大体积混凝土结构温度荷载下的细观损伤分析

从细观力学和断裂力学的角度分析了混凝土材料中骨料和水泥砂浆界面上变温引起的开裂损伤,给出了裂缝随温度变化的扩展规律,将损伤变量表达为温度的函数,从而为计算大体积混凝土结构施工基由于变温而造成的损伤提供了理论基础,研究结果表明常温下的变温荷载亦会引起混凝土材料力学性能的变化。     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

罕遇地震作用下基础隔震结构损伤的简化分析

以一榀具有集中塑性铰单元模型的基础隔震钢框架为模型,分别采用静力弹塑性分析方法（Push-over）和直接积分的动力弹塑性时程的方法,基于过程追踪,计算了隔震框架各损伤模式首次出现时的层间位移、隔震层位移及框架顶点位移,对比研究了基础隔震结构在地震作用下的损伤.结果表明：Push-over静力弹塑性分析方法可以作为基础隔震结构在地震作用下的结构损伤分析的简化方法;对应于性能点位移的结构动力弹塑性所分析的层间位移等均值结果与静力弹塑性分析结果具有一定的符合程度.     

罕遇地震作用下基础隔震结构损伤的简化分析

以一榀具有集中塑性铰单元模型的基础隔震钢框架为模型,分别采用静力弹塑性分析方法（Push-over）和直接积分的动力弹塑性时程的方法,基于过程追踪,计算了隔震框架各损伤模式首次出现时的层间位移、隔震层位移及框架顶点位移,对比研究了基础隔震结构在地震作用下的损伤.结果表明：Push-over静力弹塑性分析方法可以作为基础...     

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。     

复杂高层钢-混凝土结构地震损伤时变特性研究

复杂高层结构抗震性能化设计尚未考虑服役期内材料性能劣化所引起的损伤的非线性演化过程.本文面向复杂高层钢-混凝土组合结构,考虑不同服役期内混凝土材料性能劣化所引起的局部构件和结构整体力学性能的变化,建立了组合结构地震损伤时变分析模型.针对结构刚度、阻尼等参数在服役期内具备"变量"的特征,同时在遭遇地震时又具有"常量"的特点,提出将此类参数作为"拟变量"处理,分析了结构的弹塑性动力响应;依据动力响应结果,分别基于层间位移的整体法和基于构件损伤的加权组合法建立了结构损伤时变模型,研究了复杂高层钢-混组合结构的抗震性能.结果表明:服役期内结构性能呈现显著的时变特性,多遇地震下结构损伤可能超出限值;刚度变化引起抗侧向作用力和地震作用传导能力的共同变化.对比分析了基于地震损伤时变模型和常规模型的结构参数设计值的差异,发现材料时变特性对结构抗震设计和评估的精确性具有较大影响.     

剪力墙结构在地震作用下的非线性分析

本文运用非协调单元和动态子结构技术，使地震作用下的钢筋混凝土剪力墙结构非线性有限元分析在微机上得以实现，比常用的层间模型和杆系模型更精确地描述了剪力墙从开裂到破坏的全过程，对清华大学所做两个开洞剪力墙结构模型的振动台试验作了全过程模拟，计算结构与试验结果吻合良好。     

钢框架—混凝土核心筒结构在地震作用下的模拟分析

采用三维有限元ANSYS软件,对常见的一种高层结构形式:钢框架—混凝土核心筒混合结构,进行了模态分析和地震时程反应分析,得到了该种建筑物的自振特性以及它在地震作用下的位移和加速度反应。计算结果有助于工程技术人员理解此类结构在地震作用下的反应,对高层结构的抗震设计和研究提供一定的参考价值。     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度.通过算例分析知道,小波变换可以对提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点.     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度,通过算例分析知道,小波变换可以提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点。     

玉树地震建筑震害分析

本文在建筑结构震害现场调查的基础上,将该地区地震中损毁倒塌的房屋分为砌体结构、底框砌体结构、框架结构3部分,对每部分房屋的倒塌破损情况进行了实例阐述,给出了建筑震害的初步原因,并对建筑结构设计、施工等方面提出建议.     

冻融循环下混凝土细观结构演化及力学损伤特性研究进展

周期性冻融循环会对季冻区混凝土材料的细观结构产生不可逆损伤,进而劣化其承载能力与耐久性能。混凝土的冻融破坏本质上是内部孔/裂隙等初始缺陷在周期性冻胀力的作用下发生的疲劳损伤累积。因此,开展冻融循环条件下混凝土材料细观结构损伤演化特性的研究对于评估寒区在役混凝土结构的安全性具有重要的意义。围绕冻融循环条件下混凝土细观结构演化及力学损伤特性两个核心内容,针对混凝土细观结构获取与表征技术、混凝土冻融循环室内物理试验与数值模拟方法,以及混凝土力学损伤特性与耐久性评估等方面的研究现状进行了系统的总结与分析。传统的冻融研究主要集中于宏观尺度下混凝土局部损伤演化,从细观尺度入手,研究了冻融循环下混凝土细观结构演化与力学损伤特性,有助于更加深入地了解宏观力学性能与耐久性劣化背后的冻融破坏机制与初始孔/裂隙缺陷扩展-聚并-贯通的发展规律。在此基础上,建立考虑冻融参数的细观结构演化与宏观损伤特性之间的内在联系,实现冻融环境下混凝土材料宏观物理力学特性的准确分析。为寒区工程结构服役期的损伤特性识别、稳定性与耐久性分析提供参考。     

汶川地震中紫坪铺混凝土面板堆石坝震害分析

汶川地震中,紫坪铺混凝土面板堆石坝坝坡、面板和结构缝均出现一定程度的破坏,大坝发生了整体变形.根据这些震害现象,结合振动台模型试验和数值分析的成果,从坝坡破坏性态、坝顶加速度反应、面板应力与变形、大坝的地震变形和面板缝的破坏形式几方面讨论了面板堆石坝破坏机理和抗震性能.在此基础上,对面板堆石坝抗震设计的着力点和抗震措施提出了建议:在面板堆石坝抗震设计中,高面板堆石坝上部面板在地震中可能出现的高应力区是着重点之一;应该考虑坝体地震永久变形对面板附加应力的影响;应特别注意坝顶区堆石体的稳定,建议选择钉结护面板加固方案,从而提高地震时坝顶区堆石体的整体稳定性.     

汶川地震钢筋混凝土框架结构震害调查与启示

为进一步理解汶川地震中一些钢筋混凝土框架结构的破坏原因,根据汶川地震后框架结构震害调查资料,对照《建筑抗震设计规范》所规定的抗震设计原则,对框架结构中的一些典型震害现象及其产生原因进行了总结与分析,主要包括防震缝处的震害,结构竖向刚度、强度不均匀产生的震害,框架梁、柱及节点处的震害,围护结构与填充墙处的震害及楼梯震害.在对震害现象及其产生原因详细分析的基础上,给出了加强框架结构安全性的措施.所得分析结果可为框架结构抗震设计及有关的规范修订提供参考,以保证框架结构在地震中达到小震不坏,中震可修,大震不倒的三水准设防目标.     

汶川地震都江堰市填充墙震害分析

统计分析了汶川地震中都江堰市钢筋混凝土框架结构填充墙的震害情况,通过对比主体结构与填充墙的震害并参照主体结构的抗震设防目标研究了填充墙自身的抗震性能.首先,统计分析了都江堰市钢筋混凝土框架结构主体结构的震害情况,结果表明主体结构满足我国三水准抗震设防目标;然后,将主体结构的地震反应划分为弹性反应和非线性反应两种,对比了这两种状况下填充墙与主体结构的震害,统计结果表明在这两种情况下填充墙的震害都明显高于主体结构,尤其是主体结构反应为弹性反应时,填充墙分别出现了15%和17%的严重开裂和倒塌;最后,探讨了填充墙构造措施对其抗震性能的影响,发现其现有构造措施不能满足地震作用下保持平面内完整性的作用,存在危及人员生命安全的隐患.本研究将为进一步研究填充墙地震破坏机理及其加固方法奠定基础.     

汶川地震中都江堰市多龄期建筑震害特征

依据汶川地震中都江堰市2000余栋建筑的震害调研结果,综合考虑结构类型、设计规范体系和性能退化等影响结构抗震能力的因素,对该市多龄期建筑的震害特征进行了统计分析.在统计都江堰市建筑构成情况的前提下,对不同结构类型、不同用途和不同建成年代建筑的震害特征进行了分析,并引入平均震害指数着重研究结构形式及龄期对结构抗震能力的影响.研究结果表明,2000年后多层砌体结构抗震性能显著提高;由于非结构构件抗震性能影响,2000年后框架结构震害大于多层砌体和底框结构.研究可为评估城市不同龄期建筑的抗震能力以及了解城市整体的抗震设防水平提供依据.     

钢纤维砼的动态损伤演化

实验研究表明，钢纤维砼在受力变形时伴有微损伤的发展，损伤演化一方面伴随着材料的流变而发展，另一方面又受应变率的影响。因此，可用钢纤维砼的率型损伤演化律来说明材料的损伤破坏现象。     

汶川地震都江堰市建筑震害空间分布及影响因素

根据都江堰市建筑震害调查结果,考虑城市空间演进及地震动作用空间差异影响,研究了汶川地震都江堰市建筑震害空间分布规律及其成因.首先,根据都江堰市城市区划及震害特点,空间上将沿远离山体方向划分为内环和外环两部分;然后,考虑抗震设计规范体系演进对城市震害的空间分布影响将建筑按照典型建设时期分类,对比研究了各时期建筑的震害在空间上的分布;最后,分析了城市空间演进、地形条件、场地条件以及与断层破裂距离等因素对震害空间分布的影响.研究发现,城市建筑的空间演进是影响震害空间分布的主要因素,都江堰市早期建筑平均震害指数最大可达新建建筑的6.5倍;地震动作用的空间差异也是影响震害空间分布的重要原因,内环区域的平均震害指数可达外环的1.88倍.该研究为未来的建筑结构抗震设计以及震害预测提供了参考依据.     

从汶川地震分析填充墙对结构整体抗震能力影响

通过汶川地震都江堰市建筑震害考察发现,结构中填充墙破坏十分普遍,为此首先总结和讨论了填充墙的几种常见破坏形式及一些典型的填充墙框架失效机理;其次,通过设计例题分析灾区常见的3种形式的框架填充墙结构,并结合结构实际震害特点与相关研究,重点分析了填充墙对结构提高整体抗震能力的作用和影响.研究结果表明,填充墙能够增加结构的整体承载能力,增加结构的抗侧刚度,提高结构整体的变形能力;但填充墙刚度效应在地震作用下容易引起薄弱层破坏和扭转破坏,填充墙的约束效应产生短柱破坏,使结构严重受损甚至出现倒塌.由于填充墙多为脆性材料,一般要先于结构构件发生破坏,从而吸收地震能量,建议以填充墙作为第一道防线的结构整体抗震设计思想.