土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

用线震源代替点震源模拟地震自激自收记录的几点探讨

在进行地震波数值模拟时,往往需要模拟自激自收地震记录,一炮一道计算很费时间。如果用线震源代替点震源来进行模拟计算,则大大提高计算效率。本文以二维的一阶速度—应力交错迭代计算的方程组为理论基础,分别采用点震源和线震源对水平、倾斜两层介质模型以及断层模型进行了正演模拟计算。从直观的反射波波形形态、反射时间大小以及频率特性等方面进行了对比分析。另外,还从球面波(点震源)与柱面波(线震源)的联系方面,探讨了将球面波通过反滤波转换为柱面波的可能性。研究结果表明,如果只考虑反射时间以及频率的相对变化,则线震源可以替代点震源模拟自激自收地震记录。     

相位移法高频补偿稳定性研究

地震波在实际介质中的传播机制与其在理想弹性介质中不同,此时其携带的机械能被部分存储、部分耗损,使得地震波发生频散现象,在近地表疏松介质中这种吸收效应更为强烈,造成大沙漠区地震勘探得到的资料分辨率降低.为了有效提高地震资料的分辨率,对疏松介质的吸收效应进行合理补偿势在必行.但其能量补偿因子是一与频率有关的幂函数,随着地震波传播距离增大和频率提高而急剧加大,计算过程不稳定,进而产生大量人为假象.通过数值模拟研究了计算不稳定性的形成机制,在前人研究基础上,提出了保持计算稳定性条件.数值模拟和实际资料处理结果表明,在保持数值计算过程稳定、高频信号不发生畸变的前提下,应用相位移法可以最大限度地恢复被地层吸收、衰减的有效高频信号,合理地提高了地震资料的垂向分辨率.     

地震作用下浮放设备摆动反应研究

目的 研究浮放设备在实际地震波输入下摆动反应特性.方法 根据浮放设备摆动反应分析理论,分析了浮放设备在地震作用下发生摆动的初始条件、发生倾倒的临界条件,给出了浮放设备在地震作用下摆动反应计算分析方法,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震摆动反应运动微分方程,编制了相应的计算软件进行了浮放设备地震摆动反应数值模拟研究,得到了浮放设备在真实地震波输入下摆动反应时程及计算结果.结果 算例分析结果表明(1)浮放设备宽高比越大,地震摇摆反应越小,反之则易于发生倾倒现象;(2)当浮放设备的宽高比相同时,浮放设备尺寸越小摆动反应越大,越容易倾倒,尺寸越大越稳定;(3)设备宽高比相同的情况下,设备尺寸越大发生倾倒用时越长;宽高比相对较小的设备,当尺寸较大时,发生倾倒所用时间也相对较长.结论 由于输入了真实地震波,计算得出浮放设备反应时程及结果是可靠的.     

InSAR同震形变场及其在震源参数确定中的应用研究进展

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是20世纪70年代发展起来的一种空间大地测量技术,具有全天时、全天候、高精度、广域覆盖的优势,自20世纪90年代以来在地震地壳形变监测研究领域得到了广泛应用,对地震发生机理研究具有重要意义。尤其是InSAR技术观测的同震地壳变形结果可以为分析发震断层几何学特征和动力学机制提供重要约束。随着InSAR技术的发展,如何获取可靠、多维的同震形变场,构建更加真实的正反演模型,是利用InSAR技术研究地震震源参数的关键。首先,综述了利用InSAR技术获取同震形变场的研究现状,总结了InSAR技术获取同震形变场的优缺点、InSAR技术获取三维同震形变的现状; 接着,回顾了地震震源参数正反演模型及方法的研究历程,包括从简单的弹性半空间位错模型到接近真实地球介质的数值模型,分析了不同反演方法和先验约束对结果的影响; 最后,从同震形变场分离、自动化InSAR数据处理与震源参数反演等方面进行了展望。综上所述,InSAR技术获取的同震形变场具有大范围、高精度的优势; 随着精细地壳介质参数的逐步确定,联合地震学技术方法,InSAR技术可以反演确定比较准确的地震震源参数。     

考虑几何非线性的开口薄壁杆件结构有限元分析

介绍了开口薄壁杆件结构截面易发生翘曲的特点,分析了考虑该特点的有限元程序XFINAS,通过对程序的完善和开发,探讨了该程序在开口薄壁杆件非线性地震反应上的应用,并通过数值算例与SAP2000的计算结果的对比说明了该程序在开口薄壁杆件结构非线性地震反应分析上的有效性.     

爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的　获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征 .方法　本文以试验结果为依托 ,采用非线性有限元分析手段 ,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟 .结果　数值模拟结果与试验吻合较好 .结论　得出两个主要结果 :介质质点振动速度的传播规律 (有效峰值持续时间 ,随传播距离的增大呈增大趋势 ) ;结构响应特征 (铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分 )     

爆破地震波对地下结构物的影响仿真研究

目的 获取爆破地震波作用下地下结构物的响应特征。方法 本文以试验结果为依托,采用非线性有限元分析手段,对爆破地震波对地下结构物的影响进行了数值模拟。结果 数值模拟结果与试验吻合较好。结论 得出两个主要结果：介质质点振动速度的传播规律（有效峰值持续时间,随传播距离的增大呈增大趋势）;结构响应特征（铅直振动是爆破地震波作用下结构振动的主要成分）。     

千岛湖南浦大桥地震响应研究

以千岛湖南浦大桥为例,研究了钢管混凝土拱桥在地震作用下的动力响应.应用有限元软件MIDAS/Civil建立了有限元模型,采用动态时程分析方法,计算了纵向、横向和竖向地震作用下结构的位移和内力,并考虑了改变地震波输入角度对结构的影响.计算分析表明：该桥梁体系偏柔,需要加强横向刚度,不能忽略竖向地震作用对结构的影响,且需考虑地震波的最不利输入方向,其分析结果可供此类桥的设计与施工参考.     

考虑地震动变异性的大跨桥梁地震响应分析

在对大跨度斜拉桥进行地震响应分析时,必须考虑地震波到达各墩基础的时间延迟,以及场地地质条件和传播路径造成的地震波幅值、频率等特性的改变。基于三角级数法合成四条具有空间变异性的地震波,采用有限元软件Midas/Civil建立苏通大桥主桥模型,输入地震波模拟桥梁的地震响应,运用相对运动法对该桥进行行波激励和考虑复相干效应的多点激励响应分析。结构响应的数据分析表明:多点激励作用下结构内力和跨中挠度较行波激励小,而左右主塔的塔顶位移较行波激励大;地震不同波激励方式会对结构响应产生较大影响,在分析中应予以充分考虑。     

地震波传播方向对风力机动力响应的影响

为了研究风力机遭遇地震时地震波传播方向对动力学响应和机组性能的影响,基于Wolf土-构耦合模型和多体系统动力学理论建立了5 MW风力机的动力学分析模型.通过编制程序实现了风力机地震波、气动载荷与结构弹性变形相互耦合响应的数值仿真.结果表明,正向地震主要影响叶片挥舞方向振动变形和塔基的俯仰力矩,而侧向地震主要影响叶片摆振方向振动变形和塔基的横摇力矩,地震作用下叶根力矩最大值增幅可达66. 67%,塔基力矩最大值增幅可达98. 23%.     

储集层参数对地震波传播特征的影响波场模拟法

通过对储集层中地震波场的数值模拟，定性地讨论了孔隙度、渗透率及流体粘滞性对地震波振幅和速度的影响，为以后定量研究储层的这些参数与地震波传播特征的关系打下基础     

汶川地震中上海高层建筑动力反应分析

对同济大学强震监测台在汶川地震中测得的地震记录进行频谱特性分析,以同济大学教学科研综合楼为研究对象,应用通用有限元软件建立计算模型,分析了该结构在这一实测地震记录作用下的响应特点,并将其与调幅后的El Centro波、Taft波和上海人工波作用下的计算结果进行了对比分析,同时探讨了远震对深覆盖场地上高层建筑的影响。结果表明：尽管汶川地震同济波的峰值加速度很小,但是2～3．5s的长周期分量卓越性却十分突出,共振效应造成长周期的高层建筑地震反应明显。     

爆炸冲击波在钢管混凝土柱表面压力分布试验研究及数值模拟

为了解决爆炸荷载下钢管混凝土柱表面冲击波压力实际分布和数值模拟存在偏差的问题,通过开展钢管混凝土柱爆炸试验,研究冲击波在钢管混凝土柱表面的压力分布,并结合试验建立爆炸荷载下钢管混凝土柱有限元模型,分析不同空气和炸药网格尺寸对冲击波传播及数值分析结果的影响.结果表明:在折合距离为1.1 m/kg1/3试验条件的爆炸荷载作用下,柱顶与柱底的约束条件良好,柱产生的变形属于弹性变形;考察冲击波对构件的损伤程度,应综合考量峰值压力与正压冲量两者的作用效应;不同空气和炸药网格尺寸对爆炸冲击波的压力峰值及压力时程曲线均有较大影响;数值模拟值与试验实测值的误差随着网格尺寸的减小而降低.综合考察数值分析结果与实测值吻合程度,最终确定:空气和炸药网格尺寸为20 mm,符合折合距离不小于1.1 m/kg1/3试验条件下的爆炸数值模拟要求.     

结构消(耗)能元件芯材SN490B本构关系数值模拟

采用消(耗)能元件的结构在遭受地震作用时,元件芯材首先屈服进入塑性阶段,利用其滞回变形消耗地震输入能量,保护主体结构,元件芯材本构关系的数值模拟是对采用消(耗)能元件结构进行抗震分析与设计的基础。为更真实地模拟结构消(耗)能元件芯材在单调和循环荷载下的本构响应,更准确地对采用消(耗)能元件结构进行结构弹塑性地震响应分析,对常用作消(耗)能元件芯材的日本高延性钢材SN490B的单调、循环加载本构及循环骨架曲线进行了数值模拟,包括：采用Esmaeily-Xiao二次流塑性模型模拟材料在单调荷载作用下弹性段、屈服段、强化段和二次流塑段4个阶段;采用混合强化模型模拟材料循环荷载作用下的本构响应,运用大型通用有限元软件ABAQUS结合数值模拟参数对16种不同循环加载制度下的循环加载试验进行模拟,并与试验结果进行对比;采用Ramberg-Osgood模型、无量纲化的Ramberg-Osgood模型及两段式模型模拟循环骨架曲线。研究结果表明：所采用数学模型可以较好地模拟SN490B钢材单调、循环加载本构响应及循环骨架曲线,数值模拟与试验结果拟合较好。     

基于边界元法的地震波方程时间域数值模拟

研究了复杂地下介质情形地震波传播的数学模型,讨论了地震波数学模型数值求解的时间域边界元方法,构建了两个理论上的地震勘探模型并进行了合成地震记录的数值模拟计算。     

地震动强度及近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响

地震动强度和近断层速度脉冲峰值均为导致桥梁结构震害的主要原因。与其他桥型相比,简支板桥在地震中更容易发生破坏和损毁。作者以在2008年汶川地震中出现严重破坏的高原大桥（预应力混凝土简支空心板桥）为研究背景,探讨大桥所处场地的人工边界分别为自由边界、固定边界、黏弹性边界和黏弹性+阻尼层边界时对计算结果精度、计算效率等的影响。通过ABAQUS建立包含高原大桥及其场地的整体有限元模型,人工边界采用黏弹性+阻尼层边界,并以地震波加速度峰值作为地震动强度指标和人工合成近断层速度脉冲型地震波,分析地震动强度、近断层速度脉冲峰值对简支板桥地震响应影响程度。结果表明：人工边界为黏弹性+阻尼层边界时,可有效减弱边界处的反射效应,计算结果精度基本能满足要求;近断层速度脉冲峰值对结构地震响应的影响比地震动强度更为显著;场地表面加速度峰值随地震动强度提高而增加;近河岸和存在基岩分界面易导致简支板桥局部结构的地震响应加剧;随地震动强度或近断层速度脉冲峰值或地震波位移峰值的增加,跨径变化峰值、相对滑移量和滑移峰值变大;近断层速度脉冲型地震波对桥梁的影响比无脉冲型地震波更为不利。     

竖向地震下超高层建筑结构的简化波动分析

为研究近断层地区竖向地震下超高层建筑结构的脉冲波动效应,将典型超高层建筑结构体系分别简化为一维和二维模型,在弹性范围内,确定纵波通过集中质量的反射和透射系数,以时域差分延时和FFT频域滤波为求解策略,用简化波动分析方法计算结构在竖向地震下的宏观响应,评估结构在竖向地震下的抗震性能．分析表明,与振动分析方法相比,波动分析方法在计算结构竖向地震响应时更具有针对性,特别是近场脉冲型竖向地震下．竖向地震引起轴向构件的轴力波动和相对错动不容忽视．     

三维多步FMM射线追踪在正态分布速度地层模型中的应用

三维多步FMM(Fast Marching Method)是一种基于网格追踪多个反射和透射相位的数值算法,通过有限差分法解程函方程来获取地震波走时后,从接收器开始反向沿着射线路径对走时场进行积分来获取射线路径,以精度高、速度快、适应性强、无条件稳定等特点而被广泛应用和研究。三维多步FMM不仅可以解决复杂介质反射波和多次波的射线追踪问题,还可以实现三维各向异性层状介质的多次波射线追踪和波前模拟。为了验证三维多步FMM在复杂模型的稳定性和灵活性,设计了随机正态分布速度地层模型,结果表明,三维多步FMM在正态分布地层模型中进行射线追踪时不仅保留着速度快、精确性高、无条件性稳定的特点,还能在速度界面处进行P波和S波的相位转换,表明了三维多步FMM是一种研究地震波在复杂介质中传播规律的快速有效的方法。!     

一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法

考虑地震波在坡体内的传播特征,基于拟动力法,结合传统静力边坡稳定性分析极限平衡法(瑞典条分法),推导了边坡地震力公式和地震边坡稳定性安全系数公式。在此基础上,借助MATLAB软件开发了最危险滑面搜索和安全系数求解程序,实现了一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法。通过探讨地震动特性对地震边坡稳定性的影响,得到了地震边坡稳定性安全系数随地震动参数的变化规律。对于既定边坡,其安全系数随地震波初始相位呈现周期性波动变化,存在最小安全系数; 并且此安全系数随地震系数和地震波波长与边坡坡高比的增大而减小。此外,从波动理论角度揭示了拟动力法与拟静力法的区别与联系,给出了两类方法的适用范围:当地震波波长与边坡坡高比大于10时,两类方法所得结果基本一致,均适用; 而当地震波波长与边坡坡高比小于10时,拟静力法所得结果较拟动力法相对保守,仅拟动力法适用。