近场脉冲型地震作用下附加支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能研究

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能,对其进行拟静力分析,将双柱式现浇桥墩和双柱式纯摇摆桥墩作为对比模型,研究附加纯耗能支撑和自复位耗能支撑双柱式摇摆桥墩的滞回性能;分别对这四种桥墩结构进行动力时程分析,探究这四种桥墩在近场对称脉冲、近场非对称脉冲和远场无脉冲地震动作用下的动力响应。研究结果表明:附加支撑的双柱式摇摆桥墩中的墩柱仍具有摇摆机制,可有效避免墩身出现塑性铰发生严重的损伤破坏,同时附加的支撑可以显著提高桥墩的承载能力和耗能能力,有效降低桥墩结构的位移响应,特别是自复位耗能支撑还可额外为桥墩提供自恢复力,有效提高结构的抗震性能。

基于迭代p阈值算法压缩感知磁共振成像重构

从优化网络结构出发,在基于迭代软阈值网络的压缩感知磁共振成像深度网络基础上,加入由p阈值函数组成的优化模块,进一步优化软阈值函数,以抑制噪声,减少重建误差,从而提高重建质量。上述算法结合了压缩感知磁共振重建和深度学习的优势,所有参数都是端到端学习得到的,既具有很好的理论可解释性,又具有良好的网络泛化能力。对上述算法与其它算法进行对比,仿真结果表明,所提算法提高了磁共振成像的重建精度,特别对于结构复杂的磁共振图像重建效果更好。

连续梁桥质量转动缠绕索装置振动台试验

为发挥活动墩的抗震潜能,提升连续梁桥纵向整体协同受力效果,基于功能分离与协同受力原理,提出一种质量转动缠绕索装置。以一典型三跨连续梁桥为例,通过以不同地震频谱特性和地震强度的实际地震波作为激励的振动台试验,分析各类地震作用下等墩高模型和不等墩高模型结构关键位置的地震响应的变化规律。从桥墩墩顶加速度响应、位移响应和墩底应变响应等结构关键位置的试验结果可以看出,装置对于增强活动墩参与连续梁桥纵向整体协同受力的效果较为明显,且随着地震动输入强度的增加,装置的协同作用越发凸显。同时,装置的作用效果与装置本身的缠绕圈数、活动墩的墩高等因素有关,设计时需要根据结构墩高的不同确定装置的合理设计参数,以实现装置的最佳应用效果。

Analytical Solution and Simplified Formula for Added Mass of Horizontal and Vertical Motions of Truncated Cylinders Under Earthquake Action

This paper investigates the hydrodynamic characteristics of floating truncated cylinders undergoing horizontal and vertical motions due to earthquake excitations in the finite water depth.The governing equation of the hydrodynamic pressure acting on the cylinder is derived based on the radiation theory with the inviscid and incompressible assumptions.The governing equation is solved by using the method of separating variables and analytical solutions are obtained by assigning reasonable boundary conditions.The analytical result is validated by a numerical model using the exact artificial boundary simulation of the infinite water.The main variation and distribution characteristics of the hydrodynamic pressure acting on the side and bottom of the cylinder are analyzed for different combinations of wide-height and immersion ratios.The added mass coefficient of the cylinder is calculated by integrating the hydrodynamic pressure and simplified formulas are proposed for engineering applications.The calculation results show that the simplified formulas are in good agreement with the analytical solutions.

基于加权双向投影的决策专家权重确定方法

针对现有单向投影法存在相似度误判的问题,提出一种区间数矩阵加权双向投影公式,其能更好地度量矩阵间的相似性关系,进而提出基于加权双向投影的专家权重确定方法。首先将每位决策专家的决策矩阵进行集结形成平均决策矩阵,然后通过专家个体隶属度矩阵、非隶属度矩阵与群体平均隶属度矩阵、非隶属度矩阵的加权双向投影值来获得专家个体与群体的相似度,进而通过相似度确定每位专家的权重。不仅充分利用了决策数据,还解决了现有投影法相似度误判的问题。最后通过3种具体的决策实例分析,验证了所提方法的有效性以及适用性。

采用不同新型功能柱的地下车站结构抗震性能对比研究

基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震性能。当前对新型功能柱在地震作用下的力学行为已开展了大量研究,但对不同柱体形式对车站结构整体抗震性能提升效果并未开展系统评价,且缺乏直接对比研究。首先,针对某单层双跨地铁车站结构建立整体三维非线性数值分析模型,开展不同地震波及不同地震强度下传统方柱、分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等4种中柱形式下的地震响应计算,从车站层间变形、整体损伤及关键构件内力响应等方面对新型功能柱的减震效果进行对比评价。研究结果表明:在降低车站结构混凝土损伤方面,截断柱效果最佳,叠层夹芯柱次之,分体柱最弱;3种新型功能柱在提高结构中柱延性方面,叠层夹芯柱效果最佳,截断柱次之,分体柱最弱;在降低结构中柱内力响应方面,叠层夹芯柱最佳,分体柱次之,截断柱最弱。相关研究结果可为含内柱框架式地铁车站结构减震设计提供理论指导。

面向骨干网流量的非线性组合预测方法

为了提高骨干网流量多变复杂的情况下网络流量预测的准确度,提出基于灰狼优化支持向量机和双向长短期记忆循环神经网络的网络流量非线性组合预测方法.该组合方法利用灰狼算法优化的支持向量机泛化能力强、双向长短期记忆神经网络善于处理非线性问题且容错能力强的优势,以残差平方和最小为目标,根据两种方法的预测误差调节各自方法权重,动态加权得到组合方法的预测结果.仿真结果表明,本文所提预测方法在小时间尺度流量预测中发挥了组合模型的优势,可以更加准确的进行网络流量预测.

液化侧向扩展场地-群桩基础-结构体系地震破坏反应大型振动台试验方案设计

为系统研究液化侧向扩展场地钢筋混凝土群桩基础-上部桥梁结构的地震破坏机理,依托中国建筑科学研究院抗震实验室地震模拟振动台系统,开展了液化侧向扩展场地-桩基础-结构体系大型振动台系列试验。根据试验的研究目标,首先对系列试验的总体设计进行介绍,详细阐述了场地的制备与结构的设计和制作、各类传感器的布设及新型传感器的应用、地震动选取与工况安排等内容。利用试验数据对层状剪切箱的边界效应做简要分析,对阵列式位移计(SAA)直接测试液化土体侧向位移的结果进行评估。结果表明:模型箱边界效应不显著,SAA可有效测量可液化土体的侧向位移,为系列试验的对比分析奠定了基础。试验最终实现了液化诱导侧向大变形与桩基塑性破坏的宏观效果,达到预期目标,说明该次系列试验方法及其方案是合理的。该文试验技术与方案为今后同行开展类似试验提供一套系统、完备的方法。

海上风电桩-筒复合基础承载性能研究

基于有限元软件ABAQUS平台,建立了非匀质饱和黏土场地的海上风电桩–筒复合基础数值计算模型,对比研究竖向荷载V、水平荷载H和弯矩荷载M作用下不同筒结构尺寸的桩–筒复合基础的承载力系数,并采用正交试验法开展桩–筒复合基础的各向承载性能的影响因素研究.结果表明,饱和黏土的非匀质特性系数K对竖向承载力系数N_(cV)影响较小;K对水平承载力系数N_(cH)和抗弯承载力系数N_(cM)的影响呈指数型递减.筒结构直径D和入土深度L对各向承载力系数的影响存在交互作用.D对桩–筒复合基础承载力系数的影响最大,可以通过增加筒结构直径从而有效地提高桩–筒复合基础的承载性能.研究结果为海上风电桩–筒复合基础的设计提供了依据.

可液化倾斜场地的侧向扩展机制分析

针对已完成的液化水平自由场大型振动台试验,采用OpenSees有限元平台,建立了振动台试验的数值分析模型,并验证了该模型的可靠性。基于此,建立了地基整体倾斜的自由场数值模型,重点讨论了场地土体的非循环地震响应和液化侧向扩展机制。结果表明,建立的数值模型可以有效地模拟可液化场地的地震反应。倾斜场地中,可液化松砂与上覆非液化层界面处具有显著的相对位移,饱和砂土的应变累积从松砂层浅层开始,逐步向深层发展,超孔隙水压力增长和土体非循环应变累积未表现出耦合的现象,场地的中部土体控制非循环横向位移的发展。另一方面,土体液化过程中,当沿滑动面的剪切应力小于初始静剪应力时,液化侧向扩展启动。此时饱和松砂层的剪应力比在0.04~0.06范围内,略小于初始静剪应力比。此外,还发现液化诱导侧向扩展需要场地具有一定的倾斜度(大于0.5°);土的侧向位移符合余弦分布模式;随着场地倾斜度的增大,可液化深层土对整体侧向位移的贡献更显著。

转子-机舱组合体模型对海上风机结构特征频率和地震响应的影响

转子-机舱组合体(Rotor-Nacelle Assembly,RNA)又称风机机头,常用的简化模型包括点质量(RNA_M)、偏心点质量(RNA_ME)、偏心点质量-转动惯量(RNA_MEJ)和刚性机舱-刚性叶片(RNA_RB)。该文基于NREL 5MW单桩式海上风机原型,使用Abaqus软件分别建立包含这四种RNA简化模型的风机模型,以刚性机舱-可变形叶片(RNA_FB)风机模型为基准,分析不同的RNA简化模型对风机结构特征频率和地震响应的影响。研究结果表明:对于只涉及支撑结构1阶模态的问题,四种简化RNA模型计算的频率均是准确可靠的;当涉及支撑结构的2阶模态或/和扭转模态时,应采用RNA_MEJ、RNA_RB或RNA_FB模型;当涉及支撑结构的更高阶模态时,应采用RNA_FB模型。对于风机结构地震响应分析,RNA_MEJ与RNA_RB模型计算的结构响应更准确,但它们的大多数结构响应峰值的最大相对偏差均超过了10%,在实际工程应用时应慎重使用这些RNA简化模型。

混凝土材料真实动态强度及率效应机理研究

混凝土的动态承载力包括真实动态强度和惯性承载力两部分,并且真实动态强度存在极限动态强度。以往的研究并没有区分真实动态强度和惯性承载力,过高地估计了混凝土的真实动态强度。该文研究了混凝土材料应变率相关强度的物理机制,将混凝土的宏观承载力分为真实动态强度和惯性效应引起的附加承载力,分别揭示了真实动态强度与惯性效应的物理机制。物理机制表明混凝土的真实动态强度不是无限增加的,而是存在一个极限值,这与混凝土材料非线性单轴动态S准则的规律相同。因此,利用S准则来描述混凝土的真实动态强度。通过与动态单轴压缩试验结果和动态单轴拉伸试验结果比较表明,S准则能够合理地描述混凝土材料的真实动态强度规律,并且能够很好地反映混凝土材料的极限动态强度。

液化自由场地震响应大型振动台模型试验分析

开展了含上部黏土层、饱和砂土层、密实砂土层的可液化自由场地在水平地震动激励下的大型振动台模型试验研究,分析了地震动激励时饱和砂土液化后场地加速度、位移、孔压比时空响应等动力响应。试验结果表明:在小震激励时,场地动力反应较小,加速度反应自下而上不断放大,各深度处孔压比均较小,模型地基整体处于弹性反应阶段;0.3g汶川地震卧龙台地震记录输入时,孔压积累迅速,可液化土体最上部土层孔压比达到1,饱和土体液化,模型地基表现出明显的非线性反应特征,加速度反应在饱和砂土层中未有明显放大,土体卓越周期对应的反应加速度自下而上有不断增大趋势。该研究是土-群桩-上部结构体系大型振动台系列试验中可液化自由场动力反应部分,可供今后做对比分析和验证数值模拟参考。

基于等效线性化的土–地下结构整体动力时程分析方法研究

地下结构抗震设计简化分析方法离不开场地地震反应分析,而频域内的等效线性化方法是一维土层地震反应分析的主流方法。在一维土层地震反应分析的等效线性化方法的基础上,提出了一种地下结构抗震设计的等效线性化分析方法,并给出场地材料参数的确定方法。将该方法应用于地铁车站的横断面抗震分析中,并与土体直接采用非线性的Davidenkov模型进行的动力时程分析方法对比,两者计算误差满足工程需要的精度要求。此方法兼具场地等效线性化方法和地下结构动力时程分析方法的双重优势,可以作为一种动力时程分析方法运用于地铁车站等地下结构的抗震设计中。

液化场地–群桩基础–结构体系动力响应分析——大型振动台模型试验研究

进行了液化场地–结构体系动力相互作用大型振动台试验,对土体和桩基的加速度反应、饱和砂土层的孔压反应等进行了测试。重点阐述了土体和群桩基础的加速度地震响应特征和饱和土体的孔压发展规律,并对土体侧向变形规律进行了分析。试验研究结果表明:0.05g拍波输入时,土体和桩基对加速度反应有着明显放大作用,土体各处孔压比增长幅度不大,土体侧向位移较小;0.3g汶川地震卧龙台地震记录输入时,桩基加速度反应规律与土体反应基本一致,土体孔压比增长明显,上部土体完全液化;土体水平侧向变形较大。本文成果可为液化场地–群桩基础动力相互作用研究做对比分析和验证数值模拟工作提供参考。

基于细观模拟的混凝土动态压缩强度尺寸效应研究

在混凝土静态破坏尺寸效应方面开展的研究已经较为完善,而在动态破坏尺寸效应方面的研究还远没有形成一个统一的认知。混凝土尺寸效应根源于内部组成的非均质性,从细观角度出发,考虑材料非均质及细观组分的应变率效应,将混凝土看作由骨料、砂浆及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土动态破坏行为研究的细观数值分析方法,对不同应变率(1×10^-5 s^-1~2×10^2 s^-1)及不同尺寸方形混凝土试件单轴压缩破坏行为进行模拟与分析。数值结果表明:混凝土动态与静态加载下压缩强度尺寸效应规律存在明显差异,在动态压缩强度尺寸效应规律中,存在一个临界应变率(约为1 s^-1),即:低于临界应变率时,应变率增大时,压缩强度随试件尺寸增大而减小,且尺寸效应逐渐被削弱;达到临界应变率时,混凝土动态压缩强度与尺寸无关,尺寸效应被完全抑制;高于临界应变率时,应变率增大时,压缩强度随试件尺寸增大而增大,尺寸效应逐渐增强。最后对混凝土动态强度尺寸效应的产生机理进行了分析与讨论。

低应变率下混凝土动态拉伸破坏尺寸效应细观模拟

在混凝土静态破坏尺寸效应方面已取得了较完善的成果,而在动态破坏尺寸效应方面,包括其产生机制及对应的尺寸效应律的研究则非常匮乏。为探讨动态荷载作用下混凝土尺寸效应行为,从细观角度出发,结合混凝土细观结构特征,考虑动态加载下细观组分应变率效应的影响,建立了混凝土破坏行为研究的细观力学分析模型与方法。以双边缺口混凝土试件为例,对其在低应变率(10^-5 s^-1~1 s^-1)下混凝土动态拉伸破坏行为及尺寸效应进行细观数值模拟,并分析了应变率效应对动态破坏尺寸效应的影响。最后,结合应变率效应对强度及尺寸效应的影响规律—“强度增强效应”与“尺寸效应削弱效应”,在静态破坏尺寸效应律的基础上,建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式,并验证了理论公式的准确性和合理性。

P波作用下跨断层隧道轴线地震响应分析

基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,针对3D断层场地,通过求解等效二维场地地震响应,从而获得3D场地地震动输入的自由场响应,并将自由场响应转化为3D模型边界面上的等效节点力,从而建立含断层3D场地P波入射的倾斜输入方法。自由场算例验证所提方法具有较好精度,进而基于建立的输入方法,开展了跨断层隧道地震响应的数值模拟研究。数值模拟结果表明:在P波作用下,隧道跨断层部位处于拉、压、剪切的复杂受力状态,且断层处的隧道衬砌地震响应明显大于其他部位的地震响应;围岩的力学性质与断层的力学性质相差越大,断层处衬砌的地震响应放大越明显;断层处衬砌地震响应随断层深度的增加而增加。另外,跨断层隧道的地震响应受P波入射角度的影响较大,随P波入射角度的增加,断层处隧道衬砌的轴力、弯矩先增加后减小,而剪力具有逐渐减小的规律。

钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏及尺寸效应律研究

相比于混凝土材料,钢筋混凝土构件的破坏模式与机制更为复杂,采用混凝土材料层次的尺寸效应理论难以描述钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应行为。为研究钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏的尺寸效应行为,从细观角度出发,建立了钢筋混凝土悬臂梁三维细观尺度数值分析模型。结合现有试验数据,验证了细观模拟方法的可行性与合理性,进而拓展模拟与分析了剪跨比及配箍率对钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏尺寸效应行为的影响规律,发现:剪跨比对悬臂梁抗剪承载力有较大影响,对尺寸效应的影响很小;配箍率的增大提高了悬臂梁抗剪承载力,同时削弱了梁的抗剪强度尺寸效应。根据剪跨比及配箍率对悬臂梁抗剪强度的影响机制与规律,基于 Ba ant 材料层次尺寸效应律,建立了钢筋混凝土悬臂梁抗剪强度尺寸效应理论公式。对比模拟结果及试验数据,验证了所提尺寸效应理论公式的准确性与合理性。

箍筋约束混凝土圆柱轴压强度尺寸效应律

钢筋混凝土构件的破坏模式与机制区别并远复杂于混凝土材料,采用混凝土材料层面的尺寸效应理论与公式来描述钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应行为是值得商榷的。另外,混凝土材料尺寸效应理论公式难以反映钢筋混凝土结构构件中其他重要参数对尺寸效应的影响。以箍筋约束混凝土圆柱为研究对象来看:结合相关物理试验及数值模拟结果,凝练归纳出了影响其轴压破坏尺寸效应的主导参数--箍筋率;根据箍筋约束作用对柱轴压强度的影响机制与规律,在经典的Ba?ant材料层次尺寸效应律的基础上,建立了箍筋约束混凝土柱轴压强度的尺寸效应半理论-半经验公式。相关试验及模拟结果验证了该构件层次尺寸效应公式的准确性和合理性。