地下管廊抗震研究现状综述

针对地下管廊工程建设高速发展、抗震减灾需求愈发凸显的现状,综述地下管廊抗震研究现状.首先,通过国内外以往的震害实例,对地下管廊的震害形式、震害影响因素及震害机理进行了系统性总结.其次,从拟静力试验和振动台试验两个方面总结了地下管廊抗震性能的试验研究现状.再次,总结了地下管廊抗震分析的简化分析方法、动力时程方法、地震易损性评估及减隔震技术的研究现状.最后,基于文献综述提出了目前地下管廊抗震研究亟待解决的问题并做出展望,以期促进地下管廊抗震研究的发展.研究表明:地下管廊在地震作用下的破坏形式主要有混凝土剥落、裂缝贯通、接缝错位或张开、管廊受剪断裂等;地震作用下地下管廊穿越非均匀场地时动力响应的放大效应显著,地下管廊穿越软硬交互等非均匀场地时的抗震性能研究值得重视;交叉节点是地下管廊的薄弱环节,交叉管廊的抗震设计方法研究值得关注;预制管廊接头易受到地震破坏,不同类型预制管廊接头的抗震性能研究需深入探索;城市大型地下管廊系统抗震性能受到不同交叉节点和不同管廊之间的交互影响,高效的地下管廊系统建模方法和高效的简化分析方法亟待研究;城市大型地下管廊系统地震易损性分析是重要的发展方向;地下管廊的减隔震技术值得发展.

高烈度区快速施工跨线桥基础隔震性能研究

为适应高烈度区跨线桥快速施工的需要,提出基础隔震跨线桥的设计理念。以某2×25m高速公路跨线桥为工程背景,将铅芯橡胶支座作为基础隔震装置进行研究。采用Midas/Civil建立桥梁动力分析模型,选取7条时程曲线作为地震动输入,对跨线桥进行顺桥向和横桥向时程分析,对比采用基础隔震体系前后跨线桥抗震性能的变化,并分析弹性挡块对跨线桥地震位移的控制效果。结果表明:基础隔震跨线桥将主梁与中墩作为整体预制安装,最大限度地减少了现场作业时间,理论上可作为跨线桥快速施工的一种方式;相比于常规结构体系,基础隔震体系既能降低中墩地震内力,又能减小梁端支座位移,可显著提升跨线桥在顺桥向和横桥向的抗震性能;弹性挡块可有效控制基础隔震跨线桥的地震位移,但使得桥墩的地震内力明显增大,设计时应注意二者的平衡,合理选择弹性挡块的力学参数。

某高架大跨梁式渡槽抗震及隔震分析

滇中引水工程场区具有地震频发、设防烈度高的特点,为保证其渡槽设施在地震下的安全性,以滇中引水工程某高架大跨梁式渡槽为研究对象,分析其抗震性能。通过大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了考虑流固耦合作用的单跨渡槽模型,依据场区地质条件选取地震动,对盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座及摩擦摆支座渡槽进行弹塑性动力时程分析。结果表明,隔震支座渡槽的槽身最大位移平均比盆式橡胶支座渡槽降低25.5%,最大墩底弯矩平均降低24.3%,隔震性能良好。盆式橡胶支座比隔震支座渡槽的损伤严重,槽身与槽墩的损伤部位分别为槽底支座处、槽壁变截面处及墩底。空槽工况下,铅芯橡胶支座渡槽的最大位移比满槽增加10.4%,最大墩底弯矩降低21.4%;摩擦摆支座最大位移及墩底最大弯矩分别降低20.9%及32.2%。铅芯橡胶支座的隔震周期受上部质量影响大,而摩擦摆支座的隔震周期与上部质量无关,因此摩擦摆支座更适用于渡槽结构。

广州某部分框支剪力墙结构设计

广州市某超限高层项目采用部分框支剪力墙结构,属于A级高度的超限高层建筑,结构同时存在扭转不规则、组合平面及构件间断共3项不规则情况。设计基于性能化进行抗震设计,采用YJK、SATWE两个有限元程序进行小震弹性分析、中震等效弹性分析、大震等效弹性分析,Perform-3D对超限结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,并采取了针对超限的加强措施。计算及研究分析结果表明,通过对部分关键构件的加强,结构整体的抗震性能满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”,结构体系安全可行。

考虑参数优化的地铁车辆段上盖隔震单塔结构地震易损性分析

为研究不同隔震层设计方法对地铁车辆段上盖隔震结构抗震性能的影响,基于位于8度抗震区的某地铁车辆段工程,以传统隔震结构设计方法及以基底剪力最小为优化目标的设计方法指导隔震层设计,建立整体结构弹塑性有限分析模型,分析结构的层剪力、层间位移角等,并通过增量动力分析研究损伤模式。结果表明,随着隔震层刚度的增加,上部结构的减震效果减弱,下部结构地震响应减小,当以基底剪力最小为优化目标时,结构的减震机理为调谐质量耗能减震,下部结构受到上部结构的调谐质量阻尼效应。在1.0g地震作用下,传统结构和优化结构的隔震装置发生位移超限的破坏概率和拉应力超限的破坏概率分别为13.5%和50%;在0.6g地震作用下,优化结构和传统结构中下部结构发生中等破坏的概率分别为27.1%和32.8%,上部结构发生轻微破坏的概率分别为26.9%和14%。研究结果可为同类结构工程提供指导。

高烈度区大底盘框支-剪力墙隔震结构地震响应分析

对经济性要求较高的高烈度区高层住宅剪力墙结构,采用隔震措施可以有效地降低上部结构的水平地震作用,从而减小结构的设计截面尺寸和配筋;而且隔震结构有非常优良的减震耗能效果,能提升结构的安全冗余度。本文以8度区大底盘框支-剪力墙高层结构为研究对象,根据新《隔震设计标准》进行隔震设计研究,选取5条天然波和2条人工波进行了时程分析计算,得到隔震结构的减震设计效果。采取隔震措施,可以有效的降低上部结构的地震作用。对转换桁架进行了设防地震下的响应分析,得到转换桁架可满足抗震设计要求。

广东某装配式市政桥梁减隔震设计分析

文章运用多振型反应谱分析和时程分析两种方法,对广东某装配式市政桥梁减隔震设计进行了深入研究。研究发现,设置减隔震支座能有效延长桥梁自振周期、增大阻尼,进而减轻地震对桥梁的影响。相比普通板式橡胶支座,减隔震支座能降低地震水平力,削减幅度为21%~27%。两种分析方法各有特点,计算结果略有差异,但均表明减隔震设计在降低桥墩内力和主梁与非连续墩相对位移方面具有显著效果。此外,桥梁减隔震设计应特别注意上部结构顺桥向和横桥向的位移需求,高度重视伸缩缝规格选择、抗震挡块设计和抗震构造措施设计,文章结论可为同类型桥梁的抗震设计提供有益参考。

Dynamic Response of 100m, 200m, 300m Lattice Domes with LRB Seismic Isolator

The objective of this study is to analyze the seismic response characteristics of 100 m, 200 m, 300 m spanned lattice domes under both horizontal and up-down ground motion of El Centro earthquake. For the analysis of earthquake response of lattice domes, the time history analysis is used for the estimation of the dynamic response. Horizontal and up-down earthquake ground motions cause a large asymmetric vertical deformation in the large spatial domes. This study is to investigate the seismic characteristics of lattice domes for eigenvalue modes, displacement and acceleration response. The earthquake response of lattice domes with LRB (lead rubber bearing) isolation device by the horizontal and up-down combined ground motion is significantly reduced for the asymmetric vertical deformation and accelerations of domes.

基于某全框支剪力墙结构的大震动力弹塑性分析

全框支剪力墙结构指转换层及以下为框架及框支框架,转换层以上为剪力墙、框架-剪力墙或框架-筒体结构的带转换层的结构。本文通过PERFORM-3D有限元软件对某全框支剪力墙结构工程进行大震弹塑性时程分析,得到结构层间位移角、倾覆力矩等宏观指标沿楼层的分布规律,并进一步分析了转换梁、转换柱、剪力墙此类关键构件的性能状态,结果表明:该结构符合广东省《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ/T 15-92—2021)中规定的全框支剪力墙结构设计原则及构造要求,避免了传统“上刚下柔”的设计;结构的弹塑性发展不显著,弹塑性耗能主要由连梁、钢筋混凝土框架梁承担,结构耗能机理合理,整体宏观损坏程度为轻微~轻度损坏,说明本工程的抗震设计是安全可靠的。

减隔震规则桥梁的模态分析方法研究

为改善模态分析方法应用于减隔震规则桥梁的计算精度,以高速铁路典型简支梁桥为研究背景,基于位移反应谱提出一种能够考虑高阶模态的分析方法。通过选取强震记录调整后进行非线性时程分析,与现有的基于加速度反应谱和基于位移反应谱的单模态简化分析方法进行计算精度的比较。分析结果表明,相比常规的单模态分析方法,考虑了高阶模态后的基于位移反应谱多模态分析方法更为准确。基于加速度谱的单模态分析方法严重低估了墩顶位移,误差超过60%;仅考虑基阶模态的基于位移反应谱的分析方法将低估墩底剪力,误差超过30%,造成设计偏于不安全;而基于位移反应谱的多模态分析方法能够更为准确地估算各项地震响应参数。

2023年土耳其强震作用下不同结构模型的抗震性能及地震损伤分析

2023年2月6日土耳其发生M_(W)7.8地震和M_(W)7.5地震,造成土耳其多个城市出现严重人员伤亡和建筑物倒塌。为判断按照中国建筑抗震设计规范设防的多层混凝土建筑结构在本次地震作用下的破坏情况,对中国8度设防区某4层混凝土结构办公楼,采用大型通用有限元软件SAUSG2022,输入土耳其地震3123台站地震动记录,分别对框架结构、框剪结构、隔震结构和减震结构4种结构模型进行弹塑性动力时程分析。结果表明:框架结构、框剪结构和隔震结构在地震动作用下损伤严重,按变形标准判断有倒塌风险;采用黏滞阻尼器减震技术的结构虽然也有一定程度的损伤,但损伤程度有限,建筑物无倒塌风险。

三维长周期地震动下层间隔震高层建筑结构地震响应分析

层间隔震体系是在基础隔震体系的基础上发展而来的一种新型隔震结构。层间隔震高层建筑结构自振周期较大,在长周期地震动下因容易发生共振而响应较大,三维地震会加剧结构的重力二阶效应。建立某框架核心筒高层建筑结构模型,进行三维长周期地震动下的非线性时程分析。针对层间隔震结构隔震支座出现的拉应力超限问题,设置三维隔震支座,并与设置传统水平隔震支座的结构进行地震响应分析对比。结果表明:三维长周期地震动下的层间隔震高层建筑结构地震响应增大;在三维长周期地震动下,采用传统水平隔震支座容易出现拉应力超限问题;采用三维隔震支座后,结构的层间位移、基底剪力、楼层加速度均明显降低,结构的损伤程度减轻,三维支座滞回曲线饱满,耗能能力强。

基于提高结构隔震率的隔震支座组合布置

为解决单一隔震支座的隔震结构在地震作用下水平位移超出最大变形限值的问题,以提高隔震率为目标,设计3种隔震支座不同组合布置方式的3种隔震结构,运用SAP2000有限元软件对其进行动力时程分析。结果表明:隔震支座的组合布置可使结构自振周期明显延长;在设防地震下,水平地震影响系数为0.128<0.4,可降低1度地震作用;在罕遇地震下,层间位移和支座位移均低于规范限值;将铅芯叠层橡胶支座布置于外圈及角部、天然叠层橡胶支座布置于内部的隔震结构隔震率最高。

高烈度震区桥梁减隔震设计分析

在高烈度震区的桥梁抗震设计中,相比于延性抗震设计,采用减隔震装置可以通过延长结构的自振周期和增大结构阻尼达到消耗地震能力和降低结构地震响应的目的,从而大大提高桥梁抗震性能,有着显著的经济性和震后易修复性的优点。以某8度区连续梁桥为工程背景,建立全桥三维空间有限元模型,通过非线性时程动力分析对桥梁减隔震性能进行研究,并与相应的非减隔震桥梁进行对比检验隔震效果。同时,结合动力分析结论对桥梁抗震构造措施进行精细设计,通过合理的构造设计保证减隔震装置作用的充分发挥,确保桥梁达到预期抗震性能目标。

非对称铁路连续梁桥抗震设计研究

为研究非对称铁路连续梁桥的抗震性能,以某(44+72+72+60+31)m连续梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil软件建立三维有限元模型,输入罕遇地震作用下3条地震波,并采用非线性动力时程分析法对3种桥梁抗震设计方案进行研究。研究结果表明:全桥设置摩擦摆减隔震支座能有效降低桥梁各阶自振频率,仅在制动墩设置摩擦摆减隔震支座对桥梁高阶自振振型影响较小,全桥或仅制动墩设置摩擦摆减隔震支座均能降低墩身内力、桩基内力、墩顶位移、支座反力整体水平及结构材料用量,其中制动墩各项内力及位移减小最显著,非制动墩内力及位移变化幅度与墩高、支座布置方式及上部结构质量分布相关,体现出非对称性。

西南某应急救援中心技术业务楼隔震设计

通过某中心技术业务楼隔震设计实例,全面介绍了按《建筑隔震设计标准》进行隔震设计。本楼选择基础隔震,采用LRB和LNR隔震支座;对全楼设定抗震性能目标,对结构构件区分关键和普通构件并设定相应的性能水准。采用结构分析软件YJK 5.2,对结构进行反应谱和时程分析。通过分析结果对比,本楼的隔震方案合理,可以显著降低上部结构的地震反应。本工程为隔震技术在类似建筑中的广泛应用提供了一个良好实例。

长周期地震动作用下空冷支架结构地震响应分析

长周期地震动低频成分丰富,且持时较长,对自振周期较长的结构影响较大。钢桁架-RC管柱空冷支架结构是一种应用于火电厂的特殊工业结构,实际工程中主要有带斜撑与不带斜撑2种类型,因其跨度较大,自振周期较长,且支撑有大量敏感型的大型昂贵工业设备,在长周期地震动作用下有较大潜在破坏风险。首先,选取了3条长周期地震动和3条普通地震动;然后,建立了带斜撑与不带斜撑的2种空冷支架结构有限元模型,并基于模型结构试验验证其有效性;最后,分析了2种类型空冷支架结构在普通地震动与长周期地震动作用下的位移、剪力及能量响应。结果表明:增加斜撑能有效限制空冷支架结构的位移反应,且在长周期地震动作用下对结构位移限制的效果更为显著,但增加斜撑后结构在长周期地震动作用下的柱顶最大侧移仍大于规范容许值;长周期地震动作用下,空冷支架结构的破坏主要由位移控制;长周期地震动对于带斜撑空冷支架结构体系的塑性累积损伤影响更大;两类结构的累积损伤都主要发生在RC管柱部分,在后期结构设计中应注重RC管柱的耗能能力设计。

基于DAP方法的车辆基地上盖全框支剪力墙结构抗震性能评估

为综合评估在地铁车辆基地上盖开发中应用日益广泛的一种超限结构-全框支剪力墙结构的抗震性能,本文首先建立了结构的能力谱与非线性需求谱,进而采用基于位移的自适应静力推覆(DAP)方法研究其破坏机制,评估其抗震性能,最后进行弹塑性时程分析,以佐证抗震性能评估结果。研究结果表明,全框支剪力墙结构的延性系数为3.34,水平地震作用下结构塑性铰分布合理,无抗震薄弱部位,结构满足三水准设防要求及设计性能目标,且在不同水准地震下超强系数均不小于1.18,结构具有良好的抗震性能、抗倒塌能力及安全裕量。结构在罕遇地震作用下构件的屈服机制与DAP分析结果吻合,最大层间位移角均未超限,可满足预定性能目标要求。

摩擦摆隔震支座隔震性能研究

隔震技术可以有效隔离地震能量,减小地震对上部结构的影响,减轻地震对建筑结构造成的损害。摩擦摆隔震支座具有布置简单、周期可控、自回复能力强等特点,具有广阔的发展前景。通过对单个支座进行力学性能分析,研究支座回复力模型,并通过有限元分析,研究了支座竖向承压能力和滞回曲线以及各参数对摩擦摆隔震支座隔震性能的影响。结果表明摩擦摆隔震支座的隔震性能只与自身有关,匀速和变速位移荷载控制下,摩擦摆隔震支座滞回曲线饱满,各参数对支座都有不同的影响,可以为实际的工程应用提供一定的借鉴参考。

TMD在基础隔震结构地震响应控制中的应用分析

文章对TMD在减小基础隔震结构地震响应方面进行了系统研究。首先,将基础隔震结构的上部结构简化为单自由度;然后以等效简化模型为基础,以隔震层相对基础的均方根值位移最小为原则,对TMD进行了数值优化设计;最后采用TMD的优化频率和阻尼,对该基础隔震结构进行了地震时程分析,评价了基础隔震结构的位移、加速度和层间剪力。研究结果表明:TMD能够减小基础隔震结构的地震响应,并且随着TMD质量的增加,减震效果提升,且均方根减震率普遍高于峰值减震率。研究成果可为用TMD减小隔震结构的地震响应提供理论上的参考。