地震波斜入射下土-单层柱面网壳结构振动台试验研究

现阶段有关地震波斜入射下大跨空间网格结构地震响应的试验研究未见报道.基于设计的7.7m×3.2m×1.2m大型刚性模型箱和1.8m×1.8m的单层柱面网壳结构,并实测土体参数,通过4台阵体系设计实现自由场振动台试验和土-单层柱面网壳结构振动台试验.通过自由场振动台试验结果与数值模拟结果的对比验证了试验设计的正确性,并研究了土-单层柱面网壳结构体系的地震响应.试验结果表明:土-结构相互作用下网壳屋盖的地震响应随着地震波入射角度的增大呈现明显的非线性变化,当以30°~60°角度输入时,网壳地震响应剧烈;不同地震波输入下,网壳柱底两个水平方向加速度最大值比值在1∶0.3~1∶3之间.进行抗震计算时,柱底两水平方向的加速度输入比例与地震波的入射角度有关,宜考虑地震波斜入射的空间效应.     

桩-土-结构相互作用下新型抗拔摩擦摆支座对单层柱面网壳结构地震响应的影响

基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座(FPB)试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用(PSSI)、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震(PSSII)单层柱面网壳结构模型,研究桩-土-结构相互作用下铜基面抗拔摩擦摆支座对网壳结构地震响应的影响及地震波输入的空间效应问题。研究结果表明:铜基面抗拔摩擦摆支座使桩-土-结构作用下的网壳结构的节点加速度峰值衰减50%~60%,网壳杆件的内力衰减50%~80%,地震波频谱特性对抗拔摩擦摆支座的隔震效应有着不可忽略的影响;PSSII体系网壳节点加速度最大值未必在地震波垂直入射时最大,入射角度45°~60°是一重要的考虑区间;当地震波入射角度为55°~80°时,在进行抗震计算时可按国家标准规定进行地震波输入,当不在此范围时,不宜按照规范规定进行地震波输入,应考虑地震波的空间效应。     

单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究

采用振动台模型试验方法,对EL-Centro地震波作用下单舱地下综合管廊结构动力响应、土体动力响应以及土-结构相互作用机理开展研究。模型试验依托某实际工程为原型,按照1:15的比例尺缩,设计振动台模型试验,输入不同峰值加速度地震波,以此获得管廊结构以及周边土体的动力响应规律。试验结果表明:土体与管廊结构在振动过程中相互制约,存在明显的土-结构相互作用,在强震作用下管廊侧壁和土体出现脱离的情况,单舱管廊结构的运动始终保持了较好的整体性;管廊周边土体由于受到管廊侧壁的约束作用,土体发生不均匀位移或相对位移,动土压力分布形式错综复杂,土拱效应明显;在横向一致地震作用下,管廊结构横向应变随着地震波输入峰值加速度的增强而增大,其中管廊结构中部截面变形最为明显,各截面角点处的变形位移最大,是管廊抗震设计中需要重视的关键部位。     

斜交隧道-土体相互作用体系振动台试验设计

为研究复杂斜交地铁隧道-土体相互作用体系的地震响应规律,系统阐述了交地铁隧道-土体相互作用体系振动台试验中方案设计的关键问题并进行了分析,详细介绍了地震模拟振动台系统、相似比设计原则、模型体系整体布置、传感器布设、试验工况加载方案等试验设备与技术,重点说明了模型土的配制、刚性模型箱的设计及其边界合理性的验证,同时根据远离隧道的中远场测点的加速度响应结果评价配制的模型土的合理性。本次振动台试验可为今后空间交叉地铁隧道-土体相互作用体系的大型振动台试验设计提供借鉴与参考。     

柱面网壳在地震作用下的失效机理研究

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,研究了单层圆柱面网壳在地震作用下的动力稳定性问题,指出当加速度峰值较小时,网壳的节点位移响应随地震加速度峰值增加呈线性增加,结构的变形主要是弹性变形,随着加速度峰值的加大,位移响应增加速度加快,部分杆件进入塑性,当达某一特征值时,位移响应大幅度增加,此时结构丧失了稳定性,沿结构不同方向输入地震波时,X方向首先发生失稳。     

地震动在浅埋隧道场地中的传播特性

为了探究地震动在浅埋隧道场地中的传播特性,以南京某工程中浅埋隧道为研究案例进行振动台试验。基于Bockinghamπ定理分别对结构和地基土作相似缩比,考虑时间效应对土体的影响,时间相似比采用模型土时间相似比,采用叠层剪切土箱来减小边界效应,对试验得到的加速度结果进行分析,结果表明:随着埋深减小,土体的加速度峰值逐渐增大;地震中,地下结构主要随周围土体一起运动;结构的存在会放大周围一定范围的土体加速度峰值。     

跨度为15m的单层柱面网壳几何参数对杆件地震动应力峰值的影响

以跨度为15 m的单层柱面网壳为研究对象,利用El-Centro地震波,通过对其长跨比、矢跨比的改变,分析了单层柱面网壳斜杆和纵杆地震动应力峰值的变化规律.结果表明,斜杆地震动应力峰值与纵杆地震动应力峰值相比较大;随长跨比增大,斜杆和纵杆地震动应力峰值增大,但当长跨比大于2.6时,略为减小;矢跨比变化对斜杆和纵杆地震动应力峰值变化的影响规律受长跨比选取的影响.     

单层柱面网壳动力稳定性评估的阶跃推覆分析方法

为克服传统推覆方法无法考虑结构动力稳定性问题的缺点,提出了一种能够考虑单层柱面网壳结构动力效应的阶跃推覆分析方法.首先,通过推覆分析,构造基于振型刚度的等效单自由度体系,获取网壳结构非线性能力曲线;然后,对网壳结构进行逐级阶跃加载分析,并对等效单自由度体系进行时程分析,转化得到临界失稳伪加速度;最后,结合地震反应谱,求得网壳结构动力失稳临界加速度因子.基于某单层柱面网壳的计算结果表明,所提方法简便有效.相比传统推覆方法,所提方法能够模拟出网壳结构动力失稳破坏现象,计算精度提高58.3%.所提方法给出的失稳模式与时程分析方法基本吻合,平均误差仅为23.6%,分析耗时减少75%.     

不同类型单层球面网壳动力时程分析

本文利用ansys有限元软件,以60m跨的凯威特、施威德勒、联方型单层球面网壳为研究对象,研究其弹塑性动力失稳情况.设计时考虑材料几何非线性效应,钢材选为双线性弹性材料模型.采用增大地震峰值加速度的方法,通过选用四条地震波和一条人工地震波,对不同网壳结构的整体稳定性和抗震性能进行了讨论.并对不同网壳的抗震性能及地震波的选取提出了建议.     

铝合金单层球面网壳结构阻尼特性

通过现场实测对铝合金板式节点单层球面网壳结构的阻尼比进行了分析研究.针对一平面尺寸45 m×45 m,矢高2.86 m的铝合金板式节点单层球面网壳结构,设计了11种工况,通过现场实测采集了160条人工激励下的节点加速度自由衰减振动信号以及6条环境激励下的节点加速度振动信号,采用解析模态分解法(AMD)结合希尔伯特变换识别结构的自振频率和阻尼比.对所得数据进行分析,建议铝合金板式节点单层球面网壳的结构阻尼比取4%.运用实测阻尼比数据建立有限元模型分析结构动力响应,对应实测节点加速度响应曲线和有限元计算得到的响应曲线吻合较好,所测得阻尼值可为现行规范修订提供依据,为结构动力分析与工程设计提供参考.     

斜拉单层柱面网壳地震响应及失效特征

在双向网格型单层柱面网壳结构面内及面外布置拉索有效地增强了网壳结构刚度,提高了结构的承载能力,前期已针对斜拉单层柱面网壳结构的静力稳定性进行了系统的研究,但有关该结构的地震响应研究还不够充分.本研究基于上述静力稳定性研究成果,通过ANSYS有限元软件对斜拉单层柱面网壳结构进行了动力失效分析,并利用本文提出的应变能响应分析方法考察了网壳结构动力失效时的特征.通过网壳杆件进入塑性比例、杆件进入塑性程度、结构关键节点位移等随加速度幅值的全过程响应分析探讨了结构的破坏形式;并结合动力破坏指标,进一步讨论了不同初始条件下网壳结构的动力失效模式,揭示了结构的动力失效机理.结果表明:拉索的布置形式有效增强了双向网格型单层柱面网壳结构的延性,网壳结构破坏前即使在经历了深刻的塑性发展后仍可保持稳定状态,直至全截面进入塑性杆件数量的突增使结构刚度明显降低,结构发生倒塌破坏.     

强震下弦支柱面网壳弹塑性性能研究

为研究单层弦支柱面网壳结构体系在强震下的弹塑性性能,利用SAP2000分析软件,对长81 m跨度60 m支承于周边柱顶的单层弦支柱面网壳结构体系建立刚塑性铰模型,进行其在三种地震波(LWD波、EMC波、SH人工波)作用下的时程分析,采用动力增量法评定该弦支结构弹塑性阶段的变形能力、延性性能、破坏形态、极限承载力,以及索在整个过程中的工作性能。研究表明:进入弹塑性阶段后该弦支网壳结构主要在中部出现塑性铰,在三种地震波的作用下破坏时的峰值加速度分别为为:757 gal(LWD波)、634 gal(EMC波)、848 gal(SH人工波),明显在高于罕遇地震设防要求的加速度(400 gal)峰值发生破坏;弦支索与稳定索在三种地震波作用的整个过程中最大轴力为1 397.051 k N与293.307 k N,均未屈服或松弛失效,始终为网壳提供预应力,工作性能良好;弦支网壳结构在三向组合输入地震波作用下竖向位移延性系数最小值为1.47,其延性性能一般,这与其失效时进入塑性的杆件比例很小相对应,其破坏类型属少量塑性发展的稳定破坏,具有较大的危险性。     

群桩基础后压浆地震动力响应研究

针对黄土与砂土在地震作用下发生液化、丧失承载力的问题,将后压浆用于土体抗液化,建立3×3群桩三维模型,研究群桩基础在不同峰值加速度El Centro地震波与上部均布荷载共同作用下的动力响应,并分析了后压浆对黄土与砂土抗震性能的影响。研究结果表明：在0.3g El Centro地震波作用下,黄土与砂土层大部分区域土体液化。黄土与砂土层经压浆加固后,群桩基础承载力提高4.87%;土体在地震波作用下以整体平动位移为主;土体加速度得到不同程度的降低;土体加固范围内的桩身动弯矩峰值较压浆前增大;桩身弯矩最值点上移;桩土应力分担比改变。     

强震时单层K8型网壳结构非线性动力稳定分析

针对单层K8型网壳结构在强震时的动力稳定问题,应用非线性有限元理论进行了分析.计算得到单层K8型网壳结构在地震荷载作用下的动力响应,并用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.结果表明,强震时单层K8型网壳结构易发生动力失稳,临界地震波峰值为0.7g,失稳的区域由第三环与径肋交叉处开始并向周围扩散直至结构坍塌.     

抛物线型单层柱面网壳的非线性稳定性

对抛物线型单层柱面网壳的静力稳定性能进行了研究.比较了抛物线型单层柱面网壳与圆柱面单层柱面网壳和倒悬链线单层柱面网壳的静力稳定性能.对抛物线型单层柱面网壳进行参数分析,并对抛物线型单层柱面网壳进行结构优化.研究表明:与圆柱面网壳相比,抛物线型单层柱面网壳的极限荷载有大幅度增大;长跨比、矢跨比对网壳的极限荷载影响显著;初始几何缺陷对网壳的极限荷载有较大影响;网壳的斜杆相交角在50°左右,网壳的静力稳定性能最好;按等比数列布置拱向网格间距,比值α的取值在0.85到0.95之间时,网壳的静力稳定性能最好.     

水平地震作用下绿色加筋格宾挡土墙动力特性试验研究

设计并完成了1:2.5比例尺的绿色加筋格宾挡土墙大型模型试验。试验模型长×宽×高为3.00m×0.85m×2.00m,坡角为70°,填料采用工程现场所用的红砂岩材料制备。双绞合六边形金属格宾网由聚氯乙烯(PVC)包裹,并镀锌防腐,网面单元长×宽为80mm×100mm。通过输入不同类型和幅值的地震波激励,探讨地震作用下模型挡墙的动力特性与动力响应规律。试验结果表明:绿色加筋格宾挡土墙对输入加速度有明显的放大效应;沿墙高方向,水平加速度放大倍数的增量比较平缓,随着墙高的增大,水平加速度有增大趋势;在不同类型地震波作用下,加速度响应有明显差异;墙面板的水平加速度放大倍数随振幅增大呈现明显的递减趋势,基本上呈线性变化;竖向加速度峰值响应在墙面及墙顶显著增大,可达到台面水平加速度峰值的50%左右。     

土体-框架结构振动台模型实验研究

在进行土体-框架结构的振动台模型实验中,测出了模型体系的加速度、位移和应变反应.首先分析了实验各阶段系统的自振频率及阻尼比的变化情况,然后着重比较了各工况下框架结构的加速度、层间位移和应变反应规律,并与刚性地基实验进行了对比.实验结果表明,相对于仅有水平激振,竖向激振的参与可使结构的反应增加,且位移、应变反应的增量要大于加速度反应的增量;桩体应变要小于框架上的应变;基础上的加速度反应要大于土表反应.土-结构相互作用下的测试结果普遍要大于刚性地基情况下的结果,并且加速度峰值、层间位移峰值沿楼层的变化趋势也不相同,基于刚性地基假定下的计算结果可能偏于不安全,对于结构的抗震设计考虑土-结构相互作用的影响很有必要.     

砌体墙片滑移和固结振动台试验对比研究

提出一种简易滑移减震技术,进行滑移层材料制备相关试验,同时进行单层砌体墙片滑移和固结模型振动台试验。对比不同基底约束情况下结构自振周期、加速度、位移等方面的地震反应差异。研究结果表明:在设计地震波峰值加速度较小时,滑移模型和固结模型的顶层加速度和层间位移都较小,在设计地震加速度为0.31g(1g=9.8 m/s2)时,相应为在7.5度罕遇地震作用下,固结模型出现裂缝,而滑移模型有较为明显的滑移,且相对滑移量随着地震波峰值加速度的增大而增大,上部结构在振动过程中为整体水平滑动,一直没有出现裂缝,减震效果明显。     

地铁车站的振动台试验与地震响应的计算方法

介绍了对上海市区的典型软土地铁车站结构进行的振动台模型试验 ,及根据试验数据建立的地铁车站地震响应的分析理论和计算方法进行的研究及其取得的成果 .内容包括模型试验的种类及其目的、模型土动力特性的确定及其模拟方法、模型箱构造的特点及其模拟技术、动力分析的计算原理与方法 ,以及对试验数据进行的拟合分析及其结果 .采用拉格朗日差分法对振动台模型试验进行了数值拟合分析 ,计算结果表明土体和结构模型的加速度响应 .结构模型表面的动土压力以及结构构件的应变规律的计算结果与试验结果基本吻合     

地下结构地震反应的振动台模型试验研究

进行了土-地下结构动力相互作用的大型振动台模型试验,分别测出了模型土中不同部位的加速度反应和地下结构的加速度与应变反应.对模型体系的加速度反应实测值进行整理分析了模型箱效应、试验各阶段系统的自振频率及阻尼比的变化情况和地下结构的加速度和应变反应规律.试验结果表明:相对于仅有水平加速度激振,峰值约为水平加速度峰值三分之二的竖向激振的参与,可使结构的反应增加,且应变反应的增量大于加速度反应的增量,地下结构横断面的变形仍以剪切变形为主;地下结构的加速度反应和应变反应的频谱分布有较大差异,应变反应中竖向振型的贡献较大.