并联隔震体系地震总输入能量的影响因素分析

采用双线性滞回模型,对并联基础隔震体系进行了单质点的弹塑性能量反应谱分析,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,探讨了地震总输入能量受各种因素影响的变化规律.研究表明,并联基础隔震体系的地震总输入能量谱曲线受地震动特性及其自身的自振周期的影响较大,地面加速度峰值越大,地震波的卓越周期越大,地震波的持时越长,输入结构的总输入能也越大.总输入能量对屈服剪力系数、第二刚度系数、摩擦系数和阻尼比的敏感性不是很突出,在较长的周期范围内,摩擦系数的增大和阻尼比的增加,都使地震动总输入能量有略微增大的趋势.

地震总输入能量谱峰值估计

为了改善地震总输入能谱建立过程中峰值计算精度和计算效率，根据美国西部强震数据库中I类场地（剪切波速大于750 m/s）的69条地震记录的能量谱峰值，研究了等效速度谱（ V I谱）峰值的主要影响因素以及相关性。采用傅里叶变换和线性拟合方法，研究了VI谱峰值和地震波频率成分之间的关系。进而提出了基于傅里叶谱的VI谱峰值参数α，建立了简化的谱峰值计算公式。研究结果表明：具有相近场地条件、地震动峰值和持时的地震波可能导致较大的VI谱峰值差异；地震动傅里叶幅值谱的低频集中度、幅值谱峰值与单自由度体系的VI谱峰值有较大的关联度，其中0～10 Hz频率段的关联度最大。

单自由度体系非线性地震能量反应的计算

随着结构抗震理论的深入研究,目前对结构地震破坏比较一致的看法:基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验实际。采用能量耗散来描述结构的塑性累积损伤,其形式简单、计算方便,又能够较好地反映地震动的强度、频谱特性,特别是强震持续时间对结构破坏的综合影响。建立了单自由度体系在地震作用下的能量反应公式,通过对结构地震反应能量的计算,综合考虑地震动三要素和结构自身动力特性,分析了地震总输入能受各种因素影响的变化规律及地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配受各因素影响的变化规律。

梁式桥抗震设计的地震能量反应谱分析

合理选取4类场地320条强震记录,研究地震动特性和恢复力模型动力参数对弹塑性SDOF体系的地震能量响应及其分配规律的影响,得到如下结论:1对于弹塑性SDOF体系,只要给出某一标准设防烈度的地震能量反应谱,其他设防烈度的能量反应谱可以根据PGA设防烈度与PGA标准烈度比值的平方调整得到;2可忽略屈服后刚度比对结构地震能量响应及其分配规律的影响;3阻尼比对地震总输入能的影响不大,但却对阻尼和滞回耗能有较大影响;4弹性和弹塑性SDOF体系的地震总输入能存在一定差别的,不能忽略结构延性对地震总输入能的影响;5低延性结构的延性能力的增加将会大幅提高其滞回耗能能力。在此基础上,采用非线性能量反应时程分析方法,建立适用于我国梁式桥抗震设计的地震总输入能谱、能量折减系数谱、滞回耗能谱和滞回耗能比谱,并为梁式桥基于能量的抗震设计提供以下建议:在采用能量方法对梁式桥进行抗震设计,因尽量使结构周期超过临界周期,以避免结构弹塑性地震输入总能量被放大;同时,还应控制梁式桥的延性不宜过大或过小。