预应力安全壳内压作用下的有限元研究

利用ABAQUS有限元软件,应用塑性损伤混凝土模型和考虑屈服后强度的多段线钢质材料模型,对闸门洞口、加腋区和扶壁等几何非线性因素和预应力筋、普通钢筋和钢衬里在不同区域的差异性进行了精细化建模,对预应力安全壳结构在超设计基准压力下的力学性能进行了数值研究,并给出了各项指标随压力增长的发展规律,以期为预应力安全壳结构内压作用下的承载能力确定、结构设计和安全评定提供一定的指导意义。     

核设备抗震鉴定试验中功率谱密度检验方法分析评估

为满足核设备抗震鉴定试验中输入运动的功率谱密度（PSD）要求，基于对规范背景和目标PSD算法的调研以及典型算例的对比分析，对PSD的检验方法进行分析评估。结果表明，检验PSD最为直观的方法即对比输入运动PSD与目标PSD；根据各类目标PSD算法的结果精度、保守性及其规范依据，推荐使用2014版美国核管理委员会标准审查大纲（SRP）3.7.1节附录B中人工合成时程的方式来计算目标PSD:虽然该算法通常适用于核电厂的厂址设计反应谱，但对于设备抗震鉴定反应谱，仅需将人工合成时程的目标反应谱替换为鉴定反应谱即可；采用本文推荐方法计算目标PSD时，设备抗震鉴定输入运动的PSD检验应与SRP 3.7.1保持一致，即在0.3 Hz到目标反应谱的最高截断频率范围内包络目标PSD的70%。      

核电厂楼面反应谱的人工合成地震动时程方法对比分析

为满足核电厂核岛内部结构、系统和部件(SSCs)的抗震分析需求,采用2种典型算法(频域调幅法和时域叠加法)来合成匹配核岛内部楼面反应谱的人工时程。通过算例分析,对比2种算法在反应谱匹配精度、时程非平稳特性、相位、基线漂移等方面的优缺点及其与美国核管理委员会(NRC)颁布的标准审查大纲(SRP)第3.7.1节要求的符合性。结果表明:在反应谱匹配精度(特别是多阻尼反应谱)、时程非平稳特性的改变、基线漂移的控制上,时域叠加法均优于频域调幅法;但频域调幅法可较完整地保留种子时程的相位信息,适合于SRP 3.7.1对时程相位有特殊要求的分析。     

RC 隔震框架缩减自由度子结构耦合混合试验研究

本文提出基于 GPU 并行计算、缩减自由度及考虑隔震支座非线性耦合力学特性的隔震结构混合试验模拟方法,准确地评估地震作用下隔震层橡胶隔震支座与上部结构耦合的真实响应特点。通过数值模拟的方法对上部结构各楼层的恢复力性能进行分析,将上部结构简化为非线性 MDOF 剪切模型;结合隔震支座的拟静力试验建立考虑非线性耦合的隔震支座模型,得到该结构的缩减自由度子结构耦合混合试验数值模型,通过橡胶隔震支座的动力试验和子结构交互计算进行不同地震作用下 RC 隔震框架的混合模拟试验研究。试验结果表明：10 层 RC 隔震结构的混合试验中,隔震层变形与数值模拟计算结果吻合较好,利用混合试验方法对结构自由度进行缩减,既能较好地还原上部结构的动力特性,也能得到橡胶隔震支座在地震作用下的真实响应,且保证了较好的分析速度和精度。     

钢板-混凝土组合墙压弯承载力计算模型

基于全截面塑性理论,提出了钢板混凝土(SC)组合墙压弯承载力计算模型。试验与有限元计算结果均表明,该计算模型具备精度高和简单实用的双重特点。有限元计算结果还表明,对于剪跨比小于1.0的SC组合墙,建立的压弯模型不再适用,原因在于剪力的耦合作用不可忽略,建议加强对小剪跨比SC组合墙抗剪承载力试验和机理的研究。     

匹配设计反应谱的目标功率谱密度的确定方法

美国核管会标准审查大纲（SRP）3.7.1节要求，核电厂结构、系统和部件（SSCs）抗震设计时程需同时满足包络设计反应谱和匹配设计反应谱的目标功率谱密度（PSD）的要求。本文结合2014版SRP 3.7.1，对匹配设计反应谱的目标PSD的确定方法进行介绍，并根据其算法编写相应的计算程序，通过算例分析对程序结果进行验证。结果表明:计算所得RG1.60谱、美国中东部和西部基岩厂址谱的目标PSD与SRP 3.7.1结果具有较好的一致性，且基于本文所得目标PSD和三角级数叠加法所构造的加速度时程反应谱与设计反应谱匹配良好。本文所给出的目标PSD的确定方法可为核电厂抗震设计时程的PSD检验提供重要依据，且采用本文方法生成目标PSD，设计时程的PSD检验仅需包络该目标PSD的70%。      

钢板-混凝土组合墙体结构平面外抗剪承载力试验分析北大核心CSCD

双层钢板-混凝土组合墙体结构的主要受力体系为外侧钢板和内部填充的混凝土,连接上下钢板的对穿型钢提供平面外抗剪承载力。针对钢板-混凝土组合墙体结构的平面外抗剪结构性能,设计了5个剪跨比均为1.5的梁式试件,进行两点简支的单点、双点单调加载试验,研究抗剪槽钢间距、抗剪钢材分布形式及轴拉力3个因素对构件抗剪承载力的影响。试验中量测并记录了构件的挠度、拉区钢板的应变及混凝土表面裂缝随荷载的发展情况,从而得到构件的极限抗剪承载力。试验结果表明,抗剪槽钢配钢率和分布形式直接影响了构件的抗剪承载力和破坏形态,而轴拉力没有明显削弱构件的平面外抗剪承载力。最后将试验实测抗剪承载力与3本规程、规范的计算值作了对比,给出了规程、规范对钢板-混凝土组合墙体结构抗剪承载力的低估程度。     

钢板-混凝土组合墙平面内受力性能研究北大核心CSCD

从单元和构件两个层次研究了钢板-混凝土(SC)组合墙的平面内受力行为。在单元层次上,基于已有SC组合墙单元平面主内力空间屈服面,推导了SC组合墙单元的压(拉)剪承载力计算模型;在构件层次上,利用ABAQUS有限元软件,研究了SC组合墙构件在平面内轴向力、剪力及弯矩复合作用下的受力性能,得到剪跨比、轴压比、钢板厚度及混凝土厚度等关键参数对其平面内受力性能的影响,并利用推导的压(拉)剪承载力计算模型对计算结果进行了分析。     

钢板夹层阻尼高频TMD两阶段设计方法

随着工业化的发展,建筑结构逐渐轻量化,机械设备逐渐重型化、高效化,这使得机械设备高频扰力导致的结构振动问题越来越突出;为了减轻结构的高频受迫振动响应,可以在结构振动响应较大的位置安装高频高阻尼比的钢板夹层阻尼悬臂梁式调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)。由于TMD的弹性元件与阻尼元件相互耦合,因此根据TMD的目标参数进行TMD尺寸设计时需要反复迭代;为了提高设计效率,提出了解耦的TMD两阶段快速设计方法。首先根据模态应变能法推导得到了夹层阻尼悬臂梁的一阶模态阻尼比公式,根据截面弯矩转角关系推导了夹层阻尼悬臂梁的复合截面抗弯刚度公式,进而得到了夹层阻尼悬臂梁结构的动力特性计算公式,公式表明夹层阻尼悬臂梁的动力特性相互耦合。而后,利用推导的公式研究了几何参数对钢板夹层阻尼悬臂梁的一阶频率和模态阻尼比的影响,结果表明结构各部分尺寸的等比例缩放不影响构件的阻尼比,得出了阻尼比与频率可解耦的规律。据此规律提出了高频TMD的两阶段快速设计方法及流程:先根据TMD的目标阻尼比确定结构各部分之间的尺寸关系,然后根据目标频率确定构件尺寸。最后,运用所提出的方法,给出了微型化高频高阻尼比夹层阻尼悬臂梁集合式TMD的设计示例,并对示例模型进行了有限元分析,有限元计算结果与设计目标的偏差小于2%,进一步验证了所提方法的有效性。