柱承式筒仓结构在接连二次地震作用下的动力响应和抗震性能研究
发布时间：2020-12-15 11:56
为了研究二次地震作用对关系到国家粮食安全储存的筒仓结构的抗震性能的影响,本文利用ANSYS非线性有限元时程分析程序,对柱承式筒仓结构分别进行一次和接连两次地震作用下的弹塑性时程分析,研究不同强度的二次地震作用对筒仓结构的影响程度,比较分析柱承式筒仓结构在一次和接连两次地震作用下的响应特点和抗震性能。计算分析结果表明:一次地震作用下,柱顶和柱底出现严重薄弱部位,环梁和仓壁损伤较小;二次地震作用后结构刚度明显降低,累积损伤明显增加,抗震能力明显降低。分析结果对筒仓这种特种结构在主余震作用下的抗震性能的系统性、规律性认识具有重要的借鉴意义,可为地震区筒仓结构的抗震设计和一次地震作用下已损伤的筒仓结构是否需要维修加固提供更可靠的科学依据。
【文章来源】：地震工程与工程振动. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
柱承式筒仓结构有限元模型
由表4和图6可以得知,对于满仓工况,当地震加速度由0.15 g增加到0.2 g时,结构刚度降低21.6%,结构产生损伤。 当进一步遭受加速度峰值为0.1 g的二次地震作用时,刚度又进一步明显下降,下降幅度达到27.6%,这表明二次地震作用对结构造成了严重的破坏和损伤,抗震性能明显降低。表4 不同地震加速度下结构(满仓)振动频率Table 4 Vibration frequencies of structure with different earthquake accelerations 地震加载 地震加速度(g) 0.05 0.1 0.15 0.2 一次地震Ⅰ 1.715 1.672 1.627 1.276 二次地震Ⅱ - 0.924 - 0.787
从图7可以看出,在一次地震后如果筒仓结构继续遭受二次地震作用,筒仓结构柱底、柱顶和环梁的应变明显增加。同时,根据图7(d)可以看出,结构的薄弱部位在柱顶和柱底,其应变相对于环梁明显增加,增加幅度最大,在进行抗震设计时,需要进行加强措施。根据图7(b)可以得知,二次地震作用后相对于一次地震作用,柱底应变增加了66.7%,结构发生明显的塑性破坏。所以,对于柱承式筒仓结构,二次地震作用不容忽视。图8为满仓状态下,在一次和接连二次地震作用下筒仓结构不同高度处的加速度放大系数。由图8可以看出: (1)加速度放大系数沿筒仓在柱底以下高度(0～6 m),加速度放大系数逐渐增大,且变化幅度较大,到达柱顶高度6 m处,基本趋于稳定,在柱顶到仓顶之间(6～12 m),动力放大系数虽呈增大趋势,但变化微小,仓顶最大。这表明仓顶有一定程度的鞭鞘效应,柱顶以上的仓壁抗侧移刚度分布均匀。(2)由表5可以看出,随着二次地震动峰值加速度的增加,在同一筒仓高度处,动力放大系数逐渐增大,但增加的不明显。当峰值加速度增加到0.3 g时,峰值加速度为0.1 g的二次地震作用相对于0.3 g的一次地震作用,不同筒仓高度处的动力放大系数β突然明显增大,这表明结构度产生了损伤,进入非线性受力状态,结构抗震性能明显减弱,柱顶会发生明显的破坏现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土柱支承筒仓模型模态试验与有限元分析[J]. 张昊,揣君,许启铿,王录民,张大英. 建筑科学. 2012(07)
[2]“5·12”汶川大地震对受灾居民影响研究[J]. 陈升,胡鞍钢. 学术界. 2009(02)
[3]筒仓贮料流态的颗粒流数值模拟[J]. 翟振威,原国平,张峰涛. 山西建筑. 2008(35)
[4]两次大地震灾情比较及汶川救灾特色[J]. 潘土养. 广州社会主义学院学报. 2008(03)
[5]筒承式群仓有限元分析及自振基频的简化计算[J]. 滕锴,王命平,耿树江. 特种结构. 2006(04)
[6]柱承式筒仓的地震反应分析[J]. 孙芳,王命平,耿树江,张吉明. 特种结构. 2005(04)
[7]柱承式钢筋砼筒仓的抗震设计[J]. 吴瑾. 混凝土与水泥制品. 1994(05)
[8]钢筋混凝土柱承式贮仓的地震反应分析[J]. 孙景江,江近仁. 地震工程与工程振动. 1990(03)
[9]筒仓结构的自振特性与地震反应分析[J]. 赵衍刚,江近仁. 地震工程与工程振动. 1989(03)
硕士论文
[1]柱承式钢筋混凝土群仓动力响应有限元分析[D]. 周秀.河南工业大学 2018
[2]筒仓贮料压力分布机制及地震易损性研究[D]. 郭坤鹏.北京交通大学 2016
[3]卸料下筒仓侧压力的数值模拟研究[D]. 张曼.河南工业大学 2014
[4]钢筒仓静动态散料压力的数值模拟[D]. 杨鸿.浙江大学 2010
本文编号：2918225
【文章来源】：地震工程与工程振动. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
柱承式筒仓结构有限元模型
由表4和图6可以得知,对于满仓工况,当地震加速度由0.15 g增加到0.2 g时,结构刚度降低21.6%,结构产生损伤。 当进一步遭受加速度峰值为0.1 g的二次地震作用时,刚度又进一步明显下降,下降幅度达到27.6%,这表明二次地震作用对结构造成了严重的破坏和损伤,抗震性能明显降低。表4 不同地震加速度下结构(满仓)振动频率Table 4 Vibration frequencies of structure with different earthquake accelerations 地震加载 地震加速度(g) 0.05 0.1 0.15 0.2 一次地震Ⅰ 1.715 1.672 1.627 1.276 二次地震Ⅱ - 0.924 - 0.787
从图7可以看出,在一次地震后如果筒仓结构继续遭受二次地震作用,筒仓结构柱底、柱顶和环梁的应变明显增加。同时,根据图7(d)可以看出,结构的薄弱部位在柱顶和柱底,其应变相对于环梁明显增加,增加幅度最大,在进行抗震设计时,需要进行加强措施。根据图7(b)可以得知,二次地震作用后相对于一次地震作用,柱底应变增加了66.7%,结构发生明显的塑性破坏。所以,对于柱承式筒仓结构,二次地震作用不容忽视。图8为满仓状态下,在一次和接连二次地震作用下筒仓结构不同高度处的加速度放大系数。由图8可以看出: (1)加速度放大系数沿筒仓在柱底以下高度(0～6 m),加速度放大系数逐渐增大,且变化幅度较大,到达柱顶高度6 m处,基本趋于稳定,在柱顶到仓顶之间(6～12 m),动力放大系数虽呈增大趋势,但变化微小,仓顶最大。这表明仓顶有一定程度的鞭鞘效应,柱顶以上的仓壁抗侧移刚度分布均匀。(2)由表5可以看出,随着二次地震动峰值加速度的增加,在同一筒仓高度处,动力放大系数逐渐增大,但增加的不明显。当峰值加速度增加到0.3 g时,峰值加速度为0.1 g的二次地震作用相对于0.3 g的一次地震作用,不同筒仓高度处的动力放大系数β突然明显增大,这表明结构度产生了损伤,进入非线性受力状态,结构抗震性能明显减弱,柱顶会发生明显的破坏现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土柱支承筒仓模型模态试验与有限元分析[J]. 张昊,揣君,许启铿,王录民,张大英. 建筑科学. 2012(07)
[2]“5·12”汶川大地震对受灾居民影响研究[J]. 陈升,胡鞍钢. 学术界. 2009(02)
[3]筒仓贮料流态的颗粒流数值模拟[J]. 翟振威,原国平,张峰涛. 山西建筑. 2008(35)
[4]两次大地震灾情比较及汶川救灾特色[J]. 潘土养. 广州社会主义学院学报. 2008(03)
[5]筒承式群仓有限元分析及自振基频的简化计算[J]. 滕锴,王命平,耿树江. 特种结构. 2006(04)
[6]柱承式筒仓的地震反应分析[J]. 孙芳,王命平,耿树江,张吉明. 特种结构. 2005(04)
[7]柱承式钢筋砼筒仓的抗震设计[J]. 吴瑾. 混凝土与水泥制品. 1994(05)
[8]钢筋混凝土柱承式贮仓的地震反应分析[J]. 孙景江,江近仁. 地震工程与工程振动. 1990(03)
[9]筒仓结构的自振特性与地震反应分析[J]. 赵衍刚,江近仁. 地震工程与工程振动. 1989(03)
硕士论文
[1]柱承式钢筋混凝土群仓动力响应有限元分析[D]. 周秀.河南工业大学 2018
[2]筒仓贮料压力分布机制及地震易损性研究[D]. 郭坤鹏.北京交通大学 2016
[3]卸料下筒仓侧压力的数值模拟研究[D]. 张曼.河南工业大学 2014
[4]钢筒仓静动态散料压力的数值模拟[D]. 杨鸿.浙江大学 2010
本文编号：2918225
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