地球自由振荡的保结构模拟

大地震等诸多激励均能激发全球自由振荡现象,通常表现为驻波形式的全球整体振荡.现有的地震波数值模拟方法多为非保结构方法,无法压制长时程计算中的积累误差.本文采用优化的三阶辛格式谱元法,对地球自由振荡及全球尺度的地震波传播进行了长时程模拟.通过与传统的基于Newmark算法的谱元方法结果对比分析,明确验证了本文所得优化的三阶辛格式谱元法在模拟地球自由振荡等大规模长时程问题上的优越性和准确性.上述进展在方法论层面为今后探测、刻画全球尺度地球非均匀结构的驻波数值方法奠定了部分基础,并为相关研究领域提供了新的选择.     

MPA方法在不同高度桥墩地震响应分析中的适用性研究

桥梁通常是线路中的控制工程,其抗震性能显得尤为重要。作为梁桥重要组成部分的桥墩,往往是地震作用下容易受到损伤的构件。结合西部山区梁桥的典型桥墩结构形式,基于纤维模型的有限元方法建立桥墩的非线性数值分析模型。采用MPA方法对不同高度桥墩的地震响应进行分析,以非线性时程分析方法的计算结果为基准研究MPA方法的适用性。计算表明MPA方法在分析高阶模态参与程度较高的高墩构件时适用性较差。     

移动荷载作用下土体动力反应数值模拟

在研究轨道振动荷载的产生机理基础上,归纳出一个能够涵盖速度、线路不平顺、轮重、轨枕对轮载的分散作用等因素在内的轨道荷载解析表达式,以此作为输入施加到土体模型上,利用ANSYS模拟地基土在轨道移动荷载作用下的三维瞬态弹塑性反应。通过计算得到土体不同位置位移和加速度时程曲线,并得出如下结论:荷载刚施加时地面位移会有一个突变,但是随着荷载的移动会达到一个稳定值,并随着水平面内远离轨道,该值逐渐衰减;荷载刚刚施加时加速度会有一个突变值,随着荷载的移动逐渐趋于零。轨道机车速度对竖向方向的位移和加速度影响不大。     

地震波作用下高压隔离开关的动力响应分析

利用试验和数值仿真的方法,对高压隔离开关的模态动力学特征及其在水平与竖向地震波作用下的动力时程响应特征进行了研究。结果表明,隔离开关的低阶共振频率与地震波较为接近,容易受到地震激励力的影响。在Ⅸ度罕遇地震烈度条件下,其瓷柱根部区域可能会因为最大弯矩超出设计要求而发生断裂失效,从而导致隔离开关设备的整体失效。经计算分析,采用安装隔振器的方法,可以降低瓷柱根部区域的最大弯矩值,从而保证结构的抗震需求。     

低速冲击下高强钢绞线网-高性能砂浆加固钢筋混凝土梁试验研究

研究了高强钢绞线网-高性能砂浆加固钢筋混凝土梁的抗低速冲击性能,利用落锤冲击试验法对4根简支钢筋混凝土梁进行对比试验研究,其中1根为普通梁,3根为加固梁,通过分析加固前后梁的破坏形态,结合挠度变化、钢筋的应变以及加速度的时程曲线,对比得到了钢筋混凝土梁加固后的抗冲击性能。研究结果表明：加固后钢筋混凝土梁的抗冲击能力显著提高,钢绞线和砂浆作为外加层,不仅增加了梁的抗弯剪能力和刚度,提高了结构的耗能能力,而且限制了裂缝的发展,使梁的整体性和延性更好;在相同冲击作用下,钢绞线直径的增加能适当提高结构的抗冲击性能。     

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。     

影堂水闸的抗震计算分析

水闸是调节水位、控制流量的一种低水头水工建筑物,其结构的安全性和可靠性非常重要。以影堂水闸为工程实例,建立了其刚架结构模型与结构-土-水耦合的三维有限元模型,分别采用拟静力分析方法、反应谱分析方法和时程分析方法进行了水闸的抗震分析,得出了每种方法的适用性。其中,时程分析法能够考虑到土体、结构的相互接触作用以及结构进入弹塑性阶段的响应,计算结果相对反应谱分析法和拟静力法小,其最能反映结构的真实受力情况。最后还对该类型的水闸设计提出了优化建议。     

质量布置形式对曲线桥地震反应的影响

转动惯量决定了曲线桥梁转动方向的振型,对曲线桥的地震反应影响很大。推导了曲线桥梁主梁绕不同转轴转动惯量的计算方法,并利用地震工程分析平台OpenSees研究了不同质量布置形式对曲线桥主梁、桥墩地震反应的影响。研究结果显示,在曲线桥的动力建模过程中,只进行平动质量的输入会极大影响桥墩计算的准确性;主梁绕纵轴转动的转动惯量在结构动力分析中十分重要,不可忽略。     

高层建筑时程分析中地震动时程选择和修改方法研究

合理的地震动时程选择与修改方法对于高层结构的抗震设计具有重要意义,有着广泛的工程应用.本文回顾了建筑抗震设计规范对于输入地震动时程的规定,通过对现有的地震动时程选择与修改方法进行分类和定性分析,挑选了两种与规范要求衔接较好的方法.结合具体算例对两种方法进行了定量分析,结果表明以安评设计谱作为选择指标,利用最小二乘法对选择的地震动时程进行修改,可以得到离散较小且符合规范要求的地震动时程,该成果能够在现行规范要求下为结构的抗震设计提供合理可靠的依据.同时,本文也对未来地震动时程选择与修改方法的研究和发展方向进行了展望,指出条件均值谱和非弹性反应谱将是该领域未来主要的研究方向.     

构造地貌及其分析方法述评

构造地貌是指受构造内动力作用控制,通过内外地质动力的相互作用所奠定的能够反映一定构造特征的地貌形式.构造地貌学的研究内容为:地貌与构造的关系、构造地貌发生和发展过程以及构造地貌过程所揭示的地球内部构造动力过程;其分析方法可归纳为构造地貌格局分析法、构造地貌形态分析法、构造地貌相关沉积分析法和构造地貌年代分析法.构造地貌学从地形地貌的角度来分析构造过程,涉及不同圈层间的相互作用,响应了当前地球系统科学的研究思路,可以预见,构造地貌学将在圈层作用研究中发挥重要作用,同时朝着信息化、定量化的方向发展.