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以一座典型高速铁路五跨简支梁桥为例，建立了精细化高速铁路桥梁-轨道系统有限元模型。针对不同类型频谱特性选取了近场脉冲型、近场无脉冲型、远场长周期型和普通型地震动。输入不同频谱特性的地震动，对结构进行非线性时程响应分析，探究不同频谱特性地震动对轨道残余变形的影响规律及变形特点。结果表明：不同类型地震动对轨道残余变形的影响程度不同，轨道结构对近场脉冲型地震动的作用最为敏感；不同类型地震动作用下，轨道横向残余变形规律相似，均表现为全桥中间部分变形最大；每跨桥梁跨中竖向残余变形远大于桥墩(桥台)位置竖向残余变形；梁缝位置为轨道薄弱部分，轨距残余变形在每跨桥梁梁体连接处有明显尖刺状的突变。当PGA>0.2 g时，不同类型地震动作用下的轨道变形均随着PGA的增大而增大；当PGA=0.38 g时，桥梁已经进入塑性状态，地震动类型对于轨道残余变形的影响程度降低。 相似文献
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可修复性评价是震后结构性能评估和决策的重要方面,残余变形是可用于评价结构震后可修复性的重要指标之一。为体现梁柱节点区可能的非弹性变形模式的影响,采用3种模拟工况,即梁柱节点区不考虑非弹性变形、考虑钢筋粘结滑移以及钢筋粘结滑移和剪切变形同时发生。以此为基础,选择一6层钢筋混凝土框架-填充墙结构为算例,利用Open Sees分析软件分别建立梁柱节点不同模拟工况所对应的有限元模型,选取长、短持时地震动记录各30条并进行基于规范目标谱的匹配。以此60条地震动记录为输入进行增量动力分析,得到对应于不同节点模拟工况两组持时地震动记录的结构增量动力分析曲线、地震动重要持时与结构残余变形之间的相关性和基于残余变形的结构地震易损性曲线,进而评估地震动持时对结构震后可修复性的影响。分析结果表明,随着地震动重要持时的增长,结构残余变形均有轻微增大的趋势,且随着梁柱节点区非弹性变形发展程度的增大,此趋势愈加明显;同一工况下,相对于短持时地震动记录,长持时地震动记录对结构可修复性评价结果的影响更为明显;同一损伤水平下,随着梁柱节点区非弹性变形发展的明显,长、短持时地震动记录对其可修复性评价结果的影响均依次明显。 相似文献
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为分析两类长周期地震动作用下如何选取合理的强度指标作为结构抗震设计的输入，从2011年东日本9.0级地震、2003年十胜冲8.0级地震和2016年熊本7.3级地震数据库中选取90条可靠的远场长周期地震动。从1994年美国北岭6.7级地震和1999年台湾集集7.6级地震数据库中选取60条近场长周期地震动，以SDOF体系为研究对象，讨论了阻尼比、屈服刚度折减系数和强度折减系数对残余变形与18个地震动强度指标的相关系数的影响，对比分析了两类长周期地震作用下相关系数之间的异同。研究结果表明:在考虑近场长周期地震动作用时，建议应根据结构周期的大小来选择合适的强度指标作为地震动的输入。远场长周期地震动作用下，以PGA、PGV和PGD为代表的强度指标与残余变形的相关程度均较高，PGV稳定性略好于PGA和PGD，建议PGV作为地震动输入的控制指标。残余变形相关系数受阻尼比、屈服刚度折减系数以及强度折减系数影响不大。 相似文献
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以某核电站海域工程进水口直立翼墙为背景,运用FLAC~(3D)有限差分程序对直立式翼墙结构在地震作用时的动力响应进行模拟,结合PL-Finn液化后大变形本构模型,研究翼墙结构在动力荷载作用下的动力响应规律。从结构的位移时程、结构变形、超孔压比、液化区域等方面定量评价翼墙护岸结构的安全性。分析结果表明:砂土液化后发生流动使结构出现规律性残余变形,且随地震强度增加而变大。由地震惯性力和砂土液化共同引起的水平和竖向变形,在SL1作用下翼墙结构顶部水平残余变形0.05 m,竖向残余变形为0.07 m。在SL2作用下翼墙结构顶部水平残余变形0.26 m,竖向残余变形为0.16 m;与基底输入地震动相比,在翼墙结构顶部水平和竖直加速度放大4～5倍,且越靠近翼墙顶部处加速度呈现出明显放大效应。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2017,(5)
振动台试验中地震动输入是一个关键因素,地震动持时压缩是1-G振动台试验设计中的重要环节,地震动持时压缩后,地震动特性发生改变,对地基-结构体系动力响应产生显著影响。为了研究振动台试验中地震动输入特性,特别是地震动持时压缩对可液化场地-结构体系地震非线性动力响应的影响,本论文较系统地阐述了振动台试验的整体设计思路,其中重点阐述了相似比设计思路及持时压缩方法、模型地基及结构制备、叠层剪切型模型箱性能、传感器布设及新型传感技术、持时压缩后地震动特性的变化、数据处理方法。成套方案设计思路为振动台试验提供了完备、科学的方法。 相似文献
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地震作用会造成钢筋混凝土框架发生平面和垂直方向的变形,导致其结构受到更大的地震力,加剧损伤程度。形状记忆合金(SMA)材料在外力作用下能够快速恢复变形前形状,降低框架损伤程度,进一步提高框架结构的承载能力和稳定性。基于此,有必要研究形状记忆合金混凝土框架建筑的抗震性能。以某实际工程为例,采用ANSYS软件建立钢筋混凝土框架有限元模型,选取天津地震波、北岭地震波、印度洋地震波及人工地震波作为地震震动输入,记录地震震动下时程结果。研究结果表明,预应力筋断裂后,该结构在地震作用下的滞回曲线为饱满的旗帜形,最大层间位移为1/125,残余变形在±10 mm之间,最高峰值荷载为211 kN,水平承载力较强,表明其自复位性能较高、地震响应效果较优、抗震承载力较强,可以有效提高建筑结构的安全性和可靠性。 相似文献
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隔震技术在提高多跨桥梁抗震性能方面已有广泛应用，然而传统隔震支座在近场脉冲地震动作用下容易产生残余位移较大、底部剪力水平较高、以及限位能力不足等问题。目前尝试解决上述问题主要有2个途径：一方面利用形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)的隔震支座能有效控制峰值位移和残余位移，但同时会增加结构的内力响应；另一方面，利用负刚度(negative stiffness device, NSD)的隔震支座可以有效减小结构的内力响应，但可能会引起较大的残余位移。基于太平洋地震研究中心数据库提供的28条近场脉冲波，充分评估了间隙式SMA隔震支座和NSD隔震支座应用于多跨简支桥梁在四水准(小震、中震、大震和巨震)作用下的隔震性能。在此基础上，结合SMA与NSD各自的优点，提出一种间隙式SMA-NSD摩擦隔震支座并分析了其隔震性能。研究结果表明，该支座可显著降低NSD支座引起的残余变形并同时有效控制SMA支座引起的底部剪力。 相似文献
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随着火电厂大容量机组的出现,传统钢桁架+钢筋混凝土管柱形式的空冷支架结构已不能满足结构性能要求,实际工程中出现了钢斜撑+钢桁架+钢筋混凝土管柱的新型空冷支架结构体系。以三边悬挑新型空冷支架结构体系为例,建立SAP2000有限元模型分析其动力特性,并与传统结构体系进行了对比;通过反应谱及弹性时程分析,对比了地震作用计算结果的差异;建立ABAQUS弹塑性有限元模型,分析了不同强度地震动输入下结构的整体变形性能及管柱变形性能。本文可为新型空冷支架结构体系在工程中的应用提供理论参考。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2020,(4)
地震引起的地面运动是非常复杂的随机过程,具有时间和频率非平稳的特性。用确定性方法对隧道结构抗震性能的评价未能考虑地震动的随机性。本文提出采用概率密度演化法计算隧道结构在随机地震作用下变形响应的概率分布,并引入变形指标计算其在随机地震作用下的可靠度以评估抗震性能。首先根据概率守恒原理的随机事件描述建立概率密度演化方程;其次,根据相应的初始条件与边界条件,采用总变差不增(TVD)格式的有限差分方法求解方程;最后求和得到隧道结构变形指标的概率分布并依据指标限值给出可靠度。结果表明,在随机地震作用下,隧道结构变形响应的概率分布与地震动强度随时间变化规律一致。采用不同变形指标计算得到的可靠度存在差异,直径变形率对应的结构可靠度为0.752 1,隧道倾斜角对应的结构可靠度为0.875 0。 相似文献
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相对传统结构,自复位墙结构在地震作用下具有更大的变形能力且几乎无残余位移,但其耗能能力较弱,需采用附加阻尼来增加整体耗能.目前,金属阻尼器已广泛用于自复位墙结构,其可显著减小结构大震下的地震响应,但小震下的位移和加速度减震效果不佳.因此,将小变形下即可耗能的黏弹性阻尼器应用于自复位墙结构中.设计一幢10层自复位墙结构,分别采用黏弹性阻尼器和 U 型金属阻尼器作为附加耗能构件,通过弹塑性时程分析对比采用两种耗能机制的结构地震响应.结果表明,黏弹性阻尼器可显著减小自复位墙结构在小震下的位移和加速度响应;U 型金属阻尼器在中震下开始耗能,在大震和巨震下,其减震效果会超越黏弹性阻尼器.因此,为进一步优化自复位墙结构在不同水准地震作用下的抗震性能,建议结合阻尼器的特点进行合理设计. 相似文献
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当前地震记录法检测中强震下砌体结构损伤时,基于已知砌体结构地震动记录实施损伤检测存在较高的局限性。提出新的中强震下砌体结构损伤检测方法,利用DASP动态测试分析仪和891型的压电式位移传感器,检测拟静力试验后的砌体结构模型,采用参数互补校正方法得到受损砌体结构的自振频率和振型检测,通过有限元分析获取砌体结构位移,依据频率和位移采用信号匹配方法检测砌体结构损伤情况,根据墙体刚度变化检测中强震下砌体结构的损伤程度。实验证明所提方法可对中强震下砌体结构损伤情况进行准确检测。 相似文献
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Residual displacement, as a significant measure of structural inelasticity, is effectively used in post-earthquake seismic assessment of structures. This demand can be considered for seismic evaluation of structures under multiple earthquakes. This study introduces a simple and novel index to predict the residual displacement of mainshock-damaged structures against subsequent aftershock. The proposed index is defined as a ratio between residual displacement of damaged structures against aftershock and peak inelastic displacement of intact structures under mainshock. In this study, constantstrength spectra based on the index are developed considering the effects of important structural characteristics and also significant seismic parameters. Moreover, analytical equations are presented to predict the proposed index for bi-linear single-degree-of-freedom(SDOF) systems considering both the effects of positive and negative polarities of aftershock. Furthermore, an equation is suggested to estimate the peak inelastic displacement of intact systems under mainshock, which is required to compute the index. 相似文献
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Permanent displacement of a bridge column can be directly measured during the inspection after near-fault earthquakes.However,the engineer needs to estimate the expected residual drift at the design stage to determine if the bridge seismic performance is satisfactory.The most direct method to estimate the residual displacement is nonlinear response history analysis,which is time consuming and cumbersome.Alternatively,an attractive but indirect method is generating estimated residual displacement spectra that depend on displacement ductility demand,column period,site conditions,and earthquake characteristics.Given the period and the expected displacement ductility demand for the column,the residual drift response spectra curves can be utilized to estimate the residual drift demand.Residual drift spectra that are applicable to RC bridge columns in different parts of the United States were developed based on nonlinear response history analyses using a comprehensive collection of recorded and synthetic near-fault ground motions and were linked to one-second spectral acceleration(S1)of the AASHTO maps.It was also found that the residual drift ratio is below one percent when S1 is less than 0.6 g. 相似文献
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提出一种组合型减震结构,由钢框架、节点阻尼器和原结构连接组成,外附钢框架将节点阻尼器连接在原混凝土框架结构上形成的增设节点阻尼器的外附钢框架结构,节点阻尼器的剪切滞回变形可以减小结构自身需要消耗的能量,从而提高原结构抗震性能。对原混凝土结构和增设节点阻尼器的组合型结构进行了的振动台试验。通过分析结构在不同地震波激励下的加速度和位移响应,得出楼层加速度和层位移的减震效果。研究结果表明:该结构体系在小震作用下通过提高结构刚度来增强其抗震性能;在大震作用下则可借助节点阻尼器的变形耗能来提升结构耗能能力,结构加速度减震系数达到53%,层间位移减震系数高达72%,验证了增设节点阻尼器的外附钢框架结构的减震效果。 相似文献
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将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度 总被引：2，自引：0，他引：2
将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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A computational method of energy evaluation is derived to study the elastic responses and energy distribution of actively controlled single‐degree‐of‐freedom (SDOF) structures during earthquakes. Contrary to the common perception that applying active control force pumps energy into the structure, the applied control force can actually reduce the energy in the structure by reducing the input energy from earthquakes to the structure. In addition, applying control force can dissipate a large amount of energy in the structure when this control force is applied in the direction opposite to the displacement and velocity responses. To demonstrate this energy mechanism in active controlled structures, the two most popular control algorithms, optimal linear control (OLC) and instantaneous optimal control (IOC) algorithms, are used to calculate the control response and energy spectra. One‐step time delay is incorporated into the algorithms to take into consideration the practical aspect of active control. The effects of different earthquakes and damping ratios on control energy and response spectra are studied. These studies show that both OLC and IOC are very effective in reducing the structural displacement and velocity responses by reducing the input earthquake energy as well as dissipating a large amount of energy in the structure. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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为研究我国明代砖砌无梁殿在地震作用下的受力性能和薄弱环节，选取苏州开元寺无梁殿这一典型的明代砖砌无梁殿为研究对象，建立其Rhino三维模型，并导入ANSYS Workbench生成有限元模型，通过有限元分析计算得到该无梁殿的固有频率、模态振型，以及地震作用下的位移和应力响应。结果表明：开元寺无梁殿的结构布置对称性较高，抗扭刚度较大；竖向地震对结构的影响不大，水平地震中影响最大的为进深方向的地震作用；从应力角度来看，对砖砌无梁殿采用反应谱分析是偏安全的，从位移角度来看，对砖砌无梁殿采用时程分析是偏安全的；开元寺无梁殿在地震作用下容易产生破坏的位置为上下两层门窗拱券的脚部和顶部、上下两层面阔向拱券的脚部和顶部、上下两层进深向拱券的脚部和顶部、山墙端部，以及屋顶中部和端部等。 相似文献