用于地下结构地震反应分析的改进反应加速度法

为考虑结构的存在对反应加速度法中地震输入荷载的影响,基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB 50909—2014）中的反应加速度法,提出将土-结构模型转换为自由场模型的等效方式进行地震反应分析。采用等效自由场进行地震输入荷载计算,近似地考虑了结构的存在对地震输入荷载的影响,以期提高反应加速度法的计算精度。使用有限元软件ABAQUS,采用改进前后反应加速度法对日本大开车站不同工况下的地震反应进行计算。研究结果表明,采用等效自由场计算的地震输入荷载有效提高了反应加速度法的计算精度。在验证等效方式有效性的基础上,分析等效模型宽度的选取对反应加速度法计算结果的影响,建议等效模型边界至结构侧边的距离取为1～3倍结构宽度。     

TLD对海洋平台地震反应控制的简化计算方法

调频液体阻尼器（Tune Liquid Damper，简称TLD）对地面结构位移反应与加速度反应的较好控制作用已得到理论与试验的验证。本文在此基础上研究了TLD对海洋平台动力反应控制的简化计算方法。计算中，TLD中液体的控制力采用较精确的数值计算法和简化计算法两种方法，通过对海洋平台地震反应计算的结果表明，该简化计算方法具有很高的精度，其结果对海洋平台的抗震设计具有借鉴作用。     

海洋平台——摇摆柱减振体系中连接杆优化研究

摇摆结构体系是最近几年发展起来的新型结构,研究表明摇摆柱施加于海洋平台上可有效降低平台的动力反应。基于摇摆柱体系的新型海洋平台结构形式,以JZ20-2北高点井口平台为例,利用ANSYS有限元软件对该结构体系进行了地震作用和冰力荷载下的数值仿真分析,计算了摇摆柱与海洋平台之间的连接杆在不同刚度、不同数量时的平台结构位移和加速度反应。分析结果表明,连接杆的刚度和数量对海洋平台结构的位移和加速度反应有较大影响,当其达到某一值或在特定范围内时,对海洋平台振动的控制效果最为明显,为海洋平台——摇摆结构体系的实际应用提供了理论依据。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用

本文考虑给定地震烈度下地震地面运动的随机过程性，得强震记录统计确定的地震持时和我国地震规范采用的地震地面最大加速度平均值，确定了平稳过滤有色噪声地震动模型的参数；通过大量计算和回归分析，得到了单质点振子均方地震位移的实用计算公式，提出了随机地震反应谱，等效随机地震静荷载及结构地震随机反应和可靠性分析的实用方法，把结构在随机地震动作用下的动力可靠性分析转化成了结构在等效随机地震静荷载作用下的静力可靠     

城市桥梁粘滞阻尼器防地震碰撞分析与参数设计

研究了粘滞阻尼器防止城市梁桥地震碰撞反应的效果并提出了其参数设计方法。分析了线性粘滞阻尼器与非线性粘滞阻尼器阻尼系数的等效关系。运用随机振动理论与随机等效线性化理论建立了邻联间安装粘滞阻尼器后最大相对位移及墩顶最大位移的计算方法。以控制邻联最大相对位移小于实际间隙为目标,提出了防碰撞粘滞阻尼器参数设计方法。对1座4跨隔震连续梁桥进行了仿真分析,结果表明:粘滞阻尼器能有效抑制邻联的碰撞反应且不会显著增大桥墩的延性需求。在相同阻尼系数的情况下,粘滞阻尼器的速度指数越小,其防碰撞效果越好。利用人工波进行的时程分析结果验证了参数设计方法的可行性。     

基于GPS地震位移记录的相对位移反应谱计算

地震发生时,结构所受的地震荷载是以位移形式从基础处输入的,所以研究基于地震位移的结构响应既是工程需求又是设计需要。本文基于位移、速度输入模型的单自由度时程反应计算方法,计算了以GPS实际观测记录为位移输入、以其中心差分为速度输入的地震位移反应谱,并与加速度输入模型结果进行了比较。结果表明,高采样率(5 Hz以上)GPS位移记录可获得与加速度输入模型基本一致的反应谱结果,1 Hz GPS位移记录所得结果反映不出地震高频特性,但能表征长周期结构的地震响应。紧接着,本文将基于GPS的反应谱计算方法运用到日本震例中,通过比较并址的强震仪与GPS站两者记录所求得的位移反应谱,得出的结果与理论分析一致。本文由此得出结论:基于GPS计算地震相对位移反应谱是可行的。     

考虑多维地震动及重力作用的土层场地地震反应分析模型

合理有效的工程场地自由场分析是开展地下结构地震反应计算、发展地下结构实用抗震分析方法的前提。目前常用的自由场分析方法多局限于单向地震动输入，难以考虑多向地震动共同作用时的非线性耦合效应。鉴于此，提出一种考虑水平和竖向地震动及重力荷载共同作用的土层地震反应分析力学模型，该模型采用捆绑约束条件作为侧面边界条件，采用基于黏性边界的地震动输入方法将输入地震动转化为等效地震荷载，可实现自由场计算中水平和竖向地震动以及重力荷载的同时施加，简化了计算步骤，减少了计算成本。此外，该方法考虑了水平和竖向地震荷载的叠加效应，对于考虑材料非线性及大变形影响的土层场地地震反应分析具有更为良好的计算精度与适用性。     

多自由度滞变结构随机地震反应分析的均值反应谱方法

本文基于等效线性化和引伸到非平稳情形的随机振动反应谱方法,提出一个计算多自由度滞变结构的随机地震反应的近似方法。用此方法分析了遭受唐山地震破坏的两座多层框架房屋,计算结果与地震破坏情况基本上一致。     

结构附加粘滞阻尼器的抗震设计

本文结合抗震设计规范反应谱,给出了一个附加非线性流体粘滞阻尼器结构的抗震设计方法。研究了非线性阻尼器的力学特性,引入了非线性流体阻尼器的等效线性阻尼比,给出了计算最大加速度时刻附加非线性流体阻尼器结构反应的荷载组合系数,提出了按阻尼力的水平力分量与楼层剪力成正比的原则分配阻尼器阻尼系数的方法。同时给出了基于抗震规范设计反应谱附加非线性阻尼器结构的设计流程,通过一个算例说明了使用该方法设计附加非线性粘滞阻尼器结构的全过程。算例分析表明,这种设计方法适合于手算,便于设计人员掌握,在初步设计阶段可以快速、有效地设计满足给定性能水平的附加非线性流体阻尼器体系。     

土-结构动力相互作用问题分析中地震动输入的一种新方法

为实现地震作用下土-结构动力相互作用问题的有限元模拟,需要在人工边界上完成地震动的有效输入,目前工程和科研中常用的地震动输入方法有两种:波动输入方法和振动输入方法。波动输入方法的模拟精度高,但实施上相对复杂且耗时,而振动输入方法处理简单,但模拟精度较低。针对应力型人工边界提出一种在人工边界上实现地震动输入的新方法,该方法通过对土-结构有限元模型中由人工边界节点及相邻节点组成的局部子结构施加自由波场位移时程并进行动力分析,从而直接获得可实现地震波动有效输入的等效地震荷载,然后在土-结构有限元模型的人工边界节点上施加等效输入地震荷载并完成动力计算,由此完成土-结构动力相互作用问题的地震动输入和地震反应计算。与原有波动输入方法相比,新方法避免了原方法需分别计算人工边界上自由场应力和由引入人工边界条件引起的附加力,以及需要根据不同人工边界面的外法线方向确定荷载作用方向等较为复杂的处理过程,具有等效地震荷载计算简便、地震动输入过程更易于实施的特点。采用均匀弹性半空间和成层弹性半空间一维地震反应算例初步验证新方法的正确性和可靠性。     

基于预应力拉索的自复位海洋平台振动控制研究

本文提出了一种新的基于预应力拉索的海洋平台减振措施。本文以JZ20-2北高点井口平台为例,在JZ20-2北高点井口平台加设预应力拉索,利用ANSYS有限元软件对整体结构进行了地震作用和冰激荷载作用下的仿真分析,计算分析了预应力的大小、拉索的布置方式对平台节点位移和加速度的影响。数据分析表明,施加预应力和拉索的布置方式可以有效地减小海洋平台动力反应,具有较好的减振效果和鲁棒性,具有较好的自复位性能。     

导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果分析

导管架式海洋平台结构是当前应用最广的一种平台结构形式。本文研究导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果。针对导管架式海洋平台结构的型式与特点，为了充分发挥阻尼器的耗能减振作用，提出了在平台结构导管架端帽和甲板之间设置柔性阻尼层的新型阻尼隔振方案。针对渤海JZ20－2MUQ平台结构，建立了海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型，研究了隔振层参数与结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔振层层间相对位移的控制效果；进行了多种冰荷载工况和地震工况的数值模拟。结果表明，阻尼隔振方案是导管架式海洋平台结构的一种有效的减振措施。     

恢复力—摩擦基底隔震结构的地震可靠性分析

本文建立了恢复力-摩擦基底隔震结构在地震作用下的运动微分方程。地震地面运动被模拟成随机过程。利用等效线性化方法,获得了这种基底隔震结构在地震作用下的均方位移和均方速度反应。根据最大位侈反应的概率分布函数,求得了这种基底隔震结构和与它相应的基底固定结构在给定地震作用下的破坏概率。计算结果表明,这种基底隔震结构在地震作用下有较高的可靠性。     

城市地下空间轨道交通结构抗震性能三维有限元动力模型

城市地下空间轨道交通结构较为复杂,采用反应位移法计算地震荷载下土层相对位移与结构上的等效荷载时,模型边界内力波存在严重的发射现象,导致抗震性能分析结果存在一定的偏差。采用一种新方法分析城市地下空间轨道交通结构抗震性能,采取MIDAS/GTSNX软件构建地下空间轨道交通结构的三维有限元动力模型,设定相关参数,利用人工边界处理应力波,保障三维模型边界内应力波不会形成发射现象,获取结构的剪力和弯矩,计算轴力。经测试实验证明,该方法能够有效分析地下交通结构的层间位移差、合剪力、合弯矩等抗震响应特性,准确度有提升。     

线性结构的非平稳随机地震反应与可靠度分析

基于Sigma振子过程完全非平稳地震荷载模型,建立线性结构随机地震反应分析的时域表达式,利用Simpson法则迭代计算结构随机地震反应的二阶统计特性,由穿越方法,给出具有较大设计安全界限结构地震可靠度的近似评估方法。一个抗弯钢框架的非平稳地震反应与可靠度分析,说明了本文方法的效率、精度和应用过程。     

非线性粘滞阻尼器消能结构减振效果分析

应用并完善了非线性粘滞阻尼器消能结构地震反应预测的反应谱方法,通过与时程分析计算结果对比证明了方法的可行性。利用本方法研究了支撑刚度及阻尼器参数对非线性粘滞阻尼器减振效果的影响。通过数值分析,给出了位移降低率达到最佳时支撑刚度取值的建议式。提出了为保证剪力降低率不大于1时非线性粘滞阻尼器参数的控制方法。     

弹性能量半径演化谱及其在多自由度体系地震反应计算中的应用

目前用于结构抗震设计的反应谱仅能反映峰值反应,无法体现反应值随时间的变化。文中提出一种弹性能量半径演化谱,可反映线性单自由度体系弹性能量(即动能与弹性势能之和)随地震持时的变化,且其峰值近似等于结构峰值位移。文中给出了利用地震动演化功率谱得到该演化谱的方法并进一步发展了一种计算线性多自由度体系地震位移反应的新方法。通过两座框架结构的地震反应计算,将新方法与传统振型组合法及时程分析法的计算结果进行对比,发现对于振型稀疏结构,新方法计算结果与SRSS法接近;而对于振型密集结构,新方法计算结果较CQC法更精确,且避免了CQC法相关系数的复杂计算。     

多层砖房的地震可靠性分析

本文给出了多层砖房在其使用期内的地震破坏概率的计算力法。地震扰动用随机过程表示,结构的破坏用最大位移和累积能量耗损两个参数来评定。建议了一个砖结构的恢复力模型,据此模型,通过拟合非弹性反应谱给出了简单砖结构的等效线性参数。在动力分析中,不仅考虑了荷载的随机性,同时还考虑了参数的不确定性和分析模型的误差的影响。作为应用例子,用本方法计算了满足我国现行抗震规范要求的一座三层砖房的地震破坏概率。     

地震载荷作用下海洋平台动力分析解

本文应用海洋平台等效连续体力学模型,求得在地震载荷作用下导管架与重力式平台结构整体动力反应及变形、内力解的一般解析表达式,给出了时(?)、频(?)分析结果。