装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土(PC)梁刚度在损伤状态下的退化规律,针对3片30m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先,建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型,基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式,基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式;其次,对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验,分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律,研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响;再次,通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数,研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律,分析了静动刚度差异的原因;最后,建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式,并与现有研究成果进行了对比。结果表明:初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响;箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同,其中最终的静刚度衰减系数为0.30,最终的动刚度衰减系数为0.80;足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁,可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。     

RC桥墩加载刚度退化及等效阻尼比试验

为揭示钢筋混凝土实心墩和空心墩的刚度退化规律及等效阻尼比,以剪跨比、配箍率和配筋率为设计参数,开展了7个方形实心墩和7个方形空心墩的低周往复加载试验。基于拟静力试验结果,探讨不同设计参数对实心和空心墩的滞回耗能及刚度退化的影响,建立了等效阻尼比与位移延性系数之间的关系,给出方形墩等效阻尼比的统一计算模型。通过文献中8组试验结果评估既有等效阻尼比公式,并验证所提出模型的适用性。研究结果表明：剪跨比对滞回耗能的影响不显著,而增加配筋率则可提高构件耗能能力;剪跨比对刚度退化的影响较配筋率和配箍率大,剪跨比越小的试件刚度退化越快;位移延性系数μ<3时,刚度退化系数随位移延性系数的增加呈指数下降,位移延性系数μ ≥ 3时刚度退化系数随位移延性系数的增加呈线性下降;等效屈服前等效阻尼比与刚度退化系数呈线性关系,等效屈服后等效阻尼比与刚度退化系数呈指数关系。既有等效阻尼比公式中,Priestley、程光煜和张艳青等所提公式的计算结果与试验值较为接近;较既有公式,所建议公式的计算值与试验值更为接近,适用于估算方形实心和空心墩的等效阻尼比。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

橡胶支座性能对比试验及工程应用

为了对比高阻尼橡胶支座和天然橡胶支座力学性能的异同,采用反复加载试验方法进行相关性试验。结果表明:随着剪应变的增加,水平等效刚度及等效阻尼比均呈反比例变化趋势;随着压应力的增加,高阻尼橡胶支座水平等效刚度和等效阻尼比呈正比例变化趋势,天然橡胶支座水平等效刚度则变化不明显;随着温度的升高,等效阻尼比和水平等效刚度均呈现减小趋势;随着加载次数增加,水平等效刚度和等效阻尼比呈减小趋势。通过工程应用案例分析,验证了隔震橡胶支座变形后的复位性能。     

RC空心板梁疲劳刚度退化规律试验研究

桥梁结构刚度随损伤发展会逐渐发生不可逆的退化,刚度退化与疲劳损伤之间有一定的内在关联,通过疲劳试验研究了刚度退化的规律和计算方法.疲劳试验发现钢筋混凝土空心板梁的刚度呈现出明显的三阶段退化规律:在0～0.15Nf阶段,梁的挠度增长非常明显,甚至可以达到疲劳破坏时总挠度的40％,但挠度增长速率逐渐变小;在0.15Nf～0.90Nf阶段,梁的挠度增长速率逐渐变小直至接近某一较小的常数;在0.90Nf～Nf阶段,梁的挠度增长速率逐渐变大,开始进入脆性疲劳断裂阶段,试验梁很快疲劳破坏.刚度退化曲线符合S形形态.根据刚度退化规律对试验数据进行拟合,得到可用于计算钢筋混凝土空心板梁刚度退化程度的公式,该公式与5根试验梁的试验结果吻合度较好,能够实现对刚度退化的定量描述.     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。     

高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

为了研究高阻尼隔震橡胶支座的水平力学性能相关性,通过反复加载试验的方法,进行了剪应变相关性、压应力相关性、温度相关性、反复加载次数相关性试验,并对各因素对水平等效刚度、等效阻尼比的影响进行分析。结果表明,水平等效刚度、等效阻尼比随剪应变、温度、反复加载次数的增加呈下降趋势,且50次循环加载导致的橡胶温度升高影响不能忽略不计;等效阻尼比随压应力的增加呈上升趋势;压应力对水平等效刚度影响不大。     

发动机悬置设计中的动、静刚度参数研究

在对发动机动力总成悬置的动、静刚度参数及其在悬置匹配中的应用技术进行理论和试验分析的基础上,提出了动力总成悬置匹配计算中关于动、静刚度的选取原则:计算静变形时采用静刚度;计算刚体模态时采用动刚度;计算动力总成关键点位移量时宜动、静刚度同时采用.指出,不同承载状态下动刚度值主要受频率、预载荷和动态载荷幅值3个因素的影响.     

传动系统静扭试验台架刚度测试误差修正方法

针对重型汽车传动系统静扭测试试验台的扭转刚度测试误差,通过原理分析和基于SMT-MASTA的动力学计算相结合的方式,找到了误差的主要来源是工装法兰刚度,提出了利用公式对测试刚度进行修正的方法.并通过两种不同类型的测试结果验证了该修正算法的正确性,从而拓展了试验台架的测试能力.     

基于Payne效应的膜式空气弹簧非线性动刚度模型

本文中提出了一种考虑气囊橡胶Payne效应和热力学等效刚度阻尼滞回特性的膜式空气弹簧非线性动刚度模型,以解决空气弹簧动刚度非线性建模难题,并为气囊结构设计与材料选择提供理论依据。首先,通过示功试验对动刚度实部和虚部进行参数识别,表明在小振幅下,气囊橡胶Payne效应会引起动刚度的增大,并验证了不同振幅和频率激励下模型的正确性。接着,从振幅和频率两个维度给出了各解耦变量贡献度变化趋势的物理解释。结果显示,气囊橡胶的Payne效应使动刚度实部随振幅增大而减小,虚部随振幅增大呈现先增大后逐渐减小的趋势;气体刚度和由热交换产生的等效阻尼会使动刚度实部随频率升高逐渐增大,虚部随频率升高先增大后减小。最后给出了一个反映橡胶气囊动刚度贡献率的膜式空气弹簧新的评价指标,可直接表征空气弹簧低幅动态性能和结构设计与材料选择的优劣。试验表明,该值主要随振幅增加明显下降,橡胶气囊在低振幅时产生的刚度不可忽视。     

基于灌浆波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱抗震试验

预制拼装钢筋混凝土（RC）墩柱与承台连接节点的关键构造及其抗震性能是强震区应用预制装配技术需要解决的关键问题。目前灌浆波纹管连接预制拼装RC桥墩主要应用于非强震区,其抗震性能和地震失效模式研究远落后于工程实践,针对此类问题,采用灌浆金属波纹管锚固钢筋技术连接预制拼装RC墩柱与承台,开展预制拼装RC墩柱拟静力往复加载试验研究。通过对比分析预制拼装RC墩柱与现浇RC墩柱的损伤演化过程、局部钢筋应变、失效模式和非线性力学行为评价基于灌浆金属波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱的抗震性能。结果表明：基于高强砂浆灌浆金属波纹管锚固连接的预制拼装RC墩柱的抗侧强度和现浇墩柱基本一致,但位移延性和耗能能力略低于现浇桥墩;预制拼装RC墩柱的损伤主要发生在墩底与承台接缝层的上下界面处以及墩柱底部塑性铰区域,承台内预埋波纹管锚固钢筋均未发生黏结滑移破坏;基于灌浆金属波纹管锚固钢筋连接技术可应用于强震区预制墩柱与承台的拼装连接。     

弹性环阻尼器对涡轮增压器转子动力性能影响研究

以高速涡轮增压器滚珠轴承转子系统弹性环阻尼器(ERSFD)为研究对象,采用有限元分析以及挤压油膜理论对弹性环支承刚度、油膜压力场分布、油膜刚度阻尼以及滚珠轴承转子系统动力学特性等进行了分析研究,并与挤压油膜阻尼器(S F D)进行对比分析.研究发现,弹性环阻尼器的交叉刚度和阻尼很小,有效地改善了挤压油膜阻尼器刚度阻尼自由度耦合问题,刚度阻尼的非线性得到明显的抑制.采用六凸台弹性环阻尼器与滚珠轴承串联组合的增压器进行了台架试验,并与动力学计算结果进行了对比分析.     

有砟轨道动刚度特性及影响因素分析

应用轨道结构的动力学频域分析方法,研究了有砟轨道的动刚度特性及轨道参数对它的影响。有砟轨道动刚度随频率变化幅度很大,在激振频率为72 Hz时达到最小值55 kN/mm,约为静刚度的60 %。扣件刚度、扣件阻尼、轨枕类型、道床弹性模量对有砟轨道动刚度都有影响。     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验,对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0,0.25,0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验,偏心试验表明：RC方柱加固后,预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土,有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展,预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性;LPSW加固柱承载力提高了3%～34%,LPSW加固技术适合于小偏心受压结构,偏心距越小,增强效果越明显。在偏压试验基础上,拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验,对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似,分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段,最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束,使RC拱肋提前处于3向受压应力状态,横向膨胀受到约束,避免拱肋出现拉应力,加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果,利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法,建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好,且偏于安全,可用于评估实际加固拱桥的承载能力。     

FRP加固混凝土柱动力特性的研究进展

从试验、理论和施工工艺三个方面,总结了国内外关于FRP加固混凝土柱动力特性的最新研究成果,分析了研究中存在的不足,探讨了今后研究中需要解决的若干关键问题。     

客运专线弹性支承块式无砟轨道动力分析

为研究弹性支承块式无砟轨道的动力特性,运用动力学基本原理,分析了扣件刚度、块下胶垫刚度与阻尼不同匹配以及轨枕块质量对基础受力的影响。结果表明:在满足轨道整体刚度时,扣件和枕下胶垫应尽量采用较小刚度值;对于不同激振频率段,应分别对待扣件和枕下胶垫阻尼取值;弹性支承块质量也如此。     

Vedyna及其在汽车平顺性分析中的应用

介绍了Vedyna软件的理论基础,利用Vedyna软件建立针对汽车平顺性分析的整车动力学仿真模型,分析减振器阻尼、发动机减振块刚度、悬架缓冲块刚度对振动加速度的影响。     

基于RSC体系的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计

为实现钢筋混凝土（RC）双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计,提出将上层桥墩设计为装配式摇摆-自复位（RSC）结构,下层桥墩设计为装配式承插连接,但不发生摇摆反应的双层桥梁排架墩。给出新型排架墩中无黏结预应力筋、耗能角钢等的设计方法。以甘肃省洛塘河大桥非规则双层排架墩为原型,建立普通RC与新型RSC两种双层排架墩抗震数值分析模型,并结合太平洋地震工程研究中心（PEER）完成的RSC排架墩振动台试验结果验证建模方法的准确性。在此基础上,完成RC与RSC排架墩模型在40条近断层地震动下的动力时程分析,对比分析2种排架墩的抗震性能。研究结果表明：RSC排架墩上层桥墩最大层间位移角略大于普通RC排架墩的上层桥墩最大层间位移角,但RSC排架墩下层桥墩最大层间位移角仅为普通RC排架墩下层桥墩最大层间位移角的47%;RSC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角仅为普通RC排架墩上、下层桥墩层间残余位移角的2%左右;RSC排架墩可显著降低下层桥墩的地震剪力需求,无黏结预应力筋应力保持弹性,耗能角钢易屈服耗能但未拉断,验证了所建议的双层桥梁排架墩地震损伤控制设计方法的合理性。     

振动压实过程土体参数识别方法研究

为了分析土壤特性与振动压路机在振动压实过程中的动态相互作用关系,提高压实效果,对振动压实过程中土壤刚度、阻尼、土体随振质量及土的固有频率等参数进行动态识别.用相似理论与模型试验法在确定了模型与原型之间的几何相似比并满足载荷相似条件后,根据模型试验结果推导出了原型土体参数;用方程对等法把受简谐激振力作用的振动轮等效为集中质量振动系统,以此作为振动压实过程的力学模型,根据振动微分方程的等效条件进行识别;用幅频特性曲线拟合法以振动压路机-土壤系统动力学方程为基础,用计算机进行动态仿真.分析表明:土的刚度和阻尼,不仅与被压实时土的初始状态、环境温度和湿度等因素有关,而且随振动压实过程中压实度的变化而改变.     

考虑粗糙度影响的桥梁损伤识别间接测量方法

基于间接测量技术,采用国际标准化组织建议的功率谱密度函数（PSD）模拟路面粗糙度等实际因素在车桥耦合模型中的影响,提出一种通过检测车辆在桥梁上运行,并利用安装在检测车辆上的传感器所得的动力响应信号来识别梁弯曲刚度,进而进行结构损伤识别的间接测量新方法。考虑到应用该新方法过程中路面粗糙度等实际因素易产生不利影响,提出利用车频及车辆阻尼比相同的2辆检测车位移信号相减的方法来消除路面粗糙度产生的影响。首先通过理论推导对该方法进行理论验证,接着采用数值模拟的方法分别对采用该方法消除路面粗糙度影响的可行性、桥梁损伤位置识别的可行性以及损伤程度识别的可行性进行验证,最后采用该方法进行实桥实测试验。研究结果表明：所提方法可以有效消除路面粗糙度等实际因素对间接测量技术的不利影响,可以有效地识别梁弯曲刚度,进而达到桥梁损伤识别的目的,有助于推动基于动力测试的间接测量技术在桥梁结构损伤识别工作中的实际应用。