摩擦耗能型摇摆柱节点抗震性能研究

基于可恢复功能的概念,提出了一种摩擦耗能型摇摆柱节点。阐述了该节点的构造形式并研究了其抗震性能。通过试验和数值模拟,分析了轴压比、弹簧刚度等参数对节点抗震性能的影响及节点在余震和修复情况下的韧性。研究结果表明,在±3%层间位移角内,节点呈现出低损伤特性,摇摆柱始终保持弹性。在轴向力作用下,滞回曲线呈明显的“旗帜形”,节点具有良好的自复位性能,最大残余转角仅为0.23%。通过重新拧紧螺栓,节点性能即可恢复至震损前水平,实现抗震韧性。弹簧刚度的增大可以显著提高节点的抗弯承载力;增大轴压比可以提高节点的“屈服”弯矩和极限弯矩。在轴向力作用下节点属于典型的半刚性连接,并确定了节点初始转动刚度的取值范围。针对该节点提出了一个简化的恢复力模型,理论结果与试验结果吻合度较好,为进一步对整体结构进行分析和设计奠定了基础。

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震试验研究

为系统研究梁柱采用自复位连接组合框架的抗震机理,选取预拉杆长度设置、PEC柱截面强弱轴布置和柱脚连接方式3个设计参数,设计制作了4榀PEC柱-钢梁梁柱摩擦耗能部分自复位连接组合框架1∶2缩尺试件并进行拟静力抗震试验。通过试验现象观察和数据分析,对试件的滞回特性、抗侧刚度退化、复位能力、滞回耗能等抗震性能进行研究。结果表明:摩擦耗能部分自复位连接通过T形件长圆孔合理设置实现了“设计地震水平阶段实现复位,大震设计水平阶段自复位连接连接转化为伴随出现螺栓承压型受力实现部分自复位”的性能化设计目标;设计地震阶段,试件主要通过辅助摩擦耗能件耗能,且卸载残余侧移小于自复位结构侧移限值(0.3%),在大震作用阶段,试件通过辅助摩擦耗能件与结构构件损伤联合耗能,承载能力仍继续增大,且仍具有部分自复位能力;预拉杆设置有限长度可显著增强结构整体性,PEC柱弱轴布置一定程度上降低了结构整体性,而PEC柱脚采用铰接可显著削弱结构整体性。

近场脉冲型地震作用下附加支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能研究

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能,对其进行拟静力分析,将双柱式现浇桥墩和双柱式纯摇摆桥墩作为对比模型,研究附加纯耗能支撑和自复位耗能支撑双柱式摇摆桥墩的滞回性能;分别对这四种桥墩结构进行动力时程分析,探究这四种桥墩在近场对称脉冲、近场非对称脉冲和远场无脉冲地震动作用下的动力响应。研究结果表明:附加支撑的双柱式摇摆桥墩中的墩柱仍具有摇摆机制,可有效避免墩身出现塑性铰发生严重的损伤破坏,同时附加的支撑可以显著提高桥墩的承载能力和耗能能力,有效降低桥墩结构的位移响应,特别是自复位耗能支撑还可额外为桥墩提供自恢复力,有效提高结构的抗震性能。

脉冲放电氦离子化气相色谱仪在高纯氦、高纯氮、高纯氩分析中的应用

脉冲放电氦离子化检测器是一种灵敏度极高的通用型检测器,对几乎所有无机和有机化合物均有很高的响应,它是一种能够检测至ng/g(10^(-9))级的检测器。脉冲放电氦离子化气相色谱仪特别适用于高纯氦、高纯氮、高纯氩的痕量杂质分析。通过确定色谱的最佳工作参数和切阀时间可以有效提高分析高纯氦、高纯氮、高纯氩杂质的检测效率和准确度,适用于工业连续性检验。

半刚接柱脚自复位装配式钢框架拟动力试验研究

为解决刚接柱脚自复位装配式钢框架结构在中震或大震下底层柱可能发生较大的塑性变形的问题,设计一种半刚接柱脚自复位装配式钢框架结构。对其子结构进行拟动力试验,对比框架在Taft地震波、LOS000地震波和El-Centro地震波输入及不同等级地震下的节点开口、耗能能力、刚度退化、预应力损失和应变变化。试验结果表明,钢框架在大震作用下具有良好的自复位功能和耗能能力。钢绞线平均预应力损失最多仅为1.58%,说明施加预应力的方法是可靠的。钢框架柱脚能够始终保持弹性状态,因此震后仅需修复钢梁,大大降低了修复成本。

基于反光柱的融合定位方法研究

针对复杂场景下,因环境特征变化导致的定位稳定性和精度下降等问题,提出基于反光柱的融合定位方法。通过基于最小二乘的反光柱圆心拟合、基于反光柱观测的粒子滤波定位、基于扩展卡尔曼滤波的即时定位与地图构建与反光柱的融合定位方法,实现了一种轻量的、具有较高精度及鲁棒性的机器人定位系统。经试验验证,该融合定位方法在动态环境下有较大的容错纠偏范围,在静态定位上可达毫米级的定位精度,能满足移动机器人、搬运AGV等场景使用要求。

广州航空轮胎大科学装置主体结构设计

广州航空轮胎大科学装置作为科学试验、产业吸引的重要建筑,方案新颖奇特,为竖向及水平圆组合的造型。结构设计时,通过设置防震缝将其分割成两个独立的结构主体,同时考虑建筑造型、试验设备、超高大跨吊车等的相关需求。竖向圆为中部通高的六层钢框架-中心支撑结构,充分利用吊车支撑做成强支撑框架,减少中部30m高跃层柱的长度系数,同时充分利用建筑形体,在30m以上做成半圆柱面单层网壳结构,实现建筑效果的同时也节约了材料;水平圆为钢框架结构,针对屋面大跨楼盖,采用单向密肋实腹钢梁,钢梁截面最大高度为1.9m,以满足建筑净空和结构挠度等要求;幕墙与主体间采用桁架式铰接支座,实现外鼓幕墙造型;10台半埋式试验台基础采用灌注桩基础,并设置隔振沟以减轻动力试验对主体结构的影响。设计最终很好地实现了建筑功能及结构安全性和适用性。

功能自恢复预制装配式梁柱节点抗震性能试验研究

为提高预制装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,提出利用SMA和ECC材料对预制梁柱节点进行连接。该试验共设计浇筑4个1/2缩尺比例试件,其中包括3个对比试件(现浇钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式ECC增强梁柱节点)和1个模型节点(预制装配式SMA/ECC增强梁柱节点)。通过低周往复加载试验,分析了各个梁柱节点的破坏机理、承载力和自复位性能,研究了新型材料SMA和ECC应用到预制装配式梁柱节点连接处对梁柱节点性能的影响。研究结果表明:将SMA以及ECC应用到装配式梁柱节点中,虽然会降低节点的初始刚度和耗能能力,但是能够降低节点的残余变形和刚度退化速度,增强节点的延性和自复位能力,节点具有较好的震后功能自恢复能力。

外置耗能器与复位器的自复位桥墩抗震性能研究

为发展易于实现损伤控制的摇摆自复位(rocking self-centering,RSC)桥墩,选取防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)作为外置耗能器,弹簧作为外置复位器,设计外置防屈曲支撑与弹簧的自复位(BS-RSC)桥墩。利用Opensees有限元软件建立BS-RSC桥墩的数值分析模型,并验证模型正确性,分析BRB屈服强度、弹簧刚度及轴压比对BS-RSC桥墩滞回性能的影响;进行动力时程分析,研究不同参数对最大墩顶位移角、残余位移角的影响。研究结果表明:BS-RSC桥墩滞回曲线饱满,BRB可显著提升BS-RSC桥墩的耗能能力,控制弹簧刚度可在不影响整体耗能下控制残余位移;进行动力时程分析,在罕遇地震下,桥墩残余位移角处于低值,最大墩顶位移角随着BRB屈服强度的提高而显著降低,说明BS-RSC桥墩是各构件协调工作、功能明确且具有优秀耗能能力与自复位能力的新型桥墩。

近场脉冲型地震动横向激励下附加SCEB双柱式桥墩结构易损性分析

为了研究桥墩结构的震后功能可恢复性,针对附加自复位耗能支撑(self-centering energy dissipation braces,SCEB)双柱式桥墩结构进行基于增量动力分析方法的地震易损性分析,采用最大侧移率和残余侧移率作为性能指标,系统探讨其在近场脉冲型地震动作用下的失效概率.为了对比分析,同时选取60条远场无脉冲型地震动记录对附加SCEB桥墩结构进行了易损性分析.结果表明:在小震作用下,SCEB仅为桥墩结构提供刚度和承载力,在大震作用下还可提供耗能能力,同时可以提供良好的自复位能力;附加SCEB可有效降低桥墩结构在近场脉冲型地震动作用下的失效概率(最大侧移率和残余侧移率),特别是残余侧移率;附加SCEB桥墩结构在近场脉冲型地震动作用下的失效概率大于远场无脉冲型地震动作用下的失效概率.自复位耗能支撑可有效减小桥墩结构的失效概率,提高桥墩结构的抗震性能.

新型预制柱H型钢梁肋板式节点受力性能分析

金凤城市中心1#楼采用了预制柱的混凝土框架结构体系,部分长悬臂梁采用了H型钢梁。对比了H型钢梁与混凝土柱的常用节点形式,提出了一种混凝土柱和H型钢梁刚性连接的肋板式新型节点形式。采用有限元软件对节点进行了梁截面宽度、水平肋板宽度、预埋板厚度、栓钉数量的参数化分析,得出钢梁截面宽度对节点与梁线刚度比影响最大、水平肋板宽度影响其次、预埋板厚度影响次之、栓钉数量及布置影响较小的结论。对应用在本工程中的典型节点进行了强度、刚性分析,验证了该节点形式的安全可靠。

地铁车站中柱减震效果的概率密度演化分析

本文旨在采用概率密度演化方法,对考虑土体随机性的地铁车站中柱减震效果进行概率密度演化分析.以一典型地铁车站地下工程为背景,基于土体剪切模量的对数正态分布模型,采用谱表现方法确定具有空间变异性的土体随机场分布,分别建立考虑土体随机性的土-地铁车站原型结构相互作用模型和土-地铁车站减震结构相互作用模型,进行地铁车站中柱减震效果的概率密度演化分析与对比研究.结果表明:地铁车站结构地震反应的概率密度演化过程是一种随时间变化的复杂随机过程;不同时刻下结构地震反应的概率密度函数形状有所不同,且某些时刻的概率密度函数具有双峰.在地铁车站中柱上端设置橡胶支座会降低结构中柱水平变形与截面内力的离散度,提高结构侧墙变形与内力的离散程度.同时,可以有效降低中柱水平变形与截面内力的地震反应值,降幅在25%~50%左右,而地铁车站的侧墙变形和内力有所提高.

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩连续梁地震反应

为讨论近断层地震动下摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)桥墩连续梁的地震反应及其抗震优缺点。基于OpenSees有限元分析平台讨论了RSC桥墩三维建模方法,通过对6个试验构件的模拟,比较模拟与试验桥墩滞回曲线、预应力筋最大应力等指标,验证了模型准确性。建立设置RSC桥墩和普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩的上部结构相同的两座连续梁桥,输入3组含有强速度脉冲的近断层地震波进行非线性动力时程分析,对比其抗震性能。结果表明:在0.4 g近断层地震动下,RSC桥墩与普通RC桥墩相比,RSC桥墩的最大位移角为普通RC桥墩的78.1%~97.6%,墩底曲率延性系数仅为普通RC桥墩的24.0%~34.0%,减小了桥墩的最大变形,也减轻了桥墩地震损伤,不利的一点是使用RSC桥墩会导致支座位移增大。RSC桥墩震后的残余位移较小,且预应力筋处于弹性受力阶段,为实现震后桥梁功能的快速恢复提供了条件。

采用可更换连接件的柱脚抗震性能试验研究

采用“π形”可更换连接件的自复位柱脚是一种同时具备更换能力与自复位能力的柱脚节点.根据7个试件的低周反复加载拟静力试验,对该种柱脚的抗震性能进行了研究.通过对各柱脚试件最终及局部破坏形态、滞回及骨架曲线、延性及耗能、刚度退化及预应力发展情况、残余位移及自复位能力以及特征部位应变的分析,对可更换连接件的材料、腹板厚度以及“π形”腹板两肢开孔情况对柱脚节点的抗震性能影响进行了分析.研究结果表明:采用Q160与Q235钢材连接件的柱脚节点分别在加载前期与中后期表现出良好的耗能性能;增大连接件翼缘厚度可以提高柱脚节点的峰值荷载、初始刚度及耗能能力,同时可减缓刚度退化速率;采用“π形”腹板两肢不开孔的连接件可提高柱脚节点的初始刚度及整体耗能;受损连接件震后可方便快捷地进行更换,且震后采用较厚翼缘或“π形”腹板两肢不开孔的连接件可较好地实现柱脚节点整体抗震性能的恢复.该新型采用“π形”可更换连接件的自复位柱脚节点抗震性能优异,可基本实现“中震不坏、大震可换、巨震不倒”机制.

震后可恢复功能钢结构梁柱节点研究进展

在节点设计中采用可恢复功能结构概念,可避免因节点破坏而导致艰难的震后修复工作和巨大经济损失。文中主要对震后可恢复功能钢结构梁柱节点进行介绍,根据可恢复功能实现机理的不同,将这类节点分可更换钢结构梁柱节点和自复位钢结构梁柱节点,并结合国内外学者的研究进展并总结目前研究中的不足,提出震后可恢复功能钢结构梁柱节点未来发展展望。

带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩抗震性能研究

探索适用于山区连续刚构桥双肢薄壁高墩的摇摆自复位体系,设计和制作了混凝土双肢薄壁高墩(RCDTP)和带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩(RSDTP)构件.开展双肢薄壁墩的拟静力试验,研究破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、延性和残余位移等.与RCDTP墩进行比较,结果表明耗能系梁的设置和摇摆体系的设计能够显著提高墩柱抗震性能、减轻损伤程度.RSDTP墩极限承载力、延性系数、耗能能力分别提高了51.4%、12.31%、42%,RSDTP墩的残余位移降低了24%.预应力钢筋的设置为桥墩提供了自复位能力,有效地控制桥墩的震后残余位移,保障了双肢高墩的震后可恢复性.

基于激光传感器的钻柱输送自动纠偏算法

在陆地钻井中,陆地钻柱输送机器人可以自动完成从钻柱抓取、调姿、输送到鼠洞的过程。但是钻柱在放置过程中会产生倾斜,导致机器人抓取失败。因此本文设计基于激光传感器的钻柱输送自动纠偏算法。首先,采用两个激光传感器扫描并获取钻柱任意两处切面距离信息,利用最小二乘法拟合得到切面圆心位置。由于实际现场作业时,钻柱表面粘附泥土将会影响采集的数据,采用格拉布斯准则通过多次迭代进行数据筛选。然后通过圆心位置计算出钻柱偏转角度并发送给机械手,以便进行定位抓取。最后模拟钻井现场中钻柱附着泥土的位置和厚度不同,进行了算法有效性实验。实验结果表明,该算法切实可行,工程可移植性高,满足工程应用要求,提高了钻柱输送机器人的自动化水平。

金华市体育中心“一场两馆”结构设计

金华市体育中心包括体育场、体育馆和游泳馆,设计以兼做建筑外立面造型的V形混凝土柱为主要竖向承重构件,主体结构采用钢筋混凝土框架结构,体育馆和游泳馆大跨屋盖采用双曲面双层钢网壳,体育场月牙形罩棚采用双层钢网壳+封边管桁架拱的形式。分别对体育馆环形超长混凝土结构和体育场扇形超长混凝土结构进行温度应力分析,根据应力分布规律和大小,对体育馆采用外廊设缝,对体育场看台采用径向设置诱导槽+环向框架梁设置无粘结预应力钢筋等综合措施,以有效降低混凝土收缩应力的不利影响。对大跨钢屋盖结构进行了承载力、变形、稳定性分析和管桁架节点有限元分析,采用主管局部加套管的方法改善相贯节点处的受力性能,实现了经济合理的设计目标。

中国国际丝路中心大厦超高层结构巨柱计算长度影响因素研究

超高层中巨柱的计算长度取值对整体结构安全性和经济性有很大影响。梳理总结了现有超高层项目框架柱计算长度求解的常规方法,并以结构高度482.5m的中国国际丝路中心大厦项目为例,研究了结构自重对屈曲分析初始几何刚度的影响,对比了单点加载与不同方式多点加载对屈曲临界荷载计算结果的差异,计算了不同楼板刚度折减系数下的分区巨柱的屈曲临界荷载,分析了不同楼板刚度取值对巨柱计算长度的影响程度。通过对比带弹塑性楼板的整体模型与考虑不同楼板刚度折减系数的弹性楼板整体模型在罕遇地震下的内力分布结果,得到了巨柱屈曲分析时考虑楼板塑性变形后的刚度折减系数建议取值。最后提出了一种改进计算方法,即通过在整体计算模型上考虑结构整体自重对几何刚度的影响,基于多点对称的荷载施加方式并合理考虑楼板刚度的折减计算得到巨柱的线弹性屈曲分析结果,进而由欧拉公式反推出巨型柱的计算长度。

浅埋偏压小净距隧道施工工法影响研究

合理确定软弱破碎岩体条件下浅埋偏压小净距隧道的开挖方法是保证隧道顺利施工和后期安全运行的重要保证,以都安高速公路T29合同段林场隧道开挖工程为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对CD法和三台阶七步法进行数值模拟比较,分析不同工法隧道施工过程对其自身结构及周边围岩的影响。结果表明,采用CD法施工可以显著减少拱顶沉降及地表沉降,更有利于中夹岩柱的稳定性。研究成果可为今后类似工程提供借鉴。