脉冲型近场地震波反应谱的阻尼调整系数分析

阻尼调整系数定量描述了阻尼比对结构地震响应的影响,与地震波频谱特征等相关,用于从低阻尼比反应谱推算高阻尼比反应谱.本文以近场脉冲型地震波为对象,研究其反应谱阻尼调整系数的规律并建立计算公式.选取50条脉冲型地震波并提取出等效低频脉冲,考虑0.05~0.50之间13种阻尼比,计算得到地震波、等效脉冲的反应谱和各自基于5%阻尼比的阻尼调整系数.研究结果表明,结构周期与地震波脉冲周期比T/Tp在0.5~1.2内,提高阻尼比对位移、速度和加速度响应都有降低作用且减震效果最明显,等效脉冲与实测地震波的阻尼调整系数接近.对加速度、速度和位移谱分别拟合,得到了0.5<T/Tp<1.2范围内考虑脉冲周期Tp影响的阻尼调整系数评价公式.

位移谱阻尼调整系数模型研究

基于408条地震地面运动记录的统计分析,首先研究了地震动持时、矩震级、断层距和场地类别等对阻尼调整系数的影响,然后采用非线性回归分析提出了能体现持时和矩震级影响的阻尼调整系数模型.研究结果表明:持时和矩震级对阻尼调整系数有显著的影响,而断层距和场地类别影响较弱;阻尼调整系数相对于阻尼比存在异方差性;持时的影响可以通过在模型中包含线性震级项来体现.本文所提出的包含线性矩震级项的阻尼调整系数模型既能体现矩震级的影响,也能间接地体现地震动持时对阻尼调整系数的影响;模型的标准差能体现阻尼调整系数相对于阻尼比的异方差性.本文的研究结果可直接用于阻尼比为5%的位移谱衰减模型,也可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.

考虑矩震级影响的位移谱阻尼调整系数

基于408条地震地面运动记录统计分析，首先研究了矩震级（ Mw ）对位移谱阻尼调整系数（ DSF ）的影响。结果表明：Mw 对DSF的影响与周期（ T ）和阻尼比（ξ）有关；在T ＞0．6 s的范围内，当ξ＜5％时， DSF随着Mw的增长而增长；当ξ＞5％时， DSF随着Mw的增长而减小。随着T的增长， Mw 对DSF的影响越显著；ξ越远离5％， Mw对DSF的影响越显著。在T ＜0．6 s的范围内， Mw对DSF无显著影响；当Mw ＝5～6时， DSF受T的影响显著；随着Mw的增大，在T ＞～0．6 s范围内， DSF受T的影响逐渐减弱；当Mw ＝7～8时，在T ＞0．6 s范围内，除阻尼比为0．5％和1％的DSF外， DSF基本不随T而变化；DSF相对于ξ存在异方差性。然后提出了只考虑周期和阻尼比影响的DSF回归方程，计算出在指定周期和阻尼比处的残差，根据在长周期处该回归方程的残差随Mw 显直线分布，最后提出了包含线性矩震级项的DSF回归模型并给出了模型的回归系数。该模型的残差随Mw 和相对能量持时（ D5-95）的分布表明：模型能体现Mw对DSF的影响，能间接地体现D 5-95对DSF的影响。模型的标准差能体现DSF相对于ξ的异方差性。

考虑持时影响的位移谱阻尼调整系数

根据对408条地震地面运动记录的统计分析,首先研究了相对能量持时(D5-95)对位移谱阻尼调整系数(DSF)的影响。结果表明:D5-95对DSF的影响与周期(T)和阻尼比(ξ)有关;在长周期范围内,当ξ<5%时,DSF随着D5-95的增长而增长;当ξ>5%时,DSF随着D5-95的增长而减小;随着T的增长,D5-95对DSF的影响越显著;ξ越远离5%,D5-95对DSF的影响越显著;在短周期范围内,D5-95对DSF无显著影响;DSF相对于ξ存在异方差性。最后根据对只与周期和阻尼比有关的DSF回归方程的残差分析,提出了能反映D5-95影响的DSF回归模型并给出了模型的回归系数。残差分析表明:该模型能体现长周期范围内D5-95对DSF的影响。模型的标准差能体现DSF相对于ξ的异方差性。

浅析阻尼比对多层框架结构长宽比的影响

阻尼比代表了结构的一种耗能的能力。基于我国目前的结构设计规范,对于钢筋混凝土框架结构通常取5%[1];然而通过对实测建筑物的阻尼以及钢筋混凝土结构模型阻尼的试验数据对比发现,实测建筑物的平均阻尼比钢筋混凝土结构模型阻尼试验的平均值低1.3%,且均小于5%[6]。由于结构的阻尼具有离散性的特点,通过引入阻尼调整系数,分析了当阻尼比为3%、5%和7%时地震作用对多层框架结构长宽比的各楼层的剪力影响,并得到结论:当结构长宽比为2-3时,阻尼比对多层框架是存在一定的影响,且随着建筑高度的增加,阻尼调整系数逐渐降低。

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程。以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响。研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同。在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小。应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近。建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计。

减震榫与榫形防落梁装置应用于高速铁路简支梁桥的简化计算方法

针对应用最为广泛的铁路简支箱梁桥,结合铁路桥梁的抗震设防特点,研发了两种适用于铁路桥梁的新型减隔震装置—减震榫与榫形防落梁。对这两种装置进行长期深入的理论与试验研究,并且将装置在铁路桥上进行少量的工程应用,为装置的大量推广使用奠定了坚实的理论与实践基础。为规范减震榫与榫形防落梁装置的使用,利于装置的推广应用,对两种装置从构造到简化计算方法依次进行详细介绍。首先简要介绍装置的构造、作用机理及力学特性;然后采用非线性反应谱分析方法,对装置应用于铁路简支梁桥抗震设计的简化计算流程及公式进行详述;为加深工程技术人员对简化计算方法的理解与采用,给出了工程算例;由于计算过程涉及到反复迭代计算,为减少计算工作量,开发了计算分析的小程序。

关于不同阻尼比反应谱的研究

回顾了中、美、欧抗震设计规范关于不同阻尼比反应谱的相关规定及其存在的问题。通过理论分析指出,长周期、大阻尼的结构,阻尼力的影响不可忽略,工程设计反应谱应以弹性力为依据进行标定。根据实际地震记录反应谱的综合阻尼调整系数的分析,给出了规范(GB 50011—2001)的反应谱修正方案。

隔震结构等效线性化计算方法对比研究

通过10种等效周期及等效阻尼比计算方法、4种阻尼调整系数和5种加速度反应谱组合而成的200种等效线性化设计方法,分别对初始周期在0.6-1.5 s之间、屈服位移在2-11 mm之间的100个单自由度隔震模型进行位移估算,并与时程分析结果进行对比。结果表明：采用拟合中国加速度反应谱人工波计算隔震体系的延性系数较采用拟合美国、日本和欧洲加速度反应谱人工波计算结果大,具有较高的安全储备;采用拟合类似美国、日本和欧洲规范中的加速度反应谱与其对应的阻尼调整系数匹配较好,通过选择合理的等效参数计算方法进行等效线性化分析,可以获得精度较高的计算结果;现有的等效参数计算方法和阻尼调整系数方法很难使基于中国规范加速度反应谱的等效线性化分析具有较高计算精度。

一种简支梁桥抗震设计方法及应用

针对简支梁桥抗震设计问题,介绍一种简支梁桥双曲面球型支座减隔震设计方法。阐述了双曲面球型支座的力学模型,由双曲面球型支座的水平力,推导出双曲面球型支座的滞回曲线;根据双曲面球型支座的关键设计参数,计算出其等效刚度和等效阻尼比。将双曲面球型支座引入到简支梁抗震设计中,分别从减震和隔震两方面进行简支梁抗震设计进行分析研究,通过对动力放大系数与阻尼调整系数的分析,总结出简支梁桥双曲面抗震设计方法。以新建徐州至淮安至盐城铁路32m简支梁桥为例,通过简化的抗震设计方法与时程分析法对比,验证验证该抗震设计方法的正确性。