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安装粘滞阻尼消能支撑结构随机地震反应分析

振动与冲击 2009年第10期28卷 117-121页

作者：孙广俊李爱群东南大学土木工程学院南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

对安装有粘滞阻尼消能支撑的多自由度减震结构基于随机地震动模型的动力反应进行了研究。假定地震地面运动为具有金井清谱的平稳过滤高斯白噪声过程,采用等效线性化的粘滞阻尼器力学模型,建立了粘滞阻尼减震结构在随机地震动模型激励下... 详细信息

对安装有粘滞阻尼消能支撑的多自由度减震结构基于随机地震动模型的动力反应进行了研究。假定地震地面运动为具有金井清谱的平稳过滤高斯白噪声过程,采用等效线性化的粘滞阻尼器力学模型,建立了粘滞阻尼减震结构在随机地震动模型激励下的动力方程。考虑到粘滞阻尼器附加给结构的阻尼矩阵为非经典阻尼矩阵,不能满足振型正交的解耦条件,将动力方程表达为状态方程形式,在状态空间内运用复模态分析方法和随机振动理论建立了减震结构和减震装置地震反应计算方法,在时域内推导了粘滞阻尼减震结构随机反应的统计特征解析式。最后,通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法引入了状态空间的概念,可直接对结构的动力方程进行解耦,求解随机反应的时域解析解,使得减震结构方差反应等统计量的计算非常简便,并且可以为粘滞阻尼减震结构抗震可靠性分析和基于可靠度优化提供基础。

关键词：粘滞阻尼器减震复模态随机反应

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基于DQ原理的结构弹塑性地震反应分析

工程力学 2013年第7期30卷 161-166页

作者：廖旭李鸿晶孙广俊南京工业大学土木工程学院南京210009

微分求积法(DQ法)是一种高精度,高计算效率的微分方程数值求解方法。该文采用微分求积法进行了结构弹塑性地震反应分析。针对结构弹塑性地震反应分析的特点,对于采样周期内地震加速度记录的增量分布做了线性假定,采用了一种新型的不等... 详细信息

微分求积法(DQ法)是一种高精度,高计算效率的微分方程数值求解方法。该文采用微分求积法进行了结构弹塑性地震反应分析。针对结构弹塑性地震反应分析的特点,对于采样周期内地震加速度记录的增量分布做了线性假定,采用了一种新型的不等距的时间网格并在新的网格上实施DQ算法。对于拐点的处理则提出了一种简单的迂回处理方法,可以方便地利用现有研究成果来完成DQ方案中拐点的处理。数值算例的结果表明:采用微分求积法求解结构弹塑性地震反应可以达到较高的计算精度并且可以从两个方面提高计算效率。

关键词：微分求积法精度计算效率弹塑性地震反应分析拐点

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考虑桥墩及支座影响的梁桥竖向地震反应分析

工程力学 2012年第10期29卷 232-238,256页

作者：孙广俊李鸿晶王通南京工业大学土木工程学院南京210009 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

将桥墩和支座简化为竖向串联弹簧系统,考虑桥墩及支座轴向变形的影响,建立了竖向地震作用下梁桥动力分析模型。考虑边界条件,采用微分求积法对桥梁连续模型进行空间离散,将其转化为多自由度体系,采用逐步积分数值方法求解多自由度体系... 详细信息

将桥墩和支座简化为竖向串联弹簧系统,考虑桥墩及支座轴向变形的影响,建立了竖向地震作用下梁桥动力分析模型。考虑边界条件,采用微分求积法对桥梁连续模型进行空间离散,将其转化为多自由度体系,采用逐步积分数值方法求解多自由度体系在竖向地震动下的反应。在此基础上,通过算例数值分析,研究了空间离散点数量、桥墩及支座轴向效应对桥梁竖向动力反应的影响;分析了不同外部激励下,桥墩及支座轴向刚度变化对桥梁竖向动力反应的影响。研究表明:不考虑桥墩及支座影响时,空间离散点数量对计算收敛性及计算结果影响很小;考虑桥墩及支座影响时,空间离散点数量对计算收敛性影响很大。不同外部激励下,桥墩及支座对梁桥反应的作用不同,需要根据地震地面运动的频谱特性来判断。

关键词：桥梁地震反应微分求积法逐步积分桥墩支座轴向变形

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开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤影响分析

振动．测试与诊断 2014年第5期34卷 932-937,981页

作者：张莹孙广俊李鸿晶南京工业大学土木工程学院南京211816 北京工业大学建筑工程学院北京100022

框架结构中的钢筋混凝土柱由于受到填充墙的影响,在地震中会出现短柱效应从而产生严重的破坏。如何较真实地模拟填充墙影响下的框架柱的地震损伤是该类结构抗倒塌研究的重要内容之一。首先,建立了一种考虑填充墙开洞影响的框架柱分段等... 详细信息

框架结构中的钢筋混凝土柱由于受到填充墙的影响,在地震中会出现短柱效应从而产生严重的破坏。如何较真实地模拟填充墙影响下的框架柱的地震损伤是该类结构抗倒塌研究的重要内容之一。首先,建立了一种考虑填充墙开洞影响的框架柱分段等效非线性弹簧简化模型,并给出了简化模型中弹簧的恢复力取值;其次,基于该模型,以某实际框架结构为工程背景,对底层框架柱进行了地震损伤非线性数值模拟,并将模拟结果与实际震害进行了比较,验证了简化模型的有效性;最后,对底层框架柱的地震破坏演变机理进行了分析,探讨了开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响规律。研究表明,文中的简化模型可以有效地模拟开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响。填充墙开窗后容易造成框架柱的短柱效应,框架柱沿窗高部分在地震中极易发生脆性剪切破坏,其沿窗高区域的抗震设计应该重点考虑。

关键词：底部框架填充墙混凝土柱地震反应数值模拟 ABAQUS有限元分析软件

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基础隔震结构动力可靠度分析及参数优化

东南大学学报（自然科学版） 2009年第2期39卷 320-327页

作者：孙广俊李爱群东南大学土木工程学院南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

假定地震为平稳过滤高斯白噪声过程,基于隔震支座的等效动刚度和等效黏滞阻尼比建立了基础隔震结构的动力方程.针对动力方程中非经典阻尼的情况,采用状态空间理论和复模态叠加法对振动方程进行了解耦,推导了基础隔震体系上部结构和隔震... 详细信息

假定地震为平稳过滤高斯白噪声过程,基于隔震支座的等效动刚度和等效黏滞阻尼比建立了基础隔震结构的动力方程.针对动力方程中非经典阻尼的情况,采用状态空间理论和复模态叠加法对振动方程进行了解耦,推导了基础隔震体系上部结构和隔震层在随机地震动激励下的方差反应解析式.采用变形准则分别定义了上部结构和隔震层的极限状态,根据首次超越机制,并基于串联可靠度模型建立了隔震结构在给定地震动下的条件动力可靠度计算方法.通过一个基础隔震框架计算实例,说明了该方法的运用.在此基础上,分析了隔震支座等效动刚度和等效黏滞阻尼比对隔震结构随机反应和可靠度的影响,并以失效概率为优化目标,对隔震参数进行优化.该方法可以从整体上对隔震结构可靠性进行评估,为基于可靠度的隔震参数优化提供基础.

关键词：基础隔震复模态随机反应可靠度优化

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循环荷载下钢筋混凝土柱滞回性能数值模拟

振动．测试与诊断 2013年第2期33卷 241-246,338-339页

作者：孙广俊蒋雯李鸿晶南京工业大学土木工程学院南京210009 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

基于OpenSees平台,分别采用梁柱纤维单元和带塑性铰梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型和纤维铰模型,对循环荷载下的钢筋混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过与试验结果的对比,验证了两种模型的模拟效果,并对模拟结... 详细信息

基于OpenSees平台,分别采用梁柱纤维单元和带塑性铰梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型和纤维铰模型,对循环荷载下的钢筋混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过与试验结果的对比,验证了两种模型的模拟效果,并对模拟结果进行了分析讨论。研究表明,采用纤维模型可以较真实地模拟循环荷载下钢筋混凝土柱的非线性滞回性能,模拟结果能够较好地反映钢筋混凝土柱在反复加载过程中刚度和强度退化及捏拢现象,材料本构参数、积分点数目及纤维铰模型中的塑性铰长度对模拟效果有着重要的影响。

关键词：钢筋混凝土循环荷载数值模拟纤维模型纤维铰抗倒塌 OpenSees

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结构平稳随机地震反应时域分析:应用

地震工程与工程振动 2005年第5期25卷 55-60页

作者：李鸿晶孙广俊南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

以平面框架结构为例阐述了结构平稳随机地震反应时域分析方法的应用。首先利用静力凝聚方法大幅度地缩减结构的自由度数目,形成一维链状模型,使得结构运动方程中只包含各层反应从而大大降低计算工作量。其次推导了结点随机反应和层间随... 详细信息

以平面框架结构为例阐述了结构平稳随机地震反应时域分析方法的应用。首先利用静力凝聚方法大幅度地缩减结构的自由度数目,形成一维链状模型,使得结构运动方程中只包含各层反应从而大大降低计算工作量。其次推导了结点随机反应和层间随机反应的计算公式,可以方便地获得结构在理想白噪声、金井清谱和改进金井清谱三种随机地震地面运动激励下的协方差位移反应函数和协方差速度反应函数。最后通过一个单跨双层的平面框架结构实例,阐述了这种方法的使用过程。

关键词：线性结构地震平稳反应时域静力凝聚相关函数

基于DQM的曲梁平面外固有振动特性及参数分析

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工程力学 2013年第12期30卷 220-227页

作者：孙广俊李鸿晶王通邢浩洁北京工业大学建筑工程学院北京100022 南京工业大学土木工程学院南京210009 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于DQM(Differential Quadrature Method,微分求积法),对曲线梁的频率方程和边界条件进行离散,通过采用不等分网点划分和替换法边界处理,求解了单跨圆形曲线梁和单跨回旋缓和曲线梁的平面外固有振动特性,并将结果与精确解进行对比,验... 详细信息

基于DQM(Differential Quadrature Method,微分求积法),对曲线梁的频率方程和边界条件进行离散,通过采用不等分网点划分和替换法边界处理,求解了单跨圆形曲线梁和单跨回旋缓和曲线梁的平面外固有振动特性,并将结果与精确解进行对比,验证了微分求积法的高效性,讨论了网点数对求解精度的影响。在此基础上,研究了弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束形式等因素对曲线梁振动频率的影响,分析对比了圆形和回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律。研究表明,采用微分求积法可以方便、高效地求解曲线梁的固有动力特性;弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束条件对曲线梁振动频率有着较为显著的影响,随着边界约束的减少,两种形式曲线梁的基本频率均随之减小,对于多数约束情况,两种形式曲线梁振动特性的参数影响规律相类似,唯有一种悬臂形式下的回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律表现出与其他约束情况下相反的规律。

关键词：曲线梁固有振动微分求积圆曲梁缓和曲梁

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平稳随机地震地面运动过程模型及其统计特征

地震工程与工程振动 2004年第6期24卷 21-26页

作者：孙广俊李鸿晶南京工业大学生命线工程研究所江苏南京210009

地震地面运动过程具有强烈的随机性,应用随机理论对实际工程结构进行地震可靠性分析和抗震设计与加固时都需要建立合理的随机地震地面运动模型。本文选择3种典型的随机地震动模型,即理想白噪声模型、金井清模型和改进的金井清模型,分析... 详细信息

地震地面运动过程具有强烈的随机性,应用随机理论对实际工程结构进行地震可靠性分析和抗震设计与加固时都需要建立合理的随机地震地面运动模型。本文选择3种典型的随机地震动模型,即理想白噪声模型、金井清模型和改进的金井清模型,分析了它们的物理概念、频域特征以及适用范围。引入状态向量,建立状态方程,通过复振型叠加法分析了地震地面运动过程的时域统计特性,推导出3种随机地震动模型的相关函数的解析表达式。这些结果可为结构随机地震反应时域分析和抗震可靠性评估提供基础。

关键词：地震地面运动随机地震动模型状态空间法复振型反应功率谱密度函数自相关函数统计特征