撞击作用下自复位RC柱损伤分析

为了探究初始应力对RC桥墩在车辆撞击作用下的损伤影响,采用LS-DYNA建立自复位混凝土柱水平撞击模型,并选取一组典型工况,分析研究自复位混凝土柱的动力响应过程.分析了撞击作用下预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土的损伤分布.通过预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土损伤形式的分析,发现自复位混凝土柱在车辆撞击作用下损伤主要集中...     

具有复位功能的钢管混凝土桥墩抗震及恢复性能研究

目的 探究具有自复位功能的钢管混凝土桥墩在不同基础连接形式、施加预应力大小等参数下的抗震和恢复性能.方法 在保持径厚比、长细比等设计参数不变的情况下,通过改变预应力大小及连接方式,建立14个具有不同程度自复位功能的钢管混凝土桥墩有限元模型,并在轴力与水平往复荷载下进行弹塑性分析,探究了桥墩的最大承载力、残余位移、延性等...     

基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析

Faria-Oliver模型是一个简单而有效的混凝土损伤模型.基于Faria-Oliver模型提出了混凝土单轴损伤模型,且加以修正以更好地模拟混凝土单边效应;在ABAQUS软件平台上,编制了含有钢筋修正Menegotto-Pinto模型和混凝土单轴修正Faria-Oliver损伤模型的用户材料子程序VUMAT,建立了纤维模型等效模拟方法;分别模拟了一钢筋混凝土桥墩试件的循环加载试验和一钢筋混凝土桥墩试件的振动台试验,模拟结果与试验结果基本吻合.研究表明:本文所给出的单轴本构模型及纤维模型等效模拟方法有效、适用;基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析不仅计算效率高而且提供了地震损伤演化过程信息,具有较强的工程实用性.     

外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙抗震性能研究

研制了一种同时布置体内无黏结预应力筋和外置金属阻尼器的新型自复位约束砌体墙,通过拟静力试验研究了该自复位墙在低周反复荷载作用下的滞回性能,重点探明了预应力筋初始预应力、金属阻尼器屈服荷载大小对其耗能性能的影响,最后基于试验结果建立了数值分析模型.研究表明:该自复位约束砌体墙滞回曲线呈"旗形",在较大位移下未出现明显的损伤,且在加载及卸载过程中没有明显的强度和刚度退化;随着预应力筋初始预应力的增加,墙体的自复位性能增强,但其耗能能力会降低;随着金属阻尼器屈服荷载的增大,墙体的耗能能力增强,但会产生少量的残余变形;数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所提出的分析模型能较好地模拟该自复位约束砌体墙的力学行为.     

钢筋混凝土桥墩地震损伤破坏分析方法

本文以桥墩混凝土最大裂缝宽度、残余位移、保护层混凝土脱落及纵筋屈曲为主要损伤破坏指标,建立了联系地震动类型、强度和桥墩各损伤破坏指标之间的关系,并以此为基础提出了钢筋混凝土桥墩的地震损伤破坏分析方法.最终以一个实际桥墩为例,通过增量动力分析手段获得了其在不同地震作用下峰值位移、残余位移、混凝土裂缝宽度、混凝土保护层脱落、纵筋屈曲等地震损伤指标,对桥墩地震损伤破坏分析方法进行了说明.结果表明:所建立的数值分析方法可较为准确的模拟桥墩的震后残余变形、混凝土开裂等损伤破坏,且近断层地震动输入下桥墩的地震损伤破坏远大于远断层地震动.     

摇摆-自复位桥墩抗震性能数值建模方法研究

为研究摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)桥墩的抗震性能并为此类结构的抗震数值分析提供依据,基于OpenSees的纤维梁柱单元讨论了RSC桥墩地震反应的数值建模方法.通过对摇摆接缝处分别采用只受压不受拉的零长度弹性弹簧(模型1),零长度截面转动弹簧+只受压不受拉的混凝土本构模型(模型2),零长度截面转动弹簧+只受压不受拉弹性本构模型(模型3),建立了RSC桥墩3种不同的抗震数值分析模型.结合其他学者完成的4个悬臂式单柱墩和1个双柱墩的拟静力加载试验结果,以各RSC桥墩的滞回曲线、接缝处受压区高度、预应力筋应力和摇摆变形比例等为依据,讨论了各模型的模拟精度.结果表明:模型1和模型3对试件滞回曲线、试件初始刚度、接缝处受压区高度、预应力筋应力、摇摆变形比例等的模拟结果均与试验结果吻合较好.模型2模拟得到的试件初始刚度和预应力筋应力偏大,接缝处受压区高度小于试验结果.在此基础上,对3种数值模型进行了动力时程分析,各模型模拟得到的墩顶位移时程曲线、墩底最大剪力等基本一致.最终建议以模型1或模型3的建模方法模拟摇摆-自复位桥墩的抗震性能.     

GFRP管-混凝土组合桥墩的概念及其抗震性能

提出应用于强震区桥梁结构体系中的GFRP管-混凝土组合桥墩的概念及其抗震设计,这种新型组合桥墩可改善抗侧力混凝土桥墩传统做法中的难题.通过拟静力和地震模拟振动台模型试验,研究了这一新型组合桥墩的抗震性能.研究结果表明,GFRP管-混凝土组合桥墩具有较好的抗震性能,可以克服普通混凝土桥墩所具有的地震易损性的缺陷.     

混合桥墩抗震性能试验研究

以3个剪跨比为3.0桥墩试件(包含1个混合桥墩试件和2个对比试件)的拟静力试验为基础,研究混合桥墩与钢筋混凝土桥墩、钢管混凝土组合桥墩抗震性能的差异,并以此作为混合桥墩方案是否可行的评判依据。结果表明:3个桥墩试件均发生弯曲延性破坏,但混合桥墩试件的裂缝数量多、沿墩身分布范围广;混合桥墩试件的抗震性能要明显优越于钢筋混凝土桥墩试件,其位移延性和自复位能力甚至比钢管混凝土组合桥墩试件更为出色;混合桥墩兼顾了经济性和耐震性,在地震设防区是一个极具竞争力的桥墩方案。     

考虑轴压比影响的钢筋混凝土圆形桥墩位移角地震损伤指标研究

桥墩的抗震性能对于整个桥梁而言具有举足轻重的作用,对其损伤状态进行合理评估是桥梁地震损伤评估的一个关键问题。首先,选取桥墩位移角作为桥墩地震损伤的评估指标,通过对来自不同试验数据库的混凝土圆形桥墩抗震试验数据的统计分析和分布拟合,确定不同损伤状态下的桥墩位移角限值。其次,考虑轴压比的影响,对桥墩位移角损伤指标进行修正。最后,选取高烈度地区具有代表性的桥墩进行循环荷载下的抗震性能数值模拟,并采用未用于统计分析的试验结果,对所给出的桥墩位移角损伤指标取值进行验证。结果表明:所提出的混凝土圆形桥墩地震损伤评估指标合理,相比于其他非位移角指标,采用考虑轴压比修正的桥墩位移角作为评估指标可以方便且更合理地评价桥墩在地震中的损伤情况,为评估桥梁整体地震损伤状态提供依据。     

采用混合体系的预制拼装桥墩抗震性能分析

为提升预制拼装桥墩在地震作用下的延性和耗能能力,构思一种结合整体现浇桥墩与预应力节段拼装桥墩体系的混合体系预制拼装桥墩。介绍混合体系预制拼装桥墩的设计思路、构造和力学行为特征,分析其三水准性能目标。建立桥墩的三维实体有限元分析模型,并通过参照试验结果进行验证。从混凝土应变、预应力行为、滞回特性和接缝开合等角度,分析不同形式桥墩在循环荷载下的抗震性能。选取底部节段高度、初始预应力水平、预应力布置方式等关键设计参数,探讨其对混合体系拼装桥墩和预应力拼装桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明:混合体系预制拼装桥墩与预应力拼装桥墩相比,可同时利用接缝非线性行为和底部塑性铰机制来抵抗地震作用,其初始弹性刚度和水平承载力更大,具有更强的延性和耗能能力;混合体系预制拼装桥墩底部节段的长细比大于1.2时,随着长细比的增大,位移延性降低,残余位移增大;初始预应力水平对2种桥墩水平承载力、位移延性、初始弹性刚度等的影响有差异,对于混合体系预制拼装桥墩,40%的初始预应力水平较为合适;混合体系预制拼装桥墩的预应力束在截面边缘布置可减小接缝位置混凝土的损伤,同时可有效提高桥墩的水平承载力。研究结论可为预制拼装桥墩的抗震设计和性能优化提供参考。     

管片预制拼装改进技术加固水下破损桥墩偏压试验

为解决水下桥墩加固过程存在填充混凝土强度损失大、管片套筒连接效果差、新旧混凝土界面粘结效果无法保证等问题,提出采用新型的自应力不分散混凝土作为填充混凝土,同时参考盾构衬砌改进混凝土管片套筒.为验证改进方法的加固效果,考虑桥墩初始损伤和偏压的影响,设计制作了3个试件并进行偏压试验.结果表明:采用管片预制拼装改进技术(IPCSAM)加固的墩柱,其偏压承载力较原墩柱提升60%～80%,损伤墩柱加固后的承载力可达到无损伤墩柱加固后的90%,加固效果良好;与原管片预制拼装技术相比,加固效率提高了10%.     

装配式钢骨混凝土桥墩静力计算及施工技术研究

文章通过研究装配式钢骨混凝土桥墩承载力计算方法,采用等效钢筋法计算钢骨混凝土桥墩的承载力,具有计算简单、应用灵活、实用性强的特点,计算结果偏于安全。并通过空间杆系上下部联合分析模型研究了其静力性能,同时提出了施工方法和施工技术。研究结果表明：钢骨混凝土桥墩正截面抗弯、抗压及斜截面抗剪受力性能满足承载力要求。装配式钢骨混凝土桥墩采用的施工方法,由于钢骨取代部分主筋,避免在高空中绑扎钢筋,降低了施工风险,改善了施工工序,提高了施工效率。     

CFRP修复震后RC桥墩分析模型与抗震性能

为研究震后采用碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)修复的钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩的抗震性能,建立了考虑CFRP对混凝土约束效应及初始损伤的震后修复RC桥墩抗震数值分析模型.结合2个采用外包CFRP修复的圆形截面桥墩抗震拟静力试验结果,验证了模型的准确性.在此基础上分别建立了无损伤RC桥墩、震后修复RC桥墩以及配置竖向预应力筋的震后修复RC桥墩抗震数值分析模型,并对各模型分别输入不同强度的近断层及远场地震动记录,通过增量动力分析手段,对各模型的抗震性能进行了对比分析.结果表明,所建立的数值分析模型能够有效模拟震后修复RC桥墩的抗震性能.与无损伤RC桥墩相比,震后修复RC桥墩最大位移角和残余位移角增大,且近断层地震动将引起震后修复RC桥墩过大的残余位移.配置预应力筋的震后修复RC桥墩在遭受强震后残余位移较小.     

锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震能力评估

为了探究钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力的影响,在考虑锈蚀对桥墩纵筋、核心混凝土以及保护层混凝土影响的基础上,提出了锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震能力的数值模拟方法,并通过已有试验验证了该模拟方法的可靠性.基于Open Sees平台建立了锈蚀钢筋混凝土桥墩有限元模型,针对仅纵筋锈蚀、仅箍筋锈蚀以及纵筋、箍筋均锈蚀这3种工况,采用Pushover方法计算了钢筋混凝土桥墩的抗震能力,研究了钢筋锈蚀对混凝土桥墩抗震能力的影响,并对纵筋、箍筋均锈蚀工况下的混凝土桥墩抗震能力进行了评估.结果表明:纵筋锈蚀主要影响钢筋混凝土桥墩的极限承载力,箍筋锈蚀则主要影响钢筋混凝土桥墩的延性能力,纵筋、箍筋均锈蚀对钢筋混凝土桥墩的抗震能力影响最大;钢筋锈蚀率越高、地震烈度越大,则混凝土桥墩损伤越严重.     

隔离墩与自浮结构相组合的桥梁防船撞系统方案与评估

随着跨江跨海桥梁与船舶通航数量日益曾多,船桥碰撞的概率也日益增大,所以亟须提出桥梁防船撞设计方案。针对既有椒江大桥水中通航孔桥墩,首先通过规范和Midas/Civil软件计算出桥墩结构的自身抗撞能力;基于非线性动力软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型计算得出典型桥墩遭受3 000 t级船舶正向和侧向撞击工况下的撞击力;通过比较桥墩自身抗力与船舶撞击力,提出了一种隔离式防撞墩与自浮式消能圈相组合的新型桥梁防船撞方案,然后对单独设置隔离式防撞墩和设置隔离墩与自浮结构组合防撞系统两种工况进行计算。结果表明:桥墩自身抗力为14.40 MN,而受船舶撞击所产生的最大撞击力为24.38 MN;设置组合防撞系统后,桥墩墩身所受的撞击力为0,隔离式防撞墩与自浮式消能圈有效保护了桥墩结构,且减小了船舶损伤。     

侧向冲击作用下钢管混凝土构件的简化分析模型

对两端固定的钢管混凝土构件在冲击作用下的动力响应进行数值模拟,通过分析构件支座与跨中塑性铰形成机制及特征,提出了圆钢管混凝土构件在侧向冲击作用下的简化分析模型.一系列工况的比较与验证表明,简化分析模型估算结果与数值模拟结果误差较小,该模型在估算跨中、支座动态截面极限弯矩以及跨中截面最大挠度方面,可以得到比较满意的计算结果,可为工程提供参考.     

塑性铰区采用SFRC的高架桥墩抗震性能

为了改善高架桥墩的抗震性能,提出了在其潜在塑性铰区采用钢纤维增强钢筋混凝土(SFRC)进行增强的方法。对普通混凝土(NC)和钢纤维混凝土(SFC)棱柱体试块进行轴压试验,获得2种混凝土的本构关系曲线。基于结构分析软件建立全墩身采用普通钢筋混凝土(RC)和桥墩塑性铰区采用SFRC的高架桥分析模型,分析不同桥墩关键部位的地震需求。利用UCFyber程序建立桥墩截面纤维单元模型,计算桥墩抗弯能力。对比分析全墩身采用RC和桥墩塑性铰区采用SFRC的高架桥墩的抗弯能力需求比。结果表明:SFC的强度和变形能力较NC更具优势;在纵桥向地震动输入下,塑性铰区采用SFRC的桥墩比RC桥墩具有更强的塑性变形和地震耗能能力;塑性铰区采用SFRC的桥墩抗弯能力需求比平均比RC桥墩增大25.5%,具有更好的抗震安全性。     

钢板剪力墙简化分析模型研究

钢板剪力墙是一种适用于高烈度区高层及超高层建筑抗震的新型抗侧力结构体系.在强震作用下,钢板剪力墙墙体将出现较大的面外变形,并沿对角线方向形成一系列的斜向拉力带,拉力带屈服进入塑性阶段承载,是典型的二维板单元非线性问题.由于墙板的二维非线性精细模型计算难度大、耗时长,需要采用合理的简化分析模型,以满足结构设计中高效性及准确性两方面的要求.本文总结和分析了近年来各国学者提出的钢板剪力墙简化分析模型,并利用ABAQUS建立了17个不同高厚比、不同宽高比的单层单跨钢板剪力墙的二维精细分析模型和5种主要简化分析模型.通过对107个模型的非线性推覆分析,广泛对比了各种简化分析模型对不同宽高比范围内的薄墙板及中厚墙板抗震性能模拟的准确性.在综合考虑分析效率及准确性的基础上,提出了不同设计范围内的钢板剪力墙结构简化分析模型的合理选择方案,并讨论了今后研究的发展方向.     

混凝土结构三维非线性徐变效应分析方法

为准确分析混凝土结构在不同应力水平和多向受力状态下的徐变效应,首先,通过徐变泊松比提出复杂应力状态下的徐变预测模型;然后,以混凝土塑性损伤本构模型为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析模型,建立相应的数值分析方法,并结合有限元分析软件ABAQUS二次开发计算程序;最后,通过徐变试验验证方法的可靠性。研究结果表明:提出的分析模型计算方便,所得结果合理,能够适用于复杂应力状态下的线性及非线性徐变效应分析。     

一种新型自复位变摩擦耗能支撑的滞回性能

提出一种新型自复位变摩擦耗能支撑.该耗能支撑由高强弹簧组件、摩擦组件、内外管组成.通过调节摩擦钢板跨中挠度从而实现非线性变摩擦性能,其中高强拉簧的弹性恢复力始终大于摩擦钢板与摩擦块之间的摩擦力,从而实现自复位功能.根据简化的力学模型推导出不同摩擦钢板跨中挠度下的理论滞回曲线.为验证理论分析的正确性,对该耗能支撑进行拉压循环力学试验,分别研究位移幅值、摩擦钢板跨中挠度对其滞回曲线、力学参数的影响.试验得到的滞回曲线与理论滞回曲线大致相符,证明了本支撑设计的合理性.