非线性成层地基下基岩平稳地震动输入

采用二次反演计算基岩的平稳地震动输入。首先根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)的地震影响系数曲线,利用加速度峰值等效原则迭代计算得到地面加速度平稳功率谱密度;然后通过等价线性化法计算地基各土层的剪切模量和阻尼比,将地面加速度平稳功率谱密度作为地面边界上的虚拟稳态输入,运用半无限长剪切梁上的一维波动方程,通过非线性迭代分析求得非线性分层地基下基岩的加速度平稳功率谱密度。该方法可为缺乏地面或基岩地震加速度记录资料的地区的堤坝等大型上部结构及隧道、管道等建筑物的随机地震响应分析提供较为可靠准确的基岩地震动输入,并可得到地基中不同深度的加速度、剪应变等动力响应的稳态峰值期望值,为应用随机理论进行工程抗震计算提供了依据。

不同输入下汽车操纵稳定性响应品质的比较分析

建立汽车二自由度模型,进行受力分析,给出相应的汽车运动方程,并应用拉氏变换建立角位移输入与力矩输入的传递函数,通过MATLAB软件编程,求解角输入与力矩输入2种输入条件下汽车二自由度模型的特征参数,绘制特征参数随速度变化的关系曲线,分析变化趋势,从而对2种不同输入条件下的汽车操纵稳定性的响应品质进行比较分析。

某核电厂应急通道桥梁地震响应分析

某核电厂为满足建设、运营及特殊情况下的应急需求,拟建应急通道桥,其抗震安全十分重要。本文介绍了考虑桥-桩-地基的三维整体精细化模型的有限元动力时程分析方法,计算桥梁在SL-1(运行安全地震动)和SL-2(极限安全地震动)地震作用下地基典型断面、T梁以及墩柱的动力响应。结果表明该方法能直接处理土的非线性问题以及方便的考虑地基辐射阻尼作用,同时可以精细模拟T梁和盖梁间的支座接触。三维计算采用自主开发的GEODYNA高性能软件平台,计算效率较高。该方法可为核电厂桥梁抗震设计提供参考。

沙牌坝址基岩场地地震动输入参数研究

重大水利水电工程地震动输入参数必须根据专门的地震危险性分析结果来确定。目前由地震危险性分析得到的一致概率反应谱具有包络的意义,不能反映实际地震的频谱特性,输入"一致概率反应谱"可能导致地震作用偏大;拟合设计反应谱人工生成地震动加速度时程的频率非平稳性也没有得到很好解决。为了解决这些问题,得到与坝址地震危险性一致、具体地震的输入参数,结合沙牌大坝提出了一套适用于重大水利水电工程基岩场地地震动输入参数确定方法:通过以有效峰值加速度为参数的概率地震危险性计算分析,确定坝址不同超越概率下的有效峰值加速度及对坝址贡献最大的潜在震源区;在最大贡献潜在震源内利用震级空间联合分布概率最大法确定坝址设定地震,依据加速度反应谱衰减关系确定与坝址设定地震对应的设计反应谱;根据设定地震结果和时变功率谱模型参数衰减关系确定时变功率谱,将时变功率谱和最小相位谱按三角级数叠加法进行强度和频率非平稳地震加速度时程合成。在对沙牌坝址区域的地震活动性及地震构造环境分析评价的基础上,采用上述方法,得到了坝址基岩场地不同超越概率下的有效峰值加速度、设计反应谱、强度和频率非平稳地震加速度时程等地震动输入参数。

基于能量的平稳地震动功率谱转换关系持时取值研究

功率谱密度函数与反应谱的转换关系广泛应用于随机振动分析和人工地震动合成过程中,地震动持时对转换结果有着重要的影响。依据傅里叶幅值谱精确计算输入能量谱方法,并结合功率谱与幅值谱的关系,建立了与功率谱相对应的输入能量谱。以大量地震动记录统计得到的输入能量谱作为参考,提出了功率谱与设计谱转换过程中持时的确定方法。以Ⅱ类场地为例,选择了多条天然地震动记录和谱匹配时域调整记录进行统计计算,确定了合理的持时取值,通过人工合成记录验证了持时取值的合理性。

相关多点地震动合成HOP方法的分析与改进

解释了相关多点地震动合成的HOP方法具有局部场地收敛性,分析了其生成各点地震动幅值相差较大的原因。除第一点外,HOP方法生成的各点地震动自功率谱围绕真实值波动,导致某些频率的能量过大而某些频率变小。由于结构频谱的离散性,如果恰好与能量大的频率吻合,则会激发结构强烈的振动响应,反之结构的响应值偏小,这与实际不符;进行非线性响应计算时或因为某些频率能量过大而使结构进入非线性阶段,则响应的期望值也是错误的。通过对实际地震波传播机制的模拟,提出了改进的HOP的方法。算例表明,此方法具有局部场地收敛性,各点自功率谱吻合给定的目标值,进而保证了各点幅值的一致性,可以用于结构抗震非线性响应分析。

GB50011-2010的改进K-T功率谱模型参数研究

如何确定与《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计反应谱对应的功率谱模型参数,对基于随机振动理论的抗震分析具有重要意义。本文依据加速度峰值等效原则,采用迭代方法得到与GB50011-2010(2016版)加速度设计反应谱对应的功率谱密度曲线,提出了改进K-T功率谱模型,分别利用K-T功率谱模型、C-P功率谱模型和改进K-T功率谱模型对功率谱密度曲线进行了拟合,并分析了不同设计分组、场地类别和地震烈度对加速度功率谱曲线的影响。结果表明本文改进的K-T功率谱模型在低频和高频段都具有较好的拟合效果,可以为基于GB50011-2010(2016版)设计反应谱的随机抗震分析提供地震动输入。

重大工程地震紧急处置技术研发与示范应用

我国经济快速发展和城市化进程加快,核电站、大型水坝等重大基础设施不断涌现,高速公路、轨道交通、长输管线、城市管网等生命线工程日趋密集、复杂,一旦遭遇强烈地震,可能产生极为严重的次生灾害和难以估量的间接经济损失。本文介绍了国家重点研发项目“重大工程地震紧急处置技术研发与示范应用”的主要进展。目前已提出面向点、线状重大工程的地震动输入方法,以及基于复杂地形数值模拟的面状地震动输入。给出了新一代基于性态的工程结构地震易损性分析方法。开展了城市轨道交通高架桥车—轨—桥耦合地震反应,小区燃气调压站房、管线、阀门和土相耦合的地震反应分析及核电站结构与设备地震耦合作用研究。建立了重大工程紧急处置专用的震级、震中距、紧急处置范围估算公式,研究了基于P波段双参数阈值的现地地震警报预测方法,建立了地震动参数的风险概率模型。对重大工程地震紧急处置信息发布技术系统进行了顶层设计,对地震预警信息发布终端的协议进行了解析,搭建了地震预警信息接收技术系统。研制了行业定制化的地震紧急处置接收与报警装置、电梯开关装置、燃气切断阀门。地震破坏场景虚拟演示内融合地震信息、风险评估信息、地理信息系统,有力地推进城市重大工程地震紧急处置平台的建设。研发的城市轨道交通地震预警紧急处置系统开始在国家铁道试验中心城轨试验线开展示范;多参数核电站地震仪表系统开始在红沿河核电站开展示范;城镇燃气地震信息监测控制系统在北京平谷区峪口镇开展示范。

基于功率谱矩阵开方分解的空间相关多点地震动合成方法

基于前人对多点地震动合成方法的研究,提出了一种多点地震动的合成方法。该方法基于复功率谱矩阵的开方分解,将复功率谱矩阵分解为一个Hermite矩阵与其共轭转置矩阵的乘积,并给出了基于此分解的考虑空间相关性并满足功率谱矩阵的幅值谱和相位谱的求解公式。此外,在合成功率谱矩阵时还考虑了空间各点地震动自功率谱谱强度的变化,以使得合成的多点地震动更好地适用于大跨度结构物的多点输入分析。

核设备抗震鉴定试验中功率谱密度检验方法分析评估

为满足核设备抗震鉴定试验中输入运动的功率谱密度(PSD)要求,基于对规范背景和目标PSD算法的调研以及典型算例的对比分析,对PSD的检验方法进行分析评估。结果表明,检验PSD最为直观的方法即对比输入运动PSD与目标PSD;根据各类目标PSD算法的结果精度、保守性及其规范依据,推荐使用2014版美国核管理委员会标准审查大纲(SRP)3.7.1节附录B中人工合成时程的方式来计算目标PSD:虽然该算法通常适用于核电厂的厂址设计反应谱,但对于设备抗震鉴定反应谱,仅需将人工合成时程的目标反应谱替换为鉴定反应谱即可;采用本文推荐方法计算目标PSD时,设备抗震鉴定输入运动的PSD检验应与SRP 3.7.1保持一致,即在0.3 Hz到目标反应谱的最高截断频率范围内包络目标PSD的70%。