基础条件对SSDI体系动力特性的影响

基于影响土-结构动力相互作用(SSDI)体系抗震性能和动力特性的因素除地基土特性与上部结构特性外,基础作为联系上部结构和土体的桥梁,其构造形式以及埋置深度对SSDI体系动力性能的影响不可忽视。通过采用有限元方法,对某工程高层建筑算例进行计算分析;利用ANSYS程序中重新启动法、APDL参数设计语言编制程序实现对地基土的非线性模拟,并通过土体边界、土体与结构间非线性接触的研究,对整个SSDI体系在实测地震波作用下的动力反应进行计算分析,研究桩筏基础、桩箱基础2种不同基础形式以及不同基础埋深条件对上部结构动力反应效应的影响。研究结果表明:桩箱基础条件时上部结构动力反应较小,基础埋深越大,上部结构动力反应越小。研究成果为工程抗震设计考虑基础条件对土-结构动力相互作用效应的影响提供了理论依据,对完善抗震设计规范具有参考价值。     

箱形深基础对高层建筑抗震性能的影响分析

文章利用通用有限元软件ANSYS分析了箱形深基础对高层建筑抗震性能的影响。首先,建立2种模型,即刚性地基假定下的上部结构模型和考虑动力相互作用的上部结构-箱基-地基整体模型;然后进行静态分析,验证有限元模型的合理性;最后输入El-Centro波、Kobe波和上海人工波作为激励,分别对模型进行时程分析,定量探讨2种模型的层间位移、顶层加速度以及基底剪力的区别。结果表明:箱形深基础的存在,使得高层建筑在不同地震激励下的薄弱层位置有所改变,大致会上升1~2层,且变形有所加剧;高层建筑在考虑箱形深基础时,其地震中顶点加速度的放大倍数有所增加;刚性地基假定下高层建筑的抗震设计整体上偏于保守,局部又不安全,考虑地基-箱形基础-上部结构的动力相互作用更符合实际情况。分析结果为实例工程的后续抗震优化设计提供了重要的理论依据,同时对上部结构-基础-地基整个结构体系动力相互作用的研究具有一定的参考意义。     

核电厂结构地震响应分析的时频域分析方法比较

进行核电厂安全相关结构的抗震分析时,中国和美国规范推荐的计算方法有所不同,中国核电厂抗震设计规范(GB50267-97)中推荐时程法(时域法),而美国土木工程师学会的安全相关的核电结构的抗震分析(ASCE4-98)则建议时域法和频域法,因此这两种方法的比较对了解核电厂地震动力响应有重要意义.本文基于同一个典型的核岛结构,分别采用时域法和频域法计算核电厂的地震响应.计算结果表明,时域法和频域法得到较为一致的结构峰值加速度和反应谱.由于频域法用于核电厂地基—结构分析方便性和计算结果的稳定性,建议中国核电厂抗震设计规范增加频域分析方法.     

不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分析

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究,最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律.     

基于有限元某门急诊住院综合楼超限抗震分析与设计

针对某医院门急诊住院综合楼A级高度、复杂超限高层的抗震设计,重点介绍了基于性能目标的抗震性能分析及目标实现.整体结构采用PKPM和有限元软件Midas进行弹性包络设计,同时基于有限元Sausage进行罕遇地震下的弹塑性动力时程分析,以保证结构抗震性能目标的实现.结果表明本工程结构体系安全可靠,分析方法正确可行,对此类结构的设计和应用具有重要参考价值.     

H型平面不规则钢框架结构的地震响应分析

本文利用大型有限元分析软件SAP2000建立一个H型平面不规则钢框架结构,分别对其进行模态分析,以及多遇地震下的反应谱分析和时程分析,得出其自振周期以及层间位移角,通过对比分析上述数值变化,根据其基本动力特性以及抗震性能分析得出钢结构能提供一定的抗扭刚度,保持其结构的稳定性。     

钢交错桁架结构动力计算模型的研究

为研究钢交错桁架结构在地震作用下的动力特性,在现有动力计算模型的基础上,提出一种用于研究该结构横向抗震性能的新模型——伪空间模型。基于提出的伪空间模型,运用有限元分析软件SAP2000,进行相应的模态分析和静力弹塑性分析,并与空间模型的计算结果进行了比较。分析结果表明伪空间模型可以较好的模拟钢交错桁架结构的横向抗震性能。     

贯流式机组水电站厂房整体结构动力分析

介绍了利用三维结构模型对某一正在设计中的贯流式机组水电站厂房整体结构的自振特性,用激光全息干涉测振技术进行了模型试验,并用动力有限元法计算其整体结构的自振特性和在地震作用下的动力反应特性。通过上述研究,得到了目前采用平面模型分析所不可能得到的许多新的认识,可作为整体厂房结构抗震设计的参考。     

汽轮机基础选型及结构抗震性能

为确定某核电汽轮机的基础形式以及明确其结构的抗震性能,本文通过LS-DYNA有限元程序建立了某汽轮机整体结构的三维有限元模型,就基础选型问题以及汽轮机整体的抗震性能进行了综合分析.结果表明:目前核电设备常选用的刚性基础和弹簧基础中,弹簧基础较刚性基础有更好的抗震性能,更适合作为该汽轮机的基础;采用弹簧基础作为该汽轮机的基础结构,在8度设防烈度多遇地震水准下,该汽轮机整体结构可以满足结构抗震要求,而在8度设防烈度罕遇地震水准下,该汽轮机部分结构变形过大且内力不满足自身强度要求及抗震要求,应加强相应结构的抗震性能.     

船闸闸室-地基相互作用体系地震动力特性三维数值分析

目的研究船闸闸室体系动力受力变形特性,分析其地震作用下船闸闸室结构-地基相互作用体系的动力响应特性,评价其抗震性能.方法采用子空间迭代法提取船闸闸室体系自然频率与振型,采用考虑几何非线性的Newmark隐式积分法求解船闸闸室动力体系方程,针对横向和竖向地震力作用下船闸闸室相互作用体系分别进行振型分解反应谱和动力时程分析.结果 3组水平地震波作用下,船闸闸室体系闸墙横向水平位移最大幅值为42.5 mm,最大拉应力为1.39 MPa.结论船闸闸室体系弹性动力时程分析与地震反应谱计算结果幅值水平相近,地震反应谱分析结果及进一步动力时程分析,船闸结构满足抗震规范要求.     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

核电站结构地震动态响应并行计算研究

为了分析核电站复杂结构地震动态响应,以MPI作为基本并行编程环境,在LINUX操作系统下,开发了核电站结构地震动态响应的并行有限元计算程序。该程序采用黏弹性边界模拟外行波向远域地基的辐射,方程的求解采用时域显式解法,能够模拟包含各类静动荷载以及温度、接触等因素作用下的结构响应。经算例验证,该程序正确可靠。利用该程序对某核电站取水口建筑物进行了动态响应分析,并与ANSYS软件的分析进行比较,所花费时间从单机串行程序的20h40min减少到并行程序下的2h15min。结果证明,该并行程序具有较高的并行度以及良好的并行效率。     

承压水基坑变形稳定性因素影响分析

以常州软土地区青枫公园地铁深基坑为例,利用plaxis有限元软件建立基坑模型,并将计算结果与现场监测成果进行了比较,验证数模计算的准确性。在此基础上,分析了基坑在承压水条件下的变形稳定性状,对基坑稳定性产生影响的诸多因素进行参数探讨包括围护墙入土深度、不透水层厚度、承压水降压幅度等。分析结果表明：基坑开挖数值模拟合理,符合实际工况。随着承压水压力减小、地连墙深度增加以及不透水层厚度增大,围护墙体水平变形越小,基坑越稳定。工程中需结合实际情况制定相应的抗突涌方案,确保基坑稳定,节约工程成本。     

近断层地震下城市隧道动力响应与衬砌选型

为掌握不同形式隧道结构在近断层地震下动力响应特性,同时给隧道衬砌选型提供依据。以乌鲁木齐轨道交通2号线穿越九家湾近断层为背景,通过建立马蹄形和箱型曲拱隧道结构的三维动力分析模型,施加人工合成的地震波,对比两种结构形式在近断层地震作用下位移、速度、应力响应特性及安全储备,明确其动力响应特性。结果表明：两种衬砌结构在近断层地震作用下均保持完整,但箱型曲拱结构速度峰值及位移幅值略大;地震作用下隧道衬砌结构各部位速度响应基本一致,且主要取决于地震动特性;对于穿越断层破碎带的衬砌结构,其地震作用下的应力响应明显增加,破碎围岩对地震动效应有放大作用;两种衬砌形式在地震作用下的安全性能均满足要求,实际工程中应结合适应性条件合理选用。     

基于性能抗震分析的核电常规岛主厂房设计

为了对核电常规岛主厂房结构抗震进行分析,通过工程实例分析基于性能的抗震设计的优点,并在不同的抗震性能目标控制下,运用SAP2000有限元程序,对主厂房结构进行静力弹塑性分析,绘制能力谱-需求谱曲线,分析结构主要构件应力、应变和楼层层间位移角特点,检验结构的抗震性能。结果表明:主厂房结构应力、应变合理,层间位移角满足规范要求。该成果对基于性能的抗震设计方法的运用和推广具有一定的参考价值。     

大型空泡水洞试验设施结构有限元分析

大型空泡水洞试验设施是目前中国规模最大的水洞系统,为评估其整体结构强度和抗震设计安全性,对空泡水洞结构进行三维有限元数值分析,考虑正常工作工况和地震载荷作用极限工况下的结构刚强度,基于振型分解反应谱法计算了地震惯性加速度载荷,并对结构地震位移响应进行校核。结果表明：空泡水洞的结构变形在正常工作工况主要表现为水洞内壁的膨胀变形,在极限工况下主要表现为由地震载荷引起的水洞顶部水平位移;空泡水洞高应力区域主要位于结构角隅处的筒壁和加强筋。这对中国自主研发大型空泡水洞具有重要的借鉴意义。     

考虑各向异性的复合地基弹塑性地震反应数值模拟

将工程上常用的柔性桩复合地基加固区和非加固区土体模拟成各向异性体，在复合地基地震反应分析中，引入了横观各向同性弹塑性模型理论，建立了适合于横向各向同性介质的双渐近多向透射边界条件。针对柔性桩复合地基地震反应分析的特点，研制了考虑各向异性的柔性桩复合地基地震反应分析有限元计算程序。在程序中针对不同的材料采用不同的本构关系和不同的单元形式，并采用了关联流动法则和多种屈服准则，可以同时进行复合地基的二维平面应力、平面应变和轴对称问题的静动力数值分析。程序验证和实例计算分析表明，所编制的程序是正确的，在柔性桩合地基地震反应分析中考虑各向异性是必要的。     

核电站反应堆厂房隔震研究

对核电站典型CPR1000堆型反应堆厂房应用隔震技术进行了系统的研究.针对反应堆底部的圆形筏基,进行了隔震支座的布置与选型.基于时程分析法,研究了核电站基础隔震效果,并建立了结构内部设备层的楼层反应谱.此外,文章研究了地震波加速度峰值、设备层所处标高及设备阻尼比对楼层反应谱的影响.研究结果表明,应用隔震技术后大大提高了核电站反应堆厂房的抗震安全储备.     

深厚覆盖层350m级心墙堆石坝动强度计算分析

以建立在深厚覆盖层上350 m级心墙堆石坝工程实例为据,探讨了该类位于强震区域和深厚覆盖层上的超高心墙堆石坝中敏感性材料（心墙料、反滤料和砂层）的动强度稳定性.计算过程中,首先采用三维建模软件依据坝体结构特点建立了三维有限元计算分析模型,进而利用可模拟坝体填筑、蓄水过程的邓肯E-B模型对坝体进行三维有限元静力分析,得到各土体单元的剪应力比和固结比,最后在静力分析结果的基础上,采用等效粘弹性模型确定坝体在极限地震荷载的动力响应,依据Seed提出的动强度判别标准对坝体内心墙料,上游反滤料及坝基砂进行动强度验算.计算结果表明,在极限地震荷载作用下,坝基砂不发生液化,而心墙料、反滤料动强度安全系数将不满足规范要求,须采取必要的抗震措施进行加固.