多点输入反应谱法的理论研究

根据大跨度空间网格结构的特点,忽略拟静力反应项与动力反应项的耦合项,提出了多点输入反应谱计算的简化方法。该方法所表示的结构地震动反应主要由拟静力响应和动力响应两部分组成,其中拟静力响应是由地面各点输入位移不一致引起的;动力响应部分主要是由结构在地面加速度作用下引起的,它在形式上与传统反应谱法保持一致,但考虑了多点输入的影响。从将地震动功率谱密度函数简化为白噪声和频响函数对地震动频率的选择性两方面入手,对拟静力反应和动力反应部分的组合系数进行了研究并简化。结果表明,简化方法是可行的,它一方面减少了计算工作量,另一方面又保证了计算精度。采用多点输入时程分析法和多点输入反应谱法,计算了哈工大体育场罩篷的地震反应,计算结果证实了多点输入反应谱理论的正确性。

面向设计应用的地震动空间相干函数模型

本文对现有的常用地震动空间相干模型进行了总结,提出了一个新的面向工程抗震设计应用的形式统一的地震动空间相干函数模型,在此基础上推导出了多点地震反应谱和功率谱计算所需要的振型组合系数的解析表达式,避免了耗费时间的数值积分运算。本文模型与计算方法使多点地震激励下结构响应的计算时间减低至积分方法的1/20以下,使多点地震反应谱方法和多点地震功率谱方法在计算时间方面实用化。

基于地震动主轴特性的非平稳地震动场的模拟

根据前人对地震动主轴的研究,近似定义了某一点的地震动主轴方向:第一、二主轴方向为该点至震中的径向和切向,第三主轴方向为竖直方向;通过分析集集地震记录在所定义主轴上的相关情况初步验证了主轴方向近似的合理性。在一维地震动合成公式的基础上,根据地震动主轴功率谱密度函数合成三维空间非平稳的地震动时程,回避了地震动各分量相干性难以确定的难题,并考虑了空间各点地震动自谱强度的变化,以便更好地适用于大尺度结构的多点输入分析。

基于子结构试验的土-结相互作用实现研究

传统的土-结相互作用试验由于加载系统的出力和尺寸限制,目前只能进行大比例缩尺试验,且对于大跨空间结构、桥梁等长大型结构考虑土-结相互作用的地震作用性能,目前的试验设备也存在局限。而实时动力子结构试验方法将试验对象不可建模部分在实验室进行物理试验,剩余部分作为数值模型进行建模,二者保证同步可对整体试验对象性能进行模拟,克服了传统土-结相互作用试验研究的不足。该文应用动力子结构试验方法,对土-结相互作用问题进行了研究,建立了整体试验模型及混合动力子结构试验模型,并通过试验进行了验证。利用该文发展的子结构试验技术,分别对多跨连续刚构桥梁和钢筋混凝土高墩大跨度刚构桥梁考虑土-结相互作用抗震性能进行了试验研究,试验结果表明该方法存在一定应用价值。