土木工程结构试验量测技术研究进展与现状

理论分析、试验研究和数值模拟是土木工程研究的三种基本手段,其中试验研究是第一性的.目前,结构试验在作用方式上,已从传统的静态、准静态试验逐步发展到拟动力、动力试验;在空间尺度上,也从常规尺度试验向微细观材性试验和足尺结构试验拓展,从而对试验的量测技术提出了更高的要求.由于受到测量原理和硬件设备的限制,传统量测技术已无法完全满足现代结构试验的量测需求,需要传统的结构试验量测技术结合各种新兴技术进行不断完善和创新.本文总结了传统结构试验量测技术的发展现状,评述其在现代结构试验中的适用情况,并介绍了数字图像相关技术和近景摄影测量技术等新兴结构试验量测手段.其中,数字图像相关技术广泛应用于材料力学行为的测试与分析,概述其在结构试验中的应用并重点分析影响其测量精度的相关因素;近景摄影测量技术属非接触测量范畴,动态采集频率高,测量范围广,在高频动态结构试验的位移和应变测量方面有巨大潜力.

Fe-SMA的材料特性及在土木工程中的应用进展

铁基形状记忆合金(Fe-SMA)拥有可靠的形状记忆效应及优异的抗低周疲劳性能,在土木工程领域具有较为广阔的应用前景。材料特性方面,重点介绍Fe-SMA形状记忆效应及应力作用下亚结构层面相变机理,在此基础上阐述单调及循环加载下Fe-SMA的力学性能;工程应用方面,对Fe-SMA的主要应用范围及相应关键技术进行总结,详细回顾Fe-SMA构件的构造形式、工作机理和力学性态,对不同技术实施方案的特点、优势和潜在不足进行评述。指出需进一步明确Fe-SMA阻尼构件的耗能破坏模式、变形相容条件和恢复力机制,建立损伤可控的Fe-SMA耗能元组件结构体系设计方法。

薄柔高频焊接H钢柱的实验和抗震承载力评价

针对大宽厚比的高频焊接H钢柱塑性耗能能力较低的特点,进行了10个试件的单调和反复加载试验研究.试验揭示,在一般低多层框架结构的长细比范围内,翼缘和腹板板件宽厚比的组合和轴压比是决定薄柔H钢柱静力和滞回性能的关键因素.综合实验结果和系统的数值分析,提出了经受罕遇地震往复作用时,将钢柱承载力下降限制在某一范围内的设计原则.按此原则,可以确定容许的板件宽厚比组合限值.这一设计方案为在抗震设防区使用薄柔构件轻型钢框架提供了可能.

基于性能的地震工程研究的新进展及对结构非线性分析的要求

结合国际地震工程界提出的新一代基于性能的地震工程的框架方法,重点阐述了性能评估中涉及的主要问题。对性能评估使用的静力非线性分析、动力非线性分析方法进行了总结,在此基础上详细阐述了在基于概率的性能评估中有应用前景的增量动力分析方法的概念、相关问题及其应用,并简要介绍了基于增量动力分析思想提出的一些简化方法。最后提出了今后研究的建议,特别是结构非线性分析方面的研究重点。

跳跃荷载动力特性与荷载模型实验研究

利用三维动作捕捉技术结合固定测力板,分两阶段开展了100人次5种跳跃频率的单人跳跃荷载实验。利用22 921条有效单次跳跃荷载曲线,研究了跳跃频率、脉冲系数及接触率3个控制参数的变化范围与规律,并提出了单次跳跃的修正半正弦平方荷载模型。在参数相关性研究基础上给出了模型参数的取值方法,以及仿真生成连续跳跃荷载时程的计算步骤。通过仿真生成的跳跃荷载曲线与实测曲线的时程特征对比,以及单自由体系结构响应对比说明了所建议荷载模型的合理性,可用于结构振动舒适度设计问题。

计算风工程中k-ε模型的一类边界条件

给定适当的湍流来流边界条件是计算风工程中一个重要的问题。然而通常情况下 ,由于问题的复杂性 ,很难给定一个既满足边界层自保持要求又与试验相符的边界条件。本文首先从模型方程本身出发 ,推导出一类近似满足κ ε模型自保持边界条件要求的湍动能表达式。此表达式与有关文献建议的湍流边界条件比较 ,可以考虑湍动能随高度的变化 ,因而更符合实测规律 ;然后基于风洞试验数据 ,定义了一组k ε模型中的模型常数 ;最后通过模拟风洞试验的算例 ,验证并分析了此类湍动能边界条件配合试验常数 ,在标准k

金茂大厦风致振动的实验研究

在同济大学 TJ- 2边界层风洞中对总高为 42 0 .5m上海金茂大厦的模型进行了高频动态天平测力模型试验和多自由度气动弹性模型试验 ,根据试验结果及计算得到了该塔楼在风作用下的动力响应 ,以及风向、地貌和周边建筑的干扰等条件对结构风振响应的影响 ,将主要结果和加拿大西安大略大学边界层风洞的主要试验结果进行了对比 。

地震工程:从抗震、减隔震到可恢复性

近年我国地震工程研究的发展呈现从抗震、减隔震走向可恢复功能的趋势。地震可恢复功能可定义为:受到地震动输入扰动后,结构、系统、城市具有可恢复功能的能力。对于工程结构而言,地震可恢复功能结构不仅要求结构在地震作用下保护生命,而且要求结构在震后快速恢复,减少对正常使用的影响。该文首先介绍了地震可恢复功能的基本概念,围绕地震可恢复功能结构,从设防目标、规范标准、结构体系、设计方法、性能指标以及工程应用等方面阐述了可恢复功能结构的特点及其与传统抗震结构的区别,最后对可恢复功能结构的未来进行了展望。

钢框架消能减震体系研究与工程应用

对上海地区的一幢7层钢结构办公楼采用普通支撑和消能减震支撑两种抗侧力体系,在7度地震作 用下的抗震性能进行对比分析。消能减震支撑由钢支撑、粘滞阻尼器和橡胶支座组成。计算结果表明当两种 抗侧力体系对位移控制效果接近的情况下,普通支撑体系增加了刚度,同时也增加结构的层间剪力、与支撑相 连柱的轴力,而消能支撑体系能有效减少这些结构内力,故比前者大大提高了主体结构的抗震性能。同时试 验也表明所选阻尼器性能良好。

POD原理解析及在结构风工程中的几点应用

本征正交分解(POD)是压缩数据和提取随机场本质特征的有效技术。介绍了POD的基本原理及其在结构风工程研究方面的主要优点,这些优点包括仅使用少量的本征模态就可很好的重建风压场;预测风压场时可提高测压点的分辨率,根据已有的风压数据获得没有布置测压点处的风压时间序列。以双坡屋盖为例,利用风洞试验同步测量的风压数据对以上几方面基本内容进行讨论,包括风压场的重建和预测分析。通过在时域和频域与实验结果对比表明POD技术的有效性和实用性。

工程结构抗火研究进展与建议

本文是为国家自然科学基金撰写的《2011—2020发展规划战略研究报告》的一个专题内容。论述了工程结构抗火研究范围与发展目标、研究现状与趋势、研究前沿与重要科学问题,以及2011—2020年战略研究重点与优先资助方向建议,供有关研究者参考。

斜拉桥拉索风雨激振的实验和理论研究

设计制作了可方便调节拉索模型倾角和风向角的试验装置以及用于测压试验的带人工雨线的拉索模型,在风洞中进行了试验,测量获得了具有典型倾角的拉索在不同风向角下,拉索和水线模型上的气动力。在此基础上,发展了三维刚性节段拉索模型和三维连续拉索风雨激振的理论模型。和以往的理论模型不同,在该模型中,分别建立拉索和水线的运动方程。应用这一理论模型,计算了拉索风雨激振响应,并分析了其机制。

基础设施建养一体数字化技术(2)——工程应用

详细阐述了基础设施建养一体数字化技术,在此基础上,以上海长江隧桥工程为例进行了基础设施建养一体数字化的初步尝试与应用,主要包括搭建上海长江隧桥工程数字化平台、全寿命期数据收集与分析、可能病害及成因分析、动态监测与养护以及结构健康/性能评估。研究结果表明,采用建养一体化成套的数字化技术,全面提升了基础设施的信息化管理水平,改善基础设施的服役性能,提高基础设施的使用寿命。

从16届世界地震工程大会看可恢复功能抗震结构研究趋势

可恢复功能抗震结构是指地震后不需修复或者稍加修复就可恢复使用功能的结构,目前已成为地震工程领域一个新的研究方向,近年来受到了全球地震工程学者与工程技术人员的广泛关注。2017年1月在智利圣地亚哥召开的第16届世界地震工程大会的主题为"可恢复功能-土木工程的新挑战"。本文从摇摆及自复位结构、带可更换构件的结构两方面对本次世界地震工程大会展示的有关可恢复功能抗震结构的国际研究进展进行了总结。按照结构体系的不同,介绍了可恢复功能抗震结构在框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、桥梁结构中的研究现状。大量的试验研究和数值模拟结果表明了可恢复功能结构优良的抗震性能。在此基础上,对该领域今后的研究方向进行了展望。

秦山三期核电工程区域地震特征及场地地震波分析

区域地震特征与区域地质构造密切相关 ,根据区域地质构造、地震地质历史 ,对区域地震特征进行了分析和评价。同时 ,根据场地地质条件、现场勘察、单孔地震波和跨孔地震波测试、岩石试样的室内动态参数测试等 ,建立了地震波与场地岩性、地质构造之间的关系 ,为秦山三期 (重水堆 )

工程结构雷诺数效应的研究进展

工程结构的雷诺数效应一直是风工程界关注的重要基础问题.随着建筑高度的增加和桥梁跨径的增大,抗风研究要求更为精细化,因而在研究中考虑雷诺数效应就更显重要.为此,归纳了国内外有关圆形和矩形结构以及桥梁模型抗风研究中的雷诺数效应的基础研究成果及其工程应用成果,涉及的内容主要包括建筑物的平均风压、静三分力系数和Strouhal数的雷诺数效应;还讨论了脉动风压和脉动风力的雷诺数效应;总结了在低雷诺数风洞中模拟高雷诺数效应的措施,这些措施包括改变模型表面粗糙度和增大来流湍流度.最后,对今后的相关研究方向提出了一些建议.

大型桥梁工程的抗震设防标准探讨

在桥梁工程的抗震设计中,抗震设防标准是必须首先解决的问题。本文探讨了桥梁工程的抗震设防标准决策问题,澄清了最低抗震设防标准和大型桥梁工程抗震设防标准的关系,并基于多级设防的抗震设计思想,探讨了强调设防水准与结构性能要求、验算指标相对应的大型桥梁工程的抗震设防标准。

工程结构可持续性设计理论架构

工程结构设计以安全和可靠性为基本属性,在人本化关切层面不断进步,但对工程结构造成环境影响的忽视致使工程建设热潮成为环境退化诱因之一。近年兴起的生命周期评价研究致力改善这一现状,依此可建立工程结构的环境可适应性设计,实现生命周期环境影响调控,引导环境友好的工程进步。然而长期以来,工程结构设计与环境影响设计的研究进展处于两条近乎平行的轨道,两类单向设计在实践中常相互制约。工程结构与环境系统的同步可持续是土木工程可持续发展的必然要求,因而亟需构建结构与环境相容共生理论体系。基于此,提出可持续性作为结构设计的控制属性,给出可靠性满足的前提下,工程结构对环境影响在环境系统中的可承受程度。通过建立基本耦合关系和动态相容耦合关系,关联可靠性与可适应性,反映结构-环境共生体的动态反馈影响机制,构建双向设计的基本路径。进一步,定义碳强度和碳容度,提出可持续性目标选取与简化实现建议,列出多层次操作要点,为绿色建造提供理论基础。

顺风向等效风荷载及响应——主要国家建筑风荷载规范比较

详细地比较了中、美、欧、日、加、澳等国风荷载规范中顺风向响应的计算内容。通过对基本风压、平均风速剖面、湍流强度剖面、脉动风速谱、相关函数等多个方面的详细分析比较 ,指出中国规范在湍流强度、响应峰值系数的选取、相关函数的选用等方面可能存在的问题 。

对《建筑工程抗震性态设计通则(试用)》的评述

《建筑工程抗震性态设计通则(试用)》(以下简称《通则》)是一部对我国抗震设计规范修订具有重大指导意义的试用标准。本文对《通则》和现行规范的某些不同和改进之处进行了比较,讨论了《通则》所具有的先进性和行业指导性,同时也对应用《通则》的原理,对修订和完善下一代规范还需要研究的问题提出了若干建议。