随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析方法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究关注的焦点。对大跨度桥梁结构，考虑随机地震动场的多点激励而进行地震反应分析较为合理。本文结合大跨度桥梁抗震设计，系统地介绍了随机地震动场的模型以及随机地震动场多点激励下大跨度桥梁地震反应分析的方法。     

地震动空间效应对大跨度桥梁非线性地震响应的影响

由于大跨度桥梁的桥墩间距离较大,其地震响应分析应考虑地震动输入的空间效应。本文建立了多点激励下大跨度桥梁地震响应分析方法,采用损伤塑性本构模型模拟混凝土材料特性,考虑地震动空间效应对大跨度连续刚构桥进行非线性地震响应分析,从而分析地震动空间效应对大跨度桥梁地震响应的影响。研究表明:考虑行波激励或多点激励时桥梁地震响应较一致激励而言有所差异,考虑地震动空间效应时可能会夸大或减小桥梁结构的动力响应;多点激励时桥梁地震响应会随视波速的改变而变化。由此得出结论,对于大跨度桥梁地震响应分析应合理的考虑地震动空间效应。     

基于一致可靠度的地震动记录样本容量确定方法研究

确定地震动输入样本容量是开展结构动力地震反应分析的重要环节,目前国内外关于地震动输入样本容量的讨论往往忽略或尚难以定量考虑结构地震反应估计的可靠度水平。以一实际钢筋混凝土框架结构为例,首先分析在大样本地震动作用下结构非线性地震反应的统计特征,研究估计结构地震反应时取样本最大值和平均值的差异,然后借助于假设检验分析结构地震反应的概率分布模型,给出基于一致可靠度的地震动样本容量确定方法,并对比分析单周期点、多周期点、谱值匹配调整地震动及人工合成地震动对样本容量需求的影响,为保证在小样本地震动输入下结构地震反应估计值满足给定可靠度和容许误差提供分析方法和判断依据。本文方法适应于定量确定不同结构类型和不同地震强度水平下的地震动样本容量需求,对建筑结构抗震性能评估及设计规范研究有一定意义。     

苏通大桥南引桥场地土层地震反应的数值分析

针对苏通引桥建设的实际背景和软弱地基的特点,利用二维有限元整体分析法,对其场地进行了地震反应数值分析。采用等效线性化模型描述土的非线性性质,研究了基岩在一致输入及采用不同行波输入下的场地地震反应特点。计算结果表明,不同的行波速度和行波输入方向,对地表加速度以及相对位移的峰值和相位均有不同程度的影响,对于重要结构来说进行多点地震波输入下的地震反应分析,有助于科学合理地确定结构的地震动输入模式。     

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。     

地震动峰值位移和峰值速度对地下结构地震反应的影响

针对3类不同的典型场地条件下的单层双跨地铁车站结构,采用土-地下结构整体动力时程分析方法,分析了地震动水平输入时峰值位移和峰值速度差异对地下结构地震反应的影响。结果表明,地震动峰值速度差异对地下结构地震反应的影响,在硬土场地条件下较大,中硬场地条件下次之,软土场地条件下最小;地震动峰值位移差异对不同场地条件下的地下结构的地震反应无明显影响。     

桥梁的多点激振效应和非线性作用

推导了考虑大应变大位移的几何非线性有限元列式。通过影响矩阵讨论桥梁在多点激振下的非线性地震响应，并用算例比较一致输入和多点激振下的线性和非线性响应，讨论地震动输入方式和结构参数对地震响应的影响。由分析结果可知非线性和多点激振对结构响应影响较大，多点激振的影响随结构形式和尺寸的不同而不同。     

多点地震激励对大跨度结构抗震设计的影响

以上海浦东机场(二期)候机楼为例,讨论了大跨结构多点激励效应对结构抗震设计值的影响。文中首先进行了结构静力荷载作用下的反应分析,并与上海浦东机场(二期)候机楼在一致激励下的地震反应相组合,得到一致地震作用下结构抗震设计值;然后根据工程场地二维地震动场反应分析结果,进行了上海浦东机场多点输入下的地震反应分析,将其与静力反应组合得到多点地震激励下结构抗震设计值。考察在一致输入和多点输入下得出的抗震设计值之间的差异,分析了不同的地震激励方式对控制结构抗震设计值以及结构动力位移和加速度值的影响。研究结果表明:多点地震输入对浦东机场二期工程候机楼的抗震设计影响较大,特别是对承力柱的影响最大,可以使一些柱的控制截面内力的抗震设计值比一致地震输入时的数值增大10～50%,同时使另外一些柱的控制截面内力的抗震设计值减小40%左右。因此,为合理地进行这类结构的抗震设计,在结构抗震分析中考虑地震动的多点输入的影响是非常必要的。     

建筑物地震易损性分析研究

本文系统地总结了近几十年来结构地震易损性分析及地震破坏损失预测的发展 ,指出了建筑物地震易损性分析存在的一些重要问题 ,如缺乏震害经验的建筑物地震易损性估计、采用地震动参数进行建筑物地震易损性估计等问题。本文重点研究了理论计算的易损性估计方法 ,给出了对于不同地震动建筑物出现或超越不同状态的概率 ,将多层砖房的理论易损性估计结果同实际震害资料进行了对比 ,并对经正规设计但缺乏震害经验的高层建筑地震易损性进行了估计。另外 ,本文也着重研究了以地震动峰值加速度及反应谱作为地震动输入参数时的结构地震易损性分析方法…     

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。     

RBF神经网络在天山地震带地震预报中的应用

运用RBF人工神经网络模型,结合中国震例,通过对1976年以来新疆天山地震带MS≥4.7地震前异常参数研究分析,筛选出15个地震异常指标使其作为RBF神经网络的输入样本,经过31组样本集的训练和5组检验样本的检验,建立了基于RBF神经网络地震震级预测模型,通过对实际震例的检验取得了较为理想的预报效果。     

Some aspects of testing small-scale masonry building models on simple earthquake simulators

The basic aspects of testing small-scale masonry building models on simple earthquake simulators are discussed. Since the scale effects represent a difficult problem to solve, the overall seismic behaviour of structural systems, and not the behaviour of structulal details, has been studied by testing the reduced-sized models on a simple earthquake simulator. Accurate results regarding the dynamic behaviour and failure mechanism of the tested structures have been obtained by means of testing the relatively simple, adequately designed small-scale masonry building models. A simple earthquake simulator capable of simulating the uni-directional earthquake ground motion has been developed to study the seismic behaviour of masonry building models. Although a multipurpose programmable actuator was used to drive the shaking table, the comparison of the dynamic characteristics of the generated shaking-table motion and the earthquake acceleration records used for the simulation of seismic loads showed an acceptable degree of correlation between the input and output seismic motion.     

Input and system identification of the Hualien soil–structure interaction system using earthquake response data

This paper presents an input and system identification technique for a soil–structure interaction system using earthquake response data. Identification is carried out on the Hualien large‐scale seismic test structure, which was built in Taiwan for international joint research. The identified quantities are the input ground acceleration as well as the shear wave velocities of the near‐field soil regions and Young's moduli of the shell sections of the structure. The earthquake response analysis on the soil–structure interaction system is carried out using the finite element method incorporating the infinite element formulation for the unbounded layered soil medium and the substructured wave input technique. The criterion function for the parameter estimation is constructed using the frequency response amplitude ratios of the earthquake responses measured at several points of the structure, so that the information on the input motion may be excluded. The constrained steepest descent method is employed to obtain the revised parameters. The simulated earthquake responses using the identified parameters and input ground motion show excellent agreement with the measured responses. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

以物理模型为指导开展中尺度地震预测试验场研究

震源物理的研究进展表明：地震预测工程不仅是高科技问题,更重要的是需要以正确的物理模型作为指导。地震预测试验场的研究可以从气象学、地球物理、地球化学、矿山地震和瓦斯突出的研究中获得许多启示。在今后的十年中,要注意流体,特别是超临界流体在地震成因中的作用。地震试验场应有明确物理思路,形成多种物理方法的实质性格局,改变自由进出、过于分散的情况。建议除在京津、川滇等建立构造地震预测研究试验场外,还可以利用矿山、火山作为中尺度地震试验场。     

结构抗震试验方法的发展

地震荷载极大的破坏性,使得结构抗震性能的研究成为一个被广泛关注的热点问题.为了提高结构抗震研究的试验能力和试验水平,近年来在传统结构抗震试验方法的基础上,出现了一些新的试验方式和方法.本文总结介绍了目前结构抗震试验方法的一些发展趋势,包括：（1）地震模拟振动台的大型化和多台化,以进行大比例模型甚至足尺模型试验或考虑大跨度结构地震动的非均匀性;（2）进行子结构试验的实时化,以实现数值子结构模型和试验子结构模型的实时结合;（3）进行试验设备的网络化,以提高试验设备的利用率,实现资源共享等,供有关研究者参考.     

多维多点激励下考虑支座摩擦滑移及结构碰撞的非规则桥梁抗震性能研究

以一座典型山区非规则梁桥为研究对象,建立了该桥梁多维多点激励下的多自由度动力计算模型,研究了该桥梁在多维多点激励下考虑支座摩擦滑移及结构碰撞等非线性因素时的抗震性能。研究结果表明:相比一维地震输入,多维地震可使结构的动力响应增加,桥墩底部弯矩需求增大;相比一致激励,多点激励可使得支座的位移需求增大,且地震波最后到达的桥墩上方支座位移最大;同时考虑多点激励和碰撞效应可使桥墩的弯矩需求增加;水平地震作用下,矮墩上部的支座容易滑动,且双向地震较单向地震更明显,三向地震输入较双向有所增强。因此,对山区非规则梁桥进行抗震设计时应有针对性地进行多维多点地震输入计算,找出结构的最大地震需求,以期指导设计。     

城市群地震灾害风险评估方法的一点探索

基于粤港澳大湾区地震灾害风险评估的初步成果,分析了湾区城市群地震环境、承灾体分布和场地特点,提出了两种确定地震输入的设定地震原则,即潜在震源区设定地震原则和最大风险设定地震原则,按照这两种原则可以更加准确地进行城市群地震灾害风险评估。在前人工作的基础上,提出了考虑场地条件影响的地震灾害风险表达式,探索了适合三维模拟非一致激励地震动输入的建筑物和生命线工程灾害风险评估方法,提出了建筑物和生命线工程灾害风险评估中考虑场地影响的思路,为客观地评估城市群地震灾害和损失风险提出了可参考的建议。      

无腹杆钢筋混凝土拱型屋架单层厂房振动台模型试验研究

本项研究通过模型结构的振动台模拟地震试验和计算分析，对采用无腹杆钢筋混凝土拱型屋架的单层砖墙柱厂房的抗震性能作出评价，春成果在实际工程中得到应用，并被新修订的《建筑抗震鉴定标准》所采纳。在本项试验研究中特别注意输入地震动的频谱特性与模型结构动力特性的关系，以使试验结果有效。     

Pseudo‐dynamic testing with substructuring at the ELSA Laboratory

The paper describes the distinctive features of the pseudo‐dynamic test method as implemented at the ELSA reaction‐wall facility. Both hardware and software aspects are considered. Particular attention is devoted to the digital control system and to a coupled numerical–experimental substructuring technique allowing realistic earthquake testing of very large structures. Mathematical and implementation details corresponding to this testing technique are given for both synchronous and asynchronous input motion. Selected test results illustrate the advantages of the presented features. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.