近震作用下单自由度结构的非弹性响应分析研究

通过选择几条典型的脉冲型近震记录 ,已发现近震脉冲特性对单自由度结构基底剪力、顶部位移和延性需求的影响。为了全面地反映近震作用对单自由度结构非弹性位移响应的影响 ,笔者以结构的非弹性位移比作为指标 ,通过选取大量的近震和远震记录 ,研究了近场地面运动参数对理想弹塑性单自由度结构非弹性位移比的影响 ,着重分析了不同类型、不同程度退化效应和不同场地条件对结构非弹性位移比的影响 ,并与远震作用计算结果进行了对比分析 ,得出了一些重要的结论。     

钢筋混凝土桥墩抗震性能的试验研究之一——试验概况及试验结果

针对铁路桥梁中使用量最大、应用最广泛的单柱式桥墩 ,通过 2 4根大比例的桥墩模型的伪静力试验 ,研究了其延性抗震性能。通过对试验数据的分析 ,研究了这类桥墩的力—位移关系、滞回模式等变化规律。笔者对钢筋混凝土桥墩模型的动力抗震试验进行研究 ,其思路和方法 ,对提高和改善此类桥墩的抗震性、安全性以及工程抗震设计都是十分有益的。     

钢筋混凝土桥墩抗震性能的试验研究之二 试验结果分析与结论

笔者针对前文所述试验中出现的破坏现象和试验数据 ,通过统计分析 ,研究了该类桥墩的力—位移关系、延性变形能力、抗力特性、滞回模式、耗能指标、损伤破坏模式 ,以及配筋率、箍筋布置、剪跨比等结构参量对该类参数的影响 ,进而为实际铁路桥梁的延性抗震设计提供了必要的试验依据     

梁桥钢筋混凝土叠合桥墩延性抗震性能研究

在桥墩抗震设计应用了叠合结构思想 ,分析了叠合桥墩受力原理与特性 ,在此基础上研究了叠合桥墩的延性计算方法。结合梁式桥算例 ,分别沿桥梁纵向、横向和三维输入实震记录进行计算 ,与普通桥墩计算进行对比 ,说明了叠合桥墩延性抗震性能的优越性 ,对其在桥墩上的应用作了初步研究     

钢筋混凝土桥墩刚度和强度折减系数确定

为了解析地预测钢筋混凝土桥墩在反复荷载作用下的非线性滞回特性 ,笔者运用实验中得到的力 -位移滞回曲线 ,对随轴压比、配筋率和配箍率的变化而变化的刚度和强度折减系数 ,进行了回归分析 ,并提出了计算表达式。按照笔者的理论力 -位移滞回模型 ,能预测现存钢筋混凝土桥墩的刚度和强度折减情况 ,对桥梁钢筋混凝土桥墩的可靠性和抗震性能的检验 ,有实用价值     

铁路简支梁桥墩承受列车制动力的研究

应用结构分析的伪动力法 ,对不同跨度、不同长度的铁路重力式简支梁桥进行了大量计算 ;确定了 16m、2 4m及 3 2m跨度桥梁桥墩可能承受的最大制动力 ,为确定重力式简支梁桥墩制动力设计值提供了理论依据。在此基础上 ,以墩底承受的弯矩为准 ,对制动力作用下的桥墩安全性问题进行了分析     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。     

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。     

欧洲规范关于延性桥梁抗震设计方法的安全性评价

评价了欧洲桥梁抗震设计规范 (Eurocode 8,part2 ) [1] 关于延性桥梁抗震设计方法的安全性。以一座高架桥横向抗震设计为例 ,按 3个不同的性能系数设计圆柱式桥墩 ,根据欧规规定的最小配箍率配置箍筋 ,使用自编程序MCAP[2 ] 评价其实际达到的延性水平 ,并通过非线性时程分析评价其抗震性能。结果表明 ,欧洲规范规定的最小配箍率足以保证结构达到预期的最低延性能力 ,性能系数具有相当大的安全储备。同时可以借鉴欧洲规范 ,作为延性桥梁抗震设计的一种安全设计方法。     

输电塔线体系冲击断线安全评估及减振控制研究

为有效抑制恶劣服役环境中输电塔线体系的断线事故,首先建立输电塔线体系的分析模型,提出断线动力效应的非线性分析方法及其导线与地面之间的非线性接触力计算方法,准确模拟断线过程中的接触效应,评估冲击力作用下输电杆塔的服役安全性;然后通过在杆塔上安装黏滞阻尼器,提出一种输电塔线体系断线效应的减振控制方法,减小结构振动并提高安全储备;最后以某输电塔线体系为实例,评估断线作用下该塔线体系的安全性。结果表明:塔线体系在断线作用下动力冲击效应较为显著,采用黏滞阻尼器可有效减小结构的断线动力效应,使位移、速度和加速度峰值的减振率达15%,35%和60%。     

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。     

基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究

减隔震措施的合理配置是高速铁路地震经济性目标控制的关键。为了对采用不同减隔震装置的高速铁路连续梁桥抗震性能进行量化研究,基于桥梁系统地震易损性分析,选用4种减隔震方案进行对比分析。4种方案分别为:全桥抗震设计方案（方案1）、全桥双曲面球型隔震支座+粘滞阻尼器方案（方案2）、中墩摩擦摆+边墩普通支座与阻尼器配合方案（方案3）和全桥摩擦摆+边墩阻尼器方案（方案4）。结果表明:高烈度高速铁路桥梁须通过减隔震设计才能满足抗震设防目标,综合经济性和抗震性能2方面因素,方案4有效降低了结构内力响应和位移响应,为所列方案中的最优方案。     

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。     

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。     

基于风险分析的城市防灾减灾规划编制——以地震规划为例

为减轻城市灾害损失,提出城市防灾减灾规划编制方法,将减灾规划分为准备、风险分析、编制和实施4个步骤。依据风险分析结果,制订防灾减灾规划目标、减灾措施及策略。给出典型的地震灾害风险分析方法。以某市为例,算出其各区域的地震风险。根据风险等级划分标准确定各区域的地震风险可接受水平。基于此结果在GIS平台上的表达,可知市内旧城区的地震风险很高,须立刻采取风险减缓措施。对减灾措施进行优化,结果表明:加快现有设防不足工程的抗震加固,严抓新建工程的抗震设防水准是提高该市抗震减震能力的关键。     

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.     

采用减隔震支座提高桥梁结构的安全性

研究了减隔震技术对提高桥梁结构抗震安全性的作用 ,采用有限元动力非线性分析程序 ,对设置板式橡胶支座、铅芯橡胶支座的桥梁结构进行了非线性时程分析 ,分析中考虑了桥梁结构与减隔震支座的非线性特性。结果表明铅芯橡胶支座较板式橡胶支座具有较好的抗震性能 ,同时针对采用铅芯橡胶支座的减隔震桥梁 ,分析了支座参数变化对桥梁结构抗震安全性的影响     

坝体动力抗震及尾矿动力特性分析

为研究尾矿坝的动力抗震特性以及为抗震措施提供理论指导,以四川某尾矿库为例,分析了该尾矿坝在EI Centro地震波、汶川地震波和人工地震波作用下的位移、加速度、液化、安全系数的动力响应特性。采用GDS动三轴仪对该尾矿库的3种典型尾矿进行动力实验,研究结果表明:随着动剪应变幅的增大动剪切模量比逐渐减小,阻尼比逐渐增大;3种尾矿的动压缩弹性模量的倒数与动轴向弹性应变之间的关系为直线关系,在双对数坐标系中,平均有效应力与动剪切弹性模量的关系为直线关系;尾粉质黏土抗液化强度较低,应优化尾矿排放工艺使其尽量沉积到库尾。