考虑时程竖向加速度的Newmark滑块位移法

利用改进的Newmark滑块位移法,采用时程竖向加速度计算屈服角加速度,运用拟静力极限平衡分析和地震动力反应分析计算土工结构地震永久变形。算例计算结果表明,屈服角加速度计算采用时程竖向加速度得到的滑动位移位于竖向加速度假定恒定向上或向下之间。适当改变筑坝土石料的动力刚度,研究了滑动体位移关于动力刚度的敏感性,为土工建筑物的抗震设计提供依据。

基于竖向加速度响应的机场道面平整度评价及IRI标准反演

为了制定科学的机场道面平整度评价标准,提出一种基于竖向加速度响应的机场道面平整度评价方法并反演IRI标准。综合考虑飞机的竖向运动、俯仰和侧倾转动,建立6自由度的飞机整机动力学模型及振动平衡方程,并从飞机轮胎的几何滤波效应出发,采用"刚性滚子"轮胎接触模型的有效路形表征不平整道面;同时,构建飞机驾驶员、前舱位、后舱位和重心处的竖向加速度及其最大响应的计算模型,并采用Simulink仿真模块进行快速求解。以某代表C类飞机为例,在服从高斯分布的随机道面激励及不同滑行速度下,综合分析4个代表部位的最大竖向加速度响应的分布特性,建立其对应的非线性回归模型,并以波音公司疲劳标准为据,反演机场道面平整度的IRI标准值。结果表明:与现有标准相比,反演的IRI标准值更为宽松,且跑道的平整度标准比滑行道更严格,与实际中机场道面的平整度评价相吻合。

利用竖向加速度的水泥路面错台估算方法

针对目前人工错台检测方法效率、可靠性及安全性差的现状,提出了一种利用竖向加速度的错台估算方法.首先,对采集后的加速度信号,利用5层Daubechies小波实现降噪处理,将加速度序列映射为灰度图像,利用接缝的周期性,实现接缝定位;其次,由加速度-灰度映射图得到每块板上最大加速度值gm的位置分布、板块相同位置处加速度累加平均值ge和绝对值累加平均值ga,用以分析加速度在接缝附近的变化特征,从而构建表征错台的加速度特征量.实验表明:gm位置在板块上近似随机分布,错台与加速度的峰值并无相关性;ge和ga曲线在接缝附近的波峰位置、幅值与错台的相关性较弱;ga曲线在接缝附近的增量与错台相关性较好,由此构建的特征参数af值,与错台具有良好相关性,可以实现快速、客观地错台估算.

爆炸地震地面运动竖向加速度的实验研究

对地面和地面以上爆炸地震引起的地面竖向振动加速度进行了实验研究。用药量为 2kg的TNT药包放置于地面和地面以上不同高度处引爆 ,通过测试获得了离开爆炸源不同距离处地面的竖向振动加速度。实验数据分析表明 ,加速度幅值的时间历程可以用一个双指数函数给出近似的包络过程 ,最大加速度随距离的衰减服从负幂函数关系 ,其取值和衰减速度与爆炸方式存在一定的联系。所提出的研究结果为爆炸地震效应的结构响应随机振源描述提供了理论基础。

脉冲地震动中竖向加速度对场地液化的影响

为研究近断层脉冲地震动中竖向加速度对砂土场地液化的影响,基于有限元平台Open Sees开发的边界面塑性本构模型,建立了动单剪单元试验模型和饱和砂土三维有限元模型。选取台湾Chi-Chi地震中10条具有速度脉冲特性的地震波,对比分析了水平双向脉冲波与三向脉冲波作用下土柱竖向位移、循环应力比、孔压比及等效循环周数的差异性,继而明确了脉冲地震动中竖向加速度对砂土液化的影响规律。研究表明,三向脉冲地震波中竖向加速度分量对场地永久位移值影响较小,但使永久位移的发展持时明显增大;土柱循环应力比受竖向地震动影响较小,因此分析脉冲地震动对场地剪切特性的影响时,可将三向脉冲地震动简化为水平双向地震动;考虑竖向地震动的三向脉冲地震波引起的孔压比变化幅度较大,孔压消散时间较长;三向脉冲地震波对应的等效循环周数较大,地震动发展持时长,可认为竖向加速度对场地液化有促进作用。

浅壳与上地幔地震竖向加速度谱阻尼修正系数模型

本文基于日本KiK-Net,K-Net台网及汶川地震中6000余条浅壳与上地幔地震竖向加速度记录,分场地类型建立了包含阻尼比和谱周期两个参数的阻尼修正系数模型,用以调整无震级和震源距信息的设计谱。基于固定效应模型对阻尼修正系数对数值及阻尼比对数值的三次多项式进行线性回归得到模型表达式,基于随机效应模型对阻尼修正系数模型的残差及残差的标准差进行分离,分析震源、路径以及场地效应对模型误差的影响。研究结果表明:高阻尼长周期震源效应引起的残差大于其他效应引起的残差;场地效应引起的残差小于其他效应引起的残差。对模型残差的标准差及阻尼比对数值进行线性回归,回归方程易于计算模型残差的标准差。

人行荷载作用下楼板竖向加速度响应研究

楼板竖向加速度是影响楼板舒适度的主要指标。对楼板动力响应公式进行了分析,采用傅里叶级数法对单人行走荷载作用下楼板竖向加速度响应进行了研究,并进行单人行走荷载作用下正方形简支组合板动力响应试验验证,计算结果表明峰值加速度理论值与试验值误差为28.7%。在此基础上分析步频、楼板长宽比对楼板峰值加速度的影响。分析结果表明:楼板长宽比从1.0增大到8.0时,峰值加速度降低73%;在同样的人行荷载作用下且楼板短边尺寸固定的条件下,双向板加速度响应远大于单向板。

俯冲带板内地震竖向加速度谱阻尼修正系数模型研究

基于日本K-NET和KiK-net台网的4695条俯冲带板内地震记录,采用最小二乘法对阻尼修正系数(DMF)的几何均值进行关于阻尼比和谱周期的回归拟合,分场地类别建立了考虑阻尼比和谱周期的竖向加速度谱DMF模型。为探究震源、路径和场地效应对该模型残差分布的影响,采用随机效应模型将残差分离得到各类残差及相应的残差标准差,在此基础上进行DMF模型残差分析。研究结果表明,DMF可以采用阻尼比对数值的三次多项式、周期对数值的四次多项式来模拟。由于规范设计反应谱并非针对某一特定地震,规范提出的DMF模型并不包含震源和路径参数,但事件间和事件内残差关于矩震级、断层距离和断层深度的分布表明,在给定地震事件下,包含地震动参数的DMF模型将会改善模型的预测能力。

俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型

我国台湾省和南海东部地区处于地质构造复杂和地震频发的俯冲带区域,这一地区的结构抗震设计影响着该地区的开发建设进程。为建立适用于该地区的俯冲带板间地震竖向加速度谱的阻尼修正系数模型,本文选用日本K-NET与KiK-net台网的3552条俯冲带板间地震记录,分四类场地建立以阻尼比和谱周期为参数的阻尼修正系数模型,并分析其它未纳入模型的参数对误差的影响。结果表明:采用阻尼比对数的三次多项式表达式即可实现良好拟合;模型在短周期内的误差主要受场地效应与路径效应影响,在长周期和高阻尼比时误差主要受震源效应影响;分场地建立阻尼修正系数模型可有效降低场地效应产生的误差。本文的研究成果可用于求解俯冲带地区无震源效应与路径效应的竖向设计反应谱。

近断层地震下楼层竖向加速度影响因素分析

现阶段基于性能的抗震设计思想不仅关注结构自身体系的安全,而且保护非结构构件在地震作用下使用功能完好。对于工业建筑结构,生产设备在地震作用下受损会影响震后功能恢复。加速度敏感型非结构构件一般采用楼层加速度指标来量化其地震损伤程度。以三个不同高度的钢抗弯框架规则结构体系为研究对象,采用与竖向目标谱匹配的近断层非脉冲和脉冲地震动作为竖向地震输入,考察不同质量不规则程度下,楼层竖向绝对加速度随建筑高度的变化趋势,并从反应谱角度分析不规则质量分布对楼层加速度响应的影响。结果表明:4层结构在非脉冲地震作用下楼层顶层处竖向绝对加速度是地面竖向峰值加速度的5倍之多,某一层质量的突变会引起该层及其他楼层竖向绝对加速度的明显变化。另外,对现有计算楼层竖向加速度响应的经验公式进行验证,发现美国ASCE 7-16规范的估计结果偏于保守。

框架结构竖向地震作用加速度反应谱及计算简析

大量的地震灾害的研究报告表明竖向地震作用对建筑结构的能造成较大的影响,相对于水平地震我国对竖向地震作用的研究还有待加强。本文简单地介绍了三种应用较为常见的竖向地震作用计算方法,并将其中的反应谱法与静力法做了简单的比较;阐述了对结构竖向与水平向加速度峰比值(V/H)产生影响的一些因素。

考虑不同程度竖向加速度影响的边坡位移分析

在地震诱发边坡失稳的稳定性分析中,为展示边坡动态破坏过程,常常使用永久位移的量化指标,而竖向地震动的影响一直是分析坡体永久位移时一个存在争议的问题。基于经典的Newmark法,采用竖向地震系数λ表示竖向地震惯性力作用程度,输入台站实测到的经典三大地震波形,对比不同程度竖向地震动对于边坡永久位移的影响,研究结果显示:考虑竖向地震荷载的存在对于边坡的影响尤为显著,考虑竖向地震系数λ为正时,最高可以达到不考虑竖向加速度永久位移的两倍之多;而分析不同大小坡度对于永久位移影响时,坡角较小的边坡容易产生更大的位移增长率。因此在抗震设计时,不可忽略竖向加速度对于边坡的影响。

钢连廊竖向振动加速度时程分析与控制研究

采用时程分析的模拟计算方法,以竖向振动加速度峰值作为评价标准,对那曲地区藏北高原商业生态长廊建设项目钢连廊竖向振动加速度进行分析与控制。根据人群密度,考虑五种不同时程工况,对布置TMD前后的钢连廊分别进行时程分析,较为全面地揭示了钢连廊的竖向振动。分析结果表明,在1.95Hz的人群荷载激励下,钢连廊产生了非常明显的共振,跨中峰值加速度达到39.96cm/s2,会引起行人心里不适,竖向振动加速度也超出了规范限值,需要进行减振控制;布置TMD后,在人群荷载激励下,钢连廊的竖向振动加速度得到了很好的控制,峰值小于15cm/s2,减振率可达到13%~65%。

近场地震动竖向与水平分量统计特性对比

为研究近场地震动竖向与水平分量特性,本文对PEER数据库中1202组近场强震的地震动进行统计分析,研究了竖向水平加速度峰值比PGAv/PGAh、反应谱之比Sav(T)/Sah(T)、竖向水平峰值到达时间的特性。讨论了PGAv/PGAh与断层距、场地条件、震源机制的关系,并采用对数正态分布拟合不同场地条件、不同震源机制的PGAv/PGAh分布;对比了不同断层距、不同场地条件Sav(T)/Sah(T)的变化规律;研究了近场强震水平竖向分量峰值加速度的大小和到达时间上的相关性,并对结构分析过程中竖向地震动的选择提出建议。结果表明:断层距、场地条件、震源机制都会影响近场地震动的竖向分量,断层距小、走滑断层、场地条件差都易产生较大的竖向地震动;断层距小、场地条件差时,地震动竖向分量高频成分越强,断层距大、场地条件好,竖向地震动低频成分越强;竖向分量峰值加速度的大小与到达时间和两正交水平分量峰值加速度的大小与到达时间的几何平均数有明显的线性关系。

基于横、轴、竖加速度干扰模型的行车舒适性评价

由于加速度干扰可以用来描述车辆速度摆动,而车辆速度摆动又恰与乘车舒适性紧密相关,因此加速度干扰可用作乘车舒适性的定量评价指标。从横、轴、竖三个方向建立了新的加速度干扰模型,从而能为乘车舒适性做出准确的评价预测及提供合理的数学模型,达到定量分析的目的。

大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响研究

大跨度桥梁较为柔性,易产生梁端竖向折角,过大的梁端竖向折角会影响列车的安全性和舒适性。有代表性地选取较为柔性的大跨度公轨两用悬索桥作为工程背景,基于车-桥耦合动力仿真数值计算方法,采用自主研发的桥梁科研分析软件BANSYS(Bridge ANalysis SYStem),分析列车进桥及出桥全过程中车辆和桥梁的响应,对比不同车辆运行方式、不同车速、不同车载状态下的响应,讨论大跨度悬索桥梁端竖向折角对列车走行性的影响,进一步提出减小梁端竖向折角的措施。研究结论对大跨度轨道交通桥梁的运营安全具有指导意义。

大跨度及长悬臂结构竖向地震计算方法探讨

通过对竖向地震作用不同计算方法的比较以及不同计算方法之间的换算关系,证实规范规定的大跨度及长悬臂结构不同的跨度范围采用不同的竖向地震计算方法的正确性,但同时对跨度超出《高规》第4.3.14条规定的大跨度以及长悬臂结构而采用静力法或震型分解法计算时,建议进一步加大竖向地震作用系数的建议。

车辆轮轴竖向振动时域特征试验研究

为了研究车辆动荷载时域特征,现场实测高、低等级两种道路的路面平整度指标,利用自主研发的车辆轮轴动荷载测量仪进行现场试验,测试重型货车和小型货车在不同速度下的轮轴竖向振动加速度,并对振动加速度标准差进行分析。结果表明,车辆轮轴振动加速度标准差随着速度的增加而增加,小型货车的振动加速度标准差小于大型货车;车辆装载质量对轮轴振动加速度的影响较大;平整度对车辆振动加速度有一定影响,车辆空载时影响较小,满载时影响较大。

行车速度对软岩填方路基动力响应的影响分析

软岩地区修建铁路可采用开挖软岩作为路基填筑料,列车载荷作用下软岩填方路基的动力响应特征与路基变形及稳定密切相关,目前对列车载荷作用下软岩填方路基的动力响应研究仍不足。为了研究行车速度对软岩填方路基动力响应的影响,采用数值模拟方法,以动位移及竖向加速度为评价指标,分析了软岩填方路基的动力响应规律。结果表明:软岩填方路基在(200~400)km/h车速列车载荷作用下的最大沉降均超过现行规范允许的3 mm;路基动位移随行车速度的增大而增大,随深度增大呈减小变化;路基竖向加速度变化幅值随行车速度的增大呈增大变化,随水平距离增大而减小;行车速度越大,竖向加速度的衰减速率越小;软岩填方路基经CFG桩处理后,路基的最大沉降、动位移、竖向加速度均有所减小,表明CFG桩处理后软岩填方路基的动力特性有所改善。

公路路基隐伏空洞缺陷模拟分析研究

本文依托梅大高速公路项目,采用COMSOL软件进行建模分析,研究路基隐伏空洞缺陷对于行车荷载的响应规律,可知:(1)竖向应力曲线:随着空洞缺陷埋深增大,应力曲线形态逐渐接近于无缺陷状态;(2)应力集中和释放效应:空洞缺陷两端应力明显增大,空洞中部应力明显减小;(3)空洞缺陷距离测线越近,竖向位移、竖向速度和竖向加速度变化值越大;(4)竖向速度和竖向加速度最大位置,均位于空洞缺陷中点投影位置。