Введение. Статья рассматривает инженерные методы расчета адаптивных систем сейсмоизоляции, которые до настоящего времени отсутствуют. Это сдерживает применение таких систем в сейсмостойком строительстве. Материалы и методы. Рассмотрена сейсмоизолированная система с двойным опиранием, включающим относительно жесткие опоры ограниченной несущей способности и гибкие сейсмоизолирующие опоры. Считается, что в момент выключения жестких связей их потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию надстройки. Оценка смещения сейсмоизолирующих опор проводится в предположении, что их максимальная энергия деформации равна полученной кинетической энергии. Рассмотрен более точный расчет, учитывающий дополнительное кинематическое возбуждение от землетрясения. Результаты. Получены расчетные формулы для подбора параметров двойного опирания адаптивной сейсмоизоляции и формулы для оценки усилий и смещений в элементах сейсмоизолирующего опирания. Выполнен пример расчета автодорожного моста в высокосейсмичном районе Дагестана. Обсуждение. Хотя рассматриваемая система сейсмоизоляции существенно нелинейна, ее расчет может быть выполнен достаточно просто, не прибегая к использованию сложных программных комплексов. В статье авторы использовали классические законы механики и средства MathCad или MatLab. Работа выполнена в Петербургском университете путей сообщения и ОАО «Стройкомплекс-5».

Основная проблема статистического моделирования сейсмических колебаний – корректное задание исходных акселерограмм. Анализ известных моделей сейсмического воздействия показал ошибочность их использования для анализа сейсмоизолированных систем. Данные статистические модели позволяют получить только достоверные ускорения или только достоверные смещения. Однако и усложненные модельные воздействия не вполне соответствуют реальным землетрясениям. Энергетические характеристики вовсе не рассматривались в задачах статистического моделирования акселерограмм. Рассмотрена новая модель сейсмического воздействия, включающая в себя случайный импульс. В систему добавлено три параметра: магнитуда Мw , эпицентральное расстояние R и момент включения импульса. Варьирование этих параметров в заданных пределах позволяет регулировать дополнительные характеристики воздействия. Приведен пример предлагаемого процесса.

Показано, что при расчете пролетных строений мостов во многих случаях необходимо учитывать динамическое взаимодействие пролетного строения с опорами и основанием. При высоте опор более 5 м рассеяние энергии по основной форме колебаний определяется в значительное мере оттоком энергии в основание. При этом коэффициент динамики существенно падает. Кроме того, для мостов пролетами менее 55 м и модуле деформации основания Е0 < 30 МПа определяющей для усилия в опорах может стать вторая форма колебаний, по которой опоры и пролетное строение колеблются в противофазах. Для мостов с пролетами более 80 м при Е0 > 30 МПа усилия в опорах и пролетном строении определяются первой формой колебаний системы.

Получено аналитическое решение уравнения движения нелинейной сейсмоизолированной системы на фазовой плоскости. Рассмотрены случаи систем с возрастающей и убывающей жесткостью. Характерным примером системы с возрастающей жесткостью являются системы с ограничителями перемещений. К системам с убывающей жесткостью относятся известные типы сейсмоизоляции с кинематическими опорами А.В. Курзанова и Ю.Д. Черепинского. Для систем первого типа траектория движения на фазовой плоскости всегда ограничена, но при сильных ограничениях смещений имеет место рост ускорений. Предложенное решение позволяет анализировать зависимость роста ускорений от ограничения смещений. Задачи второго типа могут быть неустойчивыми, что хорошо видно на фазовых траекториях. Это требует анализа их устойчивости при проектировании сейсмоизоляции.