新旧混凝土结构耐久性设计规范对比分析

本文将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)环境类别二与《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476—2008)中对应的环境作用等级之间的主要差异进行对比分析,以供设计和评估人员参考。

土-桩-结构振动台模型试验相似理论及其实施

通过分析动剪切模量G的表达形式及其相似比推导,发现由于影响土Gmax和G/Gmax-γ的因素较多,要确立土的剪切模量相似比并使土与桩-结构的模量和密度相似比同时匹配非常困难,即难以使土-桩-结构体系模型与原型之间做到完全相似。根据场地土的卓越周期是结构地震反应的主要因素,提出了采用土的卓越周期相似比设计模型土的方法,并实际应用于土-桩-结构振动台模型试验相似设计中。试验结果表明:应用土的卓越周期相似比设计模型土,保留了原场地土的主要特性,使模型与原型部分相似,这种方法应用在土-桩-结构振动台模型试验相似设计中是合理的。

汶川县映秀镇方钢管混凝土异形柱结构抗震性能研究

方钢管混凝土异形柱结构是一种新型结构,在汶川县映秀镇渔子溪村重建项目的 200余户住宅中得到应用。对此结构进行了较为全面的抗震性能分析,包括阵型分解反应谱分析、弹性时程分析和静力弹塑性分析,并将其静力弹塑性分析结果与单根方钢管混凝土柱结构的结果进行比较。分析发现,方钢管混凝土异形柱结构能够满足抗震要求,且在罕遇地震作用下的表现优于方钢管混凝土单柱结构。

行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响

深入研究了行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响,进一步完善了大跨度空间结构随机地震响应分析理论。推导了双支座、单自由度体系地震响应功率谱密度函数的解析表达式,研究了不同频率体系的响应峰值随地面视波速的变化规律,分析了多支撑点、多自由度体系的地震响应功率谱矩阵的特点,发现多自由度体系地震响应随地面视波速的变化规律与单自由度体系相似。数值模拟了某体育馆网壳结构在不同地面视波速情况下的随机地震响应,结果表明,考虑地震动行波效应后,结构地震响应随地面视波速的变化而显著变化,当视波速较低时其变化规律很复杂;且支撑点附近、受拟静力位移影响较大的部分杆件的地震响应明显增大,远离支撑点处、受拟静力位移影响较小的部分杆件的地震响应稍有减小。由此得出结论,对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,必须考虑地震动的行波效应,尤其当受拟静力位移影响较大的部分杆件对结构抗震设计起控制作用时;且应对可能出现的地面视波速进行全面分析,作为结构抗震设计依据。

大型土-桩-复杂结构振动台模型试验研究

以天津站交通枢纽工程为背景,开展考虑相互作用效应的大型土-桩-复杂结构振动台模型试验研究。文中主要对试验的相关问题进行阐述,通过对试验部分结果进行分析,初步得出土-桩-复杂结构体系的振动响应规律,检验了结构的抗震性能。试验结果表明:随着震级增加,土-桩-结构之间的相互作用影响加大,土和结构及桩的塑性发展加剧,体系的自振频率明显降低,阻尼增大,结构特别是地上结构的加速度放大系数减小较多,结构的最大应变、最大位移及最大动土压力均有所增长;加载结束,土和结构及桩均出现局部破坏现象,但地上结构最大层间位移角基本满足规范限值,说明结构坏而不倒,符合结构抗震设防的原则。

基于连续折线索单元的树状结构找形研究

在树状结构各种力学性能研究中,找形分析是十分重要的.在研究以往树状结构找形过程的基础上,以减小杆件内的单元弯矩为目的,提出将连续折线索单元应用于树状结构找形的方法,给出一般操作步骤,并通过试验对该方法进行验证.经过内力分析比较,得到该方法能够有效减小单元弯矩、结果较理想的结论,同时该方法具有操作简便、无需编程迭代、耗时较短的优势.对找形后的结果进行优化,可以进一步减小单元弯矩.分析分级节点位置变化对找形结果的影响,总结规律,为今后树状结构工程的设计应用提供了一定的参考.

拱桥新型吊杆安全性及其静动力影响研究

为研究吊杆失效对拱桥产生的不利效应,以一座三跨连续坦拱钢桥为背景,分析带套筒螺纹连接的不锈钢短吊杆运营期断裂对桥梁整体静、动力性能的影响。通过分析该类吊杆最可能的失效模式,引入吊杆失效引起的动力放大系数指标,采用ANSYS建立桥梁整体空间模型,分析单根吊杆失效引起的吊杆应力、拱肋和主纵梁关键截面应力及结构自振特性变化。结果表明：拱跨内单根吊杆失效引起主梁竖向位移动力放大系数为1.6~2.2;次短吊杆突然失效对相邻吊杆应力影响较大;单根吊杆失效对桥梁整体静力安全和动力特性影响较小。

连续倒塌现象中结构动态响应特性的分析

局部破坏引起的动力响应是影响建筑物发生连续倒塌的重要因素。基于改变传力路径法建立了连续倒塌动力分析模型,对结构遭受局部破坏后的振动特性进行研究,并分析了失效时间及材料特性对结构动力响应的影响。分析结果表明,竖向固有振型是连续倒塌中动力响应的主要参与振型;失效时间越短,结构最大竖向位移及惯性力越大;且失效时间小于竖向固有振型对应的自振周期时,动力响应受失效时间的影响最为显著;较高的材料屈服强度可有效降低结构的竖向振动位移,但也会引发底层柱承受较大的竖向惯性力;强化模量的改变对结构动力效应的影响并不显著。

相邻结构地震反应MR阻尼器控制的仿真分析

本文仿真分析了应用磁流变(MR)阻尼器对相邻结构地震反应的控制效果,为进一步开展模型试验研究奠定了基础。建立了地震激励下相邻结构MR阻尼器控制系统的运动方程,提出了描述MR阻尼器阻尼力滞回特性的改进S igmoid模型,分别对应用开关控制、半主动控制以及最小或最大电流被动控制的四种控制方法的相邻结构地震反应的控制效果进行了仿真分析。结果表明,在相邻结构间连接安装MR阻尼器可以有效地控制相邻结构的地震反应,且开关控制方法和半主动控制方法的控制效果均好于两种被动控制方法,体现了MR阻尼器阻尼力可调的优点;在四种控制方法中,半主动控制方法的控制效果最好,体现了MR阻尼器阻尼力具有连续调节能力的优点;若能解决MR阻尼器的剩磁问题,半主动控制方法的控制效果会得到进一步的提高。

大型复杂结构-桩-土振动台模型试验土箱设计

以基于天津站交通枢纽的大型复杂结构-桩-土振动台试验为背景,详细介绍土箱设计特别是其边界设计,通过试验数据并结合模型模态分析对边界效应进行定量分析,检验土箱边界实际效果并为边界的进一步改进提供事实依据.研究结果表明:在土箱底部,通过设置分割条嵌入模型土中做成的摩擦边界的效果较好;在土箱垂直于地震动两侧壁上,聚苯乙烯泡沫塑料做成的柔性边界对Taft波和人工波加载的效果比较好,而对天津波加载效果略差;在土箱平行于地震动两侧壁上,通过侧壁内表面贴聚氯乙烯薄膜并涂抹润滑油做成的滑动边界起到一定的效果,但偏差较大.对模型土的模态分析表明:通过提高模型土域的宽高比以及适当减小柔性边界的弹性模量都可以明显减小柔性边界对模型土的影响.土箱设计总体效果较为理想,边界设计及分析可为类似土-结构相互作用振动台试验提供借鉴.

复杂结构-桩-土振动台模型试验数据分析

本文从分析复杂结构-桩-土振动台模型试验数据入手,用加速度动力系数、最大位移、最大正应变、最大动土压力等指标对结构的地震响应全面分析,并对比桩、地下结构、地上结构的不同响应,研究发现:结构不同部分最大地震响应发生的频率不尽相同,且受地震动频谱特性及自身频率影响,天津波加载时结构的地震响应较大;地表以下,当震级较小时,土-结构对地震动起放大作用,随着震级的增加,对地震动放大作用减缓甚至减小;最大位移随结构高度增加逐渐增大,在桩与地下结构交界处和地表处,位移改变较大;地下结构柱、桩最大正应变呈中间大、两头小分布;最大动土压力随着深度增加呈两头大、中间小分布,且地表处最大;总的土压力受最大动土压力影响较大,随深度增加有先降低、后增大的趋势。

双层立管在船舶撞击作用下结构行为分析

以船舶与立管碰撞为研究对象,采用三维有限元模拟碰撞过程,显式动力求解分析双层立管在侧向碰撞作用下的结构行为,得到碰撞过程中撞击力、结构响应、损伤变形等一般性规律,计算分析了边界约束条件、撞击质量、撞击速度、立管内压以及轴向预拉力参数的影响。结果表明,边界条件对于结构的固有频率、撞击力、结构损伤变形影响较大;撞击质量及速度是决定撞击力及变形的最主要的因素;内压的存在使得最大撞击力变小以及立管局部变形变小;在一定范围内的轴拉力越大,碰撞引起最大撞击力越大,整体变形反而变小。

横梁含橡胶集料对某框架-剪力墙结构抗震性能的影响

橡胶集料混凝土具有阻尼大、变形能力强和弹性模量低等特点.首次以结构自振周期、侧向刚度、水平地震载荷和结构层间弹性位移为参考指标,引进阻尼比ζ和弹性模量折减系数λ,分析横梁加入橡胶集料对框架-剪力墙结构抗震性能的影响,并且与相对应的普通混凝土框架-剪力墙结构作对比.分析结果显示,相对于普通混凝土框架-剪力墙结构侧向刚度较大等特点,在横梁中掺入橡胶集料后能适当地降低结构侧向刚度,延长结构基本周期,降低水平地震载荷,从而提高结构抗震性能.

考虑桩土效应的天津站交通枢纽地震反应分析

为弄清楚带有地下室大型复杂结构的抗震性能,本文针对天津站交通枢纽工程,分别取结构典型的横向及纵向剖面,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,建立了结构-桩-土体系相互作用的有限元模型,采用动力时程分析方法,研究体系在水平地震作用下的弹塑性动力反应规律,分析结构在地震动作用下的位移和内力的分布;并与假定刚性基础周边土简化为弹簧的结构模型的计算结果进行比较,通过两种模型的地震反应的对比分析,得到了一些有益的结论。

高层复合墙板结构体系地震反应分析

为把混凝土灌芯纤维增强石膏板应用到高层结构中,选定了墙板厚度类型,并采用材料力学的方法把其简化为正交各项异性板,获得其等效弹性常数,引用Hill屈服准则来建立其本构关系.采用振型分解反应谱法和时程分析法对基于此板型的复合墙板结构体系的高层结构进行弹性和弹塑性分析,计算表明此结构具有足够的刚度和抗侧移能力.并将复合墙板结构与钢筋混凝土剪力墙结构的动力反应特性进行了比较,结果表明复合墙板结构具有优于钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能.

基于强解耦方法的土-结构平扭耦联参数分析

为分析各参数对地基土-偏心结构相互作用体系的影响规律,利用地基土-单层偏心结构运动方程求得的解析解编制了MATLAB程序,详细分析了扭平频率比Ω、偏心率B、结构高宽比λh和地基土特性对相互作用体系自振特性、弹性地震反应的影响规律以及对平扭耦联程度的影响情况,得到了各种土性条件下,地基土-偏心结构相互作用体系与刚基上偏心结构在平动位移与扭转位移传递函数的差异与变化趋势等规律。

地基土-两层偏心结构相互作用体系平扭耦联参数分析

为研究地基土-两层偏心结构相互作用体系的地震反应,对平扭耦联问题进行参数分析。利用拉格朗日能量法建立土-两层偏心结构相互作用体系平扭耦联运动方程,求得频域内解析解,编制MATLAB程序,确定影响两层偏心结构平扭耦联的主要参数,详细分析扭平频率比Ω、偏心率B、偏心楼层位置和地基土特性等参数对相互作用体系弹性地震反应的影响规律,以及对平扭耦联程度的影响状况,得到一些与刚基上偏心结构平扭耦联反应不同的参数影响规律,为工程计算和设计提供参考。

天津站交通枢纽-桩-土地震反应分析

为摸清大型复杂工程结构的地震反应规律及抗震性能,针对天津站交通枢纽工程,选取包括地上和地下结构的标段,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,将桩土区域等效连续化成桩土合一的复合材料,建立了结构-桩-土相互作用的天津站交通枢纽工程的三维有限元模型,并采用非线性动力时程分析方法进行计算.结果表明,天津波作用下交通枢纽地震反应最大,并且各层加速度反应沿地下结构长度方向分布均匀,位移反应小于规范限值,说明天津站交通枢纽工程整体性好,具有良好的抗震性能.

交错桁架多层钢结构多模态推倒分析方法研究

与能力谱法等传统推倒分析方法相比,多模态推倒分析考虑了高阶模态对结构地震反应的影响,能更准确地评价多、高层结构的抗震性能。本文以El-Centro波为地震输入,采用多模态推倒分析方法对交错桁架多层钢结构在罕遇地震作用下的地震反应进行研究,确定结构顶点侧移、层间侧移及塑性铰分布,并与相同地震波作用下弹塑性时程分析及能力谱法分析结果进行比较。多模态推倒分析结果与弹塑性时程分析吻合较好,能准确地评价交错桁架多层钢结构的抗震性能。对层间侧移及塑性铰分布的预测,多模态推倒分析比能力谱法更为准确。

一种简化的混凝土结构地震损伤评估模型及方法

随着地震工程学的发展和结构抗震设计思想和理论的进步,探讨结构在地震作用下的地震损伤破坏机理和基于结构性能的抗震设计方法(PBSD)逐渐得到了各国专家、学者的重视。而地震损伤评估的研究就是其中的一个重要方向。鉴于现阶段混凝土结构地震损伤评估方法的局限性,本文采用推广的混凝土材料的Mazars损伤模型,进而提出了一种基于常规有限元分析荷载子步的简化的地震损伤评估方法,这种方法实现简单,便于实际工程应用,同时具有一定的精细性。最后,将本文的损伤评估方法应用到一个钢筋混凝土框架的地震损伤评估实例中,分析结果与实验和实际的震害比较吻合,表明本文提出的模型和方法是有效的。