基于静力试验的体外预应力自复位框架地震响应数值模拟

一般在进行振动台模型试验时,由于试验引起结构构件损伤,很难在试验前或试验后实测构件或节点的力学参数,但是对于整体弹性模型或部分弹性模型,可以事后对其力学性能进行实测,将实测数据用于修正计算模型,经过修正的计算结果与振动台试验结果有更好对比性。体外预应力自复位框架(EPSCF)是一种新型抗震结构,将预应力筋设置在梁柱构件体外,达到易施工、易监测、可更换的目的。在振动台试验中,EPSCF主体结构保持弹性,耗能装置损坏。振动台试验后,进行EPSCF主体结构低周反复静力试验,实测结构在侧向力作用下的滞回曲线与骨架曲线,并计算出结构每层的抗侧刚度及等效阻尼比。将实测参数代入有限元模型中进行地震响应数值模拟,并与振动台试验结果进行对比。研究结果表明,经过静力试验校准的计算模型能更好地模拟振动台试验结果。     

SMA自复位隔震桥梁基于位移的抗震设计方法

本文针对隔震桥梁结构的抗震设计方法展开研究。首先对隔震桥梁结构进行模型简化,得到可用于设计的精简模型,并通过合理的构造设计,得到可实用的SMA隔震层;经过推导得到简化模型的等效延性和刚度;在非线性反应谱的基础上,建立直接基于位移的抗震设计方法;最后通过数值模拟分析对设计方法进行验证,结果显示在设计地震作用下,桥梁的地震反应与预期的设计指标相差很小,说明该位移设计方法具有较好的可靠性。     

形状记忆合金自复位钢框架节点抗震性能数值模拟及参数分析

基于ABAQUS二次开发平台,编制了超弹性形状记忆合金(SMA)一维分段线性本构模型子程序,并将其嵌入到ABAQUS材料库中,通过实例分析,验证了子程序的正确性。基于ABAQUS平台,建立了自复位钢框架节点分析模型,分析了钢框架节点在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及残余变形等抗震性能,并和普通钢节点进行了对比。对SMA自复位钢框架节点进行了参数分析,考虑了SMA筋预应力水平、位置、配置量及角钢厚度对自复位钢框架节点抗震性能的影响。分析结果表明:与普通钢框架节点相比,SMA自复位钢框架节点承载力大大增加,卸载后有效地消除了残余变形,具有良好的自复位效果;SMA预应力大小、竖向间距、配置量和角钢厚度等参数对新型钢框架节点的承载能力和复位性能均有明显的影响。     

自定心钢框架抗震性能研究进展

自定心(Self-Centering,SC)钢框架是一种新型的抗震结构体系。其中,预应力构件提供了结构在地震作用下的复位功能,角钢、摩擦件等构件则提供了耗能能力。主体结构在地震作用后可基本保持完好,并且无残余变形(或很小),附属构件的更换或修复也非常方便。介绍了自定心钢框架的构造和工作原理。节点试验、自定心抗弯钢框架(SC-MRF)、自定心中心支撑钢框架(SC-CBF)的动力试验结果表明,自定心钢框架具有良好的抗震性能和自复位能力,有望发展成为实用的结构形式。指出了自定心钢框架结构体系中需进一步研究的问题。     

自复位中心支撑钢框架结构抗震性能分析

为了研究自复位中心支撑钢框架（SC-CBF）结构的抗震性能,对一四层SC-CBF结构进行了静力弹塑性分析、低周往复加载分析和动力弹塑性时程分析,并与中心支撑钢框架（CBF）结构进行对比,探究了不同GAP单元刚度和预应力筋截面积对SC-CBF结构自复位性能及抗震性能的影响规律。结果表明:与传统CBF结构相比,SC-CBF结构的抗侧能力强,地震作用下基底剪力小,卸载后的残余变形较小,具有良好的延性性能;在极罕遇地震作用下SC-CBF结构的位移响应大,耗散的能量多,层间位移角大而残余位移小,表现出良好的自复位性能和抗震性能;GAP单元刚度对预应力筋的受力性能影响较为明显,对结构的整体受力性能和延性性能影响较小,但结构的整体受力性能和延性性能受预应力筋截面积影响显著。     

钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv,轴压比n及塑性铰极限转动量θplc^u之间的函数关系,即λcv-n-θplc^u关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μcφ关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μcφ之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标DI下基于性能的抗震设计方法的基本过程。     

无粘结部分预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过两榀框架梁按不同预应力度配置无粘结预应力盘和非预应力筋的“强柱弱梁”型无粘结部分预应力混凝土框架在水平低周反复荷载作用下的试验研究，探讨其包括裂缝分布、破坏形态。极限承载力、无粘结筋应力变化、位移延性、耗能能力、恢复力特性等工作性能，并进一步分析了影响此类结构抗震性能的主要因素，为无粘结部分预应力混凝土框架在地震设防区域的应用提供参考。     

预应力混凝土扁梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个预应力混凝土宽扁梁框架边节点在低周反复荷载作用下的抗震试验研究,对宽扁梁边节点在模拟地震作用下的破坏形态、特征荷载、滞回特性、骨架曲线、延性以及耗能能力等抗震性能进行分析研究。研究表明:试件初裂出现在靠近柱附近的梁,最终破坏区域发生在节点外核心区剪切破坏;荷载位移滞回曲线基本上呈梭形且相对饱满,试件位移延性系数介于3.7~5.13,具有较好的延性及耗能能力;穿过节点外核心区的预应力筋数量变化时,试件的延性及耗能能力变化不明显;试验中出现外核心区内的扁梁纵筋与混凝土黏结滑移破坏,混凝土剥落,而内核心区水平箍筋并未达到极限强度,建议在扁梁框架节点的设计应设置构造竖向垂直箍筋。总体上看,预应力混凝土宽扁梁框架边节点具有一定的抗震性能,可以通过合理的构造措施将其应用于抗震结构中。     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力-位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明：通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

低周往复荷载作用下自复位钢框架抗震性能研究

建立了1榀2跨3层以角钢为耗能元件的自复位钢框架结构有限元分析模型,详细介绍了模型的模拟与分析方法。钢绞线的预应力采用等效降温法施加,通过钢绞线提供的回复力可使结构在震后具有自复位能力。在加载过程中,为确保结构的自复位能力,预应力钢绞线要保持弹性。对结构模型施加由位移控制的往复荷载,并通过改变结构的初始预应力值及钢绞线的数量分析参数的改变对结构自复位性能及耗能能力的影响。分析结果表明:与传统钢框架相比,自复位钢框架的震后残余位移明显减小;在4%的层间位移角下,自复位钢框架梁柱及钢绞线均保持弹性状态,结构通过角钢的塑性耗散能量,震后框架具有自复位能力。     

基于预应力拉索的自复位海洋平台振动控制研究

本文提出了一种新的基于预应力拉索的海洋平台减振措施。本文以JZ20-2北高点井口平台为例,在JZ20-2北高点井口平台加设预应力拉索,利用ANSYS有限元软件对整体结构进行了地震作用和冰激荷载作用下的仿真分析,计算分析了预应力的大小、拉索的布置方式对平台节点位移和加速度的影响。数据分析表明,施加预应力和拉索的布置方式可以有效地减小海洋平台动力反应,具有较好的减振效果和鲁棒性,具有较好的自复位性能。     

钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能与设计方法

进行了8个钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能试验研究,包括3个圆形钢管约束型钢混凝土柱、3个方形钢管约束型钢混凝土柱和2个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比。试验结果表明,相同用钢量条件下,钢管约束型钢混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。钢管约束型钢混凝土柱和型钢混凝土对比试件都发生了明显的粘结破坏;因此在设计中应在型钢的翼缘外侧设置抗剪连接件。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立了钢管约束型钢混凝土柱的抗剪承载力公式,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。     

无粘结部分预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

本文通过两榀按不同预应力度配置无粘结预应力筋、非预应力筋的“强柱弱梁”型无粘结部分预应力混凝土扁梁框架在水平低周反复荷载作用下的试验研究，探讨其包括裂缝分布、破坏形态、极限承载力、无粘结筋应力变化、位移延性、耗能能力等工作性能。     

钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究

在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应.同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准.以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法.文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的.由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求.     

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能理论分析

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。将新型RSSPP桥墩体系分为节段承重部分、后张预应力部分和耗能钢筋部分,从抗弯性能、抗剪性能、抗开合与抗倾覆性能的角度分析了桥墩力学性能,提出了承载力的简化计算方法,将理论计算与数值模拟进行对比,结果表明:数据吻合较好,验证了理论分析过程的合理性,并进一步提出了RSSPP桥墩耗能钢筋和预应力筋配筋计算公式。     

基于性能的结构抗震设计研究

介绍了结构抗震性能水准的划分、抗震性能目标的确定以及常用的基于性能的抗震设计方法。文中着重探讨了按延性系数进行结构性能抗震设计的方法和步骤，最后指出性能抗震设计方法今后的发展趋势。     

基于性能的碳纤维抗震加固设计

本文探讨了基于性能的加固设计的基本思路和设计过程,并给出了一个基于性能的碳纤维加固设计的工程实例,采用pushover静力推覆分析的方法分析对比了结构加固前后的性能,表明原结构的抗震性能不足,经碳纤维加固后的结构抗震性能明显提高,满足8度抗震设防烈度要求。     

基于性能的框架结构抗震设计研究

对国内外基于性能的抗震设计研究成果进行了较系统的综述与分析,研究表明,基于性能的抗震设计能够对结构在未来可能地震作用下的性能进行有效的控制,使破坏和损失限定在可接受的范围内。在此基础上,本文还初步提出了钢筋混凝土框架结构基于延性的抗震设计建议。     

梁端楔形翼缘连接钢框架抗震性能和抗震设计研究

根据两跨两层梁端楔形翼缘连接钢框架试件的低周反复加载试验,研究了梁端楔形翼缘连接钢框架结构在地震作用下的滞回性能、耗能机制、耗能能力和破坏形态。结果显示,试件破坏模式为延性,塑性铰出现在梁翼缘变化处,远离梁柱交界,梁端楔形翼缘连接钢框架具有良好的抗震性能。针对梁端楔形翼缘连接钢框架的特点,提出了强柱弱梁、强节点弱杆件和节点域抗震设计要求。