非线性隔震立式浮顶储罐双向地震作用分析

研究浮顶振动对立式储罐地震响应的影响时,假定浮顶运动为均质刚性圆板振动,其波高沿半径方向线性变化,建立了含有波高参量的运动方程、基底剪力和倾覆力矩表达式.同时,在Park恢复力模型的基础上,给出了铅芯橡胶支座的双向耦合恢复力计算模型,并用该模型模拟了铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为.采用时程分析方法对双向地震作用下的浮顶储罐地震响应进行分析,并与未考虑浮顶作用以及单向地震作用的储罐地震响应进行对比.数值结果表明,考虑浮顶作用具有降低地震响应的效果;特定工况下,地震响应峰值可能出现在非主震方向.     

壳－幔结构比值与地震活动

本文首先研究分析了我国大陆东部(105E以东)不同构造块体以及构造块体内的不同部位的地震活动度的差异和特征, 进而从板块内部和深部探讨了造成这种差异的壳-幔结构因素；计算了不同块体的地壳厚度与岩石圈厚度之比, 即壳-幔结构比R值。发现R值的大小与地震活动度明显相关, R值的内涵标志着板内壳-幔的物质运动状况, 及其壳-幔间通过对流和侵入达到交换能量和物质的相互作用的程度。      

考虑土-结构相互作用双层柱面网壳在多点输入下的地震反应分析

目前对于网壳结构的地震反应研究大部分仍然采用一致输入,特别是没有考虑土-结构相互作用对网壳结构的影响。本文通过对大型有限元分析软件MSC.Nastran的二次开发,用等效线性化方法考虑土体的非线性,对土体采用三维实体单元建模,并对土体在基岩面上采用地震动的多点输入,计算分析了大跨度双层柱面网壳的动力反应,并且与一致地震动输入下网壳结构的地震反应进行了对比,考察了两者之间的差异,深入分析了考虑土-结构相互作用下,双层柱面网壳结构在多点输入和一致输入下的地震反应规律,并得出了一些重要结论。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土板的抗爆性能数值分析

为研究高强钢绞线网-聚合物砂浆加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下加固前、后混凝土板的破坏形态和抗爆性能进行了数值分析。研究结果表明：混凝土板用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,抗爆炸冲击能力明显提高。当小药量爆炸时,板顶、板底同时加固的效果明显优于板底单一加固;当药量较大时,板顶、板底同时加固的效果与板底单一加固相差不大。     

协同式空腹夹层板动力特性分析及舒适度研究

为了解贵州省博物馆新馆协同式空腹夹层板的动力特性及人行舒适度性能,采用有限元法计算楼盖结构模态及加速度响应,并进行现场实测。还推导了基频的简化计算公式。其中有限元分析时,考虑了不同边界条件、不同单元类型等因素对分析结果的影响。分析结果表明:楼盖自振频率及加速度峰值计算值、实测值均满足规范。实体-壳单元模型、双层梁-壳单元模型均能较为准确反映协同式空腹夹层板动力特性,不同频率下定点激励及行走路线激励下的楼盖加速度峰值满足规范要求,基频简化计算方法能够满足工程精度要求。     

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。     

钢弹簧浮置板道床在西安地铁中减振效果分析

西安地铁二号线绕行通过西安钟楼,为降低地铁长期运营对钟楼的振动影响,在钟楼段采用钢弹簧浮置板道床进行减振。主要以地铁二号线运行影响下对钟楼的振动监测数据为基础,通过对钢弹簧浮置板道床段和普通道床段的振动实测值比较与分析,得出隧道内减振段和普通段的振动差异,以此评价钢弹簧浮置板道床在地铁应用中的减振效果。     

浮放设备地震滑移反应数值模拟研究

以前人研究建立的浮放设备滑移反应分析理论为基础,给出了浮放设备在水平和竖向地震输入下滑移反应运动微分方程,选取连续型的库仑摩擦力模型,采用Runge-Kutta法求解浮放设备地震滑移反应运动微分方程,可以得到浮放设备在地震作用下的绝对加速度、相对速度和相对位移反应时程。采用编制的计算程序,进行了浮放设备地震滑移反应参数影响研究,结果表明:浮放设备水平滑移反应随着水平地震地面输入或楼层反应输入的增大而增大,随着设备与支撑面之间摩擦系数的增大而减小;当水平向输入加速度峰值大于0.3g时,需要考虑竖向激励的影响。     

大型立式浮顶储罐基础隔震数值研究

强震作用下,立式浮顶储罐破坏严重。为了降低浮顶储罐的地震响应,选取15×104m3大型立式浮顶储罐,引入基础隔震措施,并考虑浮顶的影响,应用势流体理论,采用ADINA建立有限元模型。研究在不同隔震层阻尼比、不同隔震周期、不同烈度及不同场地条件影响下,基础隔震浮顶储罐的地震响应并进行对比分析。结果表明:当隔震层阻尼比为0.2～0.3时减震效果较好,阻尼比存在合理优化区间;随着隔震周期、地震烈度的增加,基础隔震浮顶储罐的减震率增加;基础隔震浮顶储罐的减震效应受场地条件影响较大;基础隔震措施不能有效控制浮顶储罐的晃动波高。浮顶储罐隔震设计时需要综合考虑多种因素,选取最佳隔震设计参数。     

用弹性平板代替球壳计算板块弯曲形变的误差分析

在岩石圈板块弯曲问题的研究中常常忽略地壳曲率,用平板代替球壳计算．本文从弹性扁球壳和薄板形变的基本方程入手,通过对典型问题的解析解,推导出作简化处理所引起误差的表达式,着重分析了区域的几何尺度和地基模量对误差的影响．研究表明,用弹性平板模型取代球壳模型计算板块弯曲形变会引起较大的误差．但如果采用具有适当地基模量的弹性基础板,不但更符合地学实际,且能有效地改善误差状况,获得与用肩球壳计算弯曲问题接近的效果．     

考虑楼板作用的钢筋混凝土框架有限元模型及并行计算效率

对于钢筋混凝土框架,考虑楼板与梁的协同作用可以更充分地体现结构静动力性能。本文首先采用分层壳单元模拟楼板,通过刚臂耦合梁板,建立了可以较好模拟梁板协同工作的框架结构有限元模型,并与其它3种采用简化假定的模型进行了比较。为了控制这种模型的分析误差,必须将梁、板划分为较小单元,所以需要耗费大量的计算机内存和时间。为此,比较分析了采用集群并行计算与普通串行计算的求解时间,结果说明对于中等到较大的框架模型,集群计算均可以大量减少计算时间。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

接触对桩-土-结构动力相互作用体系的影响

为了考察桩-土接触效应对结构地震反应的影响,利用有限元软件ABAQUS建立了土-桩-框架二维有限元模型,分别采用损伤塑性模型和动力粘塑性记忆型嵌套面模型模拟混凝土和土体,利用rebar单元模拟混凝土内的钢筋,取得了较好的计算效果.计算分析中采用19条不同频谱的地震波记录,考虑了地震动强度、桩径、摩擦系数等因素,以层间位移角和桩顶最大位移为主要评价指标,揭示相互作用体系的动力响应特性.分析认为,计算结果对桩、土摩擦系数的取值不敏感;不考虑土-桩接触时,近场土体的动力反应与实际情况存在一定的误差,且上部结构和桩基的动力反应会被低估,应该考虑桩-土动力接触效应;地震动强度增加时,随着结构进入塑性状态,低估程度减小;桩径增加时,低估程度没有显著变化,虽然桩基和上部结构的反应都有所减小.     

ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应的半主动控制

本文提出了ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的设计计算方法.文中,在推导了ER/MR智能阻尼器杆件有限单元模型的基础上,建立了设置ER/MR智能杆件的网壳结构地震反应的运动方程.应用本文提出的局域半主动控制策略,我们得到了ER/MR智能阻尼器对空间网壳结构地震反应半主动控制的计算方法.工程实例的计算结果表明:ER/MR智能杆件是一种不会失稳的控制装置,在结构上合理布置ER/MR智能杆件和合理选取ER/MR智能杆件的参数可获得较好的减震效果.     

考虑节点弹塑性的焊接球网壳分析模型

通过有限元分析,建立了焊接空心球节点荷载-位移曲线的双线型模型,并采用等效短杆模拟焊接球节点的质量及初始刚度,提出了一种用于考虑节点弹塑性的焊接空心球网壳分析的"短杆模型",并利用自定义PMM塑性铰在SAP 2000有限元软件中实现了该计算模型的导入。算例表明,采用该模型进行焊接球网壳弹塑性分析是可行的,借助它可以分析焊接球网壳塑性阶段的真实反应和实际工作性能。     

跨越断层地下管道地震反应研究

本文采用圆柱壳单元模拟地下管道,用有限元模拟手段建立了管道-土相互作用分析模型,采用非线性接触问题分析方法分析了管道因断层运动而产生的反应,通过大量数值计算,对影响管道地震反应的各种因素进行了研究,如断层位错量、管道跨越角、断层运动方式、管道埋设深度、管道初始轴向力、断层裂缝宽度、管道径厚比等,得到了一些规律性的结论。     

新型钢弹簧浮置板道床隔振试验与数值分析研究

提出了一种附加位移放大杠杆的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了理论分析,给出了该装置基于位移放大倍数的阻尼力和耗能计算公式。同时设计制作了附加3倍位移放大的新型钢弹簧浮置板道床隔振装置并进行了地铁振动测试,试验结果表明:该装置隔振效果显著。通过建立新型钢弹簧浮置板道床隔振系统有限元分析模型,数值模拟结果与实测振动数据可进行较好的吻合,结果表明:新型钢弹簧浮置板道床隔振系统能有效地减小结构的动力响应。     

地震断层作用下埋地管线壳有限元分析的等效边界方法

壳有限元方法是目前较先进的分析地震活动断层作用下埋地管线反应的方法 ,但是由于受断层错动影响的管道一般较长 ,因此该方法需要较大的计算资源 .本文提出一种等效边界方法 ,可以克服现有壳有限元方法的缺点 .埋地管线在地震断层作用下的大变形反应往往只发生在断层附近 ,而离断层较远处管段的变形反应相对较小 .本文从理论上得出一个等效边界 ,以非线性弹簧的形式应用到壳单元分析模型的两端 ,替代模型以外管段的影响 .这样只需对感兴趣的发生大变形的管段进行壳单元建模型 ,从而解决了现有的壳有限元方法需要大量计算机时和资源的缺点 .与现有的壳模型固定边界方法进行比较 ,验证了等效边界方法的合理性和有效性 .     

土-桩-框架结构非线性相互作用的精细数值模型及其验证

利用有限元软件ABAQUS,建立了土-桩-框架结构非线性相互作用（SSI）的二维精细有限元模型,分别采用记忆型粘塑性嵌套面模型和损伤塑性模型模拟土体和混凝土材料,采用梁单元和rebar单元模拟RC桩基及其内部纵筋,采用接触面对法模拟桩土接触效应,取得了良好的计算效果。将自由场、框架、土-桩-框架结构模型的分析结果和其它成熟的计算软件进行对比,验证了数值模型的有效性。分析发现：桩基外侧靠近承台处的土体的非线性反应很强烈,而桩基内部土体的非线性反应较小,很大程度上只是跟随群桩一起运动。由于桩土动力接触,桩顶的加速度反应可能超出上部结构,并且桩顶的加速度时程曲线上有非常明显的＂针＂状突变。随着地震动强度的增加,上部框架逐渐表现出单自由度体系的动力特征,加速度反应谱有从多个波峰退化为单一波峰的趋势。     

拉萨盆地曲水-夺底剖面大地电磁测深研究

通过对拉萨盆地曲水-夺底大地电磁测深剖面的研究,揭示了拉萨盆地深部地质构造特征.上地壳广泛分布花岗岩体,莫霍面深度大约70 km.壳内发育一个高导层,其顶界面埋深呈现南深北浅特点,厚度大约20～30 km,桑达附近存在一条深大断裂.