非规则连续梁桥应用锁死销减震控制

为解决地震荷载作用下连续梁桥固定墩因单独承受上部结构纵向地震荷载而受损的问题,设计安装于滑动墩和梁体之间的锁死销减震装置,以便在地震突发时协同固定墩和滑动墩共同承受纵向地震荷载,提高连续梁桥整体抗震性能。鉴于非规则连续梁桥各墩抗侧移刚度差异较大,为合理利用非规则连续梁桥各滑动墩的抗震潜能,研究非规则连续梁桥利用锁死销减震的控制方式。以某七跨非规则连续梁桥为研究对象,建立有限元模型,分析非规则连续梁桥应用锁死销减震的地震响应。在此基础上,基于各桥墩抗侧移刚度相近和各墩承受最大剪力相等的原则,通过调整锁死销的连接刚度和滑动极限承载力,对非规则连续梁桥锁死销减震进行优化。研究结果表明:非规则连续梁桥利用锁死销减震可显著提高连续梁桥抗震性能,但会出现地震荷载向矮墩集中的现象。调整锁死销连接刚度和滑动极限承载力可有效调整各滑动墩所承受的地震荷载,避免矮墩集中损伤的出现,达到各墩协同受力的效果。     

露出型钢柱脚低多层钢框架结构动力响应机理

针对露出型钢柱脚低多层钢框架动力响应机理不明确,首先定义考虑变动轴力影响的露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型;以框架形状、露出型钢柱脚强度系数为主要研究参量,建立13个低多层规则钢框架模型;通过弹塑性时程分析,研究动力响应.研究结果表明:随着露出型钢柱脚强度系数变小,各模型首层位移角增大,而第2层层间位移角减小;露出型钢柱脚强度系数≤0.6时,3层规则钢框架模型首层变形集中较大,6层规则钢框架模型最大层间位移分布较均匀;3层模型塑性变形能量主要集中于首层梁端,6层规则钢框架模型塑性变形能量向各层趋于均匀分布;露出型钢柱脚动力响应滞回曲线的形状和屈服弯矩等较好地吻合所提出的露出型钢柱脚滑移型滞回曲线模型.     

两端固支圆钢管侧向抗冲击性能试验研究

对钢结构常用直缝焊管抗冲击性能进行落锤冲击试验研究.为实现圆钢管两端固支约束设计了相应的加载试验平台及夹持装置,研究了冲击高度、钢管长径比、锤头形状对圆钢管抗冲击性能的影响.结果表明:圆钢管失效形式均为剪切失效,随冲击能量增加圆钢管变形依次为弹性小变形阶段、塑性大变形阶段、剪切失效阶段等3个阶段;冲击高度、钢管长径比对应变增长速度、冲击持时和冲击力峰值均有影响;塑性铰形状取决于冲击物形状.     

T型件连接梁柱节点冲击试验研究和数值分析

设计采用了T型件连接的2个半刚性钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察T型件翼缘和腹板的厚度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响.通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力.试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是节点核心区域的T型件的翼缘或腹板断裂破坏和受弯变形,以及钢梁腹板扭曲变形;2个半刚性连接的节点试件的抗冲击转动能力主要受制于T型件部位,且由于T型件构件承载力不足,其最大转角均未到达FEMA350标准倒塌控制转角限值(θ=0.109 rad)要求;T型件连接的半刚性节点相对普通全焊接的刚接节点的耗能能力和延性均有降低.采用ABAQUS软件建立了T型件连接梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析T型件连接梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,设计采用部分强度半刚性连接的T型件连接节点设计不利于构件向悬链线效应转换.     

有限滑动螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

介绍了一种新型装配式混凝土剪力墙结构,其预制剪力墙之间的水平接缝采用高强螺栓和T形钢框进行连接,竖向接缝采用有限滑动螺栓连接件及钢柱进行连接.对2个装配式剪力墙试件进行拟静力试验,探究了有限滑动螺栓连接件滑动距离对剪力墙破坏特征、滞回性能、承载能力、耗能能力、延性及刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:该新型装配式剪力墙有效地实现了三阶段工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,延性系数大于6.5,整体抗震性能良好;长孔有限滑动螺栓连接剪力墙的累积总耗能和延性系数分别较短孔有限滑动螺栓连接剪力墙高20.4％和50.7％,但其峰值荷载较后者低27.7％,而且后者具有较高的后期刚度.     

露出型钢柱脚强度对低多层规则钢框架抗震性能的影响

为了研究露出型钢柱脚强度对低多层规则钢框架结构抗震性能的影响,首先定义了不同柱轴向力作用下的露出型钢柱脚屈服弯矩。以柱脚强度系数、层数、跨数及首层剪重比为主要研究参量,建立12个低多层规则钢框架模型。通过静力推覆分析,探讨主要研究参量对各模型各层及柱脚的受力与变形等的影响。分析结果表明:柱脚强度系数越小、首层变形集中、柱脚变形大、锚栓的塑性应变也变大。柱脚强度系数在0.4左右时,锚栓变形支配首层变形。在结构承载能力极限状态时,低层钢框架柱脚均产生轴向压力,受拉压侧柱脚屈服弯矩较锚栓屈服弯矩大;而多层钢框架的受拉侧柱脚将产生轴向拉力,受拉侧柱脚屈服弯矩小于锚栓屈服弯矩。     

T型钢结构临时作业棚抗冲击性能有限元分析

目的为解决施工现场高空坠物对现场人员、设备以及材料引发的安全问题,对T型钢结构临时作业棚的抗冲击性能进行有限元分析.方法采用脚手板(花旗松木)和模板(杨木)作为上部防护结构,应用有限元软件ABAQUS建立模型,开发木材材料性能的子程序,研究冲击过程中作业棚的受力性能,并考虑坠落物质量、坠落高度、冲击接触面等参数的影响.结果脚手板和模板在冲击过程中均经历了冲击力从0迅速上升至最大值,坠落物与木材速度逐渐一致,冲击力趋于稳定,冲击力下降四个阶段.破坏模式为顺纹断裂、横向剪切破坏与击穿.结论木材作为上层防护材料,可以有效吸收坠落物的动能,确保整体钢框架的安全.模板由于面积大,吸收的动能以及延性均优于脚手板.     

外露式钢柱脚力学特性对多层钢框架动力响应机理的影响

为了研究外露式钢柱脚力学特性对多层钢框架动力响应机理的影响,首先定义外露式钢柱脚滑移型滞回曲线模型,以首层剪重比及钢柱脚强度系数等为主要研究参数,建立6个简单规则的6层钢框架模型;通过时程分析,研究各模型的动力响应。分析表明:在罕遇地震作用下,各模型各层最大层间位移角分布较均匀,外露式钢柱脚强度变化和首层剪重比提高5%等对各模型各层R值的最大值无明显影响。随模型柱脚强度系数减小及首层剪重比提高,首层塑性变形能量比例减小,而3～6层塑性变形能量比例增大;总体上塑性变形能量向各层分散。地震输入能量和结构塑性变形能量的大小与各模型的强柱系数及外露式钢柱脚强度系数等变化无关;主要取决于结构第一周期。钢柱脚滞回曲线动力响应和本文建立的外露式钢柱脚滑移型滞回曲线模型较吻合。     

格构式钢柱在冲击作用下动态响应的有限元分析

格构式钢柱广泛应用于工业厂房排架柱或高大独立支柱,服役期间易受荷载的侧向冲击作用。基于Abaqus/Explict有限元软件对不同冲击能量和冲击位置下格构式钢柱的动态响应进行有限元分析。结果表明:悬臂试件在冲击位置较低时的冲击力时程曲线发展趋势与两端简支试件相似,变形破坏由剪切效应控制。随冲击作用位置的升高,试件的残余侧移增大,抗冲击承载力不断下降,变形破坏由弯曲效应控制;增大冲击能量,冲击力峰值和冲击力持时明显增加,并造成更大的残余变形。     

故宫太和殿减震构造分析

中国木结构古建筑以良好的抗震性能著称于世,这与其构造特征密切相关.为探讨古建筑侧脚、斗拱、榫卯连接、厚重屋顶和填充墙体等构造的减震性能,采用数值模拟方法,以故宫太和殿为例进行分析.采用ANSYS有限元分析程序,基于上述构造特征,建立太和殿的有限元模型.通过模态分析,讨论了不同构造特征对太和殿自振周期的影响;通过地震响应分析,研究不同构造特征下,模型典型节点的位移、加速度响应峰值的变化特征,定量获得了不同构造对太和殿减震性能的贡献作用.结果表明:不同工况条件下,不考虑墙体时太和殿模型的基本自振周期最大,不考虑榫卯连接时太和殿模型的自振周期最小;地震作用下,不同构造对减小太和殿结构位移响应的贡献程度大小顺序为:墙体>榫卯节点>斗拱>侧脚>厚重屋顶;不同构造对减小太和殿结构加速度响应的贡献大小顺序为:榫卯节点>墙体>斗拱>侧脚>厚重屋顶.     

锚栓屈服型可抬升柱脚节点抗震性能试验研究

为满足结构在震中安全且震后可修复使用的目的,设计了一种锚栓屈服型可抬升柱脚节点,该节点是一种半刚性节点,将柱脚锚栓的一部分作为节点的阻尼器,阻尼器为柱脚提供抗弯能力和可抬升能力,在地震时柱脚节点塑性变形主要集中在阻尼器上,震后通过更换阻尼器即可完成柱脚节点的修复。为此, 设计一组普通外露式柱脚节点和锚栓屈服型可抬升柱脚节点进行对比试验,并通过拟静力试验,研究它们在低周往复荷载下的滞回特性、抗弯承载力、刚度退化、耗能能力等抗震性能,同时研究柱脚节点在更换阻尼器前后的抗震性能。研究结果表明：对比普通外露式柱脚节点,锚栓屈服型可抬升柱脚具有更好的耗能能力和变形能力,试件的损伤基本集中在可更换的阻尼器上,耗能模式和损伤机制较为合理。在进行修复后,除初期转动刚度略低于修复前试件外,整体抗震性能基本可恢复至震前水平。另外,该新型柱脚的阻尼器拆卸和更换较为简便。     

考虑支护作用影响的煤岩巷道变形非线性分析

根据非线性动力学理论,利用FLAC3D数值软件,建立三维计算模型,对锚网锚杆、U型钢支护和吸能支护条件下的煤岩巷道冲击变形规律进行数值模拟,再现深埋巷道变形破坏过程,研究不同支护作用对巷道变形动力响应的影响。数值计算结果说明,锚网锚杆(主动支护)对提高围岩体强度作用明显,但在冲击载荷作用下巷道围岩应力大,变形量也大,破坏程度严重;U型钢支护(被动支护)可有效提高巷道支护强度,冲击作用后同样表现出抵抗能力较差,巷道整体变形较大;吸能支护对于抗缓冲和吸收冲击能作用明显,表现为冲击应力大幅度降低,巷道变形量减小,整体稳定性显著提高。     

钢绞线-锚杆捆绑式支护结构加固边坡影响因素数值分析

为了更好地推广应用钢绞线-锚杆捆绑式新型支护结构,采用FLAC3D软件建立模型进行加固效果影响因素数值计算。研究结果表明：1锚杆张拉阶段,纵横梁对岩土体的主动挤压产生的被动压力为地基反作用力;锚杆工作阶段,边坡体产生滑移变形,纵横梁下的滑坡土体挤压框架梁产生的主动压力为地基反力;2钢绞线-锚杆支护结构加固效果的主要影响因素为锚杆预应力大小、锚杆锚固角大小和锚杆布设间距;3增大锚杆预应力是抑制边坡变形十分有效的手段,但是盲目增大锚杆预应力会引起边坡的主动破坏;锚杆预应力一定时,锚杆越趋近于垂直于边坡坡面的角度,锚固时锚固支护效果更佳;在其他参数一定时,适当减小锚杆布设间距有利于边坡稳定性的提高。     

屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能

基于利于结构安装和抗震修复以及屈曲约束支撑的特点,采用梁柱铰接钢框架承受竖向荷载、屈曲约束支撑抵抗水平荷载的结构体系,并推导了这种结构体系的楼层弹性和弹塑性抗侧刚度.采用双线性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,采用时程分析方法分析了屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系的抗震性能、弹性及弹塑性地震反应特征.结果表明:多遇地震下,结构楼层位移反应基本呈线性关系,层间位移角分布比较均匀;罕遇地震下会出现薄弱层现象,但各层支撑都会屈服耗能.除底层以外,楼层剪力主要由支撑承担,而底层框架柱承担的楼层剪力比例会增大;框架梁和柱在各级地震下都处于弹性状态;屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系具有较好的抗震性能.     

屈曲约束折形叠合耗能器试验和模拟分析

在自复位结构中设置耗能器能够耗散地震能量、减轻结构构件的损伤,地震后更换耗能器即可快速恢复结构的抗震性能.文中提出一种采用高强螺栓装配到梁柱节点中的屈曲约束折形叠合耗能器,便于施工连接和震后更换.耗能器将节点的耗能集中在耗能芯板,通过附加约束装置防止芯板屈曲,同时耗能器能够作为梁翼缘的加强板以及节点的抗剪连接装置.对该耗能板进行轴向拉压试验,考察了其耗能能力、刚度、承载力和连接强度等,采用有限元软件ABAQUS进行模拟对比分析,结果表明,在保证连接装置强度的前提下,屈曲约束折形叠合耗能板具有较好的耗能能力和较高的刚度、承载力,能够作为装配到梁柱节点中的耗能装置.     

矿用立柱恒阻让位防冲装置的设计及其特性分析

为提高立柱的抗冲击力学性能,设计了一种由接头、卡箍、吸能构件套、吸能构件和销钉构成的矿用立柱恒阻让位防冲装置,并根据立柱国标确定了防冲装置的承载力,给出了防冲装置工作原理及防冲原理。对常规立柱和安装防冲装置立柱在冲击载荷作用下的变形和受力进行了对比分析,得出在相同冲击载荷作用下,防冲立柱变形大大小于常规立柱变形,吸能防冲构件变形阶段能有效降低立柱承受的冲击力。防冲装置可方便安装于现有常规立柱上,防冲装置的使用大大增强了立柱的抗冲击性能。此恒阻让位防冲装置也可用于汽车、航空航天工业、高速公路安全防护等领域。     

近断层地震作用下基础隔震层弹簧软限位分析

基础隔震能有效减轻结构地震响应.但在近断层脉冲型地震作用下,隔震结构的隔震层会发生较大位移,导致隔震结构侧倾失稳.本文采用弹簧限位装置进行软碰撞限位,利用软件SAP2000计算近断层地震作用下限位隔震结构的动力响应,分析限位装置不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大位移和上部结构最大层间位移的影响.     

抗浮锚杆受力特性试验研究进展

随着基础埋深不断加大,建(构)筑物的抗浮问题愈加严重,抗浮锚杆在城市建设中得到了广泛应用。充分掌握抗浮锚杆的受力特性并厘清抗浮锚杆在长期荷载作用下力学性能的动态演化规律是保证抗浮结构安全、可靠的前提。为此,围绕抗浮锚杆的工作原理、应力传递机制、承载特性以及蠕变性能等方面分析和评述国内外的相关研究现状。首先从抗浮锚杆的工作原理、破坏形式出发,分别对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆应力传递机制进行讨论和对比分析;从理论计算、试验研究与数值模拟三个方面对抗浮锚杆的承载特性进行阐述;进而对抗浮锚杆处于长期荷载、循环荷载作用下的蠕变性能进行归纳总结。最后梳理了抗浮锚杆在工程应用中存在的不足,同时为非金属抗浮锚杆在侵蚀环境中的服役性能提出了研究与发展方向。     

三峡升船机螺母柱接缝灌浆料检测试验分析

三峡升船机承船厢由齿轮-齿条爬升系统驱动、安全装置采用长螺母柱-短螺杆方案,螺母柱与钢结构间缝隙填以灌浆材料,灌浆材料和灌浆缝隙的受力和变形是该结构的关键。螺母柱接缝灌浆料28d抗压强度应达到90MPa,以满足螺母柱所受到的巨大荷载传递给钢筋混凝土结构的传力要求。     

预应力钢锚管注浆锚索边坡加固力学特性

为解决传统预应力锚索在边坡支护应用中存在安全耐久性不足、加固效果有限等的问题,通过室内和现场试验研究了预应力钢锚管注浆锚索力学特性,开发了边坡复合加固方法。研究结果表明,锚索荷载-位移曲线的非线性变化特征更明显;钢锚管的加卸载刚度变化规律不一致,而锚索的加卸载刚度变化均表现为幂函数衰减的规律;钢锚管和锚索的弹性位移随荷载呈线性增长,而塑性位移随荷载呈增长幂函数变化。边坡现场工程试验结果显示,新型加固技术对于不同地质边坡均适用。对于完整地层,锚固结构受力时产生的变形较少且刚度变化不大,不可恢复变形小,边坡变形易达到稳定状态;对于破碎地层,裂隙增加了浆体渗透提高了其与岩土体的粘结强度,增加了锚固力,因而受力时变形大,刚度变化大,产生的不可恢复变形量大,相对于传统锚索支护,新型支护技术能够更好发挥不同结构间的协作。可见新加固方法可为类似工程边坡加固设计提供参考。