基于小波变换的结构地震响应与能量计算分析

多分辨分析可将地震信号分解到不同的频段。本文推导了运用多分辨分析计算多自由度体系地震响应的基本公式,讨论了各频段地震信号及结构响应的能量分配。最后,通过多自由度体系的算例验证了弹性体系在原始地震作用下的动力响应可以由该地震作用在时域的各小波分量的动力响应叠加而得,同时将高频抑制后的重构信号应用于近似模型的计算,并利用能量分析明确了地震信号与结构响应在各频段的能量分配。     

重力坝地震动力响应分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝,采用动力有限元方法分析了重力坝的动力持性和地震响应,研究了重力坝地震动位移和应力的应力规律。     

不同阻尼体系地震能量输入及阻尼能量耗散计算分析

本文给出了复阻尼体系地震能量输入及阻尼能量耗散计算公式。利用天津、E1Centro、迁安记录及Mexico地震Cale记录计算了复阻尼及粘性阻尼体系的地震能量输入及阻尼能量耗散,并绘制了相应的时程曲线。计算所用阻尼比取0．1及0．05,周期分别取0．3s,0．5s,1s,1．5s及5s。通过计算我们观察到,除迁安记录外,在其它几个地震作用下,对固有周期小于1s的短周期结构,复阻尼体系能量输入及阻尼能量耗散时程曲线值高于相应的粘性阻尼体系(对迁安记录固有周期需小于0．5s)。对中周期结构,两组曲线相近,对于长周期结构,复阻尼体系的能量时程曲线值低于相应的粘性阻尼体系值。对于每个地震记录,有一个临界值,体系的固有周期小于此值时,不同阻尼模型的能量输入、阻尼能量耗散时程曲线值无大差异,当周期大于此值时,不同阻尼模型的能量输入及阻尼能量耗散时程曲线差异较大。复阻尼体系对周期的敏感程度远大于粘性阻尼体系。当周期不变,阻尼比增大时,在峰值点之后,复阻尼体系能量时程曲线基本无大的变化,粘性阻尼体系能量时程曲线有抬高趋势。     

基于能量原理的阻尼器隔震结构地震响应预测

建立在地震作用下设置阻尼器的基础隔震结构在最大地震响应时刻的能量平衡方程,给出了结构隔震支座和阻尼器的能量表达式,演算了基于能量平衡的设置阻尼器的基础隔震结构的地震响应预测式.选用人工地震波和天然地震波,利用时程分析法的解析值验证了地震响应预测式的精度,比较研究了仅设置粘性阻尼器和同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器的基础隔震结构的抗震性能.研究表明:对于不同的输入地震波,能量法的地震响应预测值包络了多数时程分析的结果,能较好地预测基础隔震结构的地震响应值.在基础隔震结构设计中,建议在隔震层同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器,粘性阻尼器的阻尼比在0.3 ～0.4之间.     

地震作用下煤矿开采损伤建筑的能量耗散演化致灾分析

基于耗散结构理论,从能量理论角度对煤矿开采区建筑物的动力破坏过程进行了系统的定量分析。提出了建筑物能量耗散的理论判据,研究了地震作用下煤矿开采区建筑的损伤演化灾变过程。根据结构动力学理论,建立了煤矿开采区建筑物在地震作用下的能量演化平衡方程,定量分析了地震作用下煤矿开采区建筑物系统中耗散能量的变化过程。结果表明:在开采沉陷和地震联合作用下,建筑物与外界产生更多的有害的能量交换,进而产生更多的塑性损伤变形,结构阻尼耗能降低;根据建筑物能量耗散演化趋势应建立合适的抗开采沉陷变形隔震保护新体系,为我国矿区建筑物保护提供借鉴意义。     

陷落柱的地震响应特征分析及应用

通过分析陷落柱的地质特征和物性特征,进行地震数值模拟,分析其地震响应特征,在实际资料中进行应用.结果表明:从单炮记录上观测陷落柱,主要是考虑陷落柱的下凹特征,需考虑凹界面的曲率与埋深之间的关系.从物性上看,陷落柱内部与外部的物性差异变化为地震资料区分陷落柱建立了基础.在陷落柱上方,地层裂隙发育,引起地震振幅能量弱,具有...     

带有参数不确定性的重力坝地震响应的直接数值模拟

采用蒙特卡罗法对考虑参数不确定性的重力坝地震响应进行研究,参数不确定性主要考虑了材料的弹性模量、混凝土材料的抗拉强度、抗压强度和碾压混凝土重力坝建基面和层面的摩擦系数和凝聚力等,地震荷载按反应谱法进行计算,主要考虑了地震系数的不确定性,利用大型商业软件MARC计算快捷、处理方便的优点,对拟建的龙滩碾压混凝土重力坝(高196.5米)进行了上千次随机数值计算,根据概率论和数理统计原理给出了在95%置信度下重力坝关键部位的位移、应力响应,并给出其响应分布的直方图,所得结果还与确定性的时程响应的结果进行了比较,同时还给出了关键部位开裂概率。最后对该重力坝沿建基面和典型层面的整体抗滑稳定可靠度进行分析研究。结果表明在上游坝踵处、下游坝颈和高程341米之间的下游侧在8度地震作用下会出现开裂破坏,大坝沿高程341米层面和建基面的整体抗滑稳定可靠度最低。     

汶川地震中宝珠寺重力坝地震响应的三维有限元模拟

汶川地震中宝珠寺水电站遭受的地震烈度为8°(相当于水平峰值加速度0.2 g),远超过大坝的设计地震水平(0.1 g),震后大坝未见明显震损.为解释大坝在地震中的抗震现象,构建了坝址区三维模型.考虑坝体横缝非线性以及三个方向地震作用的不同组合方式,对汶川地震中大坝的动力响应进行有限元模拟.在此基础上,针对震后提高的抗震设防标准,进一步选取典型坝段,采用二维弹塑性方法对大坝进行抗震复核并分析可能的破坏模式.模拟结果表明:横河向地震分量起主导作用而顺河向地震作用相对较弱是宝珠寺重力坝在汶川地震中免于发生损坏的主要原因.坝顶混凝土发生挤压破碎缘于永久横缝在地震中高频渐开渐合行为引起的剧烈碰撞.宝珠寺重力坝对设计地震0.27 g的强震可以保持整体的安全性,对校核地震0.32 g的强震整体安全性降低,水库正常运行及抵抗余震的能力将受到影响.     

基于能量被动耗能结构抗震设计方法的研究

将结构前两阶振型各自等效为单自由度,采用模态pushover分析确定各等效单自由度的屈服强度系数和延性系数,然后由反应谱计算各阶振型耗散能量需求,利用各振型能量分布曲线,求得各层耗散能量需求,叠加得到各层地震总能量需求,据此确定耗能装置的类型及设计参数.运用该方法对9层钢框架进行了设计,并通过非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法精确度符合实际工程需求.     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

耗能减震技术研究及应用的新进展

本文总结了耗能减震技术近年来的研究与应用情况,主要包括各种新型耗能减震装置的原理、性能及应用。文中介绍了有关国家耗能减振技术标准发展的情况,提出了该项技术今后应加强研究的若干问题,并预测了其发展前景。     

基于反应谱理论的复模态抗震设计方法

本文结合我国现行《建筑抗震设计规范》，采用复模态理论分析技术对结构非正交阻尼阵进行解耦，导出了基于反应谱理论的耗能减震结构的复模态抗震设计方法。文中提出了完整、系统的耗能减震结构复模态抗震设计方法的程序，并给出若干抗震设计实例。算例结果表明：该设计方法准确、实用，具有一定的理论意义与工程意义。     

抗震与减震结构的能量分析方法研究与应用

本文总结了抗震,减震结构能量分析方法的研究及其在设计中的应用情况,包括能量垢要领和原理,结构能量反应方程的建立、地震动总输入能量及结构各部分能量的分析,计算方法及其影响因素,并对能量分析方法与设计方法在抗震,隔震及耗能减震结构体系中的应用做了介绍,提出了该方法在今后研究与应用中应注意的若干问题。     

Direct design method based on seismic capacity redundancy for structures with metal yielding dampers

In this study, a direct static design method for structures with metal yielding dampers is proposed based on a new design target called the seismic capacity redundancy indicator (SCRI). The proposed method is applicable to the design of elastic‐plastic damped structures by considering the influence of damper on different structural performance indicators separately without the need for iteration or nonlinear dynamic analysis. The SCRI—a quantitative measure of the seismic capacity redundancy—is defined as the ratio of the seismic demand required by the target performance limit to the design seismic demand. Changes in the structural SCRI are correlated with the parameters of the supplemental dampers so that the dampers can be directly designed according to a given target SCRI. The proposed method is illustrated through application to a 12‐story reinforced‐concrete frame, and increment dynamic analysis is performed to verify the effectiveness of the proposed method. The seismic intensity corresponding to the target structural performance limit is regarded as a measure of the structural seismic capacity. The required seismic intensity increases after the structure is equipped with the designed metal yielding dampers according to the expected SCRI. It is concluded that the proposed method is easy to implement and feasible for performance‐based design of metal yielding dampers.     

Incremental dynamic analysis of concrete gravity dams including base and lift joints

The growth in computer processing power has made it possible to use time-consuming analysis methods such as incremental dynamic analysis(IDA) with higher accuracy in less time.In an IDA study,a series of earthquake records are applied to a structure at successively increasing intensity levels,which causes the structure to shift from the elastic state into the inelastic state and finally into collapse.In this way,the limit-states and capacity of a structure can be determined.In the present research,the IDA of a concrete gravity dam considering a nonlinear concrete behavior,and sliding planes within the dam body and at the dam-foundation interface,is performed.The influence of the friction angle and lift joint slope on the response parameters are investigated and the various limit-states of the dam are recognized.It is observed that by introducing a lift joint,the tensile damage can be avoided for the dam structure.The lift joint sliding is essentially independent of the base joint friction angle and the upper ligament over the inclined lift joint slides into the upstream direction in strong earthquakes.     

土石坝地震稳定性分析评述

对土石坝地震稳定性分析中几个重要问题，土料本构模型、地震反应分析和永久变形分析作了简要评述和初步分析，并指出其中存在的若干问题。另外，对土石坝地震稳定性分析现状、各类分析方法及其适用条件做了评述。     

The use of 3D modeling for the prediction of the seismic demands on the gravity dams

Seismic behavior of gravity dams has long been evaluated using a representative two‐dimensional (2D) system. Formulated for the gravity dams built in wide canyons, the assumption is nevertheless utilized extensively for almost all concrete dams due to the established procedures as well as the expected computational costs of a three‐dimensional model. However, a significant number of roller‐compacted concrete dams, characterized as such systems, do not conform to the basic assumptions of these methods by violating the conditions on canyon dimensions and joint‐spacing/details. Based on the premise that the 2D modeling assumption is overstretched for practical purposes in a variety of settings, the purpose of this study is to critically evaluate the use of 2D modeling for the prediction of the seismic demands on these systems. Using a rigorous soil–structure interaction approach, the difference between the two and three‐dimensional response for gravity dams was investigated first in the frequency domain for a range of canyon widths and foundation to dam moduli ratios. Then, the time domain differences between the crest displacements and the maximum principal stress were obtained using 70 different ground motions in order to show the possible bias introduced into the analysis results due to the modeling approach. The results of the study show that even for relatively wide canyons, the 2D analysis can lead to misleading predictions. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.