本文通过查阅大量文献,分析了浮放设备地震反应研究的现状和科研成果,深入研究浮放设备水平和竖向地震反应基础理论,采用数值模拟的方法,对浮放设备的水平和竖向的地震反应进行了研究。1.结合规范论述了浮放设备抗震设计中的抗滑移准则、滑移最大距离准则、抗摆动准则、抗倾倒准则,设备自身抗震准则。研究了测量静摩擦系数和动摩擦系数的试验方法,为进行浮放设备滑移和摆动数值模拟分析奠定了基础。2.深入研究了浮放设备水平滑移理论和摩擦力模型。当设备滑动时,摩擦力的大小为常数,其方向与滑移速度的方向相反,因此每当滑移速度通过零,摩擦力的方向就突然改变。摩擦力方向的这种突然改变使系统变得高度的非线性,求解十分复杂。本文将库伦摩擦力模型用连续摩擦力模型表示。选用Runge-Kutta法,编制时程分析的程序。在通过算例验证程序的可靠性的同时,对计算结果进行分析,阐述浮放设备在地震激励下的特性。利用该计算程序,分析摩擦系数(μ)、竖向地震力与水平地震力比值(k)和最大加速度峰值(HPBA)这三个参数对模型地震响应的影响。然后对模型施加弹性约束,推导了模型在受约束情况下的运动方程,并将时程分析结果与自由浮放时的模型进行比较。结论显示:模型的响应对参数的变化非常敏感。如果在实际设计中,不考虑竖向地震激励的影响,得到的结果将会很不准确。尤其是当摩擦系数相对比较大的时候,竖向加速度对系统的作用被低估。增加约束后,模型的相对滑移有明显减小,并且有逐渐恢复到初始位置的趋势。这充分验证了程序的准确性,也说明这样的弹性约束有很好的抗震效果。3.通过对浮放设备的竖向摆动的理论的研究,确定自由摆动设备的周期和碰撞次数,得到设备在突加荷载和简谐荷载作用下的摆动响应,以及使其倾覆的临界条件。结论显示:块体的摇晃运动是非线性的,而且自由摆动周期依赖于初始条件。在运动方程中,引入碰撞回复系数,来确定模型碰撞前后角速度和能量的损失,编制相应的程序,对设备的竖向摆动情况,进行了数值模拟,通过相应的算例验证了程序的可靠性,并绘出系统在真实地震波激励下的时程曲线和相图。4.针对多自由度浮放设备在地震波作用下的反应,建立了多自由度系统地震反应的运动微分方程,通过引入状态向量,将运动微分方程组转化为一阶非线性微分方程组,用四阶Runge-Kutta法编写计算程序,得到系统的地震反应时程。