非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究

强烈地震使得桥梁结构灾变严重,非规则曲线桥梁表现更为突出。首先,提出适用于非规则曲线桥梁的一种新型抗震体系—漂浮抗震体系,并阐明其基本概念;其次,建立该体系的基本力学模型,并推导其动力方程;最后,以一座相似比为1/20的非规则曲线桥梁为对象,采用不同地震波分别对其进行地震模拟振动台试验研究。研究结果表明:支座滑动后,梁体加速度峰值相比墩顶有不同程度降低,最大降低率达65%;试验过程中,墩梁相对位移较大,防落梁限位装置的设置在非规则曲线桥梁中不可或缺;试验结束后,模型桥梁损伤较小,未出现落梁、整体倒塌等严重震害,证明该体系具有良好的抗震性能,应用于高烈度地区非规则曲线桥梁的抗震设计完全可行。     

一种栓筋连接的装配式RC框架结构抗倒塌分析

为研究一种外包钢管栓筋连接的装配式钢筋混凝土框架结构的抗倒塌性能,完成了3根足尺装配式整体式长柱试验。首先使用有限元软件SAP2000中的多段线性塑性连结单元提出了一种简化的装配式柱模型,模拟出了该柱-柱节点,并与试验结果比较。然后采用抽柱法对一栋6层外包钢管栓筋连接的装配式框架结构和现浇框架结构进行连续倒塌分析,分别抽除首层角柱、首层长边中柱、首层短边中柱、首层内柱四种工况,得到了抽柱后的关键构件内力、位移时程曲线;最后通过Pushdown曲线分析装配与现浇结构的倒塌机制。研究结果表明:多段线性塑性连接单元较好地模拟了装配式柱-柱节点,模拟值与试验值比较吻合;在设计荷载作用下,四种工况中内柱的破坏对装配结构影响最大,其位移比现浇结构大了72.2%;在抗力曲线中发现,角柱破坏时是装配结构梁机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了25.4%,内柱破坏时是装配结构悬链线机制的承载力最低的情况,比现浇结构小了33.1%。最终得出需要加强装配结构的内柱和边柱及其相邻梁构件的截面尺寸和配筋,以及外包钢管的厚度来提高其刚度,本文可为此类装配式结构的后续工程应用提供一种抗倒塌设计参考。     

采用强化弹塑性模型的钢筋混凝土结构抗震性能设计谱方法

建筑结构的常规抗震设计,是按多遇地震作用对结构进行承载力及弹性侧移计算。为了保证结构的抗震性能,须验算结构在设防地震及罕遇地震作用下的承载力及弹塑性侧移。本文采用振型分解反应谱法,其中等效单自由度体系采用强化弹塑性模型,模型主要参数由常规抗震设计确定,屈服后刚度及阻尼比按模型强化段进行调整,利用规范的地震反应谱,进行结构的弹塑性反应分析。二层钢筋混凝土框架结构算例计算结果表明,采用本文提出的设计谱方法与弹塑性时程分析方法的计算结果基本相当,而计算则大为简化。按本文方法所得设防地震及罕遇地震作用下的结构地震响应可用于结构承载力验算,所得侧移可用于结构侧移控制及变形能力设计。     

非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究

强烈地震使得桥梁结构灾变严重,非规则曲线桥梁表现更为突出。首先,提出适用于非规则曲线桥梁的一种新型抗震体系-漂浮抗震体系,并阐明其基本概念;其次,建立该体系的基本力学模型,并推导其动力方程;最后,以一座相似比为1/20的非规则曲线桥梁为对象,采用不同地震波分别对其进行地震模拟振动台试验研究。研究结果表明：支座滑动后,梁体加速度峰值相比墩顶有不同程度降低,最大降低率达65%;试验过程中,墩梁相对位移较大,防落梁限位装置的设置在非规则曲线桥梁中不可或缺;试验结束后,模型桥梁损伤较小,未出现落梁、整体倒塌等严重震害,证明该体系具有良好的抗震性能,应用于高烈度地区非规则曲线桥梁的抗震设计完全可行。     

高强混凝土剪力墙屈服位移计算方法

考虑高强混凝土受压强度高等特点,在高强混凝土剪力墙截面刚达到屈服状态时,假定截面受压区混凝土压应力为线性分布,基于平截面假定,用弯矩曲率分析法得到了剪力墙截面屈服曲率公式。采用屈服曲率公式,对影响高强混凝土剪力墙屈服曲率的参数进行了分析。结果表明,除轴压比外,纵向受力钢筋屈服应变对屈服曲率影响最大;在轴压比较大时,剪力墙截面两端翼墙的影响也较大。通过对计算结果的回归分析,提出了考虑轴压比、纵向受力钢筋屈服应变和剪力墙截面两端翼墙面积影响的屈服曲率计算公式。提出了高强混凝土剪力墙顶点屈服位移的计算公式,公式的计算值与12个高强混凝土高悬臂墙顶点屈服位移的试验值比较吻合。简化公式也适用于普通混凝土剪力墙的屈服位移计算。     

高强混凝土剪力墙屈服位移计算方法

考虑高强混凝土受压强度高等特点,在高强混凝土剪力墙截面刚达到屈服状态时,假定截面受压区混凝土压应力为线性分布,基于平截面假定,用弯矩曲率分析法得到了剪力墙截面屈服曲率公式。采用屈服曲率公式,对影响高强混凝土剪力墙屈服曲率的参数进行了分析。结果表明,除轴压比外,纵向受力钢筋屈服应变对屈服曲率影响最大;在轴压比较大时,剪力墙截面两端翼墙的影响也较大。通过对计算结果的回归分析,提出了考虑轴压比、纵向受力钢筋屈服应变和剪力墙截面两端翼墙面积影响的屈服曲率计算公式。提出了高强混凝土剪力墙顶点屈服位移的计算公式,公式的计算值与12个高强混凝土高悬臂墙顶点屈服位移的试验值比较吻合。简化公式也适用于普通混凝土剪力墙的屈服位移计算。     

高强螺旋钢筋约束高强混凝土剪力墙抗震性能研究

为改善高强混凝土剪力墙的变形能力,在剪力墙约束边缘构件内采用高强矩形螺旋箍筋替代传统箍筋,在墙体中采用高强矩形螺旋钢筋替代水平分布筋,设计了5个不同参数的高强螺旋钢筋约束高强混凝土剪力墙试件和1个普通钢筋混凝土剪力墙对比试件,对其进行拟静力试验。研究了轴压比、配箍特征值、配箍形式以及平均约束应力等因素对剪力墙承载力、延性和破坏形态的影响。结果表明:采用高强矩形螺旋钢筋嵌套形成的箍筋和水平分布筋,能够有效地约束高强混凝土的横向变形,提高高强混凝土剪力墙的承载力和延性,降低刚度和承载力退化,显著改善高轴压比下高强混凝土剪力墙的抗震性能。     

多维地震激励下结构碰撞振动台试验及碰撞影响参数研究

针对强震作用下桥梁结构碰撞导致灾变严重的问题,设计并制作四组变参数的结构碰撞多维激励地震模拟振动台试验,研究不同地震烈度和维度对相邻结构间碰撞响应的影响。结果表明:地震加速度峰值越大,维度越多,相邻结构间的碰撞力越大;不同碰撞单元均可模拟出结构间的最大碰撞力,但宜在碰撞计算中选择精度较高的Jan-Hertzdamp模型;碰撞模型中接触刚度的取值导致计算结果不一定能真实反映结构间的碰撞响应,且不同地震波也有可能使结构的计算碰撞刚度取值得到改变;碰撞间隙的大小对结构间最大碰撞力的影响并无统一规律,应针对不同的结构,计算其最优碰撞间隙;桥墩高度越矮,相邻梁体间的碰撞力越小,但墩底的冲剪作用却越明显;相邻结构之间的碰撞力及墩底剪力随其质量比和碰撞恢复系数的增大而增大,且对于不同地震波,其增大的幅度不尽相同。     

高强矩形螺旋钢筋约束高强混凝土剪力墙截面弯矩-曲率计算方法研究

为改善高强混凝土剪力墙的抗震性能,将高强矩形螺旋钢筋(HRSRs)应用于高强混凝土剪力墙的约束边缘构件及墙身。通过对10个HRSR高强混凝土剪力墙抗震性能的研究,并基于对HRSR强约束作用的考虑,提出与HRSR高强混凝土剪力墙开裂状态、屈服状态、峰值状态和极限状态对应的弯矩-曲率计算方法。研究表明,该文建议的压弯构件弯矩-曲率计算公式能较为准确地描述剪力墙各阶段的荷载-变形关系,计算值与试验值吻合较好。与普通箍筋形式的高强混凝土剪力墙相比,采用连续封闭的HRSR,能够显著提高高强混凝土剪力墙截面的承载能力和变形能力。