基于多尺度建模的高铁站雨棚结构抗连续倒塌分析

高速通过的失控列车是高铁站雨棚结构的倒塌风险源,对雨棚结构进行抗连续倒塌分析具有重要意义。为兼顾有限元分析的精度和效率,引入一致多尺度有限元结构建模方法,通过算例验证其应用于结构倒塌动力分析的合理性与准确性。以某高铁站的2个雨棚结构为背景,选取易受失控列车影响的区域建模,利用LS-DYNA建立多尺度模型。采用拆除构件法分析拆除柱后剩余结构的非线性动力行为,以考察雨棚结构的抗连续倒塌性能。结果表明:对于钢结构屋盖雨棚而言,拆除边柱、次边柱和中柱后,拆柱点竖向位移分别为17.6、13.1、12.4 mm,对应的梁端转角依次为0.0015、0.0011、0.0011 rad,均小于规范限值0.0096 rad,即钢结构屋盖雨棚在3种拆柱情形下均未发生倒塌;对于钢筋混凝土屋盖雨棚而言,拆除边柱和次边柱后,结构均发生了局部坍塌,但坍塌未延续,即不会发生连续倒塌;拆除中柱后,拆柱点竖向位移为88.6 mm,对应的梁端转角为0.0077 rad,小于规范限值0.04 rad,即钢筋混凝土屋盖雨棚结构变形较小,未发生倒塌。

新型修复用改性土修补性能试验研究

川渝地区有大量生土墙历史文化建筑,其中很多是全国重点保护文物,由于酸雨的侵蚀,这些文物破坏严重,为保护性修复生土墙历史文化建筑,研究在素土里加入水泥、料姜石、环氧树脂等掺和料,制出一种新型的修复用改性土,利用不同配比的掺和料改性土制成土坯试件,并对土坯进行收缩率、色差及耐水性试验研究,发现按照5%(质量分数,下同)水泥、10%料姜石、3%环氧树脂、82%土进行配比的修复用土,具有收缩率小、色差满足要求及耐水性能好的特点.

无机-有机改性土物理力学性能试验研究

川渝地区留存有大量生土墙历史文化建筑,且很多是全国重点保护文物,但大多暴露在野外环境中.由于各种因素,这些珍贵的历史遗迹都受到了不同程度的损坏.为保护性修复生土墙历史文化建筑,项目组在素土中加入水泥、料姜石、环氧树脂等掺和料,研究了一种新型的修复用改性土,利用不同掺和料配比的改性土制成土坯试件,并对试件进行抗压强度、耐盐腐蚀性、抗冲刷性及耐紫外线性能的试验研究.结果表明,按照5%(质量分数,下同)水泥、10%料姜石、3%环氧树脂、82%土进行配比的修复用土具有良好的力学性能和耐久性能.

增配起波钢板的RC梁抗震及抗连续倒塌性能

提升钢筋混凝土(RC)框架结构抗连续倒塌性能的常用方法是增加梁通长纵筋量,但这可能导致结构在地震作用下出现“强梁−弱柱”的不利破坏模式.本文提出一种不影响RC框架结构抗震性能且可提升其抗连续倒塌性能的方法,即在梁内增配局部脱黏的起波钢板.考虑不同的高长比(起波高度h_(kp)与起波长度l_(kp)的比)取值,进行增配起波钢板RC梁的低周往复试验.试验发现,起波钢板高长比取值适中(h_(kp)/l_(kp)≈3/40)的RC梁具有和常规RC梁相近的承载能力、刚度退化特征、耗能能力及变形模式.借助数值模拟进行参数分析,发现合适的高长比取值范围为1/16~1/8.对所设计的RC框架结构进行数值Pushover和Pushdown分析,结果表明,增配合适高长比(算例中取值1/10)的起波钢板几乎不影响结构抗震性能,并能大幅提升其抗连续倒塌性能.

大型冷却塔的预应力环形基础有限元计算

随着发电机组不断增大,冷却塔的环形基础尺寸也在不断增大。冷却塔环基作为特殊的环形超长混凝土结构,在复杂作用力、温度及地基土等因素作用下,不可避免出现裂缝。为解决该问题,提出对环形基础布置预应力钢绞线的方案,并以河南省某电厂大型冷却塔为例,采用ANSYS建立了冷却塔有限元模型,分析了自重、风荷载、温度作用及组合工况下冷却塔非预应力环基和预应力环基的应力分布规律。结果表明,非预应力环基在自重、风荷载、温度作用及组合工况下,环形基础的第1主应力最大值分别为1.64、2.41、3.43和6.04 MPa,环基对温度作用的影响最为敏感,风荷载次之,自重最小;施加预应力后,各荷载工况下预应力环基内外侧的第1主应力最大值为非预应力环基的56.6%,降低幅度显著。可见,对环基施加预应力以降低第1主应力值的效果是明显的,对减轻冷却塔环基病害有一定的工程借鉴价值。