地铁车站平面模型研究综述

地下结构抗震研究是当今地震工程领域重要的研究方向之一.迄今为止,国内外学者在地铁车站结构地震响应研究中采取了原型观测、实验研究、理论分析等方法.随着计算机技术的长足发展,实验研究中的数值模拟方法为越来越多的学者所采用.为提高计算效率,通常简化计算模型,采用平面模型模拟地下车站结构.对二维模型和三维模型的计算结果差异目前...     

横观各向同性页岩岩石物理模型建立——以龙马溪组页岩为例

在龙马溪页岩微观物性特征分析的基础上,综合利用测井解释、微观测试分析资料,建立了一种适用于龙马溪页岩的横观各向同性岩石物理模型,该模型建模过程：将各向异性SCA和DEM模型联合模拟得到的黏土和干酪根混合物作为背景介质;采用SCA模型对脆性矿物混合物进行模拟,利用各向异性DEM将脆性矿物混合物添加到背景介质;进一步将空孔隙添加到页岩基质,并利用Brown-Korringa模型进行各向异性条件下的流体替换,从而得到横观各向同性页岩岩石物理模型.通过对四川盆地A井龙马溪页岩进行岩石物理建模分析,计算了孔隙纵横比、纵横波速、各向异性系数和弹性参数,检验了模型的准确性.研究结果表明：矿物颗粒和孔隙纵横比是影响模型精度的关键参数,黏土和干酪根颗粒纵横比为0.05,图像识别获得的脆性矿物颗粒纵横比主要分布于0.45~1.0（集中分布于0.5~0.85）,横波波速反演获得的孔隙纵横比主要分布于0.1~0.3（平均值约为0.22）;模型预测和实测纵波波速之间误差为-2.40%~2.21%（平均绝对误差仅1.20%）,预测和实测横波波速之间误差为-1.93%~1.42%（平均绝对误差仅0.64%）,证实了本文模型的准确性和精度.本文模型能够准确计算页岩5个独立的刚度系数,为页岩弹性参数、声波波速、各向异性和脆性分析提供了有效手段,也为后续地球物理和工程地质参数分析提供了重要依据.     

隔震悬挂结构体系的单质点等效动力计算模型

通过研究双质点模型自由振动特性发现,当质量比与刚度比在某一特定范围内时,二阶振型的贡献度远小于一阶振型的.因此,隔震悬挂结构可由双质点模型等效简化为单质点模型进行计算分析.数值计算对比分析结果表明:由等效单质点模型计算的体系基本自振频率与双质点模型的一阶频率非常接近,最多相差0.3% 左右;两种模型计算的被悬挂结构相对...     

斜长石、辉石混合模型的电导率有限元数值计算研究

以岩石实验中矿物的几何形态及空间分布为建模依据,以实验条件及单矿物电导率的测量结果为约束条件,用有限元数值方法模拟了不同微观结构的斜长石、辉石混合物在施加电压后电势及电流的分布情况,并计算了混合模型在不同温度条件下的电导率.研究结果显示,数值模型网格数及矿物颗粒数的选取对电导率计算结果的精度有较大影响,在体导电情况下,模型电导率因矿物比例含量和排列结构而异.当斜长石及辉石随机分布时,随着辉石含量的增加,混合模型电导率在不同温度下均有所增加,且温度越高,增加幅度越大,电导率的有限元模拟计算结果接近于有效介质渗透理论模型,且位于并、串联模型之间以及HS模型的上、下边界范围内;在斜长石及辉石含量一定的情况下,各矿物的排列分布对电导率计算结果也有一定的影响,当矿物颗粒大小接近且分布均匀时,模型中电势沿电流传导方向变化较为均匀,模拟计算得出的电导率相对较高,当矿物颗粒大小差别较大及分布不均匀时,电势分布受到一定的扰动,电导率计算结果也较低.将混合模型电导率有限元计算结果与辉长岩、辉绿岩及玄武岩实验测量结果进行比较,显示这3种岩石样品电导率与温度变化关系的斜率均与混合模型计算结果的斜率相接近,表明这些岩石在所选温度段导电机制与斜长石、辉石混合模型相似,用斜长石、辉石混合模型的电导率研究玄武岩、辉长岩及辉绿岩的导电性具有适用性.将混合模型有限元计算结果与玄武岩、辉长岩、辉绿岩覆盖区地壳大地电磁实测结果对比,发现大地电磁电导率结果位于混合模型计算结果范围内,用斜长石、辉石混合模型模拟玄武岩、辉长岩等岩石地壳具有一定的可行性.     

上海软土地震响应的振动台模型试验及其三维数值拟合分析

对上海典型软土地铁车站结构振动台模型中的自由场振动台模型试验建立了三维计算模型,包括计算范围的确定,材料本构模型的选取,动力边界条件的选用以及地震波的输入等4个方面.用该模型对自由场振动台模型试验进行了三维的拟合分析,并将计算结果与实测结果以及二维拟合分析结果进行了比较分析,表明三者吻合较好.说明该计算模型可用来模拟模型土的动力特性,可为建立上海软土三维地震响应的计算方法提供基础.     

基于数字岩心和孔隙网络模型的微观渗流模拟研究进展

孔隙级的渗流数值模拟是研究岩心渗流的重要方法,随着近年来CT扫描等微观成像和数字岩心的发展,渗流模拟研究能更好的贴近真实微观结构,而孔隙网络模型长久以来就是研究孔隙级渗流的经典平台,因此数字岩心和孔隙网络模型两者结合是目前微观渗流研究的重要发展方向之一.从数字岩心中提取孔隙网络信息的两种主要方法,居中轴线法和最大球法均可以有效的获取真实岩心的孔隙结构参数,两者在可靠性等方面各有优劣.以孔隙结构信息构建的孔隙网络模型与逾渗理论相结合是经典的渗流模拟方法和渗透率计算方法,具有计算效率高、可控性强、易于理解的优点.随着技术的发展,孔隙网络模型的应用也更加广阔和深入,包括在页岩、碳酸岩等的渗流研究.     

不同模型对足尺钢框架振动台试验模拟的影响

本文分别采用纤维单元模型和塑性铰单元模型对一个四层足尺钢框架振动台试验进行模拟分析,在三维空间非线性分析程序Perform-3D中进行动力非线性分析,比较分析结果,并与试验结果对比,以研究两种模型应用于钢框架整体结构非线性分析的计算精度。文中并讨论了纤维单元模型截面纤维的划分、塑性区长度的取值等问题。最后对采用组合梁的整体结构模型进行了动力非线性分析。结果表明,纤维模型的建模速度比塑性铰模型快,但塑性铰模型能模拟结构的倒塌时间。Perform-3D程序的纤维单元模型和塑性铰单元模型用于计算我国规范规定的7度和8度地震作用的多层钢框架结构,其结果是真实可靠的,而且计算结果偏于安全。     

基于隔震结构Benchmark模型的隔震层刚度分布分析研究

在隔震结构Benchmark模型的基础上,建立了相应的动力反应计算方法及计算程序,并在理想化隔震层刚度布置的情况下研究了隔震层水平刚度分布对基础隔震结构地震响应的影响.通过针对Benchmark模型设计的3种隔震方案的计算结果比较表明:当隔震层刚度中心靠近结构质心时,能显著降低结构的扭转反应,但同时增大了水平位移分量.文中在隔震结构Benchmark模型上建立的计算方法和结论为隔震体系计算和隔震方案设计提供了可靠的依据和途径.     

基于地壳分层的唐山地震断层震后变形分析

本文利用球体粘弹性地球模型研究唐山地震断层基于地壳分层的震后变形影响，计算四种不同类型的地球分层模型（均匀模型和三种地壳分层模型）产生的震后变形场，分析不同模型对地表变形的影响异同，定量研究了实际地壳分层模型与均匀地壳模型计算的地表变形差异.计算结果显示，相对均匀粘弹性地球模型，利用分层的地壳结构模型，计算的唐山地震断层附近区域震后28年积累的变形，两者最大差值水平方向可达20mm，垂直变形相差10mm左右.计算的结果显示地壳结构的差异对震后地表变形的影响很大，超过现有高精度测量技术的精度.如果利用该区的实测资料进行反演研究，必须根据实际地壳构造情况考虑地壳分层的影响.     

钢筋混凝土剪力墙非线性单元模型的研究

本文首先对等效框架模型、多竖直杆单元模型作了改进.然后应用改进等效框架模型、改进多竖直杆单元模型及分层壳单元模型,对不同轴压比的三片剪力墙构件模型与一个14层筒中筒结构模型进行了计算分析,并与实验结果作了比较.结果表明:改进多竖直杆单元模型在所有情况下均可取得较好结果,是适用性较强的剪力墙非线性单元模型;多层壳单元模型...     

大高宽比隔震结构地震反应的实用分析方法

本文提出了高层隔震结构等大高宽比隔震结构体系地震反应分析的单质点、2质点和3质点剪切型简化计算模型,同时还提出了高宽比影响系数的概念和计算式。这种纯剪切的简化计算模型成功地模拟了剪切加转动多质点计算模型的动力特性,通过高宽比影响系数对剪切型计算模型得到的剪力系数进行非线性放大,使数十质点的隔震结构体系都能够简化成单质点、2质点和3质点体系进行地震反应分析。文末对22层高宽比为5．01的某22层隔震结构进行了算例分析,简化计算理论的计算结果和时程分析法计算结果一致性良好。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件恢复力模型研究

根据目前已有试验资料和理论分析,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑结构各种耐久性损伤因素,并对箍筋锈蚀进行修正,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法.通过与现有试验进行对比分析,表明模型描绘的骨架曲线与试验结果总体吻合较好,模型计算的滞回曲线所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用.     

高温气冷堆核电厂建筑结构采用不同有限元模型的模态分析对比研究

建立有限元模型是核电厂建筑结构模态分析的重要前提。本文以某高温气冷堆核电厂建筑结构为原型，在分析方法相同的前提下，建立2种不同模型（Solid模型和Shell模型），并对这2种模型进行模态分析。重点分析、对比2种模型的自振频率和振型图，计算分析表明:Solid模型与Shell模型相比，计算得到的结构自振频率值较高，但两者的差异很小，前30阶自振频率相对误差小于3.4%；2种模型的计算结构振型基本一致。研究结果可为核电厂抗震性能分析和设计提供参考。     

自适应顺序采样Kriging方法及其在增量动力分析中的应用

复杂结构的增量动力分析（IDA）对于结构的抗震设计和分析有着重要意义,但需对结构进行大量的非线性时程分析,计算量成本高。本文结合Kriging元模型和自适应顺序采样并用于结构增量动力分析以提高其计算效率和精度,其中:Kriging元模型用于预测结构的地震响应,顺序采样根据候选点的熵值补充非线性时程分析逐步增加Kriging模型的预测精度。借助本文方法,IDA曲线可通过少量的时程分析实现较高的精度。为了校验本文方法的可行性与有效性,对二层和九层钢框架结构模型应用直接IDA、hunt&fill方法和本文方法分析并比较了上述三种方法的计算误差、计算效率和IDA曲线差别。在此基础上本文将自适应顺序采样Kriging方法用于考虑结构不确定性参数的IDA分析,并和传统的蒙特卡洛方法进行比较。结果表明:该方法具有较高的计算效率,可以保证IDA曲线的精度。     

密肋壁板结构计算模型及Pushover分析

在前期试验和理论研究的基础上,将密肋壁板结构中的密肋复合墙板等效为整体斜撑,提出结构的刚架 - 等效斜撑力学模型,并结合试验数据确立了该模型主要参数的计算方法及塑性铰的设定.采用该模型对一实际密肋壁板结构进行了Pushover分析并进行了抗震性能评估.结果表明采用该模型是实现密肋壁板结构Pushover分析及抗震性能评估的一种有效方法.     

特高压悬吊换流阀塔抗震分析

基于ANSYS有限元软件,建立单塔换流阀体的有限元模型,通过模态分析计算结构的动态特性,应用反应谱法计算换流阀塔的地震响应.在抗震分析计算中考虑结构的预应力效应和大变形效应,并考虑地震载荷和重力载荷的组合作用.计算结果表明,主要影响地震响应的振型是水平向的摆动和扭转振型,换流阀塔水平摆动的地震响应位移稍大,应在阀厅的布置设计中予以考虑.     

飘浮体系斜拉桥纵向抗震计算的单塔模型

通过全桥模型计算结果与单塔模型计算结果的对比,讨论了集中质量在塔上锚固区处堆聚位置,定义了一个结构动力特性和结构地震反应的修正系数,提出了飘浮体系斜拉桥塔纵桥向地震反应计算的单塔模型。多个工程实例的分析结果表明,采用单塔模型的典型误差在15%左右,精度可以满足工程抗震设计的要求,使桥塔的抗震计算得到简化。     

2003年中国及邻区地磁场模型的计算与分析

根据2003年中国地区的135个测点和35个台站的地磁数据, 建立了2003年中国及邻区地磁场泰勒多项式模型和球冠谐模型. 在模型计算过程中, 细致地分析了模型的截断阶数和边界约束对模型计算的影响. 结果表明, 所使用的地磁观测资料是准确可靠的, 模型截断阶数的选取是合理的. 本文所建立的中国区域地磁场球冠谐模型与泰勒多项式模型具有良好的一致性.      

地下结构地震反应的平面计算模型研究

采用平面应变模型对地下结构进行地震反应分析时,其核心问题是中柱的二维等效简化。常用的简化方法是将中柱的材料性质（如弹性模量和密度）进行折减。在此基础上,进一步引入空间约束影响系数和三维还原系数,提出新的中柱二维等效简化方法。针对不同简化方法,分别建立对应的地下结构地震反应分析平面应变模型,计算各模型的地震反应。通过与三维模型计算结果进行对比分析,研究不同简化方法的合理性。计算结果表明,本研究建议的方法可有效提高地下结构平面应变模型的计算精度。     

水平荷载作用下土与密助复合墙结构相互作用的简化分析

针对密肋复合墙结构特有的受力特点,将结构中的隐形外框架取为若干空间梁单元,把密肋复合墙板按等效斜压杆来处理,将上部结构简化为刚架一斜压杆模型,利用该模型建立了考虑地基弹性变形的密肋复合墙结构与其地基基础相互作用的整体分析模型,来分析其受水平荷载作用时的共同工作问题.研究结果表明:密肋复合墙结构刚架-斜压杆模型具有一定的理论性及准确性;考虑土与结构相互作用的影响以后,水平侧移随着地基刚度的增大而减小,基础结构承担的剪力逐渐向上部结构第一层转移,整个密肋复合墙结构的柔度随着地基刚度的增大而减小.计算结果表明:该计算模型可以为密肋复合墙结构与其基础地基的相互作用分析提供了一种可行的简化方法.