水平弹性双参数位移谱模型

为了得到可供基于位移抗震设计使用的水平弹性位移谱,首先采用CampbellBozorgnia地面运动预测方程,研究了矩震级、断层距和场地类别对水平弹性位移谱的影响;然后指出了我国《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中设计反应谱存在的问题;最后针对设计反应谱的不足,提出了包含场地地震动峰值加速度和速度的水平弹性双参数位移谱模型.研究表明:位移谱平台段起始周期是确定位移谱谱形的重要参数,其主要受矩震级的影响,随矩震级的增加而显著增加;场地地震动峰值速度与峰值加速度之比与矩震级存在正的强相关性,矩震级的影响可以通过在位移谱模型中包含该比值来体现;本文提出的双参数位移谱能较好地拟合实际强震记录位移谱;提供每一设防水准的地震动峰值加速度和速度区划图,并在抗震规范中给出每一设防水准的各类场地地震动峰值加速度和峰值速度的场地放大系数,可在规范中实现本文提出的双参数位移谱模型.本文的研究结果可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.     

考虑震级影响的规范阻尼修正系数评估

规范采用阻尼修正系数(DMF)调整阻尼比不同于5%时的弹性反应谱,然而未考虑矩震级的影响.美欧规范DMF是基于位移反应谱,而中国规范DMF是基于绝对加速度反应谱.对同类场地不同矩震级范围内DMF的统计分析表明,除E类场地外,矩震级Mw6.5时,基于位移反应谱的中值DMF与美欧规范值比较接近,基于绝对加速度反应谱的中值DMF与中国规范值比较接近;而矩震级Mw=5.5～6.5时,中值DMF与各规范值有明显差异,采用规范DMF是偏于不安全的.对E类场地,规范DMF多数情况下稍偏于保守.最后,利用非线性回归分析,提出了不同矩震级范围时各类场地DMF表达式.     

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.     

基于地震动预测模型的桥梁结构易损性分析

利用修正的地震动预测模型(GMPE)分别计算特定矩震级M_w、断层距R_(JB)和场地条件(以地下30,m平均剪切波速v_(s30)为代表)时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动谱加速度的超越概率.以某两跨连续梁桥为例,利用地震易损性曲线计算特定震级、断层距和场地条件时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动作用下桥墩、桥台、支座以及桥梁系统不同损伤水平的超越概率.结果表明,不同矩震级条件下,近断层脉冲型地震动作用下桥梁构件和桥梁系统不同损伤水平的超越概率明显大于非脉冲地震动作用下相应的超越概率,如M_w=6.5、R_(JB)=10,km、v_(s30)=300,m/s时,桥梁系统轻微、中等、严重、完全破坏对应的损伤概率扩大系数(有脉冲与无脉冲条件下结构损伤概率的比值)分别为1.191、1.816、3.464、8.412;而近断层区的桥梁构件及系统的损伤概率扩大系数,随矩震级的增大而减小,随断层距和v_(s30)的增大而增大.     

震中矩对竖直向地震动持时的影响

详细的分析了震中矩对竖直向地震动持时的影响,利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系,通过研究发现,在不同震级时表现出来的规律性不同,但总体而言随着震中矩的增大,持时相应的变长,另外,震级对持时的影响也较大,不容忽视.     

Northridge与ChiChi地震滞回耗能谱的比较

按场地类别和强震持时将水平向302条美国Northridge地震记录和339条台湾ChiChi地震记录的峰值进行规一化处理,分别采用双线型、半退化三线型和退化三线型3种恢复力模型,对单自由度(SDOF)体系进行弹塑性时程分析,研究结构动力特性和地震动参数对平均滞回耗能谱的影响.结果表明,平均滞回耗能值强烈地依赖于场地条件、强震持时和阻尼比等因素,恢复力模型和屈服强度系数对滞回耗能值的影响较小;滞回耗能值随强震持时的增长而增大,随场地特征周期的增长而增大,随阻尼比的增大而减小.Northridge地震和ChiChi地震的滞回耗能谱的形态和变化趋势相类似,峰值相差较小,由此提出了滞回耗能谱简化计算公式,并回归分析得到相关系数.     

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.     

漂浮体系斜拉桥黏滞阻尼器参数的简化计算

根据漂浮体系斜拉桥的动力响应特点以及近断层速度脉冲型地震动特性,基于结构动力学基本理论,提出了考虑附加黏滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.利用等效阻尼比概念以及能量消耗等效原理,推导得到了速度脉冲型地震动作用下漂浮体系斜拉桥线性及非线性黏滞阻尼器阻尼系数的简化计算公式.最后,通过一座漂浮体系斜拉桥实例,验证了相关公式的正确性.     

阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果影响的数值研究

采用数值方法,研究了阻尼器支架刚度对悬索桥吊索减振效果的影响.首先,将阻尼器支架简化为弹簧振子模型,建立了吊索-阻尼器-支架系统的自由振动偏微分方程组.其次,对不连续的狄拉克函数进行近似处理,采用有限差分方法对该方程进行数值离散求解,研究了阻尼器支架刚度对无量纲阻尼比曲线、可实现的最优阻尼比及其对应的最优阻尼系数等的影响,研究了阻尼器支架模态质量的影响,并与相关文献结果进行比较.研究结果表明,随着阻尼器支架刚度的减小,能实现的最优阻尼比减小,对应的最优阻尼系数也减小,会影响阻尼器效率;另外,各阶模态的无量纲阻尼比曲线不一致,不能采用统一的无量纲阻尼比曲线来设计阻尼器参数;阻尼器支架的模态质量对阻尼器效率影响很小.     

基于主余震理论的余震地震动PGA衰减关系研究

为了解余震和主震的相关性,研究余震对建筑结构损伤的影响,文中建立了最大余震和主震地震动参数的数学函数关系,选用752组真实主余震序列,采用多元非线性回归方法,统计回归出地震动衰减关系。结果表明:相对地震动参数和主震矩震级、标准场地剪切波速呈正相关,和主余震震级之比、场地剪切波速之比呈负相关,和主震震源距D_ms的相关性较小。本文模型的预测值在V_S30取值较小时和CY2008模型的预测值较为接近;V_S30取值较大时,本文模型的预测值和AS2008模型的预测值的最大误差仅为5%。本文构建的模型能较好地预测余震相对地震动参数,为地震危险性分析和工程实践提供一定的理论依据。     

基于非对称滞回的不同细粒含量融化粉砂本构模型

利用GDS动态三轴试验系统研究不同细粒含量粉砂土经历多次冻融循环后的动应力、动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比变化规律.考虑动态过程中滞回曲线的非对称性,采用分段方程求解动力参数.结果表明,反复冻融循环对降低动应力、动剪切模量和动剪切模量比有很大影响,并使阻尼比增大.对此,建立了描述动剪切模量比、阻尼比与动应变变化关系的归一化经验模型,该模型适用不同的细粒含量和冻融次数条件,能给出良好的预测结果.进一步分析模型参数随试验条件的演化过程,确定细粒含量界限值为10％,且反复冻融后,细粒含量变化对参数a、c的影响减弱.模型参数和试验条件之间的回归关系可通过二元二次方程进行描述.建议在粉砂土动力响应分析中采用冻融循环5次后的土体参数.     

孔隙比对土体动力特性参数的影响-以豫东平原粉土为例

孔隙比是粉土重要的物性参数,影响着粉土的动力特性参数,进而影响到粉土场地的动力稳定性评价.为分析豫东平原粉土孔隙比对动力特性参数的影响规律,利用固定自由型共振柱测试仪,对取自豫东平原地区的粉土进行重塑共振柱试验,研究不同固结压力下粉土孔隙比对动剪切模量和阻尼比的影响.研究发现:不同孔隙比粉土动剪切模量随动剪应变的增大存在相同的衰减趋势,不同孔隙比粉土阻尼比随动剪应变的增大存在相同的增长趋势;固结围压一定时,粉土动力特性参数随孔隙比的增大而降低;在相同试验条件下,小孔隙比粉土的最大动剪切模量大于大孔隙比粉土的最大动剪切模量;用线性函数能较好地拟合粉土最大动剪切模量与孔隙比之间的关系.研究提出了适用于豫东平原粉土的动剪切模量比和阻尼比拟合函数及参数值,为粉土场地动力稳定性评价提供依据.     

大跨度结构气弹模型风振响应的阻尼修正系数

在气动弹性模型设计中 ,如果阻尼相似不能在模型设计、制作中实现 ,则须对试验结果加以修正 .因此定义了阻尼比修正系数 ,推导出结构在Davenport脉动风速 (风压 )谱激励下响应和阻尼比的相互关系 ,通过一刚度可调的结构模型 ,分析了大跨度结构气弹模型实测各阶阻尼比相近情况下激励形式和结构模态参数对模型风振响应阻尼比修正系数的影响 .     

建筑结构非线性阻尼及其振动反应研究

在分析了建筑物实测阻尼比的变化规律的基础上,探讨了建筑结构非线性阻尼产生的机理,并采用数值方法分析了单自由度非线性阻尼结构在不同荷载条件下的振动反应,分析结果说明:非线性阻尼结构地震反应与常阻尼比结构地震反应差异较大,采用常阻尼比(5%)进行建筑物地震反应分析可能产生不安全的结果.     

ZA27合金的稳态阻尼及其拟合

研究了固溶化处理的ZA27合金在自然时效稳定后的低频阻尼，根据有关的内耗理论，得到了ZA27合金稳态阻尼的线性拟合表达式，利用该式可以预测ZA27合金的阻尼大小和行为，并揭示ZA27合金的阻尼机理，研究结果表明，在实验条件下，ZA27合金具有较高的阻尼性能，阻尼的大小与频率相关，与振幅无关，并随温度的升高单调增大，这是一种线性可逆滞弹性弛豫的动态滞后过程；ZA27合金的阻尼是热激活弛豫过程，是多个弛豫过程叠加的结果。     

局部约束阻尼板的减振设计与优化

通过两边简支约束条件下的单点锤击试验和ANSYS模拟研究了阻尼层厚度、阻尼层切口对局部约束阻尼(PCLD)结构振动的影响。分别从结构的振动加速度、振动总级值、最大位移及结构复合损耗因子角度进行阻尼分析,得出结构的阻尼性能随着阻尼层厚度的增加不断改善,综合考虑工程造价和阻尼效率等因素,选2 mm为该结构的最佳阻尼层厚度;对2 mm阻尼层结构进行切口处理可以优化结构的耗能效率,且经过结构中心的切口对结构阻尼性能的影响最为显著。     

2自由度车辆悬架线性模型最佳阻尼比的解析分析

研究路面速度谱输入为零均值白噪声时,2自由度悬架系统线性模型使簧上质量加速度最优的阻尼系数解析表达式.根据2自由度悬架系统线性微分方程,推导簧上质量加速度相对于路面谱输入的传递函数的解析表达形式,通过对特殊形式的积分求极值的方法,获得最优阻尼系数的解析表达式,其中忽略了轮胎的阻尼.验证结果表明,最优阻尼系数只是车辆结构参数的函数,与车辆的行驶工况无关,该公式可以用于车辆初始设计时,对悬架阻尼比的估算.     

多相永磁推进电机的外部短路分析

为了定量评估短路电流对多相永磁推进电机转子磁钢的危害,并为短路保护提供依据,建立了该类电机基于场路耦合的非线性电磁暂态数学模型。据此以一台50kW极18相永磁无刷直流电机为例,计算了发生外部单相对地和两相对地突然短路故障时的短路电流波形,并分析了发生短路时阻尼绕组对电磁暂态过程的影响,其仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果表明,该方法可以有效地计算该类电机的暂态短路电流,可用于设计阻尼绕组和校核永磁磁钢的最大退磁工作点。     

多相永磁推进电机的外部短路分析

为了定量评估短路电流对多相永磁推进电机转子磁钢的危害,并为短路保护提供依据,建立了该类电机基于场路耦合的非线性电磁暂态数学模型。据此以一台50 kW 4极18相永磁无刷直流电机为例,计算了发生外部单相对地和2相对地突然短路故障时的短路电流波形,并分析了发生短路时阻尼绕组对电磁暂态过程的影响,其仿真结果与实验结果吻合较好。研究结果表明,该方法可以有效地计算该类电机的暂态短路电流,可用于设计阻尼绕组和校核永磁磁钢的最大退磁工作点。