在弯矩、剪力和反复扭矩复合作用下的碳纤维布加固RC箱梁抗扭性能试验研究

为研究碳纤维布加固弯矩、剪力和反复扭矩复合作用下的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能,共设计制作了4根钢筋混凝土箱梁试件,其中3根采取碳纤维布加固、1根不加固作为对比试件。试验在自行研制的扭转试验装置上进行,对箱梁试件同步施加弯矩、剪力和反复扭矩作用。以加固方式和加固数量为主要研究参数,分析了箱梁试件的破坏机理、承载能力、变形能力和滞回性能等。通过各箱梁试件的碳纤维布和钢筋的应变变化规律,探讨了碳纤维布加固箱梁的抗扭工作机理;通过测得的各试件的扭矩-扭转角滞回曲线和骨架曲线,提出了碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁的抗扭恢复力模型。从而为碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论研究和工程应用提供了重要的依据。     

不同控制策略下安装磁流变阻尼器的模型结构振动台试验与分析

本文对不同控制策略下安装有磁流变(MR)阻尼器的模型结构进行了振动台试验和分析。文中首先介绍了经典最优控制(COC)、瞬时最优控制(IOC)和线性二次高斯最优控制(LQG)等三种控制算法,然后对一首层安装有最近设计制造的MRF-04K型的MR阻尼器的、1/3比例的三层钢框架模型,进行了在两种被动控制和三种半主动控制等不同控制策略下的振动台试验,最后对模型结构地震反应的控制效果以及不同控制策略对控制效果的影响和控制稳定性进行了分析。研究表明,安装有MRF-04K阻尼器的结构控制系统具有良好的控制效果,无论是被动控制还是半主动控制,模型结构各层相对位移峰值均减小了45%左右,其均方根值均减小了70%左右,加速度反应峰值均减小了30%左右,其均方根值均减小了75%左右,从而验证了MRF-04K阻尼器是结构控制工程应用的一种理想的控制装置;研究还表明,在三种半主动控制策略中,基于LQG算法的半主动控制仅需模型结构的加速度反应的反馈信息,比基于IOC算法和COC算法的半主动控制     

自复位阻尼耗能支撑力学性能分析与试验研究

介绍了自复位阻尼耗能支撑的力学原理，基于支撑试件动力性能试验，在不同加载频率的正弦激励下，对具有不同组合碟簧刚度支撑的滞回响应和抗震性能进行研究，并分析了不同轴向变形比对支撑性能的影响。结果表明，支撑具有饱满的旗形滞回响应，激活力和激活变形稳定，等效黏滞阻尼比和承载力高，有效减小甚至消除了残余变形，体现出优异的耗能能力和自恢复能力。支撑应变的理论和数值解与试验结果吻合良好，能够用以分析支撑应变分布的特点。利用数值模型分析了支撑的破坏模式，验证了支撑设计的合理性。     

大跨度空间网格结构的损伤定位

本文建立了基于模态曲率法和人工神经网络技术相结合的、适用于大跨度空间网格结构的损伤定位新方法,即首先应用模态曲率法判断结构是否发生损伤并识别发生损伤的局部结构,然后对发生损伤的局部结构利用人工神经网络技术识别损伤的准确位置。通过分析和比较发现,以模态曲率为基础的损伤参数比较适合于大跨度空间网格结构的损伤定位,三种以模态曲率为基础的损伤定位参数按有效性进行排序,从低到高依次为模态曲率、模态曲率差、模态曲率变化率;针对天津奥林匹克中心体育场大跨度悬挑管桁结构进行了不同损伤状况的数值模拟,验证了所建立的损伤定位方法的适用性和有效性。研究结果表明:利用模态曲率变化率识别损伤发生的大致位置,当单榀桁架发生损伤时,识别的准确率达到100%,当多榀桁架同时发生损伤时,识别的准确率达93.7%;采用人工神经网络技术识别损伤桁架的准确损伤位置时,在无测量噪声影响下,损伤定位的准确率达到97.0%,且测量噪声对损伤定位准确率的影响很大。     

大型结构非线性物理参数识别的线性化算法

提出了一种识别大型结构非线性物理参数的Taylor级数线性化算法.该算法基于反应力向量灵敏度模型参数化方法的改进算法,适用于线性结构的一般有限元模型;根据结构的时域测量响应,能够直接识别出未知集中输入下结构在单元水平上的非线性物理参数.在算法中,经Tay-lor级数线性化处理后的识别方程,可以简便地由通用有限元程序得到;且其严重病态特性可以通过预处理方法得到有效改善.结果表明,对数值仿真-剪力墙结构的物理参数识别,当保证无噪声条件下的识别精度100%时,算法的计算效率提高了100多倍,且识别结果对初始估计值敏感程度显著下降,因而特别适合于大型结构非线性物理参数的识别.     

城市隔震高架桥梁地震反应的半主动控制

研究应用磁流变(MR)阻尼器对隔震连续梁桥邻联相对位移的半主动控制,并采用离线优化与在线自调整相结合进行模糊控制(FLC)。以邻联最大相对位移最小化为目标函数,对基本模糊控制器的隶属函数、量化因子、比例因子进行离线遗传优化;对优化后的模糊控制器的量化因子和比例因子进行在线自调整;数值仿真分析一多跨隔震连续梁桥的简化四自由度体系的半主动控制,比较不同控制方案的控制效果。结果表明,将MR阻尼器安装在上部结构与桥墩之间对桥梁邻联相对位移的控制效果优于将其安装在邻联之间;半主动控制能同时有效控制邻联最大相对位移与支座变形;与普通模糊控制以及仅采用遗传优化的模糊控制相比,具有在线自调整功能的模糊控制具有更好的控制效果和鲁棒性。     

基于实测频率的钢筋混凝土柱爆炸损伤快速评估方法

钢筋混凝土柱作为混凝土结构的关键受力构件,在爆炸荷载作用下,其破坏及失效可能进一步引发结构的连续倒塌,加剧灾害的程度.因此,爆炸作用后钢筋混凝土柱的损伤评估对于灾后结构性能评估具有重要意义.但由于灾后爆炸荷载确定困难,爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱损伤评估的超压-冲量(P-I)曲线法很难应用于灾后钢筋混凝土构件的爆炸损伤评估.为此,提出了一种基于现场实测频率变化的钢筋混凝土柱爆炸损伤快速评估方法.建立了钢筋混凝土柱模态试验的数值方法,通过数值模态试验提取爆炸前后钢筋混凝土柱的一阶频率,建立钢筋混凝土柱的一阶频率与基于竖向剩余承载力的损伤指标的关系.参数分析结果表明,相同爆炸荷载下,矩形钢筋混凝土柱基于频率变化的损伤指标随配箍率、纵筋配筋率的增大而降低,随长细比的增大而增加.并运用最小二乘曲线拟合方法,得到柱损伤程度与频率变化之间的关系式,从而实现在爆炸现场通过频率测试对矩形钢筋混凝土柱爆炸损伤程度的快速评估.     

基于贝叶斯理论的钢-混凝土混合结构试验模型地震损伤分析

采用纤维单元模型对1个3层钢-混凝土混合结构试验模型进行动力弹塑性时程分析,在多条不同地震波作用下,通过数值模拟得到结构的地震需求概率函数,并以此作为结构地震需求的先验概率。基于贝叶斯理论并结合振动台试验数据,更新需求信息,得到模型结构地震需求的后验概率,预测其在不同强度地震作用下的破坏概率。研究结果表明,较小强度地震作用下的数值模拟结果与试验结果吻合较好,强震作用下需基于贝叶斯理论并结合试验数据进行修正,修正后的易损性曲线能够对结构的损伤状态进行更准确的评估。     

半主动预测控制系统的时滞与补偿

建立了一种基于磁流体阻尼器的半主动预测控制策略,该方法基于结构预测模型,根据当前结构状态预测其未来输出,通过优化反映受控对象性能的指标,实现最优控制,并在系统内部自动进行时滞补偿。以一装有2个磁流体阻尼器的5层框架结构为例,分析了不同地震作用下时滞与补偿对控制系统性能的影响,即使滞后时间达到1．0s～2．0s,该系统仍...     

钢筋混凝土纤维梁柱单元实用模拟平台

为精细化模拟钢筋混凝土结构的非线性滞回性能,建立了钢筋混凝土纤维梁柱单元的一种实用模拟平台FENAP,开发了相应的具有钢和混凝土多种单轴本构模型的材料库.FENAP平台可考虑构件刚度和强度退化等损伤效应、轴力和弯矩的多维耦合效应以及箍筋对混凝土的约束效应.分别运用FENAP平台和OpenSees软件模拟了圆形钢墩柱和矩...