双向地震作用下崩塌堆积体边坡动力模糊可靠性分析

考虑崩塌堆积体边坡岩土体参数随机性和模糊性,以及地震力双向性,建立一种边坡地震动力模糊可靠度计算方法,针对竖向地震力对崩塌堆积体边坡稳定可靠性的影响进行进一步研究。首先,选用动力有限元时程分析法计算出双向地震工况下崩塌堆积体边坡的响应特征,并运用模糊理论对强度参数进行模糊性处理;然后,根据Mohr-Coulumb强度准则构建边坡安全系数与可靠度的时程计算模型;最后,采用边坡地震可靠性评价新方法,通过MATLAB编写相应程序,实现计算和分析结果的快速输出。案例结果表明:新方法计算结果更加合理,对工程而言也更加安全;竖向地震作用均对崩塌堆积体边坡整体可靠性存在影响,但影响程度需根据工程实际情况进行分析。在算例工况下,竖向地震对崩塌堆积体边坡的可靠性影响很小,仅使得可靠度降低3.55%,因此,可仅考虑水平地震的影响。

双向地震耦合作用下浅埋偏压黄土隧道共振特性研究

历次震害表明隧道等地下结构受地震影响较大,当地震动的卓越频率与结构的固有频率一致时,引发的共振会对结构产生更严重的破坏。针对共振这一地震中的特殊现象,通过ANSYS分析研究浅埋偏压黄土隧道在双向地震耦合作用下隧道衬砌各处的共振响应和围岩至衬砌段共振响应峰值的变化规律,同时考虑偏压角度和断面最大跨径对共振响应峰值的影响。研究结果表明:浅埋偏压黄土隧道具有多阶固有频率,衬砌的位移和应力均出现了共振现象且共振不表现出结构的自振频率特征;从围岩至衬砌段的共振响应具有放大效应;水平位移峰值随偏压角度的增大而减小;适当增大断面最大跨径对于抵抗共振是有利的;拱腰和拱脚处的主应力受共振影响较大,在隧道的抗震设计中应予以加强。

双向地震作用下地铁车站改进截断墙抗液化上浮机制研究

截断墙法能减小地震过程中因地基液化导致的地下结构上浮,但难以防止地震结束后由超孔压消散引起的结构上浮。此外,已有研究未考虑竖向地震对抗上浮效果的影响。因此,在截断墙的基础上增设抗拔梁与碎石土层,采用有限元-有限差分耦合方法,分析了改进截断墙的最优参数设计及在双向地震下的响应规律。结果表明:设置碎石土层在震后的抗浮效果明显,抗拔梁的搭接长度为1.5 m时足以防止结构上浮;强震下截断墙法只能在一定程度上抑制结构上浮,在震后的上浮量也较大,而改进的截断墙法在震中能有效地抑制结构上浮,在震后结构基本不上浮;设置改进的截断墙能在一定程度上减轻地震过程中车站结构所受的内力。

双向地震作用下酒店建筑结构层间弹塑性位移计算方法

为使建筑结构层间的弹塑性位移角满足《建筑抗震设计规范》要求,确保酒店建筑结构的稳定性,提出在双向地震作用下酒店建筑结构层间弹塑性位移计算方法.根据酒店建筑结构层间的弹塑性弯曲变形和剪切变形,分析酒店建筑结构层间梁截面的受力情况;基于酒店建筑结构层间钢筋和混凝土架构关系,计算酒店建筑结构层间弹塑性变形;在双向地震作用下,根据结构层间能耗构建酒店建筑结构层间弹塑性位移关系,获得酒店建筑结构层间弹塑性位移.试验结果表明,采用本文方法计算的双向地震作用下的酒店建筑结构层间弹塑性位移结果均符合规范1/100限值要求,能够有效确保酒店建筑结构的稳定性.

双向地震作用下钢管混凝土拱桥构件易损性分析

为研究钢管混凝土拱桥各个构件在地震作用下的安全水平,文章以某下承式钢管混凝土拱桥为例,基于ANSYS APDL软件建立有限元分析模型,开展了双向地震作用下的钢管混凝土拱桥构件易损性分析。结果表明:相比于考虑单向地震作用的易损性分析,考虑双向地震作用下的钢管混凝土拱桥地震易损性分析更偏于保守,适用于工程实际;双向地震作用下,拱肋为钢管混凝土拱桥最易损伤部位,设计时应予以重视。

双向地震动的随机性对倾倒式危岩模糊可靠度的影响

危岩体在地震作用下极易发生崩塌灾害,为计算倾倒式危岩在双向地震作用下的稳定性,并探究地震动随机性对倾倒式危岩动力模糊可靠度的影响,通过结构动力学和随机过程理论对倾倒式危岩的动力响应进行分析。首先,基于结构动力学理论建立了倾倒式危岩地震动力响应力学模型及其在两条主控面上的运动方程,并分别采用Wilson-θ法和虚拟激励法求解运动方程,建立倾倒式危岩在确定性地震波和随机地震激励下动力响应计算方法。然后,基于极限平衡理论推导了倾倒式危岩在确定性地震作用下的动力稳定系数计算公式,并将随机地震视为平稳随机过程,基于首次穿越破坏准则求解倾倒式危岩在随机地震激励下地震力峰值响应的均值和方差,从而建立了危岩随机动力稳定性计算方法。最后,将倾倒式危岩失稳事件视为模糊事件,引入模糊失效准则并采用改进的Monte-Carlo法计算危岩体的模糊可靠度,建立了动力模糊可靠度快速计算方法,并分析了地震动随机性对模糊可靠度的影响。将本文方法应用到工程实例中,结果表明:考虑地震动随机性后倾倒式危岩的动力稳定系数和模糊可靠度分别增加了6.34%和22.83%,降低了危岩体的失效概率,且采用模糊失效准则计算得到的模糊可靠度更偏于工程安全。考虑地震动的双向性和随机性较好地判断了倾倒式危岩的动力稳定性,为危岩随机地震动力稳定性评价提供参考。

双向地震作用对框架柱端弯矩增大系数的影响分析

在世界各主要多地震国家的建筑抗震设计规范中,普遍采用的柱端弯矩增强措施一般在与柱正交的两个主轴方向上的各平面框架内施行,仅新西兰NZS3101规范采用简化方法考虑了双向地震作用对柱端弯矩增大系数的影响。在OpenSees平台上,以钢筋混凝土6层三维框架为例,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应。对比双向、单向地震输入下柱端滞回反应的差异及其对框架塑性铰耗能机构的影响。考察双向地震作用下柱端弯矩时程在两个正交主轴方向的相关性,着重研究同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程相关性的定量方法。研究表明,双向地震下柱的强度退化、屈服后变形均明显比单向受力更大,双向地震下X向、Y向柱端弯矩时程,以及同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程的相关性皆极大地依赖于双向水平地震动的输入方式。

考虑双向地震作用的组合刚构桥抗震性能研究

以采用钢筋混凝土桥墩和钢-混凝土组合梁的组合刚构桥为研究对象,在OpenSees平台上对组合刚构桥分别进行了横桥向和顺桥向静力弹塑性分析和时程分析,评价了按一阶模态荷载进行静力弹塑性分析的适用性,提出了可以考虑高阶振型影响的静力弹塑性分析方法,并分析了该方法对组合刚构桥横桥向和顺桥向的适用性。在此基础之上,考虑双向地震作用影响对弹塑性需求曲线进行折减,提出了预测组合刚构桥在任意方向输入的水平双向地震作用下位移响应的静力弹塑性分析方法,分析结果表明该方法有足够的保证率。

基础滑移隔震结构双向地震反应分析

通过对滑移摩擦支座摩擦力双向耦合性能的模拟,采用基础隔震结构动力分析程序DABIS对基础滑移隔震结构进行了单向和双向地震反应对比分析,分析表明在双向地震作用下结构各层的加速度反应较小,隔震层的层间位移较大,而上部结构的层间位移较小,并且在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而在确定支座最大位移时应考虑双向地震作用的影响。

铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构双向地震反应分析

本文对铅芯叠层橡胶支座双向耦合恢复力模型进行了改进,采用基础隔震结构动力分析程序DABIS对铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析。结果表明,在单向和双向地震作用下,基础隔震结构的加速度反应和位移反应较为接近,但在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而在确定支座最大位移时应考虑双向地震作用的影响。

隔震支座主要参数对基础隔震结构双向地震响应的影响

为研究不同场地类型隔震支座主要参数(等效水平刚度Kf、屈服前刚度K1和屈服力Qd)对基础隔震结构双向地震响应的影响,设计Kf、K1或Qd不同的18栋基础隔震结构,基于SAP2000软件,对各隔震结构分别在不同场地类型的4组地震动作用下的双向地震响应进行分析。结果表明,隔震支座参数对不同场地类型的基础隔震结构在双向地震作用下的加速度最大值和基底剪力最大值均有显著影响,但其对基础隔震结构隔震层位移最大值的影响需根据场地类型具体考虑;在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上,随着Kf、K1和Qd增大,基础隔震结构的加速度最大值和基底剪力最大值均呈明显的上升趋势,但对隔震层位移最大值的变化影响较小;在Ⅳ类场地上,不同隔震支座参数对隔震层位移最大值的影响较大,且有明显的规律性,即随着Kf、K1、Qd的增大,隔震层的位移峰值迅速减小,最大减幅达80%以上。

非线性隔震立式浮顶储罐双向地震作用分析

研究浮顶振动对立式储罐地震响应的影响时,假定浮顶运动为均质刚性圆板振动,其波高沿半径方向线性变化,建立了含有波高参量的运动方程、基底剪力和倾覆力矩表达式。同时,在Park恢复力模型的基础上,给出了铅芯橡胶支座的双向耦合恢复力计算模型,并用该模型模拟了铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为。采用时程分析方法对双向地震作用下的浮顶储罐地震响应进行分析,并与未考虑浮顶作用以及单向地震作用的储罐地震响应进行对比。数值结果表明,考虑浮顶作用具有降低地震响应的效果;特定工况下,地震响应峰值可能出现在非主震方向。

具有限位装置的滑移隔震框架结构在碰撞前后单向和双向地震反应分析

为了克服传统滑移隔震限位装置一滑就限增加上部结构的地震反应的缺陷,使滑移隔震技术在框架结构中得到应用,在研究了U型环限位消能元件的工作性能的基础上,采用有限元SAP2000软件,建立了一种新型具有限位装置的滑移隔震三层框架结构的计算模型,并根据合理的碰撞前后滞回特性,进行了单向和双向地震波作用下的隔震结构分析.计算结果表明,限位装置的刚度对结构碰撞后层间加速度和位移量的变化影响较大;双向比单向地震激励对结构产生的最大基底滑移量要大.随着另一个方向地震烈度的不断加大,结构最大滑移量呈现出先增后减的规律,为滑移隔震在框架结构中的设计提供了理论依据.

双向地震作用下等延性强度折减系数反应谱研究

目前弹塑性反应谱的研究几乎都是以单自由度体系和单向地震输入为前提的,然而实际地震动的多维性,结构非线性的空间耦合特性使得基于单自由度体系的弹塑性反应谱存在局限性,为此本文进一步发展了双向地震作用下单质点双自由度系统的弹塑性反应谱模型。通过硬土、中硬(软)土、软土场地的178条地震记录作为地震输入,采用了不同以往的方法,建立了基于统计的强度折减系数设计谱。按3类不同场地,分析了延性系数、两水平主轴方向周期比对强度折减系数设计谱的影响。并根据统计结果,给出了便于工程应用的等延性强度折减系数简化设计谱公式。

双向地震作用下不规则框架的扭转分析

本文总结了层高有缩进、平面不对称的钢筋混凝土框架模拟地震振动台试验,分析了其动力特性和破坏特征.采用考虑双轴相互影响的单元截面M—Φ滞回曲线模型和由平面子结构法推导的杯系-层间计算模型,作了弹塑性地震反应分析.计算结果与试验值进行了对比,计算效果良好.在此基础上就双向地震作用时不规则钢筋混凝土框架的扭转效应进行了讨论.

双向地震作用下互通式斜交桥梁地震响应及碰撞效应分析

斜交桥梁由于其不规则的结构形式使其受力规律与规则桥梁相比具有特殊性和复杂性,在地震作用下梁体的平动与转动存在弯扭耦合效应,导致结构动力响应分析复杂。针对斜交桥梁的结构特点,建立包含桩土相互作用的三维有限元模型,在考虑水平双向地震作用下,采用反应谱法及时程分析法对京包高速公路某互通式斜交桥梁进行地震反应分析。结果表明:互通式简支斜交桥梁的地震响应受地震动输入方向的影响较大,在考虑碰撞效应后,碰撞涉及结构部位的地震位移显著增加,地震内力也出现较大差异,即说明在斜交桥梁抗震设计时有必要适当考虑地震动输入方向和梁端与墩台及相邻梁端的碰撞效应。

偏心结构在双向地震作用下扭转反应之影响因素

对偏心结构在双向地震作用下的弹塑性扭转反应进行了研究。以纤维模型模拟双向地震作用下混凝土柱的双轴弯曲,考查刚度偏心es、强度偏心ep和自振周期T等因素对结构扭转的影响。通过弹塑性时程分析得到的结果表明,在双向地震作用下,随着刚度偏心的增大刚性边和柔性边表现出不同的反应特点,前者“延性需求”变大,后者滞回耗能增加;单双向地震作用下,结构弹塑性扭转随强度偏心的变化趋势相同,当0<ep<es时能得到使弹塑性扭转最小的强度分布方案;随着自振周期的增大,质心处最大扭转角也随之增大,但扭转产生的附加变形对侧向变形贡献逐渐减小。

水平双向地震激励下基于序列最优控制算法曲线梁桥控制分析

针对曲线梁桥在地震作用下出现的平扭耦合作用对结构产生的不利影响,将隔震技术与附加减震装置相结合对平扭耦合进行控制。建立考虑上部结构偏心的曲线梁桥在双向水平地震作用下的振动控制方程,分别采用序列最优控制算法(Sequential Optimal Control,SOC)及经典线性最优控制(Classical linear Optimal Control,COC)对结构进行分析,求解曲线桥两种控制算法的地震响应,并通过比较研究两种控制算法的适用性。结果表明,序列最优控制算法较经典线性最优控制能更有效减小曲线梁桥在水平双向地震作用下的地震反应、抑制结构扭转耦合效应,对减少落梁震害、确保曲线桥抗震安全有较好的工程实用价值。

双向地震作用下的双排桩边坡参数敏感性分析

以门式双排抗滑桩为例,采用有限元软件Ansys建立仿真模型,通过改变模型中桩长、桩排距、桩间距,以及土的抗剪强度参数,对门式双排桩边坡在双向地震波作用下的受力性状进行了研究,结果表明,在动力作用下,当桩的锚固长度小于等于H/2时,静动峰值弯矩,桩身最大剪力和桩侧最大土压力会随抗滑桩锚固深度增加而增加,而当锚固长度大于H/2时,这3种力学效应均增长减缓,之后开始缓慢减小;当门式双排桩的桩排距在5.5m时,静动峰值弯矩与桩侧土压力最大,其后随着桩排距增大逐渐减小;当双排桩间距为4倍桩截面宽度时,桩间的土拱效应最为显著;滑体土及滑带粘聚力c(25kPa)和内摩擦角φ(24.1°)逐渐增大时,边坡稳定性提高;当达到1.2倍时,静动峰值弯矩、桩身最大剪力,及桩侧最大土压力降低幅度最大,其后趋于平缓.

水平双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构隔震支座位移的影响

对不同场地条件下、不同周期的摩擦摆基础隔震结构在水平双向和单向地震作用下的隔震支座位移进行了对比分析,表明水平双向地震作用下隔震支座的总位移均明显大于水平单向地震作用下的支座位移。因而,在简化设计中确定摩擦摆基础隔震结构隔震支座位移时,可将水平单向地震作用下的隔震支座位移增大30%,以考虑水平双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构隔震支座位移的影响。