特高压气体绝缘开关设备瓷套管抗震性能研究

为评估某型号1 100kV特高压(UHV)气体绝缘开关设备(GIS)瓷套管的抗震性能,将其连同支撑筒体与支架一起安装在振动台上,开展特高压气体绝缘开关设备瓷套管振动台试验。试验采用符合特高压标准反应谱的人工波激励该瓷套管,得到瓷套管关键部位的加速度、位移和应变响应。运用数值仿真软件ABAQUS对该振动台试验进行数值仿真研究,分析试验模型的自振频率、套管根部应力和套管顶端相对位移,得到与试验结果吻合较好的结果,证明该数值仿真模型的有效性。通过数值仿真的手段研究套管固有频率和本体(支撑筒体和支架)刚度的变化对套管抗震性能的影响,结果表明:该套管固有频率在一定范围内变化时,其地震响应相对较小;随着本体刚度的增大,套管根部最大应力与套管顶端最大相对位移均呈下降的趋势,因此适当增大本体的刚度可以降低套管的地震响应。     

基于小波包能量特征向量的结构动力响应损伤识别

在结构动力响应监测中如何准确判断结构损伤状况是工程上的一大难题,本文研究通过小波包能量特征向量提取结构损伤信息来识别结构损伤的方法,并进行实验分析,同时分析噪声对能量值的影响。实验发现:小波包能量特征向量具有识别结构状态的能力,并且不受噪声的影响,相反,对观测信号去噪后不利于能量特征向量的提取。     

±800 kV特高压直流穿墙套管的地震易损性分析

为评估某±800 kV特高压穿墙套管的抗震性能,本文建立了穿墙套管-阀厅体系有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,采用多样条的易损性分析方法,从强度和变形两方面拟合得到了穿墙套管不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明:阀厅结构会影响套管的动力特性;穿墙套管根部截面的应力响应和绝缘芯子端部截面的相对位移响应较大,是抗震的薄弱位置;户外段套管根部的地震易损性最高,绝缘芯子端部地震易损性次之,户内段套管根部地震易损性较低。评估穿墙套管抗震性能时不能忽略阀厅的影响;应采取措施降低户外段套管根部的应力响应以提高其抗震性能;同时应评估由于穿墙套管内部结构与外部套筒间相对变形过大对电气功能的影响。     

基于振型曲率演化法的RC框架结构地震损伤识别

为快速识别地震导致的框架结构损伤,采用一种新的损伤识别方法,即振型曲率演化法。该方法采用S变换对结构顶部的加速度进行分析,进而得出地震前与地震期间的两个重要时刻,然后通过计算这两个时刻的振型曲率差识别结构薄弱层位置。为验证该方法的合理性和有效性,以6层3跨RC框架结构为例,在不同地震波和不同调幅工况下,分别对比振型曲率演化法与单参数层间位移角、双参数损伤指数两种损伤指标识别的结构薄弱层位置。在此基础上进一步研究了振型曲率差与两种损伤指标之间的相关性,并建立了线性关联模型来识别薄弱层损伤程度。结果表明：振型曲率演化法与两种损伤指标在不同地震工况作用下识别的薄弱层有很好的一致性,说明该方法能够准确识别结构薄弱层位置。振型曲率差与两种损伤指标之间的拟合公式的相关系数均在0.8以上,相关性都很高,通过分析这种相关性,可以利用振型曲率差获得结构薄弱层的损伤程度。     

基于经验模态分解的地震瞬时属性提取

传统复地震道方法提取的地震瞬时属性存在物理意义不明确、对噪声敏感等不足,本文探讨基于经验模态分解的地震瞬时属性提取方法,得到不同尺度下的地震瞬时属性,由此得到的瞬时频率在数值上与地震主频对应较好.将该方法提取的属性应用到海上地震数据中,显示出较好的效果.     

南北地震带潮汐触发地震的统计学证据

自19世纪90年代以来,潮汐是否会触发地震这个问题一直备受关注.本研究选用1970年1月1日至2017年5月31日期间南北地震带(20°N—40°N,97°E—105°E)M_L≥2.0地震目录资料,通过测量南北地震带地区地震事件与潮汐的相关性来研究潮汐是否能触发地震.选用完备性检测、G-C法、R/S分析方法对原始地震目录进行预处理,分别构成未去除余震和去除余震每日地震数量时间序列,利用经验模态分解和快速傅里叶方法,对比分析了潮汐与每日地震数量构成的时间序列频谱特征.结果表明,在本文研究区域,两种每日地震数量时间序列均与潮汐的月潮周期、半月潮周期存在相关性,并且去除余震后的每日地震时间序列的优势频率更加集中,表现的相关性更好.此外,Schuster’s测试结果也进一步证明,研究区域地震活动性与固体潮汐存在显著统计相关性.     

经验模分解及小波分析在结构损伤识别中的应用:试验研究

本文利用一个三层剪切型结构模型在各种激励下的振动台试验,研究经验模分解（empirical mode decomposition,EMD）和小波分析（wavelet analysis,WA）在结构损伤识别中的应用。研究针对结构刚度突然损失的损伤类型,并在试验中通过连接在模型两侧的弹簧的断裂来模拟。利用EMD和WA分析试验记录到的结构加速度信号来识别结构损伤发生的时刻和位置。试验结果表明,EMD和WA方法均可利用分解信号中的尖峰准确识别结构损伤发生的时刻,并利用信号尖峰在结构上的空间分布来确定损伤位置。研究表明,EMD和WA都是进行结构在线检测的良好方法。     

基于模态分析和神经网络的裂缝损伤识别

提出了裂缝损伤诊断的神经网络方法,探讨了用模态技术和神经网络对混凝土结构裂缝损伤进行识别与定位的方法。文中以一简支矩形截面梁为研究对象,通过完好结构和损伤结构的有限元分析,获取两者的损伤标识量,输入BP神经网络训练。以损伤位置和裂缝高度作为输出参数,对其进行单处损伤定位的研究。数值仿真结果表明,采用神经网络方法可以对裂缝做出较好的诊断。     

基于高斯曲率模态相关系数的梁桥支座损伤识别研究

为方便地检测梁桥支座损伤,提出了利用运营桥梁实测模态位移结合其无损状态的模态位移判断支座损伤的高斯曲率模态相关系数法。通过简支梁桥的室内试验,验证了利用高斯曲率模态相关系数判定支座损伤的合理性以及该方法中无损状态下的模态位移可以通过模态试验和有限元模拟两种方法获得。利用该方法对实际简支梁桥和连续梁桥进行的支座损伤识别结果表明:高斯曲率模态相关系数法可准确识别出单支座和多支座损伤的支座损伤位置,具有较强的鲁棒性,可将此方法应用于实际工程中的支座损伤识别。     

云冈石窟的地震动力响应研究

选取云冈石窟中的典型石窟作为研究对象,建立了三维的石窟计算模型,首先输入水平方向地震荷载,计算了石窟岩体的位移和应力分布情况.结果表明,石窟的立柱部分和入口处易产生较大位移;石窟周围,尤其是洞窟开挖的薄壁部位,容易形成压应力、拉应力和剪应力的集中区,是石窟围岩容易破坏的地方.再输入竖向和横向的地震荷载进行比较,结果表明,竖向地震荷载对石窟拉应力的影响较横向地震荷载更为显著,但竖向地震荷载产生的压应力值远较横向地震荷载的为小;而横向地震荷载比竖向地震荷载更容易引起最大剪应力集中,即更容易导致石窟的破坏.     

导线对电瓷型电气设备地震反应的影响

本文利用杆单元大变形有限元方法,探讨了导线对电瓷型电气设备抗震性能的影响,以及通过导线相连的电气设备之间的相互作用。计算分析结果表明：导线会加大设备的应变反应;导线的跨度不同,其对设备动力反应的影响也不同,导线跨度越小,其影响程度越小;导线在振动过程中,内部不但有拉应力,而且存在压应力;导线两端设备相同与不同时,导线对设备动力反应影响程度不同,对频率较高的设备而言,2种情况影响程度差异不大,而对频率较低的设备来讲,2种情况影响程度差异较大。     

单自由度系统地震动力反应的实时计算方法

本文对计算单自由度系统地震动力反应的频域方法和时域方法进行了分析比较。说明了目前时域方法所存在的问题,指出寻找一种在计算精度上与频域方法等价的时域算法是一个值得研究的重要课题。据此,本文提出了一套能较精确模拟单自由度系统传递函数的时域方法。其计算格式采用具有较高计算效率的递归格式。理论分析与数值试验表明,该方法具有精度优于其他时域算法、速度快的特点,可应用于强震观测台网中强地震动参数的实时计算。     

桩-土动力相互作用对桩基变形特性和受力性能的影响

本文研究水平地震作用下桩-土体系中桩基的地震反应,为桩基的抗震设计提供依据。以单桩为研究对象,建立有限元分析模型并加以验证,再根据场地条件选取输入波,分析了桩、桩-均匀土体、桩-分层土体3种模型处于弹性和弹塑性状态下的桩基的变形特性和受力性能。研究表明,桩动力分析时必须考虑桩周土的影响,若按静力法的桩-弹簧模型进行桩的设计会使桩身不安全。     

基于震害的地震次生火灾高危害区模型研究

本文以区域内工程结构(建筑物、交通设施和供水设施等)的地震破坏为基础,综合考虑小区建筑密度、人口密度、可能引发地震次生火灾的着火点密度、建筑类型、消防设施状况、消防站点到达时间和小区内道路密度等影响地震次生火灾发生和蔓延的因素,利用层次分析方法对这些影响因素进行量化,建立了小区地震次生火灾高危害小区评价模型。该模型的建立对于城市小区的地震次生火灾危险性评估提供了切实可行的评价方法,对城市小区日常防火安全也有一定的参考价值。     

建筑物震害预测模糊震害指数法

建筑物震害预测是城市防震减灾的基础工作之一。本文在分析现有震害预测方法的基础上，提出了一种新的震害预测方法－模糊震害指数法。模糊震害指数法以现有震害预测资料为基础，采用模糊数学方法实现。本文详细阐述了模糊震害指数法的理论模型，推导了其数学公式，最后给出了实例分析。     

土动力参数对土层动力反应的影响

本文通过关便指出了不同的土动力特性经验关系对土层地震反应的分析结果将产生不同的影响，特别是对大震作用下的土层反应，这一计算结果可作为有关部门制定相关规范的参考。     

基于能量分析的地震损伤性能评估

结合能量分析法和文献[1]提出的钢筋混凝土框架结构“三水准”地震损伤性能目标,采用改进的双参数线性组合地震损伤模型,本文提出了基于能量分析的地震损伤性能评估方法;通过算例说明了本文提出的抗震性能评估方法不仅能够准确地分析结构在大震作用下的地震损伤性能,而且思路简洁、计算方便、可用于结构抗震性能评估;另外,本文提出的地震损伤模型具有较强的灵活性,可适用于不同钢筋混凝土构件和结构的抗震性能评估。     

基于动力有限差分法的典型海域自由场二维地震反应分析

以我国近海海域工程场地为研究对象,充分考虑上覆海水的自重影响,构建典型的饱和海底自由场计算模型,运用动力有限差分法开展二维地震反应分析,探讨以不同幅值的SV波、P波作为基底输入条件下上覆海水厚度对海底地震动峰值和反应谱的影响,总结上覆有水和无水场地的地震动结果差异,并分析差异产生的原因。结果表明:当基底输入SV波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度小于上覆无水场地地表峰值加速度,海水层厚度对峰值加速度的影响可以忽略;当基底输入P波时,上覆有水场地海床表面峰值加速度大于上覆无水场地地表峰值加速度,且随着海水层厚度的增大,海床表面峰值加速度逐渐减小。      

基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验

实时耦联动力试验(RTDHT)是一种将物理模型试验与数值求解计算实时耦联在一起的新型结构动力试验方法.本文采用SIMULINK对液压伺服振动台系统进行了仿真,建立虚拟振动台模型对真实振动台进行离线调试.并提出基于虚拟振动台进行实时耦联动力仿真试验,从而对真实实时耦联动力试验进行指导的思想.仿真结果表明,虚拟振动台可以很好地仿真真实振动台的动力特性,离线调试结果应用于真实振动台能够得到优良的控制性能;基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验能够反映真实实时耦联动力试验中存在的时滞以及由此而可能导致的系统失稳问题.采用预测补偿算法对时滞进行了补偿,结果表明补偿算法消除了时滞的影响,试验系统稳定且试验结果与数值计算结果吻合得较好.基于虚拟振动台对实时耦联动力试验进行研究,既能对真实试验提出指导又可避免试验系统失稳对设备的损害,是一种实用且必要的研究手段.     

基于SIMULINK的框架结构非线性地震反应仿真

针对现有非线性动力分析程序的可视化和二次开发能力不强的特点，以SIMULINK为平台建立了层间剪切模型和平面杆系模型的非线性地震反应仿真模型，通过两个算例分析验证了模型的正确性，指出了基于SIMULINK的结构非线性地震反应仿真的优势。