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混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

来源:搜狐 时间:2019-07-21 20:01:41 | 特鲁姆普大满贯 3594

"混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

我国处于世界两大地震带之间,是世界上发生地震最多的国家之一,且地震灾害造成的损失比较严重。近些年全球板块运动的活跃性增大,使得全球范围内地震发生的频率增加,再加上贮液结构向大型化、大量化发展的趋势以及所储存液体的多样性,使得地震灾害对贮液结构所带来的威胁越来越大。

在给水排水、污水处理、石油化工、屋顶 TLD 减震等领域都不乏混凝土矩形贮液结构的广泛应用,而传统混凝土贮液结构的抗震能力往往不足,使其在地震作用下容易发生开裂破坏,进而造成液体泄漏,引发环境污染及火灾等次生灾害,最严重的后果是威胁人民的生命安全。提高该类工程在地震等外界作用下的安全性或减小其被破坏概率,对物资储备、灾害预防、抢险救灾及灾后重建等都有重要的意义。但是由于政策、规范、设计及施工等方面的缺陷,贮液结构(包括钢储罐和混凝土贮液结构)在地震作用下发生破坏的案例较多。

根据灾后统计,混凝土贮液结构的破坏类型主要包括壁板连接部位开裂或伸缩缝处出现垂直裂缝引起的液体泄漏、高位水箱支撑体系的破坏、地基失效或沉降不均匀,液动压力造成壁板附加应力的增加导致裂缝产生、液体泄漏或结构倒塌等。针对混凝土矩形贮液结构的重要性及破坏特征,进行相应的减震研究迫在眉睫。然而,大量关于隔震储液罐以及隔震混凝土贮液结构的研究均表明,橡胶隔震虽然能够显著减小贮液结构本身的动力响应,如基底剪力及壁板应力等,但是其对晃动波高的控制效果并不明显,甚至会增大晃动波高。在贮液结构减震研究方面,不仅需要考虑到结构本身动力响应的减小,还需要兼顾晃动波高是否同样减小,因为对于无盖板贮液结构,液体晃动过高会造成液体泄漏,而对于有盖板贮液结构,顶盖受到液体的冲击力有可能发生破坏,此外,晃动波高增大所需要的干弦高度要相应增大,会造成建设成本的增加。

混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

《混凝土矩形贮液结构——隔震与减震》是作者与课题组相关人员继《混凝土矩形贮液结构——动力分析理论与数值仿真》后的又一部著作,是多年来在混凝土矩形贮液结构的隔震和减震方面研究成果的汇集和总结。

混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

《混凝土矩形贮液结构 — 隔震与减震》

ISBN:9787030600172

作者:程选生、景伟

责任编辑:张瑞涛

本书共11章,分别为绪论、埋置式隔震混凝土矩形贮液结构的地震动响应、滑移隔震混凝土矩形贮液结构的地震动响应、近场地震作用下滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构的减震分析、远场长周期地震作用下滑移隔震混凝土矩形贮液结构的动力响应、大幅晃动下滑移隔震混凝土矩形贮液结构的动力响应、自由液面晃动对滑移隔震混凝土矩形贮液结构动力响应的影响、滑移隔震混凝土矩形贮液结构的碰撞动力响应和缓减碰撞措施研究、基于易损性的滑移隔震混凝土矩形贮液结构减震性能、滑移隔震混凝土矩形贮液结构的振动台试验及混凝土矩形贮液结构的可靠度分析。

混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

本书目录

目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 贮液结构概述 1

1.2 国内外研究现状综述 2

1.2.1 贮液结构流-固耦合问题及分析方法研究现状 2

1.2.2 贮液结构减震研究现状 6

1.2.3 滑移隔震结构研究现状 9

1.2.4 结构地震响应的分析方法研究现状 11

1.3 本书主要内容 13

参考文献 15

第2章 埋置式隔震混凝土矩形贮液结构的地震动响应 21

2.1 埋置式隔震混凝土矩形贮液结构的地震动响应特性 21

2.1.1 埋置式隔震混凝土矩形贮液结构边界条件 21

2.1.2 数值算例 23

2.2 泡沫混凝土中的地震动衰减特性 37

2.3 埋置式隔震混凝土矩形贮液结构设计原理 38

2.4 隔震混凝土矩形贮液结构的液-固耦合理论 39

2.5 泡沫混凝土隔震数值算例 41

2.5.1 分析模型 41

2.5.2 泡沫混凝土隔震贮液结构地震动响应分析 42

2.5.3 结果分析 48

2.6 泡沫混凝土-砂垫层组合隔震数值算例 48

2.6.1 分析模型 48

2.6.2 泡沫混凝土-砂垫层隔震贮液结构地震动响应分析 49

参考文献 57

第3章 滑移隔震混凝土矩形贮液结构的地震动响应 58

3.1 滑移体系的隔震原理 58

3.2 滑移隔震分析模型 62

3.3 混凝土矩形贮液结构的动力方程 64

3.4 数值模拟分析 67

3.4.1 分析模型 67

3.4.2 边界条件 68

3.4.3 滑移隔震贮液结构的地震动响应 69

参考文献 93

第4章 近场地震作用下滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构的减震分析 94

4.1 摩擦力模型 94

4.1.1 库仑摩擦力模型 94

4.1.2 速变摩擦力模型 95

4.1.3 指数摩擦力模型 95

4.1.4 等效黏性阻尼模型 95

4.2 滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构 96

4.2.1 恢复力模型 96

4.2.2 简化模型及动力方程 97

4.2.3 滑移隔震贮液结构状态判别 98

4.3 滑移位移限值定义 99

4.3.1 安全使用要求 99

4.3.2 限位装置变形能力要求 99

4.4 工程应用 100

4.4.1 结构参数 100

4.4.2 简化模型验证 101

4.4.3 限位装置应用研究 102

4.4.4 动力响应 106

4.4.5 减震系数 115

参考文献 117

第5章 远场长周期地震作用下滑移隔震混凝土矩形贮液结构的动力响应 118

5.1 长周期地震动基本概念 118

5.2 远场长周期地震动的人工模拟合成 119

5.3 结构-液体耦合系统的运动方程 121

5.4 数值算例 122

5.4.1 计算模型 122

5.4.2 地震动 123

5.4.3 远场长周期地震作用下动力响应的特征 125

5.4.4 远场长周期地震作用下的减晃效果 126

5.4.5 双向地震对动力响应的影响 127

5.4.6 结构长宽比对动力响应的影响 128

5.4.7 滑移位移控制研究 128

5.4.8 位移控制措施对滑移位移和晃动波高峰值的影响 130

参考文献 131

第6章 大幅晃动下滑移隔震混凝土矩形贮液结构的动力响应 132

6.1 大幅晃动的下限定义 132

6.2 大幅晃动下流-固耦合问题的求解 134

6.2.1 结构域控制方程 134

6.2.2 液体域控制方程 135

6.2.3 边界条件 135

6.2.4 双向耦合动力方程及求解 136

6.3 数值算例 139

6.3.1 计算模型 139

6.3.2 地震作用 139

6.3.3 不同求解方法的对比 140

6.3.4 大幅晃动下的减震效果 141

6.3.5 大幅晃动下的参数影响研究 141

参考文献 150

第7章 自由液面晃动对滑移隔震混凝土矩形贮液结构动力响应的影响 151

7.1 考虑自由液面晃动下的速度势函数 151

7.1.1 速度势函数基本理论 151

7.1.2 速度势函数求解 152

7.2 液体晃动问题简化计算 154

7.2.1 隔震贮液结构壁板液动压力 154

7.2.2 液体晃动波高 155

7.2.3 液体晃动引起的基底剪力及弯矩 155

7.3 考虑自由液面晃动的动力响应求解 156

7.3.1 液体控制方程 156

7.3.2 动坐标系中的液体晃动边界条件 156

7.3.3 结构控制方程 158

7.4 数值算例 158

7.4.1 计算模型 158

7.4.2 考虑自由液面晃动与否的动力响应对比 159

7.4.3 考虑自由液面晃动与否的峰值响应参数影响研究 164

参考文献 168

第8章 滑移隔震混凝土矩形贮液结构的碰撞动力响应和

缓减碰撞措施研究 169

8.1 计算模型 169

8.1.1 碰撞模拟 169

8.1.2 土-结构相互作用模拟 171

8.1.3 考虑碰撞效应的滑移隔震矩形贮液结构简化模型 172

8.2 碰撞动力方程及求解 174

8.3 碰撞能量方程及求解 177

8.4 碰撞动力响应 177

8.4.1 计算参数 177

8.4.2 碰撞对动力响应的影响 178

8.4.3 碰撞动力响应的影响因素 180

8.5 缓冲碰撞措施 191

8.5.1 缓冲措施对碰撞恢复系数的影响 192

8.5.2 缓冲措施对动力响应的影响 194

参考文献 195

第9章 基于易损性的滑移隔震混凝土矩形贮液结构减震性能 197

9.1 混凝土非线性模型 197

9.1.1 混凝土单轴应力-应变曲线 197

9.1.2 混凝土多轴应力-应变曲线 198

9.1.3 混凝土材料破坏准则 199

9.2 基于亚音速势流理论的非线性流-固耦合方程 200

9.3 滑移隔震混凝土贮液结构失效判据 203

9.4 基于易损性的结构减震性能 204

9.5 数值算例 206

9.5.1 计算模型 206

9.5.2 地震动 208

9.5.3 贮液结构易损性研究 209

9.5.4 失效判据对易损性研究的影响 217

9.5.5 易损性的影响参数研究 218

参考文献 219

第10章 滑移隔震混凝土矩形贮液结构的振动台试验 221

10.1 振动台试验方案设计 221

10.1.1 试验目标 221

10.1.2 试验加载及采集系统 221

10.1.3 试验模型设计 223

10.1.4 试验测试方案 230

10.1.5 试验工况设计 232

10.2 试验模型制作及安装 234

10.2.1 模型制作 234

10.2.2 模型安装 236

10.3 试验结果及分析 237

10.3.1 动力特性 237

10.3.2 非隔震与隔震贮液结构动力响应的对比 239

10.3.3 远场长周期地震动对贮液结构动力响应的影响 245

10.3.4 限位装置类型对滑移隔震减震性能的影响 247

10.4 试验结束后各组件变化情况 252

参考文献 252

第11章 混凝土矩形贮液结构的可靠度分析 253

11.1 概述 253

11.2 蒙特卡罗有限元方法 253

11.3 不同工况下的贮液结构可靠度分析 254

11.3.1 地上式贮液结构 254

11.3.2 埋置式隔震贮液结构 262

参考文献 270

精彩样张

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本文摘选自程选生、景伟《混凝土矩形贮液结构——隔震与减震》一书。

混凝土矩形贮液结构:隔震与减震

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(本期编辑:王芳)

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