基于OpenSees的方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗震性能分析

为研究方钢管混凝土柱-不等高钢梁节点的抗震性能,基于4个方钢管混凝土柱-不等高钢梁节点的低周往复加载试验,利用Open Sees开放平台,建立了梁柱节点数值模型。为考虑钢管混凝土-钢梁的实际受力性能,梁柱节点区域采用梁柱纤维单元、非线性弹簧以及剪切区组合建立。通过数值模拟分析了钢管强度等级、梁高比、试验轴压比、核心混凝土强度对不等高钢梁框架节点抗震性能的影响。结果表明:钢管强度等级的增大有利于提高节点的延性和极限承载力,且Q390性价比最高,极限承载力增幅最大为11. 5%;随着左右两侧梁高比的增大,节点承载力上升显著,当梁高比为0. 8时,承载力增幅最大为17. 75%;试验轴压比会导致节点承载力下降,且大于0. 5时,下降幅度十分明显,在设计中应当重视;混凝土强度等级的提升对节点承载力及刚度的影响较小。     

基于OpenSees的钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能有限元分析

为研究钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能,基于已有试验研究成果,利用OpenSees有限元软件,对钢管混凝土柱-钢梁错层节点进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,两者较吻合。通过数值模拟,分析了轴压比、混凝土强度等级和钢材强度等参数对钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能的影响。结果表明:在轴压比为0.3～0.7范围内,随轴压比增大,结构承载力降低明显;随混凝土强度等级提高,试件极限承载力特征值增大较为明显,最大增幅达9.39%;通过对比发现,合理提高钢材强度可以有效增加结构承载力和延性,当模拟计算Q345钢材时,试件极限承载力增加了26.08%,破坏点位移值增加了8.41%。     

FRP约束普通和高强混凝土柱轴压性能的有限元分析

现有的大多数纤维复合材料(FRP)约束混凝土轴压本构模型只适用于普通强度的混凝土,对高强混凝土的适用性还有待研究。基于ABAQUS和OpenSees模型,采用有限元方法研究FRP约束混凝土的轴压性能。其中ABAQUS模型采用全尺寸模型和薄片模型两种形式,并采用混凝土破坏塑性模型(CDPM)来模拟被约束的混凝土,通过修改混凝土的压缩硬化曲线来考虑FRP提供的围压。OpenSees模型则通过动态链接库文件引入5个不同的分析型FRP约束混凝土轴压本构模型。最终与相关实验结果进行对比,并相互对比各个有限元模型可以发现,ABAQUS中的薄片模型能最好地模拟FRP约束普通和高强混凝土的轴压性能。     

偏心支撑框架子结构实时混合仿真试验研究

实时混合仿真是一种新兴的结构抗震试验方法.建立了一套混合仿真试验系统,其中包括基于OpenSees有限元软件的数值模拟计算机,具有时滞补偿功能的目标计算机以及终端连接的电液伺服控制系统.在MATLAB中建立Simulink数值仿真模型,并提出了一种基于位移预测的自适应前馈时滞补偿器.最后,以一个单层三跨高强钢组合偏心支撑钢框架结构为原型,取边跨带有偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构,进行了一个缩尺比例为1/2结构模型的实时混合仿真试验.试验结果表明随着模型整体响应加速度峰值的增大,控制系统的最大时滞补偿误差、最大幅值误差均有增大趋势,但均在容差允许范围之内,同时说明了该混合仿真试验系统具备良好的稳定性和精度,能够有效地对偏心支撑框架子结构结构模型进行抗震性能试验.     

钢筋混凝土框架结构地震失效模式的搜索与改善

为了改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,利用OpenSees软件建立了一个十层三跨的钢筋混凝土框架纤维模型.首先,对比分析了现浇楼板效应对结构抗震性能的影响.结果表明,现浇楼板的存在可增大柱的转动,减小梁的转动,削弱设计时强柱弱梁的效果,从而改变了梁与柱达到屈服状态和极限状态的先后顺序.然后,根据结构失效准则,利用Pushover方法搜索出结构地震失效模式.最后,采用3种不同的改善方案对结构进行重新设计,通过加强局部构件来改善结构地震失效模式.研究分析表明,改善结构的不同部位能提高结构的弹塑性刚度和延性,改变地震失效模式,提高抗震性能.结构地震失效模式的搜索与改善能有效揭示建筑结构地震弹塑性发展和破坏倒塌规律,为建立结构整体抗震能力分析理论提供依据.     

阻尼器对高速铁路连续梁桥易损性的影响研究

中等跨径的预应混凝土连续梁广泛运用于高速铁路,以往震害及实验都表明该类桥型在地震下的破坏集中在桥墩和支座位置。为研究阻尼器对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,以某典型高速铁路连续梁桥为例,采用IDA方法,利用有限元软件OpenSees建立了地震易损性分析模型,定义四种破坏极限状态,并应用基于可靠度理论的概率解析易损性函数表达式获得地震易损性曲线,探讨阻尼器对桥梁地震易损性的影响。结果表明:设置阻尼器使桥梁受力更为合理,可进一步提高桥梁抗震性能。     

基于OpenSees的子结构拟动力试验方法研究

研究了以有限元软件OpenSees为核心计算平台的子结构拟动力试验方法,主要探讨了在OpenSees中实现子结构反应量实时查询、子结构边界条件处理,以及利用OpenSees的通信协议实现试验子结构和整体结构时程分析程序之间位移指令和反馈力的数据交换方法.利用本文方法进行了8层防屈曲支撑高层钢框架的虚拟子结构拟动力试验,试验结果与采用OpenSees进行整体时程分析的结果吻合良好,证明了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性.     

双向水平地震作用下场地土三维非线性反应分析

针对双向水平地震作用下场地土地震三维非线性反应问题,基于多重屈服面模型建立了三维竖向土柱模型,重点考察了影响场地土地震非线性分析准确性和效率的相关因素,其中多重屈服面模型参数、土层厚度划分、边界条件以及组成阻尼的频率或模态等的合理选择是进行非线性地震反应分析的关键参数.当土层性质差异明显时,可以根据波速的不同分为多个子系统,各个子系统分别选用相对应的阻尼参数进行分析.为确定分析方法的计算精度,与已有文献的离心动力试验结果对比,验证了三维竖向土柱模型的可靠性,该模型可以有效地应用于双向非线性地震反应分析.     

混凝土剪力墙结构静力非线性分析的弯剪模型及实现

为发展剪力墙结构的精细化非线性分析方法,对剪力墙静力非线性分析方法及实现技术进行了系统研究.首先基于钢筋混凝土薄膜元软化桁架理论,考虑弯曲和剪切的耦合,在对约束边缘构件混凝土数值模型比较的基础上,提出了混凝土实体墙的数值模型.然后对比数值分析与已有试验数据的荷载位移关系,发现二者符合较好,表明该方法能反映结构整体受力性能.最后通过对连梁数值模型和整体建模方法的研究,提出了开洞混凝土墙体静力非线性分析的模型和方法,数值仿真结果与已有的联肢墙试验结果的荷载-位移曲线对比表明,二者的初始刚度以及初始转折点位置符合良好,极限承载力接近,分析曲线能够较好地反映实际双肢墙荷载位移发展的总体趋势.     

含水率和腐蚀因素对钢筋混凝土柱抗震性能的影响

通过分析混凝土试块浸泡在水中和不同浓度腐蚀溶液中力学性能变化的试验结果,回归出混凝土抗压强度和弹性模量随含水率或腐蚀时间变化的计算模型,并通过纤维模型有限元程序OpenSees,对不同含水率或不同腐蚀程度的钢筋混凝土模型柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行了模拟.结果表明:随着含水率的增加,两种养护条件下,构件抗震性能降低的程度较小,但随着腐蚀程度的增大,构件耗能能力和延性的降低及承载力和刚度的衰减比较显著.