基于三維設(shè)計平臺的輸水結(jié)構(gòu)隨機地震破壞風(fēng)險分析.pdf

1、地震作用下輸水結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象時有發(fā)生,從而導(dǎo)致輸水系統(tǒng)的癱瘓,這不僅嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活秩序,還會造成重大的次生災(zāi)害。輸水結(jié)構(gòu)作為一種長距離結(jié)構(gòu),尤其是多跨多地面支撐點結(jié)構(gòu),地震動荷載的空間變化特性(行波效應(yīng)、空間相干效應(yīng))對結(jié)構(gòu)帶來的影響不容忽視;而地震荷載強烈的隨機性,使得常用的確定性分析方法往往造成結(jié)果的片面性。因此,在輸水結(jié)構(gòu)的動響應(yīng)分析過程中,必須要考慮地震動的空間變化特性和隨機性。
　　本文以輸水結(jié)構(gòu)中的簡支渡槽為例

2、,基于三維CAD/CAE集成技術(shù)建立渡槽有限元分析模型,通過研究多跨渡槽在多點多維輸入方式下的響應(yīng)規(guī)律以及隨機地震荷載作用下渡槽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抗震性能,對渡槽結(jié)構(gòu)進行隨機地震破壞風(fēng)險性分析,并對未來渡槽結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法進行了初步探討。本文主要工作包括下面幾個方面:
　　1.利用現(xiàn)有的CAD/CAE集成技術(shù),基于三維設(shè)計平臺快速建立渡槽結(jié)構(gòu)的通用三維分析模型。
　　2.對現(xiàn)有的隨機地震動模型及人工地震動場模擬的相關(guān)理論和方法進行介

3、紹,選取規(guī)范反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化功率譜的方法及 Hao相干函數(shù),研究具有空間變化效應(yīng)的人工隨機地震動場生成方法。
　　3.生成具有空間變化特性的隨機地震動場,采用多點多維的地震動輸入方式,基于混凝土塑性損傷模型,對多跨渡槽結(jié)構(gòu)進行動力時程響應(yīng)分析,并對比一致激勵下的結(jié)果,研究地震動的空間相干效應(yīng)對渡槽結(jié)構(gòu)的動響應(yīng)影響,包括各跨動響應(yīng)及跨間相互作用。研究表明,地震動的空間效應(yīng)能夠增強渡槽跨間相互作用和結(jié)構(gòu)動響應(yīng),使結(jié)構(gòu)損傷更加嚴(yán)重。
　

4、　4.以隨機振動理論為基礎(chǔ),分析不同輸入方式下結(jié)構(gòu)在隨機地震作用下的響應(yīng)規(guī)律,并基于首次穿越理論,對渡槽結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行動力可靠性評價,研究渡槽結(jié)構(gòu)的抗震性能。對比分析表明,考慮地震動空間效應(yīng)后,渡槽結(jié)構(gòu)在隨機地震作用下響應(yīng)增強,其抗震可靠度明顯下降。
　　5.結(jié)合渡槽結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)、破壞規(guī)律,引入軟件工程中的構(gòu)件式設(shè)計理念,對未來的渡槽工程三維構(gòu)件式抗震設(shè)計方法進行研究,初步探索基于CAD/CAE集成技術(shù)和構(gòu)件式建模思想的輸