考虑剪力滞效应的曲线箱梁自振特性研究

通过假设曲线箱梁翼板纵向位移函数,分别建立了曲线箱梁形变势能和振动动能表达式。综合运用能量变分法和哈密顿原理推导出了曲线箱梁受弯、扭、剪力滞耦合作用的自由振动微分方程,由位移场函数对简支曲线箱梁一阶竖向弯曲频率进行了近似求解,获得了自振频率显示解。然后将理论计算值与ANSYS有限元数值解相比较,误差仅为0.37%,二者吻合良好,证明了理论公式推导的正确性。在此基础上重点研究了剪力滞效应对曲线箱梁自振频率的影响,分析结果表明:剪力滞效应削弱了弯梁的刚度,降低了结构的自振频率,剪力滞效应对弯梁刚度的削弱程度主要取决于宽跨比,当宽跨比由0.15增大到0.4的过程中,曲线箱梁刚度的削弱程度由2.05%增大到12.8%。实际工程中,对于多室箱梁和扁平箱梁,应充分考虑剪力滞效应对自振频率的不利影响。     

双薄壁高墩曲线连续刚构桥地震响应分析

为确定双薄壁高墩曲线连续刚构桥的自振特性和最不利地震激励方向,以某大跨径双薄壁高墩曲线连续刚构桥为实例,对其进行了自振特性和地震响应分析.应用MIDAS/Civil有限元软件建立了该桥空间有限元计算模型,采用数值仿真方法研究了墩底边界约束、曲率半径对该高墩曲线连续刚构桥结构自振特性的影响,探讨双薄壁高墩曲线连续刚构桥动力特性,并按照最不利地震激励方向分析双薄壁高墩曲线连续刚构桥的地震响应.计算结果表明:对于高等级公路中的曲线半径较大的双薄壁高墩曲线连续刚构桥,曲率对桥梁的自振特性影响很小;曲线连续刚构桥第1阶振动模态一般为纵飘,考虑桩土结效应后其基本周期增大;以曲线桥割线方向和垂直割线方向作为双薄壁高墩曲线连续刚构桥的纵向、横向地震动的主要激励方向,其它地震动输入方向可作为曲线连续刚构桥地震响应分析的补充.     

高耸混凝土烟囱土-结构相互作用地震反应分析

目前在高耸混凝土烟囱结构抗震设计和抗震性能评估中,由于缺乏合适的计算模型,一般采用刚性地基假定而忽略土-结构相互作用效应,或者采用传统的集中参数模型而忽略土的非线性特性。针对此不足,本文选用240 m高的钢筋混凝土烟囱作为研究对象,采用OpenSees程序,基于非线性文克尔地基梁模型和基于柔度法的分布塑性梁柱单元,建立了土体-基础-上部结构共同工作的整体非线性有限元分析模型,详细介绍了非线性文克尔地基梁模型主要参数的确定方法;研究了地基土非线性对高耸烟囱结构地震反应的影响,给出了考虑土-结构相互作用效应后结构周期、上部结构的内力和变形分布的变化规律。分析结果表明:考虑土-结构相互作用后,结构的自振特性、内力及节点位移都发生了不同程度的改变;考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型,峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数与不考虑土-结构相互作用时的结果之比分别介于0.921~1.219、0.732~1.29和0.822~1.536;而不考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型,峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数与不考虑土-结构相互作用时的结果之比分别介于0.838~1.578、0.92~1.76和0.656~2.831。不考虑土体非线性特性的土-结构相互作用模型的峰值截面弯矩、剪力及截面曲率延性系数的取值总体上较大,高估了烟囱结构在地震荷载作用下的内力需求。     

梁铰型屈服RC框架结构地震弹塑性位移增大系数研究

本文通过弹性和弹塑性时程分析,研究了水平地震作用下梁铰型屈服RC框架模型结构的楼层屈服剪力系数、基本自振周期、楼层数3个因素对弹塑性位移增大系数的影响,通过非线性回归分析给出了弹塑性层间位移增大系数经验公式;通过分析滞回耗能沿楼层高度的分布,初步确定了梁铰型屈服RC框架结构的薄弱楼层位置;基于结构损伤分析,讨论了抗震规范中RC框架结构弹塑性层间位移角限值的水准。     

大直径单桩海上风机横向自振频率实用计算方法

海上风机系统一阶横向自振频率的精确求解是风机振动分析的关键之一。基于Timoshenko梁理论,采用多段等效的方式模拟风机塔筒的连续变截面特性,并考虑土体的分层特点,建立风机系统横向振动方程,通过相邻连接段的位移、转角、弯矩和剪力之间的连续关系,推导出风机系统横向自振频率的半解析解,并与风机实测频率进行对比,验证了本方法的精确性与有效性。同时考虑风机前期设计及运营期间由于风机尺寸、土体参数可能出现的参数变化,对风机尺寸及土层要素进行了参数分析。分析表明：风机系统的横向振动频率受塔筒高度及变截面特性、土体模量、海床平面高度变化、桩径与桩长影响较大,受连接段高度的影响较小。     

仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点抗剪承载力研究

为了研究仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点的抗震性能以及轴压比和节点约束效应对节点核心区抗剪承载力的影响,对4个全焊双梁-柱节点进行了水平低周反复加载试验。将节点域分为上、中、下3个小核心区,通过观测试件在侧向力作用下的破坏形态,研究双梁-柱节点的受力机理,得到节点域下核心区的剪力-剪切变形滞回曲线。从试验的滞回曲线可以看出,节点下核心区最先屈服且下核心区剪切角最大,上核心区次之,剪切变形发展均较为充分。试验结果表明,仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点破坏形式主要为沿节点下核心区对角线的剪切破坏。根据试验和理论分析结果,提出一种考虑轴压比和约束效应影响的双梁-柱节点的抗剪承载力计算公式。     

基于Park三参数模型的剪切滞变模型

针对深梁、短柱和剪力墙等剪跨比较小的构件在结构非线性分析中需要考虑剪切效应的情况,在Park三参数滞变模型的基础上,参考大量文献后,建议了短柱、剪力墙和核心筒三种构件的剪力-剪切变形曲线本构关系特征点的参数取值,给出了剪跨比较小构件的剪切滞变模型。采用该模型分别对短柱、剪力墙和核心筒三个试验模型进行了模拟和分析,分析结果与试验结果的对比表明,所给模型可较好地模拟试件的剪切效应及实际抗剪承载力水平。该模型的建立可为结构非线性分析中有效考虑剪切效应提供参考。     

单围柱重檐攒尖木结构动力特性试验及地震响应分析

为研究单围柱重檐攒尖木结构的动力特性及地震响应,以西安兴庆宫五龙坛木结构建筑为例,对其进行原位动力试验,采用峰值拾取法与随机子空间法,分析了结构的前6阶自振频率、空间振型及阻尼比。考虑单围柱、榫卯连接、斗栱铺作、抹角梁架空间构造的特征,建立了单围柱重檐攒尖木结构有限元分析模型,计算得到结构的前6阶频率、振型及五龙坛原位试验结果吻合较好。结果表明：单围柱重檐攒尖木结构一阶自振频率在1.924～1.975 Hz之间,二阶自振频率在2.146～2.15 Hz之间,一、二阶振型分别为南北平动与东西平动;三阶自振频率在2.775～2.841 Hz之间,振型为扭转振动。输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州波地震激励,在罕遇地震作用下底层最大层间位移角为1/83,童柱层最大层间位移角为1/87。     

轴向变形对拱自振频率影响的样条有限点法

提出用样条有限点法计算拱的横向振动和纵向振动的最小频率。用3次B样条函数的线性组合模拟拱自振时的位移振型函数,根据Hamilton原理推导出了拱结构自由振动频率方程。通过实例验证了样条有限点法计算效率高、精度高、计算格式简单,较有限元法具有很大优越性。计算分析了轴向变形对横向振动最小频率的影响,提出了临界矢跨比的概念。考虑轴向变形时不仅频率系数的大小发生了变化,同时它的变化规律也与原来不同。当结构的矢跨比小于临界矢跨比时,横向振动最小频率较不计轴向变形时减小,随着矢跨比的增大逐渐增大;当结构的矢跨比大于临界矢跨比时,横向振动最小频率较不计轴向变形时增大,随着矢跨比的增大逐渐减小。由此给出了目前广泛使用的横向振动最小频率曲线的适用范围,同时建立了纵向振动频率计算用曲线。     

行波效应对连续曲线箱梁桥地震反应的影响

对于目前在城市立交和高架桥建设中应用广泛的多跨连续曲线箱梁桥,不考虑地震动行波效应的影响已经不能满足工程抗震的需要。针对一座七跨连续曲线箱梁桥考虑行波效应时的地震反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立动力计算模型,研究了连续曲线箱梁桥的动力特性;并选取了E1 Centro地震动,考虑三种工况组合进行了多点激励与一致激励下的地震时程反应分析,给出了曲线箱梁和桥墩的内力、位移时程反应。结果表明:桥墩的刚度对连续曲线箱梁桥的动力特性影响较大,低阶频率和振型对桥墩变形的影响明显大于曲线箱梁;连续曲线箱梁桥在多点激励与一致激励下的地震反应差别较大。     

中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验及数值模拟分析

为明晰中空暗缝RC剪力墙抗剪机理和滞回性能,进行1榀1∶3缩尺单层、单跨中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验,得到了试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、延性和耗能能力。通过数值模拟分析了混凝土强度、中空暗缝厚度、缝间墙配筋率对剪力墙板水平抗剪承载力的影响。研究结果表明：试件滞回曲线呈捏缩状,耗能能力一般,但具有较好的剪切变形能力;试件最终呈中空暗缝剪碎、缝间墙两端形成弯曲塑性铰的破坏模式;随着混凝土强度的提高和中空暗缝厚度的减小,试件水平抗剪承载力呈增加趋势;缝间墙配筋率对试件水平抗剪承载力及损伤状态的影响较小。     

反复荷载作用下型钢混凝土L形柱的受力性能

为了揭示型钢混凝土L形柱在地震作用下的受力性能,设计8个试件进行低周反复加载试验.试验分两批,第一批4个试件采用"建研式"加载,另外4个采用"悬臂柱式"加载.试验中考虑截面配钢形式、荷载加载方向、轴压比和剪跨比4个参数的影响.由试验获得了型钢混凝土L形柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析了各参数对构件的破坏特点及滞回性能的影响,并对不同加载方式的试验结果进行了理论诠释.结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏,破坏形态与剪跨比有关;构件具有良好的延性,极限侧移角大,耗能能力强,抗震性能好;L形柱截面不对称,采用"悬臂柱式"加载时,滞回曲线不对称,而"建研式"加载时,由于受到加载装置上下端头的约束,试件的滞回曲线对称.在框架结构中型钢混凝土L形柱受到刚性楼盖的约束,在水平荷载作用下滞回曲线是对称的.研究结果可供工程设计参考.     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能影响因素有限元分析

为深入而全面地研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,在试验研究和有限元分析的基础上,改变构件的设计参数,进行了27个足尺构件的有限元拓展分析。获取了滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能性能等抗震性能指标,揭示了设计参数对抗震性能指标的影响规律。结果表明:基于抗震性能指标需求,圆钢管再生混凝土应用于实际工程承重结构中是可行的。随着含钢率的增大,滞回曲线越来越饱满,峰值承载力和位移延性系数越来越大。随着钢材牌号的增大,滞回曲线越来越饱满,构件的峰值承载力增大,位移延性系数变化幅度远远小于5%,同级循环位移下构件的耗能系数逐渐减小。随着轴压比的增大,峰值承载力和延性减小,同级循环位移下各构件的耗能系数逐渐增大。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

曲线桥地震响应分析

曲线桥是现代交通中的一种重要桥型。与直线桥相比,曲线桥的自由振动与地震响应有着其自身的特点。文中运用有限元法,对曲线桥与直线桥的自振特性与地震响应作了对比分析。分析结果表明,曲线桥的以扭转为主的自振频率比直线桥高。在地震作用下,曲线桥上部结构的内力与直线桥相差不大;曲线桥竖向支座反力比直线桥小;曲线桥水平支座剪力比直线桥大。因此,在对曲线桥进行抗震设计时,上部结构可按直线桥进行设计,但应该准确计算其水平支座反力,并采取适当的支座抗剪措施。     

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

碳纤维加固无梁楼盖板柱节点的抗震性能

在原有钢管混凝土柱无梁楼盖结构开裂的情况下,对钢筋混凝土柱沿正截面粘贴碳纤维,柱端位置横向包裹碳纤维三个条带来加强对受拉碳纤维的约束作用,提高其整体强度,并检验被加固结构在侧移作用下的抗震性能。根据荷载-位移滞回曲线和应变-位移曲线,分析了结构的耗能能力、延性系数等抗震指标,结果表明该结构具有足够的抗震性能。     

微型桩动力p-y曲线影响因素参数分析

本文通过微型桩振动台试验分析了输入波频率、桩顶质量和加速度峰值对砂土中微型桩动力p-y曲线的影响。结果表明:当输入波的频率为低频时,桩侧土压力p与桩身位移y的关系接近线性关系,形成的滞回环面积很小;当输入波频率较大时,桩侧土压力p与桩身位移y成明显非线性关系,形成的滞回环面积较大。随着桩顶质量和加速度峰值的增加,p-y曲线的滞回环呈逐渐张开的趋向,其耗能效应增加。     

佛开高速九江大桥振动监测数据初步分析

佛开高速九江大桥全长1819.16m,主桥采用六孔一联、最大跨度160m的变截面预应力砼连续箱梁。为实时监测桥梁结构振动状况和记录大型桥梁真实地震反应,在九江大桥主桥上架设了总计23通道的强震动监测系统。简要介绍了该监测系统的测点布置、系统构成和技术特点,并对系统试运行期间的加速度记录进行了峰值、频谱和模态分析,得到了箱梁前六阶模态频率变化曲线,并与现场实测模态参数进行了比较验证。研究识别出的模态频率的长期变化可以为桥梁结构的健康监测和损伤评估提供参考依据。     

装配式双钢套管内置高强混凝土组合剪力墙及其试验验证

提出一种适用于高层建筑的新型装配式双钢套管内置高强混凝土(FDSHC)组合剪力墙,并通过试验验证其抗震性能.通过6个两层 FDSHC组合剪力墙试件的压G弯G剪滞回试验和6个单层FDSHC组合剪力墙试件的拉G弯G剪滞回试验,分析试件的破坏特征和滞回性能,研究轴力、钢管混凝土截面含量比、偏心距、外钢管是否焊接对新型墙体抗震性能的影响.结果表明,FDSHC 组合剪力墙试件的破坏形态为弯剪复合破坏,其在压(拉)-弯-剪复合受力作用下具有较高的承载能力,滞回曲线饱满,耗能能力和整体装配性能良好.轴压比越大(轴拉比越小),峰值强度越高;偏心距越大,耗能能力越弱;钢管混凝土截面含量比和外钢管是否焊接的影响不明显.相对于传统装配式混凝土剪力墙,FDSHC组合剪力墙具有“易装配、高承载、低成本”的优点和优越的抗震性能,有望在装配式高层建筑中推广应用.