滞变—摩擦基底隔震系统的随机地震反应分析

本建立了滞变－摩擦基底隔震系统在地震作用下的运动微分方程，并将地震地面运动模拟成均值为零的两次过滤Ｇａｕｓｓ白噪声过程。使用等效线性化方法求解了这种隔震系统的地震反应统计特征，并分析了这种隔震系统参数的变化对其反应统计特征的影响。     

滑移隔震结构设置连接摩擦阻尼器的地震反应研究

针对罕遇地震作用下,滑移隔震结构滑移量过大控制力不足的问题,提出了带有连接部件,控制滑移隔震结构过大滑移量的被动控制装置-连接摩擦阻尼器。研究滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器时的地震反应情况,并通过实际算例分析表明:滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器能够在不削弱滑移隔震支撑对中小地震控制效果的基础上,有效地控制大震以及罕遇地震作用时,隔震层的最大滑移量和上部结构的响应加速度。验证了滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器的有效性和适用性。     

浮放设备地震滑移反应数值模拟研究

以前人研究建立的浮放设备滑移反应分析理论为基础,给出了浮放设备在水平和竖向地震输入下滑移反应运动微分方程,选取连续型的库仑摩擦力模型,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震滑移反应运动微分方程,可以得到浮放设备在地震作用下的绝对加速度、相对速度和相对位移反应时程。采用编制的计算程序,进行了浮放设备地震滑移反应参数影响研究,结果表明:浮放设备水平滑移反应随着水平地震地面输入或楼层反应输入的增大而增大,随着设备与支撑面之间摩擦系数的增大而减小;当水平向输入加速度峰值大于0.3g时,需要考虑竖向激励的影响。     

底框砌体滑移隔震结构的优化设计研究

针对底层框架砌体滑移隔震结构的特点，构建了系统的优化设计数学模型；通过计算分析，探讨了地震作用下结构的优化设计问题；给出了结构最大地震反应随设计参数的变化规律和设计变量的优化解。     

双向耦合地震作用下滑移隔震结构振动控制及其优化研究

目前,滑移隔震结构的分析通常只考虑水平地震动而不考虑竖向地震动的影响,有关多向地震动及其相关性的研究也很少。水平与竖向地面运动具有相关性,从而影响控制效果,因此对双向耦合地震作用下滑移隔震结构模型的理论进行研究,建立动力分析模型并得出运动微分方程。以6层滑移隔震结构为例,对其进行地震反应分析。研究表明,在考虑竖向地震作用的情况下,滑移隔震结构也具有良好的控制作用,但是竖向地震作用的存在使结构的地震反应有不同程度的增加,其增量随着竖向地震作用的增加而增加。因此,在高烈度地区的滑移隔震结构应该考虑竖向地震作用对结构的影响。建立滑移隔震装置的参数优化设计模型,采用IHGA程序对结构的重要参数进行优化设计。结果表明,滑移隔震结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好的控制。     

农居抗震房与隔震房地震动输入有限元分析

使用SAP2000有限元软件对新疆农村地区典型单层砌体抗震房与采用摩擦滑移隔震技术的同户型隔震房进行地震反应对比分析。考虑在不同设防烈度情况下结构的地震反应变化规律。对结构的模态、顶部绝对加速度和层间位移反应进行了比较,验证了摩擦滑移隔震体系的隔震性能。     

Rundle模式地震的分叉结构及其爆发判据

给出了Ｒｕｎｄｌｅ模式地震所满足的非线性微分方程,经过变换该方程变成标准Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ方程,依据我们的发现,并被国际上确认的Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ函数分叉结构理论,分析了该模式地震的三相结构及相变判据,并给出了强,弱地震自动爆发判据和弱小地震的准周期公式。     

应用新型滑移隔震装置结构的地震反应分析

采用新型固体摩擦滑移材料二硫化钼作为涂层材料,利用实体软钢棒作为限位消能装置,提出了一种应用于框架结构既能消能又能隔震的新型分离式摩擦滑移隔震系统,探讨了其相应的设计和应用方法。采用MTS电液伺服试验系统,对文中研发的新型摩擦滑移隔震装置进行了摩擦系数测定试验,测试了摩擦滑移隔震装置的静和动力摩擦系数,建立了相应的摩擦滑移恢复力模型。采用SAP2000有限元分析软件,分析了某框架结构在抗震时和滑移隔震时的地震反应规律,从结构的加速度反应和层间位移反应、层间剪力反应等方面分析了隔震结构的减震效果。结果表明,新型摩擦滑移隔震装置的减震效果比较明显。一般情况下当场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为8度时,利用新型滑移隔震结构的加速度反应可降低50%左右,层间位移反应减小明显,层间剪力反应可降低50%左右。另外,只要确定合理的构造以及实施方案,这种装置能够满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构。     

强地震动作用下地铁结构与土脱开滑移的研究

应用反应位移法,有限元反应位移法和有限元动力分析方法,以兵库县南部地震的Port-Island观测波形作为地震动输入,对某给定地质条件下的浅埋箱型地铁结构进行了不考虑结构与土脱开滑移和考虑结构与土脱开滑移的两种情况的计算,通过计算可以了解到一般箱型结构与上脱开,滑移的位置和范围,计算结果表明,抗震设计时,在强地震作用下,结构与土的脱开,滑移作用考虑与否,对结构变形和断面力计算值的影响很大。     

冻土场地地震反应分析研究中的关键问题探讨

总结了当前场地地震反应分析的计算方法与发展现状,得到寒区场地中由于冻土层结构的存在会对地震动的传播和场地的地震反应产生影响的结论。土体在冻结过程中其强度与刚度会显著增强,在地震过程中冻融土层界面的容易发生滑移破坏,并对场地地震反应和地震波的传递特征具有较大影响,是冻土场地地震反应分析中应当考虑的关键问题。鉴于当前场地地震反应计算方法不能模拟该界面的滑移特征的局限性,建议构建冻土场地地震反应计算新方法,并阐述了构建该方法所需要开展的基础性研究工作。     

层间滑移隔震结构地震作用有限元分析

将二硫化钼作为摩擦材料设计出一种带限位器的滑移隔震支座。根据多层框架结构变形的特点,给出适用于滑移框架隔震结构的计算模型,推导出层间滑移隔震结构的运动方程。运用SAP2000有限元软件建立一层间滑移框架隔震结构的有限元模型,对比分析El Centro地震波下摩擦系数和隔震层位置不同时隔震结构的地震反应。结果表明,上部结构的动力反应随摩擦系数的增加而不断增大,滑移隔震结构的减震效果逐渐减弱,但隔震层的滑移量却在不断减小;摩擦系数的选取应综合考虑减震效果和隔震层滑移量两个因素。随着隔震层的增高,结构的加速度反应和层间位移反应整体上呈增大趋势,隔震效果不断减弱,且隔震层的加速度值下部层比上部层要大得多,一层隔震和三层隔震时的变形主要集中于隔震层,而五层隔震时结构层间位移并未出现突变,说明隔震层设置在较高位置处对结构体系的影响较小。     

土-结构接触面对圆形隧道动力反应的影响

土与地下结构在强震作用下可能会发生脱离和滑移,对地下结构的动力特性有较大的影响。研究了FLAC软件中接触面单元的力学原理,利用该软件对圆形隧道进行了地震反应模拟分析,对比分析了土与隧道衬砌之间考虑滑移与未考虑滑移两种情况下隧道的动力响应,给出了隧道衬砌不同位置处围岩与衬砌相对滑移量的分布规律。结果表明:考虑土与衬砌之间的滑移时,隧道衬砌的动轴力极值要明显低于未考虑滑移的情况;隧道衬砌的动弯矩极值和动剪力极值要高于未考虑滑移时的结果;圆形隧道的底部与两侧滑移量较大。在实际抗震设计中应考虑土与衬砌之间滑移对隧道抗震性能的影响。     

新型滑移隔震结构模型的振动台试验研究

利用实体软钢棒作为消能限位装置,将一种摩擦性能优良的二硫化钼材料作为隔震支座的滑移材料,提出并制作了一种可以应用于框架结构既能隔震又可以消能的新型摩擦滑移隔震装置。探讨了其设计方法和应用方法,并对安装了该新型摩擦滑移隔震装置的一相似比为1:5的5层框架结构模型进行了振动台试验,测试了框架结构在单向地震波作用下的地震反应规律,分析了摩擦滑移隔震结构的加速度反应、层间剪力反应、隔震层滑移量及隔震层剪力的变化规律。结果表明:一般情况下当设防烈度为8度,Ⅱ类场地时,该隔震结构的加速度响应可降低50%左右,层间剪力响应可降低50%左右,减震效果比较明显。另外,只要确定合理的构造方案和实施方案,这种新型摩擦滑移隔震装置就能满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构中。     

动力计算中符号函数连续化的精度分析

选择文献[1]给出的符号函数的一个连续化函数,在滑移隔震结构的动力方程中,以该连续化函数替代符号函数;通过结构地震响应的时频计算,对比了分析符号函数连续化的精度问题。结果表明,除了滑移质量绝对加速度的精度有待改善外,采用符号函数的连续模型可以很好地拟合滑移隔震结构的地震作用响应。     

多点激励下结构随机地震反应分析的反应谱方法

基于随机振动理论,提出了多点激励作用下线性系统随机地震反应分析的均值反应谱方法,给出了结构峰值反应的均值、标准差以及反应平均频率的反应谱组合公式。这可以将反应谱方法推广应用到多点激励结构的抗震可靠度分析中。鉴于组合公式中谱参数和相关系数需要由烦琐的数值积分得到,本文进一步针对它们给出合理的简化计算式,从而使得建议的反应谱方法的计算效率大大增加。最后,以一个双塔斜拉桥为例,对本文方法进行了验证。基于建议方法的计算结果与Monte Carlo模拟结果吻合较好。与经典的多点激励反应谱方法(MSRS法)比较,本文方法具有其无法比拟的计算效率。     

大型滑移基础隔震储罐地震反应影响因素研究

采用Bouc-Wen微分连续性模型模拟滑移支座的力学性能,对大型滑移基础隔震储罐非线性地震反应进行了仿真分析,得到了不同类型场地上大型滑移隔震储罐的地震响应特点,总结出了支座摩擦系数、复位刚度以及地震强度等因素对地震反应的影响规律.研究结果表明:大型滑移隔震储罐不适合建立在Ⅰ类场地上,而在Ⅱ类场地上减震效果最好.在Ⅳ类场地上隔震储罐出现晃动波高放大现象,并且需要增大支座摩擦系数和设置复位装置来控制过大位移反应.增大滑移支座复位刚度可以显著降低支座的残留位移.大型滑移隔震储罐在高地震强度地区的减震效果更好.     

土-大型地铁地下车站结构动力接触效应研究

以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动力反应的影响规律。研究结果表明：强地震发生时,在地铁地下车站结构侧墙顶端,出现了土与结构接触分离现象,在车站结构顶底板处,土与结构产生了相对滑移现象;考虑动力接触效应时,地下结构总体动力反应是变小的。给出了车站结构侧墙上动土压力分布规律及其动土压力系数,以及车站结构顶底板上的动土压力分布规律及其反应幅值。研究结果对进一步了解土与地下结构的动力接触效应及其对地下结构动力反应的影响,具有一定的参考价值和指导意义。     

摩擦摆隔震结构地震反应谱的计算分析

探讨了摩擦摆基底隔震结构的地震反应谱规律。采用上部结构-摩擦摆两质点模型并利用系统振动微分方程，计算绘制了设计参数(质量比、摩擦系数、滑道半径)不同取值下上部结构的绝对加速度、侧向位移和基底水平滑移反应谱。结果表明：摩擦摆系统对刚度较大的上部结构具有良好的隔震效果。摩擦系数对上部结构的加速度反应、层间水平侧移和系统滑移均有较大的影响，质量比的影响次之．而滑道半径仅对系统滑移有较为显著的作用。     

土体-结构界面接触对地下结构动力反应的影响

迄今为止,关于土体与结构交界面的接触效应对地下结构地震反应的影响尚未引起研究者们的重视,成果鲜有报道。本文基于接触面对法和非线性有限元波动分析方法,建立了考虑土体与结构界面接触效应的地下结构非线性地震反应分析模型和计算方法,并利用大型有限元软件ANSYS进行了求解。分析结果表明：土体与结构界面的接触效应对地下结构地震反应有明显影响,可能增大地下结构节点的峰值加速度、峰值位移和峰值应力反应;随着接触摩擦系数的增大,接触点的相对滑移逐渐减小,而接触应力的变化则无明显规律。     

多年冻土区桩基础桥墩随机地震反应分析

将随机振动理论、粘弹性边界条件的二维波动法以及结构动力分析有限元法结合起来，考虑场地地震动为零均值的高斯平稳随机过程，对青藏铁路多年冻土区桩基础桥墩进行了随机地震反应分析，计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应最大值的均值和均方差，分析了冻土层及桥墩高度对桥墩随机地震响应的影响。