高层建筑顶部突出物的地震反应分析

本文提出高层建筑顶部突出物弹性地震力的一个近似和实用的计算方法。文中在把主体结构(不包括顶部突出物的结构主体)的每个振型看成为一个广义单自由度体系的基础上,分别考虑了这些广义单自由度体系对顶部突出物地震力的影响。并在应用振型组合的原则对这些影响进行组合后,得到了结构顶部突出物弹性地震力的计算公式。根据本文方法对工程实例的计算结果表明,本文方法具有足够的精度,是实用的。     

基于抛物线内插的反应谱计算公式及其精度分析

基于反应谱的基本概念,对基于抛物线内插法的反应谱计算公式进行了严格的推导,并给出了详细的显式表达式,建立了当计算时间等步长离散时的基于抛物线内插法的反应谱计算连锁公式。通过对比简谐波输入时的反应谱计算结果,证明基于抛物线内插法的连锁公式的计算结果比广泛应用的反应谱计算方法"精确法"计算的结果更接近于解析解,有更高的计算精度。同时对多条实际记录的地震加速度时程进行了反应谱对比计算,结果表明该公式在计算反应谱时也是稳定的。作者同时发现,"精确法"计算的反应谱值与实际值相比一般是偏小的。     

等效力控制方法及其在混合试验中的应用

对于大型复杂结构的实时(拟动力)子结构试验,更适宜用无条件稳定的逐步积分方法。隐式逐步积分方法通常是无条件稳定的,然而需要复杂耗时的迭代求解非线性方法。为了避免迭代过程,等效力控制方法用反馈控制求解非线性方程,使隐式逐步积分方法在实时子结构试验中的应用成为可能。本文首先以平均加速度法为例介绍等效力控制方法的原理、关键参数的选取;然后介绍基于等效力控制的能量守恒子结构试验方法和隐式中点法;最后介绍这些方法在以防屈曲支撑阻尼器为试件的单自由度简化结构、以磁流变阻尼器为试件的海洋平台结构的实时子结构试验,以及装配式钢筋混凝土剪力墙结构和框支配筋砌块短肢剪力墙结构拟动力试验中的应用。研究结果表明:这三种等效力控制方法都具有很好的精度,等效力控制方法相对于中心差分法具有更好的稳定性。     

牛顿法计算Sarma法边坡安全系数

根据Sarm a法的基本假定即条块侧面与底面抗剪强度按同一比例调用,将斜条块侧面的推力分解为分别与摩擦力和凝聚力有关的2个分量,由条块力的平衡条件,推导出更为简洁的隐含安全系数的条块推力递推方程。为了加速收敛,采用牛顿法迭代法计算安全系数,并推导出计算中所需有关导数的解析表达式。同时,利用所得推力递推方程重新推导出了临界地震加速度系数Kc的显式表达式,该式与原始的Sarm a法等效,但形式上更为简明且便于应用。算例表明,本文的改进的Sarm a法算法收敛迅速,迭代3~5步即可达到工程所需精度,计算结果与经典算例Sarm a法解答及塑性力学理论解均非常接近。     

地震动相位差谱的统计规律

本文建立了地震动相位差谱的经验模型,并根据地震动加速度记录资料,对模型中的系数进行统计回归,建立了地震动相位差谱经验关系。结果表明,地震的震级和震源距对加速度时程相位差谱的均值曲线和方差都有重要影响,震源距相同震级不同时相位差谱的均值曲线近似平行;震级相同而震源距不同时相位差谱的均值曲线不仅上下移动而且形状如发生变化,震源距的增加将加大其低频处与高频处的差异。相位差谱的方差将随震级和震源距的增加而变大。     

川滇甘陕地区反应谱平台值的统计分析

本文利用近十年我国川滇甘陕地区有场地资料的2 388条水平向强震记录,采用差分进化算法对水平向加速度反应谱进行拟合,计算得到了每一条加速度反应谱的平台值。将强震记录按照场地类别、震级和震中距进行分类,统计分析了不同情况下的加速度反应谱平台值。结果表明,川滇甘陕地区的水平向加速度反应谱平台值随着场地类别的提高而增大,随着震级的增大而增大,随着震中距的增大而减小,在相同场地类别下反应谱平台值随着设计基本地震加速度的增大而增大。最后在统计的基础上,本文还给出了川滇甘陕地区的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ场地的加速度反应谱平台值的均值以及场地影响系数,并与第五代地震区划图的场地影响系数进行了对比。     

多点风激励下高层建筑响应分析方法

以高层建筑风振响应分析方法为研究对象,推导了CQC方法和SRSS方法的计算公式;同时,特别介绍了谐波激励法(HEM),并在虚拟激励法的基础上提出了一种新的算法——谱分解法(SDM)。将这些方法用于广州西塔风振响应分析中,结果表明:CQC方法是精确算法,但计算量大;SRSS方法计算效率高于CQC方法,但会损失计算精度;HEM方法占用内存少,计算效率高;SDM方法具有和CQC方法一样的精度,但计算效率更佳。通过精度和效率的对比分析,建议在高层建筑风振响应分析中优先采用HEM方法和SDM方法。     

台站到时差t_(-)相等情况下震源位置的测定

本文对测定震源位置的和达法进行一些初步讨论。从理论上指出,当有两个以上台站的t_(-)相等时,可使测定方法简化,在一般情况下,亦可使精度提高。本文亦给出了如何利用这些t_(-)相等的台站测定震源位置的方法。     

沉积谷地二维非线性地震反应FEM⁃IBIEM耦合分析∗

采用有限元-间接边界积分方程耦合方法(FEM-IBIEM)并结合土体等效线性理论,对地震波入射下二维沉积谷地的非线性地震响应进行了模拟分析,得到了半圆形沉积谷地典型观测点的加速度时程曲线及反应谱曲线。结果表明,与线性模型相比,等效线性化模型场地加速度时程幅值有明显下降趋势,部分点位降幅可达40%;加速度时程在SV波垂直入射情况下的降幅普遍大于30°斜入射时情况;加速度反应谱幅值在高频段下降更为显著,且某些点位加速度反应谱卓越周期有较大增长。     

参数对地震动随机模拟结果的影响分析*

随机有限断层法是模拟近场高频地震动常用的方法,且被国内外研究者证实是成功的且有效的模拟高频地震动的工具。由于随机有限断层模拟方法输入参数较多,造成对模拟结果的不确定因素也相应较多,因此在使用随机有限断层法时如何合理地确定输入参数则成为研究者需要考虑的首要问题,也是成功重建场点加速度纪录的关键环节。简要地介绍了地震动模拟的基本理论、流程和主要参数的意义,在国内外研究者的研究成果基础上以芦山 M_w6.6 地震为例重点分析了地震动持时对峰值加速度(PGA)、5% 阻尼比加速度反应谱(PSA)和加速度傅里叶谱(FAS)模拟结果的影响。主要得出以下结论：(1)在特定震级下,持时模型对峰值加速度影响较大,特别是断层距越小时,这种影响作用越明显;(2)通过四种持时模型得到的傅里叶谱和反应谱以及模型偏差分析可知,根据记录 90% 有效持时拟合其与震中距得到的持时模型表现较好。最后分析了脉冲百分比和断层上缘埋深等参数对模拟反应谱的影响,结果显示：(1)在相同震级下,反应谱幅值随脉冲百分比的变化差异不大;(2)在断层方位尺寸给定的前提下,反应谱幅值随上缘埋深的增加而减小。这些结论可以为随机有限断层模拟方法的工程实际应用时更合理地挑选参数提供理论依据,也可以相应的提高模拟精度。     

基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的结构隔震

研究了基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的框架结构隔震理论和方法，建立了3种不同支承条件下单自由度隔震体系的运动方程，并对一个典型的4层框架结构，分析了它在地震作用下的时程反应。结果表明，SMA绞线-叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置，它用于框架结构中，能有效地减小结构的位移、速度和加速度反应。     

滑坡模型试验γ射线透射法测量精度问题

在运用γ射线透射法测量大型滑坡模型土壤含水量的过程中,为了提高试验的精度,综合分析了影响γ射线透射法测量精度的多种因素。其中,重点分析了水的质量吸收系数μ对测量精度的影响以及影响μ值准确性的各种客观因素。针对大型滑坡模型试验的特殊条件,对位于滑坡模型土壤不同深度处的观测点取与之对应的相同水深处实测的μ值来处理试验数据,以利于提高精度。实践结果表明,这一处理方法对于提高试验的精度是有效的。     

土-桩-框架结构非线性相互作用的精细数值模型及其验证

利用有限元软件ABAQUS,建立了土-桩-框架结构非线性相互作用(SSI)的二维精细有限元模型,分别采用记忆型粘塑性嵌套面模型和损伤塑性模型模拟土体和混凝土材料,采用梁单元和rebar单元模拟RC桩基及其内部纵筋,采用接触面对法模拟桩土接触效应,取得了良好的计算效果。将自由场、框架、土-桩-框架结构模型的分析结果和其它成熟的计算软件进行对比,验证了数值模型的有效性。分析发现:桩基外侧靠近承台处的土体的非线性反应很强烈,而桩基内部土体的非线性反应较小,很大程度上只是跟随群桩一起运动。由于桩土动力接触,桩顶的加速度反应可能超出上部结构,并且桩顶的加速度时程曲线上有非常明显的"针"状突变。随着地震动强度的增加,上部框架逐渐表现出单自由度体系的动力特征,加速度反应谱有从多个波峰退化为单一波峰的趋势。     

ENVISAT卫星先进合成孔径雷达数据水体提取研究——改进的最大类间方差阈值法

星载雷达遥感是目前洪涝灾害水情监测的重要技术手段之一,而欧空局ENVISAT卫星上搭载的先进合成孔径雷达ASAR是目前功能最为强大的星载雷达系统。依据微波遥感影像中水体后向散射系数相对较低的特征,将图像分割中的常用算法——阈值法应用到ENVISAT ASAR数据水体提取中。进行了洞庭湖地区2007年枯水期和洪水期两景ENVISAT/ASAR APP-1P影像的实例研究,结果表明,综合考虑类间和类内方差两个因素的改进的最大类间方差法较之双峰法和最大类间方差法,其确定的最优阈值水体提取精度最高。另外,该方法相对简单、容易实现,可极大地提高当前ASAR数据计算机水体识别的自动化水平,进而推动ASAR数据于阴雨或多云天气条件下在洪涝灾害水情监测中的应用。     

基于多速率卡尔曼滤波方法的位移和加速度数据融合

为了尽可能地利用加速度传感器和位移传感器中的冗余信息、提高振动实测数据的精度,将结构同一位置的加速度和位移观测值进行数据融合处理,提出了一种基于维纳过程加速度模型的多速率卡尔曼滤波数据融合方法。首先给出了基于维纳过程的多速率卡尔曼滤波数融合模型;然后在加速度和位移观测值的基础上,通过多速率卡尔曼滤波数据融合得到位移、速度以及加速度的的最优估计,并对融合结果进行卡尔曼平滑处理,进一步提高了状态估计准确性;最后数值分析了不同噪声水平和采样频率比对融合算法的影响,而且与相关文献的结果作了对比分析。结果表明,本文方法合理有效且具有一定的噪声鲁棒性。     

城市地下综合管廊节点地震响应的影响因素分析

建立城市地下综合管廊典型节点二维有限元模型,分析在不同地震波不同峰值加速度、不同地震波相同峰值加速度,以及是否考虑土-结构接触面的接触作用下的地震响应。结果表明：①在不同地震波不同峰值加速度作用下,随地震波峰值的增大管廊节点的侧向位移、峰值加速度、峰值应力随之增大;②在不同地震波相同峰值加速度作用下,地震波的频谱特性对节点地震响应有显著影响;③是否考虑土-结构接触面的接触作用对管廊节点地震响应有较大影响。     

基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析

以人工合成的多点、多向地震加速度时程作为地震动输入,基于Bishop条分法推导了地震边坡稳定安全系数的表达公式。在此基础上,针对某一具体算例,分析了不同地震峰值加速度下的不同坡高边坡稳定安全系数的变化规律,并与单点、单向地震动输入的结果进行了对比。结果表明,对于本文给出的算例,在坡高与地震峰值加速度都相同的条件下,多点、多向地震作用下的边坡安全系数要大于单点、单向作用下的安全系数;当坡高小于30 m、地震峰值加速度小于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数与单点、单向相差不大;当坡高大于30 m、地震峰值加速度大于0.1 g时,多点、多向地震动作用下的边坡安全系数相对单点、单向要小36%以上,此时边坡稳定性评价必须考虑地震动的多点、多向特性。     

工程结构地震反应与地震动输入关系研究

工程结构地震动输入是结构抗震设计研究中的重要问题,输入的合理与否直接影响着结构抗震能力。本文以框架结构为分析对象,将结构振动周期作为结构动力参数,地震记录加速度反应谱的特征周期作为地震动特征参数,通过计算对比发现:场地条件相同、峰值加速度相同、震中距相近的情况下,反应谱特征周期与结构基本周期接近的地震记录会让结构产生较大的地震反应。     

基于BP神经网络的饱和砂土液化判别方法

基于唐山地震中大量的砂土液化现场实测资料,选取描述地震动特性的烈度、震中距、地面峰值加速度和描述砂土层埋藏环境条件的地下水位、标贯点深度(土层深度)、上覆非液化覆盖土层厚度、有效覆盖压力,以及表示砂土自身属性的标准贯入锤击数、平均粒径、不均匀系数、修正标贯击数共11个指标的不同组合作为输入变量,采用快速BP算法和LM算法构造了饱和砂土液化判别的BP神经网络预测模型.通过所建网络模型的训练、验证和应用,结果表明:(1)所建14个BP神经网络模型都是有效的,液化判别的准确度与模型输入变量的不同组合有关;(2)增加网络模型的节点(考虑因素较多)并不一定能够提高BP神经网络模型的液化判别准确度,反而增加了BP神经网络模型的复杂性和学习时间;(3)两种算法的BP神经网络模型都有很高的液化判别准确度,LM算法的计算速率要比快速BP算法快得多,但在计算过程中需要更多的内存,建议采用LM算法;(4)采用所提BP神经网络模型的权值与阈值进行其它预测样本的液化判别时,判别结果可能偏于保守;(5)从影响砂土液化的主要因素、获取指标难易程度考虑,在与<建筑抗震设计规范>砂土液化判别公式考虑指标一致的情况下,建议采用BP神经网络模型M4或M5a,该模型简单、方便,且其预测准确度远高于<建筑抗震设计规范>的砂土液化判别准确度.     

圆形和直墙拱形地下隧道地震反应数值模拟对比分析

考虑土与结构动力相互作用的影响,将地基土—地铁区间隧道结构体系视为平面应变问题,建立了土—地铁区间隧道非线性动力相互作用的有限元分析模型,对圆形和直墙拱形隧道的地震反应进行了数值模拟;分析了在相同的埋深和场地条件的情况下不同隧道结构形式在不同地震动作用下的应力、加速度和相对水平位移反应特性。结果表明:圆形隧道结构的应力和相对水平位移反应明显小于直墙拱形隧道。从抗震设计角度考虑,选择隧道形状时应优先采用圆形隧道。