基于非线性时程分析法的地下四层车站抗震研究

为了研究地铁车站的抗震性能,文中采用非线性时程分析法对南昌4号线某地下四层车站进行了抗震研究。

地下结构地震反应分析拟静力法与动力非线性时程法的比较

以典型的两层三跨地铁地下车站结构为研究对象,采用基于自由场位移场频域等效线性分析结果的反应位移法和反应加速度法分析地下结构的地震弯矩,并与基于ABAQUS软件的地下结构地震反应非线性时程分析的计算结果进行了比较,对比了不同地震动强度、结构刚度及顶板埋深对地下结构地震弯矩的影响。结果表明:输入地震动强度越大,拟静力法与动力非线性时程法计算结果之间的差异越大;地下结构刚度越大,两者之间的差异也越大;中等强度的地震动作用时,相对于动力非线性时程法的计算结果,浅埋结构的拟静力法结果偏大,深埋结构的拟静力法计算结果偏小;反应位移法和反应加速度法的计算结果差异很小。该研究结果对地下结构抗震设计方法的比选具有一定的指导意义。

地铁地下车站抗震性能分析方法

以佛山地铁三号线荔村站实际工程为背景,讨论了反应位移法和时程分析法两种地下车站结构抗震性能分析方法。反应位移法以一维土层地震反应计算为前提,以结构周围土体在地震作用下的变形值为基础,建立了地铁车站二维结构模型,利用变形值计算出等效地震作用力,以静荷载的形式加载于结构模型中,并将地震响应结果与静力法计算结果进行了对比,总结了地铁车站在地震作用下的内力变化规律。时程分析法以动力有限元理论为基础,从半无限空间选取有限土体,采用了粘弹性人工边界,对选用的地震波记录值进行了合理调整,采用了计算方便、节约内存且其计算精度较高的瑞利振型阻尼,基于Midas GTS NX软件,建立了结构和周围土层作为整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型,模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及变形规律;最终通过两种抗震性能分析方法为地铁车站结构的抗震设计提供了依据。

暗挖地铁车站抗震设计计算方法对比分析

以北京市某地铁车站为工程依托,对比分析了反应位移法和非线性时程分析法在暗挖地铁车站抗震设计中的应用问题,以确定在地震作用下地铁车站结构的可靠性和稳定性。通过分析可知,2种计算方法的计算结果规律虽整体一致,但反应位移法位移计算值约为非线性时程分析法的1.55倍;鉴于地铁车站工程抗震研究的复杂性和地震破坏的严重性,应同时采用2种方法进行包络计算和设计。后续应进一步研究不同场地条件下地铁车站结构的抗震性能,以寻求不同地层、不同结构形式下准确、可靠的抗震分析方法。

铁路桥梁混凝土盖梁门式墩抗震设计分析

为了研究铁路桥梁混凝土盖梁门式墩的抗震性能,结合高速铁路32.6m标准跨度简支梁,基于Midas建立空间有限元模型,按照《铁路工程抗震设计规范》要求,通过反应谱法分析了墩柱和基础在多遇地震和设计地震作用下的响应,验算了多遇地震作用下墩柱的强度、稳定性及承台和桩基的强度,以及设计地震作用下支座的强度;并通过非线性时程分析法分析了门式墩在罕遇地震作用下纵桥向和横桥向的延性比。结果表明,门式墩在多遇地震作用下墩柱、承台及桩基仍处于弹性工作阶段;在设计地震作用下,支座水平承载力满足抗震设计的连接构造要求;在罕遇地震作用下,门式墩纵桥向和横桥向均满足延性设计要求;在多遇地震和设计地震作用下,有车组合工况比无车组合工况更不利;支座抗震型号应结合地质条件、结构形式、二期恒载和活载等具体计算选取。

基于ANSYS的大跨斜拉桥地震响应分析及性能评估

为研究西部高烈度地区大跨度斜拉桥的地震响应特点,以兰州市南绕城高速公路上一座跨径为177m+360m+177m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用有限元软件ANSYS建立其空间计算模型,分析了该桥的动力特性。运用非线性时程分析法计算桥梁结构在50年超越概率10%和2%两种地震水平作用下的地震响应,并以构件的能力需求比评估了该桥的抗震性能。结果表明:地震作用下主梁纵向振动与横向振动基本不耦合,其竖向位移受纵向地震作用影响较大;由于结构的非对称性,5~#塔(南桥塔)的塔顶位移及塔底弯矩均大于4~#塔(北桥塔);在E1和E2两种水平地震作用下,各桥墩和桥塔关键截面以及斜拉索最小能力需求比均大于1,满足抗震性能要求;各桥墩纵桥向能力需求比小于横桥向,而桥塔纵桥向能力需求比大于横桥向,建议在过渡墩和辅助墩上安装减隔震装置,加强其纵桥向抗震性能。

近断层强震速度脉冲效应及连续梁桥减隔震特性分析

应用非线性时程分析的方法 ,对于减、隔震连续桥梁在近场地震作用下的有效性和响应特性 ,作了深入的研究。通过有代表性的脉冲型近场强震记录时程分析 ,提出了用速度脉冲峰值及其周期之积来表示速度脉冲能量的方法 ,计算表明近场地震速度脉冲波能近似表征地震动破坏能力的大小 ,它和桥梁结构承受的地震响应大体成正比例关系。铅芯橡胶隔震支座在近场地震作用下仍然适用 ,但对于个别脉冲型强震记录效果不够明显 ,支座参数有必要进行优化。

考虑行波效应的大跨度结合梁斜拉桥地震响应分析

为研究行波效应非一致激励对大跨度结合梁斜拉桥地震响应的影响,以西部高烈度地区某高速公路上一座跨径为(67+110+360+110+67)m的结合梁斜拉桥为研究对象,利用ANSYS建立其空间动力模型,采用非线性时程分析法对比分析了非一致激励与一致激励作用下斜拉桥的地震响应。研究结果表明:行波效应总体上使主梁与塔顶纵向位移响应减小,随着波速的增大,位移逐渐趋于一致激励;在波速较小时,考虑行波效应的塔底截面弯矩及剪力比一致激励要小,但墩底截面的弯矩和剪力略微增大;当波速较大时行波输入与一致激励的地震响应基本相同。考虑行波效应后墩梁和塔梁间相对位移均有所增大,墩梁和塔梁间相对位移变化不规律,震荡次数减少。

佛山地铁魁奇路地下换乘站抗震性能分析

以佛山地铁魁奇路站实际工程为背景,对地下车站进行了结构抗震性能分析。以反应位移法建立了地铁车站二维结构计算模型,求解了地下车站受地震荷载作用下响应结果,并与静力法计算结果进行了对比,以研究地铁车站在地震作用下的内力变化规律。基于Midas GTS NX软件,应用非线性时程分析法,建立了结构和周围土层为一体的整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型;模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及结构整体变形状况。

框架结构楼顶通信塔的地震响应分析

通信塔通常架设在已有的建筑物上。在地震中,建在屋顶上高耸的通信塔鞭梢效应比较显著,常常受到严重的破坏,而通信塔的损坏将会影响震后救灾工作的开展。本文基于通信塔的实际震例,分析了通信塔出现鞭梢效应的主要原因。采用振型分解反应谱法和线性时程分析法,分析了位于不同层数框架结构上的两个通信塔的地震作用。结果表明通信塔和框架结构的自振周期接近时是鞭梢效应最容易发生的时刻,两者的一阶特征周期接近时鞭梢效应最大;场地特征周期越大,通信塔的地震效应越大。

基于行波效应的大跨度上承式劲性骨架拱桥抗震性能分析

以一座高速铁路大跨度上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为工程背景建立动力计算模型,采用非线性时程法对比分析不同波速行波激励下和一致激励下结构的地震响应,研究软钢阻尼器对该桥的减震效果。结果表明:该桥前8阶振型中有一半出现拱上立柱纵向弯曲振动,交界墩振动表现明显;行波效应会增大拱肋的轴力,增大拱脚和1/4拱肋的弯矩,减小拱顶的弯矩。拱肋不同位置的内力响应随波速的变化规律基本一致,但拱脚对行波效应更加敏感。行波效应对各拱上立柱墩底的内力影响规律不一致。行波效应会增大交界墩顶纵向最大位移,但会减小墩梁相对纵向最大位移。软钢阻尼器对拱桥减震效果明显,在拱上立柱安装软钢阻尼器,其位移减震率达到43.5%,弯矩减震率达到60.5%。其余立柱的弯矩和位移均有所减小。

自由场位移修正值R在地下结构抗震设计中的应用

地下结构抗震设计中,土和结构之间的相对位移普遍采用反应位移法和非线性动力时程分析法。但是反应位移法参数过多、求解过程繁琐,非线性动力时程分析法耗时较长,不利于设计工作者快速得到可靠设计参数。本文基于地铁结构抗震设计的案例,在传统设计方法之外,研究了一种简便计算方法,即通过自由场位移修正值R快速准确地计算出土和结构之间的相对位移,并将该方法与传统方法进行了对比,发现计算结果较接近,为地下结构的抗震设计提供了参考。

基于摇摆机械铰连接的自复位桥墩抗震性能研究

为减少自复位桥墩的摇摆界面可能由压力造成的混凝土压碎和预应力损失,同时加快预制桥墩与承台的连接速度,基于某采用钢筋提供耗能能力及恢复力的可恢复铰(简称RH铰),提出一种新型摇摆机械铰。该新型摇摆机械铰(简称摇摆铰)首先将RH铰的普通钢筋改为无粘结预应力筋和U形耗能器,分别为桥墩系统提供自复位能力和耗能能力,形成球形机械铰(简称球形铰),再增大支点与墩中心线的距离使重力提供稳定力矩。对该摇摆铰与球形铰结构构造进行对比分析,推导摇摆铰桥墩和球形铰桥墩的荷载~位移关系,对比2种桥墩的滞回曲线,并以某四跨连续梁桥为背景,采用非线性时程分析方法对比分析采用摇摆铰和球形铰桥梁的地震响应。结果表明:摇摆铰桥墩的滞回曲线呈典型的旗帜形,而球形铰桥墩的滞回曲线可用弹塑性曲线表示;在相同条件下,摇摆铰桥墩比球形铰桥墩具有更强的水平承载能力和自复位能力;与采用球形铰的桥梁相比,采用摇摆铰的桥梁中墩处主梁峰值位移更大,中墩墩底剪力相近,残余位移更小,自复位性能更优。

地下多层地铁车站结构抗震设计对比分析

为研究地下多层地铁车站的抗震设计差异,基于一维场地分析采用整体式反应位移法和等效线性化时程分析法对地下二、三、四层地铁车站进行了结构抗震分析,主要从层间位移角、构件截面配筋以及柱轴压比等方面进行了对比研究。结果表明:通过一维场地分析方法确定的土层参数以及基岩波能够满足整体式反应位移法和等效线性化时程分析法的输入条件;在E2、E3地震作用下,多层地铁车站下一层的层间位移角总是大于上一层的层间位移角;底层的层间位移角随地铁车站总层数的增多而增大,地下三、四层地铁车站的底层层间位移角明显大于地下二层地铁车站;底层中柱随地铁车站总层数的增多地震反应明显增强;地铁车站构件配筋可能出现受地震作用参与的荷载组合控制情况,地铁车站结构的抗震分析不容忽视。

乙类建筑减隔震技术的设计与分析

于2021年5月12日国务院第135次常务会议通过,自2021年9月1日起执行的《建设工程抗震管理条例》中第十六条有如下规定:“位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场所、广播电视等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术,保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。国家鼓励在除前款规定以外的建设工程中采用隔震减震等技术,提高抗震性能。”主要阐述了减隔震技术的设计要点,并针对北京某一新建幼儿园进行主体结构及减震设计,且分别进行了多遇地震振型分解法、多遇地震弹性时程分析法及罕遇地震非线性弹塑性时程分析法的计算,并对其结果进行了抗震性能分析。

多维度地震激励下大跨度新型加油站减震结构的动力响应

为了研究附加黏滞阻尼器的大跨度新型加油站结构的耗能减震性能,文章采用非线性时程分析方法研究了新型加油站减震结构和新型加油站无阻尼器结构在多维度地震动激励下的动力响应,利用结构顶部的位移响应和柱底的剪切响应分析结构的弹塑性破坏情况与残余位移。研究结果表明:采用剪刀支撑安装的黏滞阻尼器的减震系统,对新型加油站结构具有良好的位移控制效果和减震效果,在大震作用下的消能减震特性优于中震作用下的消能减震特性。

强震区多跨长联连续梁桥减隔震设计

为了给高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震设计提供参考,以一座(55+4×90+55)m的连续梁桥为工程背景.采用ANSYS软件建立全桥分析模型,基于非线性时程分析方法,对比研究结构采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置3种减隔震装置下的地震响应.结果表明:黏滞阻尼器在罕遇地震作用下形成了完整的滞回环,每个阻尼器耗能能力明显;采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置时,结构的地震响应相对于传统抗震体系都有一定程度地降低,固定墩内力相对减震率分别为63.44%、6.90%、42.32%,位移相对减震率为65.70%、9.34%、43.77%;采用双曲面摩擦摆支座作为减隔震措施时,墩底内力和墩顶位移远小于黏滞阻尼器和速度锁定装置2种减隔震措施.

双曲面摩擦摆支座参数对桥梁地震响应的影响

为研究粤东高烈度地区高速公路典型桥梁工程双曲面摩擦摆支座栓钉剪断后的桥梁地震响应特性,选取潮安韩江特大桥主桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立全桥模型,并基于非线性时程分析法研究了固定支座参数对桥梁结构地震响应的影响.研究表明:栓钉对摩擦摆支座滞回曲线有显著的影响;摩擦摆支座摩擦系数、屈服位移对9#和15#桥墩地震响应影响较小,对固定墩地震响应影响较大,摩擦摆支座曲率半径对主桥所有桥墩地震响应均有较大的影响.建议摩擦摆支座设计时增大摩擦系数和屈服位移而适当减小曲率半径,以减小桥梁结构的地震响应.

滑动支座摩擦效应对连续梁桥地震响应影响

以1座跨度为(55+4×90+55)m的预应力混凝土变截面连续梁桥为研究对象,采用ANSYS软件建立桥梁动力分析模型.选取3条人工地震波作为地震动输入,基于动力非线性分析方法,考虑摩擦效应,分析盆式橡胶支座连续梁桥非固定墩的地震响应和支座的滞回性能,并与未考虑摩擦效应的地震响应进行比较.结果表明:非固定墩处的盆式橡胶支座在地震作用下形成了规则、饱满的滞回曲线,形状近似为矩形;相对未考虑盆式橡胶支座摩擦效应的模型,考虑支座滑动后,固定墩墩底顺桥向弯矩、剪力分别降低了25.91%、27.41%,固定墩墩顶顺桥向位移和非固定墩墩梁相对位移分别降低了26.15%、25.59%;对于多跨长联连续梁桥,滑动支座数量多且反力大,若不考虑滑动支座的摩擦耗能,桥梁结构地震响应结果偏大,抗震设计偏于保守.

平塘特大桥主桥抗震性能研究

平塘特大桥主桥为(249.5+550+550+249.5)m三塔双索面钢-混叠合梁斜拉桥。15号塔(边塔)、16号塔(中塔)、17号塔(边塔)分别高320,328,298m。该桥位于山区,桥址处为地震区,为了解地震作用对桥塔内力和桥塔、主梁位移的影响,采用SAP2000软件建立有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震反应分析,并分析塔高差异对抗震性能的影响。结果表明:在地震作用下,中塔的塔底弯矩和塔顶位移大于边塔的塔底弯矩和塔顶位移;对于2座边塔,较高的15号塔的塔底弯矩及塔顶位移更大;主梁的纵向振动与横向振动基本不耦合,相对于纵向地震,主梁的竖向位移受横向地震的影响更大;2种方法的计算结果接近,但非线性时程分析考虑了支座的非线性,建议采用时程分析结果作为抗震设计的依据。