多点输入下大跨空间结构动力稳定性分析

大跨空间结构属于缺陷敏感性结构形式,在进行地震动输入时需要考虑时空相干性对结构动力响应的影响。为分析这类结构的动力稳定性,将随机振动方法和时程分析方法结合,将包含了场地统计规律的功率谱函数转化为时程分析方法的荷载输入,人工合成具有概率意义且考虑空间相干性的地震波,对实际工程中的大跨空间结构进行多点输入。结果表明:多点输入下的地震相干效应使结构失稳峰值加速度明显小于一致输入对应的失稳峰值,该方法适用于大跨度空间结构的动力稳定分析。     

考虑地震动空间变异性的沉管隧道纵向动力响应分析

近年来研究表明,地震动空间变异性对于长大结构的地震响应具有很大的影响。本文通过动力时程分析法,以港珠澳沉管隧道为背景,研究了行波效应以及相干效应对沉管隧道纵向动力响应的影响。研究发现,考虑地震动空间变异性将会导致沉管隧道在地震作用下的轴力、弯矩以及GINA止水带的变形量有很大的增加。此外,考虑行波效应时,采用不同的行波波速会对沉管隧道的地震响应造成一定的影响,随着行波波速的增大,沉管隧道的动力响应先增大后减小。在考虑相干效应时,采用的相干模型的相干性强弱会对结果有很大的影响,相干性越弱,沉管隧道在地震作用下的轴力、弯矩以及GINA的变形量越大,反之,则越小。     

大跨斜拉桥多维多点地震反应特性研究

研究了多维多点地震激励下大跨斜拉桥的地震反应分析,重点研究了相同和不同支承点的不同分量之间的相干性对桥梁的影响,将MSRS法推广至多维多点地震激励情况,对相干性对结构地震反应的影响进行了参数分析。     

考虑地震动空间变化的曲线梁桥随机振动分析

为了从随机振动的角度研究地震动空间变化对曲线梁桥抗震性能的影响,以一座4跨混凝土连续梁桥为例,考虑了不同视波速、不同相干性以及不同场地条件对结构地震响应的影响,采用虚拟激励法对曲线梁桥在多维多点地震作用下的抗震性能进行了随机振动分析。结果表明:地震动的空间变化性会对曲线梁桥的地震响应产生显著影响;与一致激励相比较,结构在空间变化地震作用下的地震响应增大了2%~55%。其中场地效应对结构响应的影响最大。因此,在抗震设计中应充分考虑地震动的空间变化,以免低估结构的地震响应。     

考虑多种耦合效应的多维多点反应谱研究

准确计算结构在非一致性地震输入下的响应,需要考虑地震动的特性,如多维及空间相关性等;也需考虑结构响应的复杂性,如需要将地震动响应分解为动力响应及拟静力响应等。以上因素非独立,具有耦合性。为此,根据选定的地震动功率谱模型,利用虚拟激励法,推导了基于位移谱的多点多维反应谱公式,该公式可以同时考虑多种耦合效应,包括多维(含方向交叉向)、多点(含行波效应和相干性效应)地震动及动力与拟静力的耦合等多种因素。为了便于在实际工程中应用,公式根据GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中的加速度谱选定了对应位移谱,且公式中的参数也与之相对应。同时,采用反应谱法对一个单层网壳结构在多维多点地震动输入下的反应特性进行了分析,结果表明动静耦合的影响随着视波速的增加而减小,考虑部分相干性效应的柱底面内弯矩最大值比完全相干条件下增加了10%~20%。     

大跨空间网壳结构设计中反应谱法和时程分析法的探讨

反应谱理论对于解决大跨度、现代大型复杂结构的抗震设计存在较大的误差。应用振型分解反应谱法和时程分析法对大跨空间网壳结构的地震响应进行了分析和比较,讨论了矢跨比、跨度等对其的影响。分析发现,对于大跨空间网壳结构,有一定数量的"反应谱方法计算安全而时程分析危险"的杆件,设计中应注意。     

某超高层建筑场地地震设计反应谱研究

场地地震设计反应谱是超高层结构抗震设计的重要依据,关系着结构设计的安全性和成本。结合某超高层设计案例,分析了不同超越概率对场地地震设计反应谱和水平加速度峰值的地震危险性概率贡献分布的影响,比较了场地地震设计反应谱与天然波平均反应谱的取值,验证了场地地震设计反应谱的可靠性。结果表明,对于超高层结构的抗震设计除考虑近场地震影响外,还应考虑远场大震影响,利用本文所述方法获得的天然波反应谱可用于结构抗震设计验算并能提高结构设计安全性。     

地震基岩面的选取对深厚场地地表地震动参数的影响

地震基岩面的选取对场地设计地震动参数取值的合理性有重要影响。以苏州城区的钻孔剖面为研究对象,选取剪切波速介于400~800 m/s的9个土层顶面作为地震基岩面,采用等效线性方法考虑土的非线性特性,采用一维波传法分析地震基岩面的选取对地表地震动特性的影响。结果表明:1地表峰值加速度PGA随地震基岩面剪切波速的增大而增大,PGA的增大幅度随输入地震动强度的增大而减小;2地表加速度反应谱放大系数?谱谱值也随地震基岩面土层剪切波速的增大而增大,且?谱谱值随输入地震动强度的增大而减小;对于中强地震的近场地震动作用,基岩面深度对周期小于1.0 s的?谱谱值的影响较大;而对于特大地震的远场地震动作用,基岩面深度对周期小于4.0 s的?谱谱值均有较大影响;3远场地震动作用时的?谱谱值明显大于近场地震动作用的?谱谱值;4取剪切波速不小于700m/s的土层顶面为地震基岩面较为适宜。     

基于强震台阵记录的地震动空间相干函数实用模型

为寻求一种适用于不同类型场地的地震动空间相干函数实用模型,从美国、日本和我国台湾的密集型强震观测台阵的35次地震记录库中,选取1116条地震动记录,利用随机振动理论和数字信号处理技术对不同类型场地的地震动空间相干性问题进行了研究。通过对水平分量地震动和竖向分量地震动空间相干函数计算值的拟合,建立了一种适用于软土场地、一般场地和基岩场地的地震动空间相干函数实用模型,并进行了参数回归分析。分析结果表明：地震动场空间任意两点的相干性随着距离和频率的增大呈指数函数形式逐渐减弱;在软土场地、一般场地和基岩场地三类场地中,软土场地衰减最快,一般场地次之,基岩场地衰减最慢;基岩场地在距离20km处仍有较大的相干函数值;地震动水平分量的相干性要大于竖向分量的相干性。     

大跨度空间结构考虑行波效应的地震动随机响应分析

《建筑结构抗震设计规范》（GBS0011—2001）中所采用的地震反应分析方法没有考虑地震激励的空间变化效应,本文针对此建立了考虑地震动行波效应的大跨度空间结构地震反应分析方法,并对一五跨钢筋混凝土连续梁桥进行了行波激励下地震反应的有限元数值模拟,并与常规反应谱方法及一致地震激励的计算结果进行了比较,结果表明单独考虑地震动空间效应中的行波效应对大跨结构地震响应影响显著。     

空间变化的非平稳地震场模拟

应用谐波合成法模拟了空间变化的非平稳地震波加速度时程,采用FFT算法极大地提高了模拟效率。采用的非平稳地震动功率谱模型是根据多次地震动记录出的,既考虑了多点激励的行波效应,又考虑了地震动的空间相干性,具有广泛的代表意义。     

时空基线对D-InSAR相干性影响分析

基于In SAR技术发展而来的D-In SAR技术是当前地表形变监测领域的前沿技术,该技术具有全天时全天候成像以及基于面状观测等优势,在地震形变场监测、滑坡监测、城市地表沉降监测等方面应用广泛,然而也面临时间失相关,空间失相关,大气延迟效应等瓶颈问题,影响其获取地表形变的精度、限制了D-In SAR技术的广泛应用。本文介绍了D-In SAR技术基本原理,利用大量数据进行仿真实验,对空间基线和时间基线对相干性的影响进行了验证分析,初步建立了根据时间基线和空间基线估算干涉像对相干性的数学模型,并进行了验证,获得了较好的效果,对如何选择主辅影像,提高干涉质量具有指导意义,对D-In SAR技术在地表变形监测中的广泛应用具有很好的实际意义。     

高层建筑结构脉动风荷载时程的生成方法

采用线性滤波法中的自回归模型,通过Matlab软件编程,生成了某高层建筑的顺风向脉动风速时程,并检验了脉动风速时程的功率谱和空间相干性。在生成的脉动风速时程基础上,计算了相应的脉动风荷载。     

考虑下部柱支承四角锥网架结构动力响应分析

近些年来破坏性地震造成了很多大空间网架结构中的支承杆件的屈曲、支座处支承杆的断裂等不同程度的破坏,如汶川地震、芦山地震均有此类情况发生,使得国内外的学者对其破坏机理的研究给予更高的重视。同时,对以往仅考虑上部网架结构本身结构特点而忽略下部支承结构在振动中的偶联影响的分析方法做了重新的审视。对地震作用下考虑下部结构的整体网架结构进行分析,以带有柱支承的正放四角锥和斜放四角锥的两种典型网架形式为例,在水平和竖向地震作用下,对不同刚度下部支承构件的网架结构抗震性能进行对比分析,同时研究了场地类型条件对于考虑下部柱支承网架结构的影响,分析给出不同刚度支撑在水平地震动反应谱和竖向地震动反应谱作用下对整体网架结构抗震性能的影响的具体范围,并提出对于两类常用四角锥网架结构的水平刚度作用系数和修正了原有的竖向地震作用系数。     

矿山地震活动多重分形特性与地震活动性预测

矿山地震活动可直接揭示矿山岩体活动状态和危险性水平。利用冬瓜山铜矿矿山地震监测数据,采用广义关联积分计算地震震源空间分布的分形维,利用Gutenberg-Richter关系中的b值与地震事件能量分形维关系计算地震能量分形维,并结合开采活动及矿山结构特征,研究矿山地震活动的分形结构特性和时域谱特征。研究结果表明,矿山地震活动具有多重分形特性,它与开采活动及矿山结构特点之间存在相关性;只有当计算空间区域的地震分形结构较均匀时,其分形维才能有效应用于地震活动性预测。这些空间通常对应于采掘类型少和结构单一的空间区域。地震空间分布分形维D∞反映了矿山地震活动状态,其时域谱具有较好的主震前兆特征,可以作为地震预测的参数;D2-D∞时域谱的地震前兆性较差,较难预测主震。     

大跨空间钢结构罕遇地震反应分析

以中国浦东干部学院大跨空间钢结构为工程背景，采用三维弹塑性有限元模型对其在罕遇地震作用下进行弹塑性时程分析，得出了大跨空间钢结构在地震作用下的受力变形特点。分析结果表明强震初期的冲击对于大跨空间结构的动力破坏起着重要作用，地震波的选取应必须包括实际强震记录调整后拟和设计反应谱的加速度时程。结构地震反应在水平方向具有明显的变异性，而且这一特点对于结构的抗震设计起到控制作用。     

多维多点地震动激励下折线型输电塔线体系反应分析

本文通过数值分析研究多维多点地震对折线型输电塔线体系地震反应的影响。根据实际工程建立折线型输电塔线体系三维有限元模型,依据功率谱密度函数、折线型相干函数和《电力设施抗震设计规范》模拟多维多点地震动时程。分别研究空间变化地震动的行波效应、部分相干效应和局部场地效应对折线型输电塔线体系地震反应的影响。研究结果表明,多维多点地震动对折线型输电塔线体系地震反应影响显著;与一致激励相比,考虑多维多点地震动增大了结构的地震反应,传统的一致地震输入将会低估结构的反应。因此对于折线型输电线路实际工程的抗震设计,需要考虑多维多点地震动的影响。     

光波场的相干性

本文给出了描述光场相干性的基本物理量,从迈克尔逊干涉实验出发,讨论了时间相干性;以矩形谱线的光源为例,计算了时间相干度,简要介绍了傅里叶变换光谱学原理。     

温州地区近地强风特性实测研究

为研究我国沿海地区的近地强风特性,基于设置在温州大学的风场观测点(离地约30m高),对台风“海鸥”影响温州时的风场状况进行了监测,获取了台风期间近地风场的实测数据。通过对台风影响过程的风速和风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风速功率谱密度函数和空间相干性等参数的分析,研究了台风“海鸥”影响温州时的近地风场特性。结果表明：台风“海鸥”的湍流度和阵风因子较大,顺风向和横风向湍流度接近;顺风向与横风向湍流积分尺度的均值分别为70.4m和66.6m;实测风速谱与von Karman谱基本符合;实测两点的脉动风速空间相干系数在零频率处与Shiotami经验公式计算结果一致。     

梁式桥抗震设计的近场地震弹塑性反应谱

依据国内外规范对近场地震动的定义,收集了215条近场地震动,进而对近场地震弹塑性反应谱（加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱）进行参数影响研究,得到地震动特性（地震震级、场地土质、PGA）和恢复力模型动力参数（不同恢复力模型、屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数）等因素对近场地震弹塑性反应谱的影响规律。与中远场地震弹塑性反应谱相比较可知：①Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性加速度谱的下降段较缓,Ⅳ类场地弹塑性加速度谱的敏感区更宽|②Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性位移谱的谱值相比Ⅳ类场地的谱值更大。在此基础上,建立了与我国桥梁抗震设计规范场地类型相对应的近场地震弹塑性反应谱,可用于近场地震下的桥梁抗震设计,并可为后续的近场地震能力谱法的研究提供近场地震需求谱。