合肥新桥国际机场航站楼钢结构多点地震输入响应分析北大核心CSCD

地震地面运动的空间效应对大跨结构的动力响应有很大的影响.通过有限元软件ANSYS建立了合肥新桥国际机场航站楼模型,采用ANSYS中的时程分析模块对结构进行多遇地震下多点输入和一致输入的时程分析.选择了合理的视波速来考虑行波效应的影响.将多点地震输入响应分析得到的设计应力与一致输入进行了比较.结果表明,多点输入下设计应力比一致输入下设计应力增大的构件占有很大的比例.因此,在大跨结构的设计过程中,多点输入下的地震分析是必不可少的.应该应用构件的设计应力比来调整一致输入地震响应的结果.     

地下结构抗震分析的反应位移法研究

基于地下结构的震动特性,比较反应位移法在地下结构抗震分析中计算地震荷载作用下结构相对位移的三种方法。结合工程实例,分别应用三种求解方法计算地震荷载作用下的土层相对位移及作用在结构上的等效荷载,建立有限元模型分别计算结构各点的相对位移,并与时程分析法计算结果比较。结果表明:(1)不同求解方法计算得到的结构相对位移有很大的差异,由此导致结构地震响应差别显著;(2)不同计算公式有其相应的适用性,研究成果可为地下结构抗震设计提供参考。     

地震多点输入下K8单层球面网壳结构响应研究

地震动经过长距离传播到达结构场地时会存在空间变化,考虑地震动空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。采用时程分析法,计算不同屋面质量、不同矢跨比和不同杆件截面尺寸的90m K8单层球面网壳结构在多点输入下和一致输入下的地震响应,研究网壳结构地震空间相关性效应与结构参数的关系。分析结果表明:结构参数变化对多点输入下结构的拟静力响应和动力响应影响不同,致使地震动空间变化性对不同参数结构的影响有较大差异。通过系统的参数分析表明:轻质屋面、小矢跨比、大杆件截面尺寸网壳结构受地震空间变化影响较大。     

大跨度筒壳多点地震输入反应分析

研究了两种不同形式的筒壳模型参数及模型振动特性,通过纵波与横波作用下地震反应分析,说明地震波对长筒壳结构有明显影响,指出对长筒壳结构进行多点地震输入分析是非常必要的。     

考虑地形影响和多点激励的大跨高墩桥地震响应分析

提出一种综合考虑行波和地形影响的大跨结构在多点输入下的地震响应分析方法。首先计算P波在多种角度入射下两座山峰以及其间自由场地的时程响应,并以此作为两座山峰之间大跨桥梁的桥台及桥墩基础多支承点处的地震输入,这种地震输入综合了行波和地形的影响。然后基于多点激励下地震响应分析方法,编制有限元分析程序,在此基础上分析了考虑行波和地形综合影响下一座360m4跨高墩连续刚构桥的多点激励地震响应。从分析结果看,考虑地形效应和不考虑地形效应的差别较大,不考虑地形效应可能会较小的估计结构的内力响应。因此,大跨度结构地震响应分析应考虑地形的影响。本文分析结果可供抗震设计参考。     

多点地震激励下油气长输管道的动力响应分析

油气长输管道线路长,经过或跨越的场地条件复杂,不同区段的管道遭受的地震作用也不一样,如采用一致地震动输入对其进行动力响应分析,则与实际情况存在较大差别。本文考虑多点地震输入对油气长输管道进行动力分析,采用时程分析法对典型油气长输管道在多点地震激励及一致地震激励下的动力响应进行对比分析。结果表明,两种地震输入方法计算的动力响应存在较大差异,管道地震响应当分析时应考虑多点地震激励的影响。     

不同长度双层柱面网壳多点输入地震反应分析

以某长度为120m的双层柱面网壳工程为例,采用位移输入模型,对其进行多点输入和一致输入下的纵向地震反应分析,分别从纵向杆件、横向杆件和腹杆探讨该结构的地震响应规律,并通过改变模型长度研究了不同部位杆件的多点输入影响系数,得出仅考虑纵向地震作用时,对于文中算例当长度达到60m时应考虑多点地震输入进行设计的结论。     

考虑空间变异性的大跨桥梁地震响应分析

为研究考虑空间变异性的大跨度桥梁地震响应,利用行波激励法和基于随机的多点激励法进行分析。将二者激励分别输入基于苏通大桥建立的有限元模型上,考察在不同激励下两种输入法对结构响应的差异,结果显示:行波激励下的塔身弯矩值比多点激励的大;但行波输入产生的位移较多点输入的小,且波形有一定差别。考虑主塔内力和跨中挠度为控制因素,行波激励计算结果是偏安全的;而考虑主塔塔顶位移为控制因素,必须考虑多点激励的影响。     

双塔连体结构在耦合地震作用下的抗震性能研究

地震作用下双塔连体结构体系的变形和内力分布较为复杂,针对某一大底盘对称双塔连体结构,应用大型通用有限元软件建立结构的整体非线性分析模型,对该结构进行动力特性分析。同时对结构进行只输入水平向地震动、只输入竖向地震动和输入水平竖向耦合地震动三种不同工况的非线性时程分析,通过对比分析三种工况下的动力响应,研究相同烈度、相同水准的不同地震动对结构响应的影响。分析表明,其他条件相同时,在不同地震波作用下,对连体结构竖向位移起主要控制作用的因素不同。通过对计算结果的分析,可以比较全面地掌握连体结构的抗震性能,为连体结构进一步的研究和设计提供一定的理论参考依据。     

FAST反射面索网支承结构多点地震输入反应分析

地震传播至结构场地时会存在空间上的变化,考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜(FAST)反射面索网支承结构,对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型,模拟了338个模拟点处的地震动,采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件,对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明:地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响,有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下,受地震空间变化性的影响,主索94.08%的应力增加,应力平均增加了87.04%,下拉索43.51%的应力增加,平均增加了21.88%,三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa,均小于FAST用索的抗拉强度标准值;FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。     

Influence of seismic incident angle on response uncertainty and structural performance of tall asymmetric structure

The estimation of critical seismic response of a structure is complicated in nature due to the uncertain distribution of the internal forces under multidirectional seismic excitations. One of the important concerns inherent to this complication is the uncertainty associated with the final design direction as different seismic directions result in different seismic responses. In this regard, this research provides a detailed examination of (1) response‐to‐response and record‐to‐record variability under varying seismic orientations, (2) quantification of seismic response uncertainties and (3) the seismic performance of asymmetric structure in the context of conservative/nonconservative seismic design. With the mentioned research objectives, a realistic case study asymmetric structure under the influence of varying bidirectional seismic excitations was evaluated. It has been argued in this research that the seismic excitations applied at structure's reference axes are very unlikely to demonstrate maximum response for all response quantities simultaneously, even if it results in a peak response for a particular seismic response quantity. This research is particularly helpful for the critical assessment of directionality influence on asymmetric structures prior to making any decision during thestructural design process. Substantial arguments have been presented to emphasize the inclusion of the investigation of seismic response uncertainty in practical design of critical asymmetric structures.     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应.建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应.研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应.为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入.研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考.     

新型斜拉桥与摩天轮组合结构在地震多点激励作用下的响应分析

地震地面运动的空间变化效应(特别是行波效应)对大跨度结构的响应有很大影响。本文以天津慈海桥为工程背景建立了新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力分析模型,利用通用分析软件ANSYS对慈海桥行波效应进行了分析与讨论,研究比较了是否考虑行波效应以及不同相位差条件下行波效应的结构位移和内力响应,得到了慈海桥独特的地震反应特性。研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使慈海桥的地震响应发生较大改变。     

Effect of support flexibility on seismic responses of a reticulated dome under spatially correlated and coherent excitations

Reticulated domes with substructure system are affected by multiple-support seismic excitations that are spatially correlated and coherent. The influence of the coherency on the seismic responses of such a structure has been investigated but the effect of the spatial correlation and coherency on the responses for the system with different flexibility of the substructure has not been studied. A parametric investigation is carried out to address this issue for a single-layer reticulated dome. For the analysis, sets of records for multiple-support are simulated and used for time history analysis. The statistics of the responses of the dome with substructures of varying degree of flexibility are extracted from analysis, and compared with those obtained under uniform excitations. The results show the importance of considering spatially correlated and coherent excitations, especially as the stiffness of the substructure system increases. They also show that a flexible substructure system for the dome acts as a “base isolation” system for the dome under spatially correlated and coherent multiple-support excitations, and reduces the potential yielding and damage of the structure under large earthquakes. As the stiffness of the substructure system increases the consideration of uniform excitations instead of spatially correlated and coherent excitations can underestimate the seismic load effect by more than 25% for structural members in the reticulated dome and by more than 100% for the columns.     

持续强震作用下RC框架结构振动台试验研究

持续强震作用对结构破坏作用较强,是造成2008年汶川地震中大量房屋结构破坏的主要原因之一。为研究房屋结构在持续强震作用下的结构反应特征,设计和制作了12层RC框架结构模型,并对其开展了三次模拟地震振动台试验,研究结果表明：结构在相同地震波持续强震作用下,对这种激励波的反应强度逐渐降低,并趋于稳定;当采用其他地震波对模型结构进行激励时,结构对不同地震波的反应明显增大,结构地震反应剧烈并增长迅速。根据试验研究结果,提出结构抗震稳健性的概念,对结构抗震稳健性的机理进行了探讨,并提出了结构抗震稳健性概念性计算方法,建议加强结构的抗震稳健性研究,以提高房屋结构在持续强震作用下的安全性。     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

预应力蛋形消化池振动台试验研究

分别输入不同加速度峰值的El-Centro波和广州人工波,对1:8缩尺的预应力蛋形消化池模型进行了模拟地震振动台试验研究。对模型试验结果进行了加速度、位移、应变反应分析,并与有限元模型计算结果作了对比。发现在试验过程中,空池模型和半池水模型主要处于弹性阶段,局部有非线性反应出现;充水导致结构的基频降低;充水对中腹部以下壳体与对中腹部以上壳体产生相反方向的影响;不同的地震波输入对结构反应产生不同的影响,广州人工波下的结构反应较之输入相同加速度峰值的El-Centro波为大;有限元模型的计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明预应力蛋形消化池具有良好的抗震性能,三维流固耦合有限元分析模型以及时程分析计算方法是合理、可行的。     

型钢混凝土框架模型的弹塑性地震反应分析

本文根据两榀 １／８比例的型钢混凝土平面框架振动台试验,研究了结构在不同加速度峰值地 震波作用下的动力反应。考虑了型钢与混凝土之间的粘结滑移,推导出相应的转角－曲率关系,给出 屈服滑移转角和极限滑移转角的计算公式,并用分段变刚度杆单元模型,编制了弹塑性动力分析程 序,对试验模型进行了对比分析。     

型钢钢筋混凝土框架振动台试验及弹塑性动力分析

本文根据两榀1/8比例的型钢钢筋混凝土框架振动台试验,研究了结构动力特性的变化规律,以及在不同加速度峰值的地震波作用下结构的加速度反应和位移反应.运用分段变刚度杆单元模型,并考虑型钢与混凝土之间的粘结滑移,编制了弹塑性动力分析程序,可进行型钢钢筋混凝土结构的地震反应分析.     

铁路桥梁铅芯橡胶支座桥梁减隔震应用研究

给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及支座设计参数的计算方法和取值范围,建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,通过改变地震激励、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究,分析了隔震效果。