瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析

在地震荷载作用下,自由场地会产生土体侧向变形和地表响应放大现象。由于土体的高度非线性,计算自由场地地震响应时,不同的阻尼比及剪切模量取值是造成其计算结果与试验结果相差较大的原因之一。目前动力计算常采用瑞利阻尼方法,其系数取值会在一定程度上影响计算结果。选用两模态简化瑞利阻尼系数计算方法,分析土体阻尼比及控制频率的取值对计算结果的影响,对比离心机模型试验,利用开源有限元平台OpenSees,采用适合于土体动力分析的多屈服面本构模型(PDMY),建立剪切梁模型模拟三维自由场地,并分析瑞利阻尼参数对自由场地地震响应和侧向变形计算结果的影响。结果表明,针对相对密度为60%的Nevada干砂,阻尼比为4%、控制频率比为5时,场地响应计算结果与试验结果较为符合。综合分析显示场地非线性响应时域计算时,应特别注意选用的瑞利阻尼参数值。     

瑞利阻尼系数的确定方法对框架结构的地震响应影响分析

在结构动力时程分析中常采用瑞利阻尼,阻尼比ξ表示为: (1) ξ=1/2(αω+βω)式中,α和β称为瑞利阻尼系数,ω=2 πf,为圆频率. 赵丽在同济大学硕士学位论文《地震动摇摆分量对框架结构作用的数值分析》中发现,阻尼系数的取值对结构角柱最大位移的影响很大,甚至会导致位移响应曲线出现振荡不收敛的情形,因此合理选取瑞利阻尼系数对结构地震响应计算十分重要.     

连续弯箱梁自行车桥地震响应分析

为研究厦门市弯箱梁自行车桥的地震响应规律,采用SAP2000有限元软件建立自行车高架桥三维壳体模型,在考虑多遇地震和罕遇地震水准作用及不同加载方向的基础上,分别采用反应谱分析法和时程分析法进行该桥的动力响应分析。结果表明：自行车桥z方向位移分量最大,且z方向分量极值均发生在曲线分叉段;相对剪力而言,桥墩竖向支反力相对较小;E1和E2地震水准响应情况随时间的变化趋势基本一致,桥梁结构未进入塑形状态,抗震性能良好,安全性指标较高;反应谱法计算得到的响应包络值相对3条不同的地震时程结果的峰值大,在实际桥梁抗震分析过程中需要综合考虑两者的分析结果。文章研究结果对今后自行车桥设计和抗震性能分析具有指导意义,并可为研究者对该类桥的进一步研究提供借鉴。     

土-结构相互作用阻尼矩阵建模问题研究

首先针对土层采用瑞利阻尼假定时,对2阶频率的选取方法进行了探讨,提出了5种方式,通过土层线性地震反应的数值计算,分析了各自引起的误差;然后针对土-结构相互作用问题进行了计算,比较分析了瑞利及柯西阻尼矩阵形成过程中,频率及阻尼比的最优选取方法。发现采用瑞利阻尼时,如果频率及振型阻尼比选择的适当,精度很高,但如果所采用的频率及阻尼比选择不当,仍会带来较大误差。为便于计算,可采用近似方法对阻尼矩阵进行对角化处理,经验证精度较好。     

基于复阻尼模型的连续刚构桥地震响应分析

为了研究复阻尼模型下连续刚构桥的地震响应,文章讨论了利用复阻尼模型求解连续刚构桥地震响应的方法,并按相同的阻尼比,分别采用复阻尼模型和黏性阻尼模型计算了后渚连续刚构桥在不同地震动作用下的响应,将计算结果进行对比,分析了两种不同的阻尼模型对地震响应影响的差别。结果表明,采用不同类型的阻尼对地震响应影响很大,以复阻尼计算出的响应幅值作为设计值,更加偏于安全,对于保证桥梁结构的抗震安全更可靠。     

济南珍珠泉井水固有振荡试验的解释

本文介绍了济南珍珠泉井水固有振荡试验结果.利用振动理论和Cooper水井-含水层模式对试验进行了解释.计算出珍珠泉水井-含水层系统的阻尼系数和固有振动的角频率.该系统阻尼系数小,角频率恰好和瑞利波角频率相近,因此珍珠泉井水位对地震瑞利波响应的振幅特别大.井水固有振荡试验是一种简便易行、经济迅速的方法,它比其它现场试验方法更宜于推广应用.     

黄河阶地特征与地震动参数的相关性研究

在分析已有资料的基础上划分了兰州盆地与建设工程分布密切相关的T₀、T₁、T₂、T₃和T₄级黄河阶地,建立201个土层地震反应模型。通过一维等效线性化计算和反应谱分析,得出兰州盆地沉积阶地50年超越概率10%地表地震动参数,分析阶地高度和v_S≤500 m/s覆盖层厚度特征与地震动参数峰值加速度Am和加速度反应谱特征周期T_g的相关性。表明兰州盆地T₀~T₂阶地覆盖层厚度与50年超越概率10%A_m呈正相关,T₃及以上阶地覆盖层厚度对A_m增大有明显的减小作用。T_g值随T₀~T₃阶地覆盖层厚度的增加而变大,当覆盖层厚度进一步变大,T_g值不再同步增大,阶地覆盖层厚度对T_g的影响是有限的,阶地海拔高度与地表50年超越概率10%地震动参数没有关系。     

青海门源MS6.9地震井水位与水温同震响应特征分析

基于全国地震地下流体台网数据库,分析了2022年1月8日青海海北藏族自治州门源县 M_S6.9地震引起的地下流体井水位、水温同震响应特征。结果表明:本次地震引起的水位同震响应观测井数量远大于水温;水位同震响应开始时间、结束时间均优先于水温,水温同震响应是水位同震响应的次生变化。对比门源2022年1月8日 M_S6.9和2016年1月21日 M_S6.4地震,发现地震能量不同是造成两次地震同震响应差异的主要原因。     

芦山地震和九寨沟地震台站实测震级差异性分析

本文选取2013年芦山地震和2017年九寨沟地震波形,重新量取垂直向振幅,计算宽频带面波震级M_S（BB）,分析各台站实测震级出现方向性差异的原因。其中,通过572个宽频带台站实测芦山地震震级M_S（BB）7.1,通过603个宽频带台站实测九寨沟地震震级M_S（BB）6.9。芦山地震实测震级大于M_S（BB）7.3的台站呈现WN-ES向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_S（BB）7.0的台站呈现NE-WS向分布,与其所在断层走向一致。九寨沟地震实测震级大于M_S（BB）7.0的台站分布呈现NE向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_S（BB）6.8的台站总体分布较为离散,大体呈现NW-SE向分布,与树正断裂走向一致。实测震级偏大的台站方向性分布与多普勒效应和P波辐射花样联系不明显。对比分析芦山地震和九寨沟地震,去除场地响应和仪器自身影响,台站实测震级差异性仍然存在,因此,台站实测震级差异性是由于受到了多普勒效应、辐射花样、仪器和场地响应之外的因素影响。综合考虑地震震级涉及的影响因素,芦山地震和九寨沟地震的台站实测震级差异性可能与地震波的传播路径有关。     

基于双损失指标的地震灾度模型

将地震灾害等级划分为巨灾、大灾、中灾、小灾、微灾等5个等级,给出每个灾害等级的灾度下限D_i。选取地震灾害的死亡人数和直接经济损失相对值作为计算灾度的2个指标,采用“直接经济损失/年人均GDP”处理方法对直接经济损失进行无量纲化,为不同年代、不同地区的地震灾害灾度大小对比奠定基础。采用椭圆方程作为相邻灾害等级之间的分界线,给出相应参数以确定分界线方程表达式,在此基础上给出合理的地震灾度模型计算公式。利用假设值和中国部分实际地震灾例验证了本文给出的地震灾度模型的科学性、适用性和可比性,给出的地震灾害灾度计算模型可以推广到其他灾害。最后,比较唐山地震和汶川地震的计算灾度值,认为唐山地震的灾度大于汶川地震,并对这一结果的合理性进行了讨论。     

地震作用下多层剪切型组合结构的合理综合阻尼比取值探讨

对于组合结构,提出了一种新的基于单元瑞利阻尼模型的应变能振型阻尼比,并证明了其在特定整体阻尼矩阵下与强迫解耦法的等价性;推导了具有明确理论依据的综合阻尼比计算公式,并基于相应的应变能振型阻尼比得出了结构的刚度综合阻尼比和瑞利综合阻尼比。分别采用复振型分解法和振型分解法对算例结构进行了地震荷载作用下的弹性时程分析,结果表明,瑞利综合阻尼比对于以剪切变形为主的多层组合结构具有良好的计算精度和适用性。     

地震作用下核电站环行吊车动力响应特性的模拟分析

为评估地震作用下核电站环行吊车的动力响应特性,建立一个包含安全壳的简化核环吊有限元模型,数值模拟其在调幅的El Centro地震波作用下的受力特性,计算核环吊的固有频率特性,其中1阶固有频率为2.44 Hz。研究表明,在规范地震荷载作用下核环吊大梁的强度满足规范要求。在典型的三向Los Angeles地震动作用下,大车轮子与环轨之间始终处于受压状态,没有发生跳轨现象;小车轮子与大车主梁之间始终处于受压状态,也没有发生跳轨现象。与安全壳基础输入地震波的峰值相比,核环吊大梁跨中和吊车小梁跨中最大垂直加速度分别增加了107%和126%。     

关于土层地震反应分析中阻尼矩阵建模方式的讨论

阻尼矩阵的选择对土层时域内地震反应计算的准确性有重要意义。本文构造了质量比例阻尼、刚度比例阻尼、Rayleigh阻尼、Caughey阻尼和Clough阻尼矩阵,研究各阻尼对土层地震反应分析精度的影响。以苏通大桥5号桥塔基础处的工程场地为例,分别以人工合成基岩波,Northridge波、Parkfield波和汶川波为输入,得到不同阻尼模型下土层的地震反应,结果表明Clough阻尼在计算精度和误差稳定性上要优于其他阻尼模型,针对Clough阻尼的不足之处提出了改进方法,算例表明改进后的Clough阻尼能在保证计算精度的前提下减少计算机的存储量和计算量。     

Housner模型在隔震储罐计算中的适用性研究

隔震储罐的抗震性能分析中,底部剪力和隔振层位移是两个重要指标。Housner模型是储罐抗震设计中常用的液体简化模型,其在计算储罐底部剪力时有良好的准确性,并被广泛验证,但是对于隔振层变形的计算效果鲜有研究。运用实时子结构试验方法,对四条地震激励下的不同摩擦系数的摩擦摆隔震储罐进行了试验研究,并通过Housner模型代替试验储罐对各个工况进行了仿真。分析结果表明:地震荷载作用下,Housner模型用于储罐底部剪力计算时准确性较高,与实验结果相比平均误差仅为11%。但是在隔振层滑移位移的计算中与实验结果差距较大,平均误差为22%,最大误差超过30%。     

Suboptimal Rayleigh damping coefficients in seismic analysis of viscously-damped structures

An optimization method for the consistent evaluation of two Rayleigh damping coefficients is proposed. By minimizing an objective function such as an error term of the peak displacement of a structure, the two coefficients can be determined with response spectral analysis. The optimization method degenerates into the conventional method used in current practices when only two modes of vibration are included in the objective function. Therefore, the proposed method with all significant modes included for simplicity in practical applications results in suboptimal damping coefficients. The effects of both spatial distribution and frequency content of excitations as well as structural dynamic characteristics on the evaluation of Rayleigh damping coefficients were investigated with a five-story building structure. Two application examples with a 62-story high-rise building and a 840 m long cable-stayed bridge under ten earthquake excitations demonstrated the accuracy and effectiveness of the proposed method to account for all of the above effects.     

Test of frequency characteristic for well and its response to seismic waves

The permeation parameters have been calculated by forefathers on the basis of permeation theory by means of the Slug test (Yin, Zheng, 1992) and the restoration curves of well level. We are interested in oscillation of the well level when we make Slug test. Both the permeation parameters and frequency parameters, i.e., natural period and damping coefficients of well aquifer, have been calculated on the basis of vibration theory by means of the oscillation curves. Not only this has given a new method, but also the different response of well level to seismic waves has been explained by it in theory.     

A hybrid analysis method for linear dynamic soil-structure interaction in time and frequency domain

IntroductionThe analysis of dynamic soil-structure interaction for important engineering project is still based on linear model (including equivalent linear model) with complex damping, and traditional frequency domain method (Lysmer, et al, 1975, 1981; DING, et al, 1999). Namely, first calculating frequency domain solution by Fourier transform, and then calculating time domain solution by Fourier inverse transform. The motion equation of a system in frequency domain is usually written as (…     

小应变硬化模型(HSS)在Rayleigh波作用下场地响应分析中的应用

为研究冲击荷载或地震作用下产生的,以Rayleigh波为主的面波对浅层地表土体动力响应特征以及数值模拟中土层阻尼的设置方法,以厦门地区浅层的素填土及粉质黏土为研究对象,采用有限元动力分析,土体本构采用小应变硬化模型(HSS),利用模型本身的滞回环特性,输入变化的小应变参数,考察HSS模型的小应变参数对场地动力响应的影响,并与土体采用摩尔-库伦模型结合Rayleigh阻尼("MC+Rayleigh阻尼")的计算结果进行对比。研究表明:当采用带有滞回环的HSS模型时,波速随初始剪切模量Gref0的增大而增大,但振幅减小,残余变形量也有所减小;小应变参数γ0.7对波的影响较小;HSS模型能够给出残余变形量,而"MC+Rayleigh阻尼"由于本构模型为理想弹塑性模型,在卸载重加载条件下表现为纯弹性行为,无法反映出卸载重加载过程中塑性应变的积累及其累积阻尼效应;但HSS模型还不能够全面反映循环加载作用下塑性体积应变的累积,因此在考虑滞回阻尼的基础上,仍然建议借助Rayleigh阻尼来更加全面地模拟土体的实际阻尼特性。     

结构动力响应计算结果对应于不同阻尼的修正方法

本文提出了一种当结构系统采用Rayleigh阻尼且阻尼参数发生变化时，对系统动力反应结果直接进行修正的方法并通过算例对其精度进行了验证。这一方法可以提高大型工程结构动力计算的效率。