钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展

钢-混凝土组合结构的抗震性能受到了工程研究领域的广泛关注. 本文总结了国内外研究者在组合梁、组合柱、组合节点及组合框架结构抗震性能方面的试验研究概况,分析了组合构件的作用机理及地震损伤演化累积效应,讨论了钢-混凝土组合结构地震反应分析的数值模型,包括微观模型、宏观模型以及近年来迅速发展的多尺度模型,并阐述了组合结构抗震性能评价指标及抗震性能水平的确立方法.     

组合钢框架火灾时破坏机理实验研究

文章利用自行研制的火灾试验炉，对二种不同连接形式的4榀单层单跨组合钢框架在火灾作用下的破坏行为进行研究，火灾工况包括：梁、板、柱同时受火、节点不受火和梁、板受火而柱、节点不受火二种。实验中量测了各种工况的炉温，H型钢梁、柱的翼缘、腹板及钢筋混凝土楼板中的温度分布，比较发现裸钢的温度相差很小，而埋入混凝土中的钢的升温曲线与裸钢的有较大差异；混凝土的升温曲线则与钢的升温曲线差别较大，加温初期不久由于混凝土凝结水等的原因致使温升曲线存在有一平缓阶段，且随着距受火面距离增大混凝土的温升曲线有明显的滞后现象。当炉温和裸钢的温度开始下降时，混凝土的温度却仍在升高。文中还对框架的变形性能作了简要的介绍，对引起组合钢框架的火灾破坏行为和混凝土楼板裂缝形成的原因进行了分析。     

高拱坝气幕隔震的动力模型试验

为了研究高拱坝的气幕隔震效果,基于动力相似准则,设计了坝体-坝基-气幕-库水三相耦合系统的动力试验模型。其中,坝体材料采用河沙、重晶石粉、铁粉、松香、酒精调制而成,坝基材料采用膨胀珍珠岩和石膏调制的轻质材料,气幕厚度为1cm,均匀地覆盖在坝体上游面,气室壁材料选用ABS工程塑料。基于该模型,完成了两种实测地震波不同峰值加速度共计12个工况的大型振动台试验。试验结果表明:气幕使动水压力显著降低,坝体加速度也相应减小;靠近坝底的测点动水压力削减达70%以上,坝顶加速度减小约20%。因此,气幕可提高坝体的抗震性能。     

简易振动台试验设备研制

为了完成多桩型复合地基抗液化性能振动台试验,利用实验室已有的反力墙和作动器,设计了一个小型的简易单向振动台系统和堆叠式剪切模型箱。堆叠式剪切模型箱内部尺寸为1200mm×800mm×772mm,由8层铝合金框架和7层橡胶条叠合而成。利用ANSYS有限元软件对模型箱及地基-模型箱进行了动力分析,并通过饱和粉细砂地基模型振动台试验验证了模型箱的效果。结果表明,所设计的模型箱能够较成功地模拟天然场地的边界条件,为多桩型复合地基抗液化性能振动台试验的顺利进行打下基础。     

极限后负刚度模型对RC框架结构地震倒塌反应的影响

本文研究了极限后负刚度段对钢筋混凝土框架结构地震倒塌反应的影响。从理论上探讨了结构地震倒塌模式,提出了以退化刚度比作为破坏参数的地震破坏模型。最后,通过实例数值模拟分析,重点讨论了负刚度模型对强震下钢筋混凝士框架结构的强度、变形和延性等方面特性的影响。     

高拱坝地震损伤破坏的并行计算研究

高拱坝在强震中的损伤破坏对其抗震安全评价具有重要意义,但与之对应的大规模数值模拟需要高效、强大的计算能力的支持,传统的串行计算难以满足,大规模并行计算是解决这一问题的有效途径。利用宏观均质假定基础上考虑混凝土细观不均匀性的拱坝地震损伤破坏模型,在消息传递并行环境下,基于主从编程模式和区域分解法,采用Fortran语言编制了并行计算程序。该程序在4节点微机集群上运行,实现了对某在建拱坝地震损伤破坏过程的数值模拟,计算规模超过百万自由度,获得的破坏形态与模型动力破坏试验符合良好。该程序可再现拱坝的损伤破坏过程,在拱坝的抗震分析中有良好的应用前景。     

Detection of the support damage of spatial steel structures under earthquakes based on shaking table test

There are always some local damages in spatial steel structures induced by strong earthquakes, such as welding cracks of steel nodes, anchor loose of supports etc. If these local damages of spatial steel structures occur, there will be serious dangers to the structural safety. In order to detect the position of local damage under earthquake quickly and accurately, the method of support damage diagnosis of spatial steel structures under earthquakes is studied by using wavelet packet decomposition, data fusion and cluster analysis. Furthermore, a scale model of spatial steel structure was tested on a seismic simulation shaking table to detect the position of damaged support. Results show that the damaged support position can be detected accurately by using the method proposed in this paper, which has practical applications to the damage detection of spatial steel structures.     

一种改进的变结构控制器在转台中的应用

针对变结构控制的抖振问题,本提出了一种新的解决方案,采用多切换面的改进变结构控制,在保证了理想滑动模态的抗干扰能力强、鲁棒性好的优点的同时,很好的削弱了系统抖振。仿真结果表明,这种控制规律应用在转台上取得了良好的控制效果。     

振动台模型试验中地基土域的数值模拟

针对土－结构动力相互作用振动台模型试验中有限地基土域的模拟问题，本文分别采用有限元法和边界元法对地基土模型的侧向人工边界和底部人工边界的合理位置问题进行了计算分析。文中首先采用三维有限元方法，探讨了地基土侧向垂直人工边界不同位置对群桩基础和箱形基础地震反应的影响，提出了侧向人工边界合理位置的具体建议；然后利用层土动力Green函数建立边界元模型，通过对埋入式条形基础的动力反应分析，探讨了底部水平人工边界的合理位置，提出了相应的建议。     

沉管隧道地震响应分析中的三维接触模型与算法研究

针对土体与埋置在土体中的管段以及沉管隧道各个柔性接头处不同构件之间的动力相互作用,采用基于超级计算机的三维接触模型对上海某沉管隧道进行了地震响应分析,并进行了三维接触算法的研究。整个模型单元数超过了120万,节点数超过了100万。研究证明,应用文中提出的接触模型和算法可将接触处理的CPU时间大大缩短。地震波载荷选用调幅后的唐山地震波,应用通用非线性动力分析有限元程序LS-DYNA进行求解,计算结果可为隧道的抗震设计提供有力依据。     

单自由度"加层"减震结构地震作用取值的复模态法

运用复模态方法,以我国现行设计反应谱为基础,对单自由度TMD和“加层”减震结构地震响应及地震作用取值问题进行了系统研究。首先用复模态法将非经典阻尼非对称结构运动方程解耦,然后运用随机振动理论获得结构的动力响应解析式,并建立将结构分解为一系列等效单自由度体系的一般方法,继而利用等效单自由度体系与反应谱的对应关系,确定结构动力响应表达式中各参数的取值,建立结构基于反应谱的设计响应及其等效静态地震作用的设计方法,并给出了算例,从而建立了非经典阻尼非对称结构基于反应谱的地震作用取值的一整套方法。     

惯性系统三轴综合测试台结构静动态特性计算及实验研究

本文建立了惯性系统三轴综合测试台的结构分析模型，用有限元法对其进行了结构静动态特性计算。给出了外框架在实际载荷作用下的静动态特性和整机的动态特性，并在此基础上，对该三轴台外框架进行了静态变形的实际测量。实测表明，理论分析和实测结果相吻合。