剪切屈服型可更换耗能梁的抗震性能研究

针对传统结构震后修复能力不足,带可更换构件的混合框架结构体系在地震作用下,可更换耗能构件集中损伤和耗散地震能量,保护其他构件不损伤或轻微损伤,更换损伤的耗能构件,即可实现结构预定功能震后可恢复。通过3个可更换耗能梁试件,研究其抗震性能。在此基础上,通过SAP2000有限元建模,对带可更换构件的混合框架结构进行非线性分析,研究整体结构体系的屈服机制、承载力和可更换耗能构件的可更换性能。结果表明:试件均发生剪切屈服型破坏,破坏特征包括腹板－加劲肋焊缝撕裂、腹板屈曲和腹板撕裂。各试件的滞回曲线非常饱满,具有优异的承载能力、变形能力和耗能能力;在地震作用下,带可更换构件的混合框架结构体系中各构件能够实现良好的有序屈服机制,可更换耗能构件具有较好的可更换性。     

柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析

基于功能可快速恢复的抗震韧性设计目标,结合提升中柱水平变形能力的地下结构抗震截断柱技术,提出了可有效避免由于柱脚应力集中产生的破坏和震后可快速更换的地下结构中柱设计思路,其中复合截断中柱与顶、底纵梁采用剪力销栓连接,柱脚部采用局部增强或增韧可更换材料进一步替代。采用数值模型分析了复合柱的承载力、变形能力以及柱脚采用不同材料时对复合柱变形和承载力的影响规律,并与整体现浇柱进行了对比。结果表明:一般截断柱的承载能力明显低于整体现浇柱,但其变形能力远远优于整体现浇柱。随着中柱变形的增加,一般截断柱中柱柱脚位置出现明显的“应力集中”现象,局部增强或增韧材料的采用可有效避免复合截断柱脚部因应力集中而产生的破坏,提高了复合截断柱的水平变形能力。     

基于IDA的高墩大跨桥梁抗震性能评估

高墩桥梁的地震响应与传统的中低墩桥梁有很大差别,我国现行桥梁抗震规范对此没有规定。为了合理评估高墩大跨桥梁的抗震性能,以一座连续刚构桥为研究对象,采用OpenSees建立弹塑性有限元动力分析模型,从PEER地震数据库中选取了15条地震记录进行增量动力分析(Incre-mental dynamic analysis,IDA),利用Ramberg-Osgood函数对控制参数进行统计,从而得到了结构概率分位值为10%、50%和90%的IDA曲线,结合定义的损伤状态对结构的抗震性能进行了评估;根据墩身最大曲率分布得到了塑性区域长度,提出了根据最大曲率分布估算墩顶目标位移的方法。结果表明:利用R-O函数统计得到的IDA概率分位曲线能很好地体现桥梁抗震性能,并能给出满足相应性能水准的可靠等级。在强震作用下,高墩结构塑性区域长度与各国规范计算结果吻合,按墩身最大曲率分布估算墩顶位移与IDA分析结果吻合较好,弥补了规范的不足。     

火灾后钢筋混凝土压弯构件的抗震性能研究

本文在火灾后钢筋与混凝土应力－应变关系试验结果的基础上，通过大量数值计算，给出了火灾后钢筋混凝土压弯构件恢复力架曲线特征参数的统计公式，从而为火灾后剪切型钢筋混凝土结构的地震反应分析及其抗震加固奠定了基础。     

基于IDA的高墩大跨桥梁地震易损性分析

针对目前我国桥梁抗震设计规范仅适用于墩高40m以下规则桥梁的现状,以一常见山区高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用IDA方法分析了桥梁结构在15条地震动下的动态响应,得到桥墩各截面在所有地震动作用下的曲率包络图。以高墩最不利截面的材料损伤应变所对应的截面曲率为损伤指标,结合能力需求比对数回归分析,计算了高墩在不同损伤状态下的破坏概率,建立了墩柱易损性曲线,同时还建立了梁端支座的易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。分析结果表明:薄壁空心墩连续刚构桥在强地震作用下高墩发生破坏的部位主要集中在墩顶和墩底区域;墩柱发生完全破坏的概率极小,但桥台处梁端活动支座的地震损伤概率较高;桥梁系统损伤概率能够更加准确地反映高墩大跨桥梁的真实抗震性能。     

强震作用下高墩桥梁抗震性能特点分析

西部山区高墩桥梁通常是线路中的控制工程,本文结合西部山区典型高墩桥梁,基于纤维模型的有限元方法建立了高墩桥梁的非线性数值分析模型。通过采用增量动力分析法,即IDA方法对高墩桥梁结构进行了非线性动力时程分析,探讨了在横桥向强震作用下该结构墩身截面曲率的分布特点、墩身中部塑性区域的形成和发育、以及不同频谱特性的地震动激励下的破坏模式和损伤过程,在此基础上以截面曲率作为性能指标对高墩桥梁结构进入塑性后的抗震性能特点展开讨论,揭示高墩桥梁结构在高阶模态影响下抗震性能的复杂性。     

高墩大跨连续刚构桥梁地震易损性分析

基于增量动力分析方法,通过非线性地震反应分析,得到整体结构的破坏特征和易损位置,分析适用于高墩大跨连续刚构桥的损伤指标.对高墩大跨连续刚构桥进行整体结构的地震易损性分析时,采用应变作为墩柱损伤指标,位移作为支座损伤指标,绘制了基于整体性能的全桥易损性曲线.     

基于建筑性能的非结构构件抗震设计研究

针对非结构构件在地震中破坏的现象、震害情况,分析破坏原因,给出了非结构构件的抗震设防目标。基于建筑物性能的基本思想,给出了非结构构件的性能设计要求;讨论了非结构构件和附属设备的抗震设计计算原则。对建筑的非结构构件提出了相应的抗震设防技术措施,以提高其抗震能力。     

带有可更换连梁的钢筋混凝土结构设计方法

钢筋混凝土剪力墙结构通过设置可更换连梁,在地震作用下集中损伤,保护主体结构不受或只受微小破坏,震后更换损伤构件即可恢复结构功能。参照现行规范和已有试验分析结果,在普通钢筋混凝土结构设计基础上,提出带有可更换连梁的钢筋混凝土结构实用设计方法,设定性能目标,总结设计流程。采用提出的设计方法对1个50层钢筋混凝土结构进行设计,并采用大型有限元分析软件ABAQUS建立数值模型,验证结构性能目标和提出的设计方法。结果表明:按该方法设计的带有可更换连梁的钢筋混凝土结构能满足所设定的性能目标,设计方法合理实用,为该新型结构的工程应用提供了参考。     

Seismic response of rocking isolated railway bridge piers with sacrificial components

In this study, sacrificial components were incorporated into self-centering railway bridge piers to improve the lateral stiffness. The seismic response of this new detail was investigated. First, the method to compute the initial uplift moment of the self-centering pier is given. In addition, shaking table tests were conducted on a free-rocking pier without sacrificial components, which was used to validate a two-spring numerical model. Good agreement was obtained between the numerical results and experimental data. Furthermore, the validated model was employed to investigate the influence of sacrificial components on the seismic response of rocking piers. For this purpose, two models were developed, with and without sacrificial components. Nonlinear response history analysis was then performed on both models under three historical motions. The results showed that compared to the one without sacrificial components, the rocking pier with sacrificial components has comparable displacement at the top of the pier, and maximum uplift moment at high amplitude motion. Therefore, incorporating sacrificial components into the rocking pier can increase the lateral stiffness at service load and low amplitude frequent earthquakes but can produce comparable response at high seismic excitation. These results provide support for performance-based seismic design of self-centering rocking piers.

     

设置无粘结钢筋的铁路重力式桥墩抗震性能试验研究

针对铁路少筋混凝土重力式桥墩的延性不足和抗震耗能能力较差的问题,本文提出了一种兼顾改善桥墩延性与强度的抗震措施,即在墩身底部设置局部纵向无粘结钢筋,其余墩身部分的纵向钢筋保持不变。共设计了4个桥墩模型,通过拟静力试验研究了配筋率和粘结方式对少筋混凝土重力式桥墩抗震性能的影响。结果表明：无粘结模型桥墩的破坏形式为弯曲破坏。与完全粘结的模型桥墩相比,未粘结模型桥墩的滞回曲线更加饱满,桥墩的延性性能和耗能能力均得到了显著提高,且采用无粘结方式对于低配筋率模型桥墩的延性及累积耗能的提高更加明显。配筋率对模型桥墩的刚度退化速率影响较大,且高配筋率的无粘结模型桥墩的刚度退化比低配筋率明显。     

模块化预制拼装铁路实心桥墩抗震性能数值分析

为适应施工期短的严/高寒地区和近海铁路桥梁工程发展,提高铁路桥梁工程的施工效率和工程质量.文中提出了一种用于铁路桥梁工程中的模块化预制拼装实心桥墩,该桥墩不仅可以纵向节段连接,还可以通过多个可互连的模块水平连接.基于ABAQUS程序,开展了铁路桥梁模块化预制拼装桥墩在单调、往复荷载作用下力学性能数值分析,对该桥墩的承载...     

UHPC墩周连接装配式桥墩抗震性能研究

为改善预制装配式桥墩的抗震性能和施工容错能力,提出一种装配式桥墩新型连接方式:超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)墩周连接。设计并制作1个现浇桥墩试件和1个UHPC墩周连接装配式桥墩试件,对两个试件进行拟静力试验;建立UHPC墩周连接装配式桥墩试件的三维实体非线性有限元模型,对比研究新型装配式桥墩的抗震性能及其影响因素。结果表明:UHPC墩周连接装配式桥墩与整体现浇桥墩表现出相似的抗侧力性能和自复位能力,二者的抗震性能基本等同。对比分析非线性有限元模型与实际桥墩试件的滞回曲线,二者拟合程度较高,验证了建模方法的可靠性和模拟结果的准确性。UHPC连接段高度对该装配式桥墩抗震性能的影响不大,保证钢筋搭接长度即可。轴压比、立柱高度和搭接钢筋配筋率对该装配式桥墩抗震性能的影响较为明显:在轴压比为0.1~0.3时,试件刚度和水平承载力随轴压比的增大而增大,残余位移随轴压比的增大而减小;立柱高度由2.0 m提高至2.5 m时,高度越大该装配式桥墩的水平承载能力和累积滞回耗能越小;湿接缝处搭接钢筋配筋率由1.01%增至1.57%时,该装配式桥墩的水平承载能力和残余位移相比原配筋试件性能有较明显的提升。     

高墩梁桥的地震冲撞效应及其应对策略初探

国内外多次地震表明了高墩桥梁的地震冲撞破坏现象,针对目前国内大量兴建的高墩梁桥,有必要研究高墩梁桥地震冲撞效应和减轻桥梁地震冲撞破坏的应对策略。本文根据高烈度震区的1座高墩梁桥建立全桥的空间有限元模型,并在墩-梁结合部伸缩缝处采用非线性接触单元模拟相邻梁间的冲撞行为,同时考虑了下部支座的影响;考虑不同的强震动输入,采用非线性时程分析方法,研究了高墩梁桥的地震冲撞效应及减轻冲撞的有效措施。研究结果表明:本文采用的冲撞力学模型能够合理地模拟地震作用下结构的冲撞现象;冲撞行为对结构的地震反应影响复杂;地震动特性对冲撞效应影响显著;调整伸缩逢宽度或设置弹簧-阻尼限位装置可有效缓解结构间的冲撞效应。     

Seismic response analysis of road vehicle-bridge system for continuous rigid frame bridges with high piers

The objective of this study is to investigate the effects of earthquakes on road vehicle-bridge coupling vibration systems. A two-axle highway freight vehicle is treated as a 13 degree-of-freedom system composed of several rigid bodies, which are connected by a series of springs and dampers. The framework of the earthquake-vehicle-bridge dynamic analysis system is then established using an earthquake as the external excitation. The equivalent lateral contact force serves as the judgment criteria for sideslip accidents according to reliability theory. The entire process of the vehicle crossing the bridge is considered for a very high pier continuous rigid frame bridge. The response characteristics of the vehicle and the bridge are discussed in terms of various parameters such as earthquake ground motion, PGA value of the earthquake, incident angle, pier height, vehicle speed and mass. It is found that seismic excitation is the most influential factor in the responses of the vehicle-bridge system and that the safety of vehicles crossing the bridge is seriously impacted by the dual excitations of earthquake and bridge vibration.     

Seismic performance assessment of a hybrid coupled wall system with replaceable steel coupling beams versus traditional RC coupling beams

This study assesses the seismic performance of a hybrid coupled wall (HCW) system with replaceable steel coupling beams (RSCBs) at four intensities of ground motion shaking. The performance of the HCW system is benchmarked against the traditional reinforced concrete coupled wall (RCW). Nonlinear numerical models are developed in OpenSees for a representative wall elevation in a prototype 11‐story building designed per modern Chinese codes. Performance is assessed via nonlinear dynamic analysis. The results indicate that both systems can adequately meet code defined objectives in terms of global and component behavior. Behavior of the two systems is consistent under service level earthquakes, whereas under more extreme events, the HCW system illustrates enhanced performance over the RCW system resulting in peak interstory drifts up to 31% lower in the HCW than the RCW. Larger drifts in the RCW are because of reduced coupling action induced by stiffness degradation of RC coupling beams, whereas the stable hysteretic responses and overstrength of RSCBs benefit post‐yield behavior of the HCW. Under extreme events, the maximum beam rotations of the RSCBs are up to 42% smaller than those of the RC coupling beams. Moderate to severe damage is expected in the RC coupling beams, whereas the RSCBs sustain damage to the slab above the beam and possible web buckling of shear links. The assessment illustrates the benefits of the HCW with RSCBs over the RCW system, because of easy replacement of the shear links as opposed to costly and time‐consuming repairs of RC coupling beams. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

高墩梁桥地震响应分析

本文将对两座高墩桥梁的地震响应进行分析,一座是连续-刚构组合梁桥,另一座是刚构桥。这两种是高墩桥梁普遍采用的桥型,对其进行详细的动力分析对此类桥梁的抗震设计具有一定的指导作用。针对这两种桥梁结构,本文首先分析直接影响结构动力响应的自振特性,从中总结高墩桥梁的特点,然后采用反应谱法、时程分析法分析结构地震响应,并对其结果进行比较,同时讨论桩-土相互作用对高墩桥梁地震响应的影响。     

钢筋混凝土圆形截面柱式桥墩抗震性能评价

对4座典型的钢筋混凝土圆形截面双柱式桥墩，利用Priestley等建议的钢筋混凝土桥墩抗剪强度计算方法和型态描述方程，结合Rush-over方法进行了延性抗震能力评价。一般说来，纵桥向能够满足延性抗震要求，而横桥向一些配箍率较低的桥墩在地震中会发生脆性的弯剪破坏，其底部塑性铰将形成在柱基之中，部分桩基可能会遭受损害。