Seismic response of single-column bent on pile: evidence of beneficial role of pile and soil inelasticity

While seismic codes do not allow plastic deformation of piles, the Kobe earthquake has shown that limited structural yielding and cracking of piles may not be always detrimental. As a first attempt to investigate the consequences of pile yielding in the response of a pile-column supported bridge structure, this paper explores the soil–pile-bridge pier interaction to seismic loading, with emphasis on structural nonlinearity. The pile–soil interaction is modeled through distributed nonlinear Winkler-type springs and dashpots. Numerical analysis is performed with a constitutive model (Gerolymos and Gazetas 2005a, Soils Found 45(3):147–159, Gerolymos and Gazetas 2005b, Soils Found 45(4):119–132, Gerolymos and Gazetas 2006a, Soil Dyn Earthq Eng 26(5):363–376) materialized in the OpenSees finite element code (Mazzoni et al. 2005, OpenSees command language manual, p 375) which can simulate: the nonlinear behaviour of both pile and soil; the possible separation and gapping between pile and soil; radiation damping; loss of stiffness and strength in pile and soil. The model is applied to the analysis of pile-column supported bridge structures, focusing on the influence of soil compliance, intensity of seismic excitation, pile diameter, above-ground height of the pile, and above or below ground development of plastic hinge, on key performance measures of the pier as is: the displacement (global) and curvature (local) ductility demands and the maximum drift ratio. It is shown that kinematic expressions for performance measure parameters may lead to erroneous results when soil-structure interaction is considered.     

Beidou/GPS/GLONASS多系统卫星定位数据质量比较分析

利用多星座实验（the multi-GNSS experiment,MGEX）监测网的观测数据分别从可见卫星数、精度衰减因子（dilution of precision,DOP）、多路径效应、信噪比、静态/动态精密单点定位（precise point positioning,PPP）几个方面对北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System,BDS）/准天顶卫星系统（Quasi-Zenith Satellite System,QZSS）及其组合系统在中国和日本及周边地区的定位性能进行评估与分析。分析结果表明：QZSS与BDS系统组合,卫星数增加,能提供较好的空间几何构型分布,从而保证了定位的精度、可靠性和可用性;由于QZSS卫星的星座结构与BDS卫星类似,其多路径效应的变化规律表现出与BDS卫星一致性的特点;BDS和QZSS卫星各频点信号的信噪比与高度角相关趋势几乎相同,相同高度角条件下,地球中轨道（medium earth orbit,MEO）卫星信噪比要比倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit,IGSO）卫星高2~3 dBHz;静态PPP和动态PPP方面,在高度角较大时（40°）,BDS+QZSS组合比BDS单系统在低高度角情形下改善更为明显。E、N和U方向静态PPP改善率可达20%以上,动态PPP改善率可达30%以上。QZSS系统卫星对日本、中国以及周边区域BDS定位具有一定的补充和增强作用,在信号易遮挡的复杂环境（如城市、建筑物密集区、山区、树林等）下,具有较好的应用价值。     

HPFRC耗能墙-RC框架结构有限元模拟及参数分析

在高性能纤维增强混凝土（HPFRC）耗能墙-钢筋混凝土（RC）框架结构抗震性能试验研究基础上,对其进行了有限元模拟分析,结果表明：有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑HPFRC耗能墙材料强度、配筋率、距离柱边距离、耗能墙宽厚比以及高宽比等因素,利用有限元方法进行了参数扩展分析。结果表明：随着上述前3个参数取值的增加,试件各个荷载特征点的水平承载力均有所提高,但变形能力变化不大;随着HPFRC耗能墙宽厚比的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显减小,极限位移也有所减小;随着HPFRC耗能墙高宽比的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显减小,但峰值荷载点对应的位移有所增大。为保证此类结构的抗震性能,针对HPFRC耗能墙材料强度、配筋率、HPFRC耗能墙宽厚比、高宽比和HPFRC耗能墙距离柱边距离等参数,提出了相关建议值供设计参考。     

考虑楼板作用的SRC柱-钢梁混合框架动力时程分析

为了解楼板空间作用对型钢混凝土（SRC）柱-钢梁混合框架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS分别建立带有楼板和不带楼板的两跨三层SRC柱-钢梁框架,选取2组天然波和1组人工波对其进行弹塑性分析,对比2种框架结构的型钢应力分布、混凝土板损伤、层间相对位移角以及框架基底剪力,分析楼板在结构抗震中的影响规律。结果表明：增加楼板可以有效增加框架抗侧刚度,最大可使层间位移角降低38.7%;同时可以减小核心区梁端塑性区域的面积,减缓型钢上翼缘应力发展速度;而且楼板的存在可使最大基底剪力提升60.7%,有利于减小结构损伤和提高抗震性能。

     

阻尼器连接填充墙在柔性框架结构中的应用研究

阻尼器连接填充墙采用黏滞阻尼器与主体框架结构连接,是一种新型填充墙与框架的柔性连接方式,能满足柔性框架结构的大变形需求。为使得阻尼器连接填充墙达到最优的力学性能,结构布置和构件力学参数的选择十分重要,采用有限元软件ABAQUS分别建立了柔性钢框架结构和阻尼器连接填充墙-框架结构的有限元模型,考察不同阻尼系数阻尼器连接填充墙的抗风、抗震和抗倒塌力学行为。数值模拟结果表明,经过对阻尼器阻尼系数优化取值后,阻尼器连接填充墙在风荷载作用下不会开裂且最大应力值仅为嵌砌刚性连接填充墙的1/3,主体结构加速度地震响应可降低48%左右,并能保证墙体在罕遇地震作用下不倒塌。最后给出阻尼器连接填充墙设计流程。     

双曲型不锈钢管铅阻尼器性能研究

提出一种双曲型不锈钢管铅阻尼器,阐述了其构造与特点。采用ABAQUS有限元分析软件,对双曲型不锈钢管铅阻尼器和普通钢管铅阻尼器及设过渡段（A类构造）、不设过渡段（B类构造）的双曲型不锈钢管铅阻尼器进行对比分析。结果表明：双曲型不锈钢管铅阻尼器滞回曲线对称、饱满,在小位移下即进入屈服耗能,具有优异且稳定的耗能能力;当阻尼器初始屈服承载力相等时,双曲型不锈钢管铅阻尼器在更小的位移下进入较稳定的耗能状态,提供更大的稳定屈服承载力;A、B类构造的双曲型不锈钢管铅阻尼器均具有优异的力学性能,B类构造可降低不锈钢和铅芯的用量,简化加工工艺,提高其经济性。     

基于国内试验数据的钢筋混凝土构件性能指标研究

钢筋混凝土构件的性能指标在性能化抗震设计中具有广泛应用。现有研究成果大多采用国外试验数据库,在国内实际工程结构的应用中面临挑战。因此,文中收集了国内公开发表的132组钢筋混凝土柱和24组钢筋混凝土梁的低周往复荷载试验数据,分析了《建筑抗震韧性评价标准》(GB/T 38591-2020)的转角性能指标与试验转角之间的相对误差。研究发现,《建筑抗震韧性评价标准》部分转角性能指标忽略了关键参数的影响,相对误差较高,各性能指标之间的安全冗余度相差较大。文中对此提出了修正的钢筋混凝土构件转角性能指标,更好地考虑了关键参数的影响,既降低了相对误差,又保证了安全冗余度的一致性,能够更合理地判断构件的损伤状态。     

基于侧向地基回填隔震层的两层三跨地铁地下车站结构抗震性能分析

针对两层三跨地铁地下车站结构侧向采用不同含量橡胶颗粒土作为回填隔震层,建立土-地连墙-隔震层-主体结构静动力耦合非线性动力相互作用的二维整体有限元分析模型,分析设置不同含量的橡胶颗粒土侧向隔震层对地下车站主体结构的侧向变形、结构可恢复性以及地震损伤等结构地震反应的影响规律。结果表明：设置10%~20%含量的橡胶颗粒土隔震层可有效地减轻地震对车站结构的地震损伤程度,提高车站结构的震后可恢复性与抗震性能。然而,当输入峰值加速度大于0.2 g时,隔震层的设置会增大地下结构的侧向变形。总体上,建议基岩输入峰值加速度PBA≦0.2 g时,可采用10%~20%含量的橡胶颗粒土作为隔震层来提升地下车站结构的整体抗震性能。     

砖砌体房屋非线性地震反应分析方法和破坏状态指标的确定与验证

砖砌体房屋在历次地震中的破坏均较为严重,为了准确评估其在大震作用下的抗震性能,选择高效的结构分析方法并选取合适的破坏状态指标至关重要。首先,在仔细比较现有结构非线性分析方法的基础上,结合砖砌体结构的特点,采用了可以“考虑构造柱影响”的砖墙体三线型恢复力模型,并建立了砖砌体结构的层剪切非线性分析模型,利用基于自平衡力的弹塑性动力反应分析方法实现了砖砌体结构的非线性动力时程分析;然后,选取延伸系数作为砖砌体结构的破坏状态指标,来判别结构的破坏状态;最后,利用一个带有震害的实际算例,采用三条能充分反映该工程场地特征的地震动对其进行非线性动力时程分析,验证了文中砖墙体恢复力模型、非线性动力时程分析方法以及破坏状态指标的合理性和有效性。文中所确定的模型、方法和破坏状态指标可为大震作用下砖砌体房屋的抗震性能鉴定和评估、抗震加固以及震害分析提供方法和依据。     

装配式复式钢管混凝土柱-钢板剪力墙框架数值模拟

为研究复式钢管混凝土钢板剪力墙框架的抗震力学性能,基于装配式复式钢管混凝土柱-钢板剪力墙框架结构拟静力试验研究,合理采用材料本构关系并引入了损伤因子来考虑混凝土的损伤退化,利用ABAQUS软件建立两榀框架的有限元模型,并且对结构进行有限元计算。有限元模拟所得框架的滞回曲线与试验所得吻合良好,验证了有限元模拟的正确性。基于此,分析了整体框架以及各构件在受力过程中的应力分布,验证了钢板对于该类结构抗震性能有明显的提升及结构试件设计的合理性;最后对该类框架结构进行了参数分析,研究了轴压比、钢材强度及钢板剪力墙厚度对结构抗震性能的影响,为此类框架结构试验以及工程应用提供参考。