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《国际地震动态》2017,(5)
随着地下结构建设的飞速发展,地下结构工程师不仅面临众多的地下结构静力设计问题,同时也面临着抗震设计问题。目前,利用大型商业软件对地下结构的动力时程分析及模型试验研究已开展较多,但其研究成果还较难应用于实际的地下结构抗震设计之中。同时,我国抗震设计规范还处于研究、发展阶段。因此,建立一套便于工程应用的简化抗震设计方法是十分必要的。本文首先从地下结构拟静力解析解方面着手,采用弹性解析解的方法探讨了自由场变形与地下结构变形之间的相互关系;然后,采用数值模拟的方法,对自由场与地下结构的动力反应特性进行了系统研究,提出了地下结构简化设计方法的基本思路,在此基础上,基于子结构法分别对反应位移法、静力有限元法进行了理论推导及方法改进;最后,介绍了地下结构弹塑性分析方法,并对地下结构拟静力实验进行了数值模拟。本文主要研究工作及研究成果如下:(1)基于解析解的自由场与地下结构变形拟静力关系研究。基于平面弹性复变函数理论分别对圆形地下结构和矩形地下结构进行拟静力解析求解,明确了地下结构拟静力解析求解的基本方法。同时,对Wang、Penzien、Bobet、Park和Huo的方法进行了系统分析,并探讨了接触条件和泊松比对地下结构变形系数的影响。(2)自由场与土-地下结构散射场关系研究。采用数值模拟的方法,研究了在P波和S波作用下,含地下结构散射场及相应的自由场的动力反应,对比分析了地下结构顶板与底板相对位移及自由场相应位置处相对位移最大时刻对应的加速度、应力等动力特征及整个时程的最大值的特征规律。通过这些动力特征分析,找出自由场与土-地下结构散射场二者的动力特性之间的联系,并以此探讨了地下结构简化抗震设计方法的可行性及研究方法。(3)反应位移法理论推导及改进。基于子结构法对反应位移法的原理进行了理论推导,提出了地基弹簧系数的多种求解方法并对地震荷载(剪应力、土层位移差等效荷载以及惯性力)的求解方法进行改进,通过算例对改进的反应位移法与规范中的反应位移法和整体动力时程分析方法进行对比分析,验证了改进反应位移法的实用性。(4)静力有限元法理论推导及改进。基于子结构方法对静力有限元方法进行了理论推导,对现有的静力有限元方法(强制边界位移法、反应加速度法、反应应力法)进行了对比研究,提出了静力有限元计算模型,并验证了该方法的实用性。(5)地下结构弹塑性简化分析方法。采用地基刚度衰减的方法,对规范中反应位移法、改进反应位移法以及静力有限元法在土体弹塑性条件下的计算结果与动力时程方法进行对比,验证了这3种方法在土体弹塑性条件下的计算精度。同时,采用数值模拟的方法,模拟了地下结构拟静力条件下的弹塑性反应。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(2)
海底隧道主体通常埋置于海下基岩内,两端以一定的坡度上升连接至地面,其上岸段通常会穿越不同性质的地层。由于各地层力学性能存在较大的差异,容易引起应力集中,从而导致隧道结构发生破坏。文中以穿越上软下硬地层上岸段海底隧道为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分别使用动力时程分析方法和拟静力分析方法研究穿越不同性质地层的隧道结构地震响应。在动力时程分析中,分别建立了穿越上软下硬地层、均质岩石地层和均质硬土地层3种工况的隧道模型。分析表明,隧道穿越上软下硬地层时,内力最大,且变形不均匀,穿越均质岩石地层时内力最小。在拟静力分析中,通过对土体施加一维等效线性分析得到场地变形计算隧道的反应。分析表明,拟静力分析方法所得结果与动力分析方法所得结果基本吻合,但拟静力法效率更高,更便于复杂隧道结构的地震响应分析。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2020,(3)
整体强制反应位移法采用土-结构相互作用模型,将地震作用下的土层位移以强制位移的方式施加到整个土层上,从而计算结构在地震作用下的响应。本文以天津某地铁盾构隧道为例,采用整体强制反应位移法进行地铁盾构隧道结构的抗震分析计算。为了验证该方法在复杂软土场地下盾构隧道结构抗震分析中的适用性,以时程分析法为基准,对比分析整体强制反应位移法、反应位移法和时程分析法3种方法计算出的盾构隧道结构内力图和内力峰值。研究表明,整体强制反应位移法具有较好的适用性及易操作性,具有较高的计算精度,是一种方便有效的抗震设计拟静力方法。 相似文献
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边坡地震稳定性分析探讨 总被引：16，自引：0，他引：16
传统的拟静力法和安全系数时程分析法在评价边坡地震稳定性时存在一定的局限性。在提出准确的评价边坡地震稳定性必需因素的基础上,建议对边坡地震稳定性分析方法重新进行分类。根据动力分析得到的边坡在地震作用下的破坏机制和破裂面的性质和位置,提出基于拉-剪破坏的动力时程分析法和强度折减动力分析法。第一种方法将FLAC计算得到破坏时刻的动应力施加到静力情况下边坡上,采用动力分析得到的拉-剪破裂面,结合极限平衡法求解边坡地震安全系数,是一种改进的动力有限元时程分析法;第二种方法考虑了拉-剪破坏的FLAC强度折减动力分析法,是完全动力的方法。最后通过算例分析验证了新方法的可行性,为边坡地震安全系数计算提供了一种新的思路。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2016,(1)
以典型的两层三跨地铁地下车站结构为研究对象,采用基于自由场位移场频域等效线性分析结果的反应位移法和反应加速度法分析地下结构的地震弯矩,并与基于ABAQUS软件的地下结构地震反应非线性时程分析的计算结果进行了比较,对比了不同地震动强度、结构刚度及顶板埋深对地下结构地震弯矩的影响。结果表明:输入地震动强度越大,拟静力法与动力非线性时程法计算结果之间的差异越大;地下结构刚度越大,两者之间的差异也越大;中等强度的地震动作用时,相对于动力非线性时程法的计算结果,浅埋结构的拟静力法结果偏大,深埋结构的拟静力法计算结果偏小;反应位移法和反应加速度法的计算结果差异很小。该研究结果对地下结构抗震设计方法的比选具有一定的指导意义。 相似文献
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框架剪力墙结构模态静力非线性抗震分析方法研究 总被引：5，自引：2，他引：3
本文在模态pushover分析方法基础上推导建立了模态静力非线性分析方法,对一栋10层框架剪力墙结构进行了静力非线性分析,提出了目标位移求解的等效单自由度体系弹塑性时程分析迭代法,计算结果与相应时程分析结果进行了比较,表明两者吻合较好,验证了本文计算方法的有效性。另外,对同一结构,计算分析了在不同水平荷载模式下的静力非线性分析结果,比较不同荷载模式对计算结果的影响,为静力非线性分析方法的推广使用提供参考。 相似文献
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地震动的空间变异性对多支承结构的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
导致地震动空间变异性的原因主要在于：几何不相关性效应、行波效应、局部场地条件效应。利用时程分析的方法分析了单跨框架结构和美国Las Vegas市区内某24跨立交桥的简化模型，对地震动空间变异性三个主要因素的单独影响、综合影响分别进行了系统分析。结果表明地震动的空间变异性改变了一致激励下结构的动力反应，并且引入了一致激励情况所不存在的拟静力反应，对结构的总反应具有很大的影响。与较激励的情况相比，结构的反应可能增大，也可能减小，这依赖于结构上截面位置、场地条件和所采用的地震动时程样本。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(3)
砖砌体房屋在历次地震中的破坏均较为严重,为了准确评估其在大震作用下的抗震性能,选择高效的结构分析方法并选取合适的破坏状态指标至关重要。首先,在仔细比较现有结构非线性分析方法的基础上,结合砖砌体结构的特点,采用了可以"考虑构造柱影响"的砖墙体三线型恢复力模型,并建立了砖砌体结构的层剪切非线性分析模型,利用基于自平衡力的弹塑性动力反应分析方法实现了砖砌体结构的非线性动力时程分析;然后,选取延伸系数作为砖砌体结构的破坏状态指标,来判别结构的破坏状态;最后,利用一个带有震害的实际算例,采用三条能充分反映该工程场地特征的地震动对其进行非线性动力时程分析,验证了文中砖墙体恢复力模型、非线性动力时程分析方法以及破坏状态指标的合理性和有效性。文中所确定的模型、方法和破坏状态指标可为大震作用下砖砌体房屋的抗震性能鉴定和评估、抗震加固以及震害分析提供方法和依据。 相似文献
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基于增量动力分析(IDA)的倒塌易损性分析方法是评估建筑结构抗地震倒塌能力的精细方法,但分析过程比较繁杂且非常费时。为了较快地评估建筑结构的抗地震倒塌能力,首先利用静力非线性(pushover)分析,获得结构倒塌能力的初步估计值aS*,然后将每个地面运动记录调整到aS*,对结构进行动力时程分析,记录结构的动力时程反应,利用IDA的思想得到结构的中值数倒塌谱强度?CTS。该方法与传统的增量动力分析方法相比较,可提高计算效率,计算精度也满足要求。 相似文献
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随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。 相似文献
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由于受制于计算机软件中的消能减震单元,目前尚无较适用的静力分析方法应用于消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。有关含消能减震部件的结构分析,主要以动力时程分析和动力弹塑性时程分析方法为主,因此具有较大的难度和需要很长的分析时间。为了推进结构消能减震于工程项目上的应用,缩短分析上的繁杂程序,依据《建筑抗震设计规范》,配合美国FEMA 356规范,提出一套消能减震结构在多遇地震下的等值线性分析方法和在罕遇地震下的静力非线性推覆分析方法（pushover analysis）。此方法适用于位移型阻尼器和防屈曲支撑,不但可使消能减震结构的结构分析简化,并可避免计算机软件的限制,且在不含阻尼器元素的计算机软件上,依然可做消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。并介绍了此分析方法在消能减震结构的结构分析中的应用,以证明其可行性。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(6)
为进一步研究土-结构相互作用(SSI)体系的抗震性能,以1∶4比例尺桥梁墩柱模型为试验对象,考虑土-结构相互作用,通过拟静力试验观察了试验现象,得到了模型滞回曲线、耗能能力等数据。通过有限元软件ABAQUS建立了与试验情况相同的有限元模型,并分析计算。建模分析结果与试验结果一致,在此基础上,以本模型为对象进行了地震反应时程分析,得到了不同地基条件下的位移时程曲线及桩身应力、桩身位移响应曲线,并用m法对比计算桩的位移响应曲线。分析结果表明:不同地基条件下群桩-土-刚度较大墩柱结构体系破坏形式不同;在地震作用下,短桩基础在桩的中段处应力达到最大值,有必要在此处予以加强;在地震作用较大时,m法计算的桩顶位移偏小,且m法无法计入群桩效应,可能导致群桩基础内力的计算偏于不安全,建议予以重视。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2017,(2)
地下结构抗震是当今地震工程领域重要的研究方向之一。迄今,国内外学者在地下结构抗震分析中提出了解析方法、数值分析方法和简化分析方法等多种理论。本文系统介绍了目前国内外常见的地下结构抗震简化分析方法,包括地震系数法、自由场变形法、柔度系数法、反应位移法、反应加速度法和地下结构Pushover分析方法。针对各分析方法的计算模型、关键参数、优缺点以及存在的问题进行了较为系统的评述,采用这些方法计算了日本阪神地震中损毁的大开地铁车站地震反应,并与严格的动力时程分析方法结果进行了比较,分析了各种方法的计算精度,可为进一步发展和完善现有的地下结构抗震简化分析方法提供参考。 相似文献
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性态抗震设计已成为结构抗震设计的发展趋势,本文以约束混凝土砌块结构为对象,在提出约束混凝土砌块墙承载力计算公式的基础上,建立了砌块墙片的恢复力模型。对3座不同层数的典型约束混凝土砌块结构,在代表不同场地类别、不同地震动强度的输入下分别进行了动力非线性时程分析和静力非线性分析。通过计算结果的对比,讨论了2种分析方法中场地类别、地震动强度、静力非线性分析中侧力分布模式等影响,所得结论可以为用静力非线性分析估计砌块结构的抗震性能提供有益的参考依据。 相似文献
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地下结构的关键构件(如柱子等)在地震作用下可能发生破坏,进而影响结构体系的整体稳定性。在借鉴传统反应位移法的基础上,提出了一种新的位移时程反应分析方法,采用该方法对日本神户大开地铁车站进行地震响应分析。结果表明:位移时程反应分析方法能够考虑土-结构相互作用、材料非线性、几何非线性、水平地震与竖向地震的耦合作用及地震动传播的时空效应,适用于地下结构地震反应分析,利用该方法得出的地铁车站结构变形及损伤破坏与实际震害观察具有较好的一致性,并指出大开地铁车站结构的整体垮塌是由于柱子剪坏和高轴压联合作用所致。 相似文献