CFRP-聚合物砂浆加固震损构造柱约束砖砌体墙试验研究

为研究斜向碳纤维布条带或斜向聚合物砂浆条带与外覆角钢组合的加固方式对震后砌体结构的加固效果,对模拟经过地震作用的三面带构造柱约束砌体墙片进行抗震加固,并进行拟静力试验。三面砌体墙均采用角钢外覆加固,面层采用不同方式处理。研究结果表明:采用碳纤维布-聚合物砂浆条带的加固方式能很好地恢复震损墙体的承载能力和变形能力;碳纤维布条带在限制裂缝开展以及提高震损结构延性方面有一定贡献;面层采用斜向聚合物砂浆条带加固的震损墙体延性和承载力均较低。工程实际应用中,建议考虑两种材料的复合加固形式。

型钢组合加固震损RC框架抗震性能试验研究

震损RC框架需在震后得到快速修复,考虑采用加强局部构造及提高整体结构抗震能力的方法,以恢复甚至提高震损框架的抗震能力。结合框架在地震作用下的受力特性及破坏模式,先对柱采取外包角钢与缀条的局部加固,后对整体框架分别采取薄壁钢板剪力墙、斜支撑、V形屈曲约束支撑方式进行加固,并对加固后试件进行低周往复加载试验。结果表明:组合加固后试件抗震性能改善明显,将原框架的“强梁弱柱”转为符合抗震要求的“强节点弱构件,强柱弱梁”破坏。破坏时支撑及薄壁钢板先破坏,能有效避免主体框架过早破坏。试件加固后承载能力、初始刚度、延性及累积耗能均比未加固试件提高显著,且承载力及刚度退化均较缓慢,最后破坏为累积损伤所致。采用V形屈曲约束支撑加固的试件由于其具有多重耗能能力,其抗震性能及延性均好于其他两种组合加固方式的试件,综合考虑试件加固后的抗震性能及破坏模式,建议选用此种方法加固。

坝前滑坡涌浪压力分布对震损拱坝损伤影响的研究

强震中震损边坡在震后比震前更容易诱发滑坡,震后滑坡涌浪可能会对震损拱坝产生附加损伤,可能造成坝体溃决。现有的滑坡涌浪对坝体研究主要针对震前完好拱坝,并且通常将坝前涌浪简化为沿着拱向波高及相位完全相同。然而关于滑坡涌浪的研究表明,传播至坝前的涌浪在坝面不同位置存在比较明显的高度差和时间差。针对强震中震损拱坝在震后承受涌浪冲击的问题,本文以某高拱坝为例,基于中国水科院涌浪高经验公式,分析了坝前涌浪高的分布规律,识别出了三种典型的坝前涌浪压力分布形式。基于所定义的拱坝损伤影响度量指标,分析不同坝前涌浪压力分布对震损拱坝损伤的影响。结果表明,坝前涌浪分布存在高度差和时间差时,其压力分布对震损拱坝的影响比按均匀分布涌浪考虑的影响会更大。以均匀分布的涌浪压力形式分析震损拱坝所受的影响时,对危险性的评估会怕偏于不足,因此,建议考虑坝前涌浪空间分布和时间特性的影响。该研究结果可为震后滑坡涌浪的安全评价提供参考。

预制剪力墙震损修复抗震性能试验研究

中国现阶段以及未来将存在较大数量的装配式建筑,装配式建筑的抗震韧性成为研究热点。该研究针对抗震韧性中的震损修复问题展开研究,以灌浆套筒连接预制剪力墙为研究对象,参照现有现浇构件的震损修复方法,考虑初始灌浆缺陷对预制剪力墙震损特征的影响,对两个震损预制剪力墙进行了严重损伤状态下的修复。随后进行了拟静力试验,并与现浇剪力墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明:现浇构件中常用的置换混凝土加固法同样适用于震损预制剪力墙构件,尽管钢筋屈服前混凝土的裂缝开展与现浇试件存在一定差别,但修复后的试件也呈现出了弯曲破坏模式;修复后试件的承载力、变形能力和耗能能力与现浇试件基本一致,灌浆缺陷虽然会影响预制剪力墙构件的震损模式,但对震损修复后的试件的抗震性能影响较小;采用现有置换混凝土加固法修复震损预制剪力墙,基本可实现与现浇剪力墙构件一致的抗震性能。该研究的成果可为灌浆套筒剪力墙构件的损失后果函数研究以及该类结构的抗震韧性设计方法研究提供重要参考。

双向加载下钢筋混凝土框架柱震损分级及损伤模型对比分析

目前已有的RC框架柱震损划分原则及对应损伤指标计算方法主要基于水平单向受力下的研究成果。相比单向受力,相同加载位移下水平双向受力RC框架柱的抗震性能明显退化,损伤加剧,因此RC框架柱的震损分级量化需考虑双向地震作用。本文基于已开展的RC柱双向滞回试验,提出了双向受力下RC柱基于骨架曲线的震损分级原则;基于8个典型双向损伤模型,对7个双向受力RC试验柱不同损伤级别对应的损伤指数进行了对比分析,推荐了适用于双向地震作用下RC柱震损分级判定的2个损伤模型以及对应的震损分级指数区间建议值,并对2个模型的特点和适用性进行了讨论。之后采用该损伤模型和震损分级评价指标对典型双向受力柱的抗震性能影响因素进行了分析。结果显示,损伤评价结果与试验结果和试验现象吻合较好,该方法可较好地适用于双向滞回加载RC柱的损伤评估。

采用塑性铰迁移法加固的钢筋混凝土震损桥墩抗震性能试验研究

进行了2个采用塑性铰迁移法加固的震损桥墩拟静力试验,分析比对了加固前后结构的破坏现象和破坏模式、桥墩力-位移滞回曲线、力-位移骨架曲线、荷载退化曲线、刚度退化曲线及位移延性和抗力等参数,研究分析了震损桥墩加固后桥墩承载力、刚度及延性等抗震性能的变化,评价了加固方案适用性。进一步地给出了桥墩损伤区域划分标准及各损伤区域材料属性的合理折减取值,提出了采用塑性铰迁移法加固的震损桥墩的强度及延性的合理计算方法。

九寨沟震损山地典型人工林修复效果分析

在2017年九寨沟地震后,为修复受损的林地,相关部门采取了人工林种植的修复手段。为给区域生态恢复提供数据支持,运用等距法分析了2017—2021年九寨沟地区植被NDVI的时空变化特征,以及云杉-红桦、云杉-疏花槭-连香树、油松-青榨槭、云杉-疏花槭这4种典型人工林组合的凋落物性质。结果表明:1)2018年九寨沟地区覆盖度略有下降,但5年间整体覆盖度上升了0.0082;2)修复效果最好的组合是油松-青榨槭,其次是云杉-疏花槭-连香树。

基于媒体词云与自然语言处理的城市建筑震损评估

地震作用下基础设施工程的损毁会造成区域功能瘫痪,对城市区域的震损评估与救援及重建工作提供重要参考。为了做出快速明智的决策并对重大灾害事件做出快速响应,需要对建筑损坏的空间分布和严重程度进行快速评估。考虑到地震灾情后受灾群体在网络媒体和社交平台的信息要新、要快于专家进行实地评估的速度,而受灾区域的建筑物破坏状态有可能从轻微破坏到完全倒塌,对每一栋建筑逐栋细致评估是复杂且耗时的过程。为此,该研究试图利用自然语言深度学习模型BERT对基于震损破坏的文本描述对建筑物损伤进行分类评估。使用《中国地震烈度表》(GB/T 17742-1999)对受灾区域的单个建筑物的破坏状态进行预分类。为了验证所提方法的有效性,该研究收集了2016年台南地区6.4级地震后的300多座单体建筑物并建立了文本词云数据集。该数据集由343个建筑物(121个轻微破坏标签,128个中度破坏标签,94个严重破坏标签)组成,其中85%作为训练与验证数据集,剩余的15%用于鲁棒性测试。当BERT模型识别测试集的GB/T 17742-1999标签时,整体准确率达到81%。该研究只是试图建立一种新的高效震损评估方法,使用该方法对媒体与社交平台的震损文本描述进行分类评估,能够为应急救援决策提供信息依据并节省一定的战略部署时间。

钢筋混凝土框架结构震损预测模型参数敏感性

应用机器学习算法进行钢筋混凝土框架结构地震易损性评估时,结构特征参数冗杂且无法便捷选取,针对此问题本文采用基于神经网络的敏感性分析方法,利用2个训练有素的神经网络模型,分别从结构层次和构件层次探究了不同输入参数对结构震损指标的影响大小。进行敏感性分析的参数包括5个几何参数(结构层数、标准层高度、X向跨度、X向跨数、Y向跨数)、2个设计参数(抗震设防烈度、场地类别)和1个地震动参数(地面峰值加速度)。结果表明:平面尺寸参数对结构及构件层次的震损指标敏感性均较小。剔除敏感性较小的参数后,在重要震损指标的预测上仍然有较高的准确性,为钢筋混凝土框架结构的震损预测提供了更简便的参数输入依据。

修复震损装配式剪力墙抗震性能试验研究

对震损建筑进行加固修复能快速恢复震后的正常生活秩序,降低灾后重建的资金投入.随着装配式建筑的广泛应用,有必要针对装配式建筑震损修复后的抗震性能开展研究.本文采用两种不同方法对震损的装配式剪力墙进行修复,分别是高强灌浆料置换破损混凝土法和植筋并用钢筋网片包裹增大截面法.采用拟静力试验和有限元分析,对比修复的震损装配式剪力墙与原剪力墙在破坏模式、承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等方面的变化,以综合评价两种方法修复剪力墙的抗震性能.研究表明,两种修复方法都能够使装配式剪力墙的承载能力得到恢复,延性和耗能能力得到提高;使用植筋并用钢筋网片包裹增大截面法修复的试件破坏特征是钢筋网片拉断,其约束作用充分发挥,震损修复效果更好.采用的两种修复方法,施工简便、成本低,为此类结构的震损修复提供有益参考.

钢-聚合物砂浆加固震损后砌体结构振动台试验研究

提出了一种适用于砌体结构的新型钢-聚合物砂浆组合加固方法,为研究该方法加固震损后砌体结构的抗震性能,设计了2层1/2缩尺振动台试验模型,对加固前(M1)试件和加固后(M2)试件进行振动台试验,对比分析了试件M1,M2的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏形态。试验结果表明:采用钢-聚合物砂浆加固法可有效提高震损砌体结构的抗侧刚度,限制塑性损伤的发展,有效提高了震损后砌体结构的抗震性能。加固后试件(M2)一层变形较小,承载力主要由原结构墙体及砂浆面层提供,不同部位钢丝及洞口槽钢应变均处于较低水平,表明结构一层仍具有较高承载力安全储备。

CFRP加固震损填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固震损填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能,完成了3榀已经震损的填充墙RC框架试件及1榀完好空框架试件CFRP加固后的拟静力试验,获得了CFRP加固震损后填充墙RC框架结构的破坏形态和滞回曲线,分析其承载力、刚度退化、耗能和延性等抗震性能指标,并与完好未加固试件进行对比。结果表明:CFRP加固震损空框架试件,可以有效提高试件的峰值承载力和耗能能力,结构刚度退化水平缓于原试件;CFRP加固震损刚性连接填充墙RC框架试件,可以恢复试件的承载力、刚度和耗能能力至震损前水平;CFRP加固震损柔性连接填充墙RC框架试件,由于橡胶的存在延缓了填充墙与框架之间较强的顶推作用,延缓了填充墙的破坏,使得框架和填充墙依然能够协同工作继续抵抗水平荷载,当试件较大变形时,CFRP充分发挥约束作用,其峰值承载力、耗能能力都可以得到显著提高,刚度退化也较原试件缓慢。

基于DRSA和CART的桥梁震损状态决策关联规则提取

为了解决桥梁在地震作用下发生各类损伤与不同影响因素之间的关系复杂且难以发现的问题,将桥梁的破坏情况与桥墩类型、结构类型、支座类型、平面线形、基础类型、交角、断层距、峰值地面加速度等影响因素相结合,利用优势关系粗糙集对桥梁损伤的条件属性进行约简,提取了汶川地震中374座桥梁发生各类破坏的最少关联规则集,另选20座桥梁进行测试,将结果与不可分辨关系粗糙集理论和分类回归树算法进行对比,结果表明对于震后桥梁损伤状态评价决策关联规则,采用基于优势关系粗糙集理论生成的规则比传统的基于不可分辨关系粗糙集理论和分类回归树算法生成的规则更加准确,因此在今后的桥梁损伤判别研究和规则提取中可以加以利用。

基于损伤分布模型的震损RC框架力学性能分析与实证研究

震损结构的剩余荷载位移响应分析十分重要,是准确评估震后钢筋混凝土(RC)框架结构剩余性能的基础,然而震损结构损伤的不均匀分布为其荷载位移响应的定量分析带来了困难。本文基于纤维梁柱模型提出了一种能够考虑地震损伤不均匀分布的震损RC框架数值模型。基于震损RC框架的损伤现象对其损伤分布进行了量化,考虑了材料损伤沿柱高度与截面深度的分布;基于量化结果分别确定了RC框架中各纤维梁柱单元中不同位置处纤维的损伤本构关系,并对其剩余荷载位移响应进行了定量分析;以一个一榀三层四跨的RC框架试验为算例,对模型进行了验证。结果表明,本文模型能够较为准确地模拟震损RC框架的剩余荷载位移响应,其中最大剩余承载力、刚度和屈服强度等各项指标计算误差均值均在10%以下,因此本文模型能够为震后RC结构的评估工作提供一种新的思路。

CFRP及钢板复合加固震损方钢管混凝土框架结构抗整体性倒塌能力分析

为了研究CFRP及钢板复合加固震损方钢管混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力,基于OpenSees开放平台,通过折减材料的刚度和强度模拟地震损伤,建立3榀分别为未加固、中度损伤加固和重度损伤加固的两跨三层方钢管混凝土框架结构数值模型,对其进行低周往复分析,并通过与试验结果对比验证了模型的可行性。对震损加固前后的结构数值模型进行增量动力分析,绘制出结构倒塌破坏阶段的易损性曲线,通过计算结构抗倒塌安全储备系数来评估其抗整体性倒塌能力。结果表明,未加固构件、中度损伤加固构件和重度损伤加固构件的抗倒塌安全储备系数分别为1.8、2.18、2.07,中度损伤加固构件和重度损伤加固构件的抗整体性倒塌能力较未加固构件分别恢复并得到提升21.1%和15.0%,且满足“大震不倒”要求。因此,CFRP及钢板复合加固可以有效恢复并提高震损方钢管混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力。

基于图像压缩的震损结构三维模型快速重建方法分析

本文为了给震损结构三维模型快速重建提供一些参考,简单介绍了图像压缩算法,论述了基于图像压缩算法的震损结构三维模型快速重建流程,并以一个外包钢加固震损SRC框架结构为例,验证了基于图像压缩算法的震损结构三维模型快速重建方法应用可行性。得出:在震损结构评估中应用图像压缩算法,可以在保证建模精度的基础上有效缩短建模时间。因此,应根据震损结构评估要求合理应用图像压缩算法。

震损可修复的钢制连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

为了加强装配式剪力墙的抗震性能及实现其震损后可修复功能,提出了一种可修复的钢制连接装配式剪力墙(Repairable Steel‑connection Precast Shear Walls,RS‑PSW),用钢制连接区域替代剪力墙易破坏的底部区域,实现将结构的损伤集中在钢制连接件上,在震后通过更换受损的钢制连接件来实现可修复功能。对普通混凝土剪力墙(编号为SW0)、试件RS‑PSW1(初次加载)及试件RS‑PSW2(震损修复后加载)进行了低周往复加载试验,考察钢制连接装配式剪力墙的破坏模态、滞回性能、刚度和承载力退化、耗能能力及震损可修复性能。结果表明:相比SW0,RS‑PSW1在位移角达到1.43%时,上部预制混凝土墙体裂缝显著减少,塑性变形集中在钢制连接区域;修复后的试件RS‑PSW2相比SW0,其承载力和刚度略有下降,但延性和耗能能力有较大提升,破坏位移角达到了2.67%,较SW0提升了66.7%,具有良好的变形能力。试件RS‑PSW2再次加载时的各项抗震性能指标与初次加载时基本一致,验证了RS‑PSW可实现地震作用下的震损可修复功能,并通过更换受损的钢制连接件使结构的抗震性能快速恢复。

震损RC柱FRP加固后抗震性能数值模拟分析

使用有限元软件ABAQUS,基于箍筋约束混凝土、钢筋以及FRP材料的材料本构模型,完成了未震损未加固、未震损FRP加固和震损后FRP加固的RC柱抗震数值模拟分析。对震损后FRP加固的RC柱,完成不同程度震损模拟;使用生死单元法实现严重震损混凝土的剔除与替换以及FRP的加固;再模拟修复加固后RC柱的加载,模拟结果与试验结果基本吻合。对比了3种RC柱抗震性能的数值模拟结果,发现严重震损后用FRP加固的RC柱其抗侧刚度与承载力不能完全恢复,需要考虑不同损伤程度与不同FRP加固措施等对加固效果的影响。研究了不同损伤程度和加固方法下的RC柱,结果表明:对于中等震损的试件,纵横向FRP组合加固可以完全恢复并超越原有抗震性能;对严重损伤RC柱,外围损伤严重混凝土的修复与替换是影响震损RC柱加固后性能的关键;相较于仅有横向GFRP环向加固,纵横向FRP组合加固的效果更好。

宜宾双河文庙震损模拟及抗震分析

2019年6月17日宜宾双河发生M6.0级地震,造成了距离震中仅5km的双河文庙建筑东北侧上檐翼角损坏和西侧局部斜撑脱落等局部损坏。双河文庙是典型的木结构文保历史建筑,开展相关震害和抗震分析具有重要意义。以近期在周边建立的场地-建筑强震反应融合监测台站获取的强震记录作为类比输入,进行结构地震反应仿真分析,结果表明:该木结构的整体刚度偏小,易发生扭转破坏,在7度中震和大震作用时,结构扭转效效极易引发挑檐处榫卯节点破坏,与实际震害情况吻合,该类结构宜适度补强纵向抗侧刚度,增强整体抗扭能力。

采用动力响应推演及耗能差率的震损结构损伤演变快速评估

准确且切实可行的损伤评估方法可对震损结构的损伤程度进行量化,并为结构修复加固提供有效指导。针对实际工程条件以及已有损伤评估或识别方法在精度和可行性方面的不足,在传统弹塑性耗能差损伤评估方法上提出通过剪力比值消除质量影响的广义损伤评估方法,仅以地震信号和结构动力响应即可实现对结构损伤的动态评估。在此基础上,提出用前震信号和Kalman滤波识别技术推演结构理想弹性响应,并利用主震信号实现结构整体和楼层损伤快速评估的方法。以钢混框架结构为例进行验证,结果表明:所提出的震损结构整体及层间损伤评估方法能够准确反映结构损伤的动态演变过程以及薄弱层的分布。与传统弹塑性耗能差方法以及基于频率变化率的损伤评估方法对比,所提方法具有良好的工程实用性,可为实际震损结构损伤快速评定提供有效支持。