装配式H型钢支撑轴压承载力研究

对H型钢通过盖板和端板采用高强螺栓连接的装配式钢支撑构件进行弯曲刚度试验,根据荷载-跨中挠度曲线得到装配式H型钢支撑的等效弯曲刚度,进而确定装配式H型钢支撑的轴压承载力.研究表明:装配式H型钢支撑的螺栓连接节点会降低基本构件的弯曲刚度,弯曲刚度降低约64.3％;当杆件长度较小时,同长度基本构件与装配式钢支撑的轴压承载力...     

矩形钢管混凝土键连接剪力墙框架柱的力学性能研究

目的研究矩形钢管混凝土键连接装配式混凝土结构框架柱和剪力墙的力学性能,分析不同参数对其影响,为该类结构连接提供设计依据.方法设计了19个采用矩形钢管混凝土键连接的墙柱试件,利用有限元方法模拟各试件在单调荷载加载下的受力过程,分析不同参数对荷载-位移曲线的影响.结果矩形钢管混凝土键连接墙柱的构件与现浇构件相比,延性很高,最大承载力较高,屈服荷载偏低;键的截面高度增加,构件承载力增加,初始刚度增加,延性系数不变;截面宽度增加,承载力增加,初始刚度不变,延性系数减小;键的长度增加,承载力基本不变,初始刚度减小,延性系数增加;混凝土强度对构件的抗剪承载力和初始刚度影响很小;键的纵向间距对构件的荷载-位移曲线几乎没有影响.结论矩形钢管混凝土键的截面高度是影响承载力的主要因素、长度是影响延性的主要因素.     

邻近地上结构对地下结构动力响应的影响参数

采用有限单元法建立了一系列典型高层框架结构及地下车站的二维平面应变模型,研究了不同地震波输入、结构间距、土层刚度、土层阻尼比及地上结构基础埋深、楼层数、刚度等工况下地上结构对地下结构动力响应的影响.分析结果表明,地震波频谱成分的影响很大;随着结构间距增加,相互作用迅速减小;随着土层阻尼比减小、基础埋深增加、楼层数增加,相互作用增大;地上结构上部刚度对相互作用程度的影响不大.     

非结构构件的地震损失概率评估模型

当前的抗震设计方法并不能有效地控制非结构构件的地震损坏,由此造成巨大的经济损失.文中考虑地震易损性曲线生成和地震损失率评估过程中的不确定性因素,以地震易损性参数和地震损失率参数作为地震损失评估过程中的基本随机变量,分析了各基本随机变量取不同变异系数时,非结构构件地震损失率变异性的变化.进而通过经验拟合的方式,建立了非结构构件地震损失率的概率评估模型.基于建立的概率评估模型,一旦确定非结构构件的地震响应参数值,即可计算位移敏感型和加速度敏感型非结构构件地震损失率的均值和标准差.研究结果表明:非结构构件的地震损失率曲线随层间位移角和楼面加速度的增加,离散性逐渐增大,但最终趋于稳定.严重破坏(LS)和倒塌(CP)性能点的地震易损性参数和地震损失率参数的变异性对非结构构件地震损失率曲线的变异性影响显著.研究结果可为非结构构件的地震损失评估提供概率依据.     

带悬挑连廊连体结构的抗震设计研究及应用

体量及结构形式差别较大、连廊跨度不大的双塔及多塔连体结构在采用刚接时易出现复杂的相互耦联振动及较大的扭转效应,对抗震非常不利.为避免出现此类问题,可采用带悬臂连廊的连体结构形式,并对某带悬臂连廊连体结构在多遇地震作用下的动力特性进行分析.结果表明:由于悬挑连廊采用的整层钢桁架刚度较大,使悬挑连廊楼层的抗剪承载力有明显提高,在悬挑桁架上下的过渡层抗剪承载力发生突变;因悬挑连廊的质量大,易产生附加的质量偏心及倾覆力矩,设计时应在连廊所在楼层及下部楼层的竖向构件中加大柱截面、设置型钢柱、斜撑、减小连廊质量、提高悬挑部分和支撑悬挑结构构件的抗震设防标准,使结构设计得到优化.     

单双层球面网壳结构非平稳随机地震响应研究

在随机振动虚拟激励法的理论基础上,采用改进的C-P随机模型和有限元程序AN SY S 8.0,对一致地震动输入下周边双层中部单层球面网壳结构的非平稳动力响应进行分析.分析结果表明:单双层网壳结构形式在地震作用下受力是合理的,结构的水平(X)和竖向(Z)动位移都比较大,工程设计时应该考虑耦合效应;增加网壳结构的矢高,单双层网壳结构的面内刚度增大,面外刚度减小;增大网壳结构的单双层跨度比对结构的面外刚度影响不大,但是却使结构的面内刚度明显减小;单双层网壳连接区域刚度的突变对结构地震响应的影响发生在与连接区域相邻或者相近的节点和杆件上,而且这种影响随着单双层跨度比的增大而趋于平缓.     

考虑桩土效应的高铁大跨度系杆拱桥地震响应分析

研究了考虑桩土效应的高铁大跨度系杆拱桥地震响应问题.以徐州至盐城客运专线上的钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,通过有限元软件Midas/Civil分别建立了考虑桩土效应和不考虑桩土效应两种情形下的全桥有限元模型,选用50年超越概率为10%的反应谱方法对桥梁结构进行地震响应分析.研究结果表明:考虑桩土效应模型与基础固结模型相比,结构的自振周期延长,且对高阶振型影响显著.结构各部分的位移响应受边界条件的影响,增幅并不明显.由于该桥横向刚度相对较小,横向地震反应比纵向地震反应大,在抗震设计时应该着重考虑.通过反应谱分析表明:竖向地震的影响不可忽略,桩土效应对结构存在一定的影响.     

基于性能的平面不规则结构地震易损性分析

针对平面不规则框剪结构,提出基于性能的结构整体地震易损性分析方法。基于性能分析静力弹塑性,根据结构极限损伤状态定义平面不规则框剪结构层间位移角和层间扭转角的4个性能水平限值。通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应。根据超越概率的定义,分别计算层间位移角和层间扭转角极限状态下超越概率。结合地震峰值加速度及超越概率对一平面不规则框剪结构进行基于性能的地震易损性分析,绘制结构的易损性曲线,比较2个指标的易损性曲线,评估结构的抗震性能。研究结果表明:对平面不规则结构进行易损性分析时,应考虑扭转响应对结构的影响,防止高估这类结构的抗震性能。     

地基刚度对 L形带裙房高层建筑结构-基础-地基共同作用的影响

建立了某实际工程L形带裙房高层建筑三维分析模型,采用分层地基模型模拟地基土,引入缝连接单元,对不设缝带裙房高层建筑进行了上部结构-桩筏基础-地基共同作用分析,主要讨论地基刚度的变化对上部结构和桩筏基础的影响,研究表明:竖向荷载作用下,当地基刚度增大时,上部结构中心区和翼缘区的边柱和角柱轴力减小,而中柱的轴力增大,趋向于非共同作用;主楼与裙房基础的平均沉降随着地基刚度的增加而减小,但当地基刚度增大到一定情况时影响减弱;主楼与裙房各自的沉降差也随地基刚度的增加而减小,减小幅度趋于平缓;随着地基刚度的增加,其桩顶反力曲线趋缓,也即桩顶反力逐渐变得均匀.     

行波激励下大跨度拱桥随机地震响应分析

基于随机振动理论,研究了大跨度拱桥在行波激励作用下的平稳随机地震响应特性,揭示了地震视波速及场地条件对大跨度拱桥的地震响应影响规律.研究结果表明:行波效应和地震场地条件对大跨度拱桥地震响应影响很大,随着地震视波速减小主拱圈内力表现为递增趋势,当视波速为50m·s-1时拱脚弯矩较一致激励增大了84%;随着场地刚度减小主拱...     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.     

考虑连接界面局部非线性的动力学分析方法

连接界面上存在的多尺度、多物理场等复杂行为是引起结构阻尼和刚度非线性的主要原因。针对连接界面上典型的刚度软化、迟滞非线性行为,采用Iwan模型模拟连接结构进行力学建模,并推导了含有非线性连接的动力学微分方程。然后,采用时频交替方法求解非线性动力学方程在周期性激励作用下的稳态响应,并与数值积分方法计算的响应进行对比,最后研究了不同激励频率对连接界面非线性特性的影响。结果表明:Iwan模型能够较好地描述连接界面的刚度软化、迟滞特性,时频交替方法能够更加快速精确地求解非线性系统的稳态响应,随着激励频率的增加,位移响应最大值减小,迟滞曲线面积也相应减小。     

大跨度混凝土悬挑空腹桁架结构地震响应研究

以某市规划展览馆工程为背景,对混凝土大跨度悬挑空腹桁架结构的地震响应进行详细分析研究。用有限元软件ANSYS和MIDAS,建立了包含框架柱、桁架、楼盖梁板的整体结构的空间力学模型,并对该模型作详细的反应谱分析和弹性时程分析。研究表明:结构X向、Y向布置未出现薄弱部位,双向地震作用耦合性不明显,结构的水平抗震性能良好;悬挑桁架竖向抗震能力较弱,且双向水平地震作用对悬挑端竖向位移的耦合性明显;悬挑桁架根部杆件的内力响应最大,为桁架抗震能力薄弱部位,地震影响不明显;悬挑桁架中部、端部杆件的地震影响显著,内力响应较小;进行抗震分析时,做双向水平地震、三维地震作用分析有其必要性。     

基于构件的RC连续梁桥地震体系易损性分析

提出了考虑各构件(桥墩、支座、桥台)地震响应相关性的体系易损性计算方法.首先利用均匀设计得到56个结构-地震样本对,得到各构件的地震响应;其次通过Matlab计算得到联合概率地震需求模型(JPSDM),并计算出对应的各构件能力样本;最后借助蒙特卡洛抽样(MCS)得到桥梁结构体系易损性曲线.以一座3跨连续梁桥的非线性Opensees模型为例,结果表明不考虑构件相关性的体系易损性会带来较大误差.     

柔性节点预制混凝土结构的动力反应

采用端部带转动弹簧的梁单元力学模型,对柔性节点预制混凝土框架结构的动力学特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了系统研究.结果表明:结构自振频率随着节点相对刚度比的增加不断增大,当节点相对刚度比在0.1～10之间变化时,结构自振频率的变化十分明显.结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势,但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响,并可能局部增大.随着节点相对刚度比的增加,结构在地震作用下的峰值加速度反应受输入地震波能量分布特征的控制,分布规律非常复杂.在工程中,应根据结构可能遭受的地震作用的能量分布特征,通过结构动力分析,确定节点的最优相对刚度比,以减小结构的动力反应.     

路基冻胀地区CRTSⅠ型板式无砟轨道结构变形与离缝特征分析

为揭示严寒地区高速铁路路基冻胀变形对无砟轨道平顺性的影响,建立CRTS Ⅰ型板式无砟轨道-路基空间耦合有限元模型,分析了不同路基冻胀条件下轨道结构的变形特征,探讨了层间离缝的发展演变过程,以及层间粘结强度和底座板刚度对离缝发展的影响规律.结果表明:路基冻胀位置对轨道结构变形影响较大,冻胀变形基本能反映到轨面,当冻胀作用在轨道板中间位置时,底座板与基床表层之间的离缝值最大;最大离缝值随冻胀量增加呈线性增长,随冻胀波长的增大而减小;离缝在轨道结构横向位置是从中间向两边逐渐扩展的;随着底座板与基床表层之间粘结强度的增大,层间离缝值和离缝长度逐渐减小;离缝值随着底座板刚度的减小而减小,当底座板刚度减小为原来的60%时,离缝值减小了近20%.     

传递矩阵法在浮桥动力响应分析中的应用

为了分析作用在浮桥上的移动荷载对浮桥连接接头动态响应的影响,选取带式浮桥和分置式浮桥2种桥型,将桥节和桥脚舟简化为刚体,连接接头用弹性铰来模拟。应用传递矩阵方法,建立了桥节、桥脚舟和连接接头的传递矩阵并组装成传递方程进行编程计算。分别对带式浮桥和分置式浮桥在不同荷载移动速度和不同连接接头刚度时的动态响应进行了计算,得到了2种浮桥跨中接头处的位移时间历程曲线和受力时间历程曲线。数值计算结果表明,随着荷载移动速度的增加和连接接头刚度的减小,浮桥的变形和连接接头处的受力都在增加。为了保障浮桥通载的安全性,应控制浮桥的通载速度和提高连接接头的刚度,以减小浮桥的变形和接头受力。     

冻土融沉对路面结构力学响应的影响

为研究冻土融沉规律及其对沥青路面结构的影响,结合青藏高原地区实测温度数据,运用数值模拟技术研究多年冻土地区路基温度场变化特性,分析特定温度场条件下冻土路基融沉规律,再以该融沉曲线为路面结构的位移边界,计算了路面结构的融沉附加应力,并与无融沉时的结构响应进行了比较。研究结果表明:冻土路基从表面逐渐向内融化,当外界温度较低时,路基土内部还存在冻土核,当外界温度足够高时,则路基土内部可能全部融化;当融深较大时,固结沉降较大,反之则较小;冻土路基融沉变形曲线近似于抛物线形状,回归建立了路基融沉变形公式,而在此位移边界条件下,路面结构产生附加应力,会对结构产生不利影响。     

基于PSDM和IDA法的深水隔震桥梁地震易损性分析比较

考虑地震动水压力和波浪效应的共同作用,建立了隔震桥梁的弹塑性有限元分析模型,分别基于概率地震需求模型(PSDM)法和增量动力分析(IDA)法形成了桥梁系统及主要构件的地震易损性曲线,并对2种方法所形成的易损性曲线的差异进行了比较分析.研究表明,当桥墩处于弹性阶段时,基于PSDM和IDA法所得到的各损伤极限状态下桥墩的超越概率差别不大;但当桥墩构件进入非线性阶段,由于非线性结果的离散性导致基于PSDM法的需求回归分析的拟合结果失真,而基于IDA法能够很好的避免此种情况的出现;无论是桥墩还是支座,基于PSDM和IDA法计算得出的易损性曲线从轻微破坏到倒塌,2者差异越来越大.     

低桩承台重力式码头地震响应分析

为探究不同刚度低桩承台结构重力式码头地震响应规律,首先利用ABAQUS建立了某重力式码头的精细化有限元模型,其次改变低桩承台结构的桩数、桩径及混凝土强度等级,来获取不同低桩承台的刚度,最后输入三向空间地震动,以此探究低桩承台重力式码头随低桩承台刚度变化的地震响应规律。分析表明:当桩-承台结构刚度改变时,结构整体水平位移随桩径增大而减小、随混凝土强度增大而增大、随桩数增加而增大;结构峰值加速度随桩数增加而增大、随桩径增大而减小;桩侧动土压力远大于码头后动土压力,桩侧动土压力随桩数增加而增大、随桩径增大而增大、随混凝土强度等级提高而减小。