CFRP加固震损非延性RC框架抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固震损非延性钢筋混凝土（RC）框架抗震性能，制作并完成了1榀1/2缩尺两层两跨非延性RC框架子结构试件加固前后的拟静力试验. 将试件加载至峰值承载力，对采用外包CFRP法对震损节点处进行加固后的试件进行试验研究，获得了CFRP加固震损非延性RC框架的破坏形态与滞回曲线，分析了其刚度、强度、延性和耗能等抗震性能指标，并与完好结构进行对比. 分析结果表明:CFRP加固对提高震损非延性钢筋混凝土框架结构的最大水平承载力、初始刚度有限，对其耗能能力提升明显；加固结构的平均位移延性系数为2.81；当其最大层间位移角到达1/50时，加固结构依然具有较大的安全储备空间，加固后的震损非延性RC框架结构可以用于地震区.      

基于拟力法的框架结构静力推覆分析

传统静力推覆分析方法求解结构非线性变形需对结构整体刚度矩阵进行实时地合成与分解，该过程将占用大量计算资源.基于拟力法的纤维梁有限元分析方法进行静力推覆分析，在迭代求解结构非线性变形时，首先对弹性刚度矩阵进行分解，计算出侧向荷载作用下的弹性位移；然后通过反复调用弹性刚度矩阵的分解结果与弹性位移，减少回代计算量；最后采用算法时间复杂度理论定量对比了该方法与传统方法的计算效率，通过一榀八层钢筋混凝土框架结构数值算例，分析比较了两种方法的计算结果与算法时间复杂度. 结果表明:两种方法顶点位移-基底剪力曲线基本吻合，层间位移角与楼层之间的关系曲线也基本一致，两者的最大误差出现在第3层，为3.72%，与传统方法相比，基于拟力法的静力推覆分析方法算法时间复杂度降低了80%，计算效率至少是传统方法的5倍.      

Experiment on Seismic Performance of Frame-Masonry Horizontal Hybrid Structure Based on Shaking Table Test

Frame-masonry horizontal hybrid structure is a new type of self-built residence in the rural areas of Fujian Province in recent years. A shaking table test for 1/2 scale model is carried out on the basis of one representative rural structure, and the dynamic characteristics and seismic responses of this experimental model are measured. As a supplement, the finite element model of the prototype structure is built by ANSYS software,and simulation and test results are contrasted and analyzed. The results show that according to this structure,the beam-column joint of the frame part has stress concentration and the destruction pattern of the masonry part is similar to brick-masonry structure. There are obvious differences in lateral stiffness of each floor and direction,and the mass center does not coincide with the stiffness center, which can lead to excessive torsion and story drift of this structure under earthquakes of a certain intensity. Because of poor construction quality, unfavorable structural measures and irrational structural system in present rural areas, there is a potential safety threat with this type of structures in highly seismic region. Some suggestions for strengthening and retrofitting frame-masonry horizontal hybrid structures are pointed out.     

框架一密肋耗能复合墙结构与框架填充墙结构抗震性能的对比分析

用密肋耗能复合墙取代传统的砖墙作为框架结构中的填充墙,形成框架一密肋耗能复合墙结构．通过建立简化的刚架一整体钭压杆模型,运用静力弹塑性分析方法对框架一耗能复合墙结构与框架填充墙结构在周期、层间位移角、局部变形等几方面进行对比分析．计算结果表明,耗能复合墙通过优化设计即可调整抗侧刚度并能有效耗散地震能量,在中高地震烈度区以密肋耗能复合墙代替砖填充墙后,结构的抗震性能明显优于普通框架一砖填充墙结构．     

凹梁式半挂车车架的动静态特性分析与计算

考虑悬架系统刚度的非线性变化因素,建立了凹梁式半挂车车架的有限元模型,基于ABAQUS软件进行满载工况的静态分析,利用经典力学方法对纵梁进行应力分析和计算,最后采用Block-Lanczos法对车架进行自由模态分析。结果表明:车架强度和刚度均满足设计要求,同时扭转和局部刚度需要加强。     

钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究

为了研究某超高层建筑的抗震表现,对其进行了比例为1:35的模型振动台试验研究,该建筑塔楼的部分框架结构由两根钢管混凝土越层巨型框支柱支承,在结构7～11层设有钢管混凝土斜柱转换结构. 通过试验研究了缩比模型的破坏模式、自振周期、层间位移、扭转响应等动力响应;采用PERFORM-3D软件进行原结构弹塑性地震响应数值分析. 研究结果表明:由于结构布置的不对称性,结构整体扭转效应明显,塔楼部分的结构抗扭刚度不足;在台面加速度峰值接近罕遇地震工况的设定值470 cm/s2时,塔楼部分发生扭转破坏,此时除个别楼层外,各楼层的层间位移角仍满足弹塑性层间位移角限值1/100的要求;在所有工况下,转换区域未见破坏,钢管混凝土框支柱、斜柱的应变均处于弹性工作状态;数值分析结果和试验结果吻合良好.      

多层框架结构利用铅芯叠层橡胶支座加层减震分析

结合一幢多层框架结构应用铅芯叠层橡胶支座进行加层改造的工程实例，在对隔震层的抗侧刚度和阻尼比基于能量准则进行优化的基础上，利用Matlab语言编制了弹塑性时程分析程序，输入两条实际地震动记录和一条人工波．计算结果表明：各层位移和加速度响应以及最大层间剪力和最大层间位移均较加层前有所减少，特别是位移响应减少更为明显；同时也验证了该能量优化准则的合理性与有效性．这种加层减震技术既增加了使用面积，又提高了抗震能力，在中低层建筑的改造中具有良好的应用前景，值得推广．     

并联基础隔震体系多目标优化研究

隔震性能评价是并联基础隔震研究的重要内容,在多目标优化的理论框架下,进行了并联基础隔震体系地震反应优化研究。隔震反应目标包括上部结构最大层间剪力和隔震层最大位移,隔震层决策变量为屈服系数、名义周期和阻尼比。优化的约束条件为上部结构层间剪力不均匀系数在0．85—1．00之间。针对一特定结构,通过NSGA—Ⅱ算法分别进行有约束和无约束条件下的多目标优化研究。研究给出了并联基础隔震多目标优化Pareto最优前沿的一般特征及相关量之间的关系。     

结构模式对转向架构架扭转刚度的影响

将客车转向架焊接H形构架简化为由等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证。计算结果表明:侧梁上盖板开槽能使构架扭转刚度降低3%;改变横梁截面形式后,构架扭转刚度将减小19%,构架在超常载荷下的最大von_Mises应力降低3%。分析结果表明:构架侧梁上盖板开槽对其扭转刚度影响不大,并将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲与扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将无缝钢管横梁改为箱型梁能够显著降低构架扭转刚度;同时,由于扭转刚度降低,构架在超常载荷下最大von_Mises应力也有所降低,轨道扭曲载荷对构架强度的影响减弱。     

地铁隧道近距离穿越对上部框架结构的影响

利用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,通过变化上部框架结构的层数,柱距,独立基础的埋深,隧道的位置等因素研究隧道开挖对上部框架结构的影响．当隧道中心线与框架结构的纵向柱列平行时,本文研究的所有工况的纵向柱列的相邻柱沉降差及整体倾斜比较接近,即上述因素对纵向柱列的影响很小,但对横向柱列的影响不能忽略;当上部框架结构为一层时,白重引起的沉降不满足规范要求;纵向柱列各柱底沿坐标轴2方向的最大位移均超过了层问侧移限值;柱底水平位移会改变柱的受力状态,使一层柱底产生向着隧道中心线方向的弯曲变形,角柱呈双向弯曲变形;沿坐标轴1、2方向相邻柱的最大位移差通常使基础梁被拉长或压短,在基础梁内产生轴向拉力或压力,从而改变基础梁的受力状态;隧道开挖使柱底沿坐标轴2方向往复运动,柱底发生剪切破坏;增加结构空间刚度对横向柱列的影响明显,而对纵向柱列的影响很小;隧道开挖使一层柱顶外侧的拉应力进一步增加,角柱拉应力增加量最大．     

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法

为预测和控制钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的非弹性性能,基于功能平衡原理,提出了一种钢筋混凝土框架结构基于性能的塑性设计方法.该方法预先选定目标侧移和屈服机制,根据功能平衡方程即可得到结构的设计基底剪力;采用塑性设计法设计框架构件和节点,以达到预期的屈服机制和性能.采用此方法对一幢8层钢筋混凝土框架结构进行了设计,并采用动力时程分析法验证了该方法的可行性.研究结果表明,采用基于性能的塑性设计方法设计的钢筋混凝土框架结构最终呈现预期的屈服机构,非弹性性能沿结构高度分布均匀合理.      

刚构桥梁的主梁设计参数对冲击系数的影响研究

由于连续刚构桥梁造价较低,目前在我国得到了广泛的应用,但是因其设计参数较多,设计人员往往难以选择。采用正交试验方法,以汽车荷载的冲击系数为指标,对主梁的主要设计参数进行优化计算是可行的。     

斜拉桥的弹性约束减震研究

设置梁塔之间纵向弹性约束是飘浮和半飘浮体系斜拉桥减震的一种常用办法.文中采用时程分析方法,研究了弹性约束刚度对斜拉桥减震的影响,并考虑不同场地土类别、不同斜拉桥结构对弹性约束减震效果的影响.结果表明,采用弹性约束抗震措施可以有效地降低塔梁交接处索塔弯矩和主梁纵向位移,但对塔顶位移和索塔墩底弯矩的减震效果不明显,甚至有增大趋势,场地类别和结构变化对弹性约束减震效果影响较大.因此,在实际工程中采用弹性约束减震时应根据桥梁的实际情况仔细分析方可应用.     

张拉膜结构自振特性研究

通过2个典型张拉膜结构工程实例，采用兰索斯法研究了加强索刚度、膜面初张力、膜面矢高和膜材质量对自振特性的影响．结果表明，膜面张力与结构质量是影响膜结构自振特性的主要因素，大变形产生的位形修正效应对膜结构自振特性也有较大影响．基于此，考虑大变形非线性对结构几何刚度的影响，提出了考虑位形修正的模态分析的概念。     

建渣土工袋挡土墙室内模型试验

建渣土工袋挡土墙是一种新型的柔性支挡结构,将建渣用作土工袋填料,有利于建渣的回收利用.设计并开展了建渣土工袋挡土墙室内模型试验,研究了不同工况下坡顶竖向沉降的变化规律、墙后土压力和墙面水平位移沿墙高的分布特征以及坡体破坏模式.研究结果表明:增加建渣土工袋挡土墙后的坡顶破坏荷载比无支护时提高了87.5%~125%,边坡支护效果十分显著;坡比从1:0.75增加到1:0.25时,坡顶承受的破坏荷载降低了11.8%~29.4%;建渣土工袋挡土墙墙面水平位移随墙高呈鼓型分布,最大水平位移位于距墙底约1/3~1/2高处.建渣土工袋挡土墙墙后土压力为非线性分布,最大土压力值出现在距墙底约1/3高处;建渣土工袋挡土墙墙后土体的滑裂面从圆弧形向折线形变化,滑裂面前缘高度均位于距墙底1/3~1/2高处;距墙底约1/3~1/2高处为建渣土工袋挡土墙的薄弱部位,在设计和施工中应考虑一定的工程措施予以加强.      

沥青混合料静态蠕变劲度模量与动稳定度的关系

用轮辙试验的动稳定度(以下简称DS)指标反映沥青路面的高温车辙行为具有较好的一致性,但不能作为计算参数用于沥青路面结构设计。通过研究不同沥青混合料的DS和静态蠕变劲度模量的响应,试图将DS指标与静态蠕变劲度模量建立联系用作为沥青路面结构设计参数。选择了AC13和AC25两种级配、60#/70#基质沥青和5%SBS改性沥青两种结合料、花岗岩和石灰岩两种集料,分别进行了车辙试验和静态蠕变试验,其中车辙分别采用5 cm和7 cm厚度试件。结果表明,对同类型级配、结合料、集料和同一车辙厚度的沥青混合料,其DS和静态蠕变劲度模量有良好的相关性,相关系数R2高达0.9以上。但综合考虑级配、结合料、集料和结构厚度等因素后,DS与静态蠕变劲度模量的线性相关性并不理想,其相关系数R2只达到0.591 2。因此,试图将DS转换为静态蠕变劲度模量用作为沥青路面结构设计参数的可行性有待进一步研究。     

预应力桥梁开裂后的静力挠度试验分析

从预应力混凝土梁的实测弯曲裂缝参数着手,根据裂缝特征沿主梁纵向分布的不同,运用相似裂缝的处理原则,将主梁划分为阶梯形刚度分布梁,基于裂缝特征计算开裂预应力混凝土梁各开裂区段的有效刚度,给出基于阶梯形刚度特征的开裂预应力混凝土简支梁挠度的计算方法,计算各级荷载下开裂预应力混凝土梁的挠度,并与试验值进行对比。     

整体式桥台后土压力累积效应反分析

为了确定整体式桥台后土体在水平方向往复位移作用下的最终土压力，针对5组整体式桥台模型试验进行了有限差分数值模拟反分析；采用能够反映土体在小应变区间上高模量和高度非线性刚度特性的土体本构模型，考虑土体与桥台之间的界面特性，通过在桥台顶部施加水平位移，反分析模型试验中经过不同循环次数的台后土压力测量结果，获得了相应的土体小应变刚度参数，揭示每组试验中桥台后土体小应变刚度在往复加载过程中的演化规律；在此基础上，针对铰支座和扩展基础这2种不同的桥台底部约束条件，分别提出了估算整体式桥台后土体小应变刚度增大倍数的公式，进而提出了考虑桥台与土相互作用的整体式桥台后最终土压力的设计计算方法。研究结果表明:当桥台底部为铰支座时，往复加载前后土体小应变刚度增大倍数随桥台顶部相对位移的增大而增大，随桥台后砂土相对密度的增大而减少；当桥台底部为扩展基础时，土体小应变刚度增大倍数虽然也随桥台顶部相对位移的增大而增大，但增幅明显小于桥台底部为铰支座的工况，并且受桥台后砂土相对密度的影响不大；相比英国设计指南PD 6694-1，提出的公式能够考虑上述多个因素的影响，并能较好地预测出不同模型试验反分析得到的土体小应变刚度增大倍数，可为整体式桥台设计提供依据。      

某四层砌体结构预制板教学楼振动台缩尺模型试验设计

由于砌体结构墙体中的竖向压应力对结构的强度和刚度都有一定的影响,因此其振动台缩尺模型设计与高层建筑的缩尺模型设计不尽相同,有着其独自的特点。以体外预应力加固砌体结构振动台模型对比试验为背案介绍了某四层砌体结构预制板教学楼缩尺模型设计的全过程,包括模型材料选取,模型相似关系的确定、模型保护措施的设计以及附加质量的确定,对其中存在的问题进行了讨论,所提供的砌体结构缩尺模型设计思路能为今后的相关试验工作提供一定的参考。