地震作用下结构-设备耦合体系动力相互作用研究

为了研究结构系统与设备系统的动力相互作用,设计并制作了1个由钢筋混凝土框架结构和钢结构单自由度振子组成的结构-设备耦合体系模型,并进行了振动台试验。试验测试了模型结构在不同地震波峰值加速度下的动力特性、位移反应和动应变。根据试验结果,分析了耦合系统的受力过程和破坏机理。采用ABAQUS进行有限元分析,分析了设备与结构不同质量比参数情况下,耦合模型和堆聚质量模型频率特性以及地震响应的差异。研究表明:在地震作用下会形成非线性结构-弹性设备的耦合体系;结构屈服后设备的动力放大系数小于屈服前的放大系数;耦合体系的计算频率小于堆聚质量体系的计算结果,地震响应大于集中堆聚体系,质量比越大,两者的差异也越大。     

地震-列车移动荷载耦合作用下高铁路基振动特性研究

基于轨道结构-路基-地基动力相互作用理论,建立考虑地震-列车移动荷载耦合输入的轨道结构-路基-地基动力学模型,研究高速铁路路基及轨道在耦合荷载作用下的振动响应问题。通过编制DLOAD子程序并与ABAQUS有限元计算程序联立,实现地震荷载与列车移动荷载耦合作用的施加,以高速铁路桩承式路基及自由式路基为研究对象,对地震-列车移动荷载耦合作用下两种路基系统的动力响应进行数值计算并比较两者的振动响应差异。结果表明,耦合荷载对桩承式路基动力响应影响显著,该荷载作用下桩承式路基会发生共振现象,使得桩承式路基中轨道和路基振动位移幅值均大于自由式路基的振动位移幅值;桩承式路基不会影响路基系统的振动频率,但会改变路基系统的振动大小,桩承式路基中轨道X方向加速度、路肩边及路基坡脚处的竖向加速度分别减小6.2%、50%、28.6%。     

大型高架桥横向地震反应分析

提出了大型高架桥梯形截面薄壁箱梁地震反应分析模型。该模型可以考虑箱梁弯曲，扭转，畸变等多种因素，还能考虑箱梁结构的横向弯扭耦合振动等结构自身特性和桥墩变形，盆式橡胶支座等局部构件作用，建立了大型高架桥在地震波输入下的动力方程，计算了郑州紫荆山高架桥分别在4种典型地震波作用下的地震过程反应，计算给出了该桥的地震反应规律。论证了郑州紫荆山高架桥在地震作用下横向变形的可靠性，为该桥的抗震设计提供参考。     

软土地基核电厂房动力响应振动台试验

为了分析软土地基－筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基－筏基础－核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土－筏基础－核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土－结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土－结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。     

高速铁路车-桥耦合体系地震响应分析

为了研究车桥耦合体系在地震作用下的响应,采用有限元方法,在现有有限元模型基础上,建立了更为精细的高速铁路车-桥耦合模型,计算了车桥体系的动力特性及典型地震动输入下的反应。同时还建立了单桥有限元模型,比较了单桥模型和车桥耦合模型的自振特性和地震响应的差异,得到了桥面加速度反应放大系数。结果表明:在给定的典型地震动作用下,车桥耦合模型地震响应放大系数与单桥模型有较大差异,同时输入地震动频谱特性对桥面地震加速度响应有显著影响。     

双向地震波输入时振动方向对拱坝地震响应的影响

拱坝-地基三维地震响应分析中大多只分析入射地震波在拱坝-地基系统坐标系方向输入时的地震响应,而事实上,垂直入射的剪切波其振动方向是不确定的,地震波动的合理输入对拱坝-地基系统的地震响应分析起着决定性的作用.本文研究了拱坝-地基系统在双向地震波输入时不同振动方向对拱坝-地基系统地震响应的影响.计算结果表明:在双向地震波输入情形时,拱坝位移及应力响应最大值均不是发生在传统方法的横河向或者顺河向,而是与输入地震波相关,所以在研究拱坝-地基三维地震响应时有必要考虑入射地震波振动方向的影响.     

地震作用对轻轨铁路车桥系统耦合振动的影响

本文分析地震作用对考虑土-结构相互作用的轻轨铁路车桥系统耦合振动的影响。文中建立了车桥系统考虑土-结构相互作用的三维空间模型，推导了考虑地震作用车桥系统的耦合振动方程，并编制了相应的计算程序。以时速100km的列车通过天津轻轨的一座四跨预应力混凝土连续刚构桥为例，对受天津波和El Centro波地震作用的车桥系统的耦合振动响应进行了仿真分析。结果表明：地震作用下车桥系统的耦合振动响应近似为桥梁地震响应与车桥系统耦合振动响应之和；地震作用对车桥系统横桥向耦合振动响应的影响最大，对竖向耦合振动响应的影响较小，而对顺桥向耦合振动响应的影响甚微；且不同地震波激励的影响程度有所不同。由此得出结论，地震作用与车桥系统的耦合振动存在很大程度的耦合，因此，在对高架桥梁上的轻轨铁路进行车桥耦合振动分析时必须考虑地震作用的影响，以保证列车运行的安全性和稳定性。     

钢筋混凝土框排架结构在多维地震作用下的空间性能分析

针对钢筋混凝土横向框排架、纵向框架-剪力墙结构的某火力发电厂主厂房,建立此类不规则结构在双向水平地震作用下的振型分解反应谱方法。建立不同形式地震波作用下的结构空间整体计算模型,通过弹塑性时程分析,分别进行结构单向及水平双向地震反应分析,统计单双向地震作用效应比值,对抗震规范中的地震效应组合公式进行修正,获得了具有实用价值和理论意义的成果。     

地震作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应分析

地震激励对高速车辆-简支箱梁桥系统动力响应的影响关系到高速铁路运营安全。基于车辆-轨道耦合动力学和列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,运用有限元和多体动力学方法,建立高速铁路桥梁区段车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学模型,分析在人工地震波作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应。结果表明:地震激励对轨道板、支撑层和桥梁的横向振动特性的影响大于对垂向振动特性的影响,桥梁结构对地震激励的敏感程度大于轨道结构;车辆运行速度对系统垂向振动特性的影响大于对横向振动特性的影响。研究结论可为地震荷载作用下高速铁路安全运营提供理论依据。     

结构-地基相互作用对重力坝地震反应的影响

本文研究了结构-地基相互作用对重力坝地震反应的影响,给出了重力坝在层状粘弹性半无限地基上的频响函数以及各种典型地震波作用下坝上加速度的分布规律。同时,为了比较,还给出了无质量弹性地基上以及刚性地基上重力坝在上述相同地震被作用下加速度的分布规律。计算结果表明,计入相互作用的影响以后,作用在重力坝上的地震惯性力将比刚性地基的情况有所减小。     

框架结构水平和竖向地震耦合作用时程分析

一般情况下,地震波分量中的水平分量和竖向分量是造成框架结构破坏的重要因素。本文中以框架结构为研究对象,将空间框架结构简化为平面框架结构,基于平面杆系模型并忽略平面框架体系的水平杆件——梁的轴向变形,建立体系水平和竖向耦合振动的运动微分方程,并对结构进行了水平和竖向地震波耦合激励下的弹性动力时程计算。与体系单维输入竖向地震波之弹性动力响应进行对比后,发现耦合激励下框架边柱竖向响应变大而中柱竖向响应变小,在结构抗震设计中宜适当考虑地震的耦合影响。     

大跨度桥梁结构多级地震响应研究

大跨度桥梁结构在地震发生时其支承点受到的地震动激励均不相同,使得在多级地震中其桥梁结构对于地震的响应程度也不同。通过分析多级地震作用下,水中结构的运动引起桥梁墩部周围水体辐射波浪运动对桥梁结构的影响,分析大跨度桥梁墩-水耦合边界。基于反应谱理论,计算大跨度桥梁结构承受的地震力最大值,得出多级地震响应曲线,以分析其多级地震响应;并以某地六跨桥为例,以多级地震下桥梁的位移、剪力、弯矩等响应时程为指标进行分析,得出有效结论。     

Evaluation of dynamic eccentricities obtained using a probabilistic approach,response spectrum methods and modern building codes

In this paper a probabilistic approach has been adopted to study both the effects of uncertainty in earthquake frequency content and the correlation between earthquake frequency content and ground motion intensity on the response of a single-storey torsionally coupled elastic structure. The earthquake ground motion has been assumed to be a Gaussian, zero mean, stationary random process which is fully characterized by a power spectrum. The ground acceleration power spectrum is idealized as a probabilistic normalized power spectrum computed from actual earthquake records. The advantage of such an idealization is that it enables the effect of the natural frequency as a controlling structural parameter in torsional coupling to be assessed. Comparisons of the dynamic amplifications of eccentricity with those obtained from modern codes of practice and conventional response spectrum analyses have been made. The results of this study have shown that the variation in the frequency content has a significant effect on the response of low frequency structures, while the correlation between the frequency content and the intensity of seismic ground motion is insignificant for the wide range of structures considered. The structure natural frequency has been shown to be an important controlling parameter in the torsionally coupled response of structures subject to seismic loading. The frequency dependence of the dynamic amplification of eccentricity was found not to be reflected in the response spectrum analysis and the torsional provisions of modern building codes.     

地震触发响应系数动态图象扫描及华北近期地震危险区预测

从理论上讲,地震之间存在力学相关性,尤其是一个地震带内在临界状态,地震间相互作用增强。利用这种关系用地震触发响应系数扫描方法,可在一个强震发生后预测下次强震发生的地点。地震引起的就力场扰动包括静态、动态扰动,包括断层弹性位错,也有断层蠕动,可以有弹性地震波和粘弹性形变波的传播实现,有弹性变形,也有永久变形,有瞬间的,也有长久的效应等。这方面已提出好多种效应假说,多种效应共同作用的后果是一个。Ａｔ值     

永登5.8级地震前后波谱参数和Q值变化特征

利用中国数字地震台网（ＣＤＳＮ）兰州台短周期数字地震仪的记录资料,研究了１９９５年甘肃永登ＭＳ５．８地震前后,发生在永登地区小地震的Ｓ波波谱参数,获得以下结果：（１）在永登地震前２年左右,该地区小地震的ＳＣ波波谱拐角频率ｆＣ逐渐下降,由原来的２．４Ｈｚ下降到１．８Ｈｚ．（２）直达波Ｓｇ和地壳内中间层反射波ＳＣ的波谱高频衰减斜率比值γ则先逐渐上升,在临震前１６个月逐渐下降,在下降过程中发生了永登地震,以后又逐渐恢复．（３）用直达横波Ｓｇ的谱参数求出的介质品质因数ＱＳｇ在永登地震前后有较明显的异常变化     

DISCUSSION ON THE SPECTRA SHAPE OF SEISMIC MARGIN EARTHQUAKE OF NUCLEAR POWER PLANT IN CHINA

Fukushima nuclear accident caused widespread concern of earthquake initiated severe accident. Under this background, China nuclear utilities carried out research and application of seismic margin assessment(SMA)approach to evaluate the seismic margin of the existing nuclear power plants(NPP)by different spectra shape of seismic margin earthquake(SME). By reviewing the method used to determine SME of operational NPP in central and eastern United States(CEUS), this paper analyzed the seismic hazard characteristic of China NPP sites, contrasted the design basis ground motion between NPP in CEUS and China, and suggested giving priority to evaluating the seismic margin of operational NPP that adopted the improved second generation technology for the urgency and importance of assessment on the actual seismic capacity of NPP. Comparing RG1.60 spectrum to normalized site-specific SL-2 level acceleration spectra, we found that some normalized spectra overtook the RG1.60's in high frequency range, so it is not always adequate to scale RG1.60 spectrum to evaluate the seismic margin for sites of the improved second generation NPP. We selected a sample site whose site-specific SL-2 level ground motion is close to the standard design of improved second generation NPP(0.2g scaled RG1.60 spectrum)to determine the seismic margin earthquake by probabilistic seismic hazard analysis method of the sample site. Compared to the given PGA(0.3g)scaled scenario earthquake ground motions and the uniform hazard response spectrum(UHRS), whose PGA is 0.3g to PGA(0.3g)scaled standard spectra(median NUREG/CR0098 spectrum and RG1.60 spectrum), the results demonstrated that uniform hazard response spectrum and scaled scenario earthquake ground motions are both significantly higher than the PGA scaled median NUREG/CR0098 spectrum, and all the three spectra are enveloped by PGA scaled RG1.60 spectrum. Then, this paper suggests adopting the uniform hazard response spectrum or scenario earthquake ground motions to evaluate the seismic margin of improved second generation NPP beyond site SL-2 ground motion; and to evaluate the seismic margin of improved second generation NPP beyond standard design, we recommend to use PGA scaled RG1.60 spectrum.     

黄土丘陵河谷场地地震动特征研究

研究黄土丘陵河谷场地在地震作用下强地面运动特征的变化情况,可以揭示强震对该类场地上震害的触发机理。结合黄土高原的地貌特征,建立具有代表性的动力数值分析模型,通过输入不同幅值、频谱特性和持续时间的地震波,对起伏地形和覆盖黄土层共同影响下的黄土河谷场地进行地震反应分析。结果表明:黄土层和地形耦合作用控制了地表的PGA变化,使其趋于复杂,在同一输入波不同振幅作用下,与基岩河谷各测点相比,黄土覆盖河谷场地的地震动频谱幅值均有所增加,并且频谱主峰均向高频移动。在不同地震波输入下,场地不同部位的固有频率受地形高程和土层影响;而地震动大小和频谱幅值不仅与场地的基本频谱和地形起伏有关,也与输入地震波的频谱成分相关。输入波PGA与地震频谱特征都不变时,同一场地输出的地震频谱形状具有相似的特征,随着地震持时增长,能量向场地基本频率附近集中,从而可能导致场地上相应频率建筑物震动幅值增加,造成累积破坏。     

地震时空丛集的多重分形研究

为探索大地震发生的可预测性,应用分形理论并根据标准数盒子的数值计算方法,研究了华北地区历史地震和唐山地区地震活动的空间分布特征,估算了地震活动能量的分维值并研究了其多重分形谱的几何结构．初步结果显示出大地震发生前,广义维值有明显的下降过程,分形谱ｆ（α）结构有右偏现象．在低于上述时空层次的唐山地区,孕震系统也有类似特征出现．这些异常现象揭示出孕震动力系统的物理机理和激变前的某些不稳定性．     

Torsionally coupled dynamic performance analysis of asymmetric offshore platforms subjected to wave and earthquake loadings

The dynamic equations of motion of asymmetric offshore platforms under three different environmental conditions:seismic action,wave action and their combination are established in this paper. In establishing these motion equations,three typical eccentricity types including mass eccentricity,rigidity eccentricity and their combination were considered,as are eccentricities that occur un-idirectionally and bi-directionally. The effects of the eccentricity type,the dynamic characteristics and the environmental conditions on the torsional coupling response of platforms are investigated and compared. An effort has also been made to analyze the inffluence of accidental eccentricity on asymmetric platforms with different eccentricity in two horizontally orthogonal directions. The results are given in terms of non-dimensional parameters,accounting for the uncoupled torsional to lateral frequency ratio. Numerical results reveal that the eccentricity type has a great inffluence on the torsionally coupled response under different environmental conditions. Therefore,it is necessary to consider the combination of earthquake and wave action in the seismic response analysis of some offshore platforms.     

地震波动力学特征变化指标在短期地震预报中的应用

本文研究了地震前地震波动力学特征的变化，主要是波形和频谱的变化，并从中提取出可望在短期（半年以内）地震预报中应用的一些预报指标。这些指标包括：Ｐ波初始部分波形的时间线性度和空间线性度，初始段平均半周期，Ｓ，Ｐ波频谱的峰值频率，拐角频率，相对带宽度，相对频谱峰值，高频段的谱线斜率绝对值等。同时还研究了短周期地脉动的波形线性度及频谱特征量（峰值频率等）在大震前出现的短期（半年以内）和临震（９天以内）的