土-桩-结构非线性相互作用体系行波效应

采用并行计算方法,分别选取长周期地震波和普通地震波作为输入,以某典型桥梁工程为背景建立土桩桥梁结构非线性相互作用分析模型,对在不同类型地震波作用下的土桩结构非线性相互作用体系进行了行波效应分析,探讨了桩土接触效应和并行计算加速比等问题.分析结果表明:接触面效应对群桩水平向地震反应的影响较小,在竖直向则会产生明显的不协调现象.考虑接触面效应时,行波输入下的结构水平向加速度反应略小于一致输入,竖向加速度反应则远大于一致输入,水平向和竖向的位移反应也较大.长周期地震动行波输入下的水平向加速度和位移反应结果均大于普通地震波.对于此类大计算量三维有限元分析,采用并行计算方法可以有效提高计算效率.     

河谷地形对土层地震反应的影响

为了分析河谷对土层地震反应的影响,采用二维有限元法,对跨度500m的某河谷地形的土层进行地震反应分析. 为研究地震波传播过程对土层地震反应的影响,分析比较了一致地震输入和行波地震输入作用下土层线性和等效线性化地震反应的差异. 同时将有限元计算结果与层状土层的一维波动分析结果相比较,讨论河谷地形对土层地震反应的影响. 数值计算的结果表明:在水平地震输入作用下,由于河谷的存在,在河谷附近将会激起较大的竖向运动;与一致地震输入相比,在行波地震输入作用下,土层表面水平加速度反应减小,竖向加速度反应增大.     

地震行波输入下连续梁桥支承长度的参数分析

根据多跨连续梁桥的主要结构特点,提出了地震行波效应分析的多跨连续梁桥分析模型．采用绝对位移法建立多点输入的运动平衡方程,并应用非线性时程方法对行波输入下地震反应的支承长度进行了参数分析．结果表明：系统的基本周期大小、滑动支座摩阻系数、过渡墩的基本周期以及行波输入延时对地震反应的支承长度有重要影响;同时考虑行波效应的多点输入与地震动一致输入的计算结果有较大的差别,行波效应会使墩梁相对位移明显增大,相应地也增大了地震作用下支承长度的需求．     

大跨门式钢管桁架结构多点输入地震响应分析

地震动空间效应导致结构不同支座处的地震激励不一致,大跨结构应进行多点输入地震响应分析.本文对一大跨门式钢管桁架结构进行多点输入时程分析计算,考察该类型结构分别受水平和竖向地震多点输入行波效应作用下的弹性响应特征.计算结果表明,多点输入地震动激发门式结构的水平对称振型和竖向反对称振型,是导致结构多点输入地震响应与一致输入产生差别的重要原因;地震波波速对结果影响较大,为保证结果的可靠性,应取有效范围内的多个视波速进行计算;上部结构和下部结构相比,刚度小的部位结构响应受多点输入影响大;水平多点输入桁架梁中部构件、竖向多点输入桁架梁端部构件内力变化极大.     

考虑行波效应的某大跨桥梁地震响应分析

在一致激励和非一致激励作用下分别计算了某大跨度桥梁结构的地震响应,对比分析了桥梁结构的位移反应、杆件内力和桥墩处剪力,分析了行波效应对大跨度结构反应的影响程度。同时分析了在不同行波速度下行波效应的影响程度。结果表明,当考虑地震行波效应时,桥梁结构部分节点位移反应增大;桥墩处斜撑杆件轴力增大,部分杆件内力基本不变;全部桥墩的总地震剪力减小,但各桥墩处剪力均有所增大。当考虑不同波速影响时,随着地震波速增加,节点的相对位移减小,各桥墩基底剪力和部分杆件内力减小,但均比一致激励时大。     

行波效应对管线悬索桥的地震动力反应的影响

针对某油气管线悬索跨越工程,选用两条频谱特性不同的地震波,采用时程分析法研究行波效应和地震一致激励作用对管线悬索桥结构关键部位内力及位移的影响.研究结果表明:考虑行波效应后不同视波速下索塔内力、位移的峰值变化显著,其峰值均在波速1 000 m/s左右时出现,主梁竖向位移包络值随视波速增大而减小并且其位移包络图"反弯点"增多;索塔内力和位移在波速大于一定水平时趋近于一致激励,在加速度峰值相同但频谱特性不同的地震波激励下桥梁结构地震反应存在显著差异.     

行波效应对预应力混凝土曲线箱梁桥地震反应的影响

行波效应是大跨度结构抗震分析不可忽略的影响因素,但对于目前在城市立交和高架桥建设中应用广泛的多跨预应力混凝土曲线箱梁桥,不考虑地震动行波效应的影响已经不能满足工程抗震的需要。该文针对一座5跨预应力混凝土曲线箱梁桥考虑行波效应时的地震反应,采用有限元分析程序,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究此预应力混凝土曲线箱梁桥的动力特性;并选取E1-Centro地震动,考虑3种工况组合进行了多点激励与一致激励下的地震时程反应分析,给出了曲线箱梁和桥墩的内力、位移时程反应。     

大跨弦支穹顶结构的动力反应分析

采用大型有限元软件ANSYS对大跨弦支穹顶结构的自振特性和地震响应进行了计算分析.考虑了不同初始状态对结构频率分布及振型特征的影响,比较了弦支穹顶结构和单层网壳结构自振特性的差异.计算了多点地震动波速输入下,大跨弦支穹顶结构的动力反应.研究结果表明,行波效应对大跨弦支穹顶结构的地震响应影响显著,特别是当多点输入相位差较大时,结构的内力和位移峰值都会有明显的增大,当场地土土质较软时不能忽略行波时滞的影响;常遇地震输入下,大跨弦支穹顶结构的位移和内力变化都较小,计算中可以不考虑几何和材料的非线性.     

多点输入下大跨度空间网格结构的地震响应分析

引用了FFT(fast Fourier transform)技术模拟多点输入下的竖向和水平地震加速度时程，水平相干函数模型采用著名的R．S．Harichandran模型，竖向相干函数模型采用刘先明博士提出的模型．分别以多点输入法和行波法对大跨度空间网格结构的2个实际工程的水平与竖向振动进行计算，并与一致输入法的计算结果进行对比，最终在非一致输入与一致输入上结构的差异、视波速及结构跨度对这种差异的影响以及行波法的精度三方面得出了一些重要结论．     

自锚式悬索桥地震响应及减震控制分析

以长沙三汊矶湘江大桥为研究对象,对自锚式悬索桥的动力特性、地震响应及粘滞阻尼器的减震效果进行分析.基于结构非一致激励地震动方程,建立空间非线性有限元模型,探讨一致输入、行波输入下结构的地震响应.分别以主梁纵向位移、塔底内力为控制目标,研究粘滞阻尼器参数变化对结构减震效果的影响.计算结果表明:地震作用下塔底顺桥向弯矩达117.492 MN·m,对自锚式悬索桥的设计起控制作用;行波效应使得主梁跨中横向位移增大90%,横向弯矩减小60%;结构纵向位移及塔底内力在考虑行波效应后减小10%左右,安装参数合理的阻尼器使主梁纵向位移减小83%,塔底纵向弯矩减小62%,达到良好的减震效果.     

多点输入下大跨网架结构地震响应分析

基于绝对位移法建立了多点输入分析模型,采用三角级数法人工合成多点非平稳地震动。选取90 m跨度的正方形及长方形多点支承网架为研究对象,分别对两大跨结构进行一致和多点地震动输入下的动力反应分析。采用基础隔震,通过时程分析研究隔震前后两结构的响应规律差异。结果表明:在水平地震作用下,未隔震模型在一致输入下上部网架各杆件最大轴力相差不大,而在多点输入下相差较大;正方形结构上部网架节点最大加速度响应在多点输入下增大,而长方形结构却相反;隔震后结构响应有了大幅度的减小,多点输入与一致输入轴力响应规律几乎一致。在竖向地震作用下未隔震正方形结构在多点输入下的杆件轴力与支承柱柱底弯矩,与一致输入相比均有所增大,其中长方形结构增幅更大;隔震后结构在一致输入下轴力响应反而增大,可见竖向地震作用时应多加考虑地震动空间效应。     

建筑结构层等位移延性反应抗震设计方法

采用直接基于位移的设计思路,以地震作用下各层位移延性系数一致为结构设计目标位移状态.只考虑第一振型影响,把结构等效为单自由度体系,结合非线性位移反应,确定结构在设计目标延性系数下的基底剪力.按照目标位移状态沿竖向分配,采用现行规范设计方法进行结构抗震设计.该方法使设计的结构在地震作用下各层位移延性反应尽量一致,建筑沿竖向各层均能耗散地震能,避免破坏集中在某一层;设计的建筑满足安全的同时,尽量做到经济合理.     

某高层建筑顶部悬挑旋转餐厅的侧移分析

通过分析在地震作用下,利用振型分解反应普法进行旋转餐厅结构楼层的最大位移及层间位移角等分析;考虑竖向地震作用及结构的扭转对结构的影响,进一步揭示了结构的地震响应规律。分析表明,顶部有大跨度悬挑旋转餐厅框-筒结构是受力较为合理的结构形式,并且具有较强的抗震性能。     

大悬挑预应力空间结构动力稳定分析——以贵阳奥体中心体育场为例

对贵阳奥体中心体育场大悬挑预应力钢屋盖进行地震作用下的动力稳定性进行分析.考虑了χ向地震、y向地震、z向地震和χ y z三向耦合四种情况,计及了结构几何非线性影响.分析发现水平纵向的动力失稳荷载与水平径向的动力失稳荷载相比降低显著.在竖向地震作用下结构的失稳荷载比水平纵向地震作用时的失稳荷载有所增加.在三向地震作用下,...     

考虑土-结构共同作用悬挑网架多遇地震时程分析

针对某悬挑网架,分别建立网架整体有限元模型(model1)和考虑土-结构共同作用网架有限元模型(model2),通过在三维多遇地震时程作用下网架结果的对比分析,重点考察悬挑网架悬挑端最大位移和与支座相邻杆件应力的变化情况.结果表明,考虑土-结构共同作用时,悬挑网架悬挑端最大竖向位移较整体模型时增大,部分与支座相邻杆件应力增大.建议在工程设计中对中软场地土上的悬挑网架考虑土-结构共同作用.     

非一致激励下钢管混凝土拱桥平稳随机地震响应分析

对一座三跨钢管混凝土拱桥在多维非一致随机地震激励下的响应进行研究.利用功率谱和规范反应谱之间的转换关系,使用最小二乘法来拟合地震动模型参数,用于对结构进行多维非一致随机激励的输入.在综合考虑部分相干效应、行波效应以及局部场地效应的基础上,使用虚拟激励法,数值仿真该桥在地面运动的空间特性下的地震响应.分析结果表明,部分相干效应与行波效应复合的情况下,地震动空间特性主要体现在行波效应上;视波速引起的功率谱函数相位和峰值的变化直接影响结构地震响应;局部场地效应下,拱肋竖向弯矩随场地的柔软程度增大,剪力则相反.     

大跨度结构多点地震反应计算方法的比较

分析比较了直接求解法、位移输入法、相对运动法和大质量法4种不同多点地震动输入下大跨度结构地震反应的计算方法.以一实际工程为例进行了算例计算和结果比较,数值结果表明,直接求解法、位移输入法和相对运动法3种方法的计算精度较高,建议采用.大质量法计算结构加速度反应精度较高,但是位移和内力反应会出现严重的失真现象.位移失真原因主要是由程序中数值积分引起的,且大质量法并不能保证计算中的地震位移输入和实际的位移激励一致.     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.     

大跨度混凝土悬挑空腹桁架结构地震响应研究

以某市规划展览馆工程为背景,对混凝土大跨度悬挑空腹桁架结构的地震响应进行详细分析研究。用有限元软件ANSYS和MIDAS,建立了包含框架柱、桁架、楼盖梁板的整体结构的空间力学模型,并对该模型作详细的反应谱分析和弹性时程分析。研究表明:结构X向、Y向布置未出现薄弱部位,双向地震作用耦合性不明显,结构的水平抗震性能良好;悬挑桁架竖向抗震能力较弱,且双向水平地震作用对悬挑端竖向位移的耦合性明显;悬挑桁架根部杆件的内力响应最大,为桁架抗震能力薄弱部位,地震影响不明显;悬挑桁架中部、端部杆件的地震影响显著,内力响应较小;进行抗震分析时,做双向水平地震、三维地震作用分析有其必要性。     

行波效应下混凝土V形折板网壳地震响应分析

为了研究行波效应对混凝土V形折板网壳的影响,采用有限元动力时程法,分别计算了一致地震输入和考虑行波效应的多点地震输入下结构的地震响应,考察了两者之间的差异,深入分析了结构在行波激励下的地震反应规律。结果表明:行波效应对结构的地震响应影响较为显著;行波效应的影响集中在支座附近以及纵向脊线拱与横向脊线拱的交汇位置;行波效应对结构动力响应的影响不单一,对部分区域有利,对部分区域不利;三向地震激励下,行波效应对结构的影响与在X向地震激励下的情况基本相同,但多数构件在三向地震激励下受行波效应影响更为显著。