PC钢棒-钢筋混合配筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究预应力混凝土用钢棒(steel bar for prestressed concrete, PC钢棒)-钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,设计制作了5根相同尺寸、相同纵筋配筋率、不同PC钢棒替代率的PC钢棒-钢筋混合配筋混凝土柱试件,通过拟静力试验研究了PC钢棒替代率对试件抗震性能的影响规律。结果表明:随着PC钢棒替代率的提高,试件的裂缝分布高度降低,裂缝数量变少,滞回曲线的饱满程度逐渐降低,耗能能力降低,残余位移角减小,自复位能力增强;当PC钢棒的替代率不大于50%时,各试件的峰值荷载接近;当PC钢棒的替代率大于50%时,试件的峰值荷载随PC钢棒替代率的增大而提高;当加载位移角相同且不大于1.0%时,配置PC钢棒的混凝土柱的残余位移角较为接近,且明显小于未配置PC钢棒的钢筋混凝土柱的残余位移角;当加载位移角相同且大于1%时,柱的残余位移角随着PC钢棒替代率的增高而降低。

形状记忆合金自复位减振装置研制与验证

为改善第二喉道中的可调中心体机构(简称中心体)在工作状态下的流致振动,根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)偏置双程驱动原理,设计制作一种能够满足中心体有限安装空间要求的SMA自复位减振装置;采用UMAT接口编制的SMA本构关系子程序实现减振装置最大压紧力的数值分析,数值分析与静态调试试验结果误差约为2.58%;搭建地面减振试验平台,测试SMA自复位减振装置分离和闭合状态下的中心体零部件振动响应。减振试验结果显示:SMA自复位减振装置闭合后,中心体振动响应明显降低,在0~100 Hz频带内,均有明显的减振效果,低频至55 Hz范围内,减振率均大于50%。

电流互感器抗震性能与隔震试验研究

瓷柱型电气设备是变电站最常见的室外高压电气设备,抗震能力较差,历次震害表明该设备损坏是造成电力系统功能失效的主要原因。对110 kV电流互感器进行振动台试验,原设备与安装滑动自复位隔震支座设备同时进行试验,测定设备在不同地震动强度、不同地震波作用下关键位置加速度、位移和应变响应,分析电流互感器抗震性能和隔震支座隔震效果。研究结果表明,地震动峰值加速度为0.4 g时,电流互感器瓷套管根部最大应力为22.4 MPa,电流互感器加速度放大系数为3~8;滑动自复位隔震支座明显降低了电流互感器自振频率,瓷柱型电气设备瓷套管顶部加速度响应降低了80%以上,瓷套管根部应变响应不同程度地降低,说明滑动自复位隔震支座具有良好的隔震效果。

自复位刚性滑板隔震支座水平力学性能研究

介绍了自复位刚性滑板隔震支座的基本构成和隔震原理,基于力学平衡原理,对自复位刚性滑板隔震支座进行了理论分析,推导了支座的等效刚度,构造了支座的滞回模型,探讨了支座的回复特性。使用电液伺服压剪试验机测试了支座在低周往复荷载作用下的滞回特性及回复能力。采用ABAQUS软件模拟支座在水平位移激励作用下的滞回特性及回复能力。结果表明:数值模拟结果和试验结果较吻合;自复位刚性滑板隔震支座的滞回性能良好,压力越大,滞回曲线越饱满;该支座往复加载过程的最大应力位于刚性滑块的中心位置,处于弹性范围内;该支座的自复位能力与滑动面摩擦系数呈反相关,与回复橡胶的剪切模量呈正相关。

基于ABAQUS对自复位防屈曲支撑简化模型的验证与参数分析

防屈曲支撑在大震下不易屈曲且耗能能力优秀,现广泛用于高烈度地区结构。但其耗能机制导致支撑震后残余变形过大,不利于震后修复工作的开展。故对防屈曲支撑增设自复位系统,以大幅度降低其残余变形。但是,自复位防屈曲支撑独特的“旗形”滞回模型导致其模型复杂且计算量过大,不便应用于实际工程中。针对以上问题,首先通过杆单元和非线性弹簧叠加建立了自复位防屈曲支撑简化模型并验证了该简化模型的可行性。在此基础上,通过参数分析得到了各类实际参数取值对自复位防屈曲支撑承载力、自复位能力的影响效果。

不同预应力下预压装配式节点抗震性能分析

为研究不同预应力下预压装配式节点的抗震性能,对三个预压装配式节点进行试验研究,得出节点在不同预应力下的滞回性能、承载能力、耗能能力、延性以及自复位性能。之后建立节点有限元模型,对节点进行扩大参数研究。结果表明:本文所提出的预压装配式节点拥有较好的自复位能力和耗能性能,在一定范围内,随着初始预应力的提高,节点的自复位能力越强,初始有效预应力的提高能在一定程度上提高节点的承载能力。但是初始预应力不是越大越好,初始预应力的提高会导致节点的耗能能力下降。

基于Mooney-Rivlin模型的液压支架复位垫块自复位能力研究

顶梁可旋转自复位单元式支架可有效解决顶梁对顶板的适应性问题,复位垫块作为复位机构中最关键的零件,其材料性能决定单元式支架的复位能力。针对ZQ4000/19/40D型单元式支架对其顶梁复位能力进行分析。根据单轴拉伸试验获取不同材料参数,选择Mooney-Rivlin模型对不同材料的复位垫块进行超弹性力学分析,通过线性拟合试验获得了应力、应变曲线。使用有限元仿真验证不同材料的弹性力学性质,仿真结果与Mooney-Rivlin模型数值计算结果一致。研究表明,高弹力橡胶复位垫块具有最优的复位能力。

双柱式自复位桥梁结构横桥向抗震性能研究

本文采用OpenSees有限元分析软件对双柱式自复位桥墩结构进行非线性分析。在桥墩底部接缝处采用基于零长度单元模拟方法模拟接缝张开闭合情况,并对双柱式自复位桥墩进行PushOver分析及拟静力滞回反应分析。结果表明,通过改变桥墩初始预应力和高宽比对双柱式自复位桥梁的抗震性能影响显著,重力轴压比和桥墩间距对其影响较小。

外置新型粘弹性阻尼器节段拼装桥墩抗震性能研究

为了使节段拼装桥墩可以满足在地震条件下快速修复的新要求,促进其在中高烈度地震区的推广使用,提出了一种外置于桥墩底部的新型粘弹性阻尼器用以提高桥墩的耗能能力。本文介绍了新型粘弹性阻尼器的内部结构及安装方式,并基于OpenSees有限元分析软件建立带有阻尼器的节段拼装桥墩模型,与带有接缝的节段拼装桥墩模型进行滞回对比分析。分析结果显示:外置粘弹性阻尼器能够实现震后可修复,与未安装阻尼器的节段拼装桥墩相比,粘弹性阻尼器附加给了桥墩刚度和阻尼,既提高了桥墩的承载能力,又最大限度地提高了桥墩的耗能能力。

自复位热断路器在家用电器中应用的试验方法分析

自复位热断路器是家用电器中的常用且对产品温度控制起到关键作用的部件之一,该零部件运用在电路中不同的位置设置直接影响产品的安全与可靠性。本文以自复位热断路器运用在液体加热器中时测试标准的要求为例,通过对标准和国际相关会议决议的解读,解决检验检测行业从业者及生产制造企业对检测方法理解不足导致的问题。同时协助企业在进行产品认证送检准备阶段节约成本,从而避免因此类问题导致产品不合格带来的经济损失。

自复位摇摆双柱式桥墩抗震能力数值仿真分析

自复位摇摆桥墩是震后功能可恢复桥梁的重要结构形式。为研究不同设计参数对自复位摇摆双柱式桥墩抗震性能的影响,以我国首座自复位摇摆桥梁(跨京台高速洪士庄桥)为研究对象,推导了自复位摇摆双柱式桥墩的承载力计算公式;采用ABAQUS有限元软件建立自复位摇摆双柱式桥墩数值仿真模型,基于前期完成的拟静力试验结果验证模型的准确性。考虑预应力筋初始张拉力、耗能部件截面积、预应力筋配筋率等设计参数,分析了其对自复位摇摆双柱式桥墩抗震能力的影响规律。研究结果表明:预应力筋初始张拉力和配筋率增加,桥墩最大抗侧承载力增大,残余位移减小,耗能能力无明显变化;耗能部件截面积增加,桥墩最大承载力、残余位移以及耗能能力均有明显增大。参数分析表明自复位摇摆桥墩可同时具有良好的耗能能力和较小的残余位移,桥墩最大偏移率达4%时残余偏移率为0.56%,此时预应力筋配筋率为0.26%,初始张拉控制应力为极限强度的0.4倍,耗能部件对墩柱水平承载力贡献率为44.4%。研究成果可为自复位摇摆双柱式桥墩抗震能力设计和评估提供参考。

基于差分算法优化的自复位粒子滤波算法

粒子滤波器作为常用的非高斯非线性的滤波方法,已成功地应用于各种工程领域。然而传统的重采样方法导致了粒子贫化的问题,严重降低了滤波估计的精度与鲁棒性。文中提出一种结合跟踪失败检测与改进差分优化融合的自复位粒子滤波方法。首先通过跟踪失败识别方法对滤波估计值进行初步检验,在正常跟踪时不启用优化策略,算法性能与标准粒子滤波无异;在跟踪失败时,通过差分算法对粒子集进行复位,复位过程中设置了粒子置信区间的上下界以防粒子过度集中,并结合检验指示值规避对粒子的多次优化,以缩短算法的估计时间。仿真结果表明,文中算法通过动态调节方式继承了标准粒子滤波和差分进化粒子滤波的优点,有效提高了滤波估计的鲁棒性与估计精度,可在滤波成功时避免启用优化策略以降低算法的整体时间复杂度,并在滤波失败时启用差分优化策略进行自我复位以提高算法估计精度;且在相同定位精度下,其所需粒子数较标准粒子滤波更少,整体时耗较差分进化粒子滤波更低,在建模不确定时也可表现出良好的效果。

刚性滑板-复位橡胶免承压支座隔震结构振动台试验

研发了一种新型自复位滑移摩擦隔震支座,该支座竖向支承和水平复位元件相互独立分离,摩擦耗能和自复位功能分别由刚性滑块和弹性橡胶完成。阐述了该支座基本构造及工作原理,提出并检验了该型支座的理论恢复力模型。设计并制作了3层装配式钢框架足尺模型,选用2条天然波及1条人工波,对基础隔震及非隔震结构进行7度(0.15g)多遇、设防及罕遇地震的地震模拟振动台试验。结果表明:新型支座的各组成部分本构关系独立明确、传力路径清晰,便于组装更换;采用该支座的隔震结构在各水准地震作用下的地震反应明显小于非隔震结构,隔震效果随试验地震动峰值加速度的增大而趋于显著;隔震层滞回曲线饱满,可有效吸收耗散地震能量,各支座始终保持较好的竖向稳定性,未出现倾覆提离现象,震后结构隔震层复位良好。

自复位部分填充钢管混凝土桥墩力学性能研究

为分析具有自复位功能的部分填充钢管混凝土桥墩在水平往复荷载下的力学性能,针对该类型桥墩进行了理论研究,并以桥墩钢管壁厚、预应力比和钢绞线张拉度为设计参数建立有限元模型,在恒定轴力与水平往复荷载作用下开展了弹塑性分析。结果表明:桥墩壁厚和预应力比影响桥墩的水平承载力,适当降低张拉度可提高桥墩结构的安全富裕度。因此,在工程实践中可通过合理地选取桥墩壁厚、预应力比和张拉度,以达到承载力和抗震性能的最优组合,该理论分析方法可为工程实践提供参考。

钢筋混凝土框架外设自复位构件加固抗震性能研究

外设自复位构件加固框架的方法是先对框架梁柱采用增大截面法进行加固,后在加固柱截面外侧,沿加固梁并排设置预制梁,预制梁内部张拉无粘结预应力筋,预拉力弹性拉紧作用降低框架震后残余变形率,并在节点设置耗能钢筋,降低节点动力响应。采用有限元分析软件对3榀缩尺试验模型进行拟静力加载,将模拟结果与试验结果对比,验证建模合理性,建立3组共7榀框架进行变参数模拟,考察框架抗震性能影响因素,研究表明,建模方法可较好模拟外设自复位框架的受力特征。预制梁可提高加固后框架承载力,耗能钢筋提高节点处耗能作用较显著,可显著降低框架震后残余变形率,提高加固后框架抗震性能。

变开缝长自复位剪力墙截面设计及抗震性能

为研究不同开缝长度下自复位剪力墙的抗震性能,对自复位剪力墙截面进行受力分析,量化不同开缝长度下墙体理论承载力.基于四水准中第三水准下的性能目标,对自复位剪力墙进行截面设计,并与已有试验结果及不同开缝长自复位剪力墙的静力弹塑性结果进行比较验证.结果表明:理论推导的承载力表达式与已有试验及有限元结果均吻合良好;随着开缝长度增加,墙体自复位能力增强,耗能能力减弱;开缝长度系数为0.2~0.3能满足残余位移角限值,同时保持较好的耗能能力.

自复位刚性滑板隔震支座试验研究

近年来组合隔震体系在工程抗震领域应用日益增多。本文基于组合隔震技术将滑板隔震支座的摩擦滑移元件和叠层橡胶隔震支座的橡胶元件并联形成一种新型隔震支座——自复位刚性滑板隔震支座。通过试验研究不同压力、加载位移及水平加载频率与滞回特性的相关性等性能,基于ABAQUS有限元软件对该支座进行数值模拟分析。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好;自复位刚性滑板隔震支座具有更高的竖向承载力,支座滞回曲线稳定饱满,拥有良好的隔震效能,是一种可适用于工程应用的隔震支座。

黏滞阻尼器对铁路自复位桥墩地震响应的影响

以一座铁路桥墩为工程背景,研究黏滞阻尼器对铁路自复位桥墩地震响应的作用。在两弹簧模型的基础上建立了能考虑黏滞阻尼器作用的自复位桥墩地震反应分析模型。基于OpenSees平台建立数值分析模型,输入3条近断层地震记录,采用非线性时程分析方法分析黏滞阻尼器对自复位桥墩地震反应的影响,探讨黏滞阻尼器参数对墩顶最大位移和墩底最大弯矩的影响,并与无阻尼器自复位桥墩进行对比分析。结果表明:墩顶最大水平位移随阻尼系数(C)的增大呈减小趋势,随速度指数(α)的增大呈增大趋势;墩底最大弯矩随阻尼器参数的变化较为复杂。在近断层地震波作用下,与无阻尼自复位桥墩相比,设置阻尼器能够明显减小墩顶最大位移和墩底最大弯矩。对铁路自复位桥墩而言,α为0.2,C为2000 kN(s/m)α最优。

基于监测数据的新型抗爬移支座性能研究

曲线梁桥因其复杂的受力特性,在荷载及施工误差影响下引发爬移趋势,当桥梁支承形式不合理或约束不足时,会产生爬移病害,严重爬移可导致桥梁侧倾倒塌。针对曲线梁桥爬移现象设计了新型抗爬移倾覆专用支座,建立了弯桥支座系统布置方案,同时在案例工程上安装位移传感器进行实时监测,系统研究其使用性能。研究结果表明:新型抗爬移倾覆专用支座具有良好的自复位性能与使用稳定性;横向自复位支座起到抗爬移作用;端部自复位拉压式支座能同时起到抗爬移和抗倾覆作用。研究成果可以为预防曲线梁桥爬移病害提供理论参考与结构性解决方案。

抗震钢管混凝土韧性柱施工关键技术研究与应用

抗震性能是现代建筑结构必须考虑的重要结构安全问题之一,自复位钢框架结构是近年抗震结构讨论的热点方向。首先,分析了自复位钢框架结构的自复位条件及判据。然后,针对现有结构系列在抗震方面的不足,研究提出了一种新型装配式抗震钢管混凝土韧性柱结构,该结构中的工字钢梁能绕转动螺栓向上或向下转动,使楼板始终保持水平状态,可以有效避免地震时梁柱转动对楼板产生的不利影响;同时L型支撑板可在节点转动过程中屈服耗能,从而保证主体结构在地震过程中始终处于弹性状态,在震后由预应力钢绞线提供的自复位能力使结构恢复到初始状态等优点。最后,针对某工程介绍了抗震钢管混凝土韧性柱的施工工艺和质量控制要点。