HRB400级钢筋混凝土柱的滞回性能分析

基于HRB400级钢筋混凝土柱的试验,对其滞回性能进行分析与研究,并对其损伤程度进行评价.通过比较两种不同的损伤模型,建议采用一个基于延性系数的损伤模型.为了找出结构(构件)的延性系数,根据试验的结果建立了其与累积滞回耗能的关系图.针对4个HRB400级钢筋混凝土柱的试验数据拟合结果,提出计算累积滞回耗能的方法.     

基于滞回耗能的抗震结构最大位移反应

以简化为单自由度体系的结构在地震作用下的滞回耗能特性为基础，讨论单自由度体系在短持时脉冲型、中等持时多频谱型以及长持时型等3种不同类型地震波作用下的一周加载循环中的最大滞回耗能增量与体系非弹性最大位移反应的关系，提出基于结构滞回耗能特性的结构非弹性最大位移反应的简化计算公式，并指出简化公式的适用范围。由分析可知，当一周最大滞回耗能增量在总滞回耗能量中所占比例在50％－80％之间时，结构可能产生冲击型破坏，可仅由最大位移反应和一次循环最大滞回耗能增量作为评估结构的抗震性能的指标。若最大一周滞回耗能增量在整个地震地面运动作用时程的总滞回能中所占百分比太小，体系可能产生累积损伤破坏，应考虑结构滞回耗能总量，滞回耗能总量是分析结构累积损伤的重要参数之一。     

密肋复合墙体双参数地震损伤模型研究

结合损伤力学的基本原理和密肋壁板结构的自身特点，采用刚度退化与规格化滞回耗能的非线性组合，提出了适用于密肋复合墙体的双参数地震损伤模型；通过对密肋复合墙体进行拟动力试验研究，分析了墙体的动力反应、滞回曲线和骨架曲线，确定了地震损伤模型参数；最后给出了密肋复合墙体在不同震害等级时的损伤指数范围和墙体三水准抗震设计的地震损伤目标建议．理论分析和试验结果表明：密肋复合墙体在遭受小震或中震后，具有稳定的水平承载能力及良好的耗能性能，在遭受大震后仍具有良好的抗倒塌能力．     

基于变形及滞回耗能的RC框剪结构地震损伤评估

为了研究RC框剪结构在地震作用下的损伤程度,通过引入基于结构广义刚度的构件重要性指标,提出考虑构件重要程度的地震损伤评估方法.首先,利用Perform-3D对RC框剪结构进行弹塑性时程分析,得到RC框剪结构的耗能分布模式.在此基础上,以地震变形、滞回耗能为基本参数,采用双参数构件损伤模型得到构件的损伤指数,利用基于构件重要性指标的楼层损伤模型得到楼层的损伤指数.最后,结合不同地震峰值加速度下结构的损伤指数、结构损伤程度与损伤指数范围的关系,评估结构在不同地震峰值加速度下的损伤程度.计算结果表明,考虑构件重要程度的地震损伤评估法,可以同时体现构件损伤程度与构件重要程度对楼层损伤的影响,可用于RC框剪结构的损伤评估.     

高层钢结构考虑损伤累积及裂纹效应的抗震分析

基于钢材在反复荷载作用下的损伤累积力学模型（包括损伤变量D的计算公式，损伤对钢材屈服强度、弹性模量、强化系数的影响以及钢材考虑损伤累积效应的应力－应变滞回关系等）和损伤累积断裂准则，采用改进的数值积分方法对钢构件的滞回曲线进行了计算机仿真，并建立了实用的考虑损伤累积和断裂效应的钢构件恢复力模型。采用这一模型对具有损伤的空间钢框架结构的抗震反应进行分析，并得到了振动台模拟地震试验的验证。抗震分析方法的特点为：能够考虑损伤累积和裂纹效应的影响，能够计算构件的损伤程度，能够计算裂缝产生的时间、部位及其开展，以及能够对钢框架结构遭受多次地震时的情况作真实的反应分析。     

钢筋混凝土柱地震损伤模型

针对现有的钢筋混凝土柱地震损伤模型存在计算结果发散、损伤指标与破坏现象不完全符合等问题,在已有地震损伤模型和钢筋混凝土柱试验的基础上,提出了一种较为精细的基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型。以PEER数据库中Kunnath完成的钢筋混凝土柱试验为研究对象,分别计算几种常见模型及本研究建议模型的损伤指标值,并与试验现象进行了对比分析。研究结果表明,基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型计算的损伤指数有较好的收敛性,能较准确地评估不同加载条件下柱的损伤状态,能够考虑加载路径的影响及合理评价小位移幅值加载时的低周疲劳损伤。     

损伤结构弹塑性抗震性能分析及评价

综述结构弹塑性动力响应分析的方法、理论模型, 以及地震作用下钢筋混凝土结构破坏准则.在分析结构弹塑性动力分析及其评价存在问题的基础上,提出其动力分析及评价关键技术.根据结构滞回运动中损伤退化累积释放弹性能与累积塑性变形能的关系,导出累积释放弹性能位移关系函数.介绍以累积释放弹性能指标建立结构损伤程度评价模型、结构延性评价模型及相应的结构破坏准则新思路,并应用于解决结构基础隔震、减振耗能、振动控制和与非线性振动有关的工程问题.     

地震三要素对拱桥能量响应的影响

运用能量方法分析了不同地面运动作用下地震三要素(幅值、持时、频谱特征)对拱桥总输入能量、阻尼耗能、滞回耗能总量分配比例的影响.研究结果表明:拱桥结构的总输入能、滞回耗能和阻尼耗能随地震动幅值的增大而增加,尤其是滞回耗能增长更快;拱桥的总输入能,滞回耗能和阻尼耗能随着地震反应持时的增加而增加,且呈线性变化趋势,但阻尼耗能较之总输入能和滞回耗能增速较小;相同加速度峰值条件下,输入频率集中且震荡幅值较大的地震波,地震输入能、滞回耗能、阻尼耗能相应较大.     

冻融损伤钢筋混凝土剪力墙恢复力模型研究

为研究冻融损伤钢筋混凝土(RC)剪力墙的滞回特性,通过试验回归与理论分析相结合的方法,对8榀冻融损伤RC剪力墙拟静力试验结果进行分析.综合考虑冻融损伤参数与轴压比对极限功比指数和不同受力状态下RC剪力墙承载力及变形的影响,建立了冻融损伤RC剪力墙构件极限功比指数与骨架曲线特征点参数计算模型.考虑强度衰减、刚度退化以及捏缩效应,采用两折线模型表示滞回环卸载段刚度变化,建立了冻融损伤RC剪力墙构件恢复力模型,并与试验墙进行了模拟对比,从滞回曲线与累积滞回耗能两个方面验证了模型的准确性.     

有粘结和无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能研究

为了研究预应力型钢混凝土(PSRC)结构在竖向地震作用下的抗震性能,完成了在梁中设置有粘结和无粘结预应力筋的两榀预应力型钢混凝土框架在竖向低周反复荷载作用下的试验研究,并采用ABAQUS有限元模型对试验曲线进行数值模拟。试验所得滞回曲线基本继承了型钢混凝土结构滞回曲线饱满的特点,并且有着预应力混凝土结构滞回曲线的捏拢效应。研究结果表明该结构形式具有较高的承载能力,优异的抗裂性能及裂缝闭合能力,以及较好的耗能能力和变形延性。ABAQUS计算所得滞回曲线与试验结果符合程度较好,模拟得到了滞回曲线的捏拢效应以及荷载下降段,说明了计算模型的可靠性,特别是所采用的损伤因子计算方法的可行性。     

非线性损伤谱特征研究

提出了基于Park和Ang损伤模型的弹塑性反应谱(损伤反应谱,简称"RD谱")的研究方法.考虑结构极限状态设计,并通过自编DBRS程序,研究得到了RD谱族;RD谱综合考虑了结构最大弹塑性位移和结构累积滞回耗能的耦合影响,更加合理地反映结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为.研究发现RD谱与已有Rμ谱具有类似的特征.通过大量时程分析和拟合得到其回归公式及其相关系数.此外,提倡的RD谱和Rμ谱的定性比较分析,所得结果相对于其它研究结果中是最小的,主要由于两个方面的原因:一是RD谱考虑结构极限状态的情况,二是考虑地震动持时的作用,表明结构抗震设计或评估应当考虑地震动的持时因素.     

单自由度体系损伤谱及其应用研究

为合理地揭示结构在地震作用下的弹塑性行为,该文考虑结构最大弹塑性位移和累积滞回耗能的耦合影响,建立了单自由度(SDOF)体系损伤谱,提出了一种基于损伤谱的抗震性能评价方法.依据Park-Ang双参数地震损伤模型,通过大量的SDOF弹塑性时程分析计算,建立了基于强度折减系数的4类场地损伤谱.在统计平均和回归分析的基础上,得到了简化的损伤谱表达形式.算例验证了基于损伤谱的抗震性能评价方法的合理性.算例分析表明,按该文方法可以合理考虑累积滞回耗能对结构损伤的影响,其计算结果与时程分析结果具有较好的一致性,因而能够从统计意义上对结构的损伤程度进行评价.     

并联隔震体系的非弹性能量谱研究

并联隔震体系中隔震层耗能能力的大小直接关系到结构在地震作用下的安全性,目前此类结构体系的设计方法没有考虑到隔震结构耗能的特点,而且用来确定地震作用的加速度反应谱也没有涉及地震持时、隔震结构长周期的影响,存在一定的缺陷.本文采用双线性滞回模型,以4种场地土条件下40条强震记录为输入,建立了并联隔震体系单质点的非弹性能量谱...     

加筋路堤的双参数地震破坏模型研究

现阶段关于加筋土结构的抗震性能设计以及对震后的加筋土结构损伤程度还没有一个统一的评价标准。为完善加筋土结构的抗震性能设计理论,需要对加筋土结构在振动情况下的变形和能量以及极限滞回耗能进行分析。结合室内模型试验,计算试验模型的破损结果,确定模型理论参数,从而建立加筋路堤的双参数地震破坏模型。对完善加筋路堤的抗震性能设计以及对震后破坏的评价具有一定意义。     

非等效累积损伤模型

开展了45号钢在变幅加载下的疲劳试验,基于试验结果,对Miner模型、Manson-Halford模型、Corten-Dolan模型和叶笃毅模型的预测精度进行对比分析,并基于非等效累积损伤原则,以Miner模型和Manson-Halford模型为基础分别构建了2种新的非等效累积损伤模型.结果表明:4种模型中,Manson-Halford模型的预测精度好于其余3种模型,而本文构建的新的非等效累积损伤模型的预测结果要优于Manson-Halford模型,并且其计算模式较为简便,适宜工程应用.     

钢框架-剪力墙模型结构振动台试验与损伤分析

对一个1：4缩尺的3层铜框架．剪力墙模型结构进行振动台试验研究,分析了该结构在强震作用下的动力特性、动力响应及损伤的演化规律．结果表明,随着地震强度增大,结构前两阶自振频率以及层动力放大系数逐渐减小,结构位移反应增大．提出了基于构件层次的损伤模型,该模型考虑了大变形幅值对累积耗能的影响．用该损伤准则对模型薄弱层钢柱的损伤演化规律进行分析,结合IDA分析的结果以及试验结果,对模型的合理性进行了验证．     

金属丝网减振器数学建模与响应计算

用金属丝网减振器非线性滞回特性,将滞迟恢复力进行分解,并由此建立随振动幅值和频率变化而变化的非线性数学模型。通过正弦加载试验获得各工况下的数据样本,对模型参数进行辨识,并验证其合理性。由耗能等效原则,对金属丝网减振器响应进行近似解析求解,检查其精度。为金属丝网减振器建立满足工程需求和反映实际工况的数学模型和响应计算提供了可行方案。     

圆端形不锈钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究

以外钢管材质、加载方向及中空夹层截面为变化参数,进行了 4个圆端形不锈钢管（concrete-filled round-ended stainless steel tubular,CFRST）和2个圆端形普通钢（concretefilled round-ended carbon steel tubular,CFRT）混凝土桥墩试件的往复加载拟静力试验. 分析了试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性系数及耗能等. 试验结果表明：圆端形不锈钢管混凝土桥墩试件的破坏形态均为墩底外钢管的鼓曲及底部混凝土的局部压溃,各试件的滞回曲线较为饱满,无明显捏拢现象,耗能能力及延性均较好;与圆端形钢管混凝土桥墩试件相比,圆端形不锈钢管混凝土桥墩试件的峰值荷载及初始刚度基本不变,但延性及耗能能力增加,刚度退化程度减小;与圆端形实心不锈钢管混凝土桥墩试件相比,圆端形中空夹层不锈钢管混凝土桥墩试件沿强轴加载时峰值荷载、初始刚度、延性及耗能能力均增加,而沿弱轴加载时由于内钢管平直段发生向内凹曲,其峰值荷载及初始刚度虽仍有增加,但延性及耗能能力略有降低. 给出了此类桥墩水平承载力的计算方法,计算结果与拟静力试验结果吻合较好.     

钢框架带竖缝钢板剪力墙系统的塑性耗能评估

从耗能视角出发,提出了结构基于塑性耗能的抗震性能评估方法.结合理论推导和有限元数值方法建立了以弯曲小柱作为耗能子单元的带竖缝钢板剪力墙(SSWS)塑性耗能计算方法.基于钢框架及SSWS的协同耗能机制,提出了考虑地震动力特性的损伤指标.通过有限元参数分析、既有的试验结果的校验及钢框架-带竖缝钢板剪力墙结构算例非线性时程分析,证明SSWS塑性耗能计算方法及结构体系评估方法有良好精度,可用以评估结构在给定地震动下的行为.