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基于多维激励应变能响应Rayleigh阻尼系数计算方法

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工程科学与技术 2020年第1期52卷 91-101页

作者：徐汉勇余志武李玲瑶长沙学院土木工程学院湖南长沙410022 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410083

Rayleigh阻尼模型广泛应用于结构地震响应计算,致使Rayleigh阻尼系数计算方法显著影响结构响应,而地震多维激励是同时作用于结构,且应变能响应能较好地反映结构力学行为,因此,对基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法进行... 详细信息

Rayleigh阻尼模型广泛应用于结构地震响应计算,致使Rayleigh阻尼系数计算方法显著影响结构响应,而地震多维激励是同时作用于结构,且应变能响应能较好地反映结构力学行为,因此,对基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法进行了研究。根据单维地震激励时应变能响应的计算公式,构建出用于计算应变能响应的合理虚拟激励形式,应用于多维激励体系,提出计算多维激励时应变能响应的虚拟激励法;并构建出振型阻尼比变化量平方的新型权重系数,提出基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法。分别以不带楼板的双向对称、单向偏心和双向偏心的大跨空间钢结构,以及带楼板的对称双塔、非对称双塔和非对称三塔钢筋混凝土结构为工程案例,以多条实际地震波作为激励,对提出的算法进行验证。结果表明:对于双向对称空间钢结构,基于各类阻尼系数计算方法求得的结构响应误差均较小;对于单向偏心和双向偏心空间钢结构,基于2阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.89%和19.64%,基于多维激励应变能响应阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0和6.10%;对于对称双塔、非对称双塔和非对称3塔结构,基于2阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.76%和51.17%,基于多维激励应变能响应计算求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0.07%和4.48%,证明该计算方法是合理的。

关键词： Rayleigh阻尼系数应变能多维激励虚拟激励法计算方法

多维地震激励下结构碰撞振动台试验及碰撞影响参数研究

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振动与冲击 2018年第15期37卷 43-50页

作者：闫磊李青宁岳克峰赵花静申纪伟王天利重庆三峡学院土木工程学院重庆404100 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

针对强震作用下桥梁结构碰撞导致灾变严重的问题,设计并制作四组变参数的结构碰撞多维激励地震模拟振动台试验,研究不同地震烈度和维度对相邻结构间碰撞响应的影响。结果表明:地震加速度峰值越大,维度越多,相邻结构间的碰撞力越大;不同... 详细信息

针对强震作用下桥梁结构碰撞导致灾变严重的问题,设计并制作四组变参数的结构碰撞多维激励地震模拟振动台试验,研究不同地震烈度和维度对相邻结构间碰撞响应的影响。结果表明:地震加速度峰值越大,维度越多,相邻结构间的碰撞力越大;不同碰撞单元均可模拟出结构间的最大碰撞力,但宜在碰撞计算中选择精度较高的Jan-Hertzdamp模型;碰撞模型中接触刚度的取值导致计算结果不一定能真实反映结构间的碰撞响应,且不同地震波也有可能使结构的计算碰撞刚度取值得到改变;碰撞间隙的大小对结构间最大碰撞力的影响并无统一规律,应针对不同的结构,计算其最优碰撞间隙;桥墩高度越矮,相邻梁体间的碰撞力越小,但墩底的冲剪作用却越明显;相邻结构之间的碰撞力及墩底剪力随其质量比和碰撞恢复系数的增大而增大,且对于不同地震波,其增大的幅度不尽相同。

关键词：多维激励振动台试验碰撞力碰撞参数

多维激励下大跨空间网壳结构的动力稳定性与地震易损性分析

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多维激励下大跨空间网壳结构的动力稳定性与地震易损性分析

作者：曹永超江西理工大学

学位级别：硕士

在对建筑空间要求越来越高的当下,大跨网壳结构作为一种典型的三维空间型曲面结构迅速发展成为应用十分广泛的一类空间结构。与此同时,大跨空间网壳在地震动作用下受力却异常复杂,呈现出显著的空间力学特征,且一旦发生破坏给人民的生产... 详细信息

在对建筑空间要求越来越高的当下,大跨网壳结构作为一种典型的三维空间型曲面结构迅速发展成为应用十分广泛的一类空间结构。与此同时,大跨空间网壳在地震动作用下受力却异常复杂,呈现出显著的空间力学特征,且一旦发生破坏给人民的生产和生活带来的损失往往是难以承受的。因此,其在多维地震动下的抗震性能分析研究便具有了相当重要的现实价值和社会意义。本文以单层大跨度球面网壳结构为研究对象,基于ABAQUS有限元分析平台,对其在多维激励下的动力稳定性和地震易损性进行分析,研究了大跨网壳结构在各维地震动激励下从具体地震响应到概率抗震性能上的表现差异。首先,本文考虑材料非线性与几何非线性的影响,通过ABAQUS建立了跨度为60m的大跨网壳结构整体模型,并详细阐述了网壳结构的非线性分析法、模态分析法、地震动输入与调整方法以及结构在地震动多维激励下的抗震分析方法。然后,考虑空间网壳的初始缺陷,以El-Centro波作为激励地震动,分析了60m大跨的单层球面网壳结构分别在一维、二维和三维地震下的响应与稳定性,通过对比不同地震维数下的结构动力失稳临界荷载,失稳时的结构塑性杆件比例与位移变形图等参数,结果表明地震维数是影响大跨网壳结构响应和其失效过程的重要因素,水平双向二维地震动输入较一维输入的计算结果更可靠,是大跨空间网壳结构抗震分析所需的最低维数。同时注意到,大跨网壳结构在多维地震作用下更容易暴露其自身的薄弱区域且发生突然性的倒塌破坏,在实际抗震设计中,强震作用下不能忽视多维激励对大跨网壳动力响应的影响。最后,考虑结构与地震动的双重不确定性对结构地震响应产生的影响,对随机组成的40组结构-地震动样本模型进行IDA下的地震易损性分析,获得大跨网壳结构在一维、三维地震激励下的概率易损性函数及其地震易损性曲线与概率矩阵。分析结果从结构的失效概率层面表明了多维地震激励对大跨网壳结构抗震分析的重要性与必要性,且无论在一维还是三维地震动激励下,大跨网壳结构都极容易在自身超越中等破坏后,越过严重破坏阶段,直接发生结构倒塌,在大跨网壳抗震设计时应避免这类破坏的发生。

关键词：大跨网壳结构多维激励动力稳定性不确定性地震易损性

多维地震激励下人字形桥梁地震模拟振动台试验研究

同方学位论文库评论

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振动与冲击 2016年第7期35卷 167-176页

作者：闫磊李青宁尹俊红韩春程麦理西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为研究人字形桥梁在地震作用下的动力响应,以某人字形桥梁为原型,制作了一座相似比为1∶20的模型桥梁,采用El-Centro波对其进行了不同地震烈度的多维激励地震模拟振动台试验和有限元分析。研究结果表明:随着地震烈度的增加,模型结构自... 详细信息

为研究人字形桥梁在地震作用下的动力响应,以某人字形桥梁为原型,制作了一座相似比为1∶20的模型桥梁,采用El-Centro波对其进行了不同地震烈度的多维激励地震模拟振动台试验和有限元分析。研究结果表明:随着地震烈度的增加,模型结构自振频率降低阻尼比增大;桥墩墩顶顺桥向加速度响应基本不受竖向地震分量影响;计算桥墩墩底应变响应时进行水平双向地震激励即可满足要求;梁体跨中竖向加速度响应,主梁和分支梁间的伸缩缝宽度取值,伸缩缝处的碰撞响应等均与地震波输入维度有关。因此,对于人字形桥梁在进行抗震设计时应针对不同的设计目的对其进行选择性的多维地震激励。

关键词：人字形桥梁多维激励振动台试验有限元分析抗震设计

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分叉型曲线桥梁强震多维激励下振动台试验

中国科技论文 2018年第13期13卷 1516-1520页

作者：尹俊红康帅河南大学土木建筑学院河南开封450004 河南大学岩土与轨道交通研究所河南开封475004 河南大学钢与空间结构研究所河南开封475004

为研究分叉型曲线桥梁在强震和多维激励下的地震反应特性,按1∶20的几何比例设计制作桥梁模型进行了振动台试验。结果表明:强震作用下,分叉型曲线桥梁各梁体和墩受力复杂,竖向地震动是分叉型曲线桥梁梁体跨中附近产生裂缝和出现较大加... 详细信息

为研究分叉型曲线桥梁在强震和多维激励下的地震反应特性,按1∶20的几何比例设计制作桥梁模型进行了振动台试验。结果表明:强震作用下,分叉型曲线桥梁各梁体和墩受力复杂,竖向地震动是分叉型曲线桥梁梁体跨中附近产生裂缝和出现较大加速度响应的重要因素;对于不同地震波,相比于单向地震动激励,多维激励都会加大结构梁体加速度响应和墩顶加速度放大系数;多维激励更易使伸缩缝两侧相邻梁体发生碰撞,抗震设计时应予考虑。

关键词：分叉型曲线桥梁强震作用多维激励地震响应振动台试验

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多维地震激励作用下大跨度斜拉桥的随机响应

武汉理工大学学报 2010年第9期32卷 344-347页

作者：武芳文薛成凤赵雷长安大学公路学院西安710064 西南科技大学土建学院绵阳621010 西南交通大学土木工程学院成都610031

以苏通长江公路大桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型,利用子空间迭代法得到结构的自振特性,并基于随机振动理论为基础,对该桥在纵向激励、纵+竖向、纵+横向、纵+竖+横向激励作用下的地震响应进行了对比分析。分析结... 详细信息

以苏通长江公路大桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立空间有限元模型,利用子空间迭代法得到结构的自振特性,并基于随机振动理论为基础,对该桥在纵向激励、纵+竖向、纵+横向、纵+竖+横向激励作用下的地震响应进行了对比分析。分析结果表明:在多维随机地震激励作用下,纵向激励效应对结构响应有明显影响,大跨度斜拉桥结构随机振动分析是很有必要考虑3个方向的激励作用。

关键词：桥梁工程随机响应斜拉桥多维激励

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多维激励下结构随机振动响应分析

装备环境工程 2013年第2期10卷 124-128页

作者：农绍宁田光明赵怀耘中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱... 详细信息

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱的叠加,但由于各点激励下结构振动的振型函数不同,结构响应可能比单个激励点激励时响应大,也可能小;在一些情况下,结构响应会丢失反对称振型的响应。多维激励下振型函数对结构响应的影响,应该引起工程结构设计人员的重视。

关键词：多维激励随机振动振型函数

多维多点激励下大跨度连体高层结构地震响应分析

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福州大学学报（自然科学版） 2011年第6期39卷 923-929页

作者：林伟陈尚鸿祁皑黄立志福州大学土木工程学院福建福州350108

对大跨度连体高层结构进行多维多点地震响应分析.首先建立大跨度连体高层结构多维多点地震动激励下的地震响应分析方法,研究多维地震分量及行波效应对结构地震响应的影响程度.进而数值仿真分析了一跨度为105 m的拟建连体高层结构在单维... 详细信息

对大跨度连体高层结构进行多维多点地震响应分析.首先建立大跨度连体高层结构多维多点地震动激励下的地震响应分析方法,研究多维地震分量及行波效应对结构地震响应的影响程度.进而数值仿真分析了一跨度为105 m的拟建连体高层结构在单维和多维地震动、一致及不同视波速的行波激励下的地震响应,并根据结构动力特性重点研究了大跨度高空连廊的地震响应.结果表明:一致激励下,考虑多维地震分量将增大结构地震响应;行波效应对竖向地震分量及结构地震响应的影响有明显的放大作用;行波效应对不同位置杆件的影响方式、影响程度都不相同,可能使杆件内力增大或减小,其对主塔与连廊连接区附近的斜撑的影响尤为显著;行波效应可能使高空连廊结构控制内力增大14.69%.因此,在对大跨度连体高层结构进行抗震设计时应考虑多维多点地震激励的影响.

关键词：大跨度连体高层结构地震响应分析多维激励多点激励

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拓展多维激励机制激发员工内生动力 004