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地震作用下渡槽结构动力响应与抗震可靠度分析

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  • 更新时间2015-09-23
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汪俊龙王舟

(三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002)

【摘要】基于谱表示-随机函数方法和概率密度演化理论,应用一类非平稳地震动加速度过程的演变功率谱模型,在ANSYS中实现了地震动过程的数值模拟,并对渡槽结构进行了地震动作用下结构动力响应和抗震可靠度的分析。结果表明,采用概率密度演化理论的方法能够较为准确的分析出渡槽结构在非平稳地震动作用下的动力响应特性,为渡槽结构抗震设计更加精细化奠定了基础。

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关键词 地震作用;数值模拟;概率密度演化方法;渡槽结构;动力响应;可靠度

0引言

渡槽是一种应用十分广泛的水工结构,为了确保渡槽结构在地震作用下的可靠性,需对其进行地震动力响应分析和可靠度计算[1]。由于结构破坏实验费用昂贵,使得地震动过程的数值模拟方法具有非常重要的工程实用价值。而李杰和陈建兵提出的概率密度演化理论,是一种较为合理的分析结构动力响应的方法。本文通过谱表示-随机函数[2]的方法生成地震波,运用概率密度演化理论的方法对结构动力响应问题进行了分析,验证了一种结构非线性随机地震反应分析与抗震可靠度计算的有效途径。

再根据等价极值时间的思想[8],构造跨中节点位移的等价极值事件[11],计算得到跨中结点位移的极值分布概率密度函数和概率分布曲线,分别如图9和10所示。即可得到输电塔在以跨中结点位移为失效控制模式,不同失效界限值对应的抗震可靠度。

令失效概率小于5%,以跨中结点位移为失效控制模式,当跨中结点位移的界限值为0.3m时,本渡槽结构在设防烈度为7度,Ⅱ类场地的情况下,在随机地震作用下是安全可靠的。

4结论

采用通过C-P谱改进的一类非平稳地震动模型,因其考虑了地震动过程的非平稳性,使得计算结果更接近实际。基于概率密度演化理论,分析渡槽结构在地震动作用下的动力响应和可靠度问题,验证了概率密度演化方法是一种较为优越的方法。采用本文方法进行渡槽结构地震反应数值模拟,可为实际工程地震荷载设计验算提供计算依据。

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[责任编辑:邓丽丽]