基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析

为准确全面地量化分析研究土木工程建筑中混凝土结构抗震稳定性,提出基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析方法。首先采用滞回曲线描述混凝土结构在地震作用下的损伤情况,对滞回曲线模型拐点进行有效操作,确保动力方程对混凝土结构抗震稳定性进行有效分析。其次采用基于混凝土结构动力方程的抗震稳定性分析方法,对地震地面运动模型以及结构分析模型来分析混凝土结构的随机地震反应情况,得到混凝土结构随机反应的汇总量,在此基础上通过双参数的结构破坏模型,基于结构稳定性原理,获取运算混凝土结构抗震稳定性的概率表达式,再基于该表达式分析混凝土结构的抗震稳定性情况。实验结果说明,所提方法能够对土木工程建筑中不同类型混凝土构件抗震稳定性进行有效分析,分析结果准确且全面。     

圆柱形支撑大跨度建筑结构强震冲击分析模型仿真

圆柱形支撑大跨度建筑稳定性较差,不能在强震冲击下保持稳定的结构状态。为解决此问题,设计圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,通过圆柱分析法则的确定、有限元支撑模拟分析与监测、圆柱形支撑体系承载能力分析以完成模型的仿真分析与监测。基于此对大跨度建筑结构强震冲击进行静力分析,调整强震冲击下模型的结构,完成模型的搭建。模拟强震冲击环境,设计对比实验结果表明,应用圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,可明确圆柱形支撑大跨度建筑薄弱点,发现稳定性较差建筑结构单元,达到提升圆柱形支撑大跨度建筑在强震冲击下稳定性的目的。     

高层钢结构建筑横向支撑地震动力响应分析

为测试高层钢结构建筑抗震性能,在有限元模型中以某高层钢框架结构办公大厦作为研究对象,测试其横向支撑地震动力响应状况。选取地震峰值加速度为200 cm/s^2的El-Centro波作为地震波输入,采用瞬态动力方法分析不同楼板厚度下建筑地震模拟响应,得到建筑顶层位移时程曲线;在SAP2000结构软件中分析建筑工程添加横向支撑前后的反应谱,记录各楼层垂直与水平方向位移与层间位移角。得到如下结果:高层钢结构建筑在地震响应下产生的位移不随楼板厚度的增加而增大,楼板厚度为100 mm、170 mm时位移波动显著;添加横向支撑后,建筑水平刚度显著提升,同理,添加横向支撑后横向层间位移角的最大值变化较大,且低于1/250,符合相关建筑标准。     

双向地震波作用下巨子型有控结构建筑的隔震设计

为了增强巨子型有控结构建筑的动力特性,提升其稳定性,设计双向地震波作用下建筑有控结构。采用3种磁流变阻尼器(MRD)与滑移隔震混合控制结构构成单体建筑有控结构,其包括巨结构和子结构,并建立该有控结构的动力分析模型。在动力分析模型中输入水平和竖向地震,得到模型的竖向和水平滑动状态运动微分方程,依据这两个方程采用自适应模糊神经网络优化动力分析模型,构建优化模型。从优化模型出发,通过实例实验分析得出,优化设计双向地震波作用下建筑有控结构时,在其上部结构层间和隔离层各安装一个MRD,可确保优化设计后的有控结构在不同双向地震工况下的地震反应控制效果最佳,且有控结构在双向地震工况2下,结构第一层、中间三层以及顶层的加速度和位移的时程曲线走向一致,且差距微小;同时有控结构的巨结构顶层侧移响应随着子结构刚度增加而提高,动力特性没有明显的变化,子结构随着其自身刚度增加顶层侧移响应表现稳定,子结构动力特性增强。     

地震波类型对砂土震陷影响的数值模拟分析

地震波是一种随机的、不规则作用的动荷载脉冲,可分为振动型和冲击型。不同类型的地震波会对砂土液化和变形等产生重要影响,而传统的砂土震陷计算方法往往忽视这种因素,只考虑最大加速度幅值。通过编写UMAT子程序,在非线性有限元软件ABAQUS中开发亚塑性砂土边界面模型,对不同地震波类型下不同相对密度的砂土进行动单剪试验模拟,得到一系列砂土剪应变及竖向应变的时程曲线,并与室内试验结果进行对比分析。研究表明:在同一工况下,同类型的地震波引起的砂土竖向应变相近,不同类型引起的竖向应变差异明显;振动型地震波比冲击型引起的竖向应变更大。     

钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构的地震反应分析

以实际工程为依托,采用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土圆筒仓仓壁结构进行数值模拟。通过模态分析,得到了筒仓结构的自振频率和周期。在模态分析的基础上,采用时程分析法,输入TAFT地震波,对模型结构进行动力有限元分析,得出结构在地震作用下的顶点位移时程曲线,找出最大位移发生时刻,并绘制该时刻结构的整体应力、变形图。最后,考虑不同贮料工况,对结构在TAFT地震波作用下进行了地震反应分析,得到相应的结论,为同类结构的抗震设计提供理论依据。     

隔震曲线梁桥不同等级地震的振动特性模拟分析

曲线桥梁抗震特性模拟分析对于曲线桥梁隔震、减震有着重要意义。基于隔震曲线桥梁设计过程中的特点,通过非线性水平弹簧单元对铅芯橡胶支座双向非线性的能力进行模拟,根据SAP2000科学选择强震观测地震波,并考量曲线桥梁本身存在的特性对桥梁振动特性产生的影响,针对隔震曲线桥梁在不同等级地震下振动特征进行模拟分析,其中,通过隔震曲线桥梁铅芯橡胶支座模型的构建和梁桥不同等级地震计算模型、输入地震波与传感器量测等步骤得到的模拟结果为:不同地震波与加速度峰值输入过程中,地震动较小下的支座水平刚度比较大,且结构相对稳定;地震幅值增大时,桥梁支座水平刚度减小,且支座的恢复力位移滞回变化曲线面积比较大,能够更多地将地震输入能量消散掉,减小能量不断向曲线桥梁上方传递的速度,可有效减轻地震反应,起到隔震的效果。     

基于辛格式奇异核褶积微分算子的地震标量波场模拟

本文在对地震波场进行模拟时,采用辛差分格式对波动方程进行时间离散,采用奇异核褶积微分算子对波动方程进行空间离散.该方法尽管增加了一些计算量,但提高了计算精度和稳定性;相对于其他非辛算法,它是全局保结构的,并且具有较强的长时间跟踪能力.该方法为解决大尺度、长时程地震波场的高精度模拟问题提供了一种新的、有效的选择.     

地震和降雨对乌鲁木齐大学路泥岩边坡影响

利用有限元ABAQUS软件,模拟了人工开挖边坡,研究了降雨和地震对三叠系强风化泥岩边坡稳定性的影响。结果表明:降雨会使滑体的内摩擦角和黏聚力减小,从而使边坡安全系数急剧降低。地震对边坡的影响最大,由于边坡存在与地震波传播方向相垂直的竖向结构面,很容易发生拉裂破坏。通过设置抗滑桩支护边坡可以提高边坡的稳定性,并且在桩间距一定的条件下,随着桩径的增加,边坡安全系数稳步增长。     

结构振动控制的非光滑控制算法及其应用

针对地震波对建筑结构振动性能的影响,应用非光滑控制算法抑制该振动。首先根据李亚普若夫稳定性理论和齐次系统有限时间稳定理论,论证了所设计控制算法能够实现建筑结构振动的有限时间稳定。在考虑模型带有5%结构参数不确定性的基础上,对1幢受地震冲击的3层建筑进行数值仿真,对比分析了无控制、LQG控制和非光滑控制条件下的振动情形。为了防止控制器出力过大造成建筑结构的破坏和实际难以实现,仿真中对控制力幅值全部加以限制。仿真结果表明,所设计的非光滑控制算法可使系统在有限时间内稳定,并具有良好的抗震性能和鲁棒性。     

地震波动强度非平稳特征提取数学建模分析

地震对人类生活安全有很大的威胁,对建筑结构有明显的影响,研究地震波动强度非平稳特征可为地震的预防提供参考。研究地震波动强度非平稳特征提取模型,分别设定确定性参数和随机参数的取值。对地震波动强度非平稳特性进行傅里叶分析,根据分析结果选取数学模型,并对模型参数进行设定;将记录的地震波动强度所对应的数振幅谱进行分解,拆分成一组不同尺度的分量,并对其重组创建连续分量,提取地震波振幅谱;利用地震波的振幅谱和相位谱之间的关系对地震波动强度非平稳特征进行提取。经过仿真实验证明,本方法提取地震波动强度非平稳特征的准确度更高,对分析高分辨率地震资料具有重要意义。     

随机地震动场多点激励下宽幅大跨桥梁结构地震响应研究

为了研究随机地震动场多点激励作用下宽幅大跨桥梁结构的地震响应,基于二维相干模型,考虑地震波非平稳性合成桥址各支承点的人工地震加速度时程波,采用多项式拟合法在时域内对各支承点处的人工合成加速度波进行校正,并对校正前后加速度波的响应谱进行比较校验;随后以某大跨自锚式悬索桥为例,利有限元软件中线性时程分析模块,将所合成的加速度地震波施加于结构,对比研究一致激励与随机地震动多点激励下宽幅大跨桥梁结构的地震响应。分析表明,考虑二维相干和地震波非平稳性合成的各支承点地震加速度时程波可采用多项式拟合法进行基线漂移现象的校正,同时应对修正前后加速度波的反应谱进行比较校验;对于大跨且横桥向支承点相距较远的桥梁结构应考虑横桥向地震波的非一致性。     

基于拟动力法的抗滑桩加固边坡地震稳定性分析

地震力作用下土质边坡动态稳定性研究对实际边坡工程有着重要的意义。采用拟动力法结合简化毕肖普法研究坡顶抗滑桩加固土质边坡在地震力作用下的动态稳定性。尽管拟静力法是目前处理地震力最为广泛的方法之一,但其局限性在于无法考虑地震力随时间变化且忽略了地震波在土体中的传播。而拟动力法采用正弦波模拟地震波在土中传播,并考虑地震波从坡脚传递到坡顶的相位差以及阻尼力对边坡稳定性的影响,通过边坡安全系数的变化揭示土质边坡在地震力作用下的稳定性变化规律。将得到的结果与拟静力法进行对比,突出了拟动力法的优势。最后,考虑水平地震加速度系数、加速度幅值放大系数以及土体内摩擦角对边坡稳定性的影响,以期对实际工程提供理论借鉴。     

复杂地表边界元-体积元波动方程数值模拟

复杂近地表引起来自深部构造的地震反射信号振幅和相位的异常变化,是影响复杂近地表地区地震资料品质的主要原因.本文采用边界元-体积元方法,通过求解含复杂地表的波动积分方程,来模拟地震波在复杂近地表构造中的传播.其中,边界元法模拟地形起伏和表层地质结构对地震波传播的影响;体积元法模拟起伏地表下非均质低降速层的影响.与其他数值...     

基于精细积分法的三维弹性波数值模拟(英文)

波动方程有限差分法是地震数值模拟中的一种重要的方法,对理解和分析地震传播规律、分析地震属性和解释地震资料有着非常重要的意义。但是有限差分法由于其离散化的思想,产生了不稳定性。精细积分法在有限差分法的基础上,在时间域采用解析解的表达形式,在空间域保留任意差分格式,发展成为半解析的数值方法。本文结合并发展了以往学者的成果,推导了任意精细积分法的三维弹性波正演模拟计算公式,并对其稳定性进行了数值分析。在计算实例中,实现了精细积分法二维和三维弹性波模型的地震正演模拟,对计算结果的分析表明,精细积分法反射信号走时准确,稳定性好,弹性波场相较于声波波场,弹性波波场成分更为丰富,包含了更多波型成分(PP-和PS-反射波、透射波和绕射波),这对实际地震资料的解释和储层分析有重要的意义。实践证明,该方法可直接应用到弹性波的地质模型的数值模拟中。     

Seismoelectric numerical simulation in 2D vertical transverse isotropic poroelastic medium

Seismoelectric coupling in an electric isotropic and elastic anisotropic medium is developed using a primary–secondary formulation. The anisotropy is of vertical transverse isotropic type and concerns only the poroelastic parameters. Based on our finite difference time domain algorithm, we solve the seismoelectric response to an explosive source. The seismic wavefields are computed as the primary field. The electric field is then obtained as a secondary field by solving the Poisson equation for the electric potential. To test our numerical algorithm, we compared our seismoelectric numerical results with analytical results obtained from Pride's equation. The comparison shows that the numerical solution gives a good approximation to the analytical solution. We then simulate the seismoelectric wavefields in different models. Simulated results show that four types of seismic waves are generated in anisotropic poroelastic medium. These are the fast and slow longitudinal waves and two separable transverse waves. All of these seismic waves generate coseismic electric fields in a homogenous anisotropic poroelastic medium. The tortuosity has an effect on the propagation of the slow longitudinal wave. The snapshot of the slow longitudinal wave has an oval shape when the tortuosity is anisotropic, whereas it has a circular shape when the tortuosity is isotropic. In terms of the Thomsen parameters, the radiation anisotropy of the fast longitudinal wave is more sensitive to the value of ε, while the radiation anisotropy of the transverse wave is more sensitive to the value of δ.     

RESEARCH ON TIME-DISTANCE INTERPRETATION OF MULTIPLES AND GHOSTS BASED ON MARINE SEISMIC DATA

Currently, the study on the active fault in the land areas is relatively mature, while there is still lack of detection and research on active faults in the sea areas. Marine exploration, which is different from land areas, has a prominent problem due to the existence of strong reflecting interfaces such as water surface and seafloor in the sea, thus the recording is often accompanied by interference of multiples on seafloor reflections. In addition, because of the characteristics of marine seismic exploration, the source exciting in the water and the geophone receiving in the water, ghost wave usually can be recorded simultaneously during the reflected wave propagation. This phenomenon makes it difficult to distinguish the effective waves and the noise, and has always plagued the data and seriously affects the quality of records. In the offshore and other regions of complex structures, such as inclined interfaces, it is difficult to eliminate the interference of multiples accurately by traditional multiples suppression methods, which are based on the horizontal interface assumption. This paper combines the sea area seismic data and its acquisition method, uses simplified model to simulate the multiples based on the time-distance analysis of multiples and their ghost wave in inclined interface. The time-distance characteristics of the multiples and their ghost waves from different interfaces(including the inclined interface)are obtained, and they are consistent with the actual records. The multiples time-distance simulation can help to distinguish the causes of reflected waves, summarize the multiple-wave time-distance characteristics from different interfaces(including inclined interfaces), and analyze the relationship between the characteristics of multiple waves and primary waves. In particular, this simulation has a significant effect on characterizing the internal multiples that are difficult to identify due to inconspicuous periodicity and the multiples of the inclined interface which present the phenomenon that the vertex of the time-distance curve is shifted. On this basis, relying on the time-distance analysis of ghost wave, we analyze the travel time difference characteristics between reflected waves and their accompanying ghost waves. The differences of the travel time characteristics of different orders ghost wave and reflected wave are summarized and the symmetry of the travel time difference between inclined interface and horizontal interface of ghost waves and reflected waves is analyzed. We simulate the distraction of the ghost wave event with the event of the reflected wave and analyze the influence of the ghost wave on the sea area seismic records. These results can improve the practical interpretation of seismic data. At last, the time-distance information is used to synthesize sea area seismic records, which can help us carry out the effective data processing and understand the characteristics of the time-distance and velocity of multiples in different interfaces and the layer artifact caused by multiples. This study combines the time-distance simulation of multiples and their ghost wave with conventional seismic data processing to analyze the pre-stack and post-stack features of multiple waves and their ghost waves in the seismic records of the sea area. The results of this study are conducive to the effective identification of multiples in seismic records in the sea, provide a theoretical basis for multi-wave suppression and prediction, and may facilitate the future study of sea-area seismic activity detection.     

基于含气泡液体声波方程的海底冷泉数值模拟

海底冷泉羽状流与海底天然气水合物的分布密切相关,对水合物稳定带的边界具有指示作用,是未来能源勘探的重要领域.研究海底冷泉羽状流的地震响应特征,对确定天然气水合物的储集区域及成藏环境等均有重要意义.当前获得海底冷泉羽状流的地震响应主要通过数值模拟进行,然而该过程所依据的含气泡介质声速模型及随机介质理论不能完整描述海底冷泉的物理性质,采用的声波方程也不适用于高频地震波数值模拟.为了准确地实现海底冷泉羽状流地震波数值模拟,精确分析其地震响应特征,本文提出利用Keller-Miksis气泡振动模型来描述气泡在声波作用下的运动状态,同时考虑气泡间的相互作用,建立海底冷泉气泡模型.在此基础上,本文创新性地采用含气泡液体声波方程进行海底冷泉高频地震波数值模拟.数值模拟结果表明,本文提出的方法能够实现海底冷泉羽状流地震响应的高精度数值模拟.