞角处及砖墙与混凝土构件接触的应力集中部位和女儿墙、侧墙、中隔墙、阳台等局部构件振动较大的部位受拉应力较大,在隧道爆破振动下容易产生损伤。

高层建筑动力反应实测中测点的优化布置方法的研究

本文对高层建筑动力反应实测中测点的优化布置方法进行了研究,研究了几种表示测点布置是否最优的适应度函数,并且应用最优化计算方法来寻找测点最优或接近优化的布置。本文还通过一个高层建筑动态响应测试的实例,说明了具体的应用方法。实际计算表明,用本文方法布置测点所测得的结构动态响应结果有相当高的精度。

拱坝多点输入动力反应的试验研究

本文叙述了东江拱坝现场基岩钻孔爆破模拟人工地震动，实测坝体、地基河谷的动力反应，研究了坝址河谷多点地震动输入的拱坝与地基动力相互作用及其对坝体动力反应的影响．通过实测资料分析，其结果初步验证了拱坝多点输入动力反应分析的数学模型基本合理．

燃料组件在地震和失水工况下的结构动力反应分析

反应堆堆芯燃料组件是核电厂中的核心部件,在核电厂地震和失水事故联合作用下进行详细动力分析与评定,是核电厂设计规范和安全评审的要求。本研究重点是在近20年有关燃料组件地震加失水事故下反应分析和试验研究基础上进行的综合性研究,形成完整的分析和评定系统。该研究成果已成功地应用在秦山、PC两座核电厂的设计分析和安全评审中,对我国自主开展百万千瓦级先进压水堆核电厂主设备在地震加失水事故下的设计和安全分析具有良好的推广和应用前景。

地下输液管道动力反应分析

本文利用有限元方法，考虑介质、埋设管线及土壤的相互作用，进行了埋地管线动特性和地震动响应研究，得出了上特性、管内液体流动对系统固有频率及动力响应影响的若于初步结论．

随机结构动力反应分析的概率密度演化方法

提出了随机结构动力反应分析的概率密度演化方法。基于有限单元法基本原理,导出了含有随机参数的结构反应状态方程,进而,通过引入扩展状态向量,建立了随机结构反应的概率密度演化方程。将精细时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式相结合,探讨了求解概率密度演化方程的数值方法。对一个8层层间剪切型随机结构进行了算例分析,并与Monte Carlo方法的结果进行了比较。研究表明,随机结构反应的概率密度具有演化特征,且概率密度曲线与正态分布差异甚大,甚至可能出现双峰曲线。

偏压隧道洞口边坡地震动力反应及稳定性分析

用动力有限元法研究了偏压隧道洞口横向边坡在水平地震、垂直地震以及水平和垂直地震同时作用下的全时程动力反应规律。在动应力计算结果的基础上,叠加静应力场,分析三种工况下最危险滑动面的动力安全系数时程,并采用平均动力安全系数法和地震永久性变形评价洞口横向边坡的地震动力稳定性,最终建立了偏压隧道洞口横向边坡的地震动力响应分析及稳定性评价模型。