地震动输入

摘要： 随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原(Ashigara Valley)盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。

摘要： ABAQUS有限元软件在水利工程中应用广泛,人工粘弹性边界和等效节点荷载法是水工构筑物地震动力响应分析的常用方法。基于ABAQUS计算内核,采用Python计算机语言编写了二次开发程序,实现了人工边界处各节点的弹簧、阻尼器及等效节点荷载自动设置的功能,并具体阐述了程序编译流程和关键要素。建立的典型SV波底面入射模型对程序的适用性进行了验证,结果表明地震波的传递及反射规律与理论解一致,程序合理可行。

摘要： 近断层速度脉冲型地震动研究对揭示建筑结构的破坏机理、开展抗震设防以及抗震设计具有重要价值。首先,对速度脉冲成因进行了系统的总结,并探讨了区分方向性效应速度脉冲和滑冲效应速度脉冲的思路;其次,系统地介绍了近断层速度脉冲的识别方法,评述了各种脉冲识别方法的优缺点;然后,基于速度脉冲特性,探讨了前方向性效应对速度脉冲特性的影响以及速度脉冲对反应谱的放大作用;最后,对速度脉冲型地震动输入方法以及对结构响应研究进行了系统总结,探讨了速度脉冲型地震动输入的关键问题。基于丰富的理论研究,未来对于速度脉冲型地震动研究工作应当充分结合实际工程需求,推进理论成果的规范标准化与工程实践。

摘要： 为研究土-桩动力相互作用对大跨度中承式钢管混凝土(CFST)拱桥地震响应的影响,以某大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象,建立了拱脚固结模型和考虑土-桩动力相互作用的桩土模型,对比分析了不同地震动输入下土-桩动力相互作用对结构动力特性以及地震响应的影响。研究结果表明:与固结模型相比,桩土模型的结构自振周期更长,结构动力特性发生了改变;桩土模型在地震作用下的位移响应有不同程度增大,而内力响应有不同程度的减小;土-桩动力相互作用对大跨度CFST拱桥地震响应的影响复杂。因此,大跨度CFST拱桥进行抗震设计时需选择合理的基础处理方式。

摘要： 地震下重力坝的开裂扩展机理是大坝抗震安全评价的重要研究内容,因此,建立合适的抗震分析模型至关重要.论文基于扩展有限元法,考虑了缝面水压力的影响并采用黏弹性人工边界模型仿真模拟了大坝地震开裂过程,并分析探讨了不同的抗震分析模型对大坝地震开裂过程的影响.结果表明:黏弹性人工边界更全面地考虑了诸如远场阻尼、地基弹性恢复力等不同因素对结构动响应的影响;相较于黏弹性人工边界模型,无质量刚性地基抗震分析模型放大了大坝的地震动响应;考虑黏弹性边界且采用有质量弹性地基时的裂纹扩展路径较平缓,裂纹扩展长度也较小,且最大裂纹宽度减小了约19％.

摘要： 基于有限元耦合声-结构方法(The coupled acoustic-structural method,CAS),结合阻抗边界条件,流体采用ABAQUS声学介质模拟,建立了有限元-无限元耦合的坝体-地基-库水系统的数值模型.该方法可对库底吸收边界条件、库水表面重力波和库尾辐射边界条件进行模拟.作为工程实例对满库Konya重力坝进行了分析,同时建立了附加质量-无质量地基模型作为对比.结果表明,附加质量模型算得的坝面动水压力分布明显偏大;附加质量-无质量地基模型的计算结果夸大了坝体动力响应.此外,该耦合模型计算效率较高,可对坝体-地基-库水系统进行更真实的仿真模拟.

摘要： 为研究不同方向地震动输入下山岭隧道洞口段的抗震性能,通过建立有限元数值模型分析隧道洞口段的动力响应特征及二次衬砌的安全性能.结果表明:最大位移在Y向地震动输入时最大,Z向次之,X向最小,最大值出现在拱顶处,最大加速度和最大主应力在X向最大,Y向次之,Z向最小;在不同地震动输入下,隧道洞口处最大主应力变化幅度最大,说明隧道洞口段受地震影响较大,是抗震的薄弱环节;隧道洞口段各部位的轴力分布较均匀,整个隧道处于受拉状态,安全系数满足规范要求,但在拱顶和左、右拱脚处安全系数已接近限值,需要在隧道施工中采取一定的加固措施,以保证隧道的稳定性.

摘要： 通过理论计算,运用数值分析方法,提出综合管廊快速简化建模分析方法.建立综合管廊3D有限元模型,研究刚性、柔性、半刚半柔性3种不同变形缝构造形式对综合管廊纵向地震响应的影响.结果表明:相对刚性体系,柔性体系和半刚半柔性体系的接头变形量稍大,但整体在容许范围以内;柔性体系和半刚半柔性体系可以明显改善刚性约束体系中间段管节间轴压力较大的弊端,同时剪力、弯矩也能得到很好的控制.研究结果为综合管廊抗震研究和设计等提供理论依据.

摘要： 有限元数值模拟中,超临界角斜入射SV波作用下层状地基的地震动输入是一个亟待解决的问题。该文采用层状地基频域内精确的动力刚度矩阵(即频域刚度矩阵法)推导了SV波任意角度斜入射下的地震动输入等效节点力计算公式,通过ABAQUS有限元软件模拟SV波斜入射下均匀半空间、层状地基的地震波场,探讨了基于频域刚度矩阵法的层状地基任意角度斜入射地震动输入应用于ABAQUS有限元软件的有效性和准确性。结果表明,采用频域刚度矩阵法可以在ABAQUS中实现层状地基任意角度斜入射SV波地震动输入,且方法具有很高的计算精度,尤其对于SV波超临界角入射情况,有限元数值模拟很好地再现了均匀半空间地表质点的椭圆型运动轨迹和层状地基的行波特点。在此基础上进一步将频域刚度矩阵法与等效线性化方法相结合,解决了考虑土体非线性的层状地基在任意角度平面波入射条件下的地震动输入问题。

摘要： 目前成层地基的地震动输入时大多仅考虑不同材料的波速影响,忽略了波在不同介质分界面的透射和反射作用。为真实模拟弹性波在成层地基中的传播过程,本文基于波动理论,推导了考虑透射和反射的等效荷载计算公式,建立了成层地基的黏弹性人工边界模型,并通过算例进行验证。研究表明:本文提出的成层地基地震动输入方法能较好满足工程抗震的精度要求,为成层地基的结构抗震提供了一种有效和实用的计算方法。

摘要： 以实际大跨越工程为背景,采用反应谱法和时程分析方法对大跨越输电塔的地震响应进行对比分析,重点研究地震动输入中阻尼比、时程与反应谱的匹配精度及地震动类型(近断层脉冲地震和长周期地震)对输电塔地震响应的影响.结果表明:结构阻尼比对输电塔地震响应的影响并不显著,当阻尼比由2％增大到3％后,支座反力和轴力降低约6％,从抗震设计的保守性考虑,建议将输电塔的阻尼比设为2％;随着时程反应谱与规范反应谱匹配精度的提高(如人工波),时程分析所得支座反力和杆件轴力与反应谱分析结果将具有较好的一致性,二者误差在5％以内.在相同的设防烈度下,近断层脉冲地震(汶川地震)所引起的地震响应远不及长周期地震(东日本地震),对于大跨越输电塔应特别关注长周期地震对其地震响应的影响.

摘要： 广州南沙凤凰三桥属于大跨径桥梁范畴,主桥采用跨径布置为40+61+308+61+40m、全长510m五跨中承式系杆拱桥，现行《公路桥梁抗震设计细则》给出了设计原则,具体的抗震设防问题则需进行专门研究.在研究总结了现阶段国内外公路桥梁抗震设防标准和设计方法的基础上,确定了凤凰三桥主桥的抗震设计设防标准和地震动输入,现阶段，国内外公路桥梁抗震设计理念多样化，双水平设防、两阶段设计仍然是大跨径公路桥梁抗震设计采用的主要方法，广州南沙凤凰三桥主桥采用双水平设防、两阶段抗震设计的理念科学合理，技术上可行，操作性强。

摘要： 在考虑不同节点处地震波相位差及自由表面处地震反射波影响的基础上,基于波场分离技术与黏弹性人工边界条件推导了适用于地下结构的节点力地震动输入方法。这种地震动输入方法能够有效保证边界应力及位移与原场一致且能考虑地震波传播的相位差。将这种地震动输入方法在通用有限元计算软件ABAOUS中实现,实例验证结果与解析结果对比表明,这种方法具有良好的精度。最后将这种地震动输入方法运用于某越江盾构隧道进行动力分析,得到了管片与地层之间的摩擦系数对管片节点相对位移及管片内力的影响。

摘要： 中国行业主管部门颁布的抗震设计规范,在水电工程防震抗震设计中发挥了重要作用.论文依据新老抗震设计规范的有关规定,对代表性特高拱坝二滩、小湾、锦屏一级、大岗山和溪洛渡拱坝的抗震设防标准、混凝土材料动力特性、地震动输入、抗震分析方法、动力模型试验和抗震措施设计等关键技术问题进行对比分析和总结,以为后续工程建设提供技术借鉴.

摘要： 结合汶川地震和芦山地震后不同研究者给出的震源、传播路径和场地效应等相关参数,依据汶川地震中茂县地办(051MXT)台站和芦山地震中沙牌拱坝记录到的基岩记录,采用随机点源方法和随机有限断层法经反复试算修正模型参数,重建汶川地震中沙牌坝址极端地震动的峰值加速度为262gal,平均加速度放大系数谱接近修编规范中场地类别为I0的标准设计反应谱。

摘要： 选取全球30次地震中的144条地震波作为输入地震动，以一栋8层的钢筋混凝土框架基础隔震结构为分析模型，分析不同地震动作用下基础隔震结构的隔震支座位移、层间最大位移、层间最大剪力响应，根据相关性分析结果，选取对基础隔震结构响应起控制作用的3个地震动特征参数：峰值速度与峰值加速度比值PGV／PGA、速度脉冲周期与结构自振周期比值Tp／T1、断层距d，通过同归分析研究3个地震动特征参数对基础隔震结构响应的影响，为基础隔震结构时程分析输入地震动的合理选择提供依据。

摘要： 本文研究了ADINA中实现软基上等效一致黏弹性人工边界以及在该边界上波动输入的方法和技术.将其应用于国内某软基上泵站的三维结构—地基—水体有限元模型,在地震荷载下对结构进行动力分析,并与传统无质量地基模型结果进行对比.经分析发现考虑地基辐射阻尼能有效降低泵站的动力响应,可供软基上结构抗震设计参考.

摘要： 本文首先基于平湖市原始钻孔资料构建了淤泥质粉质粘土和粉质粘土两类土的剪切波速随埋深变化的波速模型,其次用这两种波速模型分别构建了1个不含淤泥质土层和11个具有相同厚度不同分布深度的淤泥质土层场地模型,最终利用一维土层反应分析方法得到了各场地模型下的场地地表加速度峰值,研究分析发现淤泥质土层分布深度对上地表加速度峰值产生了较大影响:分布于近地表的淤泥质土层对场地具有放大效应,而分布于中间深度的则具有一定的隔震作用.因此在抗震设计中要充分考虑淤泥质土层分布深度对地表加速度峰值的影响.

摘要： 本文首先基于平湖市原始钻孔资料构建了淤泥质粉质粘土和粉质粘土两类土的剪切波速随埋深变化的波速模型,其次用这两种波速模型分别构建了1个不含淤泥质土层和11个具有相同厚度不同分布深度的淤泥质土层场地模型,最终利用一维土层反应分析方法得到了各场地模型下的场地地表加速度峰值,研究分析发现淤泥质土层分布深度对上地表加速度峰值产生了较大影响:分布于近地表的淤泥质土层对场地具有放大效应,而分布于中间深度的则具有一定的隔震作用.因此在抗震设计中要充分考虑淤泥质土层分布深度对地表加速度峰值的影响.

摘要： 本文首先基于平湖市原始钻孔资料构建了淤泥质粉质粘土和粉质粘土两类土的剪切波速随埋深变化的波速模型,其次用这两种波速模型分别构建了1个不含淤泥质土层和11个具有相同厚度不同分布深度的淤泥质土层场地模型,最终利用一维土层反应分析方法得到了各场地模型下的场地地表加速度峰值,研究分析发现淤泥质土层分布深度对上地表加速度峰值产生了较大影响:分布于近地表的淤泥质土层对场地具有放大效应,而分布于中间深度的则具有一定的隔震作用.因此在抗震设计中要充分考虑淤泥质土层分布深度对地表加速度峰值的影响.

摘要： 本发明公开了一种基于破坏强度的全球地震动定量排序的输入地震动选取方法，包括以下步骤：尽可能多的选取地震动记录和地震动参数，并通过相关性分析选出相对独立的代表性参数作为初始地震动参数；明确不同结构在地震作用下的响应指标，并对结构进行分类；初始地震动参数与结构响应的相关性和离散性分析，最终确定不同工况下与结构响应相关性最好的地震动参数，并进行排序；基于确定的地震动参数排序，以超越概率的形式表示地震动对不同结构的破坏强度，并给出推荐输入地震动记录。该方法选择不同超越概率的输入地震动进行抗震设计将面临不同的风险水平，设计者可以根据目标建筑的重要性等级、经济效益以及可承受地震风险水平自行选择输入地震动。

摘要： 本发明公开了一种基于破坏强度的全球地震动定量排序的输入地震动选取方法，包括以下步骤：尽可能多的选取地震动记录和地震动参数，并通过相关性分析选出相对独立的代表性参数作为初始地震动参数；明确不同结构在地震作用下的响应指标，并对结构进行分类；初始地震动参数与结构响应的相关性和离散性分析，最终确定不同工况下与结构响应相关性最好的地震动参数，并进行排序；基于确定的地震动参数排序，以超越概率的形式表示地震动对不同结构的破坏强度，并给出推荐输入地震动记录。该方法选择不同超越概率的输入地震动进行抗震设计将面临不同的风险水平，设计者可以根据目标建筑的重要性等级、经济效益以及可承受地震风险水平自行选择输入地震动。

摘要： 本发明提出基于断层物理模型和脉冲函数的跨断层桥梁空间变异性输入地震动模拟方法。所述方法采用混合方法模拟地震动时程，分别采用基于断层物理模型的模拟方法模拟高频地震动，采用参数化的脉冲函数模拟低频分量，两者滤波后叠加得到地震动时程，最后由考虑地震动的空间变异性的转换矩阵，得到具有空间变异性特征的地震动作为跨断层桥梁非一致激励的输入地震动。本发明将基于断层物理模型的模拟方法与脉冲效应参数化的数学脉冲函数相结合，得到既体现场地高频特征又兼顾断层区域脉冲效应和永久位移特点的地震动时程，为跨断层桥梁输入地震动模拟提供一种简单易行的方法。

摘要： 本发明公开了一种有限元数值分析中超临界角斜入射地震动输入方法。该方法主要针对层状地基，其包括以下步骤：求解自由场响应；通过在粘弹性人工边界节点上施加等效节点力使人工边界上的位移和应力与原自由场相同的方式实现地震动输入。其中求解自由场响应进一步包括：采用层状地基和其下半空间精确的动力刚度矩阵建立自由场整体动力刚度矩阵；由基岩入射来波确定基岩露头运动并以之计算施加于自由场的外荷载向量；采用高斯消元法求解该荷载向量作用下自由场运动方程，求得自由场响应；结合傅立叶时频变换和等效线性化方法，进一步求解自由场时域响应解。本方法解决了超临界角入射的地震动输入有限元数值模型的问题，且具有很高的计算精度。

摘要： 本发明公开一种高坝坝身钢闸门地震动输入方法，包括如下步骤：确定闸门地震动输入方式；建立地震动力作用下大坝对闸门施加的作用力关系式；收集相应部位地震动力作用下大坝对闸门施加的作用力关系式中所需求的数据；建立闸前地震动动水压力关系式；确定三类连接方式的地震动输入数据；构建闸门与水封边界组合的综合有限元模型，建立闸门结构力学方程，进行坝身钢闸门地震响应分析。本发明提供一种坝身钢闸门地震动输入方法，在不进行高坝与闸门多组件耦合地震抗震分析的基础上，有效的解决闸门抗震分析问题。

摘要： 本发明公开了一种利用动光弹法研究多点地震动输入的地层模拟装置，该装置为一矩形板，所述矩形板由模型板Ⅰ和模型板Ⅱ阴阳互补拼装而成，所述模型板Ⅰ和所述模型板Ⅱ均由光弹性材料制成，二者材质不同并通过螺栓连接；以所述矩形板的中心为原点建立直角坐标系，X轴之上是所述模型板Ⅱ的主体，X轴之下是所述模型板Ⅰ的主体，在所述模型板Ⅰ上设有插头Ⅰ，所述插头Ⅰ插装在模型板Ⅱ的主体内，在所述模型板Ⅱ上设有插头Ⅱ，所述插头Ⅱ插装在模型板Ⅰ的主体内，在所述矩形板的中心处形成有加载孔。本发明模拟了四种不同分布形式的地层，有利于观察、对比地震波在不同分布形式地层中的传播特点，有利于观察多点地震动场地效应的特征。

摘要： 本发明公开了一种纵向地震动输入下大型渡槽减震半主动控制装置及方法，方法为：采用磁流变阻尼器作为控制装置；使用磁流变阻尼器的spencer模型进行减震的模拟；采用LQR/LQG控制律进行主动控制的设计，采用经典线性最优控制算法LQR求得最优状态反馈增益；结合磁流变阻尼器特和渡槽结构使半主动控制装置近似达到主动最优控制力的效果，设计半主动控制律；采用梁段有限元法计算渡槽结构空间动力；通过试算最优控制力过程，不断的调整权矩阵Q和R的形式和大小，以获得控制效果和控制力综合最优的主动控制力；装置为：槽身、支架、盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、伸缩缝、磁流变阻尼器、墩顶；本发明的方法和结构简单，动态范围大、耐久性好、阻尼力连续可调。

摘要： 本发明涉及一种适用于软土地区长跨隧道设计的地震动输入方法，包括下列步骤：基于随机震动理论，生成地表非一致地震加速度时程曲线；将地表非一致地震加速度时程曲线反演至基岩,对于地表多个位置处生成的非一致地震加速度生成曲线，垂直对应基岩处非一致地震加速度生成曲线；基岩处非一致地震波加速度时程曲线滤波和基线调整；利用有限元方法，计算软土地区隧道在非一致地震作用下的地震响应。

摘要： 本发明公开一种高坝坝身钢闸门地震动输入方法，包括如下步骤：确定闸门地震动输入方式；建立地震动力作用下大坝对闸门施加的作用力关系式；收集相应部位地震动力作用下大坝对闸门施加的作用力关系式中所需求的数据；建立闸前地震动动水压力关系式；确定三类连接方式的地震动输入数据；构建闸门与水封边界组合的综合有限元模型，建立闸门结构力学方程，进行坝身钢闸门地震响应分析。本发明提供一种坝身钢闸门地震动输入方法，在不进行高坝与闸门多组件耦合地震抗震分析的基础上，有效的解决闸门抗震分析问题。

摘要： 本发明公开了一种有限元数值分析中超临界角斜入射地震动输入方法。该方法主要针对层状地基，其包括以下步骤：求解自由场响应；通过在粘弹性人工边界节点上施加等效节点力使人工边界上的位移和应力与原自由场相同的方式实现地震动输入。其中求解自由场响应进一步包括：采用层状地基和其下半空间精确的动力刚度矩阵建立自由场整体动力刚度矩阵；由基岩入射来波确定基岩露头运动并以之计算施加于自由场的外荷载向量；采用高斯消元法求解该荷载向量作用下自由场运动方程，求得自由场响应；结合傅立叶时频变换和等效线性化方法，进一步求解自由场时域响应解。本方法解决了超临界角入射的地震动输入有限元数值模型的问题，且具有很高的计算精度。