水平弹性双参数位移谱模型

为了得到可供基于位移抗震设计使用的水平弹性位移谱,首先采用CampbellBozorgnia地面运动预测方程,研究了矩震级、断层距和场地类别对水平弹性位移谱的影响;然后指出了我国《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中设计反应谱存在的问题;最后针对设计反应谱的不足,提出了包含场地地震动峰值加速度和速度的水平弹性双参数位移谱模型.研究表明:位移谱平台段起始周期是确定位移谱谱形的重要参数,其主要受矩震级的影响,随矩震级的增加而显著增加;场地地震动峰值速度与峰值加速度之比与矩震级存在正的强相关性,矩震级的影响可以通过在位移谱模型中包含该比值来体现;本文提出的双参数位移谱能较好地拟合实际强震记录位移谱;提供每一设防水准的地震动峰值加速度和速度区划图,并在抗震规范中给出每一设防水准的各类场地地震动峰值加速度和峰值速度的场地放大系数,可在规范中实现本文提出的双参数位移谱模型.本文的研究结果可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.     

基于高频GPS位移时序的芦山地震特性分析

通过解算芦山地震周边20个CORS站的10 Hz数据,分析震时地表形变特征,探索水平位移峰值衰减规律并反演面波震级。结果表明:所有测站都产生了不同程度的震动,震动位移均为厘米级,震中距较小的QLAI、SCTQ和YAAN站受地震影响最大,水平位移峰值在50 mm左右,其他测站水平位移峰值在18~28 mm范围内。高频GPS测定的水平位移峰值与震中距呈指数关系衰减。利用Gutenberg经验回归公式反演面波震级,结果为6.78,所用最短时间为震后142 s。     

基础隔震结构弹塑性位移反应谱及其应用研究

为了得到实用化的基础隔震结构弹塑性位移谱并将其应用于基础隔震结构的抗震设计中,基于不同的场地类别和地震类型,本文选取了1 217条加速度峰值大于10gal的强震记录并将其分为9组,利用数值方法对基础隔震结构的弹塑性位移反应谱进行了求解.通过研究位移反应谱的影响因素,建立了模型化弹塑性位移反应谱,并给出了实用的计算公式及地震动位移峰值.对两个自振周期不同的基础隔震结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明,利用该公式可以很好地预测基础隔震结构的隔震层位移.     

PP-ECC墩柱抗震设计方法初探

针对将RC墩柱塑性铰区全截面置换为聚丙烯纤维工程水泥基复合材料(PP-ECC)的墩柱开展了抗震设计方法的研究。基于平截面假定,针对PP-ECC墩柱(将RC墩柱的塑性铰区混凝土置换为PP-ECC)首先推导了其塑性铰区截面弯矩-曲率曲线关键点(屈服弯矩、屈服曲率、峰值弯矩和峰值曲率)的计算方法,然后推导了PP-ECC墩柱力-位移曲线关键点(屈服承载力、屈服位移、峰值承载力、峰值位移)的计算方法,进而提出PP-ECC墩柱的抗震设计方法;基于PP-ECC(抗压强度fpp-c=30 MPa)的单轴力学性能试验确定了其一维拉压本构关系,依据所提出的PPECC墩柱的抗震设计方法计算确定了PP-ECC墩柱模型塑性铰截面的弯矩-曲率关键点值及PP-ECC墩柱模型力-位移曲线的关键点值,并与相应的RC墩柱模型(抗压强度fc=30 MPa)进行了对比分析,结果表明:PP-ECC墩柱相较于塑性铰区采用同等强度混凝土的RC墩柱,其承载力略有提高,且变形能力显著提高。     

近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标

选取国内外13次地震的26个近断层地震动记录,研究适用于长周期结构的地震动强度指标.采用时程分析法计算了自振周期3.0～8.0 s的单自由度结构的加速度、速度和位移响应,研究了峰值加速度、均方根加速度、峰值速度、均方根速度、峰值速度与峰值加速度比、峰值位移和均方根位移与这些响应最大值的相关性.在此基础上以宿迁某高层隔震建筑为对象,进一步考察实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性.研究结果表明:不同地震动强度指标与长周期结构最大响应的相关性差别很大,加速度型地震动强度指标的相关性最差,速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈差,位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈好.相比峰值加速度和峰值速度强度指标,近断层地震动作用下长周期结构时程分析时,选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理.     

桥台混凝土挡块对连续梁桥地震响应的影响

为研究桥台混凝土挡块对中小跨径连续梁桥横向地震响应的影响,以一座连续桥梁为背景建立了有限元模型,采用非线性时程方法分析了桥台混凝土挡块的峰值强度对全桥地震响应的影响.研究结果表明:随着桥台混凝土挡块峰值强度的增强,桥台顶剪力需求逐渐增大,桥墩处支座位移需求逐渐减小,但减小幅值随着挡块峰值强度增加而减小并趋向于零.合理选取桥台处混凝土挡块的峰值强度能有效地减少桥墩的支座位移需求,并且能避免对桥台造成严重地震损伤.     

压实粘土单轴拉伸变形特性试验研究

为了研究土体的拉伸变形特性,进而更好地去分析与解决土体由于拉伸破坏而引起的裂缝与地表塌陷等工程问题,本文以压实粘土为研究对象,基于自主研发的新型土工单轴拉伸试验装置开展了系统的试验研究,探讨了压实粘土的破坏形式与影响因素,以及峰值位移随试验变量的变化规律与拟合公式。研究结果表明：压实粘土单轴拉伸破坏形式不固定,包括拉伸断裂面形状不固定;断裂面为试样薄弱面,断裂面唯一,但薄弱面不一定唯一;断裂面的位置受试样尺寸与拉伸速率影响;拉伸破坏不是纯脆性破坏,而是存在软化阶段。另外,压实粘土的峰值位移受试验条件的影响明显,具体表现在：峰值位移随拉伸段长度的增加而增大,二者呈现出较好的对数关系;峰值位移随拉伸速率的增加而增大,二者呈现出较好的线性关系;峰值位移随压实度的增加而增大,二者表现出较好的线性关系;峰值位移随含水率的增加而增大,二者表现出较好的线性关系。     

基于PIV技术的锚板抗拉破坏模式识别

利用自行开发的力、位移和图像同步数据采集系统对锚板上拔过程中的力、位移和图像进行同步采集,基于PIV(particle image velocity)无干扰测量技术对初始点和峰值点的图像进行分析,根据分析得到的锚板峰值点处的变形场对砂土中锚板的抗拉破坏模式进行了识别.结果表明:在峰值点处,锚板上部土体中间部分位移大、两...     

钢拱结构面内地震反应分析的改进模态组合系数法

为了在钢拱结构面内地震反应的推覆分析中考虑几何非线性效应和多阶振型贡献,提出了一种改进模态组合系数法.首先,采用非线性刚度比αk衡量几何非线性效应对结构初始频率的影响;然后,定义阈值β,用于选取控制振型,构造基于控制振型的组合荷载模式;最后,使用组合荷载模式进行推覆分析,获取结构反应.针对矢跨比为1/4和1/5的2个钢拱模型的分析结果表明:改进方法简便有效;相对于时程分析结果,峰值地面加速度为0.3g时,矢跨比为1/4和1/5的模型的x向峰值位移平均误差分别为2.7%和-7.2%,y向峰值位移平均误差分别为-6.5%和5.8%,杆件峰值应力平均误差分别为-5.0%和-4.3%;随着峰值地面加速度的增加,各向峰值位移、峰值应力的平均误差仍保持稳定.     

柱面网壳在地震作用下的失效机理研究

利用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,研究了单层圆柱面网壳在地震作用下的动力稳定性问题,指出当加速度峰值较小时,网壳的节点位移响应随地震加速度峰值增加呈线性增加,结构的变形主要是弹性变形,随着加速度峰值的加大,位移响应增加速度加快,部分杆件进入塑性,当达某一特征值时,位移响应大幅度增加,此时结构丧失了稳定性,沿结构不同方向输入地震波时,X方向首先发生失稳。     

基于SMA阻尼器的大跨桥梁地震位移控制分析

通过超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)拉伸试验研究,建立了SMA四折线本构模型.利用SMA超弹滞回耗能特性,提出一种拉压型SMA阻尼器,并给出其最大输出控制力的计算公式.针对某七跨连续刚构桥,分析了桥梁伸缩缝在无限位器、安装钢棒限位器和安装超弹性SMA阻尼器3种情况下的地震位移.结果表明:安装SMA阻尼器后,伸缩缝处相对位移降低80.3%,中跨跨中水平位移和竖向位移分别降低78.8%和65.9%.因此,SMA阻尼器可以有效控制桥梁结构地震位移,对桥段相对位移的控制效果优于钢棒限位器.     

含初始转角的隔震支座在双层柱面网壳结构中的隔震性能

为了研究大跨度空间结构中存在支座转动问题,通过含初始转角的橡胶隔震支座的双层柱面网壳结构研究了水平方向上结构水平地震反应。结合通过实验得出的经验公式对橡胶隔震支座水平性能进行修正,并通过SAP2000应用动力时程分析法,在考虑下部支承结构的情况,对含初始转角的橡胶隔震支座进行了参数分析。结果表明：水平地震作用下,较小转角的隔震支座的支座底部剪力峰值与加速度峰值会下降;随着转角增加,柱顶加速度峰值、隔震支座底部剪力峰值等迅速增加;而跨高比大的网壳结构会放大初始转角对结构的影响,加大结构整体的加速度峰值和结构柱的位移峰值,但限制上层网壳结构的位移峰值。因此在考虑初始转角的情况下,若需要限制网壳结构加速度或位移,设计时需要将网壳结构跨高比的放大效应纳入考虑范围。     

额定工况下桨距角对5MW风力机叶片动力特性的影响

以NREL 5 MW风力机为研究对象,基于UG完成了叶片建模,利用ANSYS Workbench计算额定工况下叶片在不同桨距角下的位移和应力响应,分别采用Fourier函数和Gaussian函数对不同桨距角下的最大位移和应力进行拟合。结果表明:最大位移峰值随桨距角的增大呈现先减小后增大的趋势,最大位移发生在叶尖;不同桨距角下应力峰值均出现在叶片中部和叶根;叶片沿翼展方向的后缘位移和应力均随着桨距角的增加而有所增加;拟合曲线准确地描述了叶片最大位移和最大应力随桨距角的变化规律。结果可为风力机安全运行提供重要指导。     

强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性

为研究强震作用下液化场地桩-土非线性动力相互作用特性,依托海文大桥实体工程,利用Midas/GTS有限元软件,建立了桩-土相互作用模型,分析了地震动峰值为0.35g时4种类型地震波作用下桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩及剪力等动力响应,并根据计算结果对桩基在强震作用下的安全进行了评价.结果表明:在0～10 m的可液化粉细砂层,桩身加速度峰值迅速增加,并在桩顶处达到最大,桩顶加速度出现峰值的时刻与桩底相比均呈现滞后现象,最大滞后时间为2.14 s;不同类型地震波作用下,在可液化的粉细砂层,Kobe波产生的桩顶位移最大,El-Centro波次之,5010波产生的桩顶位移最小;桩身弯矩峰值均出现在液化层和非液化层分界处,桩身剪力峰值均出现在地下0～10 m的可液化土层之间,Kobe波作用时,桩身弯矩和剪力峰值均最大,El-Centro波次之,5010波最小;地震动强度为0.35g,5010、5002、El-Centro地震波作用时,桩身弯矩及剪力峰值均未超过桩身截面抗弯和抗剪承载力,Kobe地震波作用时,桩身弯矩峰值小于桩身截面抗弯承载力,而桩身剪力峰值超出桩身截面抗剪承载力的68.6％,桩基础桩身强度不满足抗震要求,建议增加桩基础纵向配筋.     

TC4热氧化钛合金内空半球壳体的动态响应

利用有限元程序对TC4(Ti-6Al-4V)热氧化钛合金内空半球壳体进行子弹冲击模拟,基于准静态压缩实验和动态Hopkinson压杆实验数据,研究了径厚比、冲击速度、应变率效应对TC4热氧化钛合金内空半球壳体动态响应的影响,得到了不同工况下的TC4热氧化钛合金内空半球壳体的接触力峰值以及顶点位移.TC4热氧化钛合金的材料模型由实验数据拟合得到的考虑应变率效应和温度效应的Johnson-Cook本构方程描述,其中,实验数据由Hopkinson压杆技术测得.结果表明:接触力峰值和顶点位移均与径厚比成反比;接触力峰值和顶点位移均与冲击速度成正比;考虑应变率效应更能反映TC4热氧化钛合金内空半球壳体的抗冲击能力和抗变形能力.     

充填体抗拉强度特性的试验研究

充填体可以改善围岩应力状态、限制围岩移动、维护采场稳定.通过在室内条件下制作和养护充填体试件,然后采取劈裂法对不同配比和浓度的充填体试件进行测试,得出了充填体试件在不同配比、浓度下的峰值载荷、峰值位移、平均峰值应变、抗拉强度以及应力-应变曲线.通过分析这些拉伸试验条件下的力学性质,对提高充填体质量和维护采场稳定有指导作用.     

燃气泄漏过程及爆炸对建筑构件损毁的数值模拟研究

近年来,由燃气泄漏引起的爆炸事故逐渐成为人们关注的重点。为探究燃气泄漏规律以及其爆炸对建筑物损毁效应,采用计算流体动力学分别模拟了燃气在密闭空间和开放空间的泄漏扩散,同时运用Autodyn软件的Remap技术模拟了密闭空间的三种墙壁在燃气爆炸作用下的损毁过程,研究了墙壁水平和竖直方向的压力、速度以及位移变化规律。结果表明:燃气在密闭空间的扩散速度小于在开放空间的扩散速度;两种空间的燃气泄漏口处观察点在0～15 s时的质量分数变化趋势一致,15 s后密闭空间的质量分数继续增加,而开放空间的质量分数基本保持不变;砖墙、钢筋混凝土墙和混凝土墙的位移时程曲线皆表现为线性变化;三种墙壁的压力峰值、速度峰值以及位移峰值随距离增大多表现为指数衰减趋势;相同距离下,砖墙的压力峰值、速度峰值和位移峰值在水平、竖直方向的差值大于其余两种墙壁的差值。     

功能梯度压电材料中裂纹尖端热应力分析

分析了功能梯度压电材料中裂纹尖端的热应力．针对考虑的问题,通过Fourier积分变换把混合边值问题的求解转化为裂纹面上位移间断为未知量的对偶积分方程,然后利用Sehmidt方法来求解,最后通过数值算例讨论了温度及材料系数对应力强度因子、电位移强度因子的影响．