基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性(EPP)、双线性(BL)和刚度退化(SD)滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的影响,决定阻尼耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、变形延性系数和结构自振周期.通过与计算结果的对比,指出了Akbas所建议计算方法存在的不足.研究成果对于探讨提高阻尼耗能的有效方法,发展基于能量原理的结构性能抗震设计方法具有参考价值.

基于耗散能相对变化率平稳值的橡胶沥青混合料疲劳寿命预测方法

针对AC-13I型橡胶沥青混合料开展三点弯曲疲劳试验,并采用耗散能相对变化率定义损伤变量进行损伤演化过程分析;建立了这类混合料的耗散能、耗散能相对变化率与疲劳次数的关系式,以及基于耗散能相对变化率平稳值的疲劳方程.结果表明:AC-13I型橡胶沥青混合料的疲劳寿命随其耗散能相对变化率平稳值的增大呈幂函数趋势下降,根据建立的疲劳方程预测的疲劳寿命与实际疲劳寿命相对误差平均值为9.33%,说明所建立的疲劳方程能很好地预测AC-13I型橡胶沥青混合料的疲劳寿命;经验证,上述关系式以及疲劳方程同样适用于基质沥青混合料.

排水沥青混合料疲劳损伤耗散能变化比

为了给排水沥青路面的长期性能评价提供一定的研究基础,开展了高黏排水沥青混合料疲劳性能研究。在不同应变水平下对2种不同集料类型的高黏改性排水沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验,采用劲度模量衰减以及能量法针对材料疲劳损伤过程进行分析;采用每一加载循环内材料耗散能变化比曲线跃变点进行材料疲劳损伤失效判定,并建立了包含耗散能变化比稳定值、材料组成体积参数等多因素在内的材料疲劳寿命预估模型。研究结果表明:应变控制模式下达到疲劳破坏标准时,高黏改性排水沥青混合料的劲度模量衰减仍处于平稳发展阶段,以此作为该材料疲劳失效判据并不恰当;传统累积耗散能与疲劳寿命存在良好的相关性,但低应变水平下稍有离散,且无法反映损伤过程的能量变化情况;而耗散能变化比曲线能够较为清晰地反映出材料在疲劳重复加载中的三阶段损伤过程,耗散能变化比稳定阶段表明整个损伤过程能量转化中材料自身损伤所需能量存在一固定比例,耗散能变化比稳定值表征了材料稳定的抵抗疲劳损伤的能力,并与材料疲劳寿命具有良好的幂函数关系,所建立的疲劳寿命预估模型能反映出材料疲劳损伤的本质;材料寿命预估模型拟合结果具有较高的拟合优度。