位移放大型扭转阻尼器性能分析

为了加固梁柱节点、避免框架结构出现"弱节点"的破坏模式、提高框架结构整体的抗震和耗能能力,研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器(DATD),并对其进行数值分析和试验研究.首先,设计了18个具有不同参数的DATD,建立其有限元模型进行数值分析;随后,设计并制作了一个DATD,进行性能试验并与有限元分析结果对比.结果表明:DATD滞回曲线饱满,耗能能力强;有限元分析与性能试验的滞回曲线吻合较好,且随着加载位移的增加,两者间误差变小,因此可以采用建立的有限元模型来研究DATD的力学性能.最后,对DATD进行参数影响分析,研究了铅芯直径、铅芯距中轴距离、橡胶层直径、橡胶层厚度及橡胶剪切模量对其特征参数的影响,结果表明:DATD的屈服剪力、等效刚度、等效阻尼比及耗能系数随着铅芯直径增大而明显增大,随着铅芯距中轴距离的增大略有增大;随着橡胶层直径、橡胶剪切模量的增大,屈服剪力及等效刚度逐渐增大而耗能系数及等效阻尼比逐渐减小;4个特征参数均随着橡胶层厚度的增大而略微减小.     

围压条件下原状花岗岩残积土细观渗流数值模拟

选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)图像与COMSOL Multiphyscis有限元软件,研究原状土样在考虑和不考虑围压时的细观渗流规律.结果表明:两种条件下,计算渗透率都随水压差的增加呈线性降低的关系;考虑围压时,计算渗透率随竖向力呈先急剧到平缓下降,再急剧上升,最后趋于平缓下降的规律.同一时刻,考虑围压时的渗流长度较未考虑时的减少了约16%,速度大小降低了约13%.应力敏感性指数主要受围压控制,水压差对其影响甚微,且不同围压作用下应力敏感性指数呈"Z"字型变化.     

考虑塔楼偏心的大底盘层间隔震结构地震响应试验

为研究偏心大底盘层间隔震结构的地震响应,以指导这类竖向不规则结构的抗震设计.建立一个典型的偏心大底盘层隔模型结构,大底盘2层、塔楼6层,隔震层设置于塔楼底部.进行了层隔模型和对比抗震模型的数值分析和振动台试验,试验共16个工况.试验结果表明:塔楼各层加速度和层间位移减震效果显著;底盘加速度响应没有降低,层间位移减震效果不明显;在加速度0.4g和0.6g作用下底盘分别进入了弹塑性状态和达到中等破坏程度.建议工程应用中底盘受力构件应采取加强措施,提高底盘的弹塑性位移角限值.     

基于修正斜压场的RC框架边节点剪切性能分析

为研究钢筋屈服强度和混凝土抗压强度对钢筋混凝土(RC)框架边节点剪切性能的影响规律,基于修正斜压场理论(MCFT),对某框架边节点的剪切应力-应变骨架曲线进行数值模拟,并与试验结果进行对比.在验证MCFT算法的精度后,研究钢筋屈服强度和混凝土抗压强度两个参数变化对RC框架边节点剪切应力-应变骨架曲线和峰值剪切应力的影响规律.结果表明:基于MCFT可以较好地模拟RC框架边节点的剪切应力-应变关系曲线; RC框架边节点的峰值剪切应力对混凝土抗压强度的变化更为敏感,但当试件的钢筋(HRB400)屈服应力下降幅度超过16.45%时,对钢筋屈服应力的变化更为敏感;当试件的钢筋(HRB400)屈服应力下降幅度超过10%时,节点发生钢筋滑移破坏,此时峰值剪切应力会大幅下降.     

高温后不锈钢方管柱的力学性能试验研究

为研究高温对不锈钢方管柱的影响,本试验以高温条件,长径比以及壁厚作为参数对不锈钢方管柱的力学性能进行了研究。通过试验得到了试件的失效模式、荷载—位移曲线以及荷载—应变曲线,并分析了高温、壁厚以及长径比对试件极限承载力、刚度以及延性的影响。研究结果表明:高温对试件的失效模式无明显影响,但会降低试件的极限承载力;高温后,壁厚较大的试件的延性会提高,而壁厚较小的试件的延性会降低;试件的极限承载力以及延性会随着壁厚的增加而提高。此外,本文还采用数值分析的方法对整个试验过程进行了模拟,通过与试验结果的对比,可以发现该有限元模型能够很好地对高温后不锈钢方管柱失效模式进行预测。     

风电塔架空心锥体基础承载机理数值分析

通过有限元数值模拟方法,研究了在外荷载分量作用下风电塔架空心锥体基础的承载特性和破坏机理,对比分析了不同径高比下基础的竖向、水平和弯矩极限承载力,并与传统重力式基础承载力进行比较。结果表明:与传统的风机重力式基础相比,空心锥体基础的竖向极限承载力、水平极限承载力及弯矩极限承载力分别提高472.4%、34.9%及193.3%;极限状态时空心锥体基础地基的破坏机理也与传统重力式基础存在着不同;随着径高比的增大,空心锥体基础竖向极限承载力与水平极限承载力呈逐渐增大的趋势,而弯矩极限承载力则表现出了先增大后减小的趋势。     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。     

多维多点激励下大跨度连体高层结构减振研究

针对连体高层结构连廊跨度不断增大的趋势,在多维多点地震激励下采用黏滞阻尼器对其进行了减振研究.首先从主动线性二次型调节(LQR)理论出发推导了阻尼器的主动最优控制力以指导阻尼器选型,进而通过在一大跨度连体高层结构算例在一致激励以及多维多点激励下对其进行了减振数值模拟研究.结果表明在连体高层结构上布置黏滞阻尼器可以有效减小地震响应并提高其抗震安全性,但同时也发现地震动空间效应会使减振效果发生明显波动,因此在设计减振方案后应考虑不同地震激励条件对减振效果进行验证.     

城市干道绿波协调控制系统交通评价方法

为判别城市干道绿波协调控制系统的优劣性,考虑绿波系统交通通行规律,提出绿波的不均匀度、通行比例、可达性、车队通行率、出行时间和单车平均延误等效率评价指标.然后通过交通冲突分析,以跟驰车辆速度差作为同向追尾冲突和直右合流冲突等安全评价指标.在此基础上,提出绿波协调控制系统灰色关联评价方法.最后以某干道沿线交叉口为例,对基于数解法的3个绿波协调控制方案进行评价.评价结果表明,第2方案为最优方案,对应最大灰色关联度为0.733,此时数解法的初定带速与理想间距范围较为合理.可见通过构建绿波系统评价体系,提出的干道绿波协调控制系统交通评价方法有助于绿波控制技术的优选与改善.     

闽南地区群体建筑调查及易损性分析

为了深入了解闽南地区群体建筑的抗震性能,于2012~2013年初对福建省内厦门、泉州、漳州、龙岩、莆田等地的群体建筑进行了现场抽样调查.将区域内的建筑结构分为框架、砌体、高层、石结构等七种结构类型.通过列举其中典型的房屋结构,阐述闽南地区这些结构类型房屋的基本特点,抗震性能及存在的主要问题.收集各抽样房屋的结构类型、高度、年代、用途、使用现状等信息,运用类比法,计算出每栋抽样结构在各烈度下的震害情况.统计各结构类型建筑结构在不同烈度下的震害分布情况,得到相应的易损性矩阵,预测及评价区域内的震害情况.