基于MPA考虑土-结构相互作用的RC框架抗震性能的研究

采用ATC-40推荐的土集中参数模型,将土-结构相互作用引入MPA分析中,并考虑重力荷载下的P-Δ效应,研究RC框架的抗震性能。利用SAP2000对一10层RC框架分别进行考虑SSI的MPA分析、Accel和Mode1侧向加载模式的Pushover分析以及非线性动力时程分析,进行不同场地类型下结构抗震性能的评估。多遇地震结果表明:考虑SSI的MPA分析最接近时程分析的结果,顶点位移和层间位移角误差分别在10%和20%以内。罕遇地震结果表明:考虑SSI效应后,常规Pushover分析的误差较大,已不能满足精度要求;而考虑SSI的MPA在一定程度上能评估结构的抗震性能。若结构未倒塌,考虑SSI的MPA能较好地估计塑性铰的分布;若结构倒塌,考虑SSI的MPA得到的梁铰分布与时程分析较一致,然而低估了底层柱铰的塑性变形,但不影响对结构薄弱层的判断。     

基于强度折减系数谱的规则桥梁弹塑性地震反应分析方法

选用43次地震中获得的350条地震波,进行单自由度(SDOF)系统的非线性时程分析。运用统计回归方法,得到4类场地上SDOF系统强度折减系数与弹性周期和位移延性比的关系谱。将规则桥梁等效为SDOF系统,提出利用弹性反应谱和强度折减系数谱计算规则桥梁最大弹塑性地震反应的简化方法。等效SDOF系统的恢复力关系通过桥墩塑性铰截面的弯矩-曲率分析确定,并考虑了桥墩基础弹性变形的影响。运用给出的简化方法和非线性时程分析,对32 m铁路简支梁桥在罕遇地震下自振周期及墩顶最大位移进行计算,验证了该方法的有效性。该方法既可用于桥梁结构的抗震设计,也可用于抗震评估分析。     

大跨度连续梁拱桥抗震性能研究

为了研究铁路大跨度连续梁拱桥的抗震性能,以某高烈度地区在建高铁(39.55+168+39.55)m连续梁拱桥为例,采用反应谱和非线性时程方法分析其在在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能。结果表明:在多遇地震下桥墩截面保持为弹性工作状态,在罕遇地震下固定墩进入塑性,桥墩延性比能够满足规范要求。相关分析方法能为类似铁路梁桥抗震分析提供参考。     

夹层橡胶垫基础隔震框架结构非线性时程分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对基础隔震与传统抗震的多层钢筋混凝土框架结构进行了地震反应时程分析。对比基础隔震与传统抗震结构在同一地震波输入下的动力反应,研究2种结构模型的加速度、层间剪力、层间位移以及阻尼比对减震效果的影响。研究结果表明:钢筋混凝土框架结构采用基础隔震技术之后,结构地震反应明显降低。     

铁路客站板壳结构站台雨棚抗震性能分析

随着高速铁路快速发展，车站站台雨棚不仅满足为旅客遮风挡雨的基本服务功能，还要兼顾造型美观的要求。板壳结构雨棚将两者需求同时兼顾，但这种板壳结构的屋面板雨棚结构形式受力复杂，需对其进行抗震性能研究，明确其主要的力学性能。采用有限元软件建立雨棚结构的三维力学模型，并完成了多遇地震和罕遇地震激励下雨棚的动力响应计算，得到了结构关键部位的位移、加速度、应力响应及结构损伤情况。同时，对不同跨度/波长比值的板壳结构雨棚模型进行分析。结果表明：悬挑部分对结构整体的地震效应影响较大，抗震的薄弱环节位于悬挑一侧的边柱柱脚和梁柱节点处；多遇地震作用下，雨棚结构的最大层间弹性位移角满足规范要求；罕遇地震作用下，结构构件仍处于弹性阶段内，设计的结构能够实现预期的抗震设防目标。     

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。     

设置加强层的钢框架-核心筒结构的动力弹塑性时程分析

基于地震作用下水平加强层对钢框架-核心筒结构的影响,对一个34层未设置加强层与设置1道、2道和3道加强层的钢框架-核心筒结构进行三向弹塑性动力时程分析。通过计算,得到4种结构在地震动主方向7度、8度和9度罕遇地震作用下的楼层位移反应及塑性铰分布情况,综合分析设置不同数目加强层对结构抗震性能的影响。研究结果表明：设置加强层可以提高结构的刚度,设置2道加强层的抗震效果优于设置1道和3道加强层的抗震效果。     

铁路钢筋混凝土连续梁桥静力弹塑性抗震分析

以某铁路钢筋混凝土连续梁桥为例,建立全桥有限元模型,对结构进行模态和弹性反应谱分析.在此基础上,依据规范对该桥进行多遇地震和罕遇地震两种工况下的静力弹塑性分析.参考ATC-40分析流程和我国规范,基于能力谱方法对该桥抗震性能做出评估,并与弹性反应谱方法分析结果进行比较分析.     

城际铁路连续梁桥抗震计算方法对比分析

研究目的:城际铁路桥梁在多遇和罕遇地震作用下的设计检算方法选择,对于桥梁结构的安全性具有重要作用。为深入研究城际铁路连续梁桥的不同抗震计算方法的特点,并确定在不同计算阶段的方法采用,本文以大连市金州新区至普湾新区的一座城际铁路预应力混凝土连续梁为例,首先介绍铁路规范简化算法、反应谱法和弹性、弹塑性时程分析法的计算流程,然后运用三种方法分别对该连续梁桥进行多遇地震和罕遇地震作用下响应分析,并进一步采用简化算法和弹塑性时程分析法计算罕遇地震下的延性系数,对比三种方法的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力的计算结果。研究结论:(1)对于连续梁桥,多遇纵向地震计算采用三种方法差异不大;(2)多遇横向地震计算应采用反应谱法或时程分析法,采用简化算法偏危险;(3)罕遇地震作用计算应采用弹塑性时程分析法,更为经济合理;(4)罕见地震作用计算采用简化算法或反应谱法结果失真,会严重放大墩底弯矩,增加配筋量;(5)本研究成果在铁路连续梁桥的抗震设计领域具有一定的指导和借鉴意义。     

基于凸集模型的不确定性钢筋混凝土桥墩抗震性能设计方法

当对不确定变量的信息掌握较少时,由概率模型得到的结果是值得怀疑的.本文采用对信息要求少得多的凸集模型描述设计目标位移、水平地震基本加速度和反应谱特征周期的不确定性,结合直接基于位移的设计方法,针对钢筋混凝土桥墩,提出一种界限性能设计方法.该设计方法考虑不确定设计参数的界限范围,得到抗震设计结果的区间,从而可以评定现行抗震规范设计结果的可靠性或抗震设计结果对不确定性设防参数的敏感性.算例结果表明,由我国规范方法得到的设计结果均处于本文基于凸变量分析得到的结果的下半个区间;设计基底剪力对目标位移的变化最敏感,其次为反应谱特征周期,最后为水平地震基本加速度.     

地震作用下RC框剪结构剪力墙和框架柱的曲率延性与结构层间位移延性关系

研究地震作用下RC框剪结构的框架柱、剪力墙的曲率延性需求与结构最大层间位移延性需求之间的统计关系。框架柱、梁与剪力墙均采用指定弯矩―曲率关系的滞回单元,建立15层和30层平面RC框架剪力墙数值结构。通过弹塑性静力分析和地震动力时程分析,获得框架柱、剪力墙的曲率延性需求以及结构最大层间位移延性需求,探讨地震加速度峰值、结构弯剪比例对延性需求的影响,分别建立框架柱曲率延性需求与结构层间位移延性需求、剪力墙曲率延性需求与结构层间位移延性需求的定量统计关系。结果表明:框架柱、剪力墙的曲率延性需求和结构层间位移延性需求随地震加速度峰值增加而增加;剪力墙曲率延性需求随弯剪比例系数增加而减小,而框架柱和结构层间位移延性需求随弯剪比例系数增加而增加。考虑弯剪比例影响,拟合建立的函数模型与样本分析数据有较好的吻合,可指导RC框剪结构的初步抗震延性设计和评估。     

连续刚构桥地震反应分析

研究目的：为检验双线连续刚构铁路桥在多遇地震和罕遇地震下的抗震性能，参照《铁路工程抗震设计规范》要求，对连续刚构桥进行自振特性分析、多遇地震下的弹性地震反应分析和罕遇地震下的弹塑性地震反应分析。分析过程也可作为高墩铁路桥地震反应分析的一种方法。研究结论：通过自振特性分析，得到该桥的主要自振周期与振型。弹性地震反应分析包括反应谱分析和弹性时程分析，根据分析结果，采用容许应力法对桥墩截面进行抗弯验算。弹塑性地震反应则首先采用纤维模型进行桥墩截面的弯矩一曲率分析，得到截面弹塑性弯曲能力曲线，将其转化为等效的折线模型，作为桥墩相应位置的等效分布塑性铰弯曲特性，进行弹塑性动力分析，得到桥墩截面的弯矩一曲率滞回曲线，从而判定该桥在罕遇地震作用下的抗震性能。分析结果表明该桥满足规范“小震不坏，大震不倒”的抗震设防要求。     

城市轨道交通桥梁抗震设计与研究

以城市轨道交通设计实例为主要依据,结合相关规范,根据能量转换原理对轨道交通桥梁抗震设计进行研究。结论为:减小结构体系刚度和加大能量输出是降低结构地震动响应的有效方法。通过控制结构尺寸、设置塑性铰和减隔震支座等方法可以有效降低结构体系刚度;通过设置防震挡块,高阻尼支座等能够加大能量输出。实际震害表明,罕遇地震作用下,抗震计算无法得到结构响应的精确值,结构的内力和变形特征难以把握。根据桥梁破坏机理,通过概念设计才是达到罕遇地震作用下结构抗震性能目标的首选方法。     

粉房湾长江大桥抗震分析

采用有限元软件对粉房湾长江大桥进行抗震分析,建立结构力学模型。在动力特性分析基础上,计算采用反应谱分析法和时程分析法,并按多遇地震和罕遇地震进行抗震分析。阐述反应谱曲线和地震波的选取,通过分析计算结果,得出评估桥梁抗震性能时,以时程分析法结果为准等结论。     

罕遇地震作用下HADAS加固某大跨度结构的静力弹塑性分析

汶川大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑都进行了抗震加固,为了保证加固后结构的抗震性能,在大型复杂工程的结构分析中逐渐采用了基于性能分析方法。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对设防烈度提高由6度提高至7度的情况,采用Push-Over法对其采用软钢阻尼器加固前后的有限元模型进行7度罕遇地震作用下结构的弹塑性分析,研究该结构在7度罕遇地震作用下的内力、变形与破坏情况,比较加固前后结构模型的动力特性与抗震性能,研究结构在大震作用下的薄弱环节与塑性铰的分布特点。研究结果表明:加固前后模型均能满足7度罕遇地震抗倒塌验算,但是,原结构二层位置较为薄弱,容易发生局部破坏,而加固后结构刚度更为均匀,大震下的抗倒塌能力增强。     

高墩大跨连续刚构铁路桥抗震可靠度分析

考虑结构参数随机性的动力可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题.本文基于随机分析的响应面理论和规范反应谱方法,提出一种分析具有随机结构参数桥梁抗震可靠度的方法.通过拟合的多项式函数来近似替代表示结构随机输入与输出变量之间作用关系的功能函数,按照结构的破坏准则及其极限状态方程,进行可靠度分析.运用该方法研究高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度,分析时考虑结构参数和场地土的随机性,分别计算连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度.结果表明,该桥设计满足抗震规范要求.     

远场地震下多跨简支梁桥搭接长度需求分析

为研究远场地震作用下简支梁桥的搭接长度需求，基于ANSYS软件建立多跨简支梁桥的三维有限元模型，分析远场地震动特征对简支梁桥搭接长度和结构弹塑性的影响；利用国内外抗震设计规范，分析简支梁桥在不同墩高、跨径下的搭接长度。分析研究表明：各国抗震规范搭接长度计算公式中，中国和日本规范搭接长度计算公式比较保守，美国东西部的抗震设防标准不同，规范计算的搭接长度差异较大，AAHSTO规范约为Caltrans规范的3倍；远场地震下的搭接长度设置满足抗震设计规范要求，当PGA为0.1g、0.15g、0.2g和0.25g时，2号桥墩墩底的弯矩和剪力最大，其塑性铰最大转角分别为0.007 39,0.007 93,0.023 2 rad和0.021 2 rad,均小于极限转角；在远场地震动不同峰值加速度作用下，墩梁相对位移最大值分别为16.6,18.7,26.2 cm和28.5 cm,占规范计算值的19%、21%、30%和32%;现有抗震规范中的搭接长度计算公式过于保守，应当结合地震动特征进行合理修正。     

铁路门式墩非线性时程反应分析研究

研究目的:门式墩属于典型的钢筋混凝土桥墩,在罕遇地震作用下,应进行非线性时程反应分析。本文以某铁路门式墩为研究对象,通过人工生成地震波,利用纤维塑性铰单元建立Midas非线性有限元计算模型,计算其在罕遇地震波下的动力响应。研究结论:(1)将纤维塑性铰模型用于门式墩这种墩柱轴力的时变较大的结构进行非线性弹塑性地震响应分析是可行的;(2)算例计算结果表明:按照规范规定配置箍筋的情况下,门式墩潜在塑性铰区域均不同程度进入了塑性工作状态,在7度(0.1g)和8度(0.2g)的水准下,延性比的平均值分别为1.60和3.02,在9度(0.4g)的水准下,需将截面配筋率提高至1%,延性比的平均值为4.51,满足规范要求;(3)非线性时程反应分析时,设计人员除了需要关心延性比的数值是否满足规范要求以外,还应特别注意查看塑性铰区域截面的状态,以确保结构不发生倒塌;(4)鉴于非线性时程反应分析的理论和软件越来越成熟,规范宜明确给出分析所需的各种参数,便于技术人员进行准确的应用;(5)本研究成果可用于铁路桥梁抗震设计。     

高架地铁车站抗震分析

以某轨道交通工程高架地铁车站为背景,建立有限元计算模型,分析地震作用下高架车站墩柱结构的地震反应。结果表明:在多遇地震作用下,该高架车站墩柱强度满足规范要求;在罕遇地震作用下,该高架车站墩柱非线性位移延性比满足规范要求。计算结果已为该高架车站的抗震设计提供依据,分析方法可为同类结构提供参考。     

考虑近断层强震影响的铁路站房结构地震易损性分析

由于铁路选线限制，部分铁路站房修建在高烈度区，且靠近地震断层。为保障铁路站房结构的抗震安全，以某站房结构为研究对象，分析考虑近断层强震影响的站房结构地震易损性。首先，分别采用近断层抗震设计谱和规范抗震设计谱对铁路站房结构进行抗震设计，建立相应的站房结构数值模型，并对模型进行验证；然后，选取24组近断层脉冲型地震动，分析铁路站房的地震响应，并分别定义站房结构中混凝土框架、钢屋架和砌体填充墙的损伤指标；最后，对2种设计谱设计的铁路站房局部及整体地震易损性进行评估。结果表明：在8度罕遇地震作用下，考虑近断层强震影响的站房结构相较于不考虑的，其混凝土框架和砌体填充墙出现毁坏的超越概率分别下降58.26%和19.82%，整体结构出现毁坏的超越概率上下界分别下降17.27%和19.83%；考虑近断层强震影响的抗震设计能够降低站房结构发生损伤的概率，提高其抗震性能；考虑近断层强震影响的站房结构损伤概率由大到小依次为砌体填充墙、混凝土框架、钢屋架。基于此，地震断层附近的铁路站房结构抗震设计应考虑近断层强震的影响，并加强砌体填充墙的抗震构造措施。