大跨度钢管混凝土桁式拱桥结构非线性分析

同时考虑了几何非线性和材料非线性等因素对大跨度钢管混凝土桁式拱桥进行结构非线性分析，结果表明对这种大跨(跨径大于300m)、宽跨比小(接近1／20)的钢管混凝土桁式拱桥，几何非线性和材料非线性的影响均较大，在设计和施工时不应忽略。     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能研究

基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥动力分析模型,并与Midas Civil模型结果进行比对。通过一条强震记录下的IDA分析,得到钢管混凝土拱桥拱肋横桥向非线性地震性能,比较拱肋采用弹性梁单元和纤维梁单元两种模型的拱脚弯矩时程曲线和拱顶位移时程曲线,分析拱肋关键截面屈服机理,绘制它们的曲率IDA曲线和拱顶位移IDA曲线。研究结果表明:横桥向在强震作用下拱脚和拱顶不一定先屈服,而是在拱肋截面突变或有集中质量连接处,在设计时需重点考虑;随着地震动增大,先是与横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展,拱肋非线性性能良好,仍有一定的抗震储备能力。     

方钢管混凝土柱的三维非线性分析

本文建立了一个三维非线性有限元计算模型,旨在用来准确,有效地分析钢－混凝土组合结构,其中混凝土材料模型在于亚弹性亚弹性正交异性理论,采用Ｓａｒｇｉｎ的非线性应力－应变方程表达以及拉伸,压缩破坏面,钢单元采用等向强化的Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ弹塑性模型,试验和计算比较表明该计算模型是一个比较简单但准确,有效的模型。     

钢管混凝土结构的弹塑性时程分析

利用杆系模型理论，对高层钢管混凝土结构简化模型进行非线性弹塑性时程分析，计算结果表明，本文计算模型合理，在8度罕遇地震作用下，该结构没有产生不可逆性破坏，说明该结构具有良好的抗震性能。     

基于Prager硬化的钢管混凝土非线性梁单元

根据三类钢管混凝土构件的荷载位移曲线论述了Prager硬化规则应用于钢管混凝土材料非线性分析的合理性,由随动硬化材料屈服面方程的全微分出发,采用塑性势理论推导了钢管混凝土梁单元的非线性刚度矩阵。建立了钢管混凝土梁单元的初始屈服面方程,由Prager硬化规则建立了后继屈服面方程,并推导了屈服面移动量的计算公式。根据钢管混凝土的特点,探讨了确定硬化参数的方法。算例的结果有良好的精度。     

预应力混凝土结构非线性地震反应分析

本文针对预应力混凝土与普通混凝土不同的受力特点,提出了适合于分析预应力混凝土结构抗震性能的非线性有限元模型。模型首先将混凝土结构离散为杆单元,然后对各杆单元按分层组合原理分成许多混凝土层、预应力钢筋层和普通钢筋层,计算混凝土分层单元、预应力钢筋和普通钢筋的应力和应变,最后,根据钢筋与混凝土之间的粘结－滑移关系高速钢筋变形,根据混凝土弹性模量调整结构及杆单元变形,通过对普通混凝土构件和三个预应力混凝     

双防线可恢复性能斜交网格结构耗能机制和抗震性能研究

为提高斜交网格结构的抗震性能,提出一种双防线可恢复性能斜交网格结构。双防线可恢复性能斜交网格结构采用剪切耗能段和特定梁端塑形铰进行集中耗能,使主体结构构件保持弹性。剪切耗能段不承受和传递重力荷载,易在震后修复或更换,使建筑可迅速恢复功能。为实现目标耗能机制,对等效能量塑形设计法进行改进以适用于可恢复性能斜交网格结构,并进行结构设计举例。采用OpenSees软件对所设计结构建立详细的有限元计算模型,进行非线性动力时程分析,以验证双防线耗能机制并评估抗震性能。分析结果表明:（1）小震、中震和大震下的结构顶部位移角分别为0.28%、0.8%和1.7%,与性能设计目标基本相同;（2）中震时剪切耗能段屈服,特定梁端未出现塑性铰;（3）大震时,特定梁端出现塑性铰以增加结构耗能能力,剪切耗能段屈服且处于延性范围内。因此新型可恢复性能斜交网格结构具有有效的双防线耗能机制,在中震后可迅速修复,在大震中可保持延性,实现"中震可修,大震不倒"的性能目标。     

采用纤维模型的钢管混凝土框架-中心支撑结构抗连续倒塌非线性分析

为研究不同形式的中心支撑对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,基于纤维梁模型建立5种钢管混凝土框架-中心支撑结构数值模型,在合理选取钢材和混凝土材料本构模型的基础上,计算不同失效工况下结构的抗连续倒塌非线性动力响应,通过非线性静力加载获得结构的整体刚度和极限承载力。研究结果表明：设置中心支撑均可以提高结构的整体刚度和抗倒塌承载能力,其中对边柱失效工况的提升效果好于中柱失效工况;设置中心支撑提供了新的荷载传递路径,可以有效减小失效柱相邻构件的分配内力;X型支撑在不同失效工况下都能显著提升框架刚度和承载能力,降低失效节点的竖向位移,反斜支撑框架表现出更好的延性和极限承载能力,研究结果可为建筑结构抗连续倒塌设计提供参考。     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

钢管混凝土拱桥的材料非线性地震反应分析

采用组合单元和双单元法对钢管混凝土进行材料非线性分析,给出两种方法的恢复力模型曲线,并分别用这两种方法对某大跨度钢管拱桥进行非线性地震反应分析,结果表明,两种元法的分析结果比较接近,故都是非线性分析的有效方法;同线性分析结果相比较表明材料非线性对钢管混凝土拱桥的抗震性能影响足显著的。     

钢管-钢管混凝土复合拱桥动力特性分析

福建省福鼎市山前大桥是一座应用钢管－钢管混凝土复合拱桥概念设计成的试验桥，本文以它作为研究对象，进行了动力特性的测试和计算，并讨论了主要结构参数对其动力特性的影响，为此类桥梁的设计提供参考。     

大跨度钢管混凝土拱桥抗震性能指标研究

高轴压比钢管混凝土墩柱的试验结果对钢管混凝土拱肋具有较大的借鉴意义。为明确大跨度钢管混凝土拱桥的抗震性能指标,研究了高轴比钢管混凝土构件的破坏过程及延性性能。以弯矩作为性能指标将高轴压比钢管混凝土构件的试验破坏过程分为轻微损伤、有限损伤与严重损伤3个阶段,结合钢管混凝土截面性能状态的数值分析,探讨了高轴压比钢管混凝土构件的破坏机理。结果表明:高轴压比钢管混凝土构件具有一定的可用延性;提出了以计算等效屈服弯矩作为抗震性能指标,适当利用延性和实现钢管混凝土拱桥的有限损伤抗震设计,并给出了与有限损伤相关的截面性能状态及参数。研究成果弥补了规范在此方面的不足,可供高烈度地震区大跨度钢管混凝土拱桥抗震设计时参考。     

钢管自应力混凝土柱抗震性能试验研究

本文通过对水平反复荷载作用下4根钢管自应力混凝土柱和2根普通钢管混凝土柱的抗震性能试验研究,分析了两种钢管混凝土的荷载-挠度(P-Δ)滞回曲线和骨架曲线特点,从而进一步阐述了轴压比、自应力大小和混凝土强度等因素对钢管混凝土抗震性能的影响。试验结果表明,影响柱抗震性能的最主要因素是轴压比和自应力。随着轴压比的增加,钢管自应力混凝土位移延性系数下降;而自应力的存在不仅提高了反复荷载作用下钢管混凝土的极限水平承载力,同时也使其延性系数得到显著的增加。     

钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框组合剪力墙是一种新型组合剪力墙。本文进行了2个1/4缩尺的高强混凝土剪力墙模型的低周反复荷载试验,模型1为普通钢筋混凝土剪力墙,模型2为钢管混凝土边框组合剪力墙。在试验研究基础上,对比分析它们的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。研究表明,钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高。     

圆钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框剪力墙是在普通混凝土剪力墙基础上研发的一种新型组合剪力墙。其将圆钢管混凝土柱和普通混凝土剪力墙进行了优势组合,形成多道抗震防线。为了解该组合剪力墙的抗震性能,进行了3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验,其中包括1个圆钢管混凝土柱框架结构、1个普通混凝土剪力墙和1个圆钢管混凝土边框剪力墙。在试验研究基础上,分析了圆钢管混凝土边框剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究表明:圆钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙显著提高,且其承载力、抗震耗能能力均高于圆钢管混凝土柱框架和普通混凝土剪力墙承载力、抗震耗能能力之和,可用于高层和超高层建筑的抗震设计。     

钢管混凝土斜折柱抗震性能试验研究

为解决实际工程中遇到的钢管混凝土斜折柱抗震性能的问题,进行了3个1/3缩尺的钢管混凝土斜折柱低周反复荷载试验.在试验基础上,研究了各钢管混凝土柱的承载力、刚度、延性、滞回特性及破坏特征,建立了钢管混凝土斜折柱承载力简化计算方法.研究表明:钢管混凝土斜折柱,经合理设计可以满足抗震要求.     

Research on seismic performance of shear walls with concrete filled steel tube columns and concealed steel trusses

In order to further improve the seismic performance of RC shear walls, a new composite shear wall with concrete filled steel tube (CFT) columns and concealed steel trusses is proposed. This new shear wall is a double composite shear wall; the first composite being the use of three different force systems, CFT, steel truss and shear wall, and the second the use of two different materials, steel and concrete. Three 1/5 scaled experimental specimens: a traditional RC shear wall, a shear wall with CFT columns, and a shear wall with CFT columns and concealed steel trusses, were tested under cyclic loading and the seismic performance indices of the shear walls were comparatively analyzed. Based on the data from these experiments, a thorough elastic-plastic finite element analysis and parametric analysis of the new shear walls were carried out using ABAQUS software. The finite element results of deformation, stress distribution, and the evolution of cracks in each phase were compared with the experimental results and showed good agreement. A mechanical model was also established for calculating the load-carrying capacity of the new composite shear walls. The results show that this new type of shear wall has improved seismic performance over the other two types of shear walls tested.