近、远场强震下深水桥梁群桩基础的非线性响应及损伤特性

以某大型深水桥梁的群桩基础为对象,建立考虑动水效应和桩-土相互作用的非线性计算模型,以近、远场强震记录为输入,分析了不同水深下群桩基础的动力响应及损伤特性。可发现,近场地震下群桩基础的动力响应均大于远场,弯矩、剪力、位移的最大增幅分别出现在冲刷线以下不同深度处,轴力的最大增幅则出现在桩顶处,弯矩、剪力、位移和轴力的最大增幅分别为150.6%、227.2%、333.4%和64.2%。近场地震下,墩底、桩顶是主要易损部位,当PGA=0.38g和0.6g时,桩顶损伤指数分别为0.19和0.40,损伤水平及范围随地震动强度增加而增大,随水深增加而略有增大;远场地震下,群桩基础主要处于弹性状态。由于桩周土的约束作用,一定深度的土层交界处也可能出现桩基损伤,且损伤程度会随地震动强度的增加而增大,并向两端扩散。对比表明,近场地震下深水群桩基础的动力响应及损伤均明显大于远场,表明脉冲型近断层地震动具有更高的变形和耗能需求,应在深水桥梁的抗震设计尤其是基础延性设计中予以重视。     

基于BRB的铁路双柱式超高墩连续梁桥横向减震研究EI北大核心CSCD

为提升双柱式超高墩桥梁的横向抗震性能,可将屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)用于双肢墩身。通过某铁路超高墩大跨连续钢桁梁桥非线性时程分析,研究了罕遇(PGA=0.227g)和极罕遇(PGA=0.640g)地震下BRB的参数影响规律、作用机理及减震效果,探讨了高阶振型对BRB墩身地震响应的影响。结果表明:BRB能够改变墩身传力路径,在一定参数范围内可将原有墩身部分弯矩转化为支撑点的轴力和剪力;罕遇地震下BRB未充分发挥耗能作用,地震响应随芯材面积A;增加而不断接近X撑方案;极罕遇地震下设置BRB可明显减小墩顶位移和墩身轴力响应;BRB会适当增加墩身弯矩响应,但截面PM滞回并未超过等效屈服包络;由于高阶振型效应,BRB墩身中部的剪力、弯矩响应包络图凹凸交替变化;随着墩高的降低,高阶振型的影响减弱,墩身剪力、弯矩包络图近似双折线;采用BRB可有效抑制超高墩的高阶振型,同时提升极罕遇地震下桥墩的耗能能力、增强横桥向抗震性能。     

民建项目中雨篷的分析与设计

本文主要讲述了的某民建项目雨篷设计。本方案主体结构为横向承重框架,横向框架等跨。在进行荷载计算和构件截面估算后,选取了一榀框架进行计算,计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取及线刚度的计算;恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算;框架内力组合;框架梁柱配筋计算;楼梯配筋计算及基础配筋计算。     

不同土质风力机塔架地震动态响应分析

基于开源软件FAST和Wolf土-构耦合方法,建立Wind PACT 1.5 MW风力机地震动力学仿真模型,根据三种不同的土质和三种地震强度,共设计了九种地面加速度谱模拟地震运动。通过分析不同工况下风力机的结构动力学响应,发现地震对风力机叶片的影响可以忽略不计,叶片主要受气动载荷的影响。随着地震强度的逐渐增大,塔顶位移和塔基弯矩均在不断增大。在相同的地震强度下,不同土质时塔顶位移和塔基弯矩存在较大差异,尤其是塔顶侧向位移和塔基俯仰力矩。塔架弯矩与塔架高度线性相关,并随着塔架的高度的增加而降低,塔基处弯矩和剪切力最大。地震强度为八度时,相比无地震工况,软土、硬黏土和岩土地质风力机塔顶侧向位移分别增大475%,359%和335%。且由于软土阻尼最小,能量耗散小,所以地震后塔架响应降低速率最慢,软土地基上风力机必须考虑地震载荷。     

控制自复位高墩高阶效应的双摇摆界面法

为控制只在墩底设置1个摇摆界面的自复位高墩(结构1)的高阶模态地震响应,研究了分别在1/2墩高截面(结构2)和墩身弯矩最大截面(结构3)设置第2个摇摆界面的双摇摆界面法的控制效果。以3种强度条件下的7条地震动作为输入,利用时程分析获得了3种结构的墩身最大弯矩、最大剪力及墩顶最大水平位移。通过对比分析发现:结构2不能有效控制高阶模态效应,而结构3能有效控制高阶模态效应。随地震动及其强度的不同,与结构1相比,结构3能使墩身最大弯矩及最大剪力分别减小20%~46%和19%~65%,但结构3会增大墩顶最大水平位移,需采用有效手段加以控制。     

大型沉井基础地震反应分析中侧向边界的影响

以苏通大桥沉井基础方案为例,通过数值分析,分析土层侧向人工边界设置位置对沉井基础地震反应计算的影响。探讨了土层和结构地震反应随土层计算范围不同而变化的规律。为在计算大型沉井基础的地震反应有限元分析中,合理确定有限土域范围提供依据。当土层单侧外延为土层厚度的4倍时,土层中人工侧向边界对沉井地震反应(如单元的弯矩、剪力和轴力等)的影响可以控制在1%的相对误差之内。     

地震作用下软土中桩承桥墩系统响应特性分析

以软黏土中桩承桥墩系统为研究对象,分别采用等效理想弹塑性模型和双曲线型滞回本构模型来描述桩承桥墩系统和软土的动力响应行为,系统探究了地震动强度（基岩峰值加速度或基岩峰值速度）、桩身抗弯刚度和桥跨结构质量等因素对不同位置处加速度放大系数及桩基-桥墩系统最大弯矩系数的影响规律。研究发现：当基岩峰值加速度小于0.15g时,软土对地震波的放大效应较为强烈,而当基岩峰值加速度大于0.2g时,软土的阻尼耗能减弱了地震波的震动强度;桥跨结构质量的增加会显著降低桥墩顶部加速度放大系数;由于软土动力特性的非线性和软土-桩基之间相互作用关系的复杂性,桥墩和桩基最大弯矩系数与基岩峰值速度有着强烈的非线性特征,当基岩峰值速度大于0.2 m/s时,桩基-桥墩系统基本进入塑性变形阶段;桩身抗弯刚度和桥跨结构质量分别对桩基和桥墩最大弯矩响应的影响更大,表明桩基和桥墩地震响应分别取决于地震过程中软土的动力作用和上部结构的惯性力作用。     

地震作用下高耸结构动力响应波动分析方法

针对高耸结构沿高度方向进行空间离散并构造出控制体,基于Timoshenko梁理论,建立控制体的动力学方程。在时间域上交替运用控制体动力学方程和剪力-位移关系式、弯矩-转角关系式,提出一种研究地震作用下高耸结构动力响应的波动分析方法。利用所提出的方法对南京电视塔在地震作用下的动力响应进行分析,计算结果表明:南京电视塔受地震作用时,大塔楼处位移峰值大于有限元方法的计算结果,大塔楼处出现转动惯性力矩峰值,研究高耸结构的地震响应问题时不应忽略转动惯性的影响。所提出的方法为研究地震作用下高耸结构的动力响应问题提供了一种有效的途径。     

预期损伤部位采用FRC梁柱组合件层间剪力-变形计算模型研究

通过分析梁柱组合件层间变形与梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形之间的关系,梁端、柱端弯矩与曲率之间的三折线关系及节点核心区剪力与柱顶剪力之间的关系,提出预期损伤部位采用纤维增强混凝土（FRC）梁柱组合件层间剪力-变形计算模型;以节点核心区剪切破坏为主要破坏模式,分析FRC梁柱组合件在开裂点、屈服点和峰值点处的层间剪力、梁端变形、柱端变形和节点核心区剪切变形及各部分变形引起的层间变形占层间总变形中的比例及变化规律。将模型计算结果与试验结果进行比较,结果表明:提出的层间剪力-变形理论计算模型可较好地反映FRC梁柱组合件在地震作用下的层间剪力-变形关系。     

钢筋混凝土矩形柱地震破坏模式的概率分析EI北大核心CSCD

鉴于破坏模式对既有钢筋混凝土柱抗震性能评价和震后恢复决策的重要性,从美国太平洋地震研究中心钢筋混凝土柱抗震性能试验数据库(PEER-Structural Performance Database)中收集214根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据,分析了弯曲、弯剪或剪切三种破坏模式的破坏特征及主要影响因素。根据钢筋混凝土柱塑性铰区截面剪力需求与抗剪承载力的关系,计算了发生三种不同破坏模式时剪力需求与抗剪强度的比值,并分别给出了相应的概率分布函数。结果表明,基于剪力需求和抗剪强度比值的概率分析能够合理地反映钢筋混凝土柱的地震破坏模式。     

Buckling Analysis of Non-cementing Casing String in Borehole

This article is from the cooperation projects of Tarim Oilfield—the sidetracking feasibility analysis of lateral drilling. It analyzed the buckling behavior of non-cementing casing string in the borehole by means of theoretical analysis and modeling analysis. When free section of casing string occurs buckling, casing string bends along the sidewall, leads to additional force and additional bending moment. If casing string’s deformation is too large, it reduces the ability to resist broken of casing string. The study of non-cementing casing string buckling is important to the feasibility of lateral drilling. The free section of casing string is the research objective of this paper. Considering the factors such as self weight of casing string, fluid pressure inside and outside casing, downhole temperature and contact frictional force between casing and shaft lining, the differential equation of buckling is derived by the energy method. The solution of the buckling differential equation has been solved, and the analytical solution of the sinusoidal and spiral buckling of the casing string along the tube column has been obtained. This article analyzed the buckling behavior of non-cementing casing string in the borehole by means of theoretical analysis and finite element analysis. The results show that the difference of the analytical solution and simulation results of the buckling differential equation is <15%.     

A C0 finite element formulation for thin-walled beams

Timoshenko's and Vlasov's beam theories are combined to produce a C⁰ finite element formulation for arbitrary cross section thin-walled beams. Section properties are generated using a curvilinear co-ordinate system to describe the cross section dimensions. The element includes both shear and warping deformations caused by the bending moments and the bimoment. A Gauss quadrature order is employed which exactly integrates the bending and warping stiffness matrices and provides a reduced integration order for the shear stiffness matrices. Numerical results are presented for a channel section cantilever beam. The influence of shear deformation is investigated and the calculated results are shown to be in excellent agreement with the classical solutions.     

考虑剪切变形的薄壁杆件稳定分析

本文提出了一种基于势能原理的薄壁杆件稳定分析的半离散方法。采用转换Ｂ３样条函数作为横截面纵向位移的插值函数，通过变分原理，导出控制微分方程及自然边界条件，利用常微分方程求解器求解。分析时放弃了古典理论关于杆壁中线剪应变为零或剪力流为常数的假设，很好地描述了剪力滞后现象。本方法适用于任意截面形状的薄壁杆件，能够灵活、精确、有效地进行薄壁杆件在轴压与纯弯作用下的稳定分析。算例的快速收敛说明了计算结果的可靠性。     

长庆油田渗氮套管的耐腐蚀性能研究

针对长庆油田油井套管腐蚀问题,采用并评价了真空渗氮工艺.该工艺处理套管表面形成氮化层,在不降低原有机械性能的前提下提高了表面耐磨、抗蚀能力.经室内、现场试验发现,渗氮管在长庆油井腐蚀情况下的耐腐蚀性能优良.此外,还就渗氮层在不同弯曲、拉应力条件下的微观表面变化对使用性能的影响进行了研究,确定了渗氮套管下井条件.并于2003年首次在2口井得以应用.该工艺为低产低渗透油田的防腐蚀研究提供了新思路.     

Particulate-TiC-hardened steel surfaces by laser melt injection

Hardened surfaces were produced on 304 stainless steel by the recently developed process of injecting carbide particles into a shallow laser-melted surface layer. The injected TiC can alter the surface properties in two different ways. With processing conditions chosen to minimize the dissolution of the particles, the surface layer consists of the hard relatively coarse (a cross section of the order of 100 μm) injected particles in a soft matrix. With processing conditions chosen to promote the dissolution of the injected TiC, fine (a cross section of the order of 1 μm) dendritic carbides formed on cooling contribute to the hardening of the surface.     

考虑除尘器箱体墙板-立柱协同受力时立柱在横向荷载作用下的内力计算

大气除尘装备箱体围护结构形式和荷载情况十分复杂,目前尚无关于除尘器箱体立柱在横向荷载作用下其内力分布的精确计算方法。该文采用理论推导与有限元计算相结合的方法对除尘器箱体立柱在墙板直接受横向荷载作用时的内力与强度计算方法进行研究。在考虑墙板所受横向荷载向立柱传递时,将墙板视作由上、下相邻加劲肋和左、右两侧立柱围成的四边简支板,加劲肋处传递集中力,加劲肋间传递非均匀分布荷载。将立柱作为多跨连续弹性梁,采用力矩分配法编写程序计算其最大弯矩和剪力值。根据除尘器箱体立柱的跨数、每跨立柱范围内对应墙板区格数目以及墙板区格宽高比,编制了立柱最大弯矩计算表格。考虑墙板与立柱的协同受力作用,以有效宽度范围内的墙板与立柱组成组合截面共同抗弯,修正立柱正截面强度计算方法。研究结果表明:在墙板与立柱组合结构体系中,随着墙板壁厚增大或墙板宽度减小,墙板的抗弯贡献提高;随着立柱截面惯性矩增大或立柱横向支撑间距减小,墙板的抗弯贡献降低。根据对工程常用几何构造的除尘器箱体结构计算统计,偏于安全地提出了立柱截面模量统一放大系数。相比于传统工程简化内力计算方法,工程设计人员可以利用该文提出的方法方便、准确地计算立柱内力最大截面的正应力和剪应力,从而设计出安全经济的立柱截面。     

水下生产系统跨接管结构在地震作用下动力响应分析

研究水下生产系统跨接管结构在地震波载荷下的动力响应特性。分析中计及了地震波沿水平和竖向两个方向的载荷输入,采用非线性弹簧模型模拟跨接管与海床的耦合作用,同时考虑了地震作用下跨接管的动水作用效应。通过对不同影响因素下结构的动力响应结果分析表明：竖向地震波对跨接管结构水平响应幅值影响较小,但显著改变其响应频率;管土接触引起跨接管响应幅值变化明显,并激发跨接管高阶振型;地震下动水作用力对跨接管的响应幅值影响较大。所建立的分析方法对跨接管结构设计和安全性评估有一定借鉴意义。     

Confinement effect in flexural ductility of concrete: three-dimensional analysis

To study the effect of the transverse stress and strain distribution and steel ties (stirrups) upon the ultimate bending moment and bending ductility, a three-dimensional finite element analysis of a cross section slice is carried out. The slice consists of a layer of eight-node isoparametric elements, whose axial displacements are constrained so that the cross sections remain planar but not orthogonal. This allows interpreting the results in terms of curvature, bending moment, axial force and shear force. Each element within the layer is allowed to independently undergo cracking when its tensile strength limit is exceeded, and the incremental inelastic stiffness matrix of the cracked material is derived. The inelastic behavior of uncracked concrete or concrete between the cracks is modeled by the previously published endochronic theory, which allows representing the inelastic dilatancy due to shear, the hydrostatic pressure sensitivity, and the strain-softening (decrease of stress at increasing strain). The use of a constitutive relation that is capable of describing these effects is essential, since the dilatancy of concrete is opposed by ties which thus produce hydrostatic pressure in concrete thereby increasing its ductility. Transverse reinforcement is modeled either as reinforcement smeared throughout an element or as a steel bar connecting the nodes. Special measures are taken to eliminate spurious shear effects in the finite element model. A computer program to calculate the moment-curvature diagram of a given beam has been written using the incremental loading procedure. The calculated results compare satisfactorily with the available published test data on the effect of tie spacing upon the moment-curvature diagrams and flexural ductility.     

羟基磷灰石/生物玻璃复合涂层的研究

设计了适合在Ti6Al4V金属基体上制备涂层的生物玻璃，通过电泳沉积以及后续热处理在Ti6Al4V合金上制备了羟基磷灰石／生物玻璃复合涂层，实现了底层致密表层多孔的结构梯度。利用平底锥头法对涂层剪切强度进行了测试；利用SEM观察了其表面形貌；利用EPMA分析了复合涂层断面结构和组成。     

新型分阶段屈服型软钢阻尼器的试验研究及数值模拟

为弥补现有软钢阻尼器存在的不足,本文在耗能钢片的形状及组合规律方面加以改进,研发了一种剪切弯曲组合型分阶段屈服软钢阻尼器。采用试验和有限元模拟相结合的研究方法,探讨其基本性能和抗疲劳性能。试验结果显示这种阻尼器具有稳定的滞回性能和抗疲劳性能,表明了这种分阶段屈服型软钢阻尼器耗能效果明显,实现了两阶段屈服耗能机制,具有较好的减震效果,数值模拟结果与试验结果吻合良好。该型阻尼器构造简单,制作方便,可采用模块化组装设计方法,有广阔的工程应用前景。