高压变电站构架避雷针结构抗震性能分析

以某500k V高压变电站为基础,建立了设置避雷针和未设置避雷针的变电构架结构的ANSYS有限元模型,分别进行了这2种模型的动力特性分析和动力时程分析,了解了高压变电站构架避雷针结构的抗震性能特点。研究表明:设置避雷针的变电构架模态频率明显降低,而且频率分布更为密集,振型主要以避雷针的局部振动为主。地震作用下,构架避雷针顶点位移增大很多,存在显著的鞭梢效应;避雷针底部与构架横梁交接部位杆件应力水平增加较多,设计和施工时应格外注意。     

大召营高型变电构架的动力特性分析

河南省大召营变电站变电构架为高型构架，这种变电构架的结构形式复杂，规模较为庞大。本文采用ANSYS程序对其建立其有限元模型，并用子空间迭代法对结构进行了模态分析，得到了结构的自然频率和振型特征。通过对该变电站高型变电构架的动力特性分析，明确了结构的刚度特点和，找到了结构抗震的薄弱环节，计算结果对该结构的维修改造是有重要价值的。     

全轻混凝土剪力墙结构抗震动力特性分析

为研究不同配筋形式和不同轴压比下全轻混凝土剪力墙的动力特性,对4片全轻混凝土剪力墙试件在拟静力试验下采用锤击方法激振加速度信号,通过对比获得的振型、频率及阻尼比等参数,分析全轻混凝土剪力墙结构在不同损伤程度下的抗震动力特性,为实际工程运用提供理论基础。研究结果表明:随着轴压比增大,结构频率增大,阻尼比减小;斜向支撑钢筋对全轻混凝土剪力墙的阻尼比及频率无明显影响。     

既有框架结构隔震改造后体系稳定性与动力响应分析

针对隔震改造后叠层橡胶隔震支座与地下室下支柱组成的串联隔震体系的地震稳定性问题,采用理论推导与数值模拟方法开展系统研究。将叠层橡胶支座简化为一种具有水平刚度和抗弯刚度的特殊铰支座,RC柱简化为弯曲型竖杆,建立橡胶支座和RC柱串联隔震体系的理论模型,推导地下室下支柱的临界承载力方程;通过实际案例求解出该串联隔震体系的临界承载力具体表达式,并对典型参数的影响进行分析;采用数值模拟方法建立下支柱截面尺寸不同的6种柱顶隔震模型,对下支柱柱顶、隔震支座、下支柱与隔震支座串联后整体位移响应以及上部结构层间位移角响应进行对比分析。结果表明：所推导的临界承载力表达式变化规律与柱顶隔震设计模型数值模拟相一致;下支柱截面增大对上部结构和隔震支座的动力响应影响并不明显,但是可以明显减小下支柱的位移;在既有建筑隔震改造实际工程中,增加下支柱的截面尺寸是保证下部结构的抗震能力高于上部结构既简单且行之有效的方法,但实际工程中截面增量普遍较大且偏于保守,造成了一定的浪费。     

循环剪切吸水条件下饱和砂土的应力应变规律

在实际土工抗震边值问题中,饱和砂土在许多情况下并非处于完全不排水条件,可能由于土性等因素的不同而出现各异的排渗条件。排水条件对土体的动力应力应变响应有较大影响,本文基于新开发的孔隙水注入控制系统,进行了循环剪切条件下饱和砂土吸水试验,研究了剪切吸水对土体动力特性的影响规律。通过试验发现:剪切吸水条件下砂土的抗液化强度较不排水条件下降低,同样的循环剪切条件下轴向应变发展更大;试样的抗液化强度降低和轴向应变增加程度随剪切吸水率的增大而增加。基于对饱和砂土体变规律的已有研究,本文初步解释了剪切吸水条件下饱和砂土应力应变特性规律的物理实质。     

高山峡谷场地地震动水平峰值加速度传播特性研究

建立了高山峡谷场地的动力计算模型,分析了攀枝花地震动作用下场地水平峰值加速度(HPA)的衰减效应,研究了不同参数对场地HPA传播特性的影响。数值分析结果表明:HPA随深度增加而衰减,HPA在坡脚处比在峡谷处要低一些;在山顶处有放大效应,但放大系数比实际震害要小一些;HPA衰减程度随着阻尼比和模型深度的增加而增加,随着坡比增加而减小,且不受输入地震动峰值加速度影响;在不同频谱特性地震动作用下,当地震波的卓越频率接近计算模型的自振频率时,场地衰减程度会随之增大。     

黄土的动力损伤耗能机制和变形特性的研究

为探明动荷加载过程中黄土结构损伤的耗能机制及其对变形特性的影响规律,针对原状Q3黄土,开展了一系列固结比=1.5、含水量=15%、18%、21%、24%和围压=50、100、200、300 k Pa试验条件下等幅循环加载的动三轴试验。通过引入能量耗散比定义的损伤变量,研究了结构性土动力损伤的耗能机制,分析了结构性黄土动力损伤对动模量、阻尼比和动残余变形模量的影响变化规律。研究表明:初始结构性和应力状态相同的同一种结构性土的动力损伤的破坏耗能与动荷载无关;不同固结应力水平下,动模量和阻尼比随结构损伤累积呈现出不同的变化规律,但最终都会趋于土破坏状态的某一稳定值;动残余变形模量随结构损伤累积呈单调递减关系,低围压条件下的递减幅度逐渐趋缓,高围压条件下则全程较缓;动残余变形模量与损伤变量之间的变化关系可用二次函数拟合,拟合结果与实验结果具有很好的一致性。     

地震荷载下龙门石窟围岩变形破坏机制的数值模拟

以洛阳龙门石窟为研究对象,阐述了地震荷载下洞窟围岩损伤的影响因素;采用动力有限元法,从地震动的不同工程特性、不同输入方向等方面入手,分析研究了不同地震作用下洞窟围岩的位移、速度和应力动态变化特征,并指出了围岩内振动位移、速度最大值以及应力集中出现的地方,对有无裂隙两种情况下围岩的位移、速度和应力值进行了对比。最后,根据岩体强度和莫尔—库仑破裂准则,分析了围岩在不同地震作用下可能出现的拉性、压性以及剪性破坏,为石窟文物地震安全评估及防灾对策研究提供了依据。     

基于模态曲率法的大跨度斜拉桥损伤识别

大跨度斜拉桥是重要的交通结构,研究其在主梁损伤条件下的损伤定位问题具有重要的工程价值。合理选择设计参数并对其进行敏感性分析,根据现场实测的桥梁动力特性数据,通过调整选定的设计参数对初始的有限元模型进行修正。在基准有限元模型的基础上,通过模拟不同位置和不同程度的主梁损伤,探讨了模态曲率法对结构损伤识别的有效性。结果表明,模态曲率法能够对大跨斜拉桥进行初步的损伤定位,确定主梁单处损伤和多处损伤的损伤位置;对于单处损伤,在噪声水平3%的情况下仍具有较好的适用性。从而为后期更为精确的桥梁结构损伤检测提供依据。     

中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究

抗震性能是建筑设计中的一项重要指标,需要对地震作用下的建筑结构动力弹塑性损伤情况进行分析。提出一种中强地震下建筑结构动力弹塑性损伤模型研究方法。从有效应力与Cauchy应力张量\,建筑材料损伤演化方程等方面对弹塑性损伤模型基本原理进行分析,以此为理论基础,分析建筑材料应变率与建筑结构损伤能释放率的相关关系,通过Bonora损伤模型获取失效建筑材料损伤指数,并计算整体建筑结构构件损伤指数,以建筑材料损伤指数和建筑结构构件损伤指数为依据,完成中强地震下的建筑结构动力弹塑性损伤模型构建。利用实例进行分析,地震加速度值为0.3g的情况下,该模型的建筑结构相对位移时程曲线与实际位移曲线拟合度较高,且具有较好的建筑结构动力弹塑性损伤模拟精度,表明该模型具有一定的可行性。     

应力主轴旋转条件下各向异性云母砂变形的试验研究

实际工程中人工填土由于碾压的施工方法不同都存在不同程度的各向异性,在这些工程的不同阶段内部土体受力状态将发生变化,应力主轴会发生一定角度的偏转,导致诱发各向异性的产生。为了研究这种工况下,土体的变形特性,文中以固有各向异性较为明显的云母砂为研究对象,采用香港科技大学的自动控制空心圆柱扭剪仪进行了应力主轴连续旋转的循环扭剪试验,根据试验结果获得云母砂的诱发各向异性变形规律。     

循环荷载作用下硫酸盐渍土路基动力特性试验研究

以朔黄重载铁路某区段硫酸盐渍土路基为研究对象,基于GCTS空心圆柱扭剪仪,模拟重载列车运营时正向和水平向循环应力耦合的荷载条件,研究硫酸盐渍土路基在往复荷载作用下的动力特性。试验结果表明,循环围压限制了路基土体变形,使盐渍土累积应变发展速率减小,回弹模量增大;同时路基土体累积应变和回弹特性受循环偏应力影响,随循环偏应力幅值的增大,累积应变增大,回弹模量减小,在较大偏应力幅值下,回弹模量在加载早期下降明显,土体结构破坏较大,实际工程中应增加路基的侧向约束,以提高路基土体的稳定,限制盐渍土路基沉降,同时应严格控制重载列车的载重;试验存在临界加载间歇,累积应变的发展规律在间歇前后差异较大,并随加载间歇的延长而降低,基于此,在实际应用中,应根据重载列车型号的不同,适当控制车速。对试验结果进行拟合,得到了累积应变随循环振次的发展模型,为预测和防治硫酸盐渍土路基沉降提供理论依据。     

强震持时效应对输电塔-线体系倒塌影响分析

依据工程实际资料,建立了"两塔三线"大跨越输电塔-线体系三维有限元模型,并进行了动力特性分析。选取了3条天然地震波El Centro、Taft和Northridge,并依据Arias强度定义了70%持时地震动和90%持时地震动,采用考虑材料损伤和杆件失稳效应的用户材料子程序,利用动力显式分析方法,研究了强震持时效应对大跨越输电塔-线体系杆件损伤程度、损伤杆件数量以及结构倒塌的影响。研究表明:强震持时效应对结构损伤杆件数量、杆件损伤程度以及结构倒塌有较大的影响;研究结果对于地震作用下输电塔-线体系工作性能的评估以及维修加固具有重要的意义。     

不同加载频率及循环应力比条件下舟山海相软黏土动力特性试验研究

不同地域的软黏土表现出不同的动力学特性,针对舟山地区海相软黏土,采用Wille动三轴仪开展了一系列不排水三轴试验,研究了不同加载频率及循环应力比对软黏土的动应力-应变-孔压及软化指数等的影响规律。结果表明：低频荷载的应力-应变滞回曲线对应的面积较大且曲线趋势更倾向于应变轴,随着循环次数的增加土体的软化程度明显增加(软化指数减少),且在高循环应力比下产生较大的累积塑性应变和残余动孔压;在低频较大循环振次和高频荷载作用下,不仅需要关注循环应力比CSR的影响,也需要进一步分别关注围压和轴向偏应力各自数值不同所导致的土体累积塑性应变、残余动孔压的变化;降低循环应力比可以显著减少不同频率荷载对软黏土地基动力特性的影响。此外,实验所测的累积塑性应变和残余动孔压分别采用相关修正模型拟合,取得了一致的拟合结果。该研究将为舟山海相软黏土的工程应用提供参考依据。     

刚度突变MDOF体系动力损伤识别

在结构损伤识别中,损伤发生的时间、损伤定位及损伤程度是三个核心问题。本文利用HHT方法结合经验遗传-单纯形算法分析刚度突变MDOF体系在地震波输入下结构的动力损伤识别问题,并以刚度突变4DOF结构体系在ELCentro地震波输入下结构动力特性识别为例进行了讨论。通过Fourier变换得到了结构损伤后的自振频率,利用HHT方法识别出结构损伤发生的时间,在此基础上运用经验遗传-单纯形算法识别出结构损伤后的刚度,从而确定了损伤的程度。     

动载作用下混凝土细观损伤的CT图像分割和灰度共生矩阵特征值研究

动载作用下混凝土随应力变化的系列CT图像完整地记录了混凝土内部破损过程,在CT图像中能直接观察到细观裂纹时混凝土往往已发生宏观破坏,挖掘混凝土材料损伤的细观信息是混凝土细观力学分析的核心。本文基于混凝土单轴动态压缩CT试验,获得不同应力阶段的横断面CT图像,分别应用图像分割技术和灰度共生矩阵法提取孔隙率和4个特征值,研究孔隙率和4个特征值随应力的变化规律。结果表明孔隙率随应力的增加显示出单调增加的总趋势,个别部位在应力水平较小时孔隙率随应力增加变化不大,反映出混凝土的压密效应。受压密效应影响,对比度在低应力水平时随应力增加有升有降,能量对应力变化不够敏感,相关性和同质性随应力的增加单调增加,对应力变化较为敏感,能反映混凝土整体损伤过程。对混凝土CT图像进行分区后再研究孔隙率、同质性和相关性随应力的变化,可以更好地反映动载作用下混凝土的细观损伤过程。      

大型变电构架可靠性评价的模糊综合评判法

针对大型变电构架可靠性评判的需要，利用模糊综合评判原理，提出标准化的处理方法，从模型识别方面进行改进，对大型变电构架的可靠性进行了评判。该方法同时可用于评判其它类型的大型结构的可靠性。该法已编制了专用程序，用其分析了一典型工程实例。     

柔性承台下群桩及刚性桩筏基础的竖向振动分析

基于简化的群桩动力计算模型,采用有限元子结构方法和薄层法,提出了与工程实际情况更为接近的完全埋入、部分埋入群桩和刚性桩筏基础的计算方法。分析了层状地基中不同激振频率条件下,承台板厚度、桩间距对于群桩动力阻抗的影响,研究了不同承台板厚度条件下群桩阻抗的分布规律。通过与传统刚性承台下群桩动力特性的比较分析,验证了本模型的合理性。     

土-结构动力相互作用及基础形式对超大型冷却塔结构地震反应的影响分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别对基于刚性地基假定的环板基础、考虑土-结构动力相互作用的环板基础和桩基础超大型冷却塔模型进行了模态分析、弹性和弹塑性时程分析,研究了土-结构动力相互作用和基础形式对超大型冷却塔结构动力特性和地震反应的影响。结果表明:当考虑相同阶数的振型时,刚性地基模型的振型参与质量系数最小。地震作用下,刚性地基模型和桩基础模型的加速度响应、支柱内力、塔壳混凝土主应力等一般比考虑土-结构动力相互作用的环板基础模型偏大,但塔顶水平位移偏小。土-结构动力相互作用比基础形式对冷却塔动力特性以及地震反应的影响更大,且二者对冷却塔竖向振动的影响比水平向大。三种模型计算所获得的冷却塔薄弱部位均集中于支柱,且支柱最大侧移角相差不大。     

超深厚覆盖层中深埋细粒土动力变形和强度特性三轴试验研究

土石坝（超）深厚覆盖层中的深埋细粒土难以完全挖除（换填）,其在地震作用下的动力变形特性和强度特性是科研设计人员关注的问题。本文进行某大型土石坝工程超深厚覆盖层地基中的深埋粉砂层土动力特性三轴试验,研究其在地震荷载作用下的动力变形与强度特性,并为大坝—地基系统动力分析和抗震设计提供基础资料。研究表明：试验土料最大动剪模量和平均有效应力在双对数坐标中呈良好的线性关系,不同围压力条件下的模量衰减（阻尼比增长）曲线可以采用参考剪应变的方式进行归一,可用试验确定特定围压力条件下的模量衰减（阻尼比增长）曲线外延推求任意围压力条件下的相应曲线;试验土料在地震荷载作用下的动强度特性主要受土体密度、固结条件和围压力条件等控制,当土体处在不等向固结状态时,不同动力破坏标准下确定的土体动强度特性参数差异较大。