落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

非线性静力分析需求谱建立方法的两点改进

非线性静力分析方法是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,目前广泛应用于结构的抗震性能评估中。非线性静力分析的研究目前有若干分析方法,这些方法在结构能力曲线建立的方法上是相同的,即首先建立力-位移曲线,然后转化为承载力谱,但是在需求曲线的建立上各有不同。本文介绍了几种典型的非线性静力分析需求谱建立方法,指出了其和原有的需求谱建立方法的不同和改进之处。

非线性静力分析需求谱建立方法的两点改进

非线性静力分析是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,目前广泛应用于结构的抗震性能评估中.非线性静力分析的研究目前有若干分析方法,这些方法在结构能力曲线建立的方法上是相同的,即首先建立力-位移曲线,然后转化为承载力谱,但是在需求曲线的建立上各有不同.通过介绍几种典型的非线性静力分析需求谱建立方法,指出其和原有的需求谱建立方法的不同和改进之处.

多跨连续长索在支座处存在滑移的非线性静力分析

提出了一种考虑悬索结构在中支座存在滑移时的非线性计算方法,推导出关于索元无应力长度发生变化时的滑移刚度公式,并进行了实例计算。计算结果表明,本文的方法正确,计算精度满足实际工程要求,并能使计算工作量大大减少,可供悬索结构设计、施工时参考。

基于静力非线性分析的抗震鉴定方法研究

静力非线性分析方法(Push-over方法)是目前在国内外对在役框架结构抗震鉴定评估方法之一,正在逐步得到推广和应用。介绍了此方法的基本原理和分析过程,并提出一些实际工程分析过程中需要改进的问题。

基于桥梁系数的非线性静力分析方法评估

以桥梁系数作为参照标准,分别采用真实地震波反应谱和设计反应谱作为地震需求,对比分析了4种非线性静力方法(承载力反应谱法、N2法、改进的模态Pushover分析法和自适应承载力反应谱法)对钢筋混凝土连续桥梁结构的计算准确性。研究表明:随着地震强度的增大,4种非线性静力分析方法得到的计算结果逐渐接近于非线性动力分析的计算结果;对于采用真实地震波的情况,N2法给出了最接近动力分析的结果,而对于采用设计反应谱的情况,4种非线性静力分析方法得到的结果之间差别非常小。

“依赖应变历史材料”结构动力松弛法静力分析中规避虚假应变历史的非线性弹性增量算法

针对SHDM结构(由依赖应变历史材料制成的结构)有限元非线性静力平衡方程组动力松弛法(DRM)迭代求解时的积分点应力更新步骤,提出非线性弹性增量算法,即在一个静力增量步内固定材料的加卸载路径,使之在该增量步内成为非线性弹性材料。该应力更新算法能使包括收敛解在内的迭代序列中不含虚假应变历史。此外,该算法还可避免静力解答精度依赖于静力增量步长的局限性。通过三个SHDM结构的数值试验对该算法进行了验证。该算法可望对SHDM结构非线性有限元静力问题DRM分析技术的发展起促进作用。

结构的非线性静力推覆(Push—over)分析

本文主要介绍非线性静力推覆分析方法的原理、使用的步骤和用途。

考虑土-结构相互作用高层框架结构静力弹塑性分析方法的研究

本文应用子结构方法对天然地基上带刚性整体基础 (箱型基础或筏板基础 )的高层框架结构进行了平面静力弹塑性 (Pushover)分析 ,地基阻抗采用拟合数值结果得到的近似公式 ,上部框架结构采用杆系模型。并就其水平荷载模式、目标位移等几个关键问题进行了研究。文末对一栋 12层的钢筋混凝土框架结构进行了静力弹塑性 (Pushover)分析 ,说明了本文建立的考虑土 -结构相互作用高层框架结构静力弹塑性 (Pushover)

基于同伦分析方法的随机结构静力响应求解

该文提出了一种基于同伦分析方法的求解含随机参数结构的静力响应的新方法。该方法将随机静力平衡方程重新进行同伦构造,利用含随机变量和趋近函数的同伦级数展式来表示结构的随机静力位移响应,该同伦级数的各阶确定性系数和趋近函数可通过对一系列的变形方程求解得到。由于趋近函数的引入,该同伦级数解相较于传统的摄动法有更大的收敛范围,对于含较大变异性随机参数的结构也能获得不错的求解精度。同时,该文提出了一种降维策略来提高该方法的计算效率。数值算例表明,与目前广泛应用的广义正交多项式展开法(GPC)相比,从计算精度上看,该文方法的3阶展开与GPC2阶展开相当,该文方法的6阶展开与GPC4阶展开相当,而计算时间上前者均明显少于后者。此外,该文方法也可以方便地应用到随机结构的几何非线性分析当中,并具有较好的计算精度和计算效率。

静力分析方法在消能减震结构分析中的应用

由于受制于计算机软件中的消能减震单元,目前尚无较适用的静力分析方法应用于消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。有关含消能减震部件的结构分析,主要以动力时程分析和动力弹塑性时程分析方法为主,因此具有较大的难度和需要很长的分析时间。为了推进结构消能减震于工程项目上的应用,缩短分析上的繁杂程序,依据《建筑抗震设计规范》,配合美国FEMA 356规范,提出一套消能减震结构在多遇地震下的等值线性分析方法和在罕遇地震下的静力非线性推覆分析方法(pushover analysis)。此方法适用于位移型阻尼器和防屈曲支撑,不但可使消能减震结构的结构分析简化,并可避免计算机软件的限制,且在不含阻尼器元素的计算机软件上,依然可做消能减震结构在多遇地震和罕遇地震下的结构分析。并介绍了此分析方法在消能减震结构的结构分析中的应用,以证明其可行性。

基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.

走滑断层位移作用下山岭隧道非线性反应分析

为了研究穿越断层的山岭隧道结构在走滑断层位错作用下的反应,基于有限元和拟静力的基本原理,建立了隧道围岩的相互作用模型,提出了一种以围岩沿断层位错为输入荷载的跨断层隧道衬砌的反应分析方法。利用有限元分析软件ANSYS的位移荷载功能,使该反应分析方法得以实现。分析过程中以上盘为主动盘,通过给上盘施加强制位移来描述围岩的错动,采用荷载步为100步的逐步加载的方式来描述围岩错动的过程。对比研究了走滑断层工况下,加载断层位错由小到大的过程中,隧道衬砌各部分的应力反应状态。结果表明:当断层位错在20cm以下时,隧道衬砌各部分均处于安全状态;随着错动量的增大,衬砌不同部分的破坏顺序为:边墙先产生破坏,然后顶板产生破坏,最后破坏延伸至底板。

等宽T型方管节点静力工作性能与设计

采用非线性有限元分析方法研究了等宽T型方管节点的破坏模式 ,各几何参数及弦杆所受轴压荷载对节点性能的影响。将新修订的《钢结构设计规范》 (GB5 0 0 17-2 0 0 3 )中等宽T型方管节点的设计公式与国外普遍采用的设计公式、有限元计算结果及实验结果进行了比较。结果表明 ,我国钢结构设计规范给出的设计公式是合理可行的。

增量动力分析方法及其在性能评估中的应用

介绍了结构在不同性能水准下能力的确定方法——增量动力分析法(IDA),结果表明增量动力分析能够准确地反映出结构在大震下的真实行为。

MTS非线性分析模块介绍

复杂的空间结构通常需要补充大震作用下的反应分析。大震作用下结构已经进入非线性阶段，通过用弹塑性变形扩大系数来修正弹性变形得到结构在大震作用下的反应的方法过于简单，不能确切地描述建筑物在大震下的响应，难以确定结构的薄弱环节和可能发生的震害。随着数值方法的发展与计算机速度的提高，以数值分析为基础的非线性动力时程分析方法和非线性静力分析方法在大震验算中越来越受到重视。《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第5．1．2规定“计算罕遇地震下结构的变形，

带耗能框架的框排架混合结构受力特性及抗震设计方法

传统框排架结构的质量和刚度分布往往不均匀,在强烈地震作用下易发生薄弱部位的损坏且震后很难修复。文中对该类结构进行改进提出一种带耗能框架的框排架混合结构体系,以实现地震作用下的构件集中耗能及震后耗能构件可更换。阐述了所提结构体系的组成、工作机理和预期破坏模式。利用SAP2000对11榀框排架混合结构进行非线性静力分析,研究可更换梁的破坏模式、是否层间布置和耗能框架位置等参数对框排架混合结构受力特性的影响,而后对结构的耗能能力进行了分析。结果表明:该框排架混合结构能够实现预期的破坏模式和受力状态,“剪切型”可更换梁承载力和刚度更高且利于更换,耗能框架层间布置可更换梁并提高整体结构的承载力,不同位置布置耗能框架对整体结构的承载力和刚度影响不大,可更换梁选用“剪切型”、窄翼缘,结构的耗能能力较好。对框排架混合结构进一步进行动力时程分析和非线性静力分析,提出了基于性能的两阶段抗震设计方法。弹性阶段以耗能框架和框排架的弹性刚度比(KDF/KMF)以及可更换梁和框架梁的屈服位移容差(Δ2/Δ1)作为抗震设计的控制参数,弹塑性阶段以结构中塑性铰的分布和不同性能水准下框排架混合结构的层间位移角限值为控制指标。通过计算分析,给出了弹性刚度比、屈服位移容差和层间位移角限值的取值范围。算例分析表明:当耗能框架的剪力占比为25%~45%,弹性刚度比为0.4~0.9,屈服位移容差不小于1.3时,结构具有较好的可更换性,所提出的基于性能的两阶段抗震设计方法是可行的。

基于孔压静力触探测试的刚性桩承载力非线性计算方法

在＂欧洲法＂的基础上,引入基于孔压静力触探测试（CPTU）不排水计算方法的基桩承载力计算式。基于世界范围内不同土质的试验成果,通过反分析给出算式中相应参数的非线性确定方法;在此基础上,提出了基于CPTU的刚性桩承载力非线性计算方法。结合工程实例,将文中方法与其他4种基于静力触探试验或孔压静力触探试验估算的单桩承载力与现场实测值进行对比分析。结果表明：文中提出的非线性计算方法不仅考虑了桩周土的应力历史和桩土响应的非线性,同时考虑了桩长效应;并且侧摩阻力修正系数并非一定值,而是根据修正锥尖阻力和水平应力确定,更加符合现场情况,该法计算的单桩极限承载力更加接近实测值。

非线性静力分析MMPA方法的准确性评估

MMPA方法是将按类似弹性振型组合方法对各阶振型侧力模式下pushover分析计算结果进行耦合,按得到结构的弹塑性地震响应的一种非线性静力分析方法。该方法考虑了高阶振型对于高层结构的地震反应的影响。本文分别对两栋不同结构形式的规则高层结构进行了均匀侧力分布,第1振型水平侧力分布和MMPA方法的静力非线性分析。通过与弹塑性动力时程响应分析结果的比较分析,对MMPA方法计算高层建筑结构的准确性进行了评估。

基于SAP2000的钢筋混凝土框架结构的静力Pushover破坏分析

静力弹塑性分析方法（Pushover Analysis）是目前在国内外普遍使用的结构抗震能力的评估方法，在我国正逐步得到推广和应用。本文对一栋12层的钢筋混凝土框架结构的地震反应分别进行了非线性时程分析和位移作用下的Pushover分析，并对三种水平模式和非线性时程分析进行对比，分析框架结构的破坏弱点，给我国的框架结构设计提供一定参考。