长周期地震动的非弹性反应谱

根据长周期地震动的特性,选取139条长周期地震动记录,以分析结构动力参数和长周期地震动特性对长周期地震动非弹性反应谱的影响规律。研究结果表明:与常规地震动相比,恢复力模型和屈服后刚度比(η)对地震动非弹性反应谱中长周期段的影响较大,且场地土对非弹性反应谱的放大效应更为显著;相反,阻尼比(ξ)和位移延性比(μ)对常规和长周期地震动非弹性反应谱的影响规律较为类似。提出在建立长周期地震动设计谱时,应选取合理的恢复力模型和η,参考已有ξ和μ对常规地震动反应谱的影响规律,并针对不同的场地类型建立相应的设计谱;可以先建立某标准设防烈度的长周期地震动的设计谱,其他设防烈度的设计谱可用PGA_(设防)与PGA_(标准)的比值调整得到。

非弹性反应谱衰减规律研究

为研究非弹性反应谱的特征,选用美国西部Californ ia州15次较大地震中的266条强地震动记录,建立了非弹性反应谱衰减规律.分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对非弹性反应谱的影响.研究发现,随着场地变软或震级增大,非弹性反应谱增大;随着延性系数增加,非弹性反应谱降低,但延性系数增加到一定程度,谱值变化不大;随着距离增加,每个周期的非弹性反应谱值衰减很快.

基于Bouc-Wen-Baber-Noori模型的非弹性反应谱研究

建立一个能够合理有效地反映结构刚度退化、强度退化以及捏拢效应的滞回模型有助于澄清强度退化、刚度退化和捏拢效应对非弹性反应谱的影响。因此,本文将能够表征不同滞回特性的Bouc-Wen-Baber-Noori模型引入到单自由度体系非弹性反应谱的研究中,通过将运动方程转化为一阶偏微分方程组,然后采用Gear法求解,分别研究了强度退化、刚度退化和捏拢效应对相对位移反应谱和绝对加速度反应谱的影响。在此基础上通过引入增量动力分析理论,研究了非弹性反应谱与地震动加速度峰值之间的关系。鉴于Bouc-Wen-Baber-Noori模型参数众多,本文对基于Bouc-WenBaber-Noori模型的非弹性反应谱进行了参数敏感性分析,获得了各参数对单自由度体系非弹性反应谱的影响阶数。研究结果表明:强度退化对非弹性反应谱的影响较小;刚度退化对非弹性反应谱具有一定的影响;捏拢效应在非弹性反应谱的研究中不可忽略。这一结论,可望澄清不同研究者关于滞回特性对非弹性反应谱的影响所存在的认识分歧。

非弹性反应谱计算的一个改进算法

本文就非弹性地震反应谱的计算问题(运动方程的形式,谱参量的选取,方程解算中恢复力模型上拐折点的处理和时间积分方法),给出了几点理论考虑,介绍了一个改进的算法。这一算法具有精度好和效率高的优点,这对做好结构抗震设计和其它地震工程问题中需要处理大量强震动数据的分析研究工作是有利的。文中还就双线型恢复力模型具体计算了2个例子(一个为屈服强化情形,另一个为理想弹塑性情形)。最后联系计算工作和计算结果,对非弹性反应谱计算中的其它有关事项做了补充讨论和说明。

基于强度折减系数的非弹性反应谱研究

本文利用历次破坏性地震中所获得的1088条强震记录,根据我国的场地类别和设计特征周期进行分类,采用BISPEC程序对单自由度弹塑性系统的非线性地震响应进行计算,基于Nassar&Krawinkler所提出的强度折减系数模型,对计算结果进行统计回归分析,获得了与我国设计规范相容的强度折减系数模型。

双向地震作用下等延性强度折减系数反应谱研究

目前弹塑性反应谱的研究几乎都是以单自由度体系和单向地震输入为前提的,然而实际地震动的多维性,结构非线性的空间耦合特性使得基于单自由度体系的弹塑性反应谱存在局限性,为此本文进一步发展了双向地震作用下单质点双自由度系统的弹塑性反应谱模型。通过硬土、中硬(软)土、软土场地的178条地震记录作为地震输入,采用了不同以往的方法,建立了基于统计的强度折减系数设计谱。按3类不同场地,分析了延性系数、两水平主轴方向周期比对强度折减系数设计谱的影响。并根据统计结果,给出了便于工程应用的等延性强度折减系数简化设计谱公式。

基于非弹性位移的土-结构相互作用的抗震设计方法

基于等效线弹性系统位移的土-上部结构相互作用抗震设计方法中的不足,特别针对设计标准中关于相互作用系统等效阻尼比公式以及相关研究提供的设计步骤中存在的问题,提出了一个新的基于非弹性位移且考虑土-结构相互作用抗震设计方法。该方法将相互作用系统用一个等效单自由度理想弹塑性振子替代,并结合非弹性位移谱进行设计。给出了替代振子周期、阻尼比和延性比的公式和推导过程,以及与《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中弹性位移谱相容的非弹性位移谱的建立方法和具体的设计步骤。并使用提出的公式对已有的基于弹性位移谱的设计方法进行了修正。将新方法与修正后的已有方法应用于具体的设计算例,通过非线性时程分析方法对设计结果进行验算。验算结果表明,基于非弹性方法的设计最大位移值比基于弹性方法的方案更接近时程分析结果。

工程结构等延性地震抗力谱研究

研究结构的非弹性反应谱对改进现有的结构抗震设计、发展基于性态的抗震设计以及了解复杂地面运动特性与结构动力特性之间的关系具有重要的意义。利用大量的单自由度在强震记录作用下的弹塑性动力时程分析,对等延性地震抗力谱这一重要的非弹性反应谱进行了较为详尽的研究,给出了四类场地条件(基岩、硬土、一般土和软土)下的平均等延性地震抗力谱,总结了对工程结构的抗震设计和研究具有实际意义的规律和特征,并分析了场地条件、结构的延性系数以及周期等对等延性地震抗力谱的影响,提出了新的拟合公式,其成果可供抗震研究和设计直接应用。

改进的适应谱Pushover方法评价桥梁结构的抗震性能

利用完全解耦的方法对适应谱Pushover方法进行简化,建立了更适于工程实际应用的改进的适应谱Pushover方法(IASPA法).利用该方法对四种典型地震动作用下的桥墩进行计算分析,并将计算结果与倒三角分布模式、均匀分布模式的Pushover分析的结果和非线性时程分析的结果进行对比研究.结果表明,改进的适应谱Pushover方法比其它两种Pushover方法的计算结果更接近于非线性时程分析的结果,从而验证了该方法的有效性.

考虑退化、捏拢和双向耦合效应的等强度延性需求谱

传统的等强度延性需求谱通常难以有效地考虑强度退化、刚度退化、捏拢效应以及双向恢复力耦合效应的影响。鉴于此,基于双轴Bouc-Wen-Baber-Noori模型,建立了双向地震激励作用下单质点双自由度体系非弹性地震反应谱的基本方程,并定量分析了强度退化、刚度退化、捏拢效应和双向恢复力耦合效应对结构地震延性需求的影响,进而分别建立了等强度延性需求的均值谱和标准差谱的预测方程。分析结果表明:强度退化、刚度退化和捏拢效应会增大结构的地震延性需求;双向恢复力的耦合效应对地震延性需求的影响,取决于结构沿两个主轴方向地震耗能能力的相互竞争;退化、捏拢和耦合效应会明显增大结构地震延性需求的标准差,且非线性程度越高,随机性表现越明显;随着结构沿两个主轴方向自振周期的增加,等强度地震延性需求的均值和标准差均逐渐减小。

一种基于能力谱法的位移抗震设计方法

近几十年里提出的基于位移的抗震设计方法 ,直接从结构的性能目标出发 ,以位移为前提 ,受到了土木工程界的热切关注。然而 ,目前国内外学者提出的基于位移抗震设计方法 ,大多使用具有有效刚度和阻尼的等效弹性结构来代替非弹性体系的地震反应 ,并需要经过反复迭代计算 ,使得计算步骤相当烦琐。本文在Fajar改进的能力谱法的基础上 ,利用《公路工程抗震设计规范》 (JTJ0 0 4 89)中的加速度反应谱获得了地震需求反应谱 ,并采用具有 5 %屈服后刚度比的双线性力 -位移模型来得到抗震结构的能力谱 ,建立了适合我国规范采用的基于能力谱法的位移抗震设计方法。从结构的目标位移和位移延性需求出发 ,使用该方法不需线性置换结构和迭代过程即可完成结构的抗震设计。

能力谱方法在梁桥抗震性能评估中的比较研究

本文在阐述了能力谱方法的基本原理和实施步骤的基础上,比较了五种不同的改进能力谱方法在计算原理和实施步骤上的差异,并对它们的特点进行了剖析。然后,用这五种能力谱方法分别对9个中短周期的梁桥纵桥向的简化模型进行6条地震波下目标位移的估计,并以非线性时程分析结果为标准,比较了这五种方法的计算精度。结果显示,前三个短周期体系方法的误差离散性比较大,周期大于0.65 s后的误差基本稳定在±30%以内,使用非弹性反应谱的方法计算结果误差在±30%以内的个数多于对应使用弹性反应谱的方法,此外,精度较好的两条波,对应反应谱加速度峰值较小,且附近加速度变化较平缓。