基于反应谱CQC法的桥式起重机抗震薄弱点分布规律研究

结构抗震设计中,广泛应用反应谱CQC法计算结构的地震作用及其效应。本文建立了6个型号的典型双梁桥式起重机有限元模型,在静应力计算的基础上采用模态分析,基于反应谱CQC法,对典型桥式起重机的结构进行了地震响应分析,归纳总结了七个抗震薄弱点。经分析,起重机主梁中部与小车接触点为地震工况中桥架最大应力位置。基于有限元软件的方法,可为其他类型起重机的抗震薄弱点分布确定提供参考。     

单晶炉的振动分析与计算

分析了增设高承台支座的单晶炉的自振特性.根据设备对环境振动的高要求,首先分析并计算环境振动对其影响,给出振动加速度反应谱曲线,按照单自由度体系对加支座的单晶炉进行强迫振动分析;然后按基本烈度8度分析并计算设备的水平地震作用及其效应.     

基于反应谱法的桥式起重机地震响应计算与分析

本文介绍了起重机结构对地震波响应的计算原理和方法,重点探讨了反应谱法的特点和计算流程,包括振型分解和振型组合的计算。以1台核电站辅助桥式起重机为例,采用反应谱法进行了地震响应计算,计算结果表明：大车运行机构不需要安装防脱轨定位装置;起重机的横向刚度是薄弱环节,在地震波的作用下,响应幅度值已经超过跨度的1/1 000;桥架结构强度满足设计规范要求。以上结果为起重机抗震设计提供了借鉴。     

整组阳极板振打加速度有限元分析

采用有限元分析软件ABAQUS,对电除尘器整组阳极板振打加速度进行有限元分析计算。计算结果反映了极板上的加速度值以及加速度的分布规律,计算结果与实际情况吻合。因此有限元法为整组阳极板振打加速度的求解提供了一种简单有效的方法,同时为电除尘器的设计和改造提供了参考。     

基于能力谱的建筑物震害评估及城市抗震规划

为减轻地震建筑物破坏带来的人员伤亡和经济损失,根据能力谱方法计算7度和8度地震影响下建筑物的破坏状态,在此基础上进行城市抗震规划。首先把城市建筑物分成钢筋混凝土、砌体、钢框架及木结构4类;然后利用能力谱方法得到建筑物各种损坏状态的概率及震害指数;最后提出抗震规划措施,在GIS环境下可视化表达建筑物震害分级图。结果表明,中层小于低层和高层建筑物的震害指数;对低层和中层建筑物,钢筋混凝土的抗震能力较强。7度地震时,未设防和低设防建筑物的震害指数在0.5和1.0之间,轻微破坏;部分中等设防和高设防建筑物的震害指数小于0.5,基本完好。8度地震时,4类建筑物的震害指数在0.5～1.0之间,轻微破坏。进行城市抗震规划后,建筑物受7度地震影响时基本完好,受8度地震影响时轻微破坏。     

隔震连续梁桥结构以位移为基础的抗震设计方法

笔者对隔震连续梁桥结构提出了一种以位移为基础的抗震设计方法 ,建立了设计位移反应谱 ,给出了设计步骤 ,该方法可对对称与非对称隔震连续梁桥结构采用相同的设计步骤进行基于位移的抗震设计 ,最后对设计算例用振型分析和非线性时程分析验证了设计结果的合理性     

近断层地震动考虑能量损伤效应的非弹性强度需求

由于靠近断层处地震地面运动中速度脉冲作用的存在,导致传统的基于瞬时加速度反应谱的抗震设计,不能有效考虑由此带来的巨大能量耗散和位移需求。笔者采用代表性的脉冲型实际近场地震记录和人工模拟三角函数地震动时程,在分析累积输入地震动耗能和结构位移间关系基础上,提出了等效速度比的表达式;给出了近场地震动的等效变形需求表达式;提出了等价延性系数的概念,来考虑由于地震动能量耗散对结构的强度需求;经非线性时程分析方法对其稳定性进行了验证比较,有利于增强结构的安全性。     

基于VOF法的球罐内液体晃荡数值模拟及载荷计算

储液设备在地震载荷下会产生随机、非线性的晃荡附加力。如何获取盛装液体的特种设备由晃荡产生的附加力,对于装置抗震安全性分析具有十分重要的意义。本文尝试通过计算流体力学模拟(CFD)计算振动载荷下的晃荡附加力,采用VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合k-ε湍流模型,通过UDF(User Define Function)加载振动加速度载荷模拟了不同盛装量下的球罐液体晃荡过程,得到球罐内表面压力分布,并积分计算由于液体晃荡产生的附加力。模拟结果与实验数据相符,验证了VOF方法对储液装置晃荡研究的适用性。     

双塔高层建筑基础及顶部连廊隔震结构设计

以某地区大底盘双塔高层顶部连廊结构工程为例,针对基础采用有、无铅芯钢板叠层橡胶隔震支座(LRB、LNR)、顶部连廊采用摩擦摆隔震支座(FPS)的隔震结构,阐述了分析设计方法,对结构在8度(0.20g)多遇、设防及罕遇地震作用下的地震反应进行动力时程分析。分别对1号塔楼和2号塔楼及整体模型隔震前后的层间剪力比、倾覆力矩比进行了对比验算,并补充了三向罕遇地震动作用下的结构层间位移角及温度变化下的隔震支座位移。结果表明:该方案具有明显隔震效果,在地震和温度应力作用下隔震结构各项抗震指标均得到大幅度衰减。     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座的减隔震研究

考虑了铅芯橡胶支座的非线性特性和桥梁结构的相互影响 ,并在建立有限元铁路连续梁桥全桥动力分析模型的基础上 ,采用了时程分析的方法 ,对不同地震输入激励条件下的铁路连续隔震桥梁的动力响应及参数影响规律 ,进行了计算研究 ,取得了一些有实用价值的结果 ,为铁路连续梁桥的减隔震设计 ,提高桥梁结构的抗震安全性提供了科学依据和重要参考。     

基于神经网络的矮塔斜拉桥近断层地震响应参数敏感性分析*

为研究近断层地震动对矮塔斜拉桥地震响应参数敏感性的影响,提出基于BP神经网络配合有限元分析的参数敏感性分析方法（FBSA法）,以某铁路矮塔斜拉桥为研究对象,进行参数化有限元建模,运用BP神经网络计算近断层地震动作用下矮塔斜拉桥响应以及自振频率对各参数的敏感性系数,分析近断层脉冲地震动对地震响应敏感性的影响规律。研究结果表明:FBSA法可快速、精确地完成敏感性分析,为抗震设计与优化提供更全面的参考;矮塔斜拉桥几何布置和截面尺寸对振型刚度影响较大;近断层脉冲地震动作用下,桥梁位移和内力响应明显增大,各设计参数对桥塔位移、桥墩位移和内力以及主梁横向位移和弯矩的参数敏感性具有显著影响,对主塔内力和主梁竖向位移参数敏感性的影响不明显。     

近场地震速度脉冲效应及模拟模型的研究

从近场地震速度脉冲的形成机理分析入手 ,对近场地震动的时程曲线和反应谱进行探讨 ,说明了具有前方向性速度脉冲效应的幅值要大的多 ,对反应谱的长周期段影响显著 ,使反应谱变胖 ,引起谱峰值向长周期处漂移 ,蕴含了巨大的地震能量 ,因此 ,对结构抗震提出了更高的要求。在以上研究的基础上 ,对典型的简化脉冲模拟模型参数进行讨论 ,提出了更为合理的参数取值 ,最后 ,从时程曲线、反应谱和结构地震反应 3个方面 ,对模拟脉冲和实际记录的差异进行对比 ,验证了推荐参数的合理性。     

Enhanced seismic performance of non-standard bolted flange joints for petrochemical piping systems

This paper presents an experimental test campaign carried out on a number of seismically enhanced Bolted Flange Joints. In particular, two non-standard Bolted Flange Joints, comparatively thinner than standard ones, were designed and their performance was evaluated through several monotonic and cyclic tests. Experimental results exhibited a favourable performance of the examined joints under bending and axial loading and moderate internal pressure; a good capacity in terms of strength, ductility, energy dissipation and leakage was observed. A comparison between experimental results and Code-based design loads proved the usability of the proposed joints during and after Operating Basis Earthquake ground motions. Finally, a comparison between capacity and seismic demands of these joints adopted in a piping system of a realistic Case Study suggested their suitability for seismic applications as well as some building code deficiency with respect to response modification factors.     

框架剪力墙结构抗震动力性能与抗侧向倒塌能力研究

为了探讨框架剪力墙结构的抗震动力性能和抗倒塌能力,针对一典型的20层钢筋混凝土框架剪力墙结构展开研究。首先,利用静力弹塑性方法对结构进行推覆分析,得到多遇、设防、罕遇地震下的性能点处相关参数;然后,选定合适的地震动记录和损伤指标,利用增量动力分析方法研究结构的地震反应和抗倒塌能力。结果表明:在小震和大震作用下,结构的层间位移角均满足规范限值要求,Collapse塑性铰主要出现在结构底层,可以实现大震不倒;随着楼层的增加,结构的层间剪力逐渐减小,有个别地震动记录在15层左右剪力会突然增大;结构50%倒塌概率对应的地震加速度为2.41 g,说明该结构的抗倒塌能力较强。     

Seismic fragility analysis of a coupled tank-piping system based on artificial ground motions and surrogate modeling

The catastrophic consequences of recent NaTech events triggered by earthquakes highlighted the inadequacy of standard approaches to seismic risk assessment of chemical process plants. To date, the risk assessment of such facilities mainly relies on historical data and focuses on uncoupled process components. As a consequence, the dynamic interaction between process equipment is neglected. In response to this gap, researchers started a progressive integration of the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) Performance-Based Earthquake Engineering (PBEE) risk assessment framework. However, a few limitations still prevent a systematic implementation of this framework to chemical process plants. The most significant are: (i) the computational cost of system-level simulations accounting for coupling between process equipment; (ii) the experimental cost for component-level model validation; (iii) a reduced number of hazard-consistent site-specific ground motion records for time history analyses.In response to these challenges, this paper proposes a recently developed uncertainty quantification-based framework to perform seismic fragility assessments of chemical process plants. The framework employs three key elements: (i) a stochastic ground-motion model to supplement scarcity of real records; (ii) surrogate modeling to reduce the computational cost of system-level simulations; (iii) a component-level model validation based on cost-effective hybrid simulation tests. In order to demonstrate the potential of the framework, two fragility functions are computed for a pipe elbow of a coupled tank-piping system.     

Effects of soil-structure interaction on fragility and seismic risk; a case study of power plant containment

Safety-related structures are designed to provide a safe environment for the occupants and equipment during and after earthquakes. This is due to the fact that any damage imposed to the systems might lead to catastrophic consequences. Seismic probabilistic risk assessment (SPRA) is a systematic approach for the quantification of the seismic risk. One of the crucial steps in this assessment is to determine the seismic capacity of the structures by fragility method. After a review of available methodologies, this article analyzes the seismic fragility for a typical power plant containment considering the effects of soil-structure interaction (SSI). The structure and underneath soil profile are analyzed as a unified model by the subtraction method. Two steps are considered for the assessment of seismic response: In the first step, a fixed-base hypothesis framework is implemented to the computational problem. The second step covers computations taking into account the SSI effects. Using the results of seismic response analysis and safety factor method, seismic fragility of the structure is computed and related fragility curves are developed. Finally, by comparing the fragility curves, the effects of SSI are quantified on the overall seismic risk.     

脉冲参数对CFST拱桥地震反应的影响

为了研究近断层脉冲型地震作用下速度脉冲参数对大跨度CFST（钢管混凝土）拱桥地震反应的影响,基于有限元方法,以1座铁路CFST拱桥为工程背景,提出以脉冲参数对拱肋及桥墩地震反应非线性分析方法。研究结果表明:对于大跨度CFST拱桥,三向罕遇地震作用下,拱肋处于弹性状态,桥墩可能屈服,脉冲参数对CFST拱桥地震反应影响显著;同等PGA（峰值加速度）下,脉冲幅值越大,个数越多,脉冲成分对拱肋及墩地震反应贡献率越大,墩的损伤越严重;脉冲周期0~8 s内,中长周期（2~6 s）脉冲成分对拱肋及墩地震反应贡献率和墩的损伤影响较大,脉冲周期4 s时拱桥地震反应最大。     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应，以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例，建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响；分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低，地震波作用于结构的内力响应越大；曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞，且温度越高，碰撞效应越强；高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力，在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考；近断层脉冲地震动相较于远场地震动，结构地震响应更大，对结构的破环性更强，故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

城市大跨度隧道爆破对地面建筑物影响的研究

以嘉华隧道工程开挖为研究对象,应用安全系统工程中的事故树法对爆破振动影响区域内的地面建筑物进行定性分析,找出影响地面建筑物稳定的最小割集;求出各基本事件的结构重要度,为后续监测和施工方案的调整提供理论依据。结合现场实际情况,制定合理的爆破地震波的振动监测方案。同时,对爆破振动监测结果的回归分析,确立振动传播衰减规律。分别从振动速度和峰值频率两个方面对地面建筑物的安全性进行评价。笔者研究成果对指导隧道工程开挖爆破施工和保证地面建筑物安全有重要指导作用。