随机地震激励作用下水中悬浮隧道锚索的动力响应

文章采用Morison公式,考虑水体对结构动力响应的影响,建立地震作用下水中悬浮隧道锚索的非线性动力方程;运用振型分解法求解结构动力方程系列解,等效线性化处理动力方程非线性项,采用虚拟激励模拟随机地震输入,数值模拟随机地震下水中悬浮隧道锚索的动力响应,给出锚索的位移和速度功率谱;通过位移和速度功率谱分析可得随机地震激励作用下水中悬浮隧道锚索的动力行为。     

再论圆板轴对称过屈曲问题

从精确的非线性几何关系出发，推导出以过屈曲挠度和径向住移为基本未知量的周边受压圆板轴对称过屈曲问题的控制方程。采用打靶法和位移参数小步延拓法直接数值求解了所得非线性常微分方程边值问题，获得了板进入过屈曲状态后周边压力大范围变化的全局解。计算结果表明，当过屈曲挠度大于５倍板厚以后ｖｏｎ（）方程解与本文解有明显差别。     

固、液耦合储油罐的局部动力效应研究

对固、液耦合储油罐的地震局部动力效应,按有限元法考虑了回转壳的刚度阵及质量阵与容器中液体的刚度阵及质量阵的组合,推导了回转壳单元局部动力效应公式．并编制了计算程序。通过对储油罐的节点动位移、动内力的计算,发现储油簟的局部动力效应正比于节点加速度和单元连续质量：由于附连体质量的影响,储油罐的局部动力效应更为显著,这对工程设计是非常有益的。     

考虑节点板刚度的屈曲约束支撑核心段应变的理论及试验研究

建立了考虑框架节点板刚度的支撑核心段应变表达式,以提高屈曲约束支撑核心段应变计算的精度,确保支撑按照预设的方案屈服.通过解析法推导了焊接连接节点板的刚度表达式,再利用框架层间位移与支撑轴向变形几何关系,建立考虑节点板刚度的核心段应变表达式;随后通过足尺屈曲约束支撑框架的拟静力试验和框架实体有限元分析验证所提公式的准确性;所提公式、试验和有限元三者结果吻合较好.误差分析表明,公式用于计算支撑屈服时的层间位移角可以减少60%以上的误差,并可用于支撑核心构件的优化设计.     

基于模态能量分析的结构滞回能量估算方法

建立能量谱和结构能量反应的关系,是基于能量抗震设计需解决的关键问题之一。根据多层结构体系在地震动作用下的能量平衡方程,运用弹性体系的振型分解思路,将多层结构的能量反应平衡关系拆解为多模态的能量反应平衡关系,推导出多层结构与其模态等效单自由度体系的能量反应平衡关系。运用考虑塑性反应阶段振型的“等效振型”替代弹性振型。建立通过模态滞回能量反应估算多层结构总滞回能量的方法。针对硬、中、软三类场地设计3栋6层模型,选取各类场地下的地震记录作为结构模型的水平激励进行非线性动力时程分析。结果表明,在一些情况下,通过模态能量分析能较准确地估算地震作用下多层结构总滞回能量。     

考虑剪切作用的梁元几何非线性损伤分析

为了分析考虑材料退化的梁的几何非线性受力性能,引入相关文献的损伤力学框架.推导出损伤前后的弹性模量和泊松比之间的关系,定义了基于位移函数的损伤演化方程.在考虑剪切作用情况下,结合梁的几何非线性的更新Lagrange法,编制了几何非线性损伤程序.数值例子有效地验证了材料损伤对荷载位移曲线的影响,以及梁端位移受所定义损伤阈值的影响.     

唐山大地震对相邻断裂段地震复发的影响

1976年7月28日沿NE向唐山断裂发生的7.8级大地震破裂很快触发了相邻断裂段上的3次强震.其中，被触发的滦县7.1级地震发生在唐山主震破裂NE端部外侧的近SN-NNE向滦县断裂段上.对历史地震资料的详细分析表明：滦县断裂段在1976年之前的400多年中发生过5次中强地震，复发过程表现出“时间可预报”行为，并可根据这种行为 “预测”第6次地震应大致发生在22世纪上半叶.然而，滦县断裂段在1976年唐山主震破裂后约15h即发生了一次7.1级地震，比“预测”的平均时间提前了约160年，强度上也明显超出该段的历史最高.这表明一个断裂段原有的、相对平稳的地震复发行为会因受到相邻断裂段大地震破裂的强烈影响而发生显著改变，并使复发过程呈现局部的非线性.相关的实验结果为此提供了一种物理解释.     

大跨度结合梁斜拉桥非线性动力特性研究

以大跨度半漂浮体系组合梁斜拉桥为例,首先运用有限元理论,并考虑结构几何刚度与非线性的影响,建立了三维空间动力分析模型,然后采用分块兰索斯法对桥梁进行动力特性研究。结果表明:几何刚度与非线性对结构动力特性影响明显,结构基本周期长,自振频率低,模态振型密集,空间性与耦合性显著。对大跨度组合梁斜拉桥进行动力特性研究时应考虑结构的几何刚度与非线性以及空间性,同时为研究抗震与抗风性能奠定了基础。     

风载引起斜拉桥的非线性横向扭转屈曲

用有限单元法计算大跨度斜拉桥在与位移相关风载作用下非线性横向扭转失稳的临界风速。提出了考虑三个风载分力及几何非线性影响时，计算风载引起的横向扭转屈曲的分析模型。将特征值分析与改进的风速限值算法联合用于自动计算临界风速。结果表明：与一般非线性扭转分支及线性横向扭转屈曲相比，考虑与位移相关的三个风载分力及几何非线性影响的横向扭转失稳分析模型，将导致临界风速的显著减小。     

钢拱结构面内地震反应分析的改进模态组合系数法

为了在钢拱结构面内地震反应的推覆分析中考虑几何非线性效应和多阶振型贡献,提出了一种改进模态组合系数法.首先,采用非线性刚度比αk衡量几何非线性效应对结构初始频率的影响;然后,定义阈值β,用于选取控制振型,构造基于控制振型的组合荷载模式;最后,使用组合荷载模式进行推覆分析,获取结构反应.针对矢跨比为1/4和1/5的2个钢拱模型的分析结果表明:改进方法简便有效;相对于时程分析结果,峰值地面加速度为0.3g时,矢跨比为1/4和1/5的模型的x向峰值位移平均误差分别为2.7%和-7.2%,y向峰值位移平均误差分别为-6.5%和5.8%,杆件峰值应力平均误差分别为-5.0%和-4.3%;随着峰值地面加速度的增加,各向峰值位移、峰值应力的平均误差仍保持稳定.     

强震作用下双层球面网壳结构非线性动力响应分析

针对大跨网壳结构的动力特性,提出了在强烈地震作用下双层球面网壳结构的非线性分析和结构动力稳定性判别方法.单元模型中考虑几何非线性和材料非线性的双重影响.分析时,以静力荷载作用下的受力状态作为时程分析的初始状态,采用B-R判断准则确定其临界荷载,通过加速度峰值-结构最大位移曲线来判别结构的动力稳定性,据此找出其动力失稳临界点及破坏规律.通过算例验证了本文方法的有效性.分析结果表明,双层球面网壳结构考虑双重非线性是必要的;一致缺陷模态对结构承载力的影响比振型模态缺陷的影响大.     

非理想边界拱的面内失稳模式与屈曲荷载

将拱结构中既非固结也非铰支的非理想边界考虑为沿不同方向的具有一定刚度的弹性约束,利用变形几何关系和能量变分原理推导了拱的非线性平衡方程.以圆弧拱为例建立了径向均布荷载下外荷载与结构内力、径向位移之间的关系,通过定义拱的深浅参数和临界约束刚度进行分析并得到了跳跃屈曲、分岔屈曲等的发生条件及存在区间.本文方法所得屈曲路径和屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好,且用数值法分析了不同约束刚度时的屈曲路径和临界荷载.结果表明,临界深浅参数和临界约束刚度对圆弧拱的屈曲模式及屈曲临界荷载影响显著.     

圆柱面巨型网格结构地震响应时程分析

首先推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制了相应的计算程序,然后重点对圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构进行几何非线性地震响应时程分析．针对主体结构单独承载及子结构参与协同承载两种情况,分析了立体桁架拱内关键节点及关键杆件的地震响应时程曲线,了解了结构基本地震响应时程特性;进行了不同方向地震波作用时程对比分析,论证了该结构抗震验算需考虑三维地震作用;最后将振型分解反应谱法与时程法结果进行了对比分析,说明了对于该结构,反应谱法可用作初步的抗震分析,但最终必须用时程法进行验算．     

弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷的面内屈曲特性

通过变分原理推导了弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷时的平衡方程,得到了外荷载与径向位移和轴力的关系,以及圆弧拱发生跳跃和分岔屈曲的平衡条件．用解析法和有限元法分析了几何缺陷和弹性支撑刚度对面内稳定性的影响．研究结果表明,两种方法在展开角较小时吻合良好;几何缺陷对屈曲路径有一定的影响,而弹性支撑刚度对跳跃屈曲的路径和临界值均有...     

考虑横竖向车桥耦合曲线桥动力响应影响

为探究在有无横竖向车桥耦合作用下曲线桥的动力响应,通过运用有限元软件ANSYS建立三跨混凝土连续曲线桥模型和车辆模型,利用两者之间力的平衡条件和几何协调条件来模拟横竖向车桥耦合作用,并考虑车辆模型的横向振动,建立车—桥相互作用的动力学模型的方法研究了曲线桥的动力响应。结果表明：曲线桥前两阶振型主要以竖向振动为主,而高阶振型,弯扭耦合振动效应明显;70t车重作用下,1#跨中截面横向力最大值比不考虑横竖向车桥耦合作用增大了1.43%;1#跨中截面横向位移最大值比不考虑横竖向车桥耦合作用增大了10.25%。可见在对曲线桥进行动力响应分析时有必要计入车桥耦合作用;可以通过限载限重防治曲线桥的横向位移的产生。     

考虑横竖向车桥耦合曲线桥的动力响应影响

为探究在有无横竖向车桥耦合作用下曲线桥的动力响应,通过运用有限元软件ANSYS建立三跨混凝土连续曲线桥模型和车辆模型,利用两者之间力的平衡条件和几何协调条件来模拟横竖向车桥耦合作用,并考虑车辆模型的横向振动,建立车-桥相互作用的动力学模型的方法研究了曲线桥的动力响应。结果表明:曲线桥前两阶振型主要以竖向振动为主,而高阶振型,弯扭耦合振动效应明显;70 t车重作用下,1#跨中截面横向力最大值比不考虑横竖向车桥耦合作用增大了1.43%;1#跨中截面横向位移最大值比不考虑横竖向车桥耦合作用增大了10.25%。可见在对曲线桥进行动力响应分析时有必要计入车桥耦合作用;可以通过限载限重防治曲线桥的横向位移的产生。     

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.     

柔性结构非线性分析的杆单元有限元法

本文根据非线性弹性理论，采用拉格朗日坐标描述法，在三维整体坐标系下，直接根据应变的定义建立了精确应变的非线性几何关系．从而可以考虑任意次高阶位移的影响，得到了轴向应力应变的直接关系，根据虚功原理推导了杆单元非线性有限元增量方程及切线刚度矩阵，利用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法进行了实例计算．结果表明本法精度很高，适合于柔性结构分析、设计时采用．     

地震条件下抗滑桩有限杆单元时程法与离心机模型试验研究

地震条件下抗滑桩计算主要是基于岩土体动力应力应变关系的数值法和拟静力法,前者误差很大,后者不能考虑地震的时程作用.采用弹性地基梁理论、有限杆单元法(矩阵位移法)理论、多质点有阻尼体系动力反应的振型叠加法理论和Reyleigh阻尼理论,提出一种抗滑桩计算方法,用于地震条件下抗滑桩时程法分析计算,并给出了地基系数的比例系数...     

基于流固耦合理论的立式储液罐抗震数值分析

建立基于流固耦合理论的立式储液罐非线性数值模型,并在地震荷载作用下对其进行罐底提离机理探讨以及罐壁象足和钻石变形仿真分析。结果表明,考虑罐壁与液体、罐底与基础接触的模型是有效的,由于液体晃动产生的倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,形成罐底提离,从而导致罐壁象足变形的屈曲破坏。