双连拱隧道施工中衬砌开裂与力学行为研究进展

双连拱隧道因其较高的空间利用率而在工程中被广泛应用,然而在后行洞施工过程中先行洞衬砌常发生开裂。为研究此过程中衬砌的开裂及力学行为,该文提出了将分布式光纤监测、反演分析方法及可反映混凝土开裂行为的有限元模拟相结合的研究方法,在广泛调研国内外文献的基础上,梳理总结了该课题组研究相关成果,包括:依托于实际工程,实现了分布式光纤监测在连拱隧道施工中的应用;提出了精度更高的衬砌结构力学行为反演分析方法;验证了利用总应变旋转裂缝本构模型反映复杂受力及约束下的钢筋混凝土构件力学性能和开裂模式的可行性。该文的研究方法与结论可为有关工程实践提供参考。

清华大学高层建筑结构精品课程及教材建设

回顾总结了40年来清华大学高层建筑结构课程教学实践和教材建设,重点介绍了近20年来以“厚基础、重实践、求创新”为特色的人才培养,以及“价值塑造、能力培养、知识传授”的“三位一体”教育理念在高层建筑结构课程和教材建设中的践行,包括:(1)教材组织架构创新,更符合结构设计的思维逻辑;(2)突出基本概念和设计理论,重点讲授“活”的、“可迁移”的知识;(3)通过课外程序计算和设计型作业延展课堂,有效形成课内、课外双轮驱动;(4)结合新结构体系的发明,采用问题导向式的研讨型授课,启发创新思维。

钢拉杆受力性能试验研究

为了考察钢拉杆在不同受力条件下的力学性能,对10根GLG650钢拉杆试件分别进行单调受拉和低周往复拉压试验,得到钢拉杆的荷载-位移曲线、屈服承载力、最大承载力、极限承载力以及相应的变形和破坏形态。试验及分析结果表明:钢拉杆屈服强化阶段,荷载-位移曲线接近于直线;在往复拉压作用下,长细比较小的钢拉杆荷载-位移曲线出现循环软化现象。受拉屈服后,随着钢拉杆轴向变形加大,反向受压时其侧向挠曲变形随之增大,杆件中部在压弯作用下进入屈服。钢拉杆的断后伸长率约为3.4%~6.8%,远小于钢材试样的破断伸长率。钢拉杆破断多发生在加载端或固定端,受压弯累计塑性损伤的影响,长细比较小时杆件中部破断的情况增多。根据受力特征点确定的钢拉杆荷载-位移滞回规则,可供在往复荷载作用下弹塑性计算分析时应用。

震损RC柱FRP加固后抗震性能数值模拟分析

使用有限元软件ABAQUS,基于箍筋约束混凝土、钢筋以及FRP材料的材料本构模型,完成了未震损未加固、未震损FRP加固和震损后FRP加固的RC柱抗震数值模拟分析。对震损后FRP加固的RC柱,完成不同程度震损模拟;使用生死单元法实现严重震损混凝土的剔除与替换以及FRP的加固;再模拟修复加固后RC柱的加载,模拟结果与试验结果基本吻合。对比了3种RC柱抗震性能的数值模拟结果,发现严重震损后用FRP加固的RC柱其抗侧刚度与承载力不能完全恢复,需要考虑不同损伤程度与不同FRP加固措施等对加固效果的影响。研究了不同损伤程度和加固方法下的RC柱,结果表明:对于中等震损的试件,纵横向FRP组合加固可以完全恢复并超越原有抗震性能;对严重损伤RC柱,外围损伤严重混凝土的修复与替换是影响震损RC柱加固后性能的关键;相较于仅有横向GFRP环向加固,纵横向FRP组合加固的效果更好。

开缝钢板墙抗震性能的试验研究

为了研究开缝形式对开缝钢板墙抗震性能的影响,完成了6组共12片1∶4比例的开缝钢板墙试件的往复加载试验。试验结果表明:开单层竖缝钢板墙的屈曲形态是竖缝间板带的单独扭转屈曲形态(第一类屈曲形态),屈服与破坏集中在竖缝的端部,造成竖缝间板带逐渐断裂,导致试件的刚度与承载力逐渐下降,滞回曲线出现剪切滑移现象;开双层竖缝钢板墙的屈曲是板内对角方向形成斜拉带的整板屈曲形态(第二类屈曲形态),到剪切位移角超过4%,试件的承载力没有出现下降,且滞回曲线相对饱满;竖缝间板带的长宽比越大,试件的抗侧刚度与屈服承载力越低;与开单层竖缝试件相比,开双层竖缝墙板的抗侧刚度与屈服承载力均明显提高。建议的试件初始刚度和承载力理论计算结果与试验得到的结果基本一致。

整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点试验

为研究整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点在预制楼板悬臂端竖向荷载作用下的受力性能,进行了1个边节点试件和2个中节点试件的静力试验.结果表明:3个试件的裂缝分布相同,且均为楼板受弯破坏;3个试件承载能力极限状态前的楼板悬臂端竖向荷载-挠度曲线基本相同,预制楼板固端受弯承载力差别不大,且与规范公式计算值的比值平均为1.29;套筒挤压搭接连接可有效传递预制楼板钢筋拉力;整体式拼缝可保证全装配楼盖的整体性,装配式剪力墙结构采用全装配楼盖时,预制楼板与预制墙之间可采用本文试件的整体式拼缝进行连接.

钢梁-钢筋混凝土柱连接节点试验研究

介绍了三个钢梁-钢筋混凝土柱连接节点在梁端往复加载的试验。试验结果表明,采用的梁贯通型连接具有良好的抗震性能,能够实现“强柱弱梁”、“强核芯弱构件”的抗震概念设计要求;提出了钢梁-钢筋混凝土柱连接设计建议。

深圳远洋中心大底盘双塔楼带转换层结构抗震分析

通过深圳远洋中心结构的弹性和弹塑性地震反应计算以及转换层及其上下楼层的局部结构的有限元分析,讨论了高位转换双塔结构抗震设计中的若干问题。计算结果表明,大底盘双塔结构塔楼之间存在平扭耦联空间振型;型钢混凝土转换箱梁能有效地传递上部结构传下来的力,但在转换箱梁与内筒连接部位、箱梁底板与顶板在筒体周围以及框架柱的位置存在应力集中;在转换层附近、塔楼与裙房连接附近以及设备层附近结构刚度有不同程度的突变。

武汉国际贸易中心大厦弹塑性地震反应分析

结合武汉市国际贸易中心大厦弹塑性地震反应分析,介绍了一种在现阶段实用又便于应用的多(高)层结构在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析方法.通过引入子结构的概念,采用单串或多串集中质量模型,分析了结构在罕遇地震作用下的动力反应,获得了相应的时程与反应包络图,从而对结构的抗震性能作出评价,对抗震设计提出建议.

某大型升船机塔柱结构模型振动台试验研究

本文介绍某大型升船机塔柱结构这一门式连体结构1/25缩比结构模型的振动台试验研究结果。试验中考虑了不同加速度记录、单向或多向同时激励等不同激励方式、加速度峰值以及船厢不同工作位置等因素的影响。试验结果表面,由于塔柱结构对称性强,塔柱结构的响应以单向响应为主,双向或三向同时激励下塔柱结构的响应可由单向激励下的响应合成;沿塔柱高度其纵横向的最大加速度响应包络图呈S形分布,在10层附近塔柱的加速度响应较小,此特征不受输入方式及输入地震动不同的影响;随着激励水平的提高与模型损伤的积累,塔柱水平加速度动力放大系数沿高度趋于均匀;船厢不同工作位置对塔柱结构的动力响应影响很小,但对船厢和塔柱结构间耦合力的影响显著,船厢处于最高位时耦合力最大。基于试验结果,得出现有设计结果可以保证该升船机塔柱结构在设计地震下的安全并有足够的安全储备。

多层大开间少内纵墙住宅结构动力实测及结果分析

作为多层大开间少内纵墙住宅结构抗震性能研究的一个部分，本文介绍了华威二十三号楼及试验模型不同工作阶段的动力实测工作，初步了解了这种结构的动力特性，分析了影响这种结构基本周期的因素，提出了计算基本周期的经验公式，为这种结构的抗震设计提供了依据。

梁纵筋锚固板锚固装配整体式梁柱边节点抗震性能试验

为研究柱纵筋套筒挤压连接、梁纵筋锚固板锚固的叠合梁-预制柱后浇核心区装配整体式边节点的抗震性能,进行了1个核心区剪切破坏和1个梁端弯曲破坏的边节点试件PEJ1和PEJ2的拟静力试验.结果表明:试件PEJ1核心区箍筋先于梁纵筋屈服,核心区混凝土严重剪切破坏,试件PEJ2核心区箍筋未屈服,梁固端混凝土压溃、纵筋严重屈服,2个试件均实现了预期的破坏形态;2个试件的力-位移滞回曲线有一定程度的捏拢,试件PEJ1滞回曲线捏拢程度略大、峰值后骨架线下降较快;2个试件的承载力试验值与规范相应公式计算值的比值分别为1.30和1.26,等效极限层间位移角分别为1/28和1/22;试件PEJ1峰值时梁变形为主,极限点时核心区剪切变形为主,试件PEJ2梁变形为主,核心区剪切变形占总变形不到5%;2个不同破坏形态试件的梁纵筋锚固板锚固未失效,后浇核心区装配式边节点梁纵筋可采用锚固板锚固.

钢框胶合板模板力学性能的试验研究

本文介绍了四组１２块钢框胶合板模板力学性能的试验结果，以便对这种模板的受力性能有所了解。基于试验结果，本文对这类模板的设计方法提出了建议。

北京大学体育馆钢屋盖施工模拟与监测

对北京大学体育馆钢屋盖进行施工模拟与包括施工监测的健康监测。采用有限元软件ANSYS对钢屋盖施工过程进行模拟分析;健康监测以监测钢结构构件的应力、索力和结构的位移为主。监测结果表明屋盖结构是安全的;在拉索预应力张拉方案调整后,精细的有限元施工过程模拟分析为该工程刚性环的成功卸载提供理论依据;模拟分析理论值与实测数据吻合较好,表明钢屋盖结构预应力施工过程的有限元模拟分析计算模型和方法的正确性。该工作和研究成果对保证北京大学体育馆钢结构屋盖在使用过程中的安全是重要的评估指标,同时对以后相关工程的设计与施工也有重要的参考价值。

部分竖向分布钢筋套筒挤压连接的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究部分竖向分布钢筋套筒挤压连接的预制剪力墙的抗震性能,完成3个预制墙试件和1个现浇墙试件的拟静力试验,其中,2个预制墙和1个现浇墙试件的部分竖向分布钢筋套筒挤压连接,1个预制墙试件的全部竖向分布钢筋套筒挤压连接,试件的剪跨比为1.76、轴压比为0.3,试件墙端按一级剪力墙底部加强部位构造要求配置箍筋。试验结果表明:预制墙试件和现浇墙试件均以压弯破坏为主,位移角大于1/150时水平力-位移滞回曲线有一定捏拢,平均割线刚度退化规律、耗能能力基本相同,预制墙试件的弹塑性变形能力、正截面受压承载力的安全储备小于现浇墙试件,但其极限位移角大于1/70、正截面受压承载力试验值与计算值之比大于1.1。位移角不大于1/75时,3个预制墙试件的水平力-位移滞回曲线差别不大、骨架线基本一致。3个预制墙试件均达到《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)规定的小震、中震和大震作用下结构抗震性能水准1、4、5对普通竖向构件的要求。

北京A380机库结构地震反应分析

为检验位于首都机场的北京A380机库结构在地震作用下的安全性,采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法计算该结构小震作用下的反应,采用基于静力弹塑性分析的能力谱法及动力弹塑性分析法计算该结构大震作用下的反应。结果表明:小震作用下,机库屋盖三层网架结构的中弦杆件受地震影响较大,三维地震作用下屋盖网架结构绝大多数杆件的内力大于单向地震作用下的内力,屋盖结构的水平地震反应大于竖向地震反应;大震作用下,支承屋盖结构的柱顶最大位移角远小于其限值,塑性铰主要分布在机库后墙x=122m、x=230m附近及大门开启边跨中的钢筋混凝土柱两侧的网架下弦杆件,钢筋混凝土柱刚进入屈服,结构整体刚度没有明显下降,结构整体尚未达到最大承载能力。北京A380机库结构设计达到预定的抗震设防性能目标。

CNP1000核电厂安全壳1:10模型拟动力试验

由半球形穹顶、筒体和2根扶壁柱组成的预应力混凝土安全壳是我国最新开发的CNP1000先进核电厂的标志建筑物。为验证其在峰值加速度为0.2 g的设计地震水平SL-2工况下的安全,为该安全壳的技术系统集成提供模型结构动态试验依据,完成了该安全壳一个11∶0预应力混凝土模型的单自由度拟动力试验。试验分两个阶段,加载方向分别与安全壳的扶壁柱连线垂直和一致;在有限元分析的基础上,确定了两个阶段试验单自由度体系的理论质量。采用人工波作为地震输入;每个阶段分别进行3个工况试验,地震峰值加速度分别为1 g、2 g和3 g,根据相似关系,对应于实体结构分别为0.1 g、0.2 g和0.3 g;模型结构阻尼比分别取为0.02、0.05和0.05。结果表明,在峰值加速度2 g地震作用下,筒体底部个别测点达到混凝土开裂应变,模型等效抗侧刚度降低仅5%;在峰值加速度3 g地震作用下,除筒体底部外的筒壁测点的应变都小于混凝土开裂应变,模型等效抗侧刚度降低约14%,结构处于弹性阶段。半球形穹顶安全壳具有大的抗震安全储备。

钢管高强混凝土构件截面弯矩-曲率全曲线研究

通过 12根钢管高强混凝土构件的抗弯试验 ,研究了钢管高强混凝土构件的受弯性能。采用条带法计算了钢管高强混凝土构件截面弯矩 -曲率全曲线 :根据试验结果 ,将截面弯矩 -曲率全曲线简化为三折线 ,给出了截面弯曲刚度的三折线方程和钢管高强混凝土构件截面受弯承载力的计算公式。

北京农村砖木结构抗震加固动力特性分析

根据北京地区既有农村住宅典型砖木结构(木柱支撑,木屋盖,外砖墙)的抗震性能特点以及农宅砖木结构未抗震加固模型的振动台试验损伤特征,结合北京地区8度抗震设防的要求,提出以下加固结构方案:①配筋砂浆带圈梁、②前檐加设钢门窗框、③房屋四角钢丝网砂浆加固,并设计2/3大比例缩尺模型,进行了8个工况振动台试验,研究了北京地区既有农村住宅单层砖木结构房屋上述抗震加固方法的有效性。通过与未加固模型的振动台试验损伤结果、动力特性、动力反应和频谱分析比较,验证了提出的加固方案的抗震性能和可行性。振动台试验结果表明:加固后模型达到了"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,为制定这类结构的抗震加固方案提供了依据。

视波速确定方法与行波效应研究

通过对地震波在单一土层和不同土层之间传播规律的研究,提出基于岩土层剪切波速的视波速计算方法,并给出多土层视波速简化计算公式,便于工程应用。对于均质土层,地面某点的视波速仅与该点震源深度、震中距和土层的剪切波速有关,视波速恒大于剪切波速。采用结构中点的视波速取代根据其两端点得到的视波速,可以避免结构各方向长度不同的影响,计算简便,误差可以忽略不计。在震源深度范围内,地壳厚度通常远大于覆盖层厚度,多土层的等效剪切波速与震源所在岩层剪切波速较为接近,场地类别对视波速的影响较小。算例结果表明,文中给出的多土层视波速简化计算方法,与视波速方程数值解的误差一般在5%以内。根据95%构件内力影响系数的最大值确定地震行波效应的放大系数,可以避免由于构件内力过小引起行波效应异常增大。厦门新机场分析结果表明,考虑多点激励地震效应后,航站楼结构底部总剪力变化很小;虽然框架柱、支承屋盖钢管柱和大跨度屋盖杆件内力的平均值减小,但部分构件内力可增大约5%~10%。