基于纤维梁柱单元的桥梁墩柱地震反应模拟方法研究

为讨论利用纤维梁柱单元进行钢筋混凝土桥墩地震反应分析的建模方法,分别以4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩拟静力加载试验,以及1个悬臂式单柱墩的振动台试验结果为依据,基于OpenSees数值分析平台建立了桥墩的地震反应分析模型。通过改变单元数量,分析了基于力的纤维梁柱单元和基于位移的纤维梁柱单元对桥墩地震反应的模拟精度。结果表明:对悬臂式单柱墩的拟静力和振动台试验,可沿墩高仅建立1个基于力的纤维梁柱单元,并在墩底串联1个考虑纵筋塑性渗透和粘结滑移的转动弹簧单元,即可获得很好的模拟结果。当采用基于位移的纤维梁柱单元时,应沿墩高至少建立2个单元,且塑性铰区至少有1个,才能保证获得较高的模拟精度。对双柱墩拟静力试验,采用基于力的纤维梁柱单元建模,沿每个墩高建立2个单元即可;以基于位移的纤维梁柱单元建模,建议沿每个墩高建立3个单元,且其中2个单元布置在塑性铰区。当数值模型可对静力滞回曲线取得很好的模拟结果后,该模型一般可对动力作用下墩顶最大位移和墩底最大剪力进行较为准确的模拟,但对墩顶残余位移的模拟精度无法保证。     

印度洋海啸灾害特点及其对工程防御的启示

印度洋海啸现场调查表明,海啸灾害不同于地震和洪水灾害。海啸通过高水位淹没、浪涌冲击对海边地势低平地区的房屋、道路、桥梁、机场、给排水、供电、通讯等设施以及车辆、船只造成严重破坏。海啸上岸后,由于巨大的冲力,将夹带一些破损建筑产生的固体漂浮物一同前进,破坏力更强。由于淹没、浪涌、冲毁建筑物压埋以及漂浮物冲击等综合作用,造成人员死亡率极高,所过之处,财产皆空。抗御海啸灾害的工程措施主要包括:合理规划(避让、削弱、分流、阻挡)和科学设计(潜在海啸灾害等级划分、结构性态决策、海啸荷载确定、抗海啸分析、构造设计)。     

基于谱烈度改进算法的研究与应用

本文基于Housner谱烈度公式中存在的不足和问题提出了一种改进算法,首先将相对速度反应谱积分公式上下限范围扩大为0.1～10.1 s,通过统计分析集集地震、汶川地震和芦山地震反应谱积分值和宏观烈度之间的关系,给出8组分档线性公式来计算改进谱烈度值I_s,并采用普通克里金插值法绘制谱烈度分布图。本文提出的改进算法在地震动加速度时程积分与谱烈度之间建立起一组长周期、连续性和精细化的函数关系,经鲁甸地震对比验证,该改进算法得出的谱烈度分布图与宏观烈度图整体变化趋势一致,谱烈度值与宏观烈度吻合率(偏差±1度以内)约为90%,具有一定的科学性和准确性,可为灾后应急救援以及决策部署等提供科学的数据支撑。     

同一场地多次强震记录一致性分析

建设场地的地震动一般用峰值、频谱、持时来描述,用既有方法确定的地震动可靠性难以检验。利用长宁地震中一个已知场地遭遇9次地震的记录作验证尝试,通过傅里叶谱、反应谱和谱比分析方法探讨记录所反映出的卓越周期的一致性。分析结果表明：东西向反应谱卓越周期平均值为0.21 s,南北向卓越周期平均值为0.18 s,竖向卓越周期平均值为0.11 s,这三个卓越周期值离散性都很小。场地勘察显示覆盖层厚度19.5 m,等效剪切波速197 m/s,场地特征周期为0.40 s。实际记录反映的卓越周期与勘察方法计算值相差一倍。用地震记录做谱比时,N/V（南北向）卓越周期为0.30～0.37 s,平均值为0.33 s。E/V（东西向）卓越周期为0.18～0.48 s,平均值为0.26 s。分析认为,场地卓越周期与个性化的地震输入密切相关。     

用于结构健康诊断的动静结合法及其试验验证

介绍了一种用于梁式结构的健康诊断方法,该方法以具有较高测试精度的低阶模态参数和静力测试参数为损伤识别量,适用于本构相同的多个结构或构件的健康诊断.具体实施中只选取少量结构作为样本,对其进行静、动力的联合测试,以获得静力、动力参数间的数学回归关系,依此关系对其余的结构仅通过动力测试便可获得等效于静力加载法的健康诊断效果.以12个不同损伤程度的钢桁架结构为试验对象,对其静、动参数的相关性进行了研究.结果表明,桁架的静力刚度和一阶固有频率与桁架的损伤程度密切相关,二者可作为标识桁架损伤的静、动参数.静、动参数对桁架的损伤程度指示明确,规律是损伤越大,静、动参数值越小.采用最小二乘法建立了桁架静、动参数间数学关系式,说明梁式结构的静、动参数密切相关,动静结合法可行.     

一种新型软钢阻尼器力学性能和减震效果的研究

本文研究了一种新型软钢阻尼器。首先分析了这种阻尼器的力学性能和减震机理，依据试验结果给出了它的恢复力模型，并推导得出了特征参数的表达式和疲劳验算式；研究了阻尼器参数对减震效果的影响，给出了最佳的参数取值范围；算例分析表明该种阻尼器具有很好的减震效果。     

高效数据分析方法及其在结构抗震实验中的应用

针对地震工程及结构抗震实验中得到的实验数据量大的特点,开发了高效率数据分析软件(Viban2．40)。软件的功能包括FFT谱分析、加窗、滤波分析、功率谱分析、传递函数分析、相干函数分析、倒频谱分析、功率谱分析、相关分析以及场地谱比分析等。软件的开发原则是：尽量以最少的输入参数得到最多的输出结果。软件Viban2．40的设计思想在于把Fortran语言和GLE(Grapgic Language Editor)绘图语言结合起来实现了分析和绘图一并完成,大大地提高了工作效率。软件Viban2．40尤其适合对批量数据进行分析和处理,它的优点是在同时完成计算分析和绘图时,减少了出错的概率。它将为今后地震工程和工程振动试验工作者提供强有力的帮助。最后给出了一个应用实例,软件Viban2．40在香港高层建筑模型抗震实验数据分析中的应用。     

Application of clan member signal method in structural damage detection

It is well known that in most cases, a reference is necessary for structural health diagnosis, and it is very difficult to obtain such a reference for a given structure. In this paper, a clan member signal method (CMSM) is proposed for use in structures consisting of groups (or clans) that have the same geometry, i.e., the same cross section and length, and identical boundary conditions. It is expected that signals measured on any undamaged member in a clan after an event could be used as a reference for any other members in the clan. To verify the applicability of the proposed method, a steel truss model is tested and the results show that the CMSM is very effective in detecting local damage in structures composed of identical slender members.     

基于动静结合原理的结构健康诊断新方法研究

汶川地震中工业民用建筑、堤坝、交通运输等土木工程结构破坏严重,除地震作用影响外,土木工程结构的安全性和耐久性更受施工质量、环境腐蚀、服役期限及其他自然或人为灾害等诸多复杂因素影响,运用恰当的方法及时了解结构的当前性态,特别是及时发现危及结构安全的损伤,对避免工程结构的灾难性破坏及灾后结构修缮、重建具有重要意义.     

基于新视角的震害分析——以四川长宁6.0级地震为例

四川长宁6.0级地震发生后,作者第一时间前往地震现场,获得第一手震害资料。基于“散、脆、偏、单”评估法,对当地建筑物震害特点和成灾机理进行深入剖析,并提出整治措施。实际震害显示,当前我国城乡建筑亟待解决的问题是“散”和“脆”;学校建筑和底商结构在此次地震中仍表现出诸多抗震不利问题,集中体现在因填充墙布置不合理导致的“偏”;高层建筑主体结构虽在地震后保存完好,但填充墙破坏较重,修缮费用较高。震害调查结果警醒行业人员需围绕实际震害特点精准发力,优化结构概念设计,全面提升抗震能力,推动韧性城乡建设。