钢桁梁桥基于模型修正方法的损伤程度识别研究

在钢桁梁桥模型损伤定位的基础上,采用模型修正方法对其损伤程度进行识别,对其中几个关键问题进行了研究分析,得出了一些有用的结论,可作为实际桥梁健康监测的参考依据。     

结构震害指数研究评述

结构震害指数是评价某个结构或构件在受到地震作用后的破坏状态的无量纲指数,是人们在地震后对受损建筑做出处理决策的重要理论依据。对国际上较常用的震害指数计算模型进行了简要介绍和评述,分析了这些模型的优缺点,在此基础上提出震害指数今后研究的发展方向和建议。     

宜-巴高速公路泥质红砂岩三轴应力松弛特性研究

软岩应力松弛特性研究是其长期力学特性研究的重要方面,亦是保证高地应力软岩隧道长期安全稳定的关键。采用TLW－2000三轴流变仪,对宜－巴（宜昌至巴东）高速公路泥质红砂岩进行围压为30 MPa的应力松弛试验研究。试验结果表明,在松弛过程中,随着松弛损伤的发展,导致松弛具有明显的非线性特征。对松弛过程中损伤耗散能变化规律的分析,建立松弛损伤的演化方程,并将损伤因子引入到西原模型中建立非线性的松弛损伤模型,通过与试验结果的对比分析,验证所建模型的合理性,可为宜－巴高速公路高地应力软岩隧道长期稳定性分析提供科学依据。     

非饱和花岗岩残积土粒间联结作用与脆弹塑性胶结损伤模型研究

非饱和花岗岩残积土主要为铁质胶结,遇水后强度急剧降低,结构性强,显示出脆弹塑性损伤破坏特点,其粒间联结作用正是其结构性和脆弹塑性损伤破坏的核心问题。论述了非饱和土的粒间联结作用,将其分为接触联结和非接触联结两类,这两种联结在粒间相互作用上都表现为吸力的作用,即由湿吸力、可变结构吸力组成的粒间吸力。非饱和花岗岩残积土铁质胶结为主的接触联结作用,加上其砂粒、黏粒等各级粒度成分混合,致使粒间联结作用遇水或扰动后变化大,导致力学性质上的脆性显著。通过理论推导,给出了可变结构吸力与土体堆积方式、干密度、孔隙比、含水率/饱和度的定量计算公式,并由试验验证了计算公式的合理性。进而从游离氧化铁胶结是非饱和花岗岩风化残积土显示脆弹塑性的根本原因出发,基于堆砌体模型思想,采用孔隙比与结构脆性参数构建损伤过程函数,建立了可反映非饱和花岗岩残积土脆弹塑性胶结损伤的理论模型,通过试验验证表明,所建模型能很好地反映非饱和花岗岩残积土特有的应力-应变关系,从理论上较好地解释了花岗岩残积土遇水或扰动后易破坏的机制。     

锦屏大理岩蠕变损伤演化细观力学特征的数值模拟研究

岩石的蠕变损伤和断裂是岩石流变效应的重要表现形式,但其损伤演化过程往往难以直观观测,为此,采用二维颗粒流数值模拟方法(PFC2D)对岩石的蠕变损伤和断裂的细观力学机制进行了分析。在锦屏大理岩室内试验基础上,利用颗粒流应力腐蚀模型(PSC),建立了能反映其短期和长期强度特征的柱状岩样数值模型,并开展了大量数值试验。结果表明,蠕变损伤的演化过程与暂态的损伤演化过程具有明显的差异。在岩样蠕变损伤过程中,其内部微裂纹多沿加载方向开裂且分布均匀,先快速增加再稳定扩展,最后则发生快速断裂。当荷载较小时,岩样宏观上呈现劈裂破坏特征,当荷载较大时,岩样呈现剪切破坏特征。在岩样蠕变损伤初始和稳定演化阶段的前期,荷载大小对岩样的损伤演化过程影响不大;在稳定演化阶段的后期至断裂过程中,低荷载下岩样的损伤增速比高荷载下快。     

岩土应变损伤变量测度研究

岩土材料变形破坏损伤测度关系到其稳定性计算结果的可靠性。在考虑了现有岩土损伤模型不完备性的基础上,分析了岩土材料的损伤值存在上限1的非可达性,提出了以应变对线弹性本构曲线的偏离量（差应变）与应变的比值作为损伤量度的方法。根据试验结果进行计算分析表明,其可对初始损伤和临界损伤进行准确计算。同时,根据岩石脆性破坏试验,指出岩石在由弹性阶段向非弹性阶段过渡时存在材料损伤度的陡增区间,其与岩石材料内部微裂纹的扩展与相互屏蔽作用有关,在这个区间岩石的应变和损伤会出现局部化集中。      

桥梁强震动监测、仿真和安全诊断应用研究和展望

在国内外众多破坏性地震中,几乎都有程度不等的桥梁破坏,如倒塌、桥墩倾斜、偏移或沉陷等.本研究的是改进和完善多通道强震动数据采集器的软硬件功能,研发拥有自主技术、价格便宜的多通道数字采集设备;在对国内外桥梁数据分析和结构健康诊断、损伤识别方法综合调研分析的基础上,从理论分析、数值模拟、实验研究及实际桥梁检验4个方面对运营桥梁展开研究;基于实桥实验及观测数据,研发一套可视化的有限元分析与评价软件系统,提供强震监测实际结果与理论计算结果的可视化对比显示,提出符合现行规范的桥梁抗震性能评价结果,为业主决策提供技术支持;研究桥梁监测数据实时接收、汇集与显示技术,及数据分析、有限元分析等子系统与数据库连接的方法与调用技术,开发桥梁监测、安全评估与可视化技术集成的服务平台.     

高强混凝土剪力墙地震损伤模型分析

在分析比较现有钢筋混凝土结构的地震损伤模型的基础上,根据高强混凝土剪力墙的滞回曲线特性及刚度退化规律,采用能量耗散系数和最大变位处的卸载刚度的退化为破坏参数,提出了适用于高强混凝土剪力墙构件的双参数地震损伤模型。依据已有的高强混凝土剪力墙构件试验研究结果,对损伤模型进行非线性回归分析,确定了相应的地震损伤模型参数,提出了高强混凝土剪力墙各性能水平的损伤指数以及相应于三水准抗震设防的损伤指数允许值。分析结果表明,按本文所提出的损伤模型计算得到的剪力墙构件最终破坏时对应的损伤指数,其平均值在合理范围内,标准差较小;损伤指数计算值对应的损伤程度基本符合试验结果,计算结果离散程度较低。     

爆炸作用下钢筋混凝土框架柱的动力及损伤分析

为了研究钢筋混凝土框架柱在爆炸冲击波作用下的反应,本文使用有限元分析软件AUTO-DYN对一个典型的钢筋混凝土底层框架柱进行了爆炸分析.设定了1m、3m、5m三种比例距离,各比例距离分别设置10 kg、50 kg、100 kg三种量级的TNT炸药.分析得到了各爆炸工况下柱子的动力响应及损伤形态.研究表明:柱子在爆炸冲击波作用下的动力响应对于比例距离的改变十分敏感;当炸弹在地面爆炸时,柱子最终破坏的区域总是在柱底到柱高的三分之一处;随着比例距离的增大,柱子最终的破坏形态由剪切型转变为弯曲型.     

基于损伤部位向量法的钢框架损伤识别研究

对损伤部位向量(DLV)法作了简单介绍,并用该方法对钢框架进行了损伤识别和损伤定位。该方法假定结构损伤前后为线性,对结构损伤前后柔度矩阵差进行奇异值分解,将奇异值为零所对应的向量,作为静荷载施加在无损结构的测点位置,则应力为零的单元为可能损伤的单元。对3种不同工况的钢框架进行了振动模态试验,用前3阶模态参数构造框架的柔度矩阵,按照DLV法对其进行了损伤识别,识别结果与已知损伤情况相一致。从测试自由度不完备、噪声和振型质量归一化系数这3个方面对识别效果进行了分析,结果表明:当损伤使结构动力特性有微小改变时,使用该方法不易定位损伤,应结合局部损伤识别方法进行判定;当损伤使结构动力特性有较大改变时,该方法能有效识别损伤的单元。DLV方法概念简单,理论明确,不受结构类型的限制,不需要结构的数学模型和模型缩聚或扩展技术,只需获得结构损伤前后的前几个低阶模态参数,即可识别结构一处或多处损伤,实际应用时可操作性强。