双曲面球型减隔震支座震后自复位性能研究

为研究桥梁双曲面球型减隔震支座的震后自复位性能并评价现有表征方法,采用公式推导、试验和有限元计算方法,综合对比分析支座的静态残余位移和震后残余位移。基于支座结构推导静态残余位移理论公式,并以竖向设计承载力5000 kN支座为例,进行支座自复位性能的拟静力试验验证;进行双曲面球型减隔震支座模拟地震振动台试验,分析静态残余位移和震后残余位移的差别;以32 m跨典型铁路混凝土简支箱梁为背景,建立MIDAS Civil有限元模型,通过非线性时程分析方法,分析单次和连续2次地震波输入工况下支座的震后残余位移和自复位能力。结果表明:支座静态残余位移为支座等效曲率半径与支座等效摩擦系数的乘积,支座自复位性能的静态残余位移与理论值较为符合,二者偏差为4.92%;振动台试验和非线性时程分析下的支座震后残余位移平均值均为2 mm左右,均低于静态残余位移的5%;双曲面球型减隔震支座支承下的桥梁减隔震体系可以避免产生累积性的震后残余位移,具有强复位能力,而目前用静态残余位移来评价双曲面球型减隔震支座的震后自复位性能较为不妥。

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究

为了探索配置无粘结部分预应力钢筋的混凝土柱在震后的复位性能,进行了4个无粘结部分预应力混凝土柱试件的低周反复荷载试验,其中3个试件配置了无粘结部分预应力钢筋,另外1个试件为不加预应力钢筋的对比试件。试验结果表明,无粘结部分预应力混凝土柱相比较于普通钢筋混凝土柱的滞回耗能能力相对较差,但震后残余变形较小,表现出了良好的复位性能;预应力度水平对无粘结部分预应力混凝土柱的残余变形、复位能力、承载力、延性和滞回性能等特性有重要的影响。

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能研究综述

对无粘结部分预应力混凝土的特点进行了介绍,从国外和国内对无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究、理论研究方面进行了论述,对研究中应注意的相关问题进行了分析。

钢筋混凝土框架柱复位性能的研究综述

介绍了研究钢筋混凝土柱复位性能的必要性,分析了现阶段对钢筋混凝土柱变形能力的研究状况,重点探讨了屈服曲率、等效塑性铰长度、极限变形能力的研究,为研究钢筋混凝土柱震后的复位性能做参考。

自复位钢组合导管架海洋平台抗冰减振及自复位性能分析

基于渤海JZ20-2导管架海洋平台,把原海洋平台的导管腿替换成不锈钢钢管混凝土结构,并且在海洋平台上增设预应力拉索,提出自复位不锈钢钢管混凝土-钢组合导管架海洋平台的概念。利用有限元软件ABAQUS建立了4种不同拉索布置方式的自复位组合海洋平台模型,对不同形式的海洋平台进行冰荷载工况下的减振性能分析和极端冰荷载作用下的自复位性能分析,分析结果表明自复位组合海洋平台具有明显的减振控制效果和一定的自复位能力。

复位性能参数在加固计算分析中的应用

提出复位性能的基本概念及其主要参数后,通过对某抗弯承载力不足的钢筋混凝土框架结构进行五种不同加固用钢量下的复位性能分析,将复位能力系数引入到加固计算分析中,初步探讨了加固用钢量对加固后框架结构复位性能的影响,得到了一些基本结论。

后张拉无粘结预应力混凝土柱复位性能研究综述

文章介绍了国内外在后张拉无粘结预应力混凝土复位性能的实验研究、理论研究等方面的最新进展,分析了存在的问题。

无粘结高强钢筋混凝土柱自复位性能研究综述

对后无粘结高强钢筋混凝土柱进行了介绍,分析了研究的必要性,从国内外对无粘结高强钢筋混凝土柱的耗能性能的实验研究、理论研究等方面进行了论述,介绍了最新研究进展。

采用自复位U形连接件的装配式钢框架-复合墙结构性能研究

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式。通过在两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中设置可滑移连接,实现了节点的耗能作用。研究结构表明:U形连接件水平段长度对连接件极限位移影响较大,可以通过双折线理想弹塑性荷载-位移曲线描述U形连接件在竖向压力与水平剪切作用下的荷载-位移关系。采用耗能连接件的结构在加载前期残余变形小,具有一定的自复位能力,并且能满足结构的大变形要求。通过以上分析,本文基于承载能力极限状态提出了耗能连接件的设计公式。

PC钢棒-钢筋混合配筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究预应力混凝土用钢棒(steel bar for prestressed concrete, PC钢棒)-钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,设计制作了5根相同尺寸、相同纵筋配筋率、不同PC钢棒替代率的PC钢棒-钢筋混合配筋混凝土柱试件,通过拟静力试验研究了PC钢棒替代率对试件抗震性能的影响规律。结果表明:随着PC钢棒替代率的提高,试件的裂缝分布高度降低,裂缝数量变少,滞回曲线的饱满程度逐渐降低,耗能能力降低,残余位移角减小,自复位能力增强;当PC钢棒的替代率不大于50%时,各试件的峰值荷载接近;当PC钢棒的替代率大于50%时,试件的峰值荷载随PC钢棒替代率的增大而提高;当加载位移角相同且不大于1.0%时,配置PC钢棒的混凝土柱的残余位移角较为接近,且明显小于未配置PC钢棒的钢筋混凝土柱的残余位移角;当加载位移角相同且大于1%时,柱的残余位移角随着PC钢棒替代率的增高而降低。

新型自复位钢框架-复合墙连接节点研究

内填RC复合墙钢框架结构在框架与内嵌墙之间设置开缝并安装耗能连接件能减小结构损伤,改善结构力学性能。提出在内填RC复合墙和钢框架结构之间采用新型折板型耗能连接件,并采用ABAQUS对连接件的受力性能进行分析,研究了节点的受力过程和破坏模式。将耗能连接件应用于两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中实现滑移连接。结果显示:折板连接件在竖向拉压荷载和水平侧向荷载作用下的变形损伤模式存在差异,折板角和折板弯折数目对连接件受力性能影响显著。折板连接件用于结构中时,结构加载前期滞回曲线表现出残余变形小的特点,具有自复位性能,因此折板连接件是一种具有自复位能力的连接形式。

预应力筋粘结形式对框架复位性能的影响

残余变形是衡量结构震后能否继续满足使用要求和可修复性的重要指标。首先提出以残余变形为目标的结构或构件复位性能的基本概念;然后利用已开发并经试验验证的纤维模型程序,完成了一榀预应力混凝土框架试件在不同预应力筋粘结形式下的数值模拟,初步探讨了预应力筋粘结形式对结构复位性能的影响。计算结果表明,对于按规范设计的预应力混凝土框架,框架柱预应力筋粘结形式对框架的复位性能产生较大影响,而框架梁预应力筋的影响则相对较小。实际工程中预应力筋宜优先采用部分无粘结形式。

具有复位功能的阻尼耗能支撑滞回模型与抗震性能研究

在传统磁流体阻尼器基础上提出了一种具有复位功能的阻尼耗能支撑,对传统Bouc-Wen模型进行了改进,建立了适用于阻尼耗能支撑的恢复力计算模型,并在Simulink环境下对改进的双Bouc-Wen模型进行仿真分析,将仿真结果与支撑有限元模拟分析结果进行了对比;基于OpenSees平台,对改进的双Bouc-Wen模型进行二次开发,并对采用具有复位功能的阻尼耗能支撑和普通防屈曲支撑的9层Benchmark钢框架结构模型进行了抗震性能对比分析。结果表明,双Bouc-Wen模型仿真得到的滞回曲线与有限元模拟得出的滞回曲线吻合较好,可以很好地描述阻尼支撑旗形滞回特性,具有复位功能的阻尼支撑可有效减小钢结构的最大层间位移及震后残余变形,阻尼耗能支撑结构具备良好的可恢复性。

自复位耗能支撑滞回特性及钢框架抗震性能分析

为验证利用组合碟簧复位、摩擦装置耗能的自复位耗能支撑(DS-SCEDB)工作性能,对一根长为1.6 m的DS-SCEDB构件进行了拟静力试验,研究了其拉压对称性、耗能以及复位能力,并建立能够考虑初始残余变形的支撑分段简化模型.采用LS-DYNA有限元软件,对该恢复力模型进行二次开发,对比分析支撑有无初始残余变形两种情况下DS-SCEDB钢框架的抗震性能.结果表明,DS-SCEDB具有稳定且饱满的旗形滞回,复位性能良好,初始残余变形仅为支撑长度的0.05%且不随加载幅值增大而增大,加载位移为12 mm时其受压恢复力和受拉恢复力之比为1.06,具有良好的拉压对称性.分段简化模型与试验得到的滞回曲线吻合程度较高,在地震荷载输入下也能较为准确地预测支撑的旗形滞回,恢复力模型预测值和试验值最大相对误差为8.44%.在设计地震激励下,DSSCEDB钢框架的最大层间位移角不超过1.89%,残余位移角小于0.09%.在DS-SCEDB有、无初始残余变形两种情况下,支撑框架结构层间残余位移角相近,层间位移角沿高度分布趋势相同,并且均满足规范限值要求.震后结构塑性发展程度低,结构塑性变形耗能平均占比分别为4.14%和3.62%.支撑因装配精度和构造尺寸产生的初始残余变形对结构的复位性能和抗震性能几乎没有影响.

摩擦耗能部分复位PEC柱组合框架抗震性能模拟分析

文中以试验试件为参考,考虑T形板翼缘对穿螺栓连接方式、柱顶轴压力、预拉杆力和摩擦螺栓预紧力4个设计参数,采用ABAQUS软件建立了7榀框架试件模型并进行抗震性能模拟分析,旨在研究各设计参数影响规律。基于模拟数据整理和应力云图,对试件滞回曲线、复位性能与耗能能力进行对比分析。分析结果表明:所有试件均实现了“中震水平自复位+摩擦耗能,大震水平承压连接部分复位+主体构件耗能”性能化设计两阶段目标,中震作用水平对应残余侧移角均不超过0.0029 rad,而大震作用水平仍不超过0.015 rad;对穿螺栓布置方式对结构受力进程影响明显;柱顶轴压力提高了试件初始抗侧刚度和中震作用水平的复位性能,而大震作用水平时二阶效应加快了结构损伤进程,复位能力降低。预拉杆力增大或摩擦螺栓预紧力减小,对应自复位连接的脱开弯矩与开始摩擦滑移弯矩比值(M_(a)/M_(b))增大,结构复位性能加强。

消除框架扩展的自复位钢板剪力墙—钢框架结构抗震性能研究

普通后张拉节点(posttensioned connenction,以下简称PT节点)自复位钢板剪力墙-钢框架结构由于框柱绕梁上下翼缘转动,形成开口,导致框架"扩展",因而转动会受到框架柱以及楼板的约束,影响此节点的性能。文章采用NewZBREAKSS节点,使得框架柱只绕梁上翼缘转动,从而解决上述诸多不利影响。为深入研究NewZ-BREAKSS节点自复位钢板剪力墙钢结构的抗震性能,利用有限元软件ANSYS,分别对不同厚度的内填钢板的1组试件进行模拟,对其受力分析、滞回性能、耗能能力、复位能力等进行了理论分析。分析表明:该节点形式的自复位钢板剪力墙-钢框架结构可以基本上消除了框架"扩展"现象,改善了节点区受力状态,同时便于梁与楼板的连接;节点局部及梁跨中锚固处强度不足会导致局部变形进而造成钢绞线预应力损失,影响复位性能;随着内填钢板厚度的增加,整体结构的承载力和耗能能力大幅提高,但是复位性能会降低。

自复位全钢型防屈曲支撑的工作原理与滞回特性研究

该文提出一种新型自复位全钢型防屈曲支撑(SC-SBRB),主要由防屈曲耗能系统和预压组合碟簧自复位系统并联组成。对其基本构造和工作原理进行了介绍,建立了能够准确描述支撑滞回特性的恢复力模型。采用ABAQUS有限元软件建立了具有不同设计参数的4个SC-SBRB实体模型,研究了支撑在低周往复荷载作用下的滞回特性及复位性能,并与恢复力模型计算结果进行了对比分析。结果表明,低周往复荷载作用下,SCSBRB的滞回响应呈现稳定饱满的类“旗形”特征,建立的恢复力模型能够准确地预测支撑各阶段的力学性能。SC-SBRB的自复位性能随碟簧初始预压力的增大而逐渐得到发挥,残余变形同步减小。当复位率达到1.0时,支撑最大残余变形率为0.039%,复位性能和耗能能力匹配合理。

新型自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度研究

提出一种新型绕梁腹板销轴转动的自复位方钢管混凝土框架梁柱连接节点.推导了自复位方钢管混凝土框架的抗侧刚度计算公式,通过有限元分析验证了公式的正确性.研究了钢绞线截面面积和初始预应力大小对自复位方钢管混凝土框架自复位能力的影响,探明了自复位框架的失效机制.结果表明:自复位方钢管混凝土框架具有良好的自复位能力,框架构件保持弹性.随着钢绞线截面面积增大,自复位框架刚度和承载力增大;钢绞线处于弹性时,初始预应力大小对自复位框架刚度影响很小.初始预应力合理取值可避免自复位框架失效机制的发生,并给出了初始预应力取值范围.

预应力钢管高强混凝土组合桥墩抗震性能试验研究

为了提高桥墩的抗震性能和自复位性能,首先设置预制钢管高强混凝土芯柱,并对其施加竖向预应力,浇注芯柱外混凝土再采用预应力钢带施加横向约束,形成三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩。通过对3个三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩与3个不同预应力形式的桥墩试件的低周反复加载拟静力试验,对三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩的受力机理、抗震性能和自复位性能等进行研究,着重分析试件裂缝的开展、破坏形态、骨架曲线、滞回曲线、刚度退化、延性、耗能性能和自复位性能。试验结果表明:相对普通钢筋混凝土桥墩,三向预应力钢管高强混凝土芯柱组合桥墩的抗震性能尤其是自复位性能得到明显的改善和提高。

腹板摩擦式钢框架节点震后可更换性能的试验研究

主要针对梁腹板带有摩擦耗能螺栓的自复位钢框架节点结构进行抗震性能和可更换性能的试验研究,探讨该类节点在往复荷载作用下的滞回性能以及节点域的变形特征。在参数选型的基础上,对5组钢框架节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,其中:4组试件具有自复位能力,分析了各试件的承载力、刚度、耗能性能和滞回特性等性能。综合研究结果表明:所提出的拼接节点能够利用摩擦螺栓的滑移提高节点的耗能能力,有效减少梁和柱主体构件的损伤,同时预应力筋提供了结构的自复位能力。试验结果表明:在地震作用之后,通过更换腹板及摩擦螺栓可以使结构的承载能力和耗能性能与震前基本一致,从而实现结构功能的快速恢复。