浮放設(shè)備地震反應(yīng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文通過查閱大量文獻(xiàn)，分析了浮放設(shè)備地震反應(yīng)研究的現(xiàn)狀和科研成果，深入研究浮放設(shè)備水平和豎向地震反應(yīng)基礎(chǔ)理論，采用數(shù)值模擬的方法，對浮放設(shè)備的水平和豎向的地震反應(yīng)進(jìn)行了研究。 1．結(jié)合規(guī)范論述了浮放設(shè)備抗震設(shè)計(jì)中的抗滑移準(zhǔn)則、滑移最大距離準(zhǔn)則、抗擺動準(zhǔn)則、抗傾倒準(zhǔn)則，設(shè)備自身抗震準(zhǔn)則。研究了測量靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的試驗(yàn)方法，為進(jìn)行浮放設(shè)備滑移和擺動數(shù)值模擬分析奠定了基礎(chǔ)。 2．深入研究了浮放設(shè)備水平滑移理論和摩擦力模

2、型。當(dāng)設(shè)備滑動時，摩擦力的大小為常數(shù)，其方向與滑移速度的方向相反，因此每當(dāng)滑移速度通過零，摩擦力的方向就突然改變。摩擦力方向的這種突然改變使系統(tǒng)變得高度的非線性，求解十分復(fù)雜。本文將庫倫摩擦力模型用連續(xù)摩擦力模型表示。選用Runge-Kutta法，編制時程分析的程序。在通過算例驗(yàn)證程序的可靠性的同時，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，闡述浮放設(shè)備在地震激勵下的特性。利用該計(jì)算程序，分析摩擦系數(shù)(μ)、豎向地震力與水平地震力比值(k)和最大加速度峰值(

3、HPBA)這三個參數(shù)對模型地震響應(yīng)的影響。然后對模型施加彈性約束，推導(dǎo)了模型在受約束情況下的運(yùn)動方程，并將時程分析結(jié)果與自由浮放時的模型進(jìn)行比較。 結(jié)論顯示：模型的響應(yīng)對參數(shù)的變化非常敏感。如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不考慮豎向地震激勵的影響，得到的結(jié)果將會很不準(zhǔn)確。尤其是當(dāng)摩擦系數(shù)相對比較大的時候，豎向加速度對系統(tǒng)的作用被低估。增加約束后，模型的相對滑移有明顯減小，并且有逐漸恢復(fù)到初始位置的趨勢。這充分驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性，也說明這樣的彈

4、性約束有很好的抗震效果。 3．通過對浮放設(shè)備的豎向擺動的理論的研究，確定自由擺動設(shè)備的周期和碰撞次數(shù)，得到設(shè)備在突加荷載和簡諧荷載作用下的擺動響應(yīng)，以及使其傾覆的臨界條件。結(jié)論顯示：塊體的搖晃運(yùn)動是非線性的，而且自由擺動周期依賴于初始條件。在運(yùn)動方程中，引入碰撞回復(fù)系數(shù)，來確定模型碰撞前后角速度和能量的損失，編制相應(yīng)的程序，對設(shè)備的豎向擺動情況，進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過相應(yīng)的算例驗(yàn)證了程序的可靠性，并繪出系統(tǒng)在真實(shí)地震波激勵下的時程