罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应

为研究大跨隔震结构在多维多点地震输入下的复杂性态,首先人工合成了同时考虑地震动场空间相关性和非平稳特性的多维多点随机加速度时程,然后采用绝对位移输入法计算多维多点和多维一致激励下大跨隔震网架结构地震反应,最后以结构跨度、视波速为主要变量系统地研究两种地震动输入模式下大跨隔震结构网架屋盖水平向和竖向地震反应的差异。结果表明:大跨隔震结构多点输入效应随着视波速的增大逐渐减弱,当视波速达到500 m/s之后可忽略,即得到"界限视波速";多点输入效应随着跨度的增大而增强,得到可以忽略和必须考虑多点输入效应的"界限跨度"分别为60 m和120 m;水平变形隔震效果随着结构跨度的增大呈现出整体变好的趋势,没有明显的竖向隔震效果;大跨隔震结构网架屋盖周边支座附近响应较大,易出现隔震后响应较大的情况,在工程设计时应予以需要加强。     

多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析

为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响,采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析,并与一致地震输入结果进行比较,得出了地震行波效应对结构的影响。结果表明:随着视波速的减小,行波效应对结构的影响增大,上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加;行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。因此,在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响,在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍,跨中各柱弯矩放大1.4倍,各柱轴力放大1.2倍。     

大跨隔震结构多维地震响应有限元模拟

为了探究大跨隔震结构多维地震作用下的水平隔震效果及竖向结构响应,选取54 m跨度的长方形周边支承网架为研究对象。利用有限元软件SAP2000对结构原型进行时程分析,通过对比数值计算结果与振动台试验结果全面评价结构抗震性能。结果表明:采用隔震技术后,水平地震反应远小于非隔震结构;三向地震作用时,隔震结构网架节点最大竖向加速度分布不同于非隔震结构。因此,隔震结构可通过降低水平地震引起的竖向振动,达到减小网架竖向地震响应效果。     

铅芯橡胶基础隔震结构在多向地震作用下的分析与研究

本文分别建立了传统结构与隔震结构的三维有限元模型,通过对这两种结构进行动力特性分析和考虑单向、双向、三向地震作用下的动力时程分析,研究多向地震作用对框架结构的影响。研究分析表明：对于水平隔震,在三向坚硬场地波的作用下,结构的反应增大;对于竖向隔震,隔震结构比传统结构的地震响应都要大,且在双向与三向地震动时,结构的层间剪力和底层柱轴力有较大的影响。因此,在进行铅芯橡胶基础隔震设计时,要考虑结构多向地震作用,尤其是竖向地震作用对结构的影响。     

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.     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.     

考虑上下协同工作大跨度储煤结构的抗震性能

为了研究多维地震作用下大跨度储煤结构的振动特性,通过对考虑上下部协同工作的双层网壳结构进行了多维地震响应分析,对比分析双层网壳结构在单维地震与多维地震动作用下的动力响应的差别,分析结果表明:采用一致地震激励的方法进行大跨度网壳结构的动力分析是不够完善的,在进行前期工程设计时,大跨度空间结构其上下协同工作的特性不容忽视,在多维一致地震作用下,整体结构的各杆件内力响应整体大于网壳结构,下部支承结构附近的节点位移和杆件内力变化较大;多点地震激励下的整体结构的杆件内力响应整体小于一致激励,当视波速取值较大时,杆件内力与一致激励较接近.可为今后类似大跨度空间结构工程参考和借鉴.     

大跨度空间网格结构多维多点随机地震反应分析

对大跨度空间网格结构进行三向正交地震动的多点激励下的随机地震反应分析．建立了多维多点随 机地震动激励下的地震反应分析方法,并依据建筑抗震设计规范确定了平稳随机地震动功率谱密度的模型 参数．数值仿真分析了某柱距80 m的大跨度平板网架分别在一维地震动或三维地震动的一致激励、行波激 励和考虑部分相干效应的随机激励下的地震反应．结果表明:考虑地震动的空间效应后,关键杆件的内力 增幅可达30％;多维地震作用比单维地震作用下结构杆件的内力大．由此得出结论,对于大跨度空间网格 结构的地震反应分析,必须考虑多维地震动的多点激励．     

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.     

空间地震动作用下大跨度拱桥地震响应分析

基于空间非平稳地震动场模型,应用谐波合成法模拟生成了用于空间地震动输入的地震动加速度时程。在此地震动输入下,以重庆菜园坝大桥作为模型原型,采用时程分析方法详细研究了此种大跨度拱与刚构组合桥在一致输入、行波输入和多点输入下的地震响应特性。分析结果表明,地震动空间变化对主拱的轴力和拱桥跨中构件对称反应影响显著,使其大部分反应明显增大;而刚构的大部分内力都有减小。     

大悬挑预应力空间结构对多点地震波输入的反应——以贵阳奥体中心体育场为例

选取合理的地震动输入模型,通过参数分析研究贵阳奥体中心体育场大悬挑预应力空间结构在多点输入的地震作用下的反应,比较非一致输入与一致输入下结构响应的差异.分析看出:(1)横向位移和竖向位移远大于纵向位移.位移主要还是由悬挑部分的竖向位移控制.(2)考虑行波效应后结构的地震反应增加.因此在大悬挑预应力空间结构分析中,行波效...     

成都东客站钢结构多点地震输入响应分析

目的为了计算多点输入效应对成都东客站结构地震响应的影响程度,统计多点输入下结构层间位移的变化情况,响应增大的构件数量以及此类构件的分布规律,判断考虑多点输入后结构安全性.方法通过有限元软件SAP2000建立了成都东客站模型,并对结构进行多遇地震下的多点输入和一致输入的时程分析,选择合理的视波速对行波效应的影响,采用地震作用响应比和设计响应比两种评价参数,统计分析多点输入下结构层间位移、构件应力比和构件内力等参数的变化情况,将多点地震输入响应分析与一致输入进行了比较.结果波速为250 m/s时,站厅层的层间位移是一致输入情况的1.5倍,站厅层楼盖设计响应比最大值达到了2.433,超载单元比例达到了31.0%,而站台层和站厅层的柱轴力超载比例分别达到了95.3%和87.5%.结论多点输入效应对下部结构的影响远大于对上部结构的影响,考虑多点输入后的结构的层间位移满足设计要求,上部钢构件均满足强度设计要求,而下部混凝土构件,特别是混凝土柱受多点输入效应的影响较大.     

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．     

不同支座布置下复合基础隔震结构隔震性能试验研究

为研究在不同支座布置下复合基础隔震结构的隔震性能,对两种隔震层布置形式(弹性滑板支座ESB分别布置在轴力大和轴力较小位置)进行了数值计算和振动台试验,主要分析楼层的加速度和位移响应.选择一个原型为柱子轴力相差较大的大底盘上塔楼隔震结构,设计和制作了缩尺的4种结构模型,分别是复合基础隔震模型1(ESB布置于轴力大位置,简称复合基隔1)和复合基础隔震模型2(ESB布置于轴力小位置,简称复合基隔2)以及对比的纯基础隔震模型(采用隔震橡胶支座,简称纯基隔)和基础固接的抗震模型.研究结果表明:复合基隔1的自振周期明显大于复合基隔2和纯基隔;3种隔震模型结构各层加速度和位移反应减震率分别在71.94%和75.91%以上,复合基隔1、2的响应接近且均优于纯基隔,随着加速度峰值的加大,复合基隔1的大底盘楼层减震效果明显优于复合基隔2,而上塔楼楼层的减震效果接近.研究结果建议复合基础隔震结构中,当柱子轴力相差较大时将ESB布置在轴力大的位置.     

多维地震下大跨网格结构倒塌分析与抗倒塌措施

为了研究大跨网架结构的倒塌模式并寻求有效的抗倒塌方法,以显式动力分析方法为基础,模拟了地震下网架结构的倒塌全过程.从倒塌过程归纳出水平地震作用下网架的倒塌模式以强度破坏为主,竖向地震作用下网架的倒塌模式以动力失稳破坏为主.对比了普通网架、加入普通橡胶隔震支座网架和加入多维隔减震支座网架在强震下的倒塌过程.结果表明,普通网架在5.12s时倒塌,加入普通橡胶隔震支座网架虽未倒塌,但中部凹陷1.01 m,加入多维隔减震支座网架没有发生明显破坏,所以多维隔减震装置能有效地提高网架在强震下的抗倒塌能力.     

两种典型空间结构多维多点激励下抗震分析

采用三角级数法模拟生成满足给定的相干函数和考虑三维地震分量相关性的非平稳人造地震动,基于直接输入位移法建立了地震动多维多点激励时程分析模型.选取两种典型大跨度空间结构为研究对象,分别计算分析了两种结构在地震动一维一致激励、一维多点激励和多维多点激励下的反应,并对多维多点激励下不同视波速情况引起的结构反应进行了对比分析.分析结果表明:地震动多点激励下两类结构大多数杆件的最大受力大于一致激励作用,多维多点激励下杆件内力计算结果与单维多点激励下的结果变化规律基本相似,单维多点激励给出偏于不安全的结果,不同的地震波视波速情况多维多点激励作用对大跨度结构地震反应影响很大.     

脉冲型地震动模拟与隔震桥墩性能的能量分析

用改进的三角函数方法来模拟近断层地震地面激励,对非线性隔震桥梁单墩模型进行了地震响应和能量分析.通过对波形、脉冲周期和峰值速度等地震动参数的调整来表征不同的脉冲效应,在前向、前后向和多环3种不同的脉冲渡作用下,隔震桥墩反应规律类似,以第3种冲击形式结构的响应值最大、输入结构的地震动能量最多.脉冲周期是决定地震动破坏能力的重要参数,通过定义累积滞回耗能比和瞬时耗散能量比,表明隔震支座有效耗能能力在短周期脉冲作用下较小,在长周期部分趋于稳定,而在中短周期部分单纯依靠隔震支座耗能不足以有效降低地震危害.通过引入瞬时输入能量概念,表明瞬时地震输入能量和结构地震响应密切相关,用瞬时输入能量来表征地震动强度是合适的指标.     

自锚式悬索桥的抗震性能影响研究

以某自锚式悬索桥为例,建立了空间杆系有限元计算模型,研究了该桥在隔震前和隔震后的动力特性及地震响应特征.研究结果表明,隔震后结构自振周期明显增大,主塔处桥墩和加劲梁的内力减震效果非常显著,同时伴随着吊索索力增大.文章研究成果可供工程实践参考.     

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.     

大跨隔震结构竖向非线性反应谱

提出大跨隔震结构的简化计算模型,推导了大跨隔震结构在多点激励和一致激励下竖向运动控制方程;基于该简化模型,建立大跨屋盖的竖向加速度非线性反应谱,并与规范反应谱进行比较,研究多点激励对竖向非线性响应的影响规律;最后,与两层大跨隔震结构缩尺模型的振动台试验结果进行对比,验证竖向非线性反应谱的准确性。结果表明:多点激励对竖向非线性反应谱影响比较明显,对结构的影响随周期的增大而减小,随跨度的增大而增大;当采用规范反应谱曲线对大跨隔震结构进行抗震设计时,结果存在较大偏差,而新建竖向非线性反应谱进行抗震设计时,得到的结果比用规范谱计算得到的结果更接近真实值。