基于概率密度演化的隔震结构随机地震响应

本文考虑地震动的随机性,运用概率密度演化方法对基础隔震结构的随机响应进行研究.上部结构与隔震层分别采用刚度退化的Bouc-Wen模型与Bouc-Wen模型,建立隔震结构的概率密度演化方程,直接应用四阶龙格-库塔方法迭代求解隔震结构的非线性的响应,得出隔震结构在8度罕遇地震下每层的位移概率.结果显示隔震结构较非隔震结构上部结构的位移大大地减小了,上部结构具有足够的安全性.结构整个概率密度演化过程显示了隔震结构的响应信息,概率密度演化方法能够有效评估隔震结构的抗震性能.     

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析.通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析.在求得结...     

刚性结构基础隔震随机地震响应及优化分析

运用随机振动的时域复模态分析方法，对刚性结构房屋基础隔震体系在平稳随机地震激励下的响应进行了分析，得出隔震结构体系的地震反应统计特征。在此基础上，结合基础隔震结构均方响应和地震激励均方值之比与频率比、阻尼比的关系曲线以及基于失效概率下位移限值与频率比、阻尼比的关系曲线，提出采用图解法确定隔震装置合理优化的参数取值。     

大型LRB基础隔震储罐支座参数优化配置研究

铅芯橡胶支座(LRB)参数的优化配置是大型LRB基础隔震储罐设计的关键问题。采用Bouc-Wen模型模拟LRB的非线性力学性能,结合Newmark增量法和龙格库塔积分法求解了隔震储罐非线性动力方程,得到了不同类型场地上大型LRB隔震储罐的地震响应特点和设计参数优化配置规律。研究结果表明:支座隔震频率是影响大型隔震储罐减震效果的主要参数。I类场地上最优隔震频率范围为0.5～5rad/s,II类、III类场地上最优隔震频率范围为2～5rad/s,IV类场地上最优隔震频率范围为1.5～3rad/s。支座屈服强度对储罐地震响应的影响取决于场地类型和隔震频率。在II和III类场地上存在最优屈服强度使得基底剪力最小,且最优屈服强度随隔震频率增大而增大。     

基础隔震结构的非线性动力分析

新的建筑抗震设计规范将隔震结构列入其中，探讨分析了结构基础隔震应用中应注意的问题，提出了非线性动力时程分析计算模型并编制了程序。借助该程序，分析了基础隔震结构在地震作用下的层间位移、加速度和剪力等地震反应并与未隔震相同结构建筑的地震反应进行了对比。     

基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基础隔震结构抗震可靠度简化分析方法

选用胡聿贤平稳地震地面运动模型作为基础隔震结构的随机地震动输入,采用Bouc-Wen模型描述隔震结构的层间滞变位移,将滞变体系动力特性矩阵随机等效线性化,并建立等价线性状态方程。引入左右特征向量系,对振动微分方程进行解耦,推导了基础隔震结构随机地震响应的统计矩解析解。采用变形失效准则,定义了上部结构和隔震层的功能状态极限函数。在此基础上,采用首次超越破坏模型,基于Possion分布假设和串联系统可靠度模型,建立了从整体上评价基础隔震体系抗震可靠度的简化分析方法。最后,通过一个基础隔震框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。     

基于概率密度演化的渡槽结构抗震分析

应用随机过程的正交展开方法,将地震动加速度过程展开为标准正交基函数与标准正交随机变量的线性组合形式。在此基础上采用随机函数的思想,将正交展开式中的标准正交随机变量表达为基本随机变量的函数形式,从而实现用一个基本随机变量来表达原地震动过程的目的。结合地震动过程的正交展开 随机函数模型与概率密度演化方法,对某大型渡槽结构进行随机地震反应分析与抗震可靠度计算;重点研究空槽和三槽有水等四种工况下渡槽结构控制点位移以及控制截面内力的随机地震反应与可靠度,进而获得渡槽结构控制点和控制截面的地震反应概率信息。     

大型滑移基础隔震储罐地震反应影响因素研究

采用Bouc-Wen微分连续性模型模拟滑移支座的力学性能,对大型滑移基础隔震储罐非线性地震反应进行了仿真分析,得到了不同类型场地上大型滑移隔震储罐的地震响应特点,总结出了支座摩擦系数、复位刚度以及地震强度等因素对地震反应的影响规律.研究结果表明:大型滑移隔震储罐不适合建立在Ⅰ类场地上,而在Ⅱ类场地上减震效果最好.在Ⅳ类场地上隔震储罐出现晃动波高放大现象,并且需要增大支座摩擦系数和设置复位装置来控制过大位移反应.增大滑移支座复位刚度可以显著降低支座的残留位移.大型滑移隔震储罐在高地震强度地区的减震效果更好.     

基于随机振动理论的抗震分析方法研究进展

介绍了随机振动理论在工程结构抗震分析方法中的最新进展。对近年来发展的虚拟激励法在线性结构系统中所具有的高效随机振动分析作了较为完整的介绍,尤其在多点地震激励的随机振动分析中具有优越性。同时,介绍了最新发展的概率密度演化方法,这一方法在非线性结构系统分析中具有独特性,可获得非线性结构反应的概率密度分布及其随时间的变化过程。     

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

Orthogonal expansion of ground motion and PDEM-based seismic response analysis of nonlinear structures

This paper introduces an orthogonal expansion method for general stochastic processes.In the method,a normalized orthogonal function of time variable t is first introduced to carry out the decomposition of a stochastic process and then a correlated matrix decomposition technique,which transforms a correlated random vector into a vector of standard uncorrelated random variables,is used to complete a double orthogonal decomposition of the stochastic processes. Considering the relationship between the Hartl...     

MPA方法在不同高度桥墩地震响应分析中的适用性研究

桥梁通常是线路中的控制工程,其抗震性能显得尤为重要。作为梁桥重要组成部分的桥墩,往往是地震作用下容易受到损伤的构件。结合西部山区梁桥的典型桥墩结构形式,基于纤维模型的有限元方法建立桥墩的非线性数值分析模型。采用MPA方法对不同高度桥墩的地震响应进行分析,以非线性时程分析方法的计算结果为基准研究MPA方法的适用性。计算表明MPA方法在分析高阶模态参与程度较高的高墩构件时适用性较差。     

Nonlinear stochastic seismic analysis of buried pipeline systems

In this paper, a nonlinear stochastic seismic analysis program for buried pipeline systems is developed on the basis of a probability density evolution method (PDEM). A finite element model of buried pipeline systems subjected to seismic wave propagation is established. The pipelines in this model are simulated by 2D beam elements. The soil surrounding the pipelines is simulated by nonlinear distributed springs and linear distributed springs along the axial and horizontal directions, respectively. The joints between the segmented pipes are simulated by nonlinear concentrated springs. Thereafter, by considering the basic random variables of ground motion and soil, the PDEM is employed to capture the stochastic seismic responses of pipeline systems. Meanwhile, a physically based method is employed to simulate the random ground motion field for the area where the pipeline systems are located. Finally, a numerical example is investigated to validate the proposed program.     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》（GB50260-96）中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

The Influence of Strong-Motion Duration on the Seismic Response of Masonry Structures

The influence of strong-motion duration on the response of saturated soils is clearly recognised and accounted for in the assessment of liquefaction potential. The degree to which duration of shaking influences damage to structures, however, remains a topic of debate, with resolution of the issue complicated by the variety of definitions of duration and the variety of structural behaviours, as well as the difficulty of decoupling the specific effect of duration from other features of the ground motion. A suite of seven structural models with strength and stiffness degrading characteristics, designed to reflect the seismic behaviour of masonry structures commonly encountered in many parts of Europe, are analysed using a suite of almost 500 strong-motion accelerograms. Correlations are explored between the damage, measured in terms of the strength degradation, and a range of strong-motion parameters, demonstrating that Arias intensity and spectral acceleration at the fundamental initial period of the structure are both reasonably good damage indicators for such structures. A significantly improved correlation is obtained by using the elastic spectral accelerations averaged over a period range from the initial period of the structure to a value approximately three times greater, reflecting the stiffness degradation as the shaking progresses. The scatter in the correlation is shown to be partially explained by differences in duration. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

基于自由场局部变形的地下结构抗震Pushover分析方法

对地下结构抗震Pushover分析方法进行了改进,采用自由场局部变形峰值作为目标位移,局部变形峰值时刻对应的土层水平加速度作为等效惯性加速度输入。给出了局部变形峰值和等效惯性加速度确定方式,详细介绍了基于自由场局部变形的地下结构抗震Pushover分析方法实施步骤、使用方法和功能特点。该方法更有针对性地考虑了强地震作用下不同埋深地下结构与土体的非线性特征以及两者之间的相互作用,通过分析变形和受力情况可以得到完整的能力曲线,更好地评估地下结构抗震性能。使用本文方法对3种埋深的地下结构进行计算,并与动力非线性分析结果进行对比研究。结果表明:本方法在计算稳定性和模拟精度方面优于基于自由场整体变形的Pushover方法;对于不同的输入地震波,能力曲线的吻合程度更高;在强震和罕遇地震情况下,对于深埋地下结构,计算结果略大于动力非线性结果,对实际工程而言更加安全。