地震作用下黄土边坡震陷破坏的动力离心模型试验研究

为研究黄土边坡地震动响应机制,以兰州地区典型边坡为原型,设计并完成了几何比尺1∶20的原状黄土边坡动力离心模型试验。系统地研究了黄土边坡的地震动力响应特性、黄土边坡的稳定性和震陷变形规律。表明黄土边坡的加速度放大效应随坡高呈非线性增大变化,且在坡体顶部到达最大;边坡坡面的动力放大效应大于坡体内的动力放大效应;边坡断面内坡肩下动力放大效应大于坡中下动力放大效应。强震作用下黄土边坡破坏形式表现为坡顶有明显的震陷下沉,坡顶、坡肩及坡面出现大量的震动裂隙。由于坡肩及破面震陷变形,以及坡体内震动裂缝发展,边坡中下部坡面出现挤出、隆起变形,并向临空面方向产生移动。坡体内震动裂缝发展形成了潜在滑移面,为边坡产生整体滑移提供了条件。     

超声变幅杆的动力学分析

超声变幅杆是功率超声振动系统的重要组成部分,它的主要功能是把机械振动位移放大并把能量集中在较小的辐射面上,变幅杆的放大系数是超声振动系统中的重要参数。用微元法建立圆锥形超声变幅杆纵向振动的波动方程,用分离变量法和连续振动体的边界条件求解超越波动方程,得到圆锥形超声变幅杆放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率3个变量之间的数学表达式。为研究变幅杆的放大系数与变幅杆的大小端直径之比、长度以及外激频率的关系,依次把3个变量中的2个变量设为常量,对另外一个变量进行抽样,计算变幅杆的放大系数。通过Matlab对超声变幅杆放大系数的样本计算数据进行曲线拟合,定性分析了圆锥形超声变幅杆放大系数随变幅杆大小端直径之比、长度、外激振动频率变化的关系。     

碳纤维布加固木结构古建筑弹塑性动力时程分析

根据课题组进行的碳纤维布加固残损木结构振动台试验,采用ANSYS有限元软件,建立了能真实反映其受力性能的有限元模型,通过对其进行弹塑性动力时程分析,得出了加固模型的结构动力特性以及在各种工况作用下的位移最大响应值和加速度最大响应值,求解出了结构各减震层的动力放大系数,并将振动台试验数据与数值模拟结果进行比较。研究表明:加固模型的第一频率为1.325 Hz,有限元模型的自振频率略低于振动台试验整体结构模型的自振频率;随着地震动强度的不断增加,模型各特征点的峰值位移随之增大,柱脚的位移响应值最小,柱头和乳栿顶面的位移差值不大;随着地震动强度的增加,模型各特征点的加速度响应值也逐渐变大,各层的动力放大系数越来越小;通过将有限元模拟的结果与试验结果对比分析得出,有限元计算值与试验值基本吻合,误差在工程允许范围之内,证明了所建有限元模型的合理性。     

上覆分数阶粘弹性饱和场地土位移地震放大系数

考虑土体液相和固相的耦合作用,将基岩上覆场地土视为两相饱和多孔介质。为了考虑饱和场地土的粘弹性特性,其固相土骨架的应力应变关系利用分数阶Kelvin粘弹性模型来描述,建立了上覆分数阶粘弹性饱和场地土在简谐地震波作用下的运动控制方程。运用分数导数的性质并考虑上覆场地土的边界条件和透水性条件求解了上覆分数阶粘弹性场地土在简谐地震波作用下的振动问题,得到了饱和场地土的位移地震放大系数。采用数值算例分析讨论了分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比等参数对位移地震放大系数的影响。研究结果表明,分数导数的阶数、液固耦合系数、土体模型参数、基岩土体剪切模量比对饱和场地土的地震响应有较大的影响,通过压实场地土,可以达到增大液固耦合系数减小地震响应的作用,通过增大饱和场地土的粘性和剪切模量也可以减小地震反应。     

三维应力计的工作原理及误差分析

常规应力状态由3个正应力和3个剪应力共6个分量组成,因此,确定一点的应力状态至少需要6个单向应力计。基于三维应力状态理论,以单向应力计或压力计为基本元件,设计了一种能测试受力体内部三维应力状态的装置。该测试装置由6个单向应力计组成,且应力计的轴线构成四面体的6个棱。考虑测试装置对稳定性、合理性、便利性等技术要求,该四面体的形状可以设计为正四面体和由正方体截取的正三棱锥。根据某一方向上正应力与常规应力状态表示方法中6个应力分量之间的关系,建立了三维应力计各分量与常规应力分量之间的映射关系,并进一步导出了由三维应力计计算常规应力状态的方法及产生误差的原因。     

顷应力混凝土结构在ANSYS中的实现与比较

运用大型通用商业软件ANSYS模拟预应力混凝土在施工阶段的工作状况,分别采用实体切割法、节点耦合法、约束方程法三种方法建立几何模型,预应力的施加采用初应变法和降温法,对这几种方法组合进行了比较,并通过比较给出降温法施加预应力时的温度放大参考系数。     

高强钢组合K形偏心支撑结构的结构影响系数和位移放大系数研究

高强钢组合K形偏心支撑结构是指耗能梁段采用普通钢材(如Q345钢),而框架梁、柱采用高强度钢材(如Q460钢)的结构.耗能梁段在大震作用下剪切屈服耗散能量,而梁柱构件基本处于弹性受力状态,保证地震作用下的塑性变形仅集中于耗能梁段.结构影响系数R是基于性能的抗震设计方法中至关重要的部分,尺取值合理是结构抗震性能设计的关键...     

大型冷却塔设计风荷载取值研究

我国冷却塔建设日趋高大化(塔高远超规范限制165 m)和复杂化(群塔组合复杂多变、周边建筑干扰显著),相应的设计规范和设计经验已无法满足其抗风设计需求。课题组以国内多个(超)大型冷却塔实际工程为例,进行了考虑群塔和周边建筑影响的刚体测压风洞试验,基于试验结果总结归纳了群塔放大系数取值的变化规律;再加载风洞风压时程进行随机有限元分析,计算获得多个典型高度和塔型的冷却塔结构二维风振系数取值,探讨了塔高、群塔干扰和阻尼比等参数对风振系数取值的影响规律。相关结论可为此类超大型冷却塔的设计风荷载取值提供科学参考依据。     

轮压荷载作用下钢轨-吊车梁腹板系统的若干问题研究

利用ANSYS对吊车梁-钢轨系统在轮压作用下的三个问题进行研究并给出相应结论:1)对钢轨间断的情况下腹板边缘的局部承压应力进行分析,提出相当于轨道连续时承压应力的放大系数;2)研究钢轨对腹板弹性屈曲的作用,结果发现,钢轨的作用仅限于扩散应力;在腹板上沿应力分布给定的情况下,上边缘钢轨的抗弯刚度对腹板的稳定性没有影响;3)对消除弯矩影响的腹板在承压应力作用下的屈曲进行分析,提出屈曲系数近似公式。     

钢筋混凝土框架结构位移放大系数能力分析

结构位移放大系数能力值是预测结构最大变形能力,确定结构之间最小距离,防止结构在地震作用时因相互碰撞而发生倒塌的关键设计参数。但是目前我国结构抗震规范中并没有引入结构位移放大系数的概念。考虑不同设防烈度,不同层数严格按现行抗震规范设计了17个典型RC框架结构,采用OpenSees进行有限元建模与分析,并采用结构振动台试验数据和拟静力试验数据对有限元模型进行验证。分别采用非线性静力方法和非线性动力方法,对所设计典型结构的地震反应进行了分析,得到了按现行抗震规范所设计结构的位移放大系数能力值的取值及其变化规律。分析结果表明,采用结构位移放大系数能力值,可以预测结构临界倒塌状态时的结构最大弹塑性变形。按我国现行抗震规范设计的VI、VII、VIII度RC框架结构,位移放大系数能力值的最小值分别为15、10、5,具有良好的变形能力。结构位移放大系数与结构反应修正系数的比值(Cd/R)在0.8～1.2范围内,这和NEHRP推荐条文中的取值相近,但稍微偏大。