斜度对斜交桥地震作用下的扭转效应影响

为满足交通工程中线路运行的需要,桥梁斜交有时不可避免.相对于正交桥而言,斜交桥在地震作用下有扭转破坏的趋势.斜度作为斜交桥的主要特征参量,其对斜交桥在地震作用下扭转效应的影响作用,目前研究还存在彼此不同的看法.为此,以一实际工程为原型,建立了不同斜度的桥梁分析模型,利用模态分析和非线性时程分析方法对不同斜度的斜交桥梁在地震作用下的扭转效应展开研究.通过研究发现:斜度增大,斜交桥的扭转周期与平动周期之比线性增加,结构的抗扭刚度减弱,同时桥墩在地震作用下的扭矩作用也将增大.对于上部结构平面内的扭转位移,若梁体端部与桥台之间的伸缩缝宽度足够大,梁体与桥台不发生接触碰撞,增大桥梁的斜度并不能引起上部结构的扭转位移;若梁体与桥台发生接触碰撞,斜度增大,上部结构的扭转位移增大.

斜度和支座剪切刚度对斜交连续梁桥自振周期的影响

为研究斜交连续梁桥地震反应的规律特征,有必要对其结构整体的动力特性开展深入分析。在研究中,首先建立了斜交连续梁桥有限元分析模型,利用模态分析方法,分别讨论了斜度和支座剪切刚度对斜交桥自振周期的影响作用。通过研究发现:桥梁第一阶周期随斜度的变化不明显;以扭转振动和以横向平动为主的第二、三阶周期显著增大。随着支座剪切刚度的增大,桥梁以平动为主的第一、三阶自振周期将呈减小趋势。对于以扭转为主的第二阶自振周期,随着支座剪切刚度的增大其量值变化不大,说明支座剪切刚度对于斜交桥的扭转振动影响作用不明显。

考虑刚度退化的铁路低配筋混凝土桥墩抗震评估方法

根据已有试验结果,得到适用于铁路低配筋混凝土桥墩的荷载位移双折线模型。选取4类场地的320条实际地震记录,利用该双折线模型研究4类场地的强度折减系数谱值随桥墩屈服后刚度折减系数变化的规律。结果表明:在考虑桥墩屈服后刚度退化的情况下,强度折减系数谱值随桥墩屈服后刚度折减系数的增大而降低,说明低配筋混凝土桥墩屈服后的刚度退化越大,桥墩对地震的强度需求越大。通过对4类场地强度折减系数谱的统计分析,给出考虑刚度退化的三折线型强度折减系数谱以及据此的铁路低配筋混凝土桥墩抗震评估方法。

近断层地震作用下高层建筑结构地震响应分析

通过对13条近断层地震波进行分析,可见近断层地震波反应谱通常具有较宽的加速度敏感区.为研究高层建筑结构在近断层地震作用下的地震响应,采用上述13条近断层地震波,利用通用有限元分析软件SAP2000对20层Benchmark结构模型进行时程分析,发现随着地震波的PGV/PGA值增大,结构的顶层最大位移和基底剪力最大值均增大,说明结构的地震反应随着近断层地震波反应谱加速度敏感区的变宽而增大.对于设置了非线性粘滞阻尼器的高层建筑,当其基本周期处于近断层地震波的位移敏感区以内时,位移敏感区越窄,则非线性粘滞阻尼器的减震效果越好.

矩形钢管混凝土柱力学性能非线性有限元分析

为了更好地研究矩形钢管混凝土柱的力学性能,在以往试验和理论研究的基础上,提出一种适用于任意截面形状的三节点八自由度单元模型.结合混凝土和钢材的本构关系建立了非线性有限元模型,用于对单调和反复加载受力方案进行计算分析.对包括纯弯、轴压、偏压和低周反复荷载等多种受力模式下的矩形钢管混凝土试件进行计算,并与试验结果进行比较,两者较为吻合,证明所提出的非线性有限元分析方法可以较好地模拟矩形钢管混凝土的受力和变形性能.

跨座式单轨平移式道岔结构数值仿真分析

根据相关规范给出平移式道岔结构在列车作用下的动力荷载类型及相应计算方法。为减少计算单元的划分数量、提高计算分析效率,提出单元重分法模拟列车移动加载。运用有限元数值仿真方法,对平移式道岔在列车运行过程中的力学行为和结构安全性进行分析。结果表明:列车运行过程中平移式道岔结构在长台车处产生最大应力,其应力比为0.86,梁体挠度小于规范规定的相应限值,说明在列车运行过程中平移式道岔的强度和刚度均能够满足结构安全性要求;长台车上部连接板的边缘处存在较大的集中应力,因此在道岔结构制造和施工过程中,需确保其焊缝连接强度不小于母材强度。

地震作用下相邻建筑结构的最大相对位移

为确定合理的防震缝宽度,对地震作用下相邻结构的最大相对位移进行研究。定义最大相对位移系数,并选取对应于硬土、中硬土、软土场地条件下的实际地震动记录各100条,讨论相邻结构周期比、高度比、位移延性系数比以及场地条件对最大相对位移系数的影响作用。通过研究发现,最大相对位移系数受相邻结构的周期比、高度比、位移延性系数比的影响较为显著;不同场地条件下最大相对位移系数差别不大,可近似忽略场地条件对最大相对位移系数的影响作用。为便于工程应用,拟合了相邻结构最大相对位移系数计算公式,利用该计算公式,可求得地震作用下相邻结构的最大相对位移,并为抗震设计中确定相邻结构的防震缝宽度提供理论依据。

近断层地震作用下基于位移的震设计方法

近断层地震对建筑物常常造成严重的破坏,已引起了土木工程界的广泛关注.为研究其抗震设计方法,选择了35次地震,212组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性位移反应谱计算公式.又以一悬臂式桥墩设计为例,说明了近断层地震作用下基于位移的抗震设计过程.研究结果表明:文中提出的近断层地震设计弹性位移反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,所建议的近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法较为简单有效.

近断层地震作用下弹性位移反应谱的研究

为研究近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,该表达式可以反映震源机制和场地土等因素的影响作用。研究结果表明:提出的近断层地震弹性位移设计反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,可以应用于近断层地震作用下结构的抗震设计中。

基于自适应遗传算法的钢筋混凝土桥墩抗震设计方法

为满足钢筋混凝土桥墩抗震设计中对构件承载力和延性的要求,常需依靠设计者经验,对配筋方案进行反复调整,这就在一定程度上增加了结构设计难度,降低了工作效率。为解决这一实际问题,对传统自适应遗传算法中交叉率和变异率的计算方法进行改进,通过当前适应度值动态调整交叉率和变异率,在此基础上提出基于自适应遗传算法的钢筋混凝土桥墩结构抗震设计方法,实现对符合条件设计解的自动随机定向搜索,提高求解的收敛速度,并增强算法的鲁棒性。在对每一配筋方案的抗弯承载力和位移延性系数的计算中,又提出基于自适应遗传算法的钢筋混凝土桥墩弯矩-曲率关系的计算方法,提高求解效率。通过设计算例,可见该方法快速有效,计算过程无需人工干预,实现钢筋混凝土桥墩结构抗震设计的人工智能化。

地下综合管廊模板台车系统研发与应用

作为地下综合管廊混凝土浇筑的重要施工设备,模板台车系统的研发与应用已引起了相关人员的广泛关注。但是,现有模板台车系统的设计一般并未将模板与台车视为整体结构而综合考虑其性能,且现浇段接缝处的防水措施亦需改进。为此,研发了一种地下综合管廊模板台车系统。该系统包含:台车车架、驱动行走装置、台车模板和轨道等部分。在该基础上,提出了模板台车系统的整体化设计计算方法。为保证现浇段接缝处的防水性能,还设计了侧墙水平止水装置和顶板、底板可拆式止水装置。通过将该模板台车系统与防水措施应用于实际工程可知:该系统能有效提高地下综合管廊的施工效率,降低人工、周转材料和设备的费用;通过模板台车系统的整体化设计得到的模板台车关键性构件,能够满足结构安全性要求;现浇段接缝处的防水效果好。该系统的使用取得了良好的经济和社会效益。

地震作用下相邻结构的防震缝宽度确定方法

目前中国现行抗震设计规范中所规定的防震缝宽度取值一般较小,且缺乏理论依据,不能有效防止地震作用下相邻建筑之间发生碰撞,为此对相邻结构在地震作用下的最大相对位移进行研究。分别讨论周期比、高度比等因素的影响作用,在此基础上给出两单自由度体系最大相对位移的计算方法,并进而确定相邻结构的防震缝宽度。结果表明:任意高度比的相邻单自由度体系最大相对位移可由高度比为1和0两种情况求得;所提出的防震缝宽度确定方法的计算结果与时程分析结果较为接近,说明所提方法较为准确,可以用于相邻结构防震缝宽度的设计。

有限元法研究钢管混凝土框架的滞回性能

建立了钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,通过与在低周反复荷载作用下的方钢管混凝土框架结构试验所得的滞回曲线进行对比,可见该模型的计算结果较为精确,可以应用于框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下的柱轴压比不同的钢管混凝土框架结构进行有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着框架柱轴压比的增大,框架延性降低的结论.

含钢率对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

含钢率是影响钢管混凝土框架结构延性的重要因素.为研究含钢率对方钢管混凝土框架结构延性的影响,建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型,通过与方钢管混凝土框架结构在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比,发现该模型的计算结果较为精确,可以应用于方钢管混凝土框架的结构分析中.利用此模型对在低周反复荷载作用下柱含钢率不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着柱含钢率的增加方钢管混凝土框架延性提高的结论.

近断层地震加速度设计反应谱

研究了近断层地震的加速度设计反应谱,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的实际地震波的平均弹性加速度反应谱,给出了近断层地震设计弹性加速度反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性加速度反应谱计算公式.研究结果表明:提出的近断层地震设计弹性加速度反应谱与实际地震波平均弹性加速度反应谱较为接近,所建议的近断层地震加速度设计反应谱形式较为简单.

汶川地震工程结构震害调查

2008年5月12日14时28分，四川汶川县发生里氏8．0级地震，震中位于汶川县映秀镇。此次地震为我国建国以来最为强烈的一次地震，全国大部分地区有明显震感。地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡。通过灾区的实地考察，对灾区震害情况进行了分析研究，总结了各类结构的破坏形式。

方钢管混凝土偏心受压构件曲率延性系数的研究

为反映方钢管混凝土截面延性的好坏,提出了方钢管混凝土偏心受压构件截面延性系数的计算方法,与试验结果进行了对比,结果表明该计算方法较为准确.并在此基础上,分析了轴压比和含钢率对方钢管混凝土截面延性的影响作用.结果表明:随着轴压比的增大,方钢管混凝土截面曲率延性系数降低;随着含钢率的增大,曲率延性系数提高.

单自由度黏滞阻尼器消能结构动力学方程求解

为求解黏滞阻尼器的非线性动力方程,以黏滞阻尼器的单自由度消能结构体系为研究对象,在Newmark法基础上,结合Newton-Raphson算法,提出了地震响应的计算方法.计算结果表明按等效阻尼方法计算最大结构位移与试验结果对比,相对误差在90%以上;按文中算法计算最大结构位移与试验结果对比,二者的最大结构位移比较接近,相对误差大部分在5.5%以内,可以将其应用于黏滞阻尼器消能结构地震响应的计算.

钢管混凝土柱侧向承载力的计算

钢管混凝土柱以其良好的结构性能越来越广泛的应用于高层建筑中。高层建筑往往需要承受较大的水平荷载作用,这就需要对柱的侧向承载力进行计算。提出了适用于圆形和方形两种截面形式的钢管混凝土柱侧向承载力的计算方法,并与相应的试验结果进行了对比,发现计算结果和试验结果二者符合较好,说明该方法具有较高的准确性,可以应用于实际的工程计算中。

近断层脉冲型地震动的模拟方法

近断层地震动的向前方向性效应和永久地面位移效应导致其速度时程表现为长周期、大峰值的速度脉冲,其位移时程表现为阶跃型脉冲.针对这些特点,同时考虑向前方向性效应和永久地面位移效应,提出了一种简单的、连续函数形式表达的等效速度脉冲模型.在该模型中,包含描述速度脉冲周期、峰值和形状的5个待定参数,方便了实际脉冲型地震记录的拟合及模拟.等效速度脉冲模型只包含单一的频率成分,不能反映脉冲型地震记录的高频成分.根据对11次地震28条地震记录的分析,速度脉冲的频率一般小于1Hz.因此,在模拟脉冲型地震记录的方法中,分别模拟低频脉冲成分和高频成分,并将两者叠加生成近断层脉冲型地震动的模拟时程.