砖烟囱地震破坏分析

本文研究了无筋砖烟囱的地震破坏形式,并进行了反应的数值分折,特别着重水平与竖向振动的相对重要性。文中假定地震应力与自重应力综合后的最大拉应力一旦达到或超过容许拉应力,烟囱的整个截面即裂开。在选择几个合理的地震动加速度过程之后,计算了一些典型的无筋砖烟囱的地震反应;在计算中,当某一截面断裂后,即考虑断了的烟囱上部为刚体,继续计算到地震终了,再发生第二道裂缝,或上部倾倒时为止。根据这些计算,得到的结论是:在一般情况下,水平振动是无筋砖烟囱破坏的主要原因,只是在特殊情况,竖向振动才可能起同等重要的作用。     

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。     

滑移摩擦隔震系统在多向地面运动作用下的试验研究

基础隔震通常只考虑隔离水平地面运动，而对竖向地面运动的影响注意不够，本文进行了滑移摩擦隔震系统的振动台房屋模型试验，研究多向地面运动输入时上部结构反应和隔震系统的性能，试验中分别对模型输入了不同方向的地震动，其中包括水平单向、水平双向、水平和竖向及三向地震动输入，对试验结果进行了分析比较，结果表明竖向地震动输入对上部结构的水平地震反应有显著影响，同时在橡胶隔震支座中产生了竖向拉力。     

论砖烟囱的地震破坏及其研究方法

本文从砖烟囱的地震破坏规律,它本身的构造特点、土壤和结构的共同工作、以及地面运动各种分量的联合怍用等方面讨论了对砖烟囱地震破坏的研究方法。     

多维地震作用下高铁桥梁圆端形桥墩易损性分析

圆端形桥墩在高铁桥梁中应用广泛,为研究其在多维地震动作用下的易损性,首先基于OpenSees建立了某典型三跨高铁连续梁桥的非线性动力分析模型;然后以相对位移延性比为桥墩的损伤指标,确定了固定中墩各破坏状态的相对位移延性比界限值;最后,在考虑地震动输入角的基础上,基于易损性分析方法,对比分析了固定中墩顺桥向和横桥向的地震响应。结果表明:(1)同一地震动输入角下,固定中墩顺桥向的墩顶峰值位移平均值远大于横桥向;(2)当PGA值和地震动输入角都相同时,固定中墩顺桥向达到各破坏状态的概率明显大于横桥向,因此,在设计时应优先考虑顺桥向的破坏概率;(3)固定中墩顺桥向各破坏状态易损性云图的波动性明显大于横桥向,所以地震动输入角对固定中墩顺桥向的影响不容忽视。     

考虑SSI效应的层间隔震结构在三维地震下的响应研究

为探讨三维地震下层间隔震结构考虑土-结构相互作用(SSI效应)时的地震响应,建立了考虑SSI效应的层间隔震结构模型,分别输入一维、二维、三维地震动,比较层间隔震结构在不同维度地震波输入工况下的地震响应。针对三维地震动输入下隔震支座拉压应力超限问题,添加三维隔震装置,并与传统水平隔震结构地震响应结果进行对比分析。结果表明:三维地震动输入下的结构地震响应大于一维和二维;加入三维隔震支座后,竖向地震动被有效隔离,结构地震响应减小,优化了支座受力,支座拉压破坏问题得以解决,地基土体应力小于设置传统水平隔震支座下的土体应力,对地基和基础设计有利。     

振动台试验中地震动选择及输入顺序研究

振动台试验是研究和评价结构抗震性能的主要方法之一。在振动台试验中,按相似理论设计的缩尺模型,通过一系列特定顺序地震动的输入,激励起模型结构的动力反应,来研究和评价结构的抗震性能。对于进入非线性的模型结构来说,振动台试验是个不可逆过程。因此如何选择地震动,以及如何确定地震动的输入顺序,对振动台试验成功与否,显得尤为重要。本文提出以主要周期点处地震动反应谱的包络值与设计反应谱相差不超过20%的方法选择地震动;按主要周期点处多向地震动反应谱的加权求和值大小确定地震动输入顺序;最后将该方法应用到八层可再生混凝土框架模型振动台试验中。试验结果表明,按本文方法所选的地震动可以合理地评价结构的抗震行为,地震动输入顺序可以逐步激励起结构的动力反应。     

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。     

软弱地层综合管廊三维非线性地震反应特性研究

软弱地层综合管廊在强震作用下易发生破坏。考虑土体非线性及水的影响,以苏通GIL综合管廊工程为依托,采用三维线性梁单元模拟螺栓与钢筋,对地震动进行幅值标定,建立三维精细化有限元模型,并根据不同地震动输入方式及强度,从衬砌应力分布、张开量及结构损伤角度分析综合管廊非线性地震反应特性。研究结果表明,45°共轭方向与拱腰位置处管廊受力较大,横向、纵向地震动作用下,随着地震动强度的增加,应力增加明显;横向地震动输入对管廊环间张开量的影响较小,当地震动达到峰值附近时,张开量增长明显,并在一定范围内波动;横向地震动对管廊结构损伤的影响较大,峰值加速度达0.3 g时,管廊内部结构在两端连接处及中间支撑处连接点出现拉压变形。     

脉冲型地震动潜在破坏势参数的相关性分析

为了在众多参数中挑选其中最有代表性的参数,来解释和反映脉冲型地震动对结构的潜在破坏能力,以338条脉冲型地震动记录作为研究对象,分析地震动参数与中低层结构响应的相关性。选取了14个常用地震动参数,对各地震动参数之间的相关性进行分析,从中选出7个代表性地震动参数;并将脉冲型地震动输入中低层结构模型中计算结构响应,分析代表性地震动参数与结构响应的相关性,与基于非脉冲型地震动的相关性计算结果进行对比。选用了3层和7层2个RC框架结构作为中低层结构代表,其基本周期为0.62s和0.89s。结果表明:对于脉冲型地震动,对于3层结构时与结构响应相关性最好的为EPV,对于7层结构时与结构响应相关性最好的为PGV,因此可以用PGV和EPV作为表征脉冲型地震动对中低层结构潜在破坏能力的参数;而对于非脉冲型地震动,与结构响应相关性最好的参数为PGV,可以用PGV作为表征脉冲型地震动对中低层结构的潜在破坏能力的参数。因此,通过地震动参数来解释和表征脉冲型地震动对结构的破坏能力是可行的。     

论烟囱的地震力

在文献[1]中我们根据砖烟囱的震害证明了水平地震力起决定性作用的传统观点是错误的,实际上是竖向地震力在起主要作用。同时还阐述了砖烟囱出现多条裂缝的破坏机理。本文在文献[1]的基础上对烟囱出现斜缝、错位及破坏截面接近顶端等现象,计算其最大水平地震力及最小竖向地震力以证明上述观点.对出现的多条裂缝,也用计算数字来说明其破坏机理.      

最不利地震动在网壳结构抗震设计中的应用

利用文献提供的最不利地震动，对网壳结构等大跨空间结构进行了分析，分别考察了仅水平输入和三向地震波输入的两种情况，对最不利地震动在网壳结构抗震设计中的适用性进行了探讨，并在一实际工程设计中进行了应用。大跨度空间结构在水平地震动输入时，宜按照的最不利地震动进行设计；在三向地震动同时输入时，应同时分别按所推荐最不利设计地震动和按常规选用的地震动，对大跨度空间结构进行抗震分析。     

带竖向构造钢筋再生混凝土砖结构振动台试验研究

提出了带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体结构,进行了2个两层再生混凝土砖砌体房屋结构1/2缩尺模型的模拟地震振动台试验研究,2个结构模型的墙体厚度均为120 mm,一层设有门洞和窗洞,二层设有窗洞。2个模型中,1个为带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋,1个为普通无竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋。试验中输入El Centro地震动,测试分析了台面加速度反应、一层和二层顶板加速度反应、结构层间位移反应以及各阶段结构损伤与破坏特征等。研究表明:带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋比普通再生混凝土砖砌体房屋的破坏程度轻,墙体裂缝位置相对错动小,抗震性能显著提高;带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体房屋可用于地震区村镇建筑。     

Rayleigh波场的数值模拟及其应用

本文总结了Rayleigh波场数值模拟的4种思路和各自特点,根据Lamb问题的理论分析成果提出了基于地表激振的Rayleigh波场数值模拟技术,论述了地表集中震源作用下引起地表波动场的特点及主要影响因素。在此基础上,利用Plaxis 2D有限元软件实现了Rayleigh波场的数值模拟,并结合算例验证了所提方法的可行性和结果的合理性。最后,针对多层建筑结构,研究了不同地震动输入模式下结构动力反应的特点。结果表明,Rayleigh波作用下结构的动力反应特性明显区别于在底部输入剪切波时的结果,不同地震动输入模式对结构的振动形态和破坏模式有着明显的影响。     

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。     

汶川地震汉源县城高烈度异常区基岩地震动输入

合理的地震动输入是定量解释震害和烈度异常的基础.以汉源老县城震害为评价基准,确定了汉源老县城高烈度异常区的汶川地震基岩地震动输入.基于汉源老县城周边的九襄、清溪、宜东和乌斯河4个强震台站记录,采用LSSRLI-1程序反演给出了各自台站的水平向基岩地震动;选取汉源县城典型场地,利用LSSRLI-1程序计算给出了不同强震台站基岩地震动作用下的场地地表加速度时程和反应谱,以最可能引起汉源老县城震害的强震台站基岩地震动作为汉源县城的基岩地震动输入.研究结果表明:九襄台站反演的基岩地震动最可能反映汶川地震时汉源老县城的基岩地震动特性,因而用九襄台站的基岩地震动作为汉源老县城的地震动输入解释汉源县城高烈度异常现象是合理的.本文的研究思路为定量解释震害的地震动输入确定提供了重要参考.     

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。     

基于黏弹性边界的地震动输入方法和边界条件选择研究

针对地下工程抗震分析中边界条件和地震动输入方式选择问题,对一地下半无限体模型在一剪切波垂直入射条件下进行不同边界条件和不同地震动输入方法的算例试算。结果发现:两侧采用竖直向位移约束、底部采用黏弹性边界、并在模型底部用等效节点力输入地震动的方法,与三边均采用黏弹性边界条件和三边均采用等效节点荷载输入地震动的方法可以获得同样的结果。该方法易于在ANSYS中通过APDL编程实现,可为地下工程抗震分析中黏弹性边界的使用提供便利。     

最不利设计地震动研究

实际记录到的真实地震动在工程结构的抗震研究、分析和设计中往往作为一种施加到结构上使结构振动，直至破坏的地震荷载．如何合理选择真实的地震动记录作为研究结构地震反应的输入，一直是国内外抗震研究和设计中引人关注的重要问题．本文首先提出了最不利设计地震动的概念；然后在收集到的国内外5000余条被认为有重要意义的地震动记录基础上，利用综合估计地震动潜在破坏势的方法，对４种场地类型分别给出了长周期、短周期和中周期结构的国内外最不利设计地震动；最后通过几类不同结构的地震反应分析，初步验证了本文所确定的最不利设计地震动的可靠性和合理性．      

场地对地震动放大作用的方向相关性研究

现有场地对地震动的放大作用分析中,常采用观测得到正交方向的HVSR和SBSR的矢量合成结果表征场地放大作用,而不考虑放大作用的方向相关性。为研究不同地震作用下场地放大作用的方向相关性,采用多向HVSR和多向SBSR及谱比峰值方向相关分布概率,以11次地震事件获得的地表、井下基岩记录作为数据,开展响嘡场地效应台阵场地对地震动放大作用的方向相关性分析。研究结果表明,常用的矢量合成法分析结果与多向谱比上包络曲线法分析结果存在差异,前者存在忽略部分峰值的可能;多向谱比的极坐标等高线图可较直观地体现场地对地震动放大作用的方向相关性特征,但不同多向谱比表现存在差异;多向谱比峰值方向分布概率可较好地定量分析放大作用峰值在不同方向上的差异,但不同地震事件存在差异,不同的多向谱比存在差异。可采用多向谱比上包络曲线法分析场地放大作用,除可避免矢量合成法引起的误估外,也可更好地分析实际场地频率-方向相关的放大作用。