高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.     

大跨度双塔斜拉桥地震响应分析方法研究

以某主跨为416 m的双塔斜拉桥为工程背景,选取2条人工波和2条天然波,分别采用反应谱法、时程分析法和功率谱法进行地震响应分析.分析结果表明:在人工地震波作用下,三种方法计算得到的主梁和主塔地震响应基本一致;在天然地震波作用下,主梁和主塔的反应谱分析结果介于其它两种方法之间.对斜拉索而言,时程分析结果与其它两种方法计算结果有较大差别.因此,可选择反应谱法对主梁和主塔进行地震响应分析;选择时程分析法对斜拉索进行地震响应分析.     

基于建筑规范反应谱的人工地震波合成及其应用

规范规定采用时程分析法时应选用相当数量与统计意义相符的地震加速度时程曲线。鉴于实际工程中与拟建场地同震源的原始地震纪录较少,合成满足一定振动特性的人工地震波参与计算显得十分必要。根据人工地震动合成原理,利用规范反应谱v2.0程序和Simqke_gr程序生成拟合标准反应谱的地震波,并将其应用于某典型超限底框结构实际工程的弹性动力时程分析中。实例分析结果表明:采用程序合成的人工地震波,在概率意义上有一定代表性,能够很好地拟合于规范反应谱,同时使用方便、可靠,可用于工程实际中。     

苏州城区凹陷沉积土层对地震反应特征的影响

针对土层非均匀分布的苏州城区凹陷沉积场地,采用黏弹性人工边界模拟无限域场地的边界,基于ABAQUS建立大尺度二维有限元模型,分析了加速度峰值、位移峰值、频谱等地震动参数特征,探讨了凹陷沉积土层对地震效应的影响.结果表明:凹陷沉积地震动响应呈现较大的空间差异性,局部位置地表加速度放大效应明显;苏州城区场地敏感周期段为0.20～0.70 s,与水平均匀场地相比,凹陷沉积场地地表反应谱沿横向变化较大,越靠近地表,反应谱谱峰越向长周期方向偏移;由于地震波在局部区域聚焦,凹陷沉积场地PGA值沿深度方向呈起伏变化现象;沿水平方向的PGD随土层深度增加呈非单调递减,且与输入地震动频谱特性相关.大尺度二维模型一定程度上能合理反映微地形起伏、土层分布对地震波传播过程的影响.     

地震作用下海底场地地震动效应研究

通过ABAQUS运用一维时域显式积分方法,采用6条地震波,对某海域两个油田场地进行地震反应分析,得到在不同强度地震动时海底场地的反应,并且对两个海底场地按照现行规范进行场地类别划分.结果表明,海底波的反应谱特征明显区别于陆地波;随着基岩输入地震动强度的增大,其反应谱峰值逐渐增大,且地震动强度主要影响反应谱的高频段,对低频段的影响有限;而海底场地对地表峰值加速度的放大作用逐渐减小,呈非线性变化.现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对海域场地适用性较差,有必要针对海底场地展开相应的研究.     

地震波入射角对地震动特性的影响研究

在场地地震反应研究中,通常假定来自基岩的地震波是垂直向上传播的。但是这一假定与实际情况不符,越来越多的证据表明地震波是以某一角度倾斜向上传播,而且地震波入射角是影响场地地震反应的一个重要因素。为了揭示地震波入射角与地震动特性之间的关系,本文以均匀场地为例,假定地面与基岩面为无限大水平面,根据地震波的传播原理,确定从入射波到达地面同一点处的各条地震波路径,计算每条路径上地震波的到达时间及其振动幅值,然后按照到达时间对这些振动幅值进行叠加运算,计算得到的地震动时程就是场地反应的理论解;结合文献实例分别计算得到倾斜入射P波与S波作用下的位移时程,通过对比分析,验证该理论解法的正确性;应用此方法研究了地震动的幅值大小、持续时间、运动轨迹与地震波入射角的关系。研究表明,随着入射角的增大,P波作用引起的水平位移与S波作用引起的垂直位移通常会增大,地震动轨迹构成的轮廓面积也会随之增大,而地震动的持续时间总体减小。     

斜张桥在行波作用下的地震反应分析

本文以天津永和桥为对象,讨论了相位差效应对斜张桥飘浮方案地震反应的影响.通过对运动方程的振型分析,导出了考虑相位差效应的振型参与系数及振型地面加速度,从而可由反应谱判断相位差的影响。本文还对中国抗震规范的标准设计谱中的长周期范围作了合理的修正,并以符合该修正设计谱的人工地震波进行地震分析,结果表明:由于支承处的非同步激振使动力反应部份减少甚多,虽有拟静力反应部份的叠加,总反应仍小于同步激振的情况,因而相位差效应对于飘浮体系的斜张桥是有利的.     

大跨桥梁考虑地形及多点激励的地震响应分析

提出了可以离线计算的三维相关系数谱的概念 ,导出基于三维相关系数谱的多点激励反应谱方法 ,并用此方法对地震波在局部场地下的地形效应以及大跨度桥梁在多点激励作用下的地震响应进行了分析 ,探讨了同时考虑两者对大跨度桥梁地震响应的影响     

考虑基岩影响的场地自振特性

建筑物与工程场地之间发生共振效应,是产生震害的一个主要原因。为了使建筑物避免与场地发生共振,开展工程场地自振特性的研究是非常必要的。但是,目前对场地自振特性研究普遍将下卧层基岩视为绝对刚性体,忽略场地土体与其下卧基岩之间的相互作用,这一假设与实际情况并不相符。为此,本文提出一种可以考虑基岩影响的计算场地自振周期方法。该方法假定场地基岩为无限大半空间弹性体,将不同周期简谐波作为从基岩入射至土层中的地震波,应用界面子波方法计算地面地震反应,根据最大反应值与谐波周期组成的反应谱确定场地自振周期。为了区别于地震工程中单自由度体系的地震反应谱法,本文称此计算方法为谐波激励谱法。应用此方法计算了某工程场地的自振周期,所得计算结果与文献资料非常吻合,据此验证了此方法的正确性。在此基础上,通过改变基岩波阻抗参数,计算得到考虑基岩影响的场地自振周期,研究了基岩对场地自振特性的影响。研究表明,尽管基岩变形性质不会影响场地自振周期的取值,但是却增大了其影响范围,对设计建筑物避让场地自振周期带来不利的影响。     

双线地铁隧道对三维非线性场地地表地震反应的影响

地铁隧道的存在破坏了原有场地的完整性,进而在地震来临时影响场地的地震反应。为探讨双线地铁隧道建成后对场地地表水平地震动的影响,针对北京某一典型双线地铁隧道工程场地,建立三维非线性场地模型。采用自由场边界和应力时程地震波输入方式,运用有限差分数值分析软件FLAC~(3D)进行模型计算,分析了双线地铁隧道对三维非线性场地地表地震反应的影响。结果表明:1双线地铁隧道的存在使隧道附近场地地表地震动峰值加速度呈现先增大后减小并趋于自由场的趋势;2双线地铁隧道的存在主要影响场地加速度反应谱的短周期部分;3入射地震动频谱对双线地铁隧道的场地地震反应有着显著的影响。文中得出的影响规律,为双线地铁隧道附近场地的设计地震动参数确定提供参考依据。     

基于相位差谱的多点激励人工波数值生成算法研究

在三角级数时域合成与快速离散傅里叶变换频域调整算法的基础上,实现基于对数正态分布相位差谱的单点激励人工波的数值生成,着重分析了目标反应谱的迭代拟合技术.结合相关建筑标准中所列地震波,给出了四类场地土的相位差谱统计特征,以利于工程采用.并以描述频谱幅值衰减关系的相干函数与以相位表征的行波效应为条件,实现多点激励地震波的数值生成.同时考虑幅值与相位两因素,保证了多点激励地震波在相邻两近点处的地震位移曲线的一致性合理条件.     

上承式大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应分析

以三峡工程对外交通公路黄柏河特大桥为研究背景,通过建立空间结构有限元模型,计算和分析了上承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特征,并分别运用反应谱法和时程反应法分析该桥的空间地震响应,采用了十余条地震记录进行计算,讨论其主要结构形式、不同的地震波、各种场地以及各参数对地震反应的影响和规律,为大跨度上承式钢管混凝土拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据.     

基于差异谱的完全非平稳地震波与目标谱一致的调整方法

提出了一种使地震波拟合目标反应谱的随机方法,该地震波同时具有完全非平稳特性。首先以实际地震记录为基础,对比其反应谱与目标反应谱得到差异谱,以差异谱为目标利用谱表现方法生成与差异谱吻合的差异地震波,并用对数正态分布的概率密度函数来表征地震动的强度非平稳特性,再叠加实际地震记录和生成的差异地震波得到与目标反应谱一致的完全非平稳地震波。由此得到的地震波频率非平稳特性比较接近实际地震记录,且其反应谱与目标反应谱吻合较好,可将其用于工程结构的抗震分析中。     

随机地震波的构造及其在重力坝抗震计算中的应用

本文根据反应谱与功率谱的近似转换关系构造基于非平稳过程模型的初始随机地震波．在此基础上．建议了一种基于概率理论的控制加速度峰值的方法．并把概率统计与调幅迭代技术结合起来，给出了提高随机过程反应谱拟合精度的全子样迭代法．通过宏观调幅迭代，产生满足地震动三要素(地震动强度、地震持时和频谱特性)的随机人工地震波．作为应用．文中计算了刘家峡及柯依那重力坝的抗震可靠度．计算结果与实际震害及有关分析结果一致，说明所建议的方法用于结构的抗震计算是合理可行的．     

考虑时间-空间变化的地震地面运动模拟

采用谱表示法,按不同的场地特性参数,模拟生成平稳与非平稳的随机过程,考虑了地震地面运动的时间—空间变化,计算了不同场地的地震反应谱,并与铁路抗震设计规范进行了比较,对不同的场地用反应谱法进行抗震设计的研究具有重要意义.     

一种新型铝合金附着式升降脚手架的力学性能分析

针对一种新型的铝合金附着式升降脚手架,根据其在截面的复杂性和结构体系组成材料的性质不同,将新型铝合金附着式升降脚手架分为架体结构和支座结构,分别采用建筑结构有限元软件SAP2000和通用有限元软件ABAQUS进行了正常使用工况下的结构内力和变形分析。为了比较不同地震波作用下的结构响应,本文选取了人工波,Holliste波以及Yermo波进行了多遇地震作用下的动力响应,对比分析了三向地震作用下架体结构顶部和边角处的位移以及不同位置处的位移反应谱,并将所分析结果与建筑抗震设计规范的反应谱法进行对比。然后通过分析结构的应力和应变分布,对铝合金脚手架的研发设计和实际施工提出了指导性建议。     

爆炸地震的机制与场地效应分析

通过分析爆炸振动速度和爆炸振动频率的场地效应,爆炸振动速度与爆炸当量和地震波传播距离的关系,获得爆炸地震波在波段主频、持续时间、近场初动等方面的特征和爆炸地震波在岩土中的传播规律以及这些特征规律与天然地震波的区别。结果表明这些特征和规律反映了天然地震与人工爆炸的本质区别,可以作为识别两类事件的有效判据。     

统计意义一致的弹塑性设计位移谱

在统计意义上设计反应谱通常表示多条地震波反应结果的平均，利用等廷性强度折减系数谱对弹性设计位移谱进行折减间接建立的弹塑性设计位移谱，在这方面与弹性设计位移谱并不能很好对应．为此基于3类场地各20条地震波的统计分析。研究了利用等延性强度折减系数谱间接建立的弹塑性位移谱与统计平均的弹塑性位移谱的偏差．结果发现前者会导致偏于危险的结果，特别是对软弱场地和位移延性系数大于4时．通过对国内外学者建议的6组等廷性强度折减系数谱的比较分析，以精度较高的Vidic等建议的强度折减系数谱为准。并在间接方法中引入与位移延性系数、场地条件及结构周期相关的修正系数，建议了与弹性设计位移谱统计意义一致的弹塑性设计位移谱．     

昆明地区不同类型场地对近震大震地震反应特征对比研究

对昆明两个不同土层结构性质的场地模型输入同一个人工合成近震大震地震波的基岩地震动,得到了两个场地土层反应的地表地震动加速度时程及其反应谱,对比分析了它们的特征和差别,探讨了这两种不同性质土层在基底遭受近震大震时场地地震反应对地面运动特征的影响及其意义.     

场地液化对反应谱影响评价

土层液化除引起土体失稳和沉降外,也会对地表加速度反应谱产生重要作用.本文采用实际地震记录和理论分析相结合的方法,研究了典型液化场地对地表加速度反应谱的影响问题.结果表明:液化对地表加速度反应谱有非常显著的影响,液化引起地表加速度反应谱变化的基本特征为高频降低、低频增大;低频加震效应明显大于高频减震效应,加震与减震的谱烈度比平均约为20;高频减震的主要范围为0.1—0.6s,低频加震的主要范围为1—4s,减震到加震的转换点在0.7—0.9s间.分析表明,液化对长周期显著的放大,如仍按常规反应谱进行抗震设计,则对长大和高柔结构会导致偏于危险的结果,即使地基经过基础加固,但因场地特性不能改变,因此这种危险仍然存在.