远场长周期地震作用下桩-土-层间隔震结构体系的响应特征与失效控制

国内外建筑抗震规范对处于深厚软弱地基上的结构采用层间隔震技术的相关规定和设计方法 尚未涉及;深厚软弱土层放大远场地震动的长周期成分后,产生类似谐波振动的多个循环长周期脉冲, 可能引起周期较长的层间隔震结构严重破坏。为此,研究远场长周期地震下桩-土-层间隔震结构体系的 动力耦合作用机理、响应特征、结构损伤评价及失效控制,是进行其抗失效设计的关键问题。考虑土与 桩、土与桩承台动态接触与分离现象,建立桩-土-层间隔震体系动力相互作用的三维分析模型;揭示软弱 土层条件下桩-土-层间隔震体系的振动特征及相互作用机理;建立能够考虑桩-土-结构动力相互作用效 应的桩-土-层间隔震体系的整体简化分析模型。以此为基础,探究远场长周期地震下桩-土-层间隔震体 系的灾变机理与失效模式,研究隔震层软限位与层间组合隔震的结构失效控制策略,并对上述结果进行 振动台试验验证。以上研究为层间隔震结构在深厚软弱地基上的应用提供充分的理论依据。     

超高混凝土梁水化热温度场仿真分析

笔者以厦门医学院屋顶层超大跨径超高混凝土梁浇筑施工为例,利用MIDAS/CIVIL有限元软件建立了该梁的3维实体有限元模型,对其浇筑64 h内的温度场进行了模拟分析,得到温度-时间曲线,并与现场实测数据进行了对比,结果表明有限元模型能够较好地模拟大体积混凝土实际的温度场。同时对环境温度参与对流和不同形状散热面对浇筑梁体温度的影响进行了分析总结。     

大底盘层间隔震模型试验与平-扭耦合效应分析

大底盘结构在竖向刚度突变处震害严重,采用层间隔震体系能有效解决底盘和塔楼间刚度及质量突变的问题。已有研究对层间隔震结构进行了大量的数值分析,但相应的振动台试验研究缺乏,且塔楼偏置的大底盘层间隔震结构平扭耦合效应研究未见报道。因此为了指导工程抗震设计,研究了塔楼偏置的大底盘层间隔震结构的地震响应和平-扭耦合效应。首先,建立一个位于8度设防区具有典型工程应用意义且塔楼偏置的大底盘结构（单塔楼）,其底盘为2层,塔楼为6层,塔楼与底盘的平面面积比为1∶2.4,塔楼高宽比为1∶3,符合大底盘结构的受力特征和条件;接着,对其进行简化和缩尺并制作模型;最后,进行了双向振动台试验与数值分析对比。试验得到了模型各楼层的加速度和层间位移。结果表明：采用层间隔震技术,塔楼各层加速度和层间位移减震效果均显著,在0.60g作用下,减震率（Y向）分别为83.13%和81.18%以上;底盘加速度响应不减少反而增加,减震率（Y向）处于-12.69%～-24.07%;底盘层间位移减震率（Y向）在15.53%～17.15%,减震效果差;进一步分析得,模型在0.60g作用下塔楼仍处于弹性,而底盘在0.40g作用下就进入了弹塑性,且底盘第2层位移明显大于第1层。基于振动台的试验结果验证了数值模拟的准确性,进一步分析了结构的平-扭耦合效应。结果表明,与抗震模型相比,层间隔震底盘扭转角减少2/3,隔震层扭转响应较大但不向塔楼传递,塔楼层间扭转角趋于零,塔楼与底盘的扭转耦联效应不明显,从而塔楼偏置的大底盘单塔楼建筑采用层间隔震形式时,可有效降低结构的扭转效应。     

不确定性参数灵敏度分析的随机响应面法

动力学和控制系统中往往包含有不确定性参数,为此提出了一种基于随机响应面的不确定性参数灵敏度分析方法,以量化参数不确定性对响应变异性的影响.文中首先利用随机响应面建立不确定性参数和响应之间的表达式,然后通过求偏导方式推导参数的灵敏度系数,该系数综合反映了参数均值和标准差的影响.最后通过一根包含几何、材料不确定参数的数值梁来验证所提出方法,并与方差分析法结果进行了比较.     

ＬＲＢ基础隔震结构在极罕遇地震作用下的碰撞响应研究

随着极罕遇地震作用的引入,有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下是否还具有良好 的抗震性能。采用改进的 Ｋｅｌｖｉｎ碰撞分析模型和双线性恢复力模型,建立基础隔震结构与周围挡土墙 碰撞的运动方程,用 ＭＡＴＬＡＢ进行非线性时程分析。基于非线性时程分析的结果,研究基础隔震结构 在极罕遇地震作用下的碰撞响应。比较考虑碰撞和不考虑碰撞两种情况下,上部结构平均延性系数和 隔震支座平均剪应变随隔震结构力学性能参数的变化曲线;不同碰撞参数下,上部结构平均延性系数和 隔震支座平均剪应变随隔震结构力学性能参数的变化曲线。结果表明基础隔震结构在极罕遇地震作用 下的碰撞控制了隔震支座的剪应变,但加剧了上部结构的动力响应。提高上部结构或者隔震体系的屈 服承载力可以降低上部结构的碰撞响应,增加隔震缝宽度、提高隔震体系屈服承载力或者隔震支座直径 可以降低碰撞发生的概率。     

参数不确定性估计的随机响应面模型修正方法EI北大核心CSCD

正确估计实际工程结构中参数和响应不确定性的大小,能有效提高分析结果的可靠性。首先基于概率配点法和回归分析建立随机响应面模型,以表述不确定性参数与响应间复杂的隐式函数关系,快速估计响应的统计特征值;然后提出一种两阶段修正策略,分步修正参数的均值和标准差,以简化随机修正过程、提高修正效率;最后基于一组55块钢板的实测频率均值和标准差,估计钢板厚度和材料参数的统计特征值,验证方法的可行性和可靠性。     

人工智能在拉索损伤识别中的应用研究

对于拉索受力结构来说,拉索的损伤会对整个结构的运营安全性和使用耐久性构成严重的威胁和隐患,因此采用合适的手段对拉索的损伤位置和损伤程度进行快速的识别修复,对拉索类结构来说具有重要的意义。笔者对在大型桥梁结构中具有较大应用潜力的基于神经网络和遗传算法的智能损伤识别方法进行了总结分析,得出适合于大型桥梁结构进行损伤识别的智能识别方法同样适用于拉索损伤识别,但仍存在相应的局限性,需结合其他智能优化算法进一步完善,才能更好的应用于实际工程。随着大数据和人工智能技术的发展,大数据结合人工智能的拉索损伤识别方法将会是未来的发展方向。     

考虑结构参数不确定性的随机模型修正方法

提出了一种随机模型修正方法以确定结构不确定性参数的概率统计特性,使得模型修正的应用更符合工程实际。将随机模型修正过程分解为一组确定性修正过程,利用蒙特卡罗仿真得到的响应样本并结合响应面模型的快速运算特性,构造优化反演过程来求得各个样本所对应的一组参数值,进而基于大量样本统计得到参数的均值和方差。所提出方法经过一组试验钢板的验证,准确求得了钢板厚度和材料参数的均值和方差,说明了方法的可行性和可靠性。     

环境温度对连续箱梁刚构桥相对小波熵指标的影响研究

以一座高速公路预应力混凝土连续箱梁刚构桥为工程背景,结合健康监测系统的长期测试数据,研究环境温度对相对箱梁桥小波熵指标S_(WT)的影响规律。首先,介绍了环境激励下桥梁结构相对小波熵指标的计算方法。其次,利用实时监测数据,分析得到了箱梁桥各截面的实测相对小波熵指标日变化和年变化规律。最后,基于逐步最优线性回归分析方法建立了相对小波熵指标与温度时、空间分布的多元线性回归模型,并提出了相对小波熵指标的温度修正模型。结果表明,所建立多元线性回归模型具有较好的拟合和预测精度,通过温度修正可以有效地剔除环境温度变化对预应力混凝土箱梁桥相对小波熵指标的影响,使其有效地应用于桥梁的损伤识别。     

基于随机状态空间模型的工程结构损伤检测

对环境激励的响应信号采用数据驱动随机子空间算法得到随机状态空间模型的状态矩阵A，并作为损伤敏感特征。为克服状态矩阵A的多样性问题，构造了非奇异线性变换矩阵T，将状态矩阵转换为能控标准型，同时将状态矩阵分解成，n个子系统（m为测点数）。为克服测试误差、噪声、环境因素的影响，引入统计模式识别技术，对每一个子系统的状态向量构造Mahalanobis距离判别函数，并定义口损伤指标，对结构进行损伤识别及损伤定位。数值实验及预应力简支梁实验验证了该方法的有效性。