针对场地地震反应分析的ANSYS二次开发

以往的场地地震反应分析程序往往缺乏很好的前后处理,难以应用于实际工程。本文利用通用有限元分析程序ANSYS进行二次开发,引入多次透射边界以适用于场地地震反应分析。     

基于一种新显式时间积分算法的场地非线性地震反应分析

针对线弹性结构动力学方程,作者已提出一种具有良好稳定性的二阶精度单步显式时间积分算法。本文将该方法推广到求解材料非线性结构动力学方程中,采用带误差控制的修正欧拉算法计算单元应力,提高显式时间积分算法的精度。将求解非线性问题的显式算法应用于地震波垂直入射时非线性地震反应分析中,使用黏性边界模拟场地土层底部半空间基岩的辐射阻尼,并考虑地震动输入。与中心差分法计算结果进行对比,以表明新显式算法的有效性。     

挡土墙地震反应非线性波动模拟

本文运用解耦近场非线性波动数值模拟方法研究挡土墙地震反应，为反映墙土体系在地震作用下的位移机制，引入了Desai薄层单元模拟墙土间接触面，并采用双线型本构关系作为接触面单元和土体的非线性模型，在此基础上给出了解决P—SV问题的非线性显式有限元时域递推公式，为进一步发展非线性波动数值模拟技术提供了有益经验。为验证本文方法及适用性，将数值模拟结果与Zeng，X．和Madabhushi，X．P．G．等的离心机试验和弹塑性数值模拟结果进行对比。结果表明：墙土体系加速度、挡土墙顶底相对滑移、沉降和墙体倾角等同离心机试验模拟结果基本吻合，与弹塑性数值模拟结果相似。     

土边坡地震反应及其动力稳定性分析

本文建立了计算土边坡地震反应及评价其动力稳定性的一个数值分析模型，将上边坡在动力作用下的应力状态简化为自重应力状态和附加动力状态的叠加，并对这两个应力状态分别进行研究。本文用时域集中质量显式有限元方法结合多次透射公式，研究了无限域中边坡在动力作用下的位移场和应力场，提出了土边坡动力稳定性的定量评价方法。     

水平成层场地地震反应的集中质量切比雪夫谱元分析方法

提出了一种用于水平成层场地地震反应分析的时域高阶显式算法. 首先,将覆盖土层和基岩划分为若干个切比雪夫谱单元,在模型底部设置多次透射人工边界;其次,以切比雪夫正交多项式构建高阶单元位移模式,通过高斯?洛巴托积分严格导出对角形式的切比雪夫谱单元集中质量矩阵,结合中心差分时域逐步积分格式,建立了高效的集中质量切比雪夫谱元波动模拟方法;最后,利用日本Kik-net强震台网提供的不同类型场地上获得的实际地震观测记录检验了本文方法的有效性. 该方法避免了传统切比雪夫谱元法由于具有一致质量矩阵形式而造成的计算效率不高的问题。数值结果表明,本文方法能够较好地预测Ⅰ₁,Ⅱ和Ⅳ类场地在较弱地震和中等强度地震作用下的地面运动特征,每个波长内仅需布置少量单元即可取得较高精度的计算结果。      

团树断层场地地震反应的数值模拟

团树断层场地在多次地震中出现了烈度异常。为了弄清烈度异常的原因，应用显式有限元方法，数值模拟了在脉冲地震波斜入射情形下断层场地的地震反应。结果表明：在基岩山脚附近土层场地地震动放大比基岩山区平均高4倍、比远离基岩山脚土层场地平均高2倍，与历史震害分布有较好的对应。     

场地土的一维非线性地震反应分析方法

本文应用一维复合应变波理论和特征线差分法,研究覆盖土层的非线性地震响应。为了较真实地反映土在不规则循环加载条件下的本构关系,本文采用了多屈服面运动硬化弹塑性模型。此外,在覆盖层与基岩半空间的界面上,本文引进了弹性边界条件,它能模拟波在半空间介质中的传播过程,从而使数值分析结果更加接近实际。本文为南浦大桥提供的16组沿深度分布的地震加速度时程,已经应用于南浦大桥的抗震设计中。     

1994年加州北岭地震期间洛杉矶盆地非线性沉积场地反应的大小

由于难以很确切地将局部场地反应与其他较显著的效应区分开来,因此非线笥场地反应的研究存在着实际困难。我们在洛杉矶盆地选择了一个沉积层场地ＬＦ６,它具有如下特点：⑴与其他台站相比,它可利用最近的参考基岩场地,以对局部场计放大作用进行准确估计;⑵它可以揭示近地表处清晰的共振现象。我们认为：在确认可能的非线性方面,这种情况呈现出最小的不确切性。将北岭地震、１９８７年惠蒂尔纳罗斯地震和北岭余震期间的场地反应     

预应力混凝土结构非线性地震反应分析

本文针对预应力混凝土与普通混凝土不同的受力特点,提出了适合于分析预应力混凝土结构抗震性能的非线性有限元模型。模型首先将混凝土结构离散为杆单元,然后对各杆单元按分层组合原理分成许多混凝土层、预应力钢筋层和普通钢筋层,计算混凝土分层单元、预应力钢筋和普通钢筋的应力和应变,最后,根据钢筋与混凝土之间的粘结－滑移关系高速钢筋变形,根据混凝土弹性模量调整结构及杆单元变形,通过对普通混凝土构件和三个预应力混凝     

汶川地震强余震场地非线性反应

采用汶川地震强余震26个强震动台站记录,基于H/V谱比法,计算台站场地的强、弱震作用下场地卓越频率之比R_(fp)和体现强、弱震作用下场地H/V谱比曲线差异程度的DNL,进而识别并分析场地非线性反应特征。结果显示,R_(fp)、DNL与PGA之间存在显著相关性;其中10个台站出现明显的场地非线性反应特征;大部分台站发生场地非线性反应的PGA阈值为100 cm/s~2,部分为50 cm/s~2;实例证明,因某些台站不易通过H/V谱比法识别场地卓越频率,因此采用R_(fp)识别场地非线性反应具有一定局限性。     

地震波斜入射下层状场地中地下综合管廊地震响应分析

利用黏弹性人工边界和等效地震荷载时域波动输入方法,结合土层和半空间的精确动力刚度矩阵,实现了地震波斜入射下层状场地地下综合管廊地震反应分析,建立了不同场地条件下地下综合管廊分析模型。计算结果表明:地震波倾斜入射情况下,综合管廊结构地震响应与垂直入射时具有显著差异,一般SV波以30°临界角附近入射时结构地震反应最为剧烈;地下综合管廊动应力集中主要分布在管廊角部、中柱上下端;成层土波速结构变化对地下综合管廊地震反应亦具有显著影响。总体上看:当穿越软夹层时管廊结构地震反应更为剧烈,且覆盖层越厚,管廊结构内力幅值越大。因此地下综合管廊结构抗震设计宜考虑地震波倾斜入射及场地土层性质的影响。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析：I有限元反应及其灵敏度

作为一种随机有限元方法，有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来，可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题，因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模，推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元，采用逐级递进方式，分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。     

钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象，建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程，并编制了相应的计算机程序．通过与实验分析结果的比较，检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度，验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。     

Effect of site amplification on inelastic seismic response

The available models for eff ective periods of site and structure are reviewed in context of frequency tuning in the inelastic seismic response of soil-structure system. The eff ect of seismic intensity and ductility demand, on the eff ective periods, is investigated, and inelastic site amplifi cation is shown to be strongly correlated to the normalized eff ective period. Two non-dimensional parameters, analogous to the conventional site amplifi cation factors in codes, are defi ned to quantify the inelastic site amplifi cation. It is shown that the inelastic site amplifi cation factor (i.e. ratio of constant ductility spectral ordinates at soil site to those at rock outcrop) is able to represent the site eff ects more clearly, as compared to the inelastic site amplifi cation ratio (i.e. ratio of inelastic spectral ordinates at soil site to the corresponding elastic spectral ordinates at rock outcrop). Further, the peak in the amplifi cation factor corresponding to the eff ective site period diminishes rapidly with increasing ductility demand.     

多层偏心结构非线性地震反应分析

本文利用层单元模型，建立了基于层剪力-扭矩等效屈服EYST面概念的求解多层偏心结构体系双水平向地震动作用下平扭耦联非线性地震反应的简化算法，并讨论了控制偏心结构非线性扭转反应的相关结构参数；通过数值分析，初步验证了该简化方法的实用性和可靠性。     

城市地下变电站非线性地震反应分析

为研究城市地下变电站结构及其内部电气设备的动力特性及地震反应规律,以西安市快速轨道交通二号线张家堡地下变电站为工程背景,依据黏弹性人工边界理论及有限单元法,建立考虑土体-结构-设备动力相互作用的三维有限元计算模型,首先通过半空间自由场模型验证了地震动输入方法的有效性,继而开展地下变电站系统的模态分析和动力时程分析,得到了该类结构的动力特性及地震响应规律。研究结果表明,结构上覆土体及电气设备在地震作用下产生的惯性力是结构构件应力增长的主要原因,8度罕遇地震作用下地下变电站内电气设备的加速度放大系数明显超出规范要求,需要采取相应保护措施。     

拱坝非线性地震反应分析

本文根据一致粘弹性模型的概念，引入应变率的影响，将混凝土静态William-Warnke三参数模型改造成一致粘塑性William-Warnke三参数本构模型，并用这个模型对某高拱坝进行了非线性地震响应分析，与线弹性模型和应变率无关的William-Warnke三参数模型的结果进行了比较，初步探讨了应变率对拱坝地震反应的影响。