行波激励下输电塔-线体系纵向地震反应分析

基于所建立的输电塔-导线体系空间有限元模型,利用非线性时程分析法研究了体系在行波输入下纵向地震反应特性,并和一致地震动输入下的反应情况进行比较。结果表明：行波输入可增加也可降低输电塔的地震反应,这与行波波速、地震动性质都有关系；行波输入很大程度上增加了导线的轴力反应,随着行波波速的提高导线轴力逐步降低并接近于一致输入时的情况；行波输入强烈地放大了导线的纵向和竖向位移反应,特别是后者在近断层地震波输入时；输电塔—导线体系的地震反应受行波波速影响很大。

近断层地震动作用下输电塔-导线体系反应分析

首先在考虑了导线的几何非线性基础上,建立了输电塔-导线体系的简化空间有限元分析模型。其次对体系按纵向和侧向分别进行了自振特性分析。最后在近断层地震动、人造波和E l Centro波作用下,利用非线性时程分析法研究了体系的地震反应特性。文中给出的输电塔的计算结果表明:(1)导线明显增加了输电塔的纵向基本自振周期,而对侧向振动周期几乎没有影响;(2)近断层地震动和其它地震动作用相比,输电塔的反应相差不大;(3)近断层地震动显著增大了导线的位移反应,尤其是侧向;(4)导线对体系纵向地震反应影响较大,对侧向地震反应影响较小。

完全非平稳多点人工波的模拟方法

在考虑地震动空间变化效应的基础上,提出了模拟完全非平稳多点人工波的思路,并用MATLAB编写了相应的程序。针对Clough-Penzien功率谱密度函数,建议了模拟多点地震动的峰值因子的取值。该方法不仅全面考虑了地震动的空间变化效应,即行波效应、部分相干效应和局部场地效应,而且在考虑地震动强度非平稳特性的同时,还考虑了频率非平稳特性。强度非平稳特性通过传统的包络函数来考虑,频率非平稳特性通过相位差谱来体现。用周期-频度谱验证了人工波的频率非平稳特性,并用不规则指数分析了地震波的不规则程度。分析表明:生成的人工波具有明显的强度和频率非平稳特性,而且能较好的反映硬土场地和中硬土场地上地震动随距离的衰减特性。

SMPM加固钢筋混凝土梁的耐火性能的数值模拟

采用ABAQUS程序对用新型加固技术(高强钢绞线网片—聚合物砂浆复合面层)加固后的钢筋混凝土梁的耐火性能进行了数值模拟。通过分析这种新型聚合物砂浆的热物理特性,提出了热传导系数和比热容的计算公式。对钢绞线和钢筋的温度变化以及梁的跨中挠度与试验进行了比较,结果表明,ABAQUS程序能够很好地模拟钢筋混凝土构件的受火过程,可以充分考虑温度场和位移场的耦合。

SMPM与其它加固方法的比较及RC构件加固程序简介

为了减少加固设计中的大量重复性工作,依据最新颁布的《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006),用EXCEL编制了钢筋混凝土构件的加固程序。应用编制的计算程序,对6根不同截面的钢筋混凝土梁,同时采用钢绞线和碳纤维进行加固设计。对采用一层同梁宽的钢绞线或碳纤维加固后梁的抗弯承载力分析表明,钢绞线加固方法对承载力提高的幅度更大。结合对加固性能指标(使用空间的影响、防火、环保等)的综合比较,说明新型的钢绞线网片聚合物砂浆加固方法更符合经济、美观、实用的理念。

高墩桥梁抗震时程分析输入地震波选择

提出考虑高阶振型影响的输入真实地震波选择方法以满足高墩桥梁抗震时程分析需求。首先在PEER强震记录数据库中选择满足震级、距离、加速度峰值及长周期特性的不同场地条件的备选地震波。其次根据场地条件以备选地震波反应谱与设计反应谱,在平台段与高墩桥梁前几阶周期点附近(平均)谱值的相对误差最小为双控指标(小于15%),确定具体的输入地震波以实现时程分析结果与(设计)反应谱分析统计一致性要求。以某百米高墩桥梁抗震时程分析为例验证建议选波方法的有效性。

基于不同性能目标的RC结构抗震设计的效益分析

针对不同的建筑抗震设防类别和性能目标(小震丙类、小震乙类、"中震不屈服"和"中震弹性"),对框架结构和框架-剪力墙结构进行抗震设计。以小震丙类建筑为基准,比较按小震乙类建筑、"中震不屈服"和"中震弹性"设计时,结构地震效应和抗震措施的差别所引起的构件截面尺寸与配筋(即工程量)的变化。分析表明:①按中震设计时结构的楼层位移约为按小震设计时的2￣3倍。②框架结构:6度、7度区按不同性能目标设计,工程增加量都在10%以内;8度区,工程量增加很多,尤其是按"中震弹性"设计,混凝土和钢筋增加量都超过40%。③框架-剪力墙结构:6度区,只有按乙类建筑设计时,用钢量增加很多,约为82.0%;7度区,按中震性能目标设计时,用钢量增加很多,尤其是按"中震弹性"设计时,剪力墙截面非常大,实用性和经济性均较差。④《建筑抗震设计规范》中,对不同设防水准下的不同结构所规定的抗震措施(包括构造措施)具有重要意义。在低烈度区,单纯依靠提高设计地震作用进行设计,并不能达到提高结构抗震安全的目的;除非结构的重要性要求提高抗震设防类别,一般情况下,对结构的关键部位和关键构件采用性能设计,更为经济有效。

多点激励下输电塔-导线体系纵向地震反应分析

基于所建立的输电塔-导线体系空间有限元模型,利用非线性时程分析法研究了体系在多点地震输入下的反应特性。首先依据《电力设施抗震设计规范》,在传统的谐波叠加合成算法的基础上,给出了拟合规范反应谱的输电塔-导线体系多点地震动模拟算法。利用生成的人造地震动研究了行波效应、部分相干效应以及局部场地土效应对体系的影响规律,研究结果表明,在所考虑的行波波速下,行波效应对塔的受力有利,但放大了导线的轴力和位移响应;部分相干效应对于塔的受力、导线的轴力和位移响应均不利;局部场地土条件的差异同样会放大塔和导线的响应,随着各塔场地土条件差异变大,响应被强烈的放大了;在实际分析中,应该综合考虑三个因素对结构地震响应的影响,以保证结构体系的安全。

高强钢绞线网片-聚合物砂浆复合面层加固钢筋混凝土梁的耐火试验研究

采用高强钢绞线网片-聚合物砂浆复合面层对一根经抗弯加固后的钢筋混凝土梁进行耐火试验。试验中按梁加固后抗弯承载力的80%加载,接近于加固前梁的抗弯承载力。试验结果表明,在不采取任何防火措施的情况下,采用该技术加固的钢筋混凝土梁能够满足规范规定的耐火极限要求。

高强钢绞线网-聚合砂浆加固大偏心受压柱试验研究

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固技术是近几年来在国内外发展起来的新型技术。本文对9根大偏心受压柱进行了研究,其中6根为加固柱,3根为对比柱。试验表明,在对原柱截面改变较小的情况下,该加固方法能够大幅提高柱的承载力。在试验的基础上,对加固构件的极限承载力、破坏形态、裂缝分布以及荷载-跨中挠度曲线等进行了总结和分析。研究表明,该技术是一种加固效果显著,工作性能优良的加固方法。

SMPM加固过火梁的抗弯试验研究

SMPM加固技术即高强钢绞线网片—聚合物砂浆复合面层加固技术是一种新兴的加固技术,本文对3根RC梁进行受弯性能加固试验研究,BF—1为未过火对比梁,BFF—1为过火的对比梁,BFF—2为过火加固梁。通过对试验构件的破坏形态,裂缝分布,荷载-挠度曲线,极限承载力等方面的分析对比,表明普通RC梁在一般过火条件下,其抗弯承载力和刚度有一定程度的降低,而采用SMPM加固后的过火RC梁抗弯承载力和刚度有显著提高,可恢复到其过火前的水平。

汶川地震下框架结构的抗倒塌能力分析

从震害统计和数值模拟两个方面研究了按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力。汶川地震大量钢筋混凝土框架结构震害统计表明,按7度抗震设防的结构在地震烈度达到9度或加速度峰值达到400gal,开始出现倒塌破坏(占1%～2%);当地震烈度达到11度或加速度峰值达到800gal以上时,出现大量的倒塌破坏(占60%以上)。进一步以汶川强震记录为输入,对两个典型的钢筋混凝土框架结构进行了增量动力分析。结果表明:7度抗震设防时可抵御300gal～500gal加速度峰值作用(地震烈度近似9度);按8度抗震设防时可抵御400gal～600gal加速度峰值作用(地震烈度近似10度)。总体上看按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架的超强系数基本大于2。

设计性能目标下RC框架结构抗倒塌能力研究

针对小震丙类、小震乙类、中震不屈服和中震弹性4个性能目标,采用增量动力时程分析方法(IDA)对钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力进行了分析。以小震丙类建筑为基准,研究结果表明:抗震措施和地震作用是影响结构抗震性能的重要因素;严格按照抗震规范设计的框架结构,具有较高的安全储备,基本上能够达到"大震不倒"的性能目标;6度设防时,按乙类建筑提高抗震措施或按中震性能目标提高设计地震作用,对结构的抗倒塌能力影响不大;7度设防时,按中震性能目标设计能显著提高结构的抗倒塌能力;8度设防时,提高抗震措施等级和提高设计地震作用都能够大幅提高结构的抗倒塌能力,尤其按中震设计的钢筋混凝土框架结构能够抵御加速度峰值1 000 gal以上的地震作用。

高层RC框架-剪力墙结构抗倒塌能力初步研究

分别按设防烈度为6度、7度、7度(0.15g)、8度和8度(0.30g)时规范最低要求设计了5个高层框架-剪力墙结构,作为分析实例,采用增量动力分析方法(IDA)初步研究了其在大震作用下的抗倒塌能力。得到以下结论:构件形成塑性铰或破坏的顺序符合概念设计思想,满足多道抗震设防的理念;框架-剪力墙结构具有明显的屈服点;符合规范要求的高层框架-剪力墙结构基本满足"大震不倒"的设防目标。

某工程场地堤岸的抗震稳定性分析

利用有限元模型对两种支护方案下某工程场地堤岸的抗震性能进行了分析。二维有限元模型分析表明,采用双排桩支护方案能明显减小岸边土体的震陷和滑移,并且减小了支护桩的内力反应,达到了"小震不坏,中震可修"的设防目标。三维模型分析表明,第二排桩的桩距为1.5m时场地的抗震稳定性明显好于3.0m的情况。第二排支护桩与堤岸墙之间的土体仍会产生震陷,堤岸挡墙随之向晋江方向滑移,但由于两排支护桩形成的围护屏障使建筑周围土体保持稳定,保证了高层建筑的结构稳定。

高层建筑场地边坡的地震稳定性分析和工程实践

运用二维和三维有限元分析模型对高层建筑河岸边坡场地进行了动力弹塑性时程分析,评价三水准地震作用下场地的地震稳定性。评价指标包括:震陷、滑移、边坡的稳定系数和支护桩的内力。以某超高层建筑群所在场地为例,取两个典型剖面进行分析,考虑场地荷载工况包括工程未建时的自由场地、工程建成但对场地未采取任何加固措施以及采取支护桩加固措施等。各项评价指标的分析结果表明,当超高层建筑群所在场地距河岸较近时,地震作用下边坡很容易失稳,采取支护桩加固措施可以有效提高场地的地震稳定性。