近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特征研究

采用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座(LRB)非线性力学性能,建立LRB基础隔震储罐地震反应的数值模型.利用叠加原理得到人工合成近断层脉冲型地震动,从实际典型近断层地震动和人工近断层脉冲地震动输入两个角度出发,以远场地震反应为参照,系统探讨了近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应特点以及近断层地震动运动特征的影响规律.研究发现,近断层地震动作用下LRB隔震储罐地震反应明显大于远场地震反应值,显著的近断层脉冲效应是隔震储罐设计不容忽视的问题.近断层地震动的PGV/PGA值是决定隔震储罐地震反应的综合指标,PGV/PGA值较大时,隔震储罐地震反应脉冲效应突出.另外,脉冲周期、脉冲参与系数以及脉冲类型也是影响LRB隔震储罐地震反应的重要因素.在脉冲参与系数越大、含有脉冲数量越多的近断层地震动作用下,隔震储罐地震反应越强烈.当脉冲周期接近储罐晃动周期时,晃动波高会出现峰值.     

近断层竖向地震动峰值特征

为了研究近断层区域竖向地震动的加速度峰值衰减特征和竖向与水平加速度峰值比特征,为进行近断层区域结构抗震设计和地震危险性分析等提供基础数据参考,根据1952—1999年世界范围内震级在M5．4-M7．6之间的18次地震的地震动记录提出一种同时考虑断层距和震级影响的竖向峰值加速度衰减关系,并与其他学者提出的衰减关系进行了对比分析。然后初步统计分析了竖向与水平峰值加速度比值、竖向地震动PGV／PGA比值的特征。研究结果表明,本文提出的加速度峰值衰减关系形式比较简单而且能较好地体现地震动加速度峰值的衰减变化关系;断层距在0—40km范围内相当一部分竖向与水平向峰值加速度比值大于一般抗震设计规范中规定的比值即0．65;至少对于竖向地震动而言,只将PGV／PGA〉0．2s作为识别近断层脉冲型地震动的强度指标是不够的。     

近断层双向水平地震作用下隔震结构地震反应

近断层地震动脉冲特性在2个水平分量上具有差异,采用平方和开方法分析了近断层脉冲地震动双向地震作用下基础隔震结构和组合隔震结构的隔震层位移,并与近断层脉冲单向地震作用进行了对比分析,结果表明:若仅地震动加速度峰值大的分量或2个方向分量均存在明显速度脉冲,则产生的隔震层位移大于单向地震动;若仅地震动加速度峰值小的分量存在明...     

长周期地震动参数与隔震结构响应参数的相关性研究

从Chi-Chi地震动数据中选取20条近场长周期地震记录和20条远场长周期地震记录,再从汶川地震渭河地震动数据中选取20条远场长周期地震记录作为输入,研究各个地震动记录相对应的地震动强度参数及其之间的相关性,筛选出了适合于长周期地震动的地震动强度指标,采用Pearson相关系数对筛选出的地震动强度指标与隔震体系的隔震层位移响应之间的相关性进行分析。结果表明:①在近、远场长周期地震动作用下,中长周期隔震结构的隔震层位移响应与频谱特征参数的相关性比较好,在进行中长周期隔震结构的抗震性能研究时,PGD、Sd_avg及DSI与隔震结构的相关性较好,地震动强度指标在集集近场建议选取PGD和Sd_avg,集集远场建议选取DSI和D/V,渭河远场建议选取Sd_avg和DSI;②在强相关范围内考虑相关性的高低,近场和远场的长周期地震动强度指标建议分别选取PGD和DSI。     

基于SDOF体系和高层结构的地震动强度指标研究

合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础。选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标。研究表明：（1）不同地震动强度指标与结构地震响应的相关性差别较大,随着单自由度体系自振周期的增大,地震动强度指标与单自由度体系地震响应的相关性大致呈减小的趋势;（2）对于高层长周期结构,综合对比分析各地震动强度指标分别与顶点最大位移、最大基底剪力、最大层间位移的相关性,从工程实用角度出发,推荐地面运动峰值速度为最佳地震动强度指标;（3）由于高层长周期结构受高阶振型影响显著,采用含有高阶振型因素的反应谱强度指标可提高与结构地震响应的相关性。     

2008年汶川地震近断层竖向与水平向地震动特征

选取分布在北川-映秀中央断裂两侧断层距120 km以内的40个强震动台站的记录,对汶川地震近断层地震动竖向和水平向加速度峰值、速度峰值、竖向和水平向加速度反应谱及谱比值进行了统计分析.研究表明:(1)地震动加速度峰值有显著的上盘效应,经验衰减模型的结果表明,在距地表破裂3~60 km的范围内,龙门山发震断层上盘一侧竖向与水平向的加速度峰值要比衰减模型得到的平均值大30%~40%.上盘的加速度峰值残差大部分是正值,而断层下盘残差大部分为负;水平地震动的东西分量幅值总体要大于南北分量,东西分量衰减相对较慢.(2)地震动长周期成分较弱,加速度反应谱值随周期增大而迅速减小,在周期1.0 s 时,即使在靠近中央断裂的最大加速度反应谱值也只有0.5 g;地震动加速度反应谱谱比值(竖向/水平向)沿龙门山断层周围的分布,在较长周期(T=0.2 s, 0.5 s, 1.0 s)与短周期(T=0.05 s, 0.1 s)有明显的不同.(3)近断层竖向地震动显著,地震动加速度峰值比在(竖向/水平向)可达1.4.在龙门山发震断层的上盘,地震动加速度峰值比整体上比下盘要大,竖向地震动尤为剧烈.部分近断层记录的地震动谱比值(竖向/水平向)在短周期(< 0.1 s)甚至超过1.5,统计分析还表明谱比值在短周期段(< 0.1 s)随断层距的增大而减小.     

基于概率密度演化的隔震结构随机地震响应

本文考虑地震动的随机性,运用概率密度演化方法对基础隔震结构的随机响应进行研究.上部结构与隔震层分别采用刚度退化的Bouc-Wen模型与Bouc-Wen模型,建立隔震结构的概率密度演化方程,直接应用四阶龙格-库塔方法迭代求解隔震结构的非线性的响应,得出隔震结构在8度罕遇地震下每层的位移概率.结果显示隔震结构较非隔震结构上部结构的位移大大地减小了,上部结构具有足够的安全性.结构整个概率密度演化过程显示了隔震结构的响应信息,概率密度演化方法能够有效评估隔震结构的抗震性能.     

强震作用下桩-土-断层非线性动力相互作用特性

为研究强震区跨断层桥梁桩基非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用MIDAS/GTS有限元软件,建立了桩-土-断层相互作用模型,分析0.20~0.60g地震动强度下断层上下盘桩基加速度响应、桩顶水平位移、桩身弯矩以及桩身剪力响应情况。结果表明:覆盖层土体对桩身加速度放大作用明显,且随着输入地震动强度的增大,放大作用逐渐减弱;覆盖层对地震波的滤波作用显著,随着输入地震动强度的增大,滤波作用逐渐减弱;上盘桩基达到桩顶峰值加速度的时刻滞后于下盘;随着输入地震动强度的增大,上、下盘桩的桩顶产生的永久位移和水平位移峰值逐渐变大,上盘桩顶产生的永久位移和桩顶峰值位移均大于下盘,产生显著的"上盘效应";不同强度地震动作用下,断层上、下盘桩基弯矩均在上部土层界面处达到峰值,剪力均在基岩面处达到峰值,下盘桩基弯矩和剪力峰值大于上盘桩基,呈现出显著的"下盘效应"。在桥梁桩基抗震设计时,应着重考虑断层上、下盘桩基的差异和不同强度地震作用对桩基承载特性的影响。     

桩基结构地震动强度指标优化选取

为优化选取适用于评价桩基础地震响应的地震动强度指标,本文建立了简化的土-桩基-上部结构相互作用非线性有限元模型,选取70条地震动作为输入,研究了两类典型场地中不同基本周期上部结构所对应的桩基础的地震峰值响应,并选择桩基地表峰值位移作为结构地震响应需求指标。基于有效性、实用性和效益性三方面,对所选的14个地震动强度指标进行评价分析,分析结果表明:速度反应谱强度指标是评价桩基础结构地震响应的最优地震强度指标;位移型强度指标不适合评价该类结构的地震响应;结构基本周期谱加速度指标对于具有较长基本周期上部结构的桩基础适用性较差。     

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。     

隔震连续梁桥易损性分析中标准差的取值研究

目前,很多学者在进行结构地震易损性分析计算标准差时,采用按照HAZUS99直接取值的方法或直接对所研究对象进行具体计算的方法,但两种方法的易损性分析结果是否有差别,差别的大小如何,采用简便的直接取值法精度如何,是否适用于隔震桥梁等问题有待于深入研究。建立3个隔震连续梁桥模型,采用IDA分析方法进行非线性时程分析,通过回归分析得到地震动强度与桥梁构件地震需求的关系;通过弯矩-曲率分析和pushover分析确定墩柱的损伤指标——墩顶位移角;对桥梁墩柱、隔震支座及整体系统进行地震易损性分析来研究标准差的取值问题。结果表明:标准差的实际计算值与直接取值0.5的误差大部分超过10%;从构件的易损性曲线和隔震桥梁系统的易损性曲线来看,按照实际计算的方法和直接取值0.5的方法得到的结果误差相差也比较大,说明以PGA为地震动参数时,直接取0.5计算隔震连续梁桥相应的易损性是不合理的。     

强震下斜交桥地震反应与减隔震性能分析

针对斜交桥在破坏性地震中发生破坏和损伤的突出问题,采用铅芯橡胶支座(LRB)进行隔震和滞回耗能。基于OpenSees平台建立了不同斜度的传统非隔震和全桥采用LRB隔震的4跨斜交连续梁桥动力分析模型,沿2个水平方向输入远场地震动和具有向前方向性效应、滑冲效应以及无速度脉冲效应的近断层地震动,并进行非线性时程计算,研究桥墩和挡块的损伤状态、主梁旋转度、碰撞力与斜交桥斜度的关系以及LRB对斜交桥抗震性能的影响。结果表明:向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型地震动作用下的斜交桥地震反应和损伤明显大于无速度脉冲近断层和远场地震动作用; 采用LRB隔震后,明显降低了固定墩的地震损伤,桥墩位移减震率可达到50%以上; LRB隔震桥主梁与挡块的间隙宜结合桥梁的地震风险和设计位移进行确定。     

甘肃华亭矿区设定地震的地震动场影响研究

近断层区域地震动的分布特征对断层附近工业矿区及矿区内工业建筑的抗震设计具有重要意义。针对甘肃省华亭地区及其附近区域展开研究,分析历史地震、地震构造及小震活动等,结合中国大陆地区中—长期危险性研究给出的大震危险区判定成果,预测了设定地震发生时近断层地震动的分布情况。结果表明,当六盘山南段断层发生M7地震时,潜在破坏性地震动的影响范围集中在震中及断层附近区域,沿断层走向展布。峰值加速度的范围约为0~1 500 cm/s2,其中华亭地区峰值加速度约为100 cm/s2,华亭地区东侧的宁县南煤矿和宁县中煤矿的峰值加速度约为50 cm/s2。     

桥梁减隔震技术的应用现状与发展趋势

近几十年桥梁减隔震技术在很多国家得到了广泛应用,已成为提高强震区桥梁抗震能力的重要手段。本文简要介绍了现有的桥梁减隔震装置,归纳了国内外经受过地震考验的多座隔震桥梁的抗震性能和震害表现,特别分析了2008年汶川大地震和2011年东日本大地震中的隔震桥梁及支座的抗震性能。根据减隔震桥梁的震害特征,总结了减隔震设计和应用是需注意的问题,包括减隔震设计方案选择、设计方法与构造要求、临近断层的设计挑战、减隔震装置耐久性等。最后展望了桥梁减隔震技术与理论的未来发展趋势,以促进对减隔震技术在桥梁工程领域的应用和发展。     

2021年青海玛多7.4级地震强震动记录及特征分析

2021年5月22日,青海省果洛州玛多县发生7.4级地震,中国强震动观测网络在主震中捕获16组强震动数据。对48条三分向加速度记录进行基线校正、滤波等常规处理,计算相应的地震动参数,发现位于断层破裂前向位置的63DAW台NS向记录的地震动速度波形具有长周期分量丰富的特征。分析6个典型台站的单自由度加速度反应谱,并与我国建筑抗震设计谱比较,分析此次地震的频谱特性。将实际观测到的PGA、PGV和S_a(T=0.1 s、T=1.0 s、T=2.0 s、T=5.0 s)与国内广泛使用的几种地震动预测模型对比,研究此次地震的影响场。通过分析S_a-S_d曲线,探讨此次地震靠近断层区域地面运动大位移与桥梁落梁震害间可能存在的关系。     

近断层地震动对电厂主厂房的地震响应影响分析

以某电厂主厂房为研究对象,以远断层地震动、近断层非脉冲地震动和近断层脉冲型地震动三组不同地震动作为输入,对主厂房钢支撑框排架结构开展弹塑性分析。对最大层间位移角、柱的残余位移、基底剪力等指标在不同地震强度下进行了统计对比。研究发现,在设防地震作用下,三类地震动引起结构响应差异不明显;在罕遇地震作用下,近断层脉冲型地震动引起的结构响应与远断层和近断层非脉冲地震动引起的结构响应差异显著。研究工作对电力厂房在近断层脉冲型地震动下的响应进行分析研究,通过对比说明考虑近断层脉冲型地震动对于电力厂房结构抗震分析的重要性。     

筒体-环形组合建筑结构安全措施效果研究

由于核电产业的普及、优质地基的减少以及对近断层的研究还不够全面深入,AP1000堆型三代半非能动筒体-环形组合厂房的场址可能面临近场地震动作用,并很有可能选择在非基岩场地建设,因此评估其抗震性能和可靠度十分必要。首次考虑硬土地基和水平位移限制器对结构的双重影响,针对厂房底板基础隔震措施在近场地震动作用下的效果问题,根据ATC-63选取15组远场地震动和14组近场地震动,以材料应变作为损伤指标,对比研究有无隔震装置AP1000堆型筒体-环形组合厂房的地震损伤,论证该建筑结构基础隔震措施在近场和远场地震下的不同作用效果。结果表明,所设计的筒体-环形组合厂房基础隔震措施在近场地震动作用下具有明显的隔震效果,但其效果要小于远场地震动;近场地震动下,有隔震装置厂房第四等级损伤安全度比无隔震装置厂房要小,但仍然满足有关标准的要求,因此其具有在非基岩场地下近断层区域建设的可行性。     

隔震曲线梁桥不同等级地震的振动特性模拟分析

曲线桥梁抗震特性模拟分析对于曲线桥梁隔震、减震有着重要意义。基于隔震曲线桥梁设计过程中的特点,通过非线性水平弹簧单元对铅芯橡胶支座双向非线性的能力进行模拟,根据SAP2000科学选择强震观测地震波,并考量曲线桥梁本身存在的特性对桥梁振动特性产生的影响,针对隔震曲线桥梁在不同等级地震下振动特征进行模拟分析,其中,通过隔震曲线桥梁铅芯橡胶支座模型的构建和梁桥不同等级地震计算模型、输入地震波与传感器量测等步骤得到的模拟结果为:不同地震波与加速度峰值输入过程中,地震动较小下的支座水平刚度比较大,且结构相对稳定;地震幅值增大时,桥梁支座水平刚度减小,且支座的恢复力位移滞回变化曲线面积比较大,能够更多地将地震输入能量消散掉,减小能量不断向曲线桥梁上方传递的速度,可有效减轻地震反应,起到隔震的效果。     

减隔震桥梁设计方法及抗震性能研究综述

桥梁作为交通系统中的生命线工程,其抗震性能问题尤为重要。桥梁减隔震技术主要通过减隔震装置来降低结构的地震损伤,目前已发展成为提高强震区桥梁抗震能力的重要措施。为促进减隔震技术在中国桥梁工程领域的进一步发展,首先总结减隔震桥梁的设计方法,归纳其地震反应和震害情况,对采用不同减隔震装置桥梁的非线性动力性能、减隔震效果、地震随机响应、易损性及性能优化方法等研究情况进行梳理;其次,概述减隔震技术在斜交桥、曲线桥及铁路桥梁中的应用情况与研究进展,并介绍新型韧性抗震设计理念在桥梁工程领域中的应用情况和发展前景;最后,总结减隔震桥梁的试验研究情况,指出目前减隔震桥梁研究中的不足和发展趋势。     

隔震结构改进等效线性化设计方法研究

采用现有10种等效周期及等效阻尼比计算公式配合中国《建筑抗震设计规范》(简称《抗规》)加速度谱的等效线性化方法,对100个隔震模型进行位移估算。发现难以取得高精度的位移估算结果。基于此,提出等效周期和等效阻尼比的改进计算方法,用于《抗规》加速度谱进行隔震结构等效线性化设计,并讨论了地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度的影响。结果表明:地震强度、特征周期以及地震动特性对改进方法的位移估算精度均有一定影响,但绝大部分位移估算精度能够控制在±20%内,并且大部分可控制在±10%内。