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采用动力有限元数值模拟的方法,设置四种不同仰坡坡度的模型,沿隧道轴向方向输入地震波,探究隧道洞口段及仰坡在不同仰坡坡度影响下的动力响应,并通过对无隧道通过的纯边坡模型与相同条件下有隧道通过的边坡模型的动力响应进行对比分析,研究隧道的存在对坡面动力响应的影响。研究结果表明:(1)由于临空面的存在,隧道洞口段的位移与加速度具有明显的放大效应。不同坡度模型的位移峰值皆位于y=0m断面的拱顶处,在距洞口y=40m后的各控制点位移差值迅速减小。(2)随着仰坡坡度的增加,同一断面处隧道的位移值随之增加,洞口段的截面变形也随之增大。(3)当坡度α≥60°时,坡面位移随着坡面高程的增加而增大;当坡度α60°时,坡面位移随着坡面高程的增加先增大后减小,在0.4~0.6倍坡高处达到最大,即随着坡度的增加,坡面的位移峰值也就越靠近坡顶。(4)隧道的存在对于坡面的稳定性有重要影响,这种影响在洞口附近尤为明显。 相似文献
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针对黄土地区山岭隧道面临的强震灾害现实特点,以强震作用下洞口周边土体与隧道结构的地震动放大效应为主要研究目标,通过建立三维数值模型,重点研究不同坡度、坡高与入洞高程模型的坡面高程方向、水平方向以及衬砌结构的加速度与位移响应规律,提出坡面加固区范围和隧道抗震设防长度建议值。研究结果表明:仰坡高度、坡角及进洞高程的变化,均会对隧道洞口段地震响应规律和破坏模式产生重要影响,缓坡易发生坡底处的剪切破坏,而陡坡易发生坡顶的拉裂破坏;随着边坡高度的增大,边坡的滑动破坏范围逐渐增大;隧道的存在对坡面地震动高程放大效应有明显"抑制"作用,在洞口水平向存在动力响应放大区,范围为2.1～2.8倍洞径;通过分析隧道衬砌沿进深方向的动力响应规律,建议黄土隧道洞口段抗震设防长度最小值为3倍洞径。 相似文献
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为了解减震层在地震过程中对隧道衬砌及围岩仰坡动力响应的影响,针对山岭隧道洞口段开展振动台物理模型试验研究,模型试验按有无减震层分为两组工况。试验结果表明:减震层的存在可以有效减弱洞口段衬砌加速度与位移的放大效应,减弱围岩振动向衬砌的传递;衬砌的应变反应在设置减震层后明显减小,特别是应变反应较大的两侧拱肩和拱脚位置,减震层的设置使衬砌的动应变接近均匀,随着地震次数的增加,减震层并不会失效,减震效率反而会有所增强;而减震层的设置不能改变围岩的加速度反应,坡面随高程的放大效应依然明显,较易发生局部的滑塌破坏,特别是高位滑塌,但坡面均为浅层破坏,不会对衬砌产生附加荷载作用,但需要注意的是滑塌的围岩会掩埋洞口,将严重影响隧道的正常使用。 相似文献
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通过大型振动台模型试验并采用Midas-GTS有限元软件进行模拟计算,研究黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征、破坏过程和地震波在模型中的传递规律,分析影响黄土隧道洞口段地震动力响应的主要因素。结果表明:边坡沿弧形开裂面的垮塌受坡脚剪切和坡顶拉裂的共同作用;边坡会对其卓越频率内的地震波产生明显放大效应,且在1/2坡高以上放大效应出现饱和现象;隧道临空面是影响隧道洞口段地震动力响应的主要因素。考虑进洞高程效应时隧道洞口段抗震设防长度可取距洞口5倍洞径范围。振动台模型试验与数值计算在位移、加速度、应力三个响应特征上吻合较好,证明二者结果合理可靠。研究成果可为隧道工程设计和地下结构抗震理论研究提供有益参考。 相似文献
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针对桥隧耦接过程中隧道面临的入洞高程及仰坡坡度的问题,采用三维数值模拟的方法,通过设置不同坡度与不同入洞高程的模型,探究隧道及仰坡在这两种因素共同影响下的动力响应。研究结果表明:(1)在振动荷载作用下,隧道拱顶的位移随着距洞口距离的增加而减小,位移峰值位于距洞口y=0m断面处,不同坡度、不同入洞高程模型均符合这一特征。(2)随着仰坡坡度的增加,隧道入洞高程的选择也应趋于增大,文中定义的隧道截面最大位移差Δ_(max)可尝试为衡量地震动力响应提供一种新的判断思路。(3)隧道的存在对坡面的动力响应有一定影响,这种影响在洞口1~1.5倍跨径范围内最明显。 相似文献
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《国际地震动态》2016,(3)
近年来,随着国家环保战略的要求,我国三北地区正在酝酿建造一批1 000 MW超临界空冷机组,与之相匹配的间接空冷塔结构一般高达200m以上,直径可达180m以上,进风口高度可达30m以上。建设地点多位于南北地震带中北段,地震危险性高,场地条件复杂。其抗震设计必须面对高烈度、土-结构相互作用以及行波效应等难题。而目前国内外关于超大冷却塔结构高烈度抗震设计问题的相关研究资料很少,可参考资料更是罕见。围绕这一问题,本文采用地震模拟振动台试验与有限元数值模拟分析相结合的手段,对超大冷却塔结构的地震破坏机理、土-结构相互作用、行波效应及其隔震可行性等问题进行了研究探讨,主要完成了以下几方面的工作:(1)采用欠人工质量相似理论设计了原型高度为220m,直径为185m的超大冷却塔结构1:30缩尺试验模型。通过地震模拟振动台试验,获得了考虑不同场地条件的不同烈度工况下超大冷却塔模型结构的动力响应、振动特性及其破坏特征,研究揭示了超大型冷却塔结构的地震作用破坏机理,发现超大冷却塔结构下部的X型支柱上下端部、筒壁最薄的塔筒喉部是其地震薄弱部位,为超大冷却塔结构优化抗震设计提供了依据。通过模型结构有限元数值模拟并与试验结果的对比分析,交互验证了有限元数值模型与试验模型的合理性。(2)针对Ⅱ、Ⅲ类场地条件下高大结构实际存在的地基土-结构相互作用效应问题,提出了对设计谱水平地震最大影响系数αmax采用修正系数αs进行调整的方法,以简化超大冷却塔结构抗震设计分析过程。采用粘弹性阻尼单元模拟地基土边界,以某超大冷却塔结构原型为例进行了地基土-结构相互作用分析。通过对比分析是否考虑土-结构相互作用两个模型的结构动力特性及地震反应,给出了Ⅱ、Ⅲ类场地条件下考虑土-结构相互作用时,冷却塔结构的动力反应规律。(3)综合考虑行波效应不利影响,提出了对设计谱水平地震最大影响系数αmax采用修正系数αT调整的方法,以简化超大冷却塔结构抗震分析过程。仍以前述超大冷却塔结构为例,进行了是否考虑土-结构相互作用效应的超大冷却塔结构行波效应对比分析,指出视波速大于1 000m/s的I类场地条件下,超大冷却塔抗震分析可以不考虑行波效应;视波速≤350m/s的Ⅱ~Ⅲ类场地条件下,建议超大冷却塔结构中应对超大冷却塔行波效应给予足够重视。(4)给出了超大冷却塔结构采用橡胶支座基础隔震技术的设计分析方法。本文采用有限元分析方法,对比研究了是否考虑土-结构相互作用、是否考虑行波效应等条件下超大冷却塔结构采用基础隔震的减震效果。以8度抗震设防为例,证明了超大冷却塔结构采取基础隔震措施后,上部结构各关键节点之间的地震反应相对位移、加速度以及X型支柱位移角均能有效降低,可大幅提升超大冷却塔结构的地震安全性。 相似文献
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开洞薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
薄板墙的滞回曲线在零位移附近有零刚度现象,存在明显的捏缩效应,常规方法是直接采用中厚板或通过强大的加劲体系将薄板转化成中厚板,但这将降低薄板墙的经济性。通过两片开洞薄钢板墙低周反复荷载试验,系统地研究了开洞钢板墙的破坏过程和破坏机理,得到了承载力,侧移刚度,延性和耗能能力等指标。试验结果表明,开洞钢板墙有较高的承载力和侧移刚度,延性和耗能能力很好。开洞不仅可以满足门窗洞口等建筑需求,而且可以减小内填板宽度,调节内填板与框架的刚度比,避免薄板墙的捏缩效应,使构件有更高的安全储备,开洞钢板墙是一种理想的水平抗侧力构件。 相似文献
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2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征,基于地震现场考察结果,采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动,开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析,研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征,探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下,墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加,但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显,最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处;水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著;墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位,墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显;裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用,但随高度增加逐渐过渡为强化作用;裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应,可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。 相似文献
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《地震工程与工程振动(英文版)》2015,(3)
The wind energy industry has been growing rapidly during the past decades.Along with this growth,engineering problems have gradually emerged in the wind power industry,including those related to the structural reliability of turbine towers.This study proposes a rapid seismic analysis methodology for existing wind turbine tower structures.The method is demonstrated and validated using a case study on a 1.5 MW tubular steel wind turbine tower.Three finite element(FE)models are developed first.Field tests are conducted to obtain the turbine tower's vibrational characteristics.The tests include(1) remotely measuring the tower vibration frequencies using a long range laser Doppler Vibrometer and(2) monitoring the tower structural vibration by mounting accelerometers along the height of the tubular structure.In-situ measurements are used to validate and update the FE models of the wind turbine tower.With the updated FE model that represents the practical structural conditions,seismic analyses are performed to study the structural failure,which is defined by the steel yielding of the tubular tower.This research is anticipated to benefit the management of the increasing number of wind energy converters by providing an understanding of the seismic assessment of existing tubular steel wind turbine towers. 相似文献
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不等高输电塔线体系风致动力响应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
以山区常用输电塔5A-ZBC2为基础,建立了山区的不等高输电塔线体系。考虑到高差的不断变化以及不同方向攻角风荷载的作用,运用随机模拟风振分析方法对其进行了分析。结果表明,位于山顶的输电塔顶位移均值最大;位于山坡的次之;而位于山底的最小。而对不平衡张力来说,位于山坡的塔所受的不平衡张力最大;位于山顶的塔次之;位于山底的塔最小。随着高差的增大,塔顶位移和不平衡张力增大。塔顶位移主要受导线风荷载影响,而塔顶速度和加速度与塔的一阶振型有关,导线振动与荷载激励相关。 相似文献
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基于性能目标的特高压输电塔抗风可靠度分析 总被引：1，自引：0，他引：1
特高压输电塔作为风敏感结构,在不同风荷载强度等级作用下,会遭受不同程度的损伤和破坏甚至倒塌。除了关注倒塌这一严重破坏,对于特高压输电塔在运营期间不同的受损程度,即不同的性能水准和表现也应重视,并采取相应的加固维修措施。通过大量调研和分析,提出以应力比和顶点位移为控制标准的性能目标,并建立了其性能水准量化模型;进而结合自适应高次响应面法,对皖电东送一上海1000kV双回路输电线路中的SZ301直线塔进行了相应的抗风静力性能可靠度分析,从而验证了所建议性能水准框架及可靠度分析方法的可行性,对工程设计和实践具有一定的指导意义。 相似文献
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对某个风电场的23座高桩-混凝土承台式海上风电塔进行了1年的强振监测,统计了其在台风、偏航冲击等作用力下的强振特性。监测数据分析发现:机舱对风向偏航时会引起塔筒强烈振动,且此类型强振现象持续时间达几十秒,有时振动加速度可超过10 m/s^2,每个月多达几百次;在某次台风作用下,塔筒的振动加速度接近10 m/s^2;施工船靠船时的碰撞引起塔筒的强振幅值接近15 m/s^2;通过分析风电塔1年运营期间的塔筒固有频率值,发现前3阶固有频率值、阻尼比未发现变化。监测结果表明:高桩-混凝土承台式风电塔在台风、机舱偏航,施工船碰撞时都会产生强烈振动。因此,机舱偏航和施工船碰撞引起风电塔的强振现象过于频繁发生,是风电塔疲劳损伤的重要因素。本文的研究成果可为此类型风电塔设计、运营安全监测及损伤诊断提供参考。 相似文献
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广州天誉大厦采用型钢混凝土框架一钢筋混凝土筒体的混合结构体系,地面以上结构采用抗震缝兼伸缩缝分隔为南、北塔两个独立结构体系,南塔高186.5 m,北塔高159.5 m.两塔的核心筒总宽度与核心筒总高的比值均超出了规范限值.为研究这种超限高层混合结构的抗震性能,对其进行了缩尺(1/30)模型的振动台试验,并建立了有限元计... 相似文献
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Dynamic tests were conducted on a 50 m high intake tower at Wimbleball dam in the U.K. The results were compared against predictions from a corresponding numerical model. The aim of this work was to validate the assumption that the compressibility of the reservoir water is not a significant factor in the seismic analysis of intake towers. Three sets of tests were conducted on different occasions with different water levels in the reservoir. In the first two tests, modal characteristics of the tower were determined from the measured responses under ambient, hammer and human excitation. These results were used in planning the final set of tests where rotating eccentric mass exciters were used to vibrate the tower. Structural accelerations and hydrodynamic pressures were measured over the height of the tower for three important bending modes of vibration. The finite element method was used to develop a numerical model for Wimbleball tower. The tower was discretized with traditional solid elements and the reservoir with incompressible fluid elements. This model was analysed to predict the modal characteristics and harmonic responses of the tower and reservoir under the various conditions imposed during the dynamic tests. Theoretical predictions of the tower's accelerations and hydrodynamic pressures in the reservoir were compared against the test results. Excellent agreement was found for the natural frequencies and mode shapes while predictions of the harmonic responses were only fair. The observed responses of the tower and reservoir support the assumption that reservoir compressibility is not a significant factor in the seismic analysis of towers of this size. 相似文献
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基于有限元分析高压输电塔结构的地震反应 总被引：2，自引：0，他引：2
输电塔结构是重要的生命线工程,对风和地震等环境荷载十分敏感。近几年,世界各地发生过多起输电塔破坏事件,给人们的生命财产和社会经济带来了巨大的损失。因此,对输电塔在风荷载和地震作用下进行更精确的分析就显得十分重要。本文采用SAP2000有限元分析软件,使用三维模型对高压输电塔结构进行多个地震动作用下的模拟计算分析。通过对同一输电塔结构输入多种不同的地震动,研究了地震的随机性对输电塔结构地震反应的影响。经对输电塔在不同地震动作用下地震结构反应的数据处理,比较其最大应力、最小应力和变形值,获得结构的地震反应特征。进一步将数据进行拟合得数值模拟计算的离散情况,从而给出不同地震动下输电塔结构地震反应的更一般情况。 相似文献
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本文基于角钢新型非线性材料本构模型对多维地震激励下输电塔倒塌破坏进行模拟研究。基于ABAQUS中RIKS算法得到不同长细比角钢的屈曲承载力,并通过承载力试验验证有限元分析结果。基于角钢滞回性能试验结果,采用Fortran语言编制角钢新型非线性材料本构模型,并与试验结果对比。建立输电塔三维有限元模型,采用动力显式分析方法,对多维地震激励下输电塔倒塌进行模拟,总结输电塔的极限承载力、杆件屈曲情况和倒塌位置。研究结果可为多维地震激励下输电塔抗倒塌设计提供参考。 相似文献
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地震作用下,若斜拉桥主塔发生损伤,将使整体损伤风险明显提高。因此对斜拉桥主塔进行地震易损性分析来评定主塔的抗震能力,进而评估斜拉桥主塔在设计基准期内的地震损伤风险,具有重要的工程和经济意义。本文通过SAP2000有限元分析软件对某斜拉桥主塔进行了纵横向的地震易损性及危险性分析,结合地震易损性和危险性分析推导出概率地震风险函数,进而开展了斜拉桥的概率地震风险分析。分析结果证明,在100年设计基准期内,纵桥向或横桥向地震作用下,本文斜拉桥"H"型主塔均满足E3水准抗震设防要求。 相似文献
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A method for analysis of response of axisymmetric towers partly submerged in water to earthquake ground motion is presented. The tower is idealized as a finite element system. The hydrodynamic terms are determined by solving the Laplace equation, governing the dynamics of incompressible fluids, subject to appropriate boundary conditions. For cylindrical towers, these solutions are obtained as explicit mathematical solutions of the boundary value problems; whereas they are obtained by the finite element method in case of towers with non-cylindrical outside surface. The response to earthquake ground motion is determined by step-by-step integration of the equations of motion. Analyses of two actual intake towers are presented to illustrate results obtained by this method. The small computation times required for these analyses demonstrate that the method is very efficient. The effectiveness of this formulation lies in avoiding the analysis of a large system by using a substructure approach and in exploiting the important feature that structural response to earthquake ground motion is essentially contained in the first few modes of vibration of the tower with no surrounding water. 相似文献