基于数字滤波技术拟合规范反应谱的地震动研究

在重要结构的抗震设计与分析中,常需要输入拟合设计反应谱的地震动时程。该研究提出一种基于数字滤波技术调整天然地震动记录拟合规范反应谱的方法,以设计谱频率控制点为中心确定频带数目与范围,针对各个频带利用无限冲激响应数字滤波器对强震动记录时程开展带通滤波,并以滤波所得频带分量为基函数重构地震动时程;以重构时程为种子时程,引入影响矩阵方法开展迭代计算逐步调整频带分量的幅值向量,直至时程反应谱与目标谱的拟合精度满足要求为止。选取3个不同类型设计谱为目标谱分别开展拟合计算,结果表明:该方法分解并重构的地震动时程与天然强震动记录在时域和频域的重合度均较高;可与不同设计谱实现高精度拟合,时程反应谱迭代收敛性好,且能较好地保留时程非平稳性,可为工程结构抗震设计与分析提供合适的地震输入。

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受压构件设计的比较(英文)

对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018—2002中关于冷弯薄壁型钢C形截面轴压构件的名义轴压强度。首先介绍了北美规范和中国规范计算名义轴压强度的方法,然后针对控制构件名义轴压强度的2个主要参数,即屈曲应力和有效截面面积,对2本规范进行了深入对比,最后对典型C形墙架柱名义轴压强度进行了比较。研究结果表明:2本规范具有相同的屈曲应力,但依据2本规范计算的有效截面面积却不同;一般来说,根据GB 50018—2002计算的翼缘有效宽度远小于根据CSA S136-07计算的结果,然而依据CSA S136-07计算的腹板有效宽度则略小于依据GB 50018—2002计算的结果;2本规范名义轴压强度不同主要由C形截面翼缘和腹板有效宽厚比不同引起;当翼缘的宽厚比不小于17.8时,构件名义轴压强度的不同主要由翼缘有效宽厚比控制,根据GB 50018—2002计算的名义轴压强度小于根据CSA S136-07计算的结果;当翼缘的宽厚比小于17.8时,构件名义轴压强度的不同则主要受腹板有效宽度控制,依据GB 50018—2002计算的名义轴压强度略大于依据CSA S136-07计算的结果。

加拿大能源矿业学科本科生实践教学方法分析及启示

文章以加拿大能源矿业学科本科生实践教学方法为例,对学生实践课程方案、实施方法、考核模式等进行了深入分析,并结合我国情况针对我国能源矿业学科本科生实践能力培养提出了若干建议。文章认为,能源矿业本科生实践能力培养应充分发挥社会企业力量,制定符合市场需求的人才培养方案,发展校企联合培养模式等。

北美规范与中国规范关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件设计的比较(英文)

对比了北美规范CSA S136-07和中国规范GB 50018—2002关于冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件的名义抗弯强度。首先介绍了2本规范计算名义抗弯强度的方法,然后分析了控制构件名义抗弯强度的2个主要参数,即弯扭屈曲应力和有效截面模量,并对2本规范进行了深入对比,最后对典型的6m跨长的C形托梁构件进行了名义抗弯强度比较。研究结果表明:依据GB 50018—2002计算的弯扭屈曲应力不小于依据CSA S136-07规范计算的结果,而根据GB 50018—2002计算的翼缘有效宽度则远远小于根据CSA S136-07规范计算的结果;2本规范名义抗弯强度的不同主要由C形截面翼缘尺寸和构件所受荷载类型控制;当翼缘尺寸较小,名义抗弯强度主要由弯扭屈曲而非局部屈曲控制时,如果构件用于均布荷载,则GB 50018—2002的计算结果大于CSA S136-07规范的结果,但是当构件用于抵抗均布弯矩时,则没有区别;当翼缘尺寸较大,名义抗弯强度主要由局部屈曲而非弯扭屈曲控制时,在2种工况下GB 50018—2002的计算结果均小于CSA S136-07规范的计算结果。

透水沥青混合料长期净化行为与清理节点

为研究透水沥青混凝土堵塞现象对其污染净化行为的影响,制备了不同空隙率的透水沥青混合料,测试了混合料的基本性能,确定了干法撒布沉积土与湿法化学试剂法投放相组合的污染物输入方式,并对马歇尔试件进行了径流水样污染物总量等效年限为10 a的渗透系数与污染净化率同步测定。试验结果表明:在风干效应影响下,透水沥青混合料路面空间排水能力随着服役年限的增加而逐渐衰减,结构空隙内沉积物的絮凝、成团、结硬,促进了溶解态污染物向悬浮颗粒的附着过程;增加各种污染与透水沥青混合料内部孔隙的接触时间,提高污染物的净化率,且截留悬浮颗粒和空隙内部组成的新空隙结构能够显著提高材料对各种污染物的截留、净化能力。最后,分别根据平衡原则、最大污染物净化率原则和排水能力优先原则提出了3种确定透水沥青混合料清理节点的方法,可为透水沥青路面的定期清理提供量化指导。

不同含水率和压力下煤矸石改良膨胀土微观评价

为了从微观角度评价煤矸石(coal gangue,CG)对膨胀土(expansive soil,ES)的改良效果,通过膨胀率试验确定CG的最佳掺量,通过压汞试验测得土样在不同含水率和压力下的孔隙率、累积孔隙体积、累积孔隙密度和总孔隙体积参数,并对各孔隙特征参数进行分析。结果表明:当CG掺量为7%时,ES的膨胀率明显减小;当含水率分别为20%、50%、80%时,掺量为7%的煤矸石改良膨胀土(7%CG-ES)孔隙率比ES分别减小了9.2%、7.4%、5.8%;随着含水率的增大,土样内部的小孔隙向大孔隙转变,CG可在一定程度上抑制这种现象,使土体密实度相对增大;由土样的总孔隙体积参数分析得出,7%CG-ES的遇水膨胀敏感性明显小于ES。研究结果可为膨胀土路基灾害处置提供参考。

混合长度玄武岩纤维沥青混合料性能试验研究

为研究玄武岩纤维长度对沥青混合料性能的影响,将不同长度纤维按照不同比例设计的9种组合分别掺入AC-13型沥青混合料中,并对沥青混合料进行高温稳定性、低温抗开裂性、水稳定性及抗疲劳、抗开裂性能的测试。结果表明:玄武岩纤维加入后,沥青混合料的各项性能均出现不同幅度增长;与单掺6 mm玄武岩纤维相比,混合长度玄武岩纤维对沥青混合料的抗疲劳性能和抗开裂性能改善最为明显,疲劳寿命和CTindex指标分别提高13.6%和32.8%。灰色关联度分析发现:3、6、9 mm玄武岩纤维的掺配比例为2∶3∶1时,关联度最高,其沥青混合料的综合性能达到最优。

冷弯型钢夹支薄板剪力墙在竖向荷载作用下抗火性能分析

为了得到冷弯型钢夹支薄板剪力墙的抗火性能,利用有限元软件ABAQUS建立7个夹支薄板剪力墙模型,分析了火灾下剪力墙的温度分布、轴压比、冷弯型钢边柱厚度和竖向加劲肋对墙体抗火性能的影响。研究表明,受火2 h时,内嵌钢板温度为墙体最高受火温度的80%,边柱与竖向加劲肋背火面帽形截面腹板处的温度为受火面相应位置温度的1/4。随着轴压比的增大,墙体在火灾下的破坏位置上移,并由整体屈曲向局部屈曲转变。边柱壁厚对墙体的破坏形态与耐火极限有较大影响,建议选取边柱壁厚不小于2.5 mm;有加劲肋的墙体可以利用加劲肋平衡钢板;过早屈曲所导致的不均匀拉力,对墙体在遭受火灾时产生的破坏具有一定的延缓作用。墙体发生弯曲的方向与边柱的承载能力有关,墙体发生弯曲时,边柱帽形截面的帽檐首先发生较大屈曲变形,随后全截面发生屈服。

双向水平地震作用下六层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构振动台试验研究

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g~0.40g)。通过对比其破坏特征、动力特性、位移和应变响应,研究非结构构件对整体结构抗震性能的影响并进行楼盖刚性判定和房屋扭转响应分析。研究结果表明:在水平地震作用下模型的主要破坏特征为轻质墙面板螺钉连接破坏;蒙皮普通墙体与钢板剪力墙共同抵抗水平剪力,提高了结构的抗震性能;随输入加速度峰值增大,结构的自振频率降低,位移响应及立柱应变提高;冷弯薄壁型钢梁-压型钢板覆水泥纤维板组合楼盖可判定为刚性楼盖;结构扭转响应较小;在8度多遇及8度罕遇地震作用下,结构最大层间位移角分别为1/505、1/100,满足规范规定的弹性及弹塑性层间位移角限值1/250及1/50的限值要求,多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构具有良好的变形能力和抗震性能。

冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构的抗震性能,对冷弯薄壁型钢边柱内置薄钢板剪力墙进行低周往复加载试验,对比不同边柱截面厚度及截面形式对其抗震性能的影响。试验中得到了冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、荷载及位移特征值,并对结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载力及刚度退化进行分析。结果表明:冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;增加边柱截面厚度及选用帽形边柱均可提高剪力墙的承载力、刚度及耗能性能。计算3个试件受剪承载力设计值和弹性抗侧刚度,其值均高于常用冷弯薄壁组合墙体的;结合破坏特征提出冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙3个受力阶段;边柱对剪力墙破坏起控制因素,工程设计中应保证边柱承载能力,宜采用"强边柱、弱钢板"的设计理念。

考虑蠕变和残余应力释放的Q460钢柱抗火设计方法

承受荷载的钢结构在火灾下可发生明显的蠕变变形,钢结构中的焊接残余应力在火灾下也会一定程度地释放,因而高温蠕变变形和残余应力会对钢柱的耐火性能产生影响。为了准确地对高强度Q460钢柱进行抗火设计,有必要定量分析高温蠕变和残余应力释放对钢柱承载力的影响。采用电炉对2根焊接H形Q460钢柱进行耐火试验,得到无保护Q460钢柱在不同荷载水平下轴向位移、跨中侧向位移及温度随时间的变化曲线,并得到破坏时的临界温度。引入高温蠕变和残余应力,采用ANSYS有限元软件建立Q460钢柱耐火分析模型并对其火灾响应进行分析,通过试验数据验证模型的可靠性。利用有限元模型分析了ISO-834标准火灾下Q460钢柱在不同长细比、荷载比、初弯曲和升温速率下临界温度的变化。结果表明,荷载比的增大、初弯曲的增大以及升温速率的降低会降低Q460钢柱的临界温度。根据参数分析结果提出考虑蠕变影响的高强度Q460钢柱临界温度计算方法,可供结构抗火设计参考。

结构随机响应计算的一种数值方法

应用降维数值积分和C型Gram-Charlier级数展开方法,基于有限元理论讨论了随机结构响应概率分布的计算问题.首先依据正交多项式权函数与随机变量概率密度函数的关系,给出了随机响应统计矩计算的降维数值积分公式;进而应用C型Gram-Charlier级数逼近获得了随机响应的概率密度函数;提出了基于有限元方法求取结构随机响应概率分布的计算流程.数值算例中介绍了平面十杆桁架结构最大位移的概率分布、由随机参数表征的某型车架固有频率计算和弯管结构随机Von Mises应力分析问题,所得结果同蒙特卡罗数值模拟结果进行了对比验证.结果表明:文中计算流程能够获得较为准确的随机响应概率分布,特别是对概率分布尾部的估计精度达到10-4～10-3数量级,为机械结构安全性分析与设计打下基础;同时,算法的计算效率较高,与传统的数值模拟方法相比通常能够节约计算资源消耗两个数量级以上;第三,算法流程实现简单,不需要计算结构响应对基本随机参数的梯度和二阶灵敏度信息,也不需要对结构有限元矩阵的修改,因此可以充分发挥现有成熟有限元程序的优点,在个人计算机上实现工程随机问题的分析与计算.