循环荷载下钢管混凝土柱的新型内隔板连接的试验研究

研究一种新型内隔板连接的抗震性能。这种新型连接可以通过水平加劲肋构成楔形梁翼缘,从而有效地缓和梁端的应力和应变集中,并将塑性铰从柱表面移走。介绍使用锥形端板的钢管混凝土柱内隔板连接的滞回性能,对两个准静力循环荷载下的足尺连接进行试验,评估不同荷载周期下的强度、刚度、变形、延性、耗能能力和应变分布。分析表明,这种连接装置的滞回性能更稳定,且强度和刚度适中,可以在地震区的组合抗弯框架中使用这种延性和耗能能力更好的连接。     

半支撑钢剪力墙抗震性能

过去的十年里引进了半支撑钢剪力墙(SSSW)来代替传统钢板剪力墙。该体系中剪力墙不直接与建筑物框架的主柱相连,而是与一对不承受垂直重力荷载的次柱相连。对典型SSSW系统(框架剪力墙抗弯性能较强)进行试验,以研究墙和周围框架的相互作用。基于合理的楼层破坏机制给出设计楼板梁的简单方法,进行准静态循环试验以研究墙板和周围框架的倒塌性能。此外,研制与紧急炉心冷却装置(ECCS)描述相一致的标准循环试验装置。从研究得到的滞回曲线可以看出,随着板件系统刚度的退化,曲线出现捏缩。此外,将试验结果与有限元分析结果进行对比。预测研究表明:框架能够增加墙板的拉力区,因此墙板先于框架发生屈曲。     

全钢防屈曲支撑的整体屈曲性能

在大地震作用下,防屈曲支撑达到令人满意的力学性能的关键要求之一是要预防整体屈曲直到支撑组件达到足够的塑性变形和延展性。给出了对所提出的全钢防屈曲支撑的有限元分析结果。所提出的防屈曲支撑有着相同的核心截面和不同的屈曲约束性能。对防屈曲支撑和初始缺陷进行参数研究,从而调查支撑的整体屈曲性能。分析结果显示,防屈曲性能的抗弯刚度都可以显著影响支撑的整体屈曲性能。此外,核心组件的抗弯强度的欧拉屈曲荷载的最小比率,即Pe/Py可作为设计目标。这个比率是控制防屈曲支撑整体屈曲的最主要参数。     

花岗岩动态轴向拉伸力学性能试验研究

 在MTS试验机上对花岗岩进行不同应变率(10－6～10－2 s－1)、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明：在10－6～10－2 s－1应变率范围内，岩石抗拉强度随应变率提高近线性增长；花岗岩的弹性模量随应变率变化无明显变化；峰值应变随应变率增大有增长的趋势，极限应变没有明显的率敏感性；不同应变率的名义应力–应变全曲线的上升段在约40%强度以前呈线性，之后出现明显非线性变形，但随着应变率的增加，非线性程度降低；下降段可简化为两段折线：从峰值卸载至25%强度时，出现拐点，此时应变为300～400 me，此后应变增长速度加快，降至残余应力10%强度处时，应变为600～900 me；50%以下预静载不会对花岗岩的动载强度产生不利，反而有所增强；更高的预静载则会降低动载强度；在往复加载的低周疲劳引起的损伤累积下，岩石的动强度低于单调加载；随着循环次数的增加，残余应变逐渐增加，且增加的幅度亦有所加大，出现损伤软化的特征。     

静/动载作用下埋地管道力学性能的试验分析

针对埋地管道开展了静载和循环荷载试验,综合分析了荷载类型、加载角度、管道外径和管道材质等因素对管道力学与变形性能以及管周土压力分布规律的影响。结果表明:静载作用下,管周土中垂直土压力大小与加载位置关系密切,水平土压力受“土拱效应”影响显著;管道呈现水平向外鼓胀、垂直径向压缩的椭圆状变形,且承压板荷载越大,管道变形越严重,同时管顶“土拱效应”越显著。循环荷载对埋地管道上方土层的沉降影响明显大于静载;改变承压板角度时效果差异明显,当加载范围关于管道轴线对称时埋地管道所受影响显著。对比不同外径和材质的埋地管道,发现当厚径比相同时,管径越大,壁厚越大,弹性模量也越大,管道的抗变形性能也就越好;公称压力相同时,聚丙烯管道抗变形能力强于外径相等的高密度聚乙烯管道。     

正常固结饱和黏性土的三剪次加载面模型

以三剪统一强度准则为破坏准则，采用坐标平移法推导出能够反映中间主应力效应、土体拉压差效应和区间效应的三剪破坏应力比，来替换修正剑桥模型的原本破坏应力比从而得到三剪统一屈服函数。基于该屈服函数，并结合次加载面理论，提出适用于循环荷载条件下的正常固结饱和黏性土的三剪次加载面本构模型。对模型参数u,C和χ做了敏感性分析，发现参数u,C和χ大小都会影响对循环荷载条件下饱和黏性土的棘轮效应和曼辛效应；为验证所提模型的正确性，将该模型的计算结果、文献中两种饱和黏土动三轴试验结果以及饱和Kaolin黏土的双面模型预测结果做了比较，结果表明所提模型能够较好地反映正常固结饱和黏土的应力应变关系，随着循环次数的不断增加，所建模型的模拟结果能不断产生累计塑性应变和累积孔隙水压力，且能够形成滞回圈。通过真三轴数值模拟分析可知，饱和黏性土的塑性偏应变在加载前期发展较快，之后相对减小；单一变量下，分别增大最小主应力和中间主应力，均会增大土体的抗剪强度。     

长期循环荷载作用时单桩式海上风力机结构自振频率的影响规律研究

基于FLAC^3D有限差分计算平台,建立风力机结构自振频率数值计算模型,并与工程监测的自振频率数据进行对比验证模型的有效性;然后通过嵌入土体刚度衰减模型（DSM）,考虑长期循环荷载对地基刚度的影响;探讨不同大小的循环荷载、不同的循环加载次数对海上风力机结构体系自振频率的影响规律,提出自振频率衰减公式;最后结合既有的风力机结构体系自振频率简化计算方法,建立单桩式海上风力机长期自振频率简化评价方法。结果表明,循环荷载的增大、加载次数的增加会导致海上风力机结构体系自振频率较小;风力机结构体系的设计自振频率应偏移3P,以保证海上风力机的长期运营安全。     

动态空心圆柱扭剪仪模拟椭圆应力路径能力分析

为论证动态空心圆柱扭剪仪实现椭圆形应力路径的可行性,推导典型荷载加载曲线,通过试验与数值结合的方法予以分析。结果表明:双向加载时,保持内外围压恒定且相等,可实现椭圆应力路径;保持内围压恒定,三向变载时,可实现保持中主应力系数恒定或平均主应力恒定的椭圆应力路径加载;四向变载时,可实现对中主应力系数、平均主应力的同时控制。空心圆柱扭剪仪可以很好地实现椭圆形应力路径,且可以对主要应力参数进行控制。试样变形将引起实际应力误差,导致应力路径偏移,因此加载前应对试样刚度合理估计以提高加载质量。     

循环荷载作用下土拱效应的离散元研究

基于室内Trapdoor模型试验,采用PFC2D研究了循环荷载作用下不同路堤高度的土拱效应,从力链和位移的角度对路堤内土拱结构、填料移动的变化规律进行了宏观和微观分析。结果表明:抗扭转模型可以较好地模拟以铝棒相似土作为填料的Trapdoor试验; 在循环荷载作用下路堤内形成的土拱结构发生破坏,土拱效应得到削弱,土拱结构的破坏主要发生在初始加载阶段,并且在这个阶段高路堤底部土拱结构比低路堤受到外部荷载的影响要小; 随着加载的进行,路堤内部形成了新的稳定受力结构并基本保持不变; 在循环加载过程中低路堤加载板两侧的力链结构受到的影响和扰动比高路堤的大; 在循环荷载作用下,路堤表面发生了沉降,其中塑性位移主要发生在初始加载阶段,之后产生的几乎是弹性位移; 高路堤加载板两侧土体相较于低路堤在第一次加载时更不容易产生横向位移被挤向两端,加载板的竖向位移减少,从而减少加载板对底部土体的影响,使得路堤底部的土拱结构更不容易被影响。