对应地震反应谱的当量功率谱密度函数的数值算法

提出根据地震反应谱曲线求解当量功率谱密度函数曲线的一种数值算法,为结构随机地震反应分析中确定和计算地面运动功率谱密度提供依据。在相对位移谱与结构相对位移响应峰值的均值之间建立联系;在现有迭代方法的基础上,对算法公式作进一步的推导和整理,将迭代计算转变为线性方程组的求解计算,进而避免迭代方法的不收敛。通过对数值计算结果的分析发现,由于规范反应谱曲线存在斜率突变,采用本文算法计算出的功率谱密度曲线在规范反应谱曲线的两端和分段转折点处会出现倍周期分岔甚至混沌现象。为此建议适当增加低频范围内离散频率点的数目,且采取整体光滑的反应谱曲线,从而提高计算结果的稳定性。     

关于能力谱方法收敛性的讨论

给出了ATC-40迭代求解方法A收敛性的一个数学解释。分析了ATC-40迭代求解方法A和改进的能力谱方法在迭代上的差异,并从数学上证明了改进的能力谱方法有收敛的结果。     

应用ATC-40能力谱法评估结构目标位移

基于性能的抗震设计思想已得到国际上的普遍认可,其发展的一种趋势是建立简单的非线性方法确定结构非线性行为。非线性静力方法作为计算结构非线性行为的一种方法在工程界已得到普遍应用,其中ATC-40使用的能力谱法及改进的能力谱法是简化的非线性静力分析的主要方法。本文通过实例详细介绍并对比研究了这两种方法,发现ATC-40能力谱法低估了结构变形,改进的能力谱法(用非弹性设计谱建立需求谱)提供了相对较为准确的值。     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演——1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演--1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

能力谱方法在梁桥抗震性能评估中的比较研究

本文在阐述了能力谱方法的基本原理和实施步骤的基础上,比较了五种不同的改进能力谱方法在计算原理和实施步骤上的差异,并对它们的特点进行了剖析。然后,用这五种能力谱方法分别对9个中短周期的梁桥纵桥向的简化模型进行6条地震波下目标位移的估计,并以非线性时程分析结果为标准,比较了这五种方法的计算精度。结果显示,前三个短周期体系方法的误差离散性比较大,周期大于0．65s后的误差基本稳定在±30％以内,使用非弹性反应谱的方法计算结果误差在±30％以内的个数多于对应使用弹性反应谱的方法,此外,精度较好的两条波,对应反应谱加速度峰值较小,且附近加速度变化较平缓。     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的应用研究

位移延性是桥梁抗震性能的重要指标之一,以Pushover分析为基础的能力谱方法能够考察结构在地震下的弹塑性位移响应,是抗震性能评估的一种有效手段.文中阐述了能力谱法的基本原理,说明了基于弹塑性反应谱的能力谱方法在求解性能点时不需要进行迭代计算;基于弹性设计反应谱建立了相对应的弹塑性反应谱,结合某实桥,将能力谱方法和增量动力分析方法进行了对比,并根据不同的地震基本烈度和场地土类型进行了抗震性能评估.分析认为,能力谱方法计算简便,对结构1阶振型的地震响应占主导时,具有较好的精度,并能够基于设计反应谱来考察结构的弹塑性抗震性能,可用于桥梁抗震性能的评估.     

钢框架结构直接基于位移抗震性能设计的非迭代法

为使直接基于位移的抗震性能设计方法更加简便准确,本文采用一种直接基于位移的非迭代抗震设计方法对钢框架结构进行设计。该方法首先考虑结构的非弹性反应确定等效弹性反应谱和弹塑性反应谱,并建立了使用Newmark-Hall变形折减系数的能力谱的明确表达式。采用能力-需求图方法,确定了结构需要的目标位移与延性、谱位移和谱加速度之间关系的明确表示式,得到结构的刚度和设计基底剪力,进而确定构件截面,完成结构设计。对五层两跨平面钢框架结构进行了直接基于位移的抗震性能设计,设计过程简便,无需迭代程序,不需画出反应谱,通过时程分析验证了设计结果的精确性。本文研究表明:直接基于位移的非迭代抗震设计方法是一种简便、高效、精确的抗震性能设计方法。     

强震地面运动的混沌特性分析

引入非线性动力学理论和混沌时间序列分析方法考察强震地面运动加速度时程的非线性特征。首先采用功率谱分析法、主成份分析法和Cao方法定性判断地震动加速度时程具有混沌特性,然后应用混沌时间序列分析方法定量计算了30条地震动加速度时程的三个非线性特征参数。计算表明,这些地震动时程的关联维数为2．0～4．0的分数维,Kolmogorov熵K2为大于零的有限正值,最大Lyapunov指数在o～i．0之间。结果说明,强震地面运动具有混沌特性,地震动的高度不规则和复杂性是地震过程强非线性的反映。     

非保守弹性动力系统两类变量的广义拟变分原理及其应用

按照广义力和广义位移之间的对应关系,将弹性动力学的各基本方程分别乘上相应的虚量,然后在相应的体积域和面积域上积分,将积分式代数相加,再将代数和在时间域上积分,代入本构关系,并考虑到体积力和面积力均为伴生力,进而建立了非保守弹性动力系统的第1类两类变量的广义拟变分原理;再应用类似的方法,通过代入另一类本构关系,建立了非保守弹性动力系统的第2类两类变量广义拟变分原理.应用第1类两类变量广义拟余能原理给出同时求解1个典型的非保守弹性动力系统的固有频率、变形和内力的计算方法.最后,讨论了有关问题.