新型限制力装置滞回性能试验研究

为满足结构理想延性构件的7项性能目标,提出一种新型限制力装置的完整构造和设计方法。设计4个新型限制力装置试件,完成大位移滞回加载试验和低周反复荷载试验,研究新型限制力装置的屈服荷载、屈服位移、弹性刚度、极限荷载、极限位移、屈服后刚度、延性系数、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数和骨架曲线。研究结果表明:新型限制力装置具有抗压抗拉承载力、稳定的屈服平台和饱满的梭形滞回曲线;限制力由最大轴向位移确定;等效黏滞阻尼系数随着变形增大而增大;骨架曲线为双线性;特殊构造具有拉压先后失效特征;新提出的限制受拉位移构造提供了二道防线;新型限制力装置可应用于空间结构以满足双向承受轴力、抗连续倒塌和消能减震功能要求,也可作为一种新型屈曲约束支撑和消能减震装置。

装配式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能研究

为了探究新型装配式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能,本文利用ABAQUS有限元软件建立了 5个节点数值模型,在合理选择材料本构模型及焊接模拟方法的基础上,计算各节点在水平低周往复荷载作用下的滞回性能,获得滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能能力等抗震性能指标.结果表明:水平往复荷载作用下,随着节点域梁端延伸长度的增加,节点的位移延性系数呈增大趋势;当延伸长度在一定范围内时,节点的能量耗散系数及等效黏滞系数均会随之呈增大趋势.由此建议了钢管混凝土柱钢梁节点域梁端延伸长度的合理范围,以期为钢管混凝土梁柱节点在装配式住宅中的应用提供参考.

考虑多因素耦合效应的冻结兰州黄土动力学参数研究

为了探究多因素耦合效应对冻结兰州黄土动力参数的影响,以分布在我国西部季节冻土区的兰州黄土为研究对象,通过动三轴试验研究了不同围压(0.1、0.2、0.3 MPa)、温度(−1、−3、−5℃)、含水率(14%、16%、18%)及加载频率(1、2、4 Hz)影响下冻结兰州黄土的动力参数变化特征。基于试验结果,分析了冻结兰州黄土最大动弹性模量、等效黏滞阻尼系数、参考应变幅值在温度、围压、含水率、加载频率等多因素耦合影响下的变化规律。结果表明,温度、含水率、加载频率和围压等耦合因素对冻结兰州黄土动弹性模量、参考应变幅值和等效黏滞阻尼系数的影响程度有差异。可以发现,冻结兰州黄土动弹性模量和参考应变幅值随温度变化的影响最显著,等效黏滞阻尼系数随加载频率变化表现最敏感。基于试验数据,对影响冻结兰州黄土的4种因素进行归一化和无量纲化处理,采用多元回归分析方法提出了冻结兰州黄土动力学参数的预测公式,有助于快速预测冻结兰州黄土在多因素耦合效应影响下的动力学参数变化特征。

中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构

依据地震波速得到的上地幔温度和气象台站记录的地表温度为约束,结合地表热流和热导率观测数据,利用有限元方法计算了中国大陆及邻区岩石圈三维热结构.基于此温度结果和GPS观测得到的应变率数据,以滑动摩擦、脆性破裂和蠕变三种强度机制为约束,计算得到了中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构.结果显示：弱强度和低等效黏滞性系数的下地壳在中国大陆及邻区普遍存在,并且下地壳的流变强度和等效黏滞性系数比上地壳和岩石圈地幔一般要低1～2个数量级;中国大陆范围内青藏高原存在着厚度最大、强度最低的下地壳;青藏高原的岩石圈强度和等效黏滞性系数比华北、华南和印度板块的都要低;岩石圈流变结构的横向分布特征与重力梯度带和地形过渡带比较一致.

带可更换连梁的双肢剪力墙抗震性能试验研究

设计了1个带有传统连梁的双肢剪力墙试件和1个带有可更换连梁保险丝的新型双肢剪力墙试件,通过低周反复加载试验对2个试件进行了抗震性能对比研究.研究表明,带有可更换连梁的新型剪力墙和传统剪力墙具有相同的承载力,其等效黏滞阻尼大于传统剪力墙,强度退化小,而且新型剪力墙能够将连梁的受损位置集中在保险丝,便于震后更换.

新型预制装配混凝土框架梁柱节点耗能能力分析

为综合研究一种非对称配筋的新型装配式框架节点的耗能能力,采用OPENSEES对1个新型预制节点(PC)及一个现浇(XJ)的抗震性能开展了低周反复数值模拟计算,由于新型节点预制梁采用非对称配筋,从滞回曲线和骨架曲线均可看出在反复荷载作用下其反应特性明显区别于普通钢筋混凝土构件特性。为了深入了解新型节点的耗能能力,分别对试件向上和向下加载的单调滞回耗能能力进行了计算分析,并比较了各个试件的等效粘结阻尼系数。结果表明,在加载前期,新型节点的耗能能力弱于现浇节点,但是待荷载施加到接近极限荷载时,现浇节点滞回曲线开始出现捏缩,等效黏滞阻尼系数下降,而新型节点黏滞阻尼系数在不断增大,说明新型节点有着较大的安全储备。

双剪型分阶段屈服阻尼器的设计与分析

为了增强金属屈服阻尼器的耗能能力,设计了一种U型、X型软钢相结合的双剪型分阶段屈服阻尼器。首先,调整U型软钢的弧半径、厚度,X型软钢的高度、厚度,以及二者的屈服强度,以达到分阶段耗能的目的。然后,针对阻尼器进行数值建模,分析其不同屈服阶段下的滞回曲线。在4.5 mm的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移关系曲线呈双折线形;在30 mm位移幅值下,阻尼器的荷载-位移关系曲线呈三折线形。最后,计算出阻尼器在不同加载位移幅值下的等效黏滞阻尼系数。通过U型和X型软钢的合理组合,可以达到分阶段屈服的目的。在小位移幅值工况下,U型软钢片首先发生屈服,起到耗能的作用;在大位移幅值工况下,U型和X型软钢片能够同时进入屈服耗能阶段,使阻尼器的耗能能力显著增强。

非惯性系中小球在液体管内运动的研究

讨论了一个做锥形运动的充满液体的管子中球的运动,通过理论研究,在分析了非惯性系中液体压强的基础上,得到了球在沿任意倾角运动的液体管中的运动方程,并重点讨论了系统不转动时、管子竖直放置时和小球密度与液体密度相同时3种特殊情况下小球的运动情况。通过定量实验,利用管子竖直放置时的实验曲线得到修正后的黏滞系数,最后基于此对不同角度放置的管子中球的运动进行了实验验证。

碳纤维布增强钢-木屈曲约束支撑低周反复加载试验研究

为提升胶合木结构抗震耗能性能,设计一种碳纤维布增强钢-木屈曲约束支撑,通过对10个支撑试件的低周反复加载试验,研究其承载力、破坏形式和耗能能力,并分析支撑约束比、碳纤维布的约束间距和层数的影响。结果表明,约束比大于3.5、且采用3层间距50 mm的碳纤维布时,支撑的荷载-位移滞回曲线饱满,可达到200倍的塑性变形要求。提高约束比、碳纤维布用量可以使支撑由整体失稳向局部屈曲转化、提高支撑性能:使用3层碳纤维布,间距由100 mm减小至50 mm时支撑受压承载力提高13%,累积耗能提高26%;使用50 mm碳纤维布间距,层数由2层提高至3层时支撑受压承载力提高9%,累积耗能提高19%。基于受弯承载力的支撑约束比设计方法和基于核心钢板局部屈曲假定的碳纤维布间距和层数计算方法可用于指导工程设计。