大跨度结构多点地震反应计算方法的比较

分析比较了直接求解法、位移输入法、相对运动法和大质量法4种不同多点地震动输入下大跨度结构地震反应的计算方法.以一实际工程为例进行了算例计算和结果比较,数值结果表明,直接求解法、位移输入法和相对运动法3种方法的计算精度较高,建议采用.大质量法计算结构加速度反应精度较高,但是位移和内力反应会出现严重的失真现象.位移失真原因主要是由程序中数值积分引起的,且大质量法并不能保证计算中的地震位移输入和实际的位移激励一致.

大跨隔震结构多点地震计算模型的几点注记

为避免震害损失,大跨度结构的各支座常采用隔震支座,而隔震工况下的多点地震计算模型可能存在一定误差,本文意在阐明其误差根源并加以解决.首先给出了可用于大跨隔震结构多点地震响应分析的主要计算模型,采用严格理论推导探讨了各模型计算机理的异同和特色,并着重强调了位移模型的理论缺陷和误差,指出位移模型在大跨隔震结构中的盲目应用会导致严重错误,进而提出了实用有效的修正方法和理论依据.最后,以多自由度简化模型和机场维修机库大跨网架实际结构为例,对本文所提观点和建议进行了数值验证,证明了SAP2000内置位移模型在多点地震响应计算中的有效性.

多点地震动输入下的拟动力实验方法

本文将拟动力实验方法应用于多点地震输入下的结构响应研究中，采用子结构技术解决了结构在多点地震输入下的实验问题。针对不同类型结构和不同方向的地震动输入，文中给出了相应的拟动力实验的数值积分方法。最后采用两点地震动输入对所提出的方法进行了实验验证，证明该方法的有效性。

多点地震激励下油气长输管道的动力响应分析

油气长输管道线路长,经过或跨越的场地条件复杂,不同区段的管道遭受的地震作用也不一样,如采用一致地震动输入对其进行动力响应分析,则与实际情况存在较大差别。本文考虑多点地震输入对油气长输管道进行动力分析,采用时程分析法对典型油气长输管道在多点地震激励及一致地震激励下的动力响应进行对比分析。结果表明,两种地震输入方法计算的动力响应存在较大差异,管道地震响应当分析时应考虑多点地震激励的影响。

浦东机场(二期)候机楼水平多点地震输入下的空间相干效应分析

本文研究了上海浦东机场(二期)候机楼在地震波为上海地表波的多点输入下的结构位移和轴力反应,并比较了该结构在地震波为El Centro波的一致输入下的结构位移和轴力反应值之间的差异。通过屋面空间结构有代表意义的节点位移和杆件轴力的计算结果比较,探讨了这些节点和杆件的相关物理量在地震多点输入下的变化规律,得出了一些有工程实践意义的结论:(1)在上海地表波和El Centro波一致水平输入下,无论结构的位移还是轴力反应均差别不大;2)多点地震输入所得的结构位移反应约为一致输入下的结构位移反应的1.1-1.5倍左右;(3)多点地震输入所得的结构位移反应约为一致输入下的结构位移反应的1.6倍左右。

多点地震动激励下的高效反应谱方法

在多点地震动激励下,结构的反应谱分析计算非常耗时。结构的地震谱响应可以用若干个相关系数来表示,如果相关系数使用解析形式来表示,可以大大减少计算时间。本文提出了空间相干函数的近似表达式,并对其系数进行积分,得到了相关系数的解析式。该解析表达式根据克拉夫-彭津(Clough-Penzien)和胡聿贤自功率谱密度函数模型推导得出。案例桥梁的计算结果表明,相关系数的近似解析表达式具有足够的工程精度,用于多点地震反应谱计算具有极高的效率。

多点地震激励下输电塔动力响应分析

对于大跨度结构,分析时应考虑多点地震激励问题。本文考虑行波效应及部分相干效应生成人工地震波,对比分析了多点地震激励及一致地震激励下,输电塔-线体系与输电塔单塔结构动力响应的差别。并研究了跨距、弧垂等因素对输电塔动力响应的影响。结果表明,多点地震激励和导线可能会增大输电塔结构的动力响应,分析时应考虑其影响。

弦支穹顶结构多维多点地震响应分析

本文研究了弦支穹顶结构在多维多点地震动激励下的响应情况,对40m、80m和120m跨度的弦支穹顶结构进行时程分析,列出了结构在不同视波速下三向及单向输入地震波行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比分析。结果表明,考虑结构多维多点地震响应分析时,杆件内力随视波速的增大而减小,越来越接近一致激励下的杆件应力;且对弦支穹顶结构不同位置的杆件的内力值影响有所不同,相比单维多点输入,结构在多维多点地震动激励下的响应要大得多。因而,对于大跨度弦支穹顶结构,在计算地震响应时,必须考虑多维多点的影响,而且应对可能出现的地面视波速进行全面分析。

纵向多点激励下埋地油气管道地震响应试验研究

为研究多点地震激励下埋地油气管道的地震响应,设计并制作缩尺埋地油气管道及周围土体模型,利用双台阵地震模拟振动台对其进行纵向一致及多点地震激励下的地震响应研究,分析纵向多点地震激励时不同地震动各加载工况下埋地油气管道土体加速度、位移及管道加速度、应变等地震响应的变化规律。结果表明:土箱内不同深度测点位移增量不同,致使土体间产生剪切效应,多点激励时土体变形及破坏程度相较于一致激励明显;土体加速度峰值随加载等级的提高呈增长状态,多点激励时箱内土体加速度峰值变化曲线一致性较差,土体加速度响应产生较大差异;随着加载等级的提高,管道与土体间加速度峰值差值逐渐增大,多点激励会造成管道加速度峰值产生滞后现象;管道顶部轴向应变随管轴表现为两侧小,中间大,多点激励时管道应变增长速率更快,产生的应变更大。

基于功率谱矩阵开方分解的空间相关多点地震动合成方法

基于前人对多点地震动合成方法的研究,提出了一种多点地震动的合成方法。该方法基于复功率谱矩阵的开方分解,将复功率谱矩阵分解为一个Hermite矩阵与其共轭转置矩阵的乘积,并给出了基于此分解的考虑空间相关性并满足功率谱矩阵的幅值谱和相位谱的求解公式。此外,在合成功率谱矩阵时还考虑了空间各点地震动自功率谱谱强度的变化,以使得合成的多点地震动更好地适用于大跨度结构物的多点输入分析。

渡槽结构考虑流固耦合的地震动力反应分析

渡槽这种重要的输水结构,顶部质量大。地震作用下,水体采用附加质量法计算,不能反映水体与结构的相互作用。该文采用有限元模拟水体及结构,地震波采取一致和多点输入,考虑渡槽内水体的大幅晃动,计算结果表明,结构与流体之间的相互作用就会使结构产生类似于TLD(调谐液体阻尼器)的效应,消减地震作用,减少结构的最大位移。因此,渡槽地震反应分析时,槽内水体的耦合作用是不可以忽视的。

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。

强震下高土石坝不同地震动输入特性评价

基于实测波功率谱合成多点地震动对紫坪铺混凝土面板堆石坝进行多点输入动力有限元计算,并与实测波地震动输入进行比较。研究结果表明,强震下大跨度土石坝地震动多点输入与实测波单点输入动力反应分布规律一致,由于多点输入的相干效应和行波效应使得多点输入时地震反应有明显减小,大坝竖向永久变形、最大动剪应力在多点输入时较小。

单双层球面网壳结构多点随机地震响应研究

在采用虚拟激励法的理论基础上,采用改进的C-P随机地震动模型对周边双层中部单层球面网壳结构在多点地震激励条件随机地震响应进行分析,并编制了相应计算程序。通过对算例的计算分析指出:一致性输入地震响应小于多点地震输入,视波速的改变对网壳的影响很小,可以忽略。它因此为工程设计提供了理论参考。

空间变化地震动下输电塔-线体系振动控制研究

在考虑输电线的几何非线性基础上,建立了输电塔-线体系的三维有限元计算模型。依据现行《电力设施抗震设计规范》,模拟生成了适合输电塔-线体系的多点地震动时程。利用质量、弹簧单元和阻尼单元模拟了调谐质量阻尼器,并对控制参数进行了优化。运用非线性时程分析方法,研究了多点地震激励对高压输电塔-线体系振动控制的影响。研究结果表明调谐质量阻尼器的减震效果显著,能够有效地减小输电塔的地震响应;仅考虑行波效应和多点激励对输电塔的减震效果影响较小,并且多点激励对输电塔的减震效果优于一致激励,但仅考虑相干效应减弱了输电塔的减震效果。

地震动非一致性对隧道动力响应的影响分析

针对隧道的抗震安全性,借助有限元软件平台对其地震时程响应进行非线性有限元分析。利用弹性模型考虑混凝土隧道在循环荷载作用下的拉、压应力-应变关系,同时对土体采用MohrCoulomb模型,选用人工边界作为边界条件,以人工合成的多点地震加速度时程作为地震动输入,分别考虑一致输入、行波效应、相干效应及行波加相干效应对隧道的影响。分析结果表明,与一致激励的计算结果相比,非一致地震激励会显著增加隧道结构的内力和位移响应,从而对隧道抗震产生不利影响。研究结论可为长隧道结构的抗震设计和分析提供科学依据。

基于反应谱法的多点激励下桥梁结构抗震可靠性分析

基于随机振动理论,利用多点非一致地震力激励理论方法,分析了大跨度桥梁结构的抗震可靠度反应谱计算方法,并且给出结构峰值反应的均值、标准差计算公式,克服了既有设计方法不能给出标准差而无法直接进行可靠性分析的缺点,并利用简化后的复杂参数分析方法,在保证数据准确性的同时提高了计算效率。最后,以一刚构桥为例,对多点激励下桥梁结构抗震可靠度反应谱法加以计算,并与一致激励下的结果相比较,从而说明本文方法的可靠性。

苏通大桥南引桥场地土层地震反应的数值分析

针对苏通引桥建设的实际背景和软弱地基的特点,利用二维有限元整体分析法,对其场地进行了地震反应数值分析。采用等效线性化模型描述土的非线性性质,研究了基岩在一致输入及采用不同行波输入下的场地地震反应特点。计算结果表明,不同的行波速度和行波输入方向,对地表加速度以及相对位移的峰值和相位均有不同程度的影响,对于重要结构来说进行多点地震波输入下的地震反应分析,有助于科学合理地确定结构的地震动输入模式。

地震和波浪联合作用下斜拉桥随机动力分析方法

分别采用Morison方程、辐射波浪理论和绕射波浪理论求解桩基、承台所受动水压力和波浪力,考虑行波效应、空间相干效应和局部场地效应,基于虚拟激励法,建立了多维多点地震和波浪联合作用下斜拉桥随机动力分析方法。采用蒙特卡罗法计算了考虑、不考虑荷载非线性时的结构响应,通过比较计算结果验证了所建立方法的适用性;分析动水压力和波浪力对斜拉桥随机地震响应均方根的影响,研究了斜拉桥随机响应功率谱密度分布趋势和变化规律。结果表明:该方法可以考虑荷载随机性,计算多维多点地震和波浪联合作用下斜拉桥响应;动水压力刚性附加质量是导致斜拉桥水下结构纵向内力增大的原因;动水压力和波浪力对桥塔水下结构地震响应的影响随场地条件改变,地震输入能量分布在高频域时,动水压力和波浪力对桥塔水下结构影响更大。

多点输入下大跨空间网格结构的拟静力位移影响因素分析

根据对不同跨度(60,80,100,120m)和结构形式(柱壳、球壳、网架)的大跨空间网格结构所进行的多点输入竖向和水平地震作用的时程计算结果,总结了拟静力位移随结构跨度、视波速和自振周期的变化规律,分析了不同结构形式拟静力影响程度不同的原因.分析结果表明拟静力位移响应较大的点主要集中于支座附近,且拟静力位移的影响从支座向跨中不断减弱;视波速对拟静力位移的影响甚微;结构自振周期和结构跨度对不同类型的空间网格结构的拟静力位移影响存在差异,但变化的幅值不大;地震波的传播方向对拟静力位移分布规律没有影响.