火灾后型钢混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

通过4个火灾后型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点试件及2个常温未受火对比试件的低周反复加载试验,研究火灾后该类节点的滞回特性、延性、耗能性能、承载力与刚度退化规律,分析了受火时间、轴压比对火灾后该类节点的抗震性能的影响。结果表明:火灾后试件与常温未受火试件的破坏过程和破坏形态基本一致。经历火灾损伤后,型钢混凝土梁柱节点的滞回曲线仍然饱满,但试件承载力降低、变形增大、延性减弱,受火时间越长,承载力下降程度越高、变形增加程度越大、延性系数越小。反复荷载下型钢混凝土梁柱节点的强度出现衰减,加载初期的衰减系数随位移的增大而减小,加载后期的衰减系数随位移的增大总体保持稳定,体现出良好的抗荷载循环能力。与常温未受火试件相比,高温后试件加载初期的刚度降低、等效阻尼比增大,受火时间越长,刚度降低和等效阻尼比增大的程度越高。随着加载的进程,高温后试件的刚度与常温未受火时间刚度逐渐趋向一致,但等效阻尼比相比常温未受火试件减小,受火时间越长,减小程度越高。轴压比对火灾后节点的抗震性能产生一定影响,随着轴压比的增大,试件强度和刚度有所提高,但延性下降。     

土木工程用CFRP筋弯折抗拉性能

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋应用于土木工程过程中的弯折抗拉性能,开发了新型的抗拉强度测试技术对CFRP筋材真实抗拉强度进行了实测。利用模型试验对不同弯折角度下CFRP筋的弯折抗拉强度进行了测试,获得了CFRP筋应用于土木工程时对应弯折状态下的弯折抗拉强度折减系数,并拟合出该系数的经验公式。结果表明: 现有的CFRP筋材抗拉强度测试技术的测试结果明显偏低,新开发的测试技术较之提高的幅度超过9%;给出的计算公式能预测不同折角下弯折抗拉强度的折减系数,当折角达到3°时,CFRP筋弯折抗拉强度较直线状态下降了18.9%。 因此,在实际工程应用过程中,即使发生较小角度的弯折,也需考虑弯折对CFRP筋抗拉性能的折减。     

基于特征选择的洪水聚类分析

采用Mitra算法对洪水进行了特征选择,并利用Kmeans和FCM聚类方法对某流域47场洪水进行了聚类分析。结果表明:Mitra算法可有效去除指标提取时的冗余特征,Kmeans与FCM聚类结果吻合较好,各类洪水特点鲜明。     

CFRP拉索型风电结构抗震性能研究

基于Davenport脉动风功率谱和自回归(AR)法模拟并验证沿海某风电场的常态风风场。建立CFRP拉索型风电结构的有限元模型,采用宁河天津波作为地震输入,进行考虑风荷载和地震荷载共同作用的结构非线性动力时程分析。结果表明,拉索型风电结构前三阶自振频率较传统型风电结构增加约20%。风荷载和地震荷载同时作用下,其轮毂水平位移、塔筒底部等效应力和最不利单桩轴力等关键性指标均比传统型风电结构显著减小,CFRP拉索内力也留有足够的设计裕度。因此,提出的拉索型风电结构是一种有效可行的风电抗震体系。     

台风作用下大型风电结构破坏模式研究

针对沿海风电场及风电结构数量快速增长、结构频遭台风破坏问题,采用不随高度变化的台风脉动风功率谱,基于线性滤波法与竖向相关性简化表达式模拟沿海某风电场台风风场模型,并通过功率谱密度函数验证其准确性。建立风电结构-桩基础耦合有限元模型,计算风电结构在上、下限台风风速条件下动力响应时程,分析极端风况下风电主体结构可能破坏模式。结果表明,塔筒屈服区域集中在塔筒底端约4 m高度范围内,呈锥形分布。塔筒底端与基础预埋环连接处最不利。在上限台风风速条件下,塔顶水平位移超出容许值。两种风速条件下,最不利单桩轴力均未超出限值。该方法可为研究风电结构在极限风况下非线性倒塌奠定重要基础。     

快速荷载下CFRP-高温后混凝土界面正拉粘结性能试验

该文通过对90个CFRP-高温后混凝土标准试件进行快速荷载下正拉试验,得到了加载速率、混凝土强度等级及过火温度等因素对界面正拉粘结强度的影响规律。在欧洲规范(CEB-FIP1990)建议的混凝土动态抗拉强度公式和高温后混凝土轴心抗拉强度折减公式基础上,综合考虑应变率效应和高温劣化作用,提出了高温后界面正拉粘结强度预测模型,并验证其可靠性。在此基础上给出了不同混凝土强度等级构件火灾后极限加固修复温度。试验结果表明:正拉粘结强度随混凝土强度等级和加载速率的提高而提高;在20℃~500℃内提高过火温度会显著降低界面正拉粘结强度,超过500℃后下降幅度不明显。     

循环荷载作用对CFRP筋力学性能的影响

应用于桥梁工程的碳纤维增强复合材料（CFRP）筋通常受循环荷载作用,导致其力学性能的退化,这将影响桥梁结构的受力。为了考察循环荷载作用对CFRP筋力学性能的影响,首先利用静载试验对CFRP筋的初始力学性能进行了检测,然后结合静载试验结果并利用疲劳试验考察了各阶段循环荷载作用对CFRP筋弹性模量、松弛及抗拉强度的影响。研究结果表明,极限拉力作用下CFRP筋的弹性模量较初始状态高约5%,对于CFRP筋构件的变形对结构内力有较大影响的结构,在设计阶段建议适当地考虑CFRP材料的非线性问题;桥梁工程中,经200万次正常使用设计循环荷载作用的CFRP筋,其弹性模量和松弛性能较初始状态未发生明显退化,经应力幅为4.3%的极限抗拉强度的循环荷载作用后,CFRP筋的抗拉强度提高了1.2%,但应力幅提高至7%的极限抗拉强度时,其抗拉强度与初始状态相比无明显变化。     

1.5MW风力机塔架-基础的动力特性研究

采用多种计算模型结合敏感性分析,研究了塔架及塔架-基础的动力特性,发现塔架与基础的振动有一定的耦合作用;考虑基础与塔架相互作用后,塔架各阶自振频率降低,特别是高阶自振频率降低较多;在地震液化等极端工况下,地基基础对塔架动力特性的影响更明显。总结并分析了塔架的振源,指出脉动风荷载是风力机设计中必须重视的部分;风绕塔架流动一般处于超临界或跨临界范围,在超临界范围不会出现明显的塔架涡激振动,在跨临界范围可能出现严重的振动;风轮属细长弹性体、气动特征明显,其振动响应比较复杂且易发生破坏事故。为减小柔性塔架振幅,给出了风力机起动时快速跳过瞬态共振区、增加塔架阻尼和优化塔架体型以进一步改善塔架动力特性等方面的建议。