拉索支座减隔震桥梁自适应推倒分析方法

以拉索支座减隔震桥梁为研究对象,提出了自适应推倒分析方法(AMPP),对比多模态推倒分析方法(MPA)和一阶模态推倒分析方法(PO-1),研究AMPP方法应用于这类桥梁抗震性能评估的可行性及效果.结果表明:推倒分析方法可以成功应用于拉索支座减隔震桥梁的抗震性能评估,AMPP方法对关键参数的计算精度高于一阶模态推倒分析和多模态推倒分析,但多模态推倒方法对下部构件的内力评估精度较好.     

高桩承台体系桥梁MPA目标参数的选取方法

基于Chopra解决逆转现象的方法提出了最优目标控制参数概念,阐述了最优目标控制参数的理论意义和选取原则.以某上海长江大桥高桩承台体系为研究对象,实施了选取最优目标控制参数分析过程,并对该高桩承台体系进行一阶模态推倒分析、多模态推倒分析(MPA)和非线性动力时程分析.结果表明:选取最优目标控制参数可有效解决高桩承台体系在MPA分析中所遇到的逆转现象,采用最优目标控制参数进行MPA分析得到的位移响应与非线性时程分析结果精度接近,远优于一阶模态推倒分析的结果.     

多联连续梁桥横桥向多模态推倒分析方法

研究多联连续梁桥横桥向的多模态推倒分析(MPA)方法,用于初步设计阶段的抗震性能评估,并进一步对比分析了Luca折线简化方法与FEMA 356中折线简化方法应用于多模态推倒分析方法中的效果.以某三联主线桥为研究对象,进行多模态推倒分析和非线性动力时程分析.结果表明:多模态推倒分析方法可以对多联连续梁桥的抗震性能做出有效评估,Luca折线简化方法与FEMA 356中的折线简化方法相比优越性不明显.     

桥梁高桩承台体系推倒分析侧向力分布模式

介绍了几种常见的侧向力分布模式,并针对高桩承台体系的等效固结模型,通过改变承台质量,对几种分布模式的推倒分析曲线与非线性时程分析结果进行了比较.发现承台质量较大时,上述模式均低估了承台的惯性力作用,并且时程分析得到的体系抵抗不同地震波的能力差异较大,而上述模式对应的能力曲线却没有体现出这种不同.考虑到高桩承台体系承台惯性力较大的特点,借鉴墩顶集中力分布模式,提出了双集中力分布模式.以一飘浮体系斜拉桥的高桩承台模型为例,进行常见模式以及新模式下纵桥向的推倒分析,并将推倒分析曲线与非线性时程分析的结果进行了比较,发现新模式的结果与时程分析的结果吻合得较好.     

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。     

损伤梁单元等效节点荷载的计算及应用

分析了基于有限元刚度法形成单元等效节点荷载的局限性,通过引入截面割线柔度,研究了基于有限元柔度法理论计算损伤梁单元等效节点荷载的方法.由于不需要迭代,该方法能与经典结构非线性分析体系完全兼容.采用自主开发的结构非线性分析软件,对钢筋混凝土框架结构进行非线性全过程分析.研究表明,考虑了损伤的梁单元等效节点荷载,可更准确地反映结构在强非线性阶段的实际受力情况,提高计算效率,改善结构非线性分析的收敛性和稳定性.     

基于时间序列分析与高阶统计矩的结构损伤检测

基于时间序列分析,提出一种有效检测结构非线性损伤的方法.在分析基于AR模型残差均方差指标的基础上,指出传统方法存在损伤信息泄漏的缺陷,特别是对于非线性损伤检测.为提高传统方法损伤检测结果的可靠性,提出采用残差的高阶统计矩———偏度和峰度作为传统指标的补充,提出了3个指标的算术平均和几何平均共6种综合指标,并应用模糊聚类分析实现结构损伤检测.利用考虑了环境因素影响的三层建筑结构模型的非线性损伤实验数据验证了提出的方法.研究表明,6种综合指标对非线性损伤检测的可靠性均高于传统方法,其中以均方差和峰度的几何平均指标检测效果最佳.     

热循环疲劳损伤及其简化计算方法

重点研究了热循环所引起的疲劳损伤.从物理本质严格地推证出了热疲劳损伤量及其损伤寿命的计算公式.并在此基础上提出了一种计算热疲劳损伤寿命的简便方法.可以实现用恒温疲劳试验的结果估算热循环疲劳损伤寿命.方便实用.     

考虑环境因素影响的动态法桥梁损伤识别

如何考虑因环境条件变化而引起的结构动力特性的变异性是动态法桥梁损伤识别中的一个难点.文中利用非线性主成分分析技术,提出一种新的桥梁结构损伤识别方法.首先通过构建自联想神经网络对无损结构在不同环境条件下识别得到的单元刚度样本集作非线性主成分分析,建立反映环境因素影响的非线性变换模式.然后,将未知状态结构在不同环境条件下识别得到的单元刚度样本集输入所构建的网络,通过对网络输出与目标间的网络输出残差作统计分析,实现损伤识别与定位.最后以一座简支梁桥为例进行数值仿真分析,验证了所提出方法的有效性.     

两阶段框架结构非线性损伤检测

在改进协同PSO算法的基础上,结合分形理论,提出一种两阶段剪切型框架结构非线性损伤识别方法.第一阶段利用Gabor小波变换得到结构各层层间位移的时频特性,并通过盒计数方法计算各层层间位移时频特性的分形维数,初步定位非线性损伤;第二阶段利用改进协同PSO算法精确定位损伤位置和识别模型相关参数.最后通过一栋五层Bouc-Wen框架模型验证了所提方法的有效性,并探讨了容噪性及与其他方法性能的差异.研究表明,所提方法能较好地用于非线性损伤识别,具有良好的容噪性、鲁棒性.     

PushoVer方法与循环往复加载分析的研究

在进行非对称结构的 pushover分析时 ,从两个相反的方向加载所得到的分析结果将有所差异 ,文章通过两个非对称结构的算例证实了这一点 ,并提出了循环往复的加载方式。在此基础上 ,文章提出将一次循环加载过程近似看作是一次地震作用过程 ,通过地震前后结构周期的改变来建立结构损伤模型。     

一种改进的结构推覆分析目标位移计算方法

在等效单自由度体系地震反应目标位移计算方法的基础上,提出考虑高振型影响的结构推覆分析目标位移计算方法.利用该方法和其他常用推覆分析方法,进行不同层数的钢筋混凝土规则框架结构推覆分析,并与地震反应非线性时程分析结果进行比较和分析.结果表明,所提出的改进方法能够较好地考虑结构地震反应中高阶振型的影响.     

模态损伤指标及其在结构损伤评估中的应用

在模态弹塑性分析方法的基础上 ,结合A .Ghobara提出的利用两次Pushover分析结果来计算多层框架结构刚度劣化的损伤指标 ,提出模态损伤指标及其分析方法 ,并应用于平面框架结构的损伤分析中 .通过与Pushover刚度损伤指标的比较 ,证明了此方法的有效性和优越性 .     

高层建筑模态抗震设计中的多模态静力推覆分析

将模态推覆分析方法与用自适应的加载方式相结合,提出了一种改进的多模态静力推覆分析方法.运用模态推覆分析将多自由度体系解耦成每阶模态对应的单自由度体系,对于每阶模态下的推覆分析,当结构进入塑性阶段后,采用自适应的加载方式,得到每阶模态下结构的反应.将结构推至每阶振型下的目标位移,采用SRSS组合的方式得到结构的响应.对应每阶振型下推覆分析的目标位移采用非弹性能力谱方法来计算.对不同高度的多高层钢框架-混凝土核心筒混合结构在8度罕遇地震下抗震性能进行了评估.结果显示,本文的静力推覆分析所得的结构响应同非线性动力时程分析所得的结果吻合较好.     

Data-based model free hysteresis identification for a nonlinear structure

In the last two decades, the damage detection for civil engineering structures has been widely treated as a modal analysis problem and most of the currently available vibration-based system identification approaches are based on modal parameters, namely the natural frequencies, mode shapes and damping ratios, and/or their derivations, which are suitable for linear systems. Nonlinearity is generic in engineering structures. For example, the initiation and development of cracks in civil engineering structures as typical structural damages are nonlinear process. One of the major challenges in damage detection, early warning and damage prognosis is to obtain reasonably accurate identification of nonlinear performance such as hysteresis which is the direct indicator of damage initiation and development under dynamic excitations. In this study, a general data-based identification approach for hysteretic performance in form of nonlinear restoring force using structural dynamic responses and complete and incomplete excitation measurement time series was proposed and validated with a 4-story frame structure equipped with smart devices of magneto-rheological (MR) damper to simulate nonlinear performance. Firstly, as an optimization method, the least-squares technique was employed to identify the system matrices of an equivalent linear system of the nonlinear structure model basing on the excitation force and the corresponding vibration measurements with impact test when complete and incomplete excitations; and secondly, the nonlinear restoring force of the structure was identified and compared with the test measurements finally. Results show that the proposed data-based approach is capable of identifying the nonlinear behavior of engineering structures and can be employed to evaluate the damage initiation and development of different structure under dynamic loads.     

MPA方法与定侧力模式Pushover方法的准确性对比研究

Pushover方法作为一种简化的评价结构抗震性能和验算结构弹塑性变形的方法,近年来得到了广泛应用。但由于Pushover方法只考虑第一振型,无法反映结构高阶振型的影响,因此又发展了基于振型分解反应谱法的多模态Pushover方法（Modal Pushover Analysis,MPA）,但MPA方法与Pushover方法分析结果的准确性和对比研究目前没有见到。为合理采用MPA方法与Pushover方法,本文以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,通过两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构,对MPA方法和不同侧力模式的Pushover方法的分析结果进行了对比研究。研究表明,与Pushover方法相比,MPA方法对结构最大弹塑性顶点位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大,有必要作进一步深入研究。     

粘滞阻尼器消能减震结构的简化设计

基于pushover分析方法，提出粘滞阻尼器消能减震结构的一个简化设计方法．先将多自由度体系等价成单自由度体系，对于给定的目标顶点位移，可以直接求出等价单自由度体系抵御强震所需的等价附加阻尼，并对其在多自由度体系中的分配提出建议．选用一个12层混凝土框架结构验证了该方法，其时程分析结果表明，对于pushover方法适应范围内的中、低层房屋可以取得满意的结果．     

混凝土动力随机损伤本构关系

考虑混凝土中的水对材料率敏感性的影响,引入包含黏性元件和弹性元件的细观模型,推导建立了混凝土动力损伤模型.将动力损伤模型引入到随机损伤理论的框架内,建立了能够描述单调加载与反复加载条件下混凝土力学行为的一维随机动力损伤本构关系.基于实验结果,对模型进行了系统的验证.结果表明,模型能够较好地再现混凝土的典型非线性特性,包括软化、残余应变以及率敏感性,可以应用于实际结构的非线性全过程分析.     

修正Newton-Raphson方法和弧长法在结构推覆分析中的联合应用

基于性能抗震设计理论将成为未来建筑抗震设计的主流,推覆分析和非线性时程分析是基于性能抗震设计的主要手段.该文在前人的理论基础上,为了提高分析的精度,搜索结构的软化段,采用了Newton-Raphson方法和弧长法联合应用的非线性方程组的求解技术,对高层结构推覆分析进行了较为深入的探讨.     

基于位移及滞回耗能的结构抗震性能评估新方法

根据Pushover分析的基本假定,推导了多自由度体系结构与其等效单自由度体系之间位移及能量的近似转换关系;在此基础上,采用Park-Ang模型对结构在地震作用下的整体损伤指标进行合理估计,并据此对结构的抗震性能作出综合评估.本文方法能同时体现地震作用下结构的最大变形及滞回耗能总量对其损伤造成的影响,具有广阔的工程应用前景.为验证该方法的准确性,对一典型的7层混凝土框架结构进行了算例验证.结果表明,算例结构的整体损伤指标估计误差仅为7.0%左右,其中位移项估计误差约为6.6%,能量项估计误差约为9.9%.