基于变形和能量的双参数损伤模型

为了弥补既有Park-Ang双参数损伤模型计算工作量大,不便于实际应用,且易产生较大累积误差等方面不足,针对RC框架结构,基于构件位移损伤和耗能损伤关系,提出了一种基于层的半解析半数值双参数损伤模型,并通过与Park-Ang模型计算得到的层间损伤模式对比,验证了所提出模型的有效性。同时,得出以下结论:构件损伤由位移损伤和耗能损伤两部分组成,其中位移损伤起主要作用,且针对各层梁或柱,二者之间有较好的线性关系;RC框架梁、柱层间损伤模式与结构累积塑性变形能分配系数沿楼层的分布趋势相同。

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标。在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数。

钢筋混凝土剪力墙构件双参数地震损伤模型研究

为了研究剪力墙的地震损伤,在分析现有结构地震损伤模型的基础上,基于理想弹塑性结构的恢复力模型,提出一种改进的双参数地震损伤模型。依据实验数据,采用该模型对钢筋混凝土剪力墙结构在低周反复荷载作用下的变形与累积滞回耗能进行分析,确定模型参数。对剪力墙结构损伤中最大变形引起的损伤和累积滞回耗能引起的损伤进行了比较,结果表明最大变形引起的损伤在结构损伤中所占比例较大,但累积滞回耗能引起的损伤不能忽略。

基于双参数模型的地铁车站地震易损性分析

为研究地震作用下地铁车站结构的动力响应及损伤状况,以某单层双跨地铁车站为研究对象,建立饱和砂土场地下地铁车站结构非线性动力体系数值模型.采取增量动力响应分析的方法,分别选取层间位移角模型和基于变形-能量的双参数损伤模型,对地铁车站结构进行地震易损性分析,从而求解地铁车站结构在不同地震烈度下的极限状态超越概率.分析结果表明:地面峰值加速度小于0.2g时结构偏于安全,损伤以轻度损伤为主;地面峰值加速度大于0.2g时,逐渐向中等损伤及更严重损伤过渡;结构损伤程度较轻(轻微损伤和中等损伤)时,最大变形对结构损伤起主要控制作用;结构损伤严重(严重损伤和倒塌)时,累计滞回耗能对结构的损伤起到关键作用.研究结果可为地铁车站结构的防灾减灾及抗震设计提供参考.

钢-混凝土试验模型结构地震损伤演化分析

为了研究地震作用下结构的损伤演化过程,对一3层钢-混凝土试验模型结构进行弹塑性分析.对经典Park-Ang双参数构件损伤模型进行了改进,并利用试验测试数据对损伤模型参数进行拟合.基于振动台试验测试数据对分析结果进行位移修正,并将修正后结果应用于改进模型中对结构进行损伤评估.结果表明,将修正后的结果应用到损伤模型中能够较好地反映结构的损伤程度,并能定量、连续地描述结构的损伤过程,可以对在地震作用下结构的构件和整个结构的抗震性能做出评估.

方钢管混凝土柱的地震损伤模型

为建立方钢管混凝土构件的双参数损伤模型,通过7根方钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能,获得了各构件破坏时的累积滞回耗能,通过回归分析得到了适合方钢管混凝土柱的双参数损伤模型。研究表明:方钢管混凝土柱在模型中的耗能因子β应为0.042;大于圆钢管混凝土柱的耗能因子,方钢管混凝土柱基于累积滞回耗能的损伤比例要远大于圆钢管混凝土柱。模型的建立对于方钢管混凝土结构的抗震设计及震害分析都具有重要的指导意义。

再生混凝土柱地震破坏Park-Ang模型试验研究

通过对不同配比的6根再生混凝土(RAC)柱进行低周反复试验,结合适用于普通混凝土柱的修正Park-Ang双参数损伤模型及实际结构各震害破损度Dc,确定了各RAC柱的循环荷载系数β的计算值。通过分析可得:再生骨料取代率及混杂纤维掺量对系数β均有明显的影响,需将二者同时作为计算系数β的重要因素。考虑配筋率对于系数β的影响,利用Matlab对以再生骨料取代率R、混杂纤维掺量Hf、配筋率ρa为基础的多变量线性方程进行拟合,确定了循环荷载系数β的计算公式:a fβ=0.0689ρ+0.02138 R+0.05614H,从而对修正Park-Ang模型作出了进一步修正,使其更适用于RAC柱的损伤计算。

盐渍土环境中RC桥墩柱地震损伤试验研究与计算分析

为了研究盐渍土环境中RC桥墩柱的地震损伤,设计制作了10根RC桥墩柱,对其进行了电化学快速锈蚀试验及低周反复加载试验。试验中的主要设计参数为轴压比和锈蚀率。观察和记录了试件的开裂过程及破坏形态,通过实测数据绘制了构件的荷载—位移滞回曲线。在已有基础上提出了锈蚀RC桥墩柱在低周反复荷载作用下的双参数损伤模型,并对其进行了对比分析。试验结果表明:锈蚀率越大,滞回曲线捏缩现象越明显,滞回环面积逐渐减小,峰值荷载和极限位移也逐渐减小,试件耗能能力和延性明显降低,其损伤越来越严重;轴压比越大时,试件极限变形越差,耗能能力越低,其损伤越严重。通过与Mccabe损伤模型及Park-Ang损伤模型进行比较分析,得知该损伤模型更能准确反应构件的实际破坏程度,可为盐渍土环境中RC构件的损伤评估提供参考依据。

基于双参数非线性组合的钢筋混凝土剪力墙损伤模型研究

为了研究钢筋混凝土剪力墙的损伤演化规律,提出了一种双参数非线性组合的损伤模型。模型采用位移项和累积耗能项进行非线性组合,可以考虑两者在整个地震过程中对损伤贡献的动态变化;另外,采用不可恢复变形计算位移项引起的损伤,解决了上下界不收敛问题。选用多组剪力墙构件试验数据并结合有限元程序来确定损伤模型中的组合系数,进而将提出的模型用于剪力墙构件往复加载及增量动力分析的损伤计算中,验证了其合理性和可靠性。最后,利用该模型分别进行了不同高宽比、边缘配箍率和轴压比剪力墙构件的损伤演化计算。通过分析发现,增大剪力墙高宽比会使构件较早进入屈服阶段,但会表现出较好的延性,增加剪力墙边缘配箍率会显著减缓损伤的发展,但建议控制在一定的合理范围,增大试件的轴压比会降低延性,使损伤发展加快。

框架结构爆破地震的损伤评估

按规范设计了一个8度区(0.2 g)的6层框架结构,通过非线性软件IDARC计算了结构在天然地震和爆破地震作用下的结构反应。引入框架结构的爆破双参数损伤模型,采用多参数破坏准则,计算了框架结构爆破地震的损伤值。框架结构在天然地震作用下,4、5层的损伤最大,而在加速度峰值很大的爆破地震波作用下,结构底部发生的损伤最大。同时,在天然地震波作用下,结构进入非线性后,累积损伤占结构损伤的很大部分;而在爆破地震波作用下,结构更多的是发生冲击破坏,累积损伤相对于前者较小。为框架结构爆破地震的损伤评估及推广应用提供了有效途径。

纤维增强混凝土剪力墙双参数地震损伤模型研究

以4个纤维增强混凝土剪力墙试件在低固往复荷载作用下的抗震性能试验为基础,充分考虑纤维增强混凝土良好的延性和抗剪性能以及水平荷载对试件累积损伤的影响,提出了纤维增强混凝土剪力墙双参数地震损伤模型。通过与试验结果对比,发现该模型能较好地反映纤维增强混凝土剪力墙的受力机理和破坏模式。在此基础上,采用试验过程和损伤指数相结合的方法,研究了影响纤维增强混凝土剪力墙损伤性能的主要因素,包括轴压比、箍筋体积配箍率和纤维增强混凝土区高度,并给出其损伤过程各个阶段损伤指数所对应的试验现象,为从宏观试验现象得出结构损伤程度提供了便利条件。

竖向收进钢束筒结构楼层地震损伤评估研究

为定量评估钢束筒结构地震后楼层的损伤情况,基于算例分析模型,采用有限元分析软件对两类不同竖向收进方式的3种钢束筒结构进行大震弹塑性时程分析。通过楼层的变形与能量分析,基于归一化的位移和塑性耗能双参数破坏模型,研究给出确定钢束筒结构地震下楼层损伤程度指标——楼层损伤因子计算公式,通过计算得到的楼层损伤程度与基于损伤现象确定的楼层损伤程度基本吻合,该计算公式可用于成束钢框筒结构楼层地震损伤程度的定量评估。钢束筒结构楼层通过灰色关联-逐步分析耦合模型评估的地震损伤程度与基于损伤现象确定的地震损伤程度一致,表明基于灰色关联-逐步分析耦合模型的楼层损伤程度评估方法可以准确地对楼层的地震损伤情况进行评估。

基于损伤指数模型的叠合装配式地下管廊节点损伤分析

针对地下管廊结构,设计了现浇和叠合装配式两种不同形式的节点,通过低周反复荷载试验进行地震损伤研究。试验结果表明,叠合装配式节点具有和现浇形式的节点相近的结构性能。结合试验结果,基于修正的Park-Ang双参数地震损伤模型和修正的欧进萍双参数地震损伤模型,对地下管廊结构节点的损伤模型进行了对比分析。研究表明,修正的欧进萍双参数地震损伤模型与试验结果符合较好,能正确地反映节点从开始加载到失效的整个过程,可用于此种现浇和叠合装配式节点的损伤分析。

改进的Park-Ang再生混凝土柱地震破坏模型的试验研究

通过对不同配比的6根再生混凝土(RAC)柱进行低周反复加载试验。由于现有普通混凝土结构地震破坏损伤模型均为基于普通混凝土结构所构建的,是否适用于RAC结构的地震损伤破坏计算仍不明确;为能够有效考虑RAC中再生骨料取代率及混杂纤维掺量等因素所造成的普通混凝土结构地震破坏损伤模型中循环荷载系数β的不确定性及其对损伤指数计算结果的影响,同时提高计算模型的预见性与可靠性,本文提出了一种适用于RAC结构的改进的双参数损伤模型。通过模型的计算结果与实际结构各震害破损度Dc的对比,确定了适用于RAC结构的双参数损伤模型中循环荷载系数β的值。