非线性土层随机地震反应的概率平均等价线性化法

本文在总结现有计算土层平稳随机地震反应等价线性化法的基础之上,提出了新的概率平均等价线性化法,以单层土、单自由度水平剪切振动系统为例,用Monte-Carlo数值模拟法对本文方法及其它方法进行了统计检验。结果表明,概率平均法概念明确,精度较其它方法更高,计算也不复杂,是一种较好的方法。

场地土的随机地震反应分析

研究了剪切模量随深度呈线性变化时场地土的随机地震反应分析方法 ,分别建立了基岩输入地震动加速度功率谱函数为白噪声和过滤白噪声时场地土的随机地震反应分析理论。

水平成层地基非平稳随机地震反应分析

本文将线性系统随机地震反应的时域模态分析技术与非线性土结构概率平均等价线性化法相结合,构造了一种计算水平成层地基土层非平稳随机地震反应的近似算法。对同一计算实例,同时进行了平稳输入平稳输出、平稳输入非平稳输出、非平稳输入非平稳输出三种不同的计算,检验了输入输出非平稳效应的影响,给出了有关的结论。

考虑地基岩土参数不确定性的核电厂结构随机地震反应分析

在考虑土-结构相互作用(SSI)效应的情况下,引入随机地震反应分析方法,探讨地基岩土参数的不确定性对核电厂地震响应的影响。基于ANSYS程序,采用常数阻抗法,通过设置边界弹簧和阻尼来考虑地基土的作用,并通过设置弹簧和阻尼参数的不确定性,来模拟岩土动态参数的不确定性。针对某1000MW级压水堆核电站反应堆厂房结构,进行随机地震反应的数值仿真分析,并将随机反应结果与确定论分析结果进行了对比。结果表明,随机分析方法是确定论分析方法的有益补充,二者结合能更合理地反映参数的不确定性对结构地震响应的影响。

基于随机地震反应的桥墩-群桩-土相互作用研究

考虑地震动的随机性,利用复反应分析技术,采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散,采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较,结果表明:相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关;软土层剪应变水平及分布发生了显著变化,群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布;地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小,但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大,增幅达5%～30%左右;此外,地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。

土层随机地震反应分析中侧向边界的影响分析

研究了随机地震激励下土层地震反应及土-结构相互作用分析中有限土域的取值范围对计算精度的影响。分别以基岩白噪声谱和杜修力修正基岩谱作为输入,进行了土层随机地震反应分析,探讨了自由边界、固定边界和黏弹性边界3种人工边界条件下土域的取值范围、土介质阻尼和土体长深比(L/H)对土层随机地震反应的影响,给出了侧向人工边界合理位置的具体建议。在此基础上,选取土体的合理边界范围,建立土-结构相互作用分析模型,分别以基岩白噪声谱、杜修力修正基岩谱以及实测地震波功率谱作为输入,进行了土-结构相互作用体系随机地震反应分析,计算结果验证了侧向人工边界取值在土-结构相互作用体系随机地震反应分析中的有效性。

大跨桥梁结构随机地震反应的概率密度演化分析

采用非平稳地震动随机过程的正交展开模型,结合最新发展的概率密度演化方法,以南京长江第三大桥为工程背景,对大跨度斜拉桥在随机地震作用下的动力反应进行研究。重点研究在"顺桥向"、"横桥向"、"顺桥向+横桥向"及"顺桥向+横桥向+竖向"四种不同地震动输入模式下的斜拉桥结构的随机动力反应,从而获得在不同控制准则下结构反应的丰富概率信息,这为大跨桥梁结构的随机地震反应和抗震可靠度分析提供新的途径。

大型渡槽结构随机地震反应与抗震可靠度分析

应用概率密度演化理论,分别研究了大型渡槽结构槽内水位变化以及水体与渡槽相互作用情况下的随机地震反应与抗震可靠度问题。分析结果表明,渡槽结构随机地震反应的概率分布呈现非规则分布,大型渡槽结构的随机地震反应与失效概率随着槽体内水位上升而显著增大。当槽体内水位一定时,考虑水体晃动对渡槽结构的影响,其地震反应却明显偏小,且抗震可靠度大幅提高。

土层随机地震反应的动力可靠度计算

研究了土层的随机地震反应分析方法 ,建立了基岩输入地震动加速度功率谱函数为白噪声和过滤白噪声时土层的动力可靠度计算理论。结果表明 ,首次超越破坏机制比疲劳破坏机制计算简单 ,它既能给出土层在时间 t内首次超出某一限值 b的破坏概率 ,也能给出在某一限值时的破坏时间 ,是进行土层地震动力可靠性分析的有效方法。

深厚场地大型桥梁桩基础随机地震反应及可靠性分析

以苏通长江大桥主墩特大型群桩基础为研究背景,考虑地震动的不确定性,将地震激励作为平稳随机过程,采用随机地震反应分析方法,对深厚场地上群桩基础受上部桥墩荷载下的地震反应进行研究。土体动力非线性性能采用等效线性化方法考虑。由于桥墩惯性作用以及软土土层对桩身位移的约束作用,地震激励下桩身位移呈三角形分布。土体位移与土体和基础间距离有关,桥墩-桩-土相互作用对基础两侧1.5倍基础宽度的土体位移有较大影响。桩体内力反应结果表明,桩顶及桩身上部剪力及弯矩均较大,边桩剪力显著大于中间桩剪力。此外,基于强度破坏准则,对以桩身屈服剪力作为控制指标的群桩基础动力可靠性进行了分析。

指数函数模量成层土上剪切梁的随机地震反应

按照剪切梁理论,给出了指数函数剪切模量成层土上剪切梁的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式,应用振型叠加原理计算了这种梁的地震反应,然后利用随机振动理论,基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数、白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该梁对地震的随机动力响应问题。计算结果表明:在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层和梁的最大期望反应均有别于过滤白噪声谱时的相应值;平稳输入与输出时,地基和梁的最大期望反应总是不小于非平稳过程时的相应值。

土-桩-结构相互作用体系随机地震反应分析

本文采用随机振动理论与有限元技术相结合的方法,以基岩随机地震作为输入,对群桩基础和土-桩-结构相互作用体系进行了三维随机地震反应分析。文中首先以-3×3群桩基础作为分析模型,探讨了桩-土-桩动力相互作用对承台随机地震反应的影响;然后,用单自由度体系模拟上部结构,分析了上部结构惯性对桩基承台随机地震反应的影响。在此基础上,以某桥桥墩为背景,用多自由度体系模拟上部结构,建立了土-桩-结构相互作用体系的三维分析模型,获得了桩基承台的功率谱响应、以及桩顶处的主应力标准差和主应力速率标准差等结果,探讨了群桩顶部各桩主应力标准差的分布规律,得到了一些有应用价值的结果。

随机地震反应谱研究及其应用(英文)

选择Kanai-Tajimi地震动模型,基于我国现行抗震规范(GB50011-2001)并利用随机极值原理进行参数研究.给出了多遇地震作用下的模型参数,对罕遇地震作用下的模型参数进行了初步探讨.在线性单自由度体系随机振动理论基础上提出了随机地震反应谱,给出了谱值及其概率分布.利用非线性体系随机振动理论对弹塑性随机地震反应谱也进行了探讨.利用随机地震反应谱确定了某钢-砼混合支架结构的水平地震作用.随机地震反应谱能够弥补常规反应谱不能给出最大反应发生概率的缺陷,同时也能将复杂的随机振动理论和广大工程师所熟悉的抗震知识结合起来,从而促进随机振动理论在实际工程中的应用.

幂函数模量成层土上剪切梁式结构的随机地震反应

按照剪切梁理论,给出了幂函数剪切模量成层土上剪切梁式结构的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式.在此基础上,用振型叠加原理计算了该梁式结构的地震反应,然后利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数:白噪声谱和过滤白噪声谱,研究了该梁式结构对地震的随机动力响应问题.计算表明:1)在基岩输入地震加速度的功率谱为白噪声谱的情况下,土层和梁式结构的最大期望反应,均有别于过滤白噪声谱时的相应值;2)平稳输入与输出过高地估计了土层和梁式结构的随机响应.

典型土层场地随机地震反应规律分析

针对硬、中、软3种土层场地,选取历史上实测到的Ⅰ类和Ⅱ类场地的地震动记录各100条,分别调整地震动记录加速度峰值至0.1g、0.2g和0.3g,并采用一维等效线性化方法开展了场地随机地震反应研究,系统分析了地震动峰值加速度、速度和位移反应的变异性规律。主要结论为,位移和速度峰值的变异性随场地土变软而增大;位移和速度峰值变异性较加速度峰值的变异性更为突出;利用50条左右的地震动记录即可获得场地地震反应均值和标准差较为稳定的结果。

土层非平稳有效应力随机地震反应分析

本文将线性系统非平稳随机地震反应的时域模态分析技术与非线性土结构平稳随机反应的等价线性化法相结合,将地震时土中孔隙水压力的增长模拟为随机荷载作用下的累积损伤过程。针对饱和地基土层,提出了有效应力非平稳随机地震反应分析方法。应用此法对日本新潟地震时严重液化的场地进行了总应力和有效应力的综合分析,给出了有关的初步结论。

指数函数模量成层地基上变截面坝的随机地震反应分析

利用剪切梁理论推导出了指数函数剪切模量成层地基上变截面坝的自振频率方程及任意阶振型函数的解析表达式,在此基础上用振型叠加原理分别给出了地基和变截面坝的地震反应解析表达式。利用随机振动理论,并基于基岩输入地震加速度的功率谱密度函数(白噪声谱和过滤白噪声谱),研究了地基和变截面坝对地震的随机动力响应问题。数值计算表明:①在白噪声谱的情况下,土层和变截面坝的最大期望反应均有别于过滤白噪声谱时的相应值;②平稳输入与输出时地基和变截面坝的最大期望反应与平稳输入非平稳输出的相应值很接近;③平稳输入过高地估计了土层和变截面坝的随机响应。

大跨度桥梁直接考虑拟静力位移影响的随机地震反应分析

对 Duhamel积分引入了改进的脉冲响应函数 ,建立了激励演变谱矩阵与总动力响应演变谱之间的关系 ,并对实际大跨度斜拉桥进行了数值计算。这一成果实现了全面考虑各种地震动时空变化特性下的直接求解结构总动力响应的时域法和频域法计算列式 ,使得地震动多点激励下考虑拟静力位移影响的结构响应计算过程大为简化。

地震动的空间变化对连续刚构桥随机地震反应分析

采用随机振动理论与有限元技术相结合的方法,以基岩随机地震作为输入,对考虑桩-土相互作用的连续刚构桥进行了水平随机地震反应分析;分析行波效应、部分相干效应和局部场地效应对连续刚构桥地震响应的影响;获得了连续刚构桥的墩顶的位移功率谱响应以及各墩墩底的弯矩均方差和功率谱密度曲线。

复杂高层结构随机地震反应中阻尼模型的影响分析

扼要比较了Rayleigh阻尼和Caughey阻尼两种阻尼模型,利用ANSYS软件中的APDL编程语言进行二次开发,将Caughey阻尼模型应用到复杂高层建筑结构的随机地震反应分析中;以某实际复杂高层建筑为例,采用现场测试和数值模拟相结合的方法,分析了不同阻尼模型对复杂高层结构随机地震反应计算结果的影响,讨论了Rayleigh阻尼模型和Caughey阻尼模型的适用范围.结果表明,Rayleigh阻尼模型的曲线形状与所选取的控制频率相关,两控制频率间的计算阻尼比小于实测结果,两控制频率以外部分的计算阻尼比则大于实测阻尼比;Caughey阻尼模型能在较大频率范围内较准确地反映结构的阻尼特性.