型钢混凝土异形柱框架基于位移的抗震设计方法研究

根据型钢混凝土(SRC)异形柱框架的特点,确定出结构的目标位移,并将其多自由度体系转化为等效单自由度体系,推导出相应的等效参数。在此基础上,提出SRC异形柱框架基于位移的抗震设计步骤,并通过算例对结构进行承载力设计,用静力弹塑性分析方法对所设计的SRC异形柱框架进行静力推覆分析,比较结构的侧移形状与初始设计曲线的异同,验证结构是否满足不同性能水平的要求。分析表明,该法操作方便,结果合理,能够控制SRC异形柱框架在不同水准地震作用下的性能,达到基于位移抗震设计的目的。     

型钢混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法研究

根据型钢混凝土(SRC)框架结构的特点,将其性能划分为基本完好、轻微损坏、中等破坏和防止倒塌四个水平,并用层间位移角限值予以量化;将SRC多自由度体系转化为等效单自由度体系,导出了相应的等效参数,并根据其性能水平确定出结构的目标位移。在此基础上,提出SRC框架结构基于位移的设计步骤,并依此对结构进行承载力设计,用静力弹塑性分析方法对所设计的SRC规则框架结构进行推覆分析,校核结构的侧移形状与初始设计侧移曲线是否一致,在不满足变形需求时,用推覆至该性能水平时的侧移曲线作为修正后的侧移曲线重新计算。算例分析表明,文中方法简便实用、结果精确,能够实现SRC框架结构基于位移抗震设计的目的。     

钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计

RC框架结构基于位移的抗震设计以框架的侧移曲线为基础,将多自由度体系转化为等效单自由度体系。在等效线性化的前提下,用弹塑性位移反应谱求出结构等效周期,得到层间剪力,进行结构构件刚度和承载力设计。同时将框架结构的弹塑性层间位移转化为梁、柱构件的目标侧移角,以确定构件的配箍特征值,保证结构预期的变形能力。该方法可以很好的控制结构在不同强度水准地震作用下的性能。     

索网结构非线性地震反应分析实用方法

采用现有方法分析索网结构非线性动力反应时,仅能对矩形平面索网结构建立等效单自由度(ESDF)模型,地震作用下,此类结构的响应只能采用时程法进行计算。基于结构整体刚度参数的概念,结合模态推覆分析方法,建立了任意形状索网结构的非线性ESDF模型,该模型刚度特性与Duffing系统相同。采用能量平衡法,导出了索网结构非线性ESDF体系的等效线性刚度ke与位移反应d的关系;结合ESDF体系的等效质量,将加速度-周期(a-T)格式的设计反应谱变换为刚度-位移(k-d)格式;与ke-d关系式联立求解得出ESDF体系的非线性地震反应。该方法在线性设计反应谱的基础上,合理考虑了索网结构的非线性刚化效应。数值算例表明,相对于线性振型叠加反应谱法,该方法具有更好的适用性。     

基于损伤的框架结构抗震设计的研究

推导了结构层延性系数与等效单自由度体系延性系数的关系,基于Park损伤模型,建立了位移延性系数与结构损伤指标的关系,在此基础上提出了一种新的直接基于目标损伤性能的结构抗震设计方法,结合抗震规范进行抗震设计,并通过一简单算例验证了该方法对大震作用下结构抗震设计的适用性。     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

直接基于位移的钢框架结构抗震设计

结合我国建筑结构抗震设计实际,将钢框架结构性能划分为正常使用、生命安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化;以框架侧移曲线为基础,将多自由度体系转化为等效单自由度体系,导出了相应等效参数,并根据其性能水平确定出结构的目标位移。在此基础上,对五层两跨平面钢框架进行了基于位移的抗震设计,分析表明:本文指出的直接基于位移的抗震设计方法简便高效、结果精确,能够控制结构在不同性能水准下地震作用的性能。     

基础隔震结构中上部结构与隔震层的刚度比限值研究

以控制结构变形为目标,将上部结构刚度与隔震层刚度的比值定义为隔震刚度比,作为反映上部结构与隔震层协同变形特点的指标。假定上部结构的地震作用沿高度为矩形分布,在一般结构单质点简化方法基础上提出一种隔震结构动力分析的等效简化方法。进一步分析双自由度等效模型的刚度影响和动力特性,以隔震刚度比的形式解释了结构位移需求、位移分配函数以及隔震刚度比对结构抗震性能的影响。基于抗震性能,推导出结构位移需求与周期关系式、临界隔震刚度比表达式、最大和最小隔震刚度比限值表达式。选取不同结构高度、地震烈度、阻尼条件等计算了上部形式为框架、框-剪、剪力墙结构的三类隔震结构在罕遇地震作用下的隔震刚度比限值。结果表明,一般隔震结构的隔震刚度比限值不宜小于4,低多层隔震结构主要由最小隔震刚度比控制,高层隔震结构在特定条件下需要满足最大隔震刚度比限值。计算结果整理成表格可供设计参考。     

屈服后刚度对建筑结构地震响应影响的研究

为准确预测强震下结构弹塑性响应,实现基于性能的抗震设计方法,有必要研究结构屈服后刚度对结构弹塑性地震响应离散程度的影响。根据单自由度体系和多自由度体系的大量的弹塑性时程动力分析,研究了屈服后刚度对结构弹塑性地震响应的影响规律。分析研究结果表明:对于单自由度体系,在中长周期范围,最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大变化不大;在短周期范围,最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大显著减小。对于多自由度体系,随屈服后刚度增大,延性需求和累积滞回耗能分布趋于均匀,最大弹塑性层间位移响应的离散性显著减小。最后讨论了提高结构屈服后刚度的措施,并通过典型算例说明了在结构系统层次上实现强化型结构的方法。     

基于顶点位移的被动消能结构加固设计

基于房屋结构顶点位移,提出了一种简单、直接的被动消能结构加固设计方法;通过Push-over分析将多自由度体系等效为单自由度体系,由被动阻尼器的有效阻尼比和有效刚度的相关性,提出简单的迭代方法确定满足结构等效单自由度体系性能目标所需的附加有效阻尼比和有效刚度,并对阻尼器在多自由度体系中的分配提出建议;采用该方法对某10层钢筋混凝土框架结构进行了加固设计.分析结果表明:该方法在Pushover适用范围内可以取得满意的精度,不同的阻尼器分配模式减震效果不同.     

滑动摩擦支座隔震桥梁地震反应分析

多滑面摩擦隔震支座具有刚度和阻尼的自适应性,在基于性能的桥梁抗震设计中有广泛的应用前景。本文以某近海连续梁桥为工程背景,考虑海洋软土条件,应用p-y法模拟桩-土相互作用,通过单摩擦摆（FPS）串联组成多滑动面摩擦摆支座（MFPS）模型,并建立全桥有限元模型。采用反应谱法和快速非线性分析（FNA）两种方法,对设置单滑面摩擦摆支座和多滑面摩擦摆支座的两种不同支座的隔震桥梁体系进行地震响应分析。对比分析两种方法得到的两种隔震桥梁结构的支座滞回性能和墩底剪力等的地震响应规律。研究结果表明,两种支座均具有较好的隔震效果,采用MFPS支座的桥墩的地震响应比FPS支座有所减小,且具有较大位移能力。     

地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响

地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种非常复杂的非线性问题,其影响因素很多.采用非线性时程地震反应分析方法,探讨了横向地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞对连续梁桥地震反应的影响,结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力.还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利.通过参数分析表明接触单元刚度、初始间隙以及墩高等参数对碰撞效应有很大影响.     

Estimation formulas for natural frequencies of girder bridge and continuous rigid frame bridge

This paper is concerned with the evaluation of natural frequencies for the design of simply supported girder bridges, continuous girder bridges, and continuous rigid frame bridges. There are two significant parameters affecting the vibration frequencies. The first parameter is called the span ratio γ while the second parameter is called the stiffness ratio κ. The approximate formulas in terms of these parameters are proposed for these three types of bridges. From the analysis results, it is found that the first mode shape of the continuous rigid frame bridge is mainly induced by the pier other than the superstructure, when the stiffness parameter κ is greater than 10. Finally, the method proposed herein may be adopted to investigate the natural frequency of other types of bridges.     

连续梁桥减、隔震体系的优化设计

本文根据连续梁桥减、隔震体系设计的特点,建立了桥梁减、隔震体系优化设计公式,实现了应用结构最优化设计理论设计桥梁减、隔震支座动力控制参数,使得桥梁墩、台所受到的地震水平力最小的同时满足小震作用下桥梁结构保持弹性;强震作用下减、隔震支座发生弹塑性变形耗散地震能量的减、隔震设计思想.通过编制的桥梁减、隔震体系优化设计程序,对连续梁桥减、隔震体系优化设计进行了算例分析,得出了一些有用的结论.     

多梁式连续斜梁桥地震响应的简化计算方法

对如何建立多梁式斜梁桥的格梁排简化计算模型进行了介绍,通过参数研究系统地分析总结了各个参数对多梁式斜梁桥动力特性和地震响应的影响规律,研究表明,可以通过提高刚度偏心比和频率比来减小连续斜梁桥的地震响应。     

中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震设计研究

为提高中小跨径板式橡胶支座梁桥在强震作用下的横向抗震性能,在总结汶川震区该类梁桥震害特点和国内外桥梁抗震设计规范中相关抗震设计策略规定的基础上,归纳当前我国板式橡胶支座梁桥横向抗震体系存在的问题,提出适合我国中小跨径板式橡胶支座梁桥的横向抗震设计方法,即允许上、下部结构连接构件牺牲的准隔震设计方法,介绍该抗震设计方法设计思想,给出在两设防水准下结构各部件的性能目标要求。选择一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,基于文中抗震设计方法的设计思想,提出采用新型隔震系统对计算桥例进行准隔震设计。结果表明：通过对横向限位装置力学性能参数的合理设计,通过桥梁结构在强震作用下板式橡胶支座的滑移、横向限位装置的损伤或牺牲,控制上、下部结构间传递的梁体惯性力,保护墩柱和基础等下部结构免遭严重损害,同时能有效控制墩梁相对位移,防止过大的梁体移位导致的交通阻断、甚至落梁。     

基于位移的非规则梁桥抗震设计

为防止非规则梁桥在地震下的不确定破坏,需要对其进行基于位移的抗震设计。以一类常见的非规则梁桥横桥向作为研究对象,采用推倒分析探讨如何建立合理的能力谱,提出如何将此能力谱与非弹性需求谱组合来预计非规则梁桥的地震位移需求,最后,在此基础上提出一种非规则梁桥基于位移的简化抗震设计方法。结果表明:以反应谱分析的位移形状作为分布力模式推倒结构,以最先屈服墩墩顶节点作为位移参考点,得到的推倒曲线可作为能力谱,其弹性段、低屈服段和高屈服段对应的位移形状比例系数需要分别取值;此能力谱与非弹性需求谱的组合能够预计非规则梁桥的地震位移需求,相应的基于位移的简化抗震设计方法能够对非规则梁桥进行合理的抗震设计。     

近场地震作用下钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计

用387条近场地震记录通过回归分析得到了强度折减系数, 计算了与美国UBC97规范动力放大系数谱相容的弹性位移设计谱, 并建立了相应的基于结构破坏性能的非弹性位移设计谱。探讨了钢筋混凝土墩柱基于割线刚度法的迭代设计过程和改进的不需要迭代且能实现期望设计目标延性的基于非线性位移设计谱的两种抗震设计方法, 对这两种基于不同设计谱方法的设计结果进行了比较并用非线性时程分析进行验算, 结果表明本文提出的在近场地震作用下钢筋混凝土桥墩以位移为基础抗震设计方法的有效性。     

强震区大跨高墩连续梁桥抗震性能研究

大跨度高墩连续梁桥的抗震设计,特别是在高强度地震作用下的抗震设计,目前尚无规范可遵循.以国外某大桥为例,建立了全桥的动力分析模型,计算了结构的动力特性和地震响应,针对大桥在强震作用下主梁位移反应过大以及对支座抗剪要求过高的特点,讨论了采用粘滞阻尼器和双曲面球型减隔震支座的减隔震效果,研究结果表明这些措施是有效的,可为同类大跨高墩连续梁桥的抗震设计提供参考.     

高墩连续梁桥减震设计研究

采用常规抗震设计方法设计的高墩连续梁桥,无论是滑动支座还是固定支座下的桥墩,在地震作用下的墩底内力和墩顶位移均较大。针对高墩连续梁桥这一特点,本文以某大型跨江桥梁的引桥工程作为分析实例,将目前在建筑结构中研究比较成熟的多种减、隔震技术应用于高墩连续梁桥,对其减震效果进行了探讨。分析结果表明,各减、隔震设计方案均有各自的优势及局限性,需根据桥梁结构的具体要求来选择适当的抗震、减震设计方案。