优化方法建立钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型

压杆-拉杆模型是复杂钢筋混凝土结构设计的标准方法之一,但很少扩展到浅梁的设计。钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型的建立方法很多,但由这些方法得到的压杆-拉杆模型是否能反映结构最本质的受力状况尚无定论。该文采用寻优能力强的拓扑优化算法——遗传演化结构优化算法(GESO)来构造钢筋混凝土梁的压杆-拉杆模型,同时为了确保所得结果的最优性,采用经典的Michell准则和试验方法判断和解释GESO算法的计算结果。该文以跨高比从7变化到1的简支梁和两跨连续深受弯构件为例证明了采用GESO算法能构造满足Michell准则的钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型,由该文总结出的钢筋混凝土梁的压杆-拉杆模型的规律有助于设计类似构件。     

神经网络多参量地震模拟试验台控制算法

针对液压伺服地震模拟振动台控制系统非线性、构件动力非线性、系统频率响应曲线不平直的情况,在原湖南大学结构实验室振动台FTGT控制器位移内闭环控制的基础上,利用微机开发了一种多参量控制的外闭环控制回路,将力、位移、速度、加速度误差以一定的权值加入控制回路,组建用于加速度波形跟踪的外闭环控制器,以提供更平直的频率响应特性,使输入台面的峰值能量与地震波峰值能量相一致。并且针对实验过程中,结构物理参数的不断变化,将神经网络加入到多参量控制权值的在线调整过程,最终实现加速度波形的高频带高精度跟踪。经过台面模型试验,多参量控制外闭环有较好的自适应效果。     

钢骨为圆钢管的高强混凝土柱斜截面承载力计算

介绍了以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的剪切性能试验的试验概况,在此基础上研究了它的斜截面承载力计算方法。在计算时,采用了将构件分成几个独立的抗力机构,相互叠加构成构件抗力体系的计算方法的计算模型。进而利用剪切性能试验得到的数据结果进行参数回归,得到以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的斜截面承载力计算公式。     

考虑悬索作用钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

在爆炸及冲击荷载作用下,没有经过抗倒塌设计的高层建筑可能会产生不成比例的倒塌破坏。通过变化配筋率、钢筋等级、加载速度等方式完成5个约束梁试验,研究钢筋混凝土柱失效情况下,梁柱子结构在考虑悬索作用效应时的抗倒塌性能。试件两端预埋钢管并通过钢轴与钢箱上的支座连接,电液伺服作动器在预定时间内采用位移控制连续加载,在大约400mm位移时试件由于钢筋的断裂发生倒塌破坏,此时试件的承载能力大约是塑性阶段的2倍而位移将近20倍。基于试验结果和现象,对试件的受力过程、力的转换机制以及悬索作用机理进行分析与探讨,并对梁柱子结构抗倒塌设计提出悬索作用的简化计算方法。     

近场地震作用下单自由度结构强度折减系数谱

在考虑位移延性和屈服强度比对单自由度结构强度折减系数影响的基础上,针对近场地震记录提出一个完备的强度折减系数模型。收集了近年来几次较大的近场地震动(震中距:0～30km)中的记录共计212条,并且依据场地土类别对所选记录进行分类。脉冲信号广泛存在于近场记录中,并由此产生前倾性、急冲等效应,使得近场记录具有不一样的频谱特性。已有的模型虽然也涉及到近场记录,但并没有明显突出这些特点,因而,采用已有的模型来计算结构在遭受近场记录时的强度需求,可能会导致不安全的结果。通过计算单自由度系统的强度需求和对结果进行回归分析,在满足一定位移延性以及屈服强度比下,建立适用于近场地震动记录的强度折减系数谱;并提出满足一定超越概率的模型来考虑结果的离散性。     

非线性系统识别的小波方法研究

利用小波变换时频分析的特点，用Morlet复小波函数对弱Duffing系统的有阻尼自由振动响应进行小波变换，通过脊线所对应的尺度可以计算出瞬时振动频率，通过脊线上的小波系数可以得到瞬时振幅。由系统的瞬时频率和瞬时振幅与时间的关系以及它们之间的相互关系，由曲线拟合可以得到系统的固有频率、阻尼系数和非线性系数。数值算例证实了此方法的正确性，计算表明非线性系数的识别精度与非线性程度和初始振幅大小有关。     

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型

钢筋混凝土深梁的拓扑优化模型的获取是一个既有理论意义又有工程背景的设计问题。由于钢筋混凝土材料的特殊性,特别是混凝土拉压性能极端差异的特点以及变量的离散性使得问题复杂化。介绍了一种基于演化原理的结构优化算法——演化结构优化算法(GESO算法),这种算法通过以一定的概率淘汰构件中利用率不高的材料获取构件的优化桁架模型。在计算中考虑钢筋混凝土构件的受力特点,充分发挥钢筋受拉和混凝土受压的优势,给出能反映钢筋混凝土深梁工作机理的拓扑优化桁架模型。给出的钢筋混凝土简支梁和开孔深梁的计算实例,说明了方法的有效性和可行性。     

混凝土框架柱刚度变化识别的应变模态方法研究

首先探讨应变模态的物理意义，然后在实验室中对一模型比例为1：3的4层钢筋混凝土空间框架结构模型进行应变模态试验，考察应变模态对框架结构中柱截面刚度变化的识别能力。结果显示，一阶应变模态可以准确指示刚度变化部位；并且利用应变模态的局域性特点，可以通过局部模型修正的方法来识别出结构局部刚度变化的程度。     

爆破移除钢筋混凝土框架柱倒塌性能试验研究

为研究钢筋混凝土空间框架结构的抗倒塌性能,采用爆破方式对一4层2跨2开间的RC框架结构短边中柱和角柱进行了快速移除倒塌试验,通过试验获取了爆破移除框架柱作用过程、结构的动力响应、柱的失效时间和空间空腹梁对荷载分布的影响等数据。试验结果表明:试验框架在快速移除边中柱与角柱后,柱头位移较小,结构没有发生倒塌,处于弹性变形范围。爆炸引起RC框架柱的失效时间约100 ms,结构变形晚于爆炸应力波40 ms左右。在爆破过程中,柱内纵向钢筋在应力波和爆轰气体压力共同作用下向外严重鼓曲变形,对上部结构产生较大的拉伸作用,加大了结构倒塌风险。横向或纵向的空间空腹梁作用是结构在柱失效后的荷载重分布的主要受力机理。     

持续荷载作用下钢筋锈蚀对混凝土梁工作性能的影响

利用新设计的一套试验装置,对钢筋混凝土梁进行在钢筋加速锈蚀条件下的准长期静力荷载试验。通过对纵向受力钢筋通稳压直流电,采用氯化钠溶液作为电解液等实验方法,实现了被混凝土所包裹的主筋的快速均匀锈蚀。在长期恒定荷载条件下,观测了试验梁的固有频率、挠度、混凝土应变随时间的变化。通过对比,建立了恒载作用下,钢筋锈蚀量与试验梁固有频率、挠度、混凝土受压区应变变化的对应关系。并利用根据纵向裂缝宽度分布修正之后的截面抗弯刚度,采用差分法计算钢筋锈蚀后梁的挠度,试验值与实测值吻合良好。分析结果表明,梁的固有频率对锈蚀的发展敏感,在实际工程中可以通过动测方法诊断钢筋锈蚀导致的结构损伤。