高面板坝三维真非线性地震反应分析方法及模型试验验证

基于所建立的土石料三维黏弹塑性动力本构模型,并采用新型三维各向异性有厚度薄单元来模拟面板和堆石的接触面特性,结合考虑孔隙水压力的消散和扩散的有效应力分析方法,开发了高面板堆石坝地震反应分析的三维真非线性有效应力分析方法。通过典型坝例分析,比较了真非线性分析与等效线性分析结果的差异,表明真非线性方法较真实地反应了结构的地震反应,而且能够直接计算出坝体的残余变形,在理论上更为合理。采用模型坝土石料低应力状态下实测的静力和动力特性参数,对三维模型坝进行了地震反应分析,并与相应的大型振动台模型试验结果进行了对比分析,两者结果相当一致,验证了研究所提出的计算方法的可靠性。

龙首二级面板堆石坝三维真非线性地震反应分析和评价

基于土石料三维粘弹塑性动力本构模型,并采用新型三维各向异性有厚度薄单元来模拟面板和堆石的接触面特性,建立了高面板堆石坝地震反应分析的三维真非线性动力分析方法。利用坝料动力特性的大型三轴试验成果,分析计算了龙首二级(西流水)面板堆石坝的地震反应,主要包括加速度反应、堆石体应力反应及坝体单元抗震安全系数、面板应力反应和变形及接缝位移、高趾墙动力反应等。为大坝的抗震设计提供了有力的技术依据。

基于Woodbury+OpenMP的结构非线性地震反应并行分析方法

非线性地震反应分析已成为评价工程结构抗震性能的重要技术手段,随着结构规模的增大,非线性引发的大规模刚度矩阵迭代更新成为制约结构分析效率的关键因素。基于Woodbury公式的结构非线性地震反应分析法(Woodbury方法)是一类新型高效数值分析方法,此类方法利用结构在地震作用下的局部非线性特征,能够在保证较高迭代收敛速率的同时有效避免结构刚度矩阵实时变化及由此导致的计算效率低下。然而,当前相关研究均基于串行计算模式,并未充分利用计算硬件的并行计算能力。引入OpenMP模式对Woodbury方法进行并行加速,提出了一种用于结构高效非线性地震反应分析的并行计算方法,该方法首先将每个迭代计算步划分为非线性相关系数矩阵计算更新、基于Woodbury公式的位移响应求解、单元状态确定3个主要计算部分,随后通过建立非线性相关系数矩阵的分块计算方法,将Woodbury公式的计算过程拆解为6个可并行的计算步,对各单元状态进行单独判定,分别建立了适用于三者的OpenMP并行加速策略,实现了算法的全过程并行优化。最后,通过对一个高层结构进行地震反应分析验证了该方法的准确性和高效性。

随机结构非线性地震反应仿真分析

利用仿真技术分析研究了具有随机本构参数的混凝土框架结构的地震反应 ,提出二重随机模拟的概念 ,建议了一类随机结构非线性随机模拟算法。研究结果表明 :当考虑混凝土本构关系的固有离散性时 ,混凝土结构的地震响应会出现大幅度的随机涨落行为。这种随机涨落对于结构的内力分布具有显著影响 ,进而导致结构塑性铰分布的不可精确预测特征。对于复杂结构的分析 ,应注意混凝土材料本构关系随机性的影响。

土层非线性地震反应一维时域分析

等效线性化方法在工程中经常被用于土层非线性地震反应一维数值分析,但考虑大震作用将较大峰值加速度时程作为输入时,该方法会引起过大的"共振"效应,造成对地表地震反应的误估。为了更合理的估计非线性地震反应,提出了一种考虑拟合阻尼比、刚度比试验曲线的时域分析方法,并用于响嘡台阵场地土层地震一维非线性反应分析,通过数值模拟结果与实际记录的比较,验证了该方法的可行性。最后,通过数值模拟证明该方法对大震情况下对地表地震反应的估计比等效线性化方法更为合理。

拱坝-地基系统的三维非线性地震反应分析

本文将显式有限元结合外推人工边界的方法发展应用于三维非线性近场波动问题的研究，首次提出了拱坝库水地基系统三维非线性地震反应波动分析方法。

三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化非线性地震反应分析

基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化有限元分析模型;研究大地震近场和远场地震动作用下地铁地下车站结构三维非线性地震反应特性。结果表明:地震作用下,三拱立柱式车站立柱底部为最危险部位,两侧副拱较中间主拱安全;两侧副拱拱璧损伤没有框架式车站结构外墙损伤严重;两侧副拱与竖向轴夹角约为30°处上、下拱壁上损伤指数最大;地铁地下车站结构峰值加速度沿车站纵轴线方向呈波浪状,纵轴线中点附近峰值加速度最大;三拱立柱式地铁车站的破坏主要和结构相对位移角有关,其破坏模式主要为剪切破坏。

粘弹性阻尼器连接的相邻结构非线性随机地震反应分析

本文用随机等价线性化方法探讨了相邻结构之间用粘弹性阻尼器连接后的非线性随机地震反应。分析发现：在小震作用下，粘弹性阻尼器对相邻结构可以同时达到较好的控制效果；但是在强烈地震作用下，安装粘弹性阻尼器后有可能会在减少一个结构的地震反应的同时，增大另外一个结构的地震反应。

上海软土场地三维非线性地震反应分析

考虑土的非线性,采用弹塑性边界面模型,对上海软土场地进行三维地震反应分析。利用多维地震动作用下的水平地层弹塑性动力反应分析程序,以具有水平和垂直三向完整加速度记录的Taft波作为地震输入,对比分析单向和多向地震输入场地水平和竖向地震反应特征,并分析不同强度地震动输入下竖向和水平加速度峰值比特征及地下水位变化对场地土层地震反应特征的影响。计算分析表明,竖向与水平向地震反应特征有较大差异;与水平单向地震输入相比,三向地震输入场地土层放大效应明显增大;地下水位上升对水平向和竖向峰值加速度的放大效应影响差异显著,地下水位上升,地表水平峰值加速度放大效应增大,竖向峰值加速度放大效应减小,研究结果对上海地区的工程抗震设计具有参考作用。

复杂结构局部非线性地震反应精细时程分析

对于大型复杂结构局部非线性地震反应,采用精细时程积分法计算其动力响应.充分利用结构只有局部单元构件进入非线性的特点,提出一种较通用的运动方程建立方法,并在结构的初始线性振型上进行分析计算,极大提高了求解效率,并具有很好的精度.

底层大空间带暗支撑剪力墙结构非线性地震反应分析

利用在剪力墙多垂直杆非线性单元模型中增设支撑斜杆的方法,来分析带暗支撑剪力墙结构的非线性地震反应,给出了带支撑斜杆的多垂直杆剪力墙单元模型的刚度矩阵和各元件的本构关系。最后提供了算例,并与试验结果比较,表明带支撑斜杆的多垂直杆剪力墙非线性单元模型具有较好的计算精度。

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于ABAQUS软件的32CPU显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土-框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和100 a超越概率3%的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明:大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于100 a超越概率3%的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。

土层非线性地震反应分析方法及其检验

针对现行土层地震反应方法在大震情况不适用的问题,基于所提出的指数形式土体动力本构模型(UE模型),结合时空交叠积分格式和多次透射边界条件,提出了一种新的一维土层非线性地震反应分析方法.利用共振柱试验的结果检验了UE模型的可靠性,并利用该方法对唐山响嘡三维强震台阵的资料进行了计算,通过对地表加速度时程和放大系数以及土层阻尼特性的计算结果进行分析,可知该方法较等效线性化方法更为合理可靠.检验结果表明该方法能够较好地反应土体在强震作用下的非线性特性,可用于土层地震反应分析计算.

两结构高效阻尼控制体系非线性地震反应分析

本文对两结构高效阻尼控制体系的地震反应进行了仿真计算和控制参数分析。结果表明,控制参数对结构的地震响应有很大影响,通过合理设计,高效阻尼控制装置能充分利用体系中子结构之间的相互作用,高效地发挥履历型阻尼装置的耗能能力,取得明显的减震控制效果。

结构能量分析非线性地震反应的理论研究

采用能量分析方法,对抗震结构地震总输入及分配进行了理论研究,从地震动三要素,结构自身动力特性两方面探讨了抗震结构总输入能量及其影响因素.最后,通过能量的抗震设计准则检验了结构各层在大震下的安全性.计算结果表明,采用考虑和不考虑负刚度退化三线型恢复力模型,对结构破坏指数D影响较大.在结构分析中,若不考虑负刚度的影响。

隔震桥梁非线性地震反应分析

根据隔震桥梁的设计特点 ,分别利用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减、隔震支座和桥墩延性塑性铰的非线性性能 ,计及隔震器、减震器的作用对桥梁结构非线性弹塑性动力反应进行研究 .采用大型结构分析软件ANSYS ,结合算例分析了桥梁采用减。

设置铅芯橡胶支座隔震的渡槽非线性地震反应分析

应用Wen微分型恢复力模型与双线性恢复力模型,分别模拟铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性.采用时程分析的方法,对南水北调水泉沟大型渡槽进行了横向地震非线性反应分析.计算结果表明:两种方法计算所得结果相符.采用铅芯橡胶支座隔震后,渡槽上部结构运动特性得到改善:地震反应加速度减小,槽身与支座的相对位移减小.槽身近似作刚体平动;槽墩墩顶位移、加速度及墩底弯矩、剪力减小.研究表明设置铅芯橡胶支座对渡槽的横向地震起到了明显的控制作用,计算结果对渡槽减隔震设计有一定的参考价值.

多点输入下场地非线性地震反应分析计算模型

为考虑强震下土层反应的非线性及地震波的空间变化特性 ,基于直接迭代法和逐步积分法提出多点输入非线性分析的一种增量迭代格式 ,从而建立土层多点输入地震反应非线性分析方法 .同时 ,为降低多点输入非线性分析迭代过程中刚度矩阵的求逆次数 ,对原迭代方法作进一步推导 ,提出采用试管因子的试算迭代法 ,在不降低计算精度的基础上 ,有效地减少计算时间 .编制了可进行一致输入、多点输入的非线性和等价线性化分析的有限元程序 .计算结果表明 。

钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应实用分析方法的研究

本文对钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应分析的几个重要环节 ,即结构构件非线性分析模型、构件的恢复力模型、结构非线性抗震计算方法等进行了探讨与改进 ,以便使钢筋混凝土框架—剪力墙结构非线性地震反应分析的计算过程更加迅速 ,结果更加可靠 ,更适合于微机计算。

用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元Ⅰ:原理与开发

长期以来,普通配筋钢筋混凝土(RC)连梁在剪力墙、框架核心筒等高层结构体系中均得到了广泛的应用。在对该类体系进行地震反应分析时,迫切需要一个高效、准确且建模方便的连梁计算单元。该文基于对国内外普通配筋RC连梁试验的归纳总结及各类考虑非线性剪切效应的构件计算模型的充分比较,提出了在传统的基于纤维截面模型的分布塑性铰梁单元的基础上引入截面剪力-剪切变形关系和剪力-剪切滑移关系的单元开发思路。通过对通用有限元程序MSC.MARC(2007r1)的梁单元截面模型接口进行二次开发,实现了一种适用于普通配筋RC连梁非线性地震反应分析的纤维梁单元。提出了适用于普通配筋RC连梁的剪力-剪切变形骨架曲线和滞回规则,模型可充分体现捏拢、强度和刚度退化、承载力下降等RC连梁复杂的受剪特性,并可考虑任意复杂加载路径。特别针对RC连梁特有的剪切滑移现象,提出相应的剪力-剪切滑移骨架曲线和滞回规则,可充分体现剪力-剪切滑移关系中捏拢、强度和刚度退化等现象,同时引入剪切滑移和剪切受压极限曲线实现不同破坏模式的判断。利用剪力-剪切变形关系和剪力-剪切滑移关系,分别开发了剪切单元和滑移单元,并将二者结合实现对连梁构件的模拟分析。