地震动空间变化对高压输电塔线体系地震反应的影响

通过数值模拟研究了地震动空间变化对高压输电塔线体系地震反应的影响。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;在考虑地震动的行波效应、部分相干效应和局部场地效应以及多维性基础上,依据功率谱密度函数、相干函数和《电力设施抗震设计规范》模拟了空间变化地震动时程;分别研究了地震动空间变化的行波效应、部分相干效应和局部场地效应对输电塔线体系地震反应的影响。研究结果表明,地震动空间变化对输电塔线体系地震反应影响显著,忽略这些因素将会低估结构的反应。因此对于输电线路实际工程的抗震设计,需要考虑地震动空间变化效应的影响。

地震动空间变化随机描述及相干函数模型研究进展

本研究主要讨论地震动空间变化的随机描述.首先给出了基于密集地震台阵记录估计相干函数的方法,并对计算中需要关注的问题给出了相应的解释;然后对现有的经验和半经验相干函数模型的建立进行了详细的梳理,并对模型在工程应用中的适用性、有效性和局限性进行了讨论;最后通过对比分析不同相干函数模型对场址地震动空间相关性的模拟结果,对相干函数模型的选择提出了建议.

跨断层工程输入地震动模拟及地震响应

为解决跨断层结构输入地震动的问题,揭示其地震响应规律,基于断层物理模型并引入等效脉冲函数,构建考虑地震动空间变化特征的转换矩阵,提出一种高、低频叠加的混合模拟方法,实现断层两侧输入地震动的模拟。首先,依据建立的桥址场地断层模型,采用随机有限断层方法生成目标点位的高频地震动;再由走滑断层两侧地震动的脉冲效应和永久位移的特征,采用不同的等效脉冲模型分别模拟断层平行向和法向的低频脉冲分量,两者在截止频率处采用Butterworth滤波器进行高通和低通滤波,依据场地模型以及走滑断层两侧地震动的空间相干性,建立转换矩阵以模拟其空间变异性,最终将匹配滤波后的高、低频分量在时域叠加得到断层两侧的输入地震动。从时程、频谱以及结构响应三方面验证了模拟结果的合理性。以实际的跨断层悬索桥为研究对象,基于OpenSees建立全桥的三维有限元模型,采用模拟的断层两侧地震动进行动力时程分析。研究结果表明:桥梁跨断层的角度和位置,以及永久位移幅值对跨断层桥梁地震响应有显著影响,较大的残余内力和残余位移是造成跨断层桥梁破坏的重要原因。

考虑空间变化的输入地震动的人工模拟方法研究进展

本文介绍了考虑空间变化的输入地震动的两类人工模拟方法,首先介绍了通过地震动随机振动场的功率谱密度或者是反应谱,同时考虑地震动空间变化模型来合成地震动的直接模拟法及其研究进展,然后介绍了根据已有的天然波,提取其相关信息同时考虑地震动空间变化模型来合成地震动的条件模拟方法及其研究进展,最后从工程应用的角度介绍了地震动空间变化的结构效应。

非平稳空间变化地震作用下的大跨斜拉桥响应分析

大跨度工程结构的地震响应分析和抗震设计必须考虑地震动的空间变化效应。以大跨斜拉桥为工程背景,提出了一个空间变化地震动的时变相干函数模型,利用谱表现方法对地震动位移时程进行了模拟。建立了斜拉桥的有限单元模型,计算了其在非平稳空间变化地震作用下的响应。结果表明:提出的时变相干函数模型能够用于各向异性空间变化地震动的样本模拟;提高阻尼系数能够有效增强阻尼器耗能能力,进而增强结构抗震能力,但阻尼系数对阻尼器耗能能力的影响会出现饱和现象。

震源参数对地震动相干函数的影响

基于运动学震源模型,以弹性半空间作为传播介质模型,采用显式有限元数值模拟方法进行强地面震动数值模拟,根据模拟结果考察了震源深度、断层破裂子源大小、破裂速度和断层走向等震源参数对地震动相干函数的影响,结果表明:震源深度和断层走向对相干函数的影响较大。并根据统计结果给出了一个基岩地震动的相干函数模型。

结构动力分析中多点激励问题的研究综述

针对结构多点激励问题的研究现状,分别介绍了地震动时空变化性、多点激励分析基本方法、地震动记录校正以及多点激励对结构的影响。首先阐述了地震动时空变化性及主要表现形式,并提出了最不利行波概念;其次介绍了多点激励分析的基本方法,并指出了3种确定性方法的优缺点和适用性;然后论述了多点激励对地震动时程的基本要求:地震动加速度记录的校正问题;接着简要介绍了多点激励对结构的复杂影响,并指出这种影响取决于拟静力反应项和动反应项的相互关系。最后,对结构多点激励分析有关问题提出了展望和建议。

基于分离式近场地基模型的土-曲线梁桥非一致地震反应分析方法研究

进行土-曲线桥梁结构整体动力分析数值模型的计算通常较为困难,需要减少计算规模。推导了基于大质量法的自由场一维化时域简化算法,根据波在介质中的传播规律求解自由波场的位移扩展解,结合行波效应和合成空间多点相关地震动时程方法,分离出包含桥梁基础部分的地基,将地震动转化为作用在分离地基人工边界上的等效荷载,提出了一种分离式近场地基模型,并与扩展模型比较验证模型的精度。以一座小半径曲线梁桥为例,基于分离式近场地基模型对空间非一致地震动场进行了模拟,研究了考虑土-结构相互作用和空间变化地震动作用下的曲线梁桥抗震性能,与p-y曲线模型、固定基底模型进行对比,比较了3种模型在不同地震动作用下的地震响应幅值。研究表明:分离式近场地基模型能够同时考虑行波效应、相干效应和土-结构的动力相互作用,减少了模型单元数量,保证精度的同时提高了计算效率。通过研究不同视波速、不同相干性及不同场地条件对曲线梁桥结构地震反应的影响,获得曲线梁桥结构各构件内力反应值的范围,地震动空间变化对主梁弯矩和主梁扭矩产生显著的影响,场地效应对墩底弯矩有较大的影响。

空间变化地震作用下钢管混凝土拱桥的抗震分析

为了研究空间变化地震作用下钢管混凝土拱桥的抗震性能,以一座钢管混凝土拱桥的实际工程为例,采用虚拟激励法对此拱桥在空间变化地震作用下的抗震性能进行了系统的理论分析。提出了考虑非一致土层分布条件下的空间三维地震动的合成方法,在综合考虑地震动的多维性、不相干效应、行波效应,特别是一致和非一致土层分布条件下局部场地效应的基础上,对钢管混凝土拱桥进行了多维多点随机振动分析。研究结果表明:场地效应会对结构产生显著的影响,软土场地会导致结构产生较大的响应,同时非一致的土层分布也会对结构响应产生不可忽略的影响;地震动的多维性,特别是竖向地震激励会对拱桥结构响应产生较大影响;在抗震分析中应考虑这些因素的影响,以免错误的估计结构的响应。