地震三要素对拱桥能量响应的影响

运用能量方法分析了不同地面运动作用下地震三要素(幅值、持时、频谱特征)对拱桥总输入能量、阻尼耗能、滞回耗能总量分配比例的影响.研究结果表明:拱桥结构的总输入能、滞回耗能和阻尼耗能随地震动幅值的增大而增加,尤其是滞回耗能增长更快;拱桥的总输入能,滞回耗能和阻尼耗能随着地震反应持时的增加而增加,且呈线性变化趋势,但阻尼耗能较之总输入能和滞回耗能增速较小;相同加速度峰值条件下,输入频率集中且震荡幅值较大的地震波,地震输入能、滞回耗能、阻尼耗能相应较大.     

结构地震总输入能量影响因素分析

地震总输入能量是结构抗震能量分析与评估的重要内容之一,利用能量谱对单自由度体系地震总输入能量的影响因素进行了分析,影响因素包括地震动特性(强度、频谱、持时)以及结构特性(延性系数、阻尼比),分析中还考虑了不同场地土类型的影响.研究得到了一些有意义的结论,包括:滞回耗能与总输入能量之比受地震强度的影响很小;结构最大强度与能量需求不同步;结构延性和阻尼的增加可以有效削弱能量谱峰值,而在短周期和长周期范围影响较小,等等.研究成果可为结构地震输入能量以及滞回耗能评估提供参考和依据.     

长周期地震动的能量反应谱

选取139条长周期地震动记录作为输入,研究了恢复力模型参数(恢复力模型、刚度比η、阻尼比ξ、位移延性比μ)和地震动特性(周期T、震级MW、场地、PGA)对长周期地震的输入能量谱SEI、滞回耗能谱SEH和阻尼耗能谱SED的影响.研究表明:1)恢复力模型对长周期(常规)地震能量谱的影响很大(小);η对长周期和常规的地震动的能量谱的影响都很小;随着ξ增加,长周期(常规)地震的SEI的长周期段谱值增大(减小);随着μ增加,长周期(常规)地震的SEH的峰值平台段延长(缩短)且峰值降低(增大).2)MW越大,结构损伤越大;场地土越软,能量谱值越大;若已知基准PGAref的能量谱,其他PGAoth的能量谱可由(PGAoth/PGAref)2调整得到.基于以上的参数影响研究,采用三段式拟合函数,建立了长周期地震弹性输入能量设计谱,并拟合了μ和ξ对长周期地震能量谱的影响公式,进而得到长周期地震非弹性输入能量设计谱.     

并联隔震体系的非弹性能量谱研究

并联隔震体系中隔震层耗能能力的大小直接关系到结构在地震作用下的安全性,目前此类结构体系的设计方法没有考虑到隔震结构耗能的特点,而且用来确定地震作用的加速度反应谱也没有涉及地震持时、隔震结构长周期的影响,存在一定的缺陷.本文采用双线性滞回模型,以4种场地土条件下40条强震记录为输入,建立了并联隔震体系单质点的非弹性能量谱...     

长周期地震动弹塑性反应谱的参数影响

根据长周期地震动的频谱特性,从日本强震数据网K-NET和KiK-net中,合理挑选了47条长周期地震动记录,研究长周期地震动与普通地震动的弹性反应谱的区别.结果表明:长周期地震动加速度谱的卓越周期和长周期段的谱值都明显大于普通地震动的,且其弹性位移谱的谱值比普通地震动的大很多.在此基础上,对长周期地震动弹塑性反应谱(加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱)进行全面的参数影响研究,得到地震动特性(场地土质、震中距、地震动峰值加速度)和恢复力模型动力参数(屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数)等因素对长周期地震动弹塑性反应谱的影响规律,为长周期地震动弹塑性设计反应谱的最终建立提供有益参考.     

远场地震动作用下泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱

为获得自复位结构泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱,将269条隶属于3类不同场地的远场地震动分别输入自编的位移谱计算程序中,分析计算结果以获得与标准化周期、延性系数、场地类别、耗能系数相关的单自由度泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱.研究结果表明,通过周期标准化,位移谱曲线更加平滑,离散性显著减小.当标准化周期在[0.10,0.75]内时,位移谱谱值与延性系数呈正相关关系,当标准化周期在[0.75,3.0]内时,两者呈负相关关系.延性系数大于4时,其对位移谱的影响可忽略.标准化位移谱中,Ⅱ、Ⅲ类场地地震动的位移谱值差异较小,而I、Ⅱ类场地地震动的位移谱值在周期较小时差异较大.位移谱谱值随耗能系数的增大而减小,综合考虑耗能能力与效率,耗能系数建议取值为0.5.     

近场脉冲型地震对结构非弹性位移比谱的影响

将选择的746条各国强震记录按照我国建筑抗震设计规范中的规定进行场地分类.按照最新的识别近场强速度脉冲地震记录的定量方法,将选择的地震记录划分为中远地震、近震及近场强脉冲地震记录.利用这些强震记录,统计得到了近场强脉冲地震对应Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四类场地的等延性位移比谱、等强度位移比谱的计算公式,并由此研究了场地条件及各种地震动参数对等延性位移比谱、等强度位移比谱的影响.结果表明:近场地震动的脉冲作用在中短周期段[0.3s,5s]对等延性位移比谱的影响较大,近场地震动的脉冲作用在中短周期段[0.5s,3s]对等强度位移比谱的影响较大且部分可达80%以上,场地条件对影响周期段的范围有重要影响;峰值地面速度与峰值地面加速度比(PGV/PGA)是影响近场地震动位移比谱最大的参数.     

基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性(EPP)、双线性(BL)和刚度退化(SD)滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的影响,决定阻尼耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、变形延性系数和结构自振周期.通过与计算结果的对比,指出了Akbas所建议计算方法存在的不足.研究成果对于探讨提高阻尼耗能的有效方法,发展基于能量原理的结构性能抗震设计方法具有参考价值.     

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震强地面运动特性分析

2021年5月21日,中国云南省大理白族自治州漾濞彝族自治县苍山西镇发生6.4级强地震及多次余震。本文对此次地震中获得的20组共60条强震动记录进行了基线校正和滤波等处理,按照震中距由近及远,重点研究了地震动幅值衰减规律、持时特性和加速度反应谱特征。结果表明：此次地震记录多为中远场记录,近场记录较少,漾濞台站获得的峰值地面加速度(PGA)为720.3 cm/s²,地震动幅值随着震中距的增大而逐渐衰减。在近场范围内,台站记录体现出高幅值PGA、低幅值峰值地面速度(PGV)的特点,PGA和PGV观测值与预测值的衰减规律一致;对于中远场而言,Huo与Yu模型相比,其预测值更接近观测值,但两个模型都低估了实际地震动的最大峰值。持时随着震中距的增大而延长,符合线性规律;竖向与水平向持时的比随着震中距的增大呈现出先增大后减小的规律,符合高斯分布规律。加速度反应谱峰值随着震中距的增大而逐渐衰减,在周期大于1 s的中长周期段水平向反应谱峰值较竖向反应谱峰值衰减较快,而卓越周期逐渐向长周期偏移;反应谱峰值均位于短周期部分,不会对长周期建筑造成严重破坏;尽管漾濞地区抗震设防水准较高,...     

橡胶垫基础隔震建筑的地震作用简化计算

讨论了橡胶垫基础隔震建筑的地震作用简化计算。其中上部结构采用层间剪切模型，隔震系统采用双线性恢复力滞回特性曲线。考虑设防烈度、场地类别、隔震系统的阻尼比、刚度及其折减系数等因素的影响，将相应的地震记录输入分析模型进行时程分析，对时程分析的结果（基底剪力、基底位移、地震作用沿高度的分布）进行回归分析，提出了橡胶垫基础隔震建筑的地震作用简化计算方法，该方法的优点是计算简单且适用于双线性隔震系统。     

恢复力曲线模型及其对控震效果的影响研究

根据抗震结构理论,利用MATLAB语言对克拉夫(Clough)模型、武田(Otani)模型进行程序化,并提出对其拐点进行处理的方法,然后利用自编程序对被动调谐质量阻尼器(PTMD)及消能减震相结合的广义混合控制体系进行弹塑性时程分析,以研究恢复力曲线模型及其参数对控震效果的影响.     

基于滞回耗能的抗震结构最大位移反应

以简化为单自由度体系的结构在地震作用下的滞回耗能特性为基础，讨论单自由度体系在短持时脉冲型、中等持时多频谱型以及长持时型等3种不同类型地震波作用下的一周加载循环中的最大滞回耗能增量与体系非弹性最大位移反应的关系，提出基于结构滞回耗能特性的结构非弹性最大位移反应的简化计算公式，并指出简化公式的适用范围。由分析可知，当一周最大滞回耗能增量在总滞回耗能量中所占比例在50％－80％之间时，结构可能产生冲击型破坏，可仅由最大位移反应和一次循环最大滞回耗能增量作为评估结构的抗震性能的指标。若最大一周滞回耗能增量在整个地震地面运动作用时程的总滞回能中所占百分比太小，体系可能产生累积损伤破坏，应考虑结构滞回耗能总量，滞回耗能总量是分析结构累积损伤的重要参数之一。     

Application of Finite State Machine Theory to the Simulation of Reversed Non-Linear Hysteretic Relationships

This paper presents the application of finite state machine (FSM) theory to the programming of nonlinear hysteretic model simulation for both known and newly created rules. The complicated reversed internal paths involved in the nonlinear relationship which not only depend on material properties, but also on load history, often confuse rule creators and scholars. In this paper, we first describe the development of past hysteretic models. Then we introduce the FSM theory conceptually, and explain how it is applied to reversed and diverse routes. Next, state definitions and procedures are explained with a specific data example using the bilinear model. Finally, the successful application to UC-win/FRAME (3D) is described and several characteristics are summarized. By using FSM’s states and the linkages to represent a hysteresis model, we can quickly realize the programming of the defined complex model rules, and the nonlinear modeling becomes more efficient and feasible.     

循环载荷作用下突出煤力学性质演化分析

以具有突出倾向煤制备的型煤试件为研究对象,对其在循环载荷作用下的力学性质及不同载荷水平时的滞回曲线演化规律进行了分析。结果表明：型煤试件在循环载荷作用下的加、卸载曲线将形成滞回环,且从第2个循环后,开始出现次级滞回环;随着循环次数的增加,滞回曲线围成面积逐渐减小;循环载荷水平的选取与煤样的变形响应程度密切相关;滞回曲线的加卸载段分别可以用二次曲线进行表征,随着加卸载次数的增加,各拟合参数变化规律性明显,但与载荷水平变化规律性不强;加卸载阶段各对应拟合参数的符号均相反。     

冷弯薄壁型钢梁的滞回性能非线性有限元分析

在确定冷弯薄壁型简支钢梁应力-应变模型的基础上,采用有限元软件ANSYS对冷弯薄壁型简支钢梁荷载-位移关系进行非线性有限元计算分析。对冷弯薄壁型简支钢梁荷载．位移关系骨架线、弯矩．曲率关系骨架线进行比较分析,主要比较了跨高比、宽厚比对其的影响。     

冷弯薄壁方钢管混凝土梁的荷载-位移滞回性能研究

进行6根冷弯薄壁方钢管混凝土简支梁在循环荷载作用下的试验,研究了试件的破坏形态,并对其荷载-位移滞回关系曲线及其骨架曲线进行分析,研究其在不同参数下的滞回性能、延性等重要抗震性能指标.得到的主要结论如下：⑴冷弯薄壁方钢管混凝土简支梁荷载-位移滞回曲线呈梭形,较为饱满,没有出现明显的捏缩现象,表明构件具有较好的延性和耗能能力.⑵宽厚比越小,滞回曲线梭形越饱满;跨高比越小,滞回曲线梭形也越饱满,构件的塑性变形能力越强,具备更好的地震吸收能力和优越的抗震能力.⑶比较荷载-位移滞回曲线的骨架曲线,不同参数对冷弯薄壁方钢管混凝土梁的竖向承载力影响很大.     

滞后非线性系统的分岔和奇异性

采用Ｄａｖｉｄｅｎｋｏｖ模型来描述材料的滞后非线性，用多尺度方法及奇异性理论得到此类系统的一些新的动力学行为。对工程中常见的分岔模式，给出其参数空间中开折参数笥原系统参数间的对应关系，为控制系统的动力学行为提供理论依据。     

干摩擦滞后系统的参数识别

本文采用参数识别和非参数识别相结合的方法对含有干摩擦滞后特性的非线性系统的模型特征与参数进行了分析研完。利用正交幂级数多项式的最小二乘估计法对系统的非线性恢复力进行最佳逼近。提出了结合最小二乘回归技术关于非线性恢复力最佳阶次的判别方法。通过模拟识别和结合实际产品对双线性滞后模型的特征参数进行识别研完。为非线性干摩擦滞后系统的动态特性研究及工程应用提供了新的依据和方法。     

梁柱角钢连接节点的滞回性能试验研究

通过对角钢连接在循环荷载作用下节点滞回性能的试验研究，分析了顶底角钢连接以及带双腹板顶底角钢连接这两种连接类型的刚度、承载能力和延性特征并讨论了两种连接类型的差别．从试验中可以得出，腹板角钢对连接的承载力有明显改善，在计算连接抗弯承载力时应考虑腹板连接的影响．     

钢框架结构抗震性能分析

对单榀单跨钢框架结构单元在不同地震波、不同地震加速度作用下的抗震性能进行了有限元对比分析.结果表明,对于同一种地震波,随着输入波加速度的提高,顶点位移增大;钢框架在不同地震波作用下滞回性能良好,表明钢框架结构具有良好的抗震性能.