考虑结构损伤的CFRP修复RC墩柱地震损伤模型研究

为研究碳纤维材料(CFRP)修复损伤钢筋混凝土(RC)结构遭受地震作用的损伤演化规律,准确量化修复损伤结构状态,进行了10个钢筋混凝土圆墩柱拟静力试验,其中,8个墩柱试件为使用不同CFRP加固方法进行修复的损伤试件.基于试验结果,对8个典型地震损伤模型进行研究分析,引入材料性能折减系数来考虑结构初始损伤,建立了CFRP修复RC墩柱的双参数地震损伤模型,并根据试验现象和改进的损伤模型对钢筋混凝土结构的损伤程度进行量化分析.研究表明:使用典型地震损伤模型计算修复柱的损伤指标时,计算试件破坏时的损伤指标普遍偏大,且同一墩柱模型损伤指数的变化趋势有较大差异,损伤指数发展趋势与试验现象不符;根据试件参数进行非线性回归分析,得到了组合系数与设计参数的经验表达式,建议的损伤模型能够较好模拟CFRP修复加固墩柱的地震损伤演化过程;定义了钢筋混凝土结构损伤的5个等级,并给出5个等级的损伤指标界限值;对中等损伤(0.3<D≤0.6,D为损伤指标)的墩柱结构,建议对结构表面修复平整后使用预应力CFRP加固以达到更好的效果.

基于逆高斯随机过程的混凝土梁桥抗力退化模型

为准确体现混凝土梁桥抗力退化的时变性与随机性,运用逆高斯(IG)随机过程建立了结构抗力退化模型.基于现场检测数据,采用贝叶斯更新理论对IG随机过程进行实时更新.针对IG随机过程中的参数因先验分布与后验分布非共轭而难以采样估计的问题,提出了混合Gibbs采样法.结合数值案例论证了该方法的可行性,并将其应用于某一混凝土梁桥的抗力预测分析.研究结果表明:IG随机过程可利用现场检测信息对桥梁抗力退化过程实时更新;混合Gibbs采样法可解决IG随机过程的高维参数估计问题,克服了形函数中指数q值的经验性给定缺陷;随着服役年限的增大,桥梁结构的累积退化量逐步增大,当桥梁服役年限为60 a时,其累积退化量为服役年限为30 a时的3.48倍.与Gamma随机过程相比,IG随机过程避免了部分初始参数的假定,可得到更为精确的桥梁抗力退化模型.

铁路劲性骨架混凝土拱桥减隔震方案优化研究

为研究不同设防烈度下铁路劲性骨架混凝土拱桥的合理减隔震方案,以某主跨为445 m的铁路混凝土拱桥为分析背景,选用SAP2000结构分析软件建立全桥空间动力有限元模型进行非线性动力时程分析,对比了多级设防烈度下不同参数的摩擦摆支座和“摩擦摆支座+连梁装置”2类减隔震方案用于铁路劲性骨架拱桥的减隔震效率。结果表明:设防烈度较低时,摩擦摆支座能在一定程度上控制拱桥结构的地震响应,设防烈度高时控制效果有限,考虑行车平顺性,应优先选取半径较大的摩擦摆支座;“摩擦摆支座+连梁装置”方案在强震作用下,结构关键位置内力响应值没有明显增大,同时,伸缩缝位移值明显降低,提升了拱桥结构地震作用下的安全性。实际工程中,推荐使用“摩擦摆支座+连梁装置”方案以提高大跨度上承式铁路劲性骨架混凝土拱桥抗震性能。

桥梁评估与加固理论2019年度研究进展

综合运用现代测试手段、试验技术、评估理论、结构理论、数值仿真、数学统计预测等理论方法和技术手段,对既有桥梁在剩余服役期内的安全性和适应性给出评判,提出维护策略及加固方法,是桥梁工程的重要研究领域。基于该领域最新研究进展,对基于时变理论的既有桥梁可靠性评估方法、结合工程应用的可靠度计算方法、维修加固的策略、钢筋混凝土墩柱的抗震性能及其抗震加固、桥梁加固的新材料、新方法和新装备等研究进行了介绍和总结,并从对既有结构性能衰变的认识、发展新的理论与方法、根据实际需求拓展新的研究领域等方面对研究提出了展望。

桥梁评估与加固2020年度研究进展

由于大规模建设时期经济高速发展带来的桥梁建设需求与落后的技术储备之间的矛盾,今后10~30年,中国将面临日益增长的桥梁检修压力。基于桥梁评估与加固领域的最新研究进展,介绍了包括桥梁主要病害监测技术的化学方法和物理方法,以及传感器技术和信号处理技术在内的桥梁健康监测技术及装备;对比了基于时变可靠度理论和基于历史数据的桥梁健康评估方法,并论述了结构参数反演相较于人工智能的重要意义;介绍了针对抗弯、抗剪、抗震的局部加固方法,附加结构体系的整体加固方法,及电化学除氯技术等养护方法;介绍了网络级和项目级的维修加固决策方法。考虑到学科交叉特性,对一些先进的传感器、信号处理技术及评估理论也进行了着重介绍,旨在厘清其间内在逻辑,这或许能够起到一定的灵感和思路启发的作用。

近断层区域减隔震铁路桥梁地震动强度指标选取研究

为选取适用于近断层区域减隔震铁路桥梁的地震动强度指标,完善近断层区域减隔震桥梁基于性能抗震设计方法,从NGA-West2数据库中选取了236条近断层脉冲地震记录作为输入地震激励,采用单自由度Bouc-Wen非线性模型模拟减隔震桥梁力学特性,应用MATLAB编制计算程序,对强度折减系数R=1~8,初始周期在0.5~3 s范围内的Bouc-Wen单自由度模型进行了非线性时程分析。然后选用位移响应峰值结果作为地震工程需求参数,基于相关性、可行性、有效性三项评判准则评价了25个地震动强度指标的合理性。研究结果表明:近断层区域,短周期(0.5~1 s)减隔震桥梁选用有效峰值速度EPV进行抗震分析和评估较为合理;中等周期(1~2 s)减隔震桥梁宜选用Fajfar指标IF;有效峰值位移EPD可作为长周期(2~3 s)减隔震桥梁抗震分析和评估推荐指标;在全部周期(0.5~3 s)范围内,峰值速度PGV均适用。

预应力CFRP加固损伤钢筋混凝土墩柱的抗震性能试验研究

为了研究预应力CFRP加固初始损伤程度不同钢筋混凝土墩柱的抗震性能,设计并制作了4个钢筋混凝土墩柱试件,其中3个为带有不同预损伤的试件,1个为对比试件。对各损伤墩柱塑性铰区采用施加相同预应力的CFRP加固并进行低周反复荷载试验,获取各试件破坏过程和破坏特征。基于实测水平力-荷载滞回曲线、骨架曲线探讨了预应力CFRP加固对不同损伤程度钢筋混凝土墩柱的滞回性能、位移延性、耗能等重要抗震性能指标的影响。结果表明:使用预应力CFRP加固不同损伤程度的墩柱试件,损伤柱的承载能力、延性性能、滞回耗能等抗震性能均在一定范围内有所提高,提高程度随初始损伤的增大而减小;预应力CFRP加固损伤程度为轻度到中度的钢筋混凝土墩柱可以提高其安全储备。

再生塑料颗粒表面对改性混凝土的力学性能影响研究

对再生塑料颗粒表面对改善混凝土的力学性能进行了研究,将2组成分相同表面粗糙度不同的再生塑料颗粒添加到混凝土中,等体积取代部分细骨料,然后对再生塑料改性混凝土进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度及抗折强度试验.试验结果表明,掺入表面粗糙的再生塑料颗粒的混凝土的力学性能优于掺入表面光滑的再生塑料颗粒的混凝土.

初应力不同CFRP修复损伤RC墩柱抗震性能研究

为了研究碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)初始应力水平对既有损伤钢筋混凝土墩柱抗震性能的影响,开展初始应力不同的CFRP修复损伤钢筋混凝土墩柱的抗震性能试验研究。设计并制作7根钢筋混凝土圆截面墩柱,其中1根为对比试件,对其进行低周水平往复力加载至破坏,根据Park-Ang损伤指标模型计算其每个加载步相对应的损伤指标,选取损伤指标为0.1,0.3和0.6对应的加载步分别对另外6个试件进行低周往复荷载作用下的预损伤加载,对损伤墩柱塑性铰区使用初应力不同的CFRP缠绕加固后再次进行拟静力加载直至破坏。考察加固损伤柱的破坏过程与特征,研究不同加固方式和不同损伤程度对加固墩柱的荷载-位移曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能等抗震性能的影响。试验结果表明:无初应力CFRP和有初应力CFRP加固后,损伤钢筋混凝土墩柱的承载力、耗能以及延性等重要抗震性能指标都能得到一定程度的提升。相同损伤程度,有初应力CFRP加固试件较无初应力CFRP加固试件的承载力衰减和刚度退化更慢,纵筋的利用效率更高。损伤程度越大,使用预应力CFRP加固较普通CFRP加固的效果越好。

行波效应下劲性骨架混凝土拱桥地震响应规律分析

采用SAP2000建立了基于大质量法的动力分析模型,选取了4条NGA-West2数据库中与实际工程场地条件类似的地震波通过调幅后作为输入地震动,研究了行波效应对大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥地震响应的影响规律。研究结果表明:大跨度铁路劲性骨架混凝土拱桥在非一致激励下交界墩伸缩缝位移和主拱拱脚及主拱L/4处弯矩随相位差的变化具有周期性,且变化周期与结构1阶纵向自振周期基本一致,在相位差为结构1阶纵向自振周期的2n倍(n为整数)时结构响应处于峰值,在(2n+1)/2时结构响应处于谷值;跨中伸缩缝位移、拱顶轴力在非一致激励下分别为一致激励下的50~150倍,100~300倍;由于行波效应加剧了结构地震响应,在进行大跨度劲性骨架混凝土拱桥抗震设计时应考虑行波效应对结构关键部位的影响。

非一致激励下大跨度铁路斜拉桥地震响应规律

以一座主跨228 m的铁路钢桁梁斜拉桥为工程背景,采用有限元软件SAP2000建立了基于大质量法的动力分析模型,根据实际工程场地条件从NGA-West2数据库中选取了7条地震动记录作为地震激励对结构进行非一致激励分析,探讨桥梁结构地震响应与地震波到达两主塔时差(相位差)之间的内在联系。结果表明:大跨度铁路斜拉桥在非一致激励下塔顶位移响应峰值与墩底弯矩响应峰值均随相位差呈周期性变化,且变化周期与结构一阶自振周期基本一致;工程结构设计中可通过调整桥梁跨径与结构自振周期,使相位差接近结构一阶自振周期的(2 n+1)/2倍(n为整数)以降低非一致激励下结构地震响应;对于大跨度空间结构抗震设计,考虑行波效应的影响十分必要,应进行相位差为一阶自振周期整数倍的非一致激励分析。

大跨度高速铁路斜拉桥非一致激励分析方法研究

采用非线性结构有限元软件SAP2000建立了全长492 m的大跨度高速铁路钢桁梁斜拉桥动力分析模型,根据实际工程场地条件从NGA-West2数据库中选取了4条地震动记录作为地震激励,分别基于位移法与大质量法进行了动力响应分析,评估了2种方法在大跨度高速铁路斜拉桥动力响应分析中的计算精度。研究结果表明:基于位移法进行结构动力响应分析会出现工程上难以接受的误差,该方法不适用于大跨度高速铁路斜拉桥非一致激励计算;基于大质量法进行结构动力响应分析的精度较高,该方法是复杂大跨度结构非一致激励分析的有效手段。

近断层脉冲型地震设计谱研究

为考虑速度脉冲效应对近断层区域抗震设计反应谱的影响,提出了一种基于场地特征周期T_g和脉冲周期T_p的反应谱生成新方法,该方法将结构周期以T_g和T_p作为分界点,分3段进行归准化。使用Shahi和Baker提出的脉冲地震识别方法,从NGA-West2数据库中选取226组矩震级在5~7.9、断层距在0.07~60.9km的脉冲地震记录,作为输入近断层脉冲型地震动记录集。采用MATLAB编制动力计算和统计分析程序,对比分析了T_g和T_p双周期规准(TTN)方法与既有非周期规准方法、单周期归准方法生成的近断层脉冲型地震反应谱在场地一致性、数据离散度等方面的优劣,在此基础上拟合得到了基于TTN速度放大系数β_v谱的近断层脉冲型地震抗震设计谱。研究结果表明,相比现有方法生成的反应谱,TTN方法生成的β_v谱具有显著优势:(1)各类场地上的均值谱一致性较佳,有利于更加高效地利用有限的脉冲地震动记录;(2)全周期范围内数据离散性较小,均值谱更具代表性;(3)各类场地上变异系数较为一致,可通过一个统一的系数调整全部场地上的均值谱数据保证率;(4)基于TTN方法的β_v谱提出的近断层脉冲型地震设计谱能较好地反映局部工程场地特性和速度脉冲效应对结构地震响应的影响。

我的鸡宝宝——小黄

我有一只可爱的鸡宝宝，它是我生日的时候蚂蚂送给我的礼物，我叫它小黄，我们一家都很喜欢它。