罕遇地震下高速铁路大跨矮塔斜拉桥减隔震性能研究

为研究不同减隔震装置对高速铁路大跨矮塔斜拉桥的减隔震机理,以某(90+180+90)m矮塔斜拉桥为研究背景,基于非线性时程分析建立有限元模型,研究摩擦摆支座、黏滞阻尼器和减隔震组合装置的减震效果及桥梁的抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,全桥主塔处采用摩擦摆支座和黏滞阻尼器的组合装置可以有效解决抗震问题,优化后选取摩擦系数为0.06、曲率半径为2 m的摩擦摆支座和阻尼系数为12000 kN·(m·s^(-1))-α、阻尼指数α为0.8的黏滞阻尼器;相比于单独使用摩擦摆支座或黏滞阻尼器,减隔震组合装置可大幅度减小全桥各关键截面的内力、桥墩位移及梁端转角,显著提升桥梁的抗震性能,剪力和弯矩的减震率分别达70.85%和76.94%,桥墩墩顶位移减震率达76.08%;各关键截面安全系数均大于1,结构均处于弹性范围,满足桥梁抗震性能的要求。

高烈度地区直流特高压输电塔罕遇地震动力响应分析

为研究高烈度地震区直流特高压输电塔罕遇地震作用下的动力响应,通过 ANSYS 软件建立输电线路典型直线塔和耐张塔有限元模型,采用动力时程方法计算输电塔罕遇地震烈度下的结构响应,计算罕遇地震下考虑风荷载及活荷载的杆件抗震验算内力并与杆件承载力进行比较,分析杆塔在罕遇地震下薄弱部位,直线塔横担上部主材和耐张塔横担上部主材及塔身变坡处主材为结构薄弱部位,可考虑适当加强。

超大和罕遇地震下水工框架结构性能及其减震的对比

为了解水工框架结构在超大和罕遇地震下的破坏特征及防屈曲支撑对该结构抗震性能的改善效果,以某工程的水工框架结构为例,利用MSC Marc建立有限元模型,对土耳其7.8级地震和罕遇地震下水工框架结构的性能及防屈曲支撑对水工框架结构抗震性能的改善效果进行了对比分析。结果表明:(1)在土耳其地震作用下,水工框架结构的楼层位移、层间位移角及大梁挠度较罕遇地震下大幅增加,梁柱节点新增塑性铰,结构破坏加剧。(2)防屈曲支撑对罕遇地震下水工框架结构抗震性能的改善效果明显,启闭大梁的挠度满足了规范的限值。(3)防屈曲支撑对土耳其地震下水工框架结构抗震性能的改善效果不佳。研究结果可为罕遇地震下利用防屈曲支撑改善水工框架结构抗震性能提供数据参考。

极罕遇地震下单跨框架结构倒塌破坏机理研究

随着第五代GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》中极罕遇地震概念的提出,有必要探讨在极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理。利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对单跨框架结构在极罕遇地震作用下的倒塌过程进行模拟,通过合理选取参数和模型,再现单跨框架结构倒塌破坏的全过程,揭示极罕遇地震作用下单跨框架结构的倒塌破坏机理,为既有单跨框架结构的鉴定与加固提供理论依据。结果显示:在极罕遇地震作用下与多跨结构相比单跨框架结构抗震防线单薄,结构冗余度不足,且结构底层柱端出现塑性铰是引起单跨结构倒塌的主要原因。

罕遇地震作用下RC框架的抗震韧性评估

建筑抗震韧性一经提出,便成为了世界地震工程的研究热点。本文利用PKPM设计一栋五层的RC框架建筑结构,并基于《建筑抗震韧性评价标准》对该建筑物在罕遇地震作用下的建筑修复时间、建筑修复费用以及人员伤亡进行计算。结果表明:该建筑结构的三大抗震韧性指标—建筑修复时间指标以及人员伤亡指标均为0星,该建筑结构的抗震韧性较低。

罕遇地震下某铁路连续刚构的地震反应分析

跨越大夏河特大桥主跨采用(72+120+72)m连续刚构,主跨中墩50号、51号墩墩高分别为65m、71m,均属于高墩,本文以墩高最高的51号墩作为研究对象进行计算分析。梁、墩及承台的模拟,均按照空间梁单元考虑,对桥墩及基础进行地震反应分析时,通常基于弹性地基梁假定,承台侧向土与桩侧土体的相互作用,利用等代土弹簧来进行模拟。本工程根据《铁路工程抗震设计规范》标准反应谱,拟合出罕遇地震作用下,三条随机相位的地表水平向加速度人工时程波。本文运用Midas Civil软件建立有限元模型,结合XTRACT软件对截面弹塑性进行分析,得到51号桥墩截面的弯矩曲率关系,在此基础上对跨越大夏河特大桥(72+120+72)m连续刚构进行弹塑性时程分析计算。

极罕遇地震作用下摩擦摆隔震高铁桥梁的地震响应分析

为了研究摩擦摆隔震高铁桥梁在罕遇地震与极罕遇地震作用下的地震反应,以某隔震高铁桥梁为研究对象,采用SAP2000有限元软件建立摩擦摆隔震与非隔震高铁桥梁的梁体-支座-桥墩的一体化非线性分析模型,输入3条天然波采用非线性动力时程分析法分析隔震与非隔震高铁桥梁在罕遇和极罕遇地震作用下的地震响应。结果表明:摩擦摆隔震支座能有效延长桥梁的自振周期;在罕遇地震和极罕遇地震时,摩擦摆隔震支座均能显著降低桥梁的地震响应,耗散地震的能量,进而显著降低桥墩发生弯曲破坏和剪切破坏的可能;在极罕遇地震时,摩擦摆隔震支座位移均已经超限,支座均发生不同程度的剪切破坏,为了保证桥梁在罕遇地震下的安全性,有必要在桥梁的隔震层安装限位装置。

罕遇地震作用下水电站厂房上部结构破坏模式研究

为揭示水电站厂房结构在罕遇地震作用下的破坏模式与抗震安全储备,基于ABAQUS平台,采用混凝土损伤塑性模型描述厂房混凝土,并通过子程序编程实现黏弹性人工边界以模拟无限地基,将人工波加速度峰值调整为罕遇地震对应的0.331g,针对某水电站厂房结构开展了动力非线性时程分析。结果表明,罕遇地震作用下厂房结构的破坏模式具体表现为下游立柱严重开裂、上游立柱开裂、上游墙底部开裂以及下游立柱出现轻微压损伤,混凝土损伤状态、钢筋应力、层间位移角均表明厂房结构自身具有较高的抗震安全储备,整体破坏程度在"可修"的水平。但上下游墙在顺河向的不协调运动会导致屋顶网架动应力非常突出,网架存在垮塌的风险,水电站厂房的抗震设计中应该充分重视屋顶网架与上下游墙的连接方式。

建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱关系研究

本文详细探讨了建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱之间的关系。通过算例分析,对比了大震弹性与大震弹塑性响应的差异,并通过地震动位移谱解释了差异原因。本文比较了人工地震动与包括汶川地震在内的天然地震动位移谱差异,指出了这种差异将导致罕遇地震作用下长周期结构的人工波计算结果普遍大于天然波计算结果。本文依据地震动位移谱给出了罕遇地震分析时的地震动选取原则。

罕遇地震下城际铁路连续梁桥延性抗震设计

研究目的:罕遇地震作用下,城际铁路桥梁结构可能进入到弹塑性工作状态,对城际铁路桥梁结构进行弹塑性地震响应分析和延性抗震设计具有重要的工程价值和研究意义。结合大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程的设计实例,基于纤维梁柱单元模型的基本原理,建立主桥(25+30+25)m预应力混凝土连续箱梁桥的弹塑性分析模型,采用傅里叶变换和反复迭代法将铁路规范反应谱拟合为地震动时程曲线,进行罕遇地震下桥梁的地震响应分析及桥墩延性抗震设计。研究结论:结果表明:地震激励下,仅制动墩进入到塑性状态,延性系数最大值为3.02,小于规范给定值4.8,抗震验算满足规范要求。本文给出的桥梁弹塑性分析方法和延性抗震设计结果为城际铁路连续梁桥的延性抗震设计提供了一种实用手段和依据。

罕遇地震荷载作用下屈曲约束支撑框架结构弹塑性位移的简化计算方法

针对罕遇地震荷载作用下的屈曲约束支撑框架结构,从附加有效阻尼比的角度出发,系统的分析了罕遇地震时,屈曲约束支撑框架结构体系弹塑性位移的简化求解方法,并将此简化求解方法的计算结果与十条地震波的弹塑性时程分析结果平均值进行对比,结果表明,该简化算法准确有效。

罕遇地震连续梁桥抗震性能分析

采用塑性铰模型、动力弹塑性分析法对罕遇地震连续梁桥抗震性能进行了分析,揭示了罕遇地震作用下桥梁受力及变形情况,并对各墩柱的抗震能力进行了评价,为桥梁的抗震设计提供依据。

罕遇地震弹塑性静、动力分析方法中结构阻尼问题探讨

本文针对罕遇地震弹塑性静、动力分析方法中结构的阻尼问题进行了一些算例和理论方面的探讨。总结了现有"规范"对于结构阻尼方面的规定;针对实际的高层混凝土和高层钢结构算例,探讨了各性能设计阶段结构等效阻尼比的变化情况,以及弹塑性阻尼对于结构静力推覆分析和能力谱方法计算结果的影响;探讨了不同的阻尼比对于罕遇地震弹性和弹塑性动力时程分析结果的影响;指出了将Rayle igh阻尼自然推广到弹塑性动力时程分析中所存在的问题;本文提出了实时阻尼比概念,通过算例分析表明可以较好地改进罕遇地震弹塑性动力时程分析中的阻尼问题。

钢-混凝土混合结构罕遇地震弹塑性静、动力分析方法

对钢-混凝土混合结构进行了罕遇地震作用下弹塑性静、动力分析方法的探讨。给出了罕遇地震下钢-混凝土混合结构的弹塑性分析有限单元模型以及结构的整体分析模型;探讨了适应于钢-混凝土混合结构特点的罕遇地震静、动力分析方法、实现过程;结合算例分析,讨论了弹塑性静、动力分析的技术要点、注意事项,并且进行了弹塑性静、动力分析的结果对比研究工作。

罕遇地震下RC低矮框架失效相关性拟动力试验分析

为研究罕遇地震下低矮结构的失效相关性问题,设计了两榀钢筋混凝土对称与非对称三跨二层框架结构模型,通过拟动力试验,对低矮框架结构在罕遇地震作用下柱截面各约束的失效特点和相关规律进行了统计与分析,以期为低矮结构在罕遇地震作用下的失效相关性理论提供试验支持,文中指出钢筋材性的相对均匀性是造成罕遇地震下大量截面约束同时失效的主要原因。

日本南海海槽发生罕遇地震情况下我国华东沿海的海啸危险性研究

基于日本南海海槽地震活动性和历史海啸事件记载的分析,本文对日本南海海槽发生MW9.1罕遇地震情况下的海啸进行了数值模拟研究.结果表明:该地震可引发初始波幅约10m的海啸,6个小时后传至浙江沿海,近岸各处波幅为1—2m;8个小时后靠近上海海岸线,最大波幅约2m,受地形影响局地爬高至近3m;11个小时后抵达苏北黄海沿岸,预计波幅普遍在1m左右.海啸的上岸高度与海岸附近的海深和海岸线的形态密切相关.我国近岸海域地形变化复杂,海湾众多,对海啸波有放大作用,该模拟结果可能比实际传播到近岸时偏小,因此综合评估日本海啸影响我国华东地区的规模m可达1—2级左右.一旦日本南海发生罕遇地震对我国的影响不容忽视,尤其遇上风暴潮与天文大潮叠加,则可能会造成一定程度的海啸灾害.

罕遇地震下弦支穹顶的弹塑性动力响应分析

基于18个算例模型,对弦支穹顶在罕遇地震下的弹塑性响应特点进行考察,分析初始预张力、下部结构刚度及其对称性、支座连接条件以及矢跨比等因素的影响.结果表明,罕遇地震下大多数模型的塑性杆件主要出现在上部网壳的中部而不在临支座区域;增加初始预张力会造成结构的塑性杆件数及残余塑性应变明显增加;下部结构的对称性和网壳矢跨比对弦支穹顶的弹塑性响应最为敏感.提出一个定量评价罕遇地震作用后弦支穹顶破坏程度的极限承载力剩余率指标.利用该指标进行分析表明,7度时弦支穹顶结构的杆件按小震弹性设计、8度时按中震弹性设计,则罕遇地震后结构的极限承载能力一般能够保持在90%以上.

设定琉球海沟发生罕遇地震评估我国东南沿海地区的海啸风险

根据构造相似条件分析，琉球海沟与日本海沟、智利海沟、印尼巽他海沟一样具备发生9级罕遇超巨大地震的可能。在对近几年来全球发生的超巨大地震参数及构造对比分析的基础上，设定琉球海沟9．0级地震参数，并将其引发的海啸进行数值模拟研究。结果表明，该地震可引发初始波高为8 m的海啸，台湾东北部半小时后遭受10 m以上海啸，3～4小时左右传至浙南、闽北沿岸，近岸各处波高在1～2m；5小时左右传至浙北、粤北沿岸，浙江近岸各处波高在2m左右，广东沿海、台湾海峡由于台湾岛的正面阻挡，海啸波高低于50 cm；8小时后靠近上海海岸线，最大波高约1 m。海啸的上岸高度与海岸附近的海深和海岸线的形态密切相关，我国东南海域地形变化复杂、海湾众多，对海啸波有放大作用，模拟结果可能比实际海啸偏小。我国沿海地区分布着不少已建和在建的核电厂，在核电设计时未考虑海啸，一旦发生这种罕遇地震海啸则影响不可忽视，尤其是若与风暴潮、天文大潮叠加则可能出现严重后果。由于核电安全要求万无一失，故须制订有效预警和应对措施。

罕遇地震隧道动力学洞口段二衬防垮塌抗震配筋技术

为改变隧道洞口段抗震"大震偏弱"的现状,引入了二衬防垮塌单层配筋抗震技术,与传统的双层配筋抗震技术相配合,共同进行隧道动力学洞口段的抗震设防设计。根据公路和铁路隧道现行抗震规范规定,提出了隧道动力学洞口段二衬防垮塌抗震配筋准则,并利用有限差分数值模拟技术研究了防垮塌抗震配筋适用范围,研究结果表明:设防烈度7度情况下,洞口浅埋段采用单层配筋抗震技术,洞口影响过渡段不需采取抗震设防措施;设防烈度8度情况下,洞口浅埋段采用双层配筋抗震技术,洞口影响过渡段采用单层配筋抗震技术;设防烈度9度况下,洞口浅埋段和洞口影响过渡段均采用双层配筋抗震技术进行抗震设防。研究成果对隧道动力学洞口段抗震技术的发展具有重要的意义。

罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性反应分析

采用有限元软件进行单向、双向罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性时程分析,通过单向、双向罕遇地震作用下结构响应对比,分析了双向罕遇地震作用对结构顶点位移、层间位移角、楼层相对扭转角及相对加速度的影响;通过改变地震波输入角度,考察了其对结构响应的影响。结果表明：单向、双向罕遇地震作用下的结构层间位移角曲线较为相似,但是双向罕遇地震作用下的结构层间位移角明显较单向作用下的大;地震动特性对楼层扭转角的影响较为显著,一般相对扭转角最大值均出现在结构的顶层;楼层响应相对加速度最大值一般出现在结构底部1/5~3/5结构高度内或结构的顶部;地震波输入角度对结构响应的影响较大。