钢管混凝土组合柱变形能力计算方法

为研究钢管混凝土组合柱的变形能力,建立了屈服曲率和极限曲率的计算式。屈服曲率与受拉纵筋的屈服应变、柱截面高度、轴压比、配箍特征值和钢管含管特征值有关,极限曲率与柱截面高度、轴压比、配箍特征值和含管特征值有关。通过对58个组合柱试件试验数据分析,得到了计算式的相关参数,由此可计算组合柱的屈服位移角和极限位移角,计算结果与试验结果符合良好。     

板式橡胶支座梁桥横向抗震加固研究

针对汶川地震中板式橡胶支座梁桥梁体横向移位严重的震害现象,提出了在原约束体系基础上增设X形板弹塑性挡块的抗震加固设计方法。以一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,建立了可合理模拟支座滑动效应、挡块力学性能和墩柱滞回性能的全桥精细化有限元数值模型。选择国内外实际地震动进行横桥向非线性地震反应分析,研究了梁体与钢筋混凝土挡块横向间隙、X形板弹塑性挡块力学性能等两大参数对抗震加固效果的影响。研究表明:钢筋混凝土挡块与梁体间可预留一定横向间隙,X形板弹塑性挡块屈服强度可控制为上部结构恒载反力的5%;与抗震加固前相比,抗震加固设计能有效控制墩梁相对位移,同时减小桥墩结构地震反应,显著提高桥梁结构抗震性能。     

圆钢管混凝土压弯构件弯矩-曲率滞回模型研究

采用数值计算方法,对圆钢管混凝土压弯构件弯矩—曲率滞回关系进行了计算,分析了各参数,如构件轴压比、截面含钢率和材料强度等对圆钢管混凝土压弯构件弯矩—曲率滞回曲线的影响。最后,基于系统参数分析结果提出一种圆钢管混凝土压弯构件弯矩—曲率滞回模型。     

圆钢管混凝土构件弯矩-曲率滞回特性研究

首先确定了往复应力作用下组成圆钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型、在此基础上,利用数值计算方法,对圆钢管混凝土构件弯矩－曲率滞回关系曲线进行了理论分析,其结果和试验结果吻合良好。最后,提出圆钢管混凝土构件弯矩－风率恢复力模型,给出模型中有关参数的计算公式,可为圆钢管混凝土体系弹塑性分析提供参考。     

L形截面钢管混凝土异形柱正截面非线性分析

以钢筋混凝土梁设计原理作为依据,给出了L形截面钢管混凝土异形柱正截面的非线性分析方法。根据基本假定建立了L形截面钢管混凝土异形柱截面弯矩-曲率关系计算公式,并利用MATLAB语言编制了求解程序,根据得到的加载-破坏全过程弯矩-曲率关系分析构件的加载-变形特性。利用程序对不同截面、混凝土标号、钢材强度和钢管面积下的弯矩-曲率曲线进行了对比分析。     

考虑轴力弯矩耦合的截面随动强化恢复力模型

截面层次的恢复力模型能兼顾计算精度与计算效率,为此在梁-柱单元中得到了广泛的应用。但目前给定＂轴力-弯矩-曲率＂的截面恢复力模型无法灵活考虑轴力与弯矩的耦合作用;采用屈服面的截面恢复力模型尚未考虑截面强化效应。提出了基于屈服面的截面随动强化恢复力模型及其积分方法,首先依据截面屈服面建立了截面随动强化恢复力模型,然后依托塑性理论,进行截面状态确定和本构关系积分。最后利用所提出的恢复力模型进行了悬臂柱的静力往复分析。结果表明：（1）所选用的截面恢复力模型能很好考虑轴力存在对弯矩的影响;（2）该模型具有随动强化的特性;（3）在精度上接近纤维截面所用的单轴材料随动强化模型。     

高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

高性能混凝土剪力墙的侧向刚度较大,变形能力较差。为了增强其侧向变形能力,通常在剪力墙截面两端设置约束边缘构件。根据15个设置边缘约束构件的高性能混凝土剪力墙弯曲(弯曲剪切)破坏的试验结果,以屈服点、峰值点和极限点将此种剪力墙的力-位移骨架曲线简化为三线型模型;基于平截面假定,分别推导了屈服荷载、峰值荷载及极限荷载的表达式;公式推导中考虑了边缘约束构件的影响。根据理论分析和试验数据,建立了骨架曲线各阶段的刚度计算公式。从理论值与试验值的比较可以看出,基于平截面假定所得到的屈服荷载和峰值荷载的计算值均与试验值接近。考虑了卸载时的刚度退化,并建立了适合高性能混凝土剪力墙的恢复力模型。     

金属橡胶桥梁支座剪切屈服后刚度研究

基于重叠面积法与Haringx理论,得到圆形截面金属橡胶桥梁支座剪切屈服后刚度的计算公式,公式中剪切屈服后刚度与压应力及支座直径成正比,与支座高度成反比,并且存在待求系数α与β。通过大尺寸金属橡胶桥梁支座试件的压缩及压剪试验,获得剪切模量与压缩模量之间的关系,求得系数α约为1.3。参考剪切试验中压应力、支座直径、相对密度和形状系数对支座剪切屈服后刚度的影响规律,给出无量纲系数β的计算公式。根据待求系数α与β,对理论计算公式进行实用性简化,并比较屈服后刚度的理论计算结果与试验结果。结果表明：实用计算公式与试验结果吻合较好,且具有较好的精度,可用于金属橡胶支座压剪状态下屈服后刚度的计算。     

新型开孔H型钢阻尼器有限元分析

设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的2种新型H型钢耗能器,阐述了它们的构造与耗能原理。采用有限元软件ABAQUS对开椭圆形孔、菱形孔和条形孔这3种新型耗能器的耗能性能进行数值分析,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。分析结果表明：新型H型钢耗能器具有饱满的滞回曲线,屈服位移较小、耗能性能稳定,耗能器的屈服位移、初始刚度和等效阻尼比随各肢钢板宽度增大（或高度减小）而增大;在开孔率相近或者肢宽相同的情况下,菱形孔H型钢耗能器的等效阻尼比要比条形孔和椭圆形孔的大,且应力分布更加均匀。     

中小跨径梁桥横向混凝土挡块模型及参数影响分析

为更准确地评估中小跨径梁桥主梁位移及下部结构地震响应,需建立合理的挡块分析模型。基于1座三跨预应力混凝土连续梁桥有限元模型,考虑了线弹性模型、考虑屈服的理想弹塑性模型及考虑退化的弹塑性模型3种不同挡块力学模型;对比分析了不同挡块模型对主梁位移及下部结构地震响应的影响;基于建议的分析模型,探讨了合理挡块间距的选取,并总结了有效防撞措施及新型挡块。结果表明,考虑退化的挡块模型可较好反映混凝土挡块在碰撞过程中的变形、损伤及完全失效的特性,而采用线弹性及理想弹塑性挡块模型都会低估主梁位移及高估传至下部结构的地震力;合理挡块间距选取范围在1.0~2.5 tr(橡胶层厚度)之间,可保证在橡胶支座发挥减隔震功能后,起到较好的限位作用,而又不致明显增加下部结构地震力。     

剪力墙的等效周期和等效阻尼比研究

结构弹塑性反应可用等效线性化方法中的等效刚度和等效阻尼比进行计算。为研究钢筋混凝土剪力墙的等效刚度和等效阻尼比,通过分析剪力墙的力-位移简化四折线滞回模型,推导了其屈服点和峰值点的等效刚度、等效周期和等效阻尼比的计算公式。为验证其准确性和适用性,采用提出的峰值点等效刚度、等效阻尼比公式和FEMA 440建议的公式,分别计算了42片钢筋混凝土剪力墙试件的等效刚度和等效阻尼比,并进行了对比分析。结果表明:提出的计算公式和FEMA 440建议的公式所得到的等效周期和等效阻尼比值与试验值比较吻合,因此,所提出的计算剪力墙的等效周期和等效阻尼比的公式较为合理。     

基于性能的联肢钢板剪力墙抗震设计与评估研究

联肢钢板剪力墙能通过连梁耗能实现多重抗侧体系,其优良的抗震性能被越来越多的学者研究论证。本文基于能量平衡原理和Chao和Goel提出的弹塑性层剪力分布模式,预设目标侧移及屈服机制等性能参数,归纳出完整的联肢钢板剪力墙结构塑性设计流程,并采用该方法基于8度(0.3g)抗震设防条件下设计了12个联肢钢板剪力墙结构算例。利用有限元分析软件ABAQUS对结构进行了Push-over分析,研究了刚度退化、构件屈服顺序和结构整体变形等方面的结果。结果表明：设计算例能够实现多重抗震机制,并满足预期性能目标。     

玛多地震中大野马岭大桥震害机理分析

2021年5月22日青海玛多发生了M_s7.4级地震,从地震中桥梁震害情况看:此次地震的特点是断层北侧震害轻,南侧震害重。位于断层南侧的野马滩大桥是简支梁桥,发生大量落梁,是此次地震中受损最为严重的大桥之一;而位于北侧的大野马岭大桥是连续梁桥,仅发生了部分挡块开裂。其中原因值得深入研究。本文通过有限元分析软件Midas/Civil建立大野马岭大桥（上行线）模型,进行地震反应分析,讨论分析了大野马岭大桥在此次地震中的震害机理。发现南北向的地震动是造成该桥横向挡块破坏的主要原因,东西向地震动因受到桥台和纵向挡块的约束并没有出现严重损伤。若将该桥由连续梁桥变成简支梁桥,地震反应会有所变化,但总体趋势特点变化并不大。另外,本文通过现有资料选定5组地震动作为输入,进行地震反应分析,比较分析不同地震动对该桥的影响,并验证地震动模拟效果。     

江苏地区220 kV标准变电站抗震性能评估

220 kV变电站建筑在电网系统中地位非常重要,其承载能力安全性,尤其是其抗震能力,对电网系统稳定有决定性影响。为评估变电站结构抗震承载能力,明确其倒塌机理,从而为新建变电站结构抗震设计提供技术支撑。以国家电网江苏公司220 kV标准变电站结构为例,选取3条地震波,采用弹塑性时程法,分析结构在不同地震波不同输入方式下的响应。研究结果发现:三向地震波输入下变电站结构地震响应很大;结构的损伤、失效主要发生于结构薄弱部位;现有220 kV变电站结构的抗震承载力不高,鉴于其重要程度,其安全度应增强。     

基于弹塑性损伤单元的RC框架结构的全过程分析

基于损伤力学和塑性理论建立了一种弹塑性损伤单元模型,并编制了基于此单元的RC平面框架非线性分析程序DAMAGE2D。算例表明,弹塑性损伤单元对RC框架非线性分析具有良好的精度。文中根据计算结果对RC框架结构进行了不同损伤阶段的划分。研究成果可用于基于pushover方法的结构抗震分析。     

连梁可更换构件及连接的试验和模拟分析

结构可更换构件通过可更换连接与主体结构相连,共同工作并集中塑性损伤,震后更换损伤构件即可恢复结构功能。为了研究一种连梁可更换构件及连接的性能,对可更换构件及连接试件进行反复加载试验,并对低屈服点耗能钢材进行单向拉伸试验。采用ABAQUS软件对该可更换构件及连接进行有限元模拟分析,比较了壳单元和实体单元模拟的计算效率和精度,并提出合理可行的材料参数取值方法,采用非线性接触对模拟可更换螺栓端板连接,模拟结果与试验结果吻合良好。试验分析可用于研究该类可更换构件及连接的实际性能,模拟分析可为该类可更换构件及连接提供性能预测方法,并验证了可更换构件实际屈服力与设计屈服力的吻合度和超强系数,验证连接螺栓不产生滑移。在此基础上,给出了该可更换构件及连接在工程中的应用方法。     

单跨框架教学楼橡胶隔震与BRB减震联合加固技术研究

新版抗震设防烈度区划图实施以来,大量单跨框架结构校舍因抗侧力体系不合理以及抗震承载力不足急需加固改造。针对单跨框架结构不满足刚度及承载力要求的现状,提出并阐述了BRB减震与橡胶隔震联合加固技术原理,并对昆明某实际单跨框架结构进行了动力弹性和弹塑性有限元分析,结果表明:在多遇地震下,防屈曲支撑（BRB）未屈服,结构整体处于弹性;在设防地震作用下,部分BRB屈服耗能,结构层间位移角最大值为1/582,结构主体处于弹性阶段;在罕遇地震作用下,所有BRB屈服耗能,且其滞回曲线饱满,结构弹塑性层间位移角最大值为1/148,大部分梁端部产生塑性铰,少数柱产生塑性铰,且梁较柱先出铰,表现出良好的抗震性能。研究为单跨框架结构的加固提供一条有效的新途径。     

Simplified method for real‐time seismic damage assessment of motorway bridges: Transverse direction—Accounting for abutment stoppers

In the context of developing a real‐time seismic damage assessment technique, this paper proposes a simplified model that accounts for abutment stoppers, focusing on the transverse direction. Detailed 3D finite element models of 4 bridges of the Attiki Odos motorway are developed and used as benchmarks to assess its efficiency. The selected bridges vary in length, pier typologies, clearances, and pier‐deck connections. The simplified model entails a SDOF system of a pier, with assemblies of gap elements, lateral and rotational springs, and dashpots (top and bottom), representing the deck, the bearings, the abutment stoppers, and the foundation. The effect of stoppers is initially studied, focusing on the response of the abutment‐embankment system. To shed more light on the role of abutment stoppers, a parametric study is conducted, considering a wide range of clearances. Subsequently, the effect of variabilities in span length and pier height is examined. The simplified method is extended to nonideally symmetric systems and verified against the 3D benchmarks. Finally, the model is modified to account for multicolumn piers. The extended simplified model offers a reasonable prediction of the seismic damage state, reducing significantly the computational cost, and allowing detailed parametric studies. The latter are used to develop nonlinear regression model equations correlating a selected damage index with statistically significant intensity measures. Such equations offer a viable alternative for network‐wide seismic damage assessment as part of a real‐time emergency response framework. A pilot implementation is presented, illustrating the applicability of the proposed methodology.     

不同洞口位置节能砌块隐形密框复合墙体恢复力模型研究

为研究洞口位置对节能砌块隐形密框复合墙体滞回特性的影响,对6个采用低周反复加载方式的1/2缩尺试件的试验现象及数据进行分析。基于试验结果和现有恢复力模型理论,对试验数据进行拟合分析,利用退化四折线模型和回归方法,建立节能砌块隐形密框复合墙体的四折线恢复力模型。试验结果表明:当洞口位于墙体中间时,试件滞回环愈加丰满,试件初始刚度有所增加,承载力衰减速率减小,卸载刚度退化速率变慢。通过对骨架曲线特征参数的计算,并和试验骨架曲线对比,两者吻合较好,表明该恢复力模型可以较好的反映出不同洞口位置对其滞回特性的影响,可为节能砌块隐形密框复合墙体的弹塑性分析及工程应用提供参考。     

无筋砌体农居地震弹塑性有限元研究

利用ABAQUS软件对既有的砌体墙试验结果进行了数值模拟,验证了模型的正确性以及混凝土损伤塑性模型对模拟砌体结构受力性能的可用性。在此基础上,借助实地调查获得的结构参数和材料性能数据,以重庆典型农居建筑为例,建立了无筋砌体农居的三维有限元模型,对数值模型进行了动力特性分析和不同烈度下多遇及罕遇地震的动力弹塑性时程分析,并建议了无筋砌体结构农居在不同地震烈度破坏下墙体表面积受拉损伤率的临界值。最后,利用既有文献提出的层间位移角限值,分析了该农居的破坏程度,比较了墙体表面积受拉损伤率和层间位移角限值衡量砌体结构的破坏程度。分析结果表明:提出的墙体表面积受拉损伤率和层间位移角限值衡量砌体结构破坏程度吻合良好;当墙体表面积受拉损伤率小于1%时,结构轻微破坏;当位于1%~5%时,发生中等程度破坏;当位于5%~30%时,发生严重破坏;当大于30%时,结构倒塌。