钢筋混凝土框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

在现有抗震设计方法研究的基础上,提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先,建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系,得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数;其次,运用R-μ关系模型,根据等效位移延性系数确定地震折减系数,从而计算出结构弹塑性地震作用;然后,建立结构的需求曲线与推覆曲线,对结构在强震作用下的性能进行评价;最后,通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。     

钢筋混凝土框架结构构件地震损伤评估

震后灾区工程结构进行的安全评估以确定其损伤程度,对救援行动及震后建筑加固都具有十分重要的意义。选用改进的Park-Ang损伤模型,以开源有限元程序Open SEES为平台,建立一栋6层框架结构的数值模型并进行非线性时程分析,通过计算和分析各构件的损伤指数,发现并确定结构的薄弱构件及薄弱层,可以为结构的抗震设计提供一定的指导。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件恢复力模型研究

根据目前已有试验资料和理论分析,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑结构各种耐久性损伤因素,并对箍筋锈蚀进行修正,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法.通过与现有试验进行对比分析,表明模型描绘的骨架曲线与试验结果总体吻合较好,模型计算的滞回曲线所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用.     

钢筋混凝土结构的地震损伤分析及能量参数模型

本文简要评述了现有钢筋混凝土结构地震损伤分析的途径、方法及其合理应用。根据构件的滞回恢复力骨架曲线及卸载刚度退化规律,本文构造一个与构件地震损伤相关的能量参数,并据此提出一种构件地震损伤模型,该模型不显含组合系数α及β,计算较为简便。最后,根据Park and Ang模型导出构件滞回恢复力模型中反向加载曲线的超前指向距离,使构件的滞回恢复力变化描述与构件的地震损伤演化描述具有一致性。     

基于应变能耗储的钢筋混凝土框架结构地震损伤演化研究

结构地震损伤破坏,本质上是地震动输入能量超出结构或构件耗能能力所致。“能量”参数能够综合反映地震动强度、频谱特性以及强震持时对结构破坏的影响,本文基于能量耗散原理建立结构损伤模型,采用有限元软件ABAQUS对3榀单层单跨钢筋混凝土平面框架结构抗震性能进行数值模拟,通过损伤指数量化研究了地震作用下钢筋混凝土框架结构的损伤演化规律。研究表明：基于应变能耗储的结构损伤模型,能够合理有效地反映“位移首超破坏”与“累积损伤破坏”模式,且上、下界收敛;模拟分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验数据吻合较好,数值建模方法适用于以梁、柱构件为主的框架结构抗震性能分析;耗能构件框架梁能够对结构损伤破坏发展和抗震性能劣化起到一定延缓作用,承力构件框架柱的损伤加剧会加速结构抗震性能的劣化;加载幅值较小时,结构依靠混凝土裂缝闭合摩擦消耗能量,“位移首超破坏”所致损伤所占比例较大,随着位移幅值及循环次数的增加,“累积损伤破坏”所致损伤所占比例逐渐增大。     

钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计

本文结合我国地震设防水准,在国内外有关地震损在量研究结果的基础上,提出钢筋混凝土结构地震损伤的“三水准”性能目标;其次,对于剪切型钢筋混凝土结构,提出了结构层间柱－压弯构件三线性恢复力模型参数确定和地震损伤计算方法;第三,提出了地震损伤直接验算和将地震损伤验算归结为变形验算的钢筋混凝土结构地震损伤性能设计方法;最后,通过设计例题说明了本文方法应用的可行性。     

地震作用下钢筋混凝土柱变形与损伤研究

为量化地震作用下钢筋混凝土（RC）柱损伤情况和变形,并将不同地震破坏状态下RC柱损伤和变形进行分析。从太平洋地震工程研究中心（PEER）数据库中收集91组RC柱抗震试验数据,选取4种广泛应用的构件损伤模型进行计算,将损伤发展曲线与层间位移角发展曲线进行对比分析。对RC柱损伤指标限值进行归一化处理,统计分析后得到不同破坏等级下的位移角限值,并给出了RC柱各破坏等级下的位移角限值与损伤指标限值对应关系。研究结果表明,牛荻涛损伤模型可更准确地评价地震作用下结构构件损伤程度,且与层间位移角发展曲线均呈近似线性增长趋势;不同破坏等级下的位移角限值验算保证率均＞80%,表明本文提出的位移角限值具有一定合理性。     

钢筋混凝土柱地震损伤模型比较研究

损伤指数是判断结构或构件经受地震作用后是否破坏、评价结构或构件破坏程度的重要指标,是对震后受损结构进行安全评估和修复加固的重要理论依据。基于40组钢筋混凝土柱的试验结果,对国内外7种较具代表性的损伤模型进行了对比分析。研究结果表明:对于同一试件,不同损伤模型计算得到的损伤指标差异较大,损伤曲线发展趋势亦不同;基于能量的损伤模型多表现出前期增长速度快和后期增长速度慢的上凸趋势,而基于变形和能量组合形式的双参数损伤模型多表现出前期增长速度慢和后期增长速度快的上凹趋势;Park-Ang模型及其改进形式能够较好地反映构件层次的损伤发展过程,但未知参数较多,计算过程较复杂,不利于整体结构层次的震害评估;从能量耗散原理角度提出的损伤模型更符合整体结构抗震的本质,未知参数少且计算过程简单,但存在边界条件的界定不明确的缺陷,因此还需要做更深入的研究。     

钢筋混凝土框架结构地震损伤的识别与试验分析

通过单层及多层钢筋混凝土框架模型的地震损伤模拟试验，揭示了钢筋混凝土结构地震损伤与动力特性变化的关系；概据损伤力学方法，建立了利用可识别参数的地震损伤模型；提出了结构损伤状态参数的识别方法和以上此为基础估计结构地震损伤的方法，从而为钢筋混凝土框架结构的震后损伤识别和修得加固提供了理论依据。     

高强混凝土框架柱的地震损伤模型

本文首先讨论了现有的几种地震损伤模型及其特点,然后计算出试验框架柱累积滞回耗能随加载循环水平的变化,分析和讨论了轴压比、箍筋形式、配箍率、纵向配筋率、混凝土强度等级以及剪跨比对累积滞回耗能的影响。根据现有的损伤模型,对试验框架柱的损伤指数进行了分析比较,给出了符合高强混凝土框架柱和普通混凝土框架柱的地震损伤模型。根据损伤指数随加载循环水平的变化规律,分析和讨论了剪跨比、轴压比以及配箍率对损伤的影响。最后通过对各地震损伤模型的比较分析,提出了高强混凝土框架柱的地震损伤模型。     

既有钢筋混凝土框架结构的多指标云模型地震损伤评估

目前的既有钢混结构地震损伤研究没有同时考虑不同抗震设计规范差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响,且损伤指标较简单,在动力损伤分析中也存在局限。基于云模型的特点,提出了包括弹塑性耗能差率、刚度损伤指数、层间位移角和顶点位移角的多元结构损伤状态综合评估方法,能够同时考虑结构各损伤指数的随机性和模糊性。考虑不同版本抗震设计规范造成的结构性能差异和耐久性下降对结构性能的影响,设计3个典型五层钢混框架结构,进行增量动力分析,验证损伤评估方法的准确性。结果表明：随着抗震规范版本的更新,结构的损伤程度有适当减轻;同一结构的损伤程度因混凝土碳化作用先减轻后加重;采用弹塑性耗能差率表征既有结构的地震损伤效果优于刚度损伤指数;基于多指标云模型损伤评估方法获得的云模型综合隶属度和综合损伤值能够更加细化和精确地描述结构损伤状态。     

钢筋混凝土结构基于改进能力谱法的地震损伤性能设计

本文基于国内外非线性静力分析方法,阐述了最近由Ｃｈｏｐｒａ和Ｇｏｅｌ提供的改进能力谱法的基本概念和实施步骤;其次,结合文献「１８」中提出的钢筋沸凝土结构地震损伤“三水准”性能目标和改进能力谱法,提出了基于能力谱法的结构地震损伤性能简化设计及验算方法;最后,通过设计例题说明了本文方法的可行性,并将计算结果与时程分析进行了比较,显示了此法的有效性。     

近断层地震动作用下钢筋混凝土桥墩的抗震性能

通过对满足规范延性要求的12根典型钢筋混凝土桥墩试件的线性和非线性地震反应分析，指出在近断层地震动作用下满足延性需求与延性能力比小于1.0的桥墩仍可能发生严重破坏和倒塌，若考虑桥墩的地震损伤性能，允许的延性需求与延性能力比不宜超过0.6-0.8。讨论了桥墩延性抗震设计中强度折减系数Rμ和设计基底剪力系数BSC取值问题。     

钢筋混凝土渡槽结构地震反应数值分析

首先介绍了钢筋混凝土渡槽结构在地震荷载作用下的分析理论,根据这些理论建立了渡槽结构的动力有限元分析模型,分别采用干模态法、附加质量法和ALE法考虑渡槽结构液固耦合作用,通过具体的工程算例,对钢筋混凝土渡槽结构进行了不同工况下的数值模拟研究,包括混凝土非线性材料分析、渡槽结构静水与动水响应分析、渡槽结构自振特性分析和槽墩的能力曲线分析。研究表明,考虑固液耦合作用的渡槽实体有限元模型能较好地模拟渡槽结构地震反应,并得到相应的渡槽结构地震反应规律。     

钢筋混凝土框架柱震损程度量化鉴定方法

钢筋混凝土结构震后损伤鉴定中,最常见的方式是鉴定者观察房屋破坏现象,根据经验给出震损等级。该方法直观高效,但对鉴定者的专业经验要求较高,且鉴定结果的主观差异较大。对此以RC框架柱为对象,开展了基于震损现象的震损量化鉴定方法研究:在RC框架柱震损现象量化试验基础上给出基于构件骨架曲线特征阶段的震损分级方法;对7个RC框架柱试件进行了改进Park-Ang损伤指数分析,建立了RC框架柱损伤指数-震损分级-震损现象的对应关系;基于RC框架柱的试验结果及典型震害编制了RC框架柱震损图集,并给出了使用图集进行框架柱震损鉴定的流程及方法。使用该方法对2个实际震害中的RC框架柱进行了震损鉴定,可为更加客观以及准确地开展钢筋混凝土结构的震损鉴定提供参考。     

Capacity-based inelastic displacement spectra for reinforced concrete bridge columns

Capacity-based inelastic displacement spectra that comprise an inelastic displacement ratio (C_R ) spectrum and the corresponding damage index (DI ) spectrum are proposed in this study to aid seismic design and evaluation of reinforced concrete (RC) bridges. Nonlinear time history analyses of single-degree-of-freedom (SDOF) systems are conducted using a versatile smooth hysteretic model when subjected to far-field and near-fault ground motions. It is demonstrated that the Park and Ang damage index can be a good indicator for assessing the actual visible damage condition of columns regardless of its loading history, providing a better insight into the seismic performance of bridges. The computed spectra for near-fault (NF) ground motions show that as the magnitude of pulse period ranges increases from NF1 (0.5-2.5 seconds) to NF2 (2.5-5.5 seconds), the spectral ordinates of the C_R and DI spectra increase moderately. In contrast, the computed spectra do not show much difference between NF2 and NF3 (5.5-10.5 seconds) when the period of vibration T_n≤  1.5 seconds, after which the spectral ordinates of NF3 tend to increase obviously, whereas those of NF2 decrease with increasing T_n . Moreover, when relative strength ratio R  = 5.0, nearly all of the practical design scenarios could not survive NF3. On the basis of the computed spectra, C_R and DI formulae are presented as a function of T_n , R , and various design parameters for far-field and near-fault ground motions. Finally, an application of the proposed spectra to the performance-based seismic design of RC bridges is presented using DI as the performance objective.     

HRB400级钢筋混凝土柱损伤的评价

针对当前典型的损伤模型存在一定程度上的缺陷,提出一个基于弹性变形能形式的损伤评价模型。该模型将过程量转化为状态量,考虑了滞回过程中构件位移与刚度退化的影响。通过对滞回过程进行简化与等效,使得地震作用计算变得贴近实际情况。通过四个HRB400级钢筋混凝土柱破坏性试验数据的分析,验证了本文提出的模型的正确性与合理性。