低周反复荷载下钢筋混凝土异型节点的损伤分析

基于钢筋混凝土异型节点的受力特点和破坏模式,提出了一种将其视为子结构进行损伤分析的方法,并建立了适用于低周反复荷载下钢筋混凝土异型节点的损伤模型.通过与试验结果相对比,证明,钢筋混凝土异型节点的损伤分析不仅丰富了伪静力条件下的实验内容,而且为该类节点受力机理和破坏过程的研究提供了一种行之有效的手段.研究表明,在伪静力条件下钢筋混凝土异型节点的总体损伤是由其内部各主要控制因素的损伤共同贡献而成,在加载之初受混凝土损伤影响较大,而在加载中后期则主要由节点核心区纵筋及箍筋的损伤起控制作用.

基于人工神经网络的钢筋混凝土异型节点滞回模型

讨论了应用神经网络技术模拟钢筋混凝土材料滞回行为的若干问题,建立了钢筋混凝土异型节点滞回特性的BP神经网络预测模型,并获得了满意的结果。分析表明,神经网络计算是钢筋混凝土构件抗震性能研究中的一种很有潜力的新方法。

苏通大桥南引桥场地土层地震反应的数值分析

针对苏通引桥建设的实际背景和软弱地基的特点,利用二维有限元整体分析法,对其场地进行了地震反应数值分析。采用等效线性化模型描述土的非线性性质,研究了基岩在一致输入及采用不同行波输入下的场地地震反应特点。计算结果表明,不同的行波速度和行波输入方向,对地表加速度以及相对位移的峰值和相位均有不同程度的影响,对于重要结构来说进行多点地震波输入下的地震反应分析,有助于科学合理地确定结构的地震动输入模式。

行波输入下土层有限元网格的划分原则

在行波输入下,用有限单元法分析土层地震反应时会遇到土层与基岩接触面如何离散化的问题。文中指出了在此情况下传统的有限元网格划分中存在的问题,并结合数值试验给出了沿行波输入方向进行土层有限元网格划分的原则。

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。

列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。

基于直接模态摄动法的无阻尼线性随机结构的随机振动研究(Ⅱ)——随机动力反应分析

提出了基于数论选点的直接模态摄动法,用以求解无阻尼线性随机结构的随机动力反应。以数论选点的直接模态摄动法为基础,求出随机样本的特征值和特征向量,然后利用模态叠加法,求解样本结构在样本荷载作用下的动力反应,把所有的样本反应统计分析,即求得结构的随机反应。由于在计算过程中,没有将随机反应分解为均值部分和摄动部分,因此,采用直接模态摄动法求无阻尼复合随机振动系统的反应不存在久期项问题。算例分析表明,复合随机振动系统的随机反应均值比均值荷载作用下均值结构的确定性反应要小。

基于人工神经网络的钢筋混凝土异型节点抗剪承载力预测

研究了利用神经网络技术分析钢筋混凝土框架异型节点抗震性能的可行性.从前馈神经网络原理分析出发,利用神经网络方法研究了低周反复荷载作用下的钢筋混凝土框架异型节点抗剪承载力与各主要影响因素之间复杂的非线性关系,并建立了承载力的BP神经网络预测模型.通过与试验结果相对比,新方法获得了令人满意的结果.分析结果表明神经网络计算在钢筋混凝土框架异型节点的抗震行为和力学特性研究领域是一种切实可行且极具发展潜力的新方法.

基于神经网络的钢筋混凝土异型节点损伤分析

提出了将神经网络技术引入到钢筋混凝土构件损伤分析中的意义,并介绍了其在结构分析中的应用。根据低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架异型节点的受力特点和破坏模式,定义了节点的损伤指标并分析了影响节点损伤指标的主要因素。利用前馈神经网络方法建立了该类节点的损伤模型。通过与传统分析方法相对比可知,在拥有了充分可靠的试验数据基础上将神经网络技术引入到伪静力条件下钢筋混凝土构件的损伤分析中可在一定程度上弥补传统计算方法的不足,为异型节点的研究提供了一种切实可行的途径。

基于静力子结构的多点输入拟静力位移求解

复杂场地的土层地震反应分析对结构的地震反应计算及抗震安全性评价有重要意义。采用直接有限元法对土层进行三维建模,可使系统的计算力学模型更加符合实际情况。但由此带来的计算量之大,使得传统的计算方法难以胜任。在此背景下,本文利用静力子结构方法推导了在多点输入模式下进行土层地震反应分析时拟静力位移的求解步骤,并通过均匀土层算例验证了行波输入下利用约束子结构模态综合法进行复杂场地地震反应分析的可行性。

复合材料加固梁模态分析的一种近似解法

基于摄动法的思想,合理地选择里兹向量,并利用最小势能原理来求解纤维复合材料包覆钢筋混凝土(FRP-RC)梁的模态特性。它将FRP-RC梁无阻尼自由振动方程加以简化,转化为一频率方程。在此基础上,计算了该梁在不同约束条件下的自振频率,并与其它方法进行了对比。结果表明,利用该方法不仅可以简化计算过程,而且计算精度也较高。

基于神经网络的土层阻尼系数转换频率预测

利用神经网络方法研究了地震波激励作用下,土层阻尼系数转换频率与各主要影响因素之间复杂的非线性关系。通过比较时域和频域的计算结果,探讨了在土层时域分析中,如何由滞后阻尼系数形成阻尼矩阵的问题。利用实际地震波的分析结果,建立了阻尼系数转换频率的BP神经网络预测模型,从而为利用滞后阻尼系数在时域中进行土层反应分析提供了依据。

复合梁模态分析的一种里兹解法

就复合材料包覆钢筋混凝土梁(FRP-RC)提出了一种分析其振动特性的近似方法,基于摄动法的思想合理选择里兹函数,并利用最小势能原理来求解纤维复合材料包覆钢筋混凝土梁的模态特性。这一方法在等截面均匀梁的模态子空间内实施,它将FRP-RC梁无阻尼自由振动时复杂的变系数微分方程加以简化,转化成一代数方程组来求解。在此基础上,计算了该梁在不同约束条件下的自振频率,并与其它方法进行了对比。分析表明,利用本方法不仅可以简化计算过程,而且计算结果具有较高的精度,对同类问题具有适用性。

复杂场地土层有限元建模的两个问题研究

土层的有限元模型由两部分组成:一部分是需要输出动力反应结果的核心计算区,另一部分是位于外围的旨在满足人工边界设置要求的扩展区。结合数值试验分析了对土层进行有限元建模时应该注意的问题,即,对扩展区地形、地质参数的近似对核心计算区动力反应结果的影响程度。提出了主、次扩展区的概念,并通过数值试验给出了主扩展区的建议取值范围。在实际建模时,除核心计算区要进行详细勘察外,位于主扩展区的地质资料也要保证精度;而对于次扩展区来说,在其地形、地质条件变化不很剧烈的情况下可对其做近似处理,由此对核心计算区域动力反应结果的影响有限。

基于直接模态摄动法的无阻尼线性随机结构的随机振动研究(Ⅰ)——随机自振特性求解

针对于多自由度线性复合随机结构的随机自振特性分析,提出了基于数论选点的直接模态摄动法。首先利用数论选点法选取结构样本,然后采用直接模态摄动法计算样本结构相对于均值结构的摄动量,从而得到样本结构的模态,最后采用统计方法求得随机模态。对于较少随机变量确定的随机结构,基于数论选点的直接模态摄动法,其计算效率较传统的MonteCarlo模拟法效率要高,可以很快很准确地得到计算结果。

FRP加固梁模态分析的摄动解法

采用基于Ritz函数展开的直接模态摄动法,求解纤维复合材料包覆钢筋混凝土(FRP-RC)梁的模态特性。在不考虑剪切变形和转动惯量的情况下,它将FRP-RC梁的无阻尼自由振动的变系数微分方程的求解转化成一组非线性代数方程组的求解,使得求解过程得以简化。在此基础上,计算了不同加固工况下FRP-RC梁在各种约束条件下的自振频率,并与其他方法进行了对比。数值结果表明,利用直接模态摄动法不仅可以简化计算过程,而且计算结果具有较高的精度和较强的适用性。

基于摄动原理的复杂土层地震反应分析的子结构法

把约束子结构模态综合法与直接模态摄动法相结合,建立复杂场地三维地震反应等效线性化分析计算方法。应用直接模态摄动原理,可简化各子结构模态分析过程,将特征值求解问题转化为线性代数方程组的求解,从而可有效提高计算效率。算例表明,该方法在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面优势明显。

基于神经网络的钢筋混凝土异型节点抗裂能力预测

利用神经网络方法研究了低周反复荷载作用下钢筋混凝土异型节点抗裂承载力与各主要影响因素之间复杂的非线性关系,建立了承载力的BP神经网络预测模型,预测结果与试验结果吻合较好。分析结果表明神经网络计算是钢筋混凝土构件力学性能研究中的一种很有潜力的新方法。

风致路堑积雪演化过程试验与模拟研究

路堑是交通线路常见的路基断面形式,因断面构造特征较路堤更容易发生风致雪灾害。为了给实际道路断面形式设计和风吹雪灾害防治提供建议和参考,采用风洞试验与数值模拟方法,研究了4种不同开敞形式的路堑在不同风速下风致雪漂移堆积演化过程,分析了风速和路堑开敞形式对积雪分布和演化过程的影响,并基于路面积雪量和积雪深度评估了不同路堑抵御雪灾害能力。结果表明:当上风侧边坡坡度大于下风侧边坡坡度时,路堑路面积雪量最少,路面的积雪最薄;增大风速和增加持续时间会加剧路面积雪,是影响积雪分布的重要因素;改变路堑边坡对减少路面积雪量作用有限,需设置其他防治措施来减轻道路风致雪灾害。

常用岩土本构模型的选择及对场地动力反应分析结果的影响

合理选择本构模型是土动力学问题数值模拟中的一项重要工作。利用PLAXIS 2D软件的土工实验模拟功能分别对4种常用的岩土本构模型——线弹性模型、摩尔库伦模型、土体硬化模型和小应变土体硬化模型在往复荷载下的理论滞回曲线进行了对比分析,并在此基础上研究了选择不同本构模型对自由场地震反应分析结果的影响以及不同本构模型中各参数的变化对场地动力计算结果的敏感性分析。研究结果为土动力学问题数值模拟中如何选择本构模型和合理判断数值分析结果提供了参考依据。