基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析。通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析。在求得结构响应及其相关导数后,应用TVD差分格式求解广义概率密度演化方程即可得到所求响应的时变概率密度及其演化。结果表明：基础隔震结构在随机地震作用下相比抗震结构具有良好的减震性能,隔震层的设置能够减小结构位移响应的标准差,减少了结构响应的离散型;概率密度演化方法不仅能够给出结构响应的二阶统计矩,还能全面地反映结构响应的时变概率信息,位移响应的概率密度函数分布不服从正态分布或其他常用分布,且随着时间演化。     

随机地震作用下特高压换流站阀厅非线性动力可靠度研究

通过模态分析研究了抗震设防烈度为8度（0.3g）的混合结构与全钢结构两种阀厅结构方案的动力特性,基于地震动的地震学模型与概率密度演化法分析了全钢阀厅的非线性随机动力可靠度,根据阀厅角柱柱顶位移响应得到了全钢阀厅动力影响的概率密度曲面及典型时刻的概率密度曲线。研究结果表明:阀塔对结构整体刚度影响较小,工程中可采用无阀模型进行简化计算;高烈度设防地区,推荐采用结构布置相对规则的钢结构方案;随机动力分析相比于确定性分析更能反应地震作用下阀厅动力响应的客观规律;阀厅钢结构方案在罕遇地震作用下可靠度较高,结构安全可靠。     

基于概率密度演化的隔震结构随机地震响应

本文考虑地震动的随机性,运用概率密度演化方法对基础隔震结构的随机响应进行研究.上部结构与隔震层分别采用刚度退化的Bouc-Wen模型与Bouc-Wen模型,建立隔震结构的概率密度演化方程,直接应用四阶龙格-库塔方法迭代求解隔震结构的非线性的响应,得出隔震结构在8度罕遇地震下每层的位移概率.结果显示隔震结构较非隔震结构上部结构的位移大大地减小了,上部结构具有足够的安全性.结构整个概率密度演化过程显示了隔震结构的响应信息,概率密度演化方法能够有效评估隔震结构的抗震性能.     

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。     

全非平稳地震作用的结构随机反应与可靠度分析

在平稳地震动过程的Clough-Penzien功率谱基础上,采用林家浩非均匀调制函数建立全非平稳地震动过程的演变功率谱。根据我国现行的《建筑抗震设计规范》进行全非平稳地震动演变功率谱的参数识别研究。应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,生成建筑结构抗震设计所用地震动的代表性样本集合。通过代表性样本集合的二阶统计值及地震反应谱与目标值的拟合比较,验证本文方法的有效性。最后结合概率密度演化方法,进行以层间位移角为控制准则的结构随机地震反应分析与抗震可靠度计算。     

基于随机反应谱理论的支柱类电气设备抗震性能评估方法研究

主要开展了支柱类电气设备结构的抗震性能评估问题研究。建立了针对电气设施结构支架动力放大系数选取安全性的一种评估算法。首先采用随机反应谱法考虑地震荷载的随机性,建立了地震影响系数的极值I型概率分布;然后通过蒙特卡洛一般抽样方法进行地震反应谱荷载样本的随机投放,并采用有限元法计算样本荷载下支柱类电气设备结构的地震响应;最终依据地震响应量及设计阈值表达的功能函数实现结构设计方案可靠度指标的评估计算。工程算例表明,通过本文方法可以实现支架类电气设备结构抗震设计方案的可靠性评估。     

基于概率密度演化的渡槽结构抗震分析

应用随机过程的正交展开方法,将地震动加速度过程展开为标准正交基函数与标准正交随机变量的线性组合形式。在此基础上采用随机函数的思想,将正交展开式中的标准正交随机变量表达为基本随机变量的函数形式,从而实现用一个基本随机变量来表达原地震动过程的目的。结合地震动过程的正交展开 随机函数模型与概率密度演化方法,对某大型渡槽结构进行随机地震反应分析与抗震可靠度计算;重点研究空槽和三槽有水等四种工况下渡槽结构控制点位移以及控制截面内力的随机地震反应与可靠度,进而获得渡槽结构控制点和控制截面的地震反应概率信息。     

高压断路器隔震体系抗震可靠度分析

给出了基于随机地震动模型的高压断路器抗震可靠性分析方法。通过建立高压断路器及其隔震体系的有限元计算模型，分析了在断路器底部瓷套管根部加设叠层橡胶垫后的动力性能，分析中利用随机地震动模型，充分考虑地震动的随机作用，给出了四类场地土条件下结构的地震响应均值和标准差；利用一次二阶矩理论计算得到高压断路器的可靠度，给出了各场地土条件下的震害率曲线。结果表明不同场地土条件下隔震垫的减震效果有所差异。     

大跨度斜拉桥在随机地震激励下的动力可靠性分析

以随机振动理论为基础,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力可靠度展开研究。根据结构随机振动分析得到的响应统计量,采用结构可靠度分析的JC法(一次二阶矩法)和首次超越破坏理论,分析苏通大桥主梁关键截面上正应力的动力可靠度,并评价结构的抗震性能,分析结果证明该结构可靠性满足桥梁抗震需求。计算结果可为大跨度斜拉桥抗震可靠性分析提供参考。     

椭圆空洞对盾构隧道地震易损性曲线影响研究

采用增量动力分析方法,探究水平向地震下地层空洞对盾构隧道地震响应特征的影响规律。针对管片损伤及周边地层应力,选择弯矩比作为性能评价指标,峰值加速度(PGA)及峰值速度(PGV)作为衡量地震强度指标(IM),阐明椭圆形空洞对管片抗震性能的影响,得到隧道结构的地震易损性曲线。研究表明：椭圆空洞加大了浅埋盾构隧道的地震破坏概率;PGA与PGV均可作为IM并获得相应的隧道易损性曲线;使用弯矩比作为破坏指标,PGV作为地震动指标,其对应的易损性曲线对地层变异性更敏感。研究结论可为潜在空洞发育区防震方案的制定提供参考。     

水平及竖向地震共同作用下双线隧道的响应分析

基于有效的土-结相互作用有限元数值模拟方法,利用有限元软件ABAQUS对水平及竖向地震共同作用下双线盾构隧道的地震响应进行分析研究。地震动输入选取近场地震Loma、ChiChi、Mammoth和WoLong的基岩水平及竖向加速度时程记录。结果表明,不同近场地震记录对隧道结构的作用不同,隧道的地震反应与场地性质及地震动的频谱特性密切相关。对比隧道在水平及竖向地震动共同作用下的响应与单向水平地震动作用下的响应,发现隧道的最大地震附加内力及其分布均发生较大的变化,在隧道结构抗震设计中需引起重视。另外,分析中还考虑了在双向地震动共同作用下,隧道间距、土-结接触面的摩擦系数、土-结相对刚度、输入的地震记录和竖向地震动相对强度对隧道地震响应的影响等,研究结果对隧道工程的抗震设计具有一定的参考价值。     

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。     

基于响应面法的连续刚构地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了结构的破坏准则及其极限状态方程,计算了高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

安装粘弹性阻尼器的滞变结构抗震可靠度分析

以Boue-Wen滞变恢复力模型模拟剪切型滞变结构的非线性特性，采用等价线性化建立了安装粘弹性阻尼器的滞变结构体系在地震作用下的随机响应计算方法，首当其冲在此基础上分别以结构的层间最大变形和阻尼器阻尼材料的最大剪切变形为结构和阻尼器打有限状态随机变量，探讨了剪切型滞变结构在安装粘弹性阻尼器后的抗震可靠度和阻尼器可靠度的计算方法。     

基于能力谱的概率-非概率结构体系抗震可靠度

本文用概率模型考虑结构体系抗力不确定性的主要影响因素,用凸集模型考虑地震作用的不确定性,采用能力谱方法,分别求得了结构抗力的概率分布参数及地震作用效应的区间范围,通过二级功能方程方法求得了结构体系抗震可靠度。算例给出了本文方法的计算结果,并与经典概率可靠度进行了对比,表明本文方法是一种简便、合理的结构体系抗震可靠性分析方法。     

多地震动作用下地下结构Pushover分析法研究

求解多地震动作用下结构响应均值与标准差是地震易损性分析的基础工作。在地下结构Pushover分析法的基础上,提出间接计算结构在多地震动作用下均值响应的求解方法,即间接求解法(Indirectly Solution Average,ISA)。该方法以多地震动作用下自由场响应均值为目标位移,采用倒三角荷载分布模式,经1次Pushover分析得到结构响应均值。采用ISA计算得到不同地震动强度（调幅12个强度等级）下地铁车站结构层间位移响应均值与标准差。将ISA计算结果与先进行地下结构Pushover分析,然后求取响应均值与标准差的直接求解法计算结果进行比较,可知2种方法得到的结构层间位移响应均值误差<2%,标准差误差基本<10%,验证了ISA计算精度,可为地下结构基于性能的抗震设计概率地震需求模型计算提供快速分析方法。     

隧道爆破施工影响下地面既有高耸结构抗震性能分析

为研究地下隧道爆破施工影响下的气象塔高耸结构抗震性能的安全问题,建立隧道爆破施工地震动荷载的确定方法以及隧道施工爆破振动能量的计算方程,重点探讨了地下隧道爆破施工影响下的气象塔高耸结构的位移场分布与地震动力响应,对比分析了地下隧道爆破施工影响下气象塔不同位置的动力响应的差异。结果表明:爆破地震波属近源脉冲型破坏地震波,横波的破坏能力与其破坏能量及强度有关,高细型的气象塔结构质量和刚度突变的结构薄弱层处应力突变现象明显,顶部雷达受鞭梢效应的影响较大,爆破地震动对其动力响应的放大效应明显,严重降低了地面高耸结构的抗震性能。     

波形钢腹板混凝土箱拱地震响应分析

采用时程分析法,对三向地震动作用下的波形钢腹板混凝土箱拱新型结构的地震特性进行分析,通过与混凝土腹板的混凝土箱拱动力特性和地震响应特点的对比,得出该新型拱圈结构具有较优越的抗震性能。同时,把三向地震作用的结果与在两个主方向(纵桥向和横桥向)同时施加地震动的计算结果进行比较,得到竖向地震动对波形板箱拱地震响应的影响程度。     

地震动非一致性对隧道动力响应的影响分析

针对隧道的抗震安全性,借助有限元软件平台对其地震时程响应进行非线性有限元分析。利用弹性模型考虑混凝土隧道在循环荷载作用下的拉、压应力-应变关系,同时对土体采用MohrCoulomb模型,选用人工边界作为边界条件,以人工合成的多点地震加速度时程作为地震动输入,分别考虑一致输入、行波效应、相干效应及行波加相干效应对隧道的影响。分析结果表明,与一致激励的计算结果相比,非一致地震激励会显著增加隧道结构的内力和位移响应,从而对隧道抗震产生不利影响。研究结论可为长隧道结构的抗震设计和分析提供科学依据。     

海上风电工程基础结构抗震性能研究

为了探讨海上风电工程基础与结构体系的抗震性能,采用ANSYS程序建立了三种基础型式的风电塔架结构数值模型,先采用振型分解反应谱法计算了结构的地震响应,进而分别将传统地震动和最不利地震动作为输入地震动,分析了三种基础结构体系的最大地震响应。结果显示:风电结构属典型的长周期结构,基础型式对结构的振动周期影响明显,单立柱桩式结构振动周期最长,八桩承台结构振动周期最短。地震作用下,单立柱桩结构的顶端位移响应也最大;振型反应谱法与传统地震动作用下结构的响应满足现行建筑抗震规范的要求,但最不利地震作用下结构的位移响应偏大,不满足规范对位移的相关规定;组合三桩结构底部基础与结构连接处是应力集中区。海上风电工程结构抗震设计的重要性应引起充分重视。