近断层地震动下摇摆-自复位桥墩地震反应分析

为讨论摇摆-自复位（Rocking Self-Centering,RSC）桥墩在近断层地震动下的地震反应,基于OpenSees数值分析平台建立了RSC桥墩抗震分析模型。同时建立了普通钢筋混凝土（Reinforced Concrete,RC）桥墩,配置竖向无粘结预应力筋（Unbonded Prestressed Reinforced Concrete,PRC）桥墩的抗震分析模型作为对比。对各模型输入近断层地震动记录,进行增量动力分析。以墩顶最大位移角、残余位移角、预应力筋最大应力为考察目标,对比分析了不同墩高（剪跨比分别为2、4和6）、不同桥墩类型（RSC、RC和PRC桥墩）时各桥墩的地震反应。结果表明：随着耗能钢筋配筋率增加,RSC桥墩墩顶最大位移角和预应力筋最大应力均减小;RSC和PRC桥墩均可有效减少桥墩震后残余位移角。耗能钢筋配筋率与PRC桥墩纵筋配筋率接近的RSC桥墩,两者的最大墩顶位移角、残余位移角和预应力筋应力水平均接近。无论是RSC桥墩还是PRC桥墩,当剪跨比大于等于6.0时,易发生预应力筋失效。为避免预应力筋失效引起RSC桥墩产生过大的墩顶残余变形,RSC桥墩中耗能钢筋配筋率不宜低于0.75%。     

新型竖齿摇摆自复位剪力墙抗震性能研究

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall, SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软钢阻尼器以及竖齿摇摆支座等组成,所有部件均通过高强螺栓相连,便于施工和震后对受损部件更换。SCVT-SW体系的工作原理是：在地震过程中,由墙体两侧的竖向碟簧复位装置提供墙体摇摆复位弯矩,软钢阻尼器消耗地震能量,竖齿摇摆支座在提供水平抗剪能力并将墙体受到的水平作用力传递到墙体基础的同时起到固定铰支座的作用。理论分析给出了SCVT-SW体系中墙体截面的正截面承载力计算公式。通过非线性数值模拟,对新型剪力墙与普通剪力墙的受力性能进行了对比,设计了9组不同工况的对比参数。结果表明：与普通剪力墙相比,SCVT-SW骨架曲线没有明显下降段,残余变形更小;SCVT-SW体系的正截面承载力随着墙角两侧碟簧装置的预压力的增大而提高,最大提升27.8%;残余变形随碟簧装置刚度增大而减小,工况7比工况5减小了19.4%,工况8比...     

摇摆-自复位双层桥梁排架墩抗震体系研究

为实现摇摆-自复位(Rocking Self-Centering,RSC)双层桥梁排架墩的地震损伤控制设计和震后功能快速恢复,结合外置角钢、耗能钢筋、无黏结预应力筋设计了仅上层摇摆(模型1)、仅下层摇摆(模型2)以及双层均摇摆(模型3)的3种RSC双层排架墩.同时设计了一个普通钢筋混凝土(Reinforced Conc...     

自复位双柱式摇摆桥梁抗震设计方法及工程应用

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能,对其进行拟静力分析,将双柱式现浇桥墩和双柱式纯摇摆桥墩作为对比模型,研究附加纯耗能支撑和自复位耗能支撑双柱式摇摆桥墩的滞回性能;分别对这四种桥墩结构进行动力时程分析,探究这四种桥墩在近场对称脉冲、近场非对称脉冲和远场无脉冲地震动作用下的动力响应。研究结果表明：附加支撑的双柱式摇摆桥墩中的墩柱仍具有摇摆机制,可有效避免墩身出现塑性铰发生严重的损伤破坏,同时附加的支撑可以显著提高桥墩的承载能力和耗能能力,有效降低桥墩结构的位移响应,特别是自复位耗能支撑还可额外为桥墩提供自恢复力,有效提高结构的抗震性能。

     

关于固定界面法的一个附注—精确固定界面法

由Ｈｕｒｔｙ［１］创始的、后经Ｃｒａｉｇ［２］发展的固定界面模态综合法属于具有模态截断误差的常规（近似）固定界面法。本文像文献［３］那样，基于作者提出的一种完备模态空间技术［４］建立了一种精确的固定界面法。这种方法可以获得全结构的精确模态，其代价是要求求解一个非线性特征方程。     

装配铅挤压阻尼器的摇摆-自复位双柱墩抗震性能及设计方法

为发展具有损伤可控和自复位性能桥梁双柱墩,选取铅挤压阻尼器(lead-extrusion dampers,LEDs)为可更换耗能装置,并通过预应力筋提供自恢复力,组成摇摆-自复位(rocking self-centering,RSC)双柱墩体系(RSC-LEDs);通过对其抗震性能的研究,对应发展了一种基于等能量设计流...     

自复位消能摇摆模块复合钢框架协同抗侧机理与抗震加固设计方法

该文采用自复位消能摇摆模块对既有抗弯钢框架进行加固，以减小其震后残余位移、提升其地震抗倒塌性能、避免其因层间变形集中而发生薄弱层倒塌破坏。基于分布参数连续体模型，揭示了自复位消能摇摆模块与钢框架结构的协同抗侧机理，分析了自复位消能摇摆模块抗弯刚度及抗侧刚度对结构层间变形模式、摇摆模块和钢框架内力需求的影响。提出了利用自复位消能摇摆模块加固既有抗弯钢框架基于位移的抗震设计方法，给出了具体设计流程。基于提出的设计方法对某三层抗弯钢框架进行加固设计。静力推覆分析和动力分析结果表明，自复位消能摇摆模块可有效减小既有抗弯钢框架结构的震后残余变形、使结构获得均匀的层间变形模式。加固后的结构在设计地震下可达到预期设计目标。     

带有拼缝阻尼器的自复位预制双肢剪力墙的耗能能力研究

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能;使用Opensees把阻尼器放入预制双肢剪力墙中进行数值分析,发现所提阻尼器在不降低结构原本自复位性能的同时,大大提升了结构的耗能能力。同时,耗能主要由拼缝阻尼器承担,结构自身的耗能和损伤较小,有利于实现结构在震后的快速修复。     

考虑界面转角自由度的频域子结构法研究

采用Jetmundsen频域子结构法,针对空间刚架结构的综合进行了数值仿真,研究了界面自由度的完整性对于综合结果的影响,讨论了一种间接获取转角自由度相关频响函数信息的方法.仿真结果显示,频域子结构综合法能够有效地预报结构的动力学性能,而通过引入间接获取的转角自由度的频响信息能在一定程度上改善预报质量.     

用结构函数法测量GaN HEMT与夹具的界面层热阻

为准确测量Ga N HEMT与夹具界面层的热阻,在两种不同的管壳界面材料条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量Ga N HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。利用JESD51-14中的方法分别确定结壳热阻分离点和夹具到热沉的热阻分离点,得到结壳热阻Rj-c为1.078 K/W,夹具到热沉的热阻Rf-s为0.404 K/W。利用两种条件下的总热阻减去结壳热阻和夹具到热沉的热阻得到管壳界面材料热阻,导热硅脂热阻为0.657 K/W,空气介质热阻为1.105 K/W。依据该方法可以实现对界面层热阻的测量。     

Field‐consistent higher‐order free‐interface component mode synthesis

A new free‐interface component mode synthesizing technique based on the notion of higher‐order field consistency is proposed. The present technique employs higher‐order residual attachment modes in addition to kept normal modes while consistency in matching field variables at the substructure interface is maintained. The present field‐consistency approach does not increase the size of the synthesized system even if higher‐order residual attachment modes are included. Higher‐order analyses greatly improves solution accuracy while the final system size always remains the same as the size of the kept normal modes regardless of the order of residual attachment modes. A general procedure of deriving higher‐order residual attachment modes is first described and then a new field‐consistent higher‐order synthesis technique is presented. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

Improving stability domains of the implicit higher order accuracy method

The implicit higher order accuracy (IHOA) time integration family has a high order of accuracy. However, its stability domains are very restrictive. By improving the stability conditions, the larger time steps can be utilized. In this study, two parameters are introduced in the displacement and velocity extrapolations of IHOA. In order to find the optimum values of the proposed parameters, the dissipation and the dispersion are investigated. Three conditionally stable versions of the second‐, third‐, and forth‐order algorithms are found. It is shown that these formulations have larger stability domains than the previous ones. Furthermore, the suggested strategies give responses that are more accurate. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

非规则高墩曲线桥梁振动台试验研究

据模型相似原理及多点激励理论,对缩尺比1:20的钢筋混凝土高墩曲线桥梁进行地震模拟振动台试验。研究高墩曲线桥梁结构在不同频谱地震波、不同峰值加速度及局部场地效应作用下高柔桥墩损伤模式及结构动力响应规律。结果表明,高柔桥墩损伤有明显的分布柔性特点,墩高差对桥墩裂缝开展及桥梁动力响应影响显著;不同频谱地震波作用下曲线桥梁结构动力响应规律各异;曲线桥梁结构动力响应峰值与地震波加速度峰值基本呈线性增长;局部地形效应使结构动力响应增大,导致曲线桥梁结构动力响应呈非线性增长;高墩曲线桥梁地震响应有明显空间性,首尾桥墩顶径向动力响应较大,易发生横桥向落梁破坏。     

Conformal higher‐order remeshing schemes for implicitly defined interface problems

A new higher‐order accurate method is proposed that combines the advantages of the classical p‐version of the FEM on body‐fitted meshes with embedded domain methods. A background mesh composed by higher‐order Lagrange elements is used. Boundaries and interfaces are described implicitly by the level set method and are within elements. In the elements cut by the boundaries or interfaces, an automatic decomposition into higher‐order accurate sub‐elements is realized. Therefore, the zero level sets are detected and meshed in a first step, which is called reconstruction. Then, based on the topological situation in the cut element, higher‐order sub‐elements are mapped to the two sides of the boundary or interface. The quality of the reconstruction and the mapping largely determines the properties of the resulting, automatically generated conforming mesh. It is found that optimal convergence rates are possible although the resulting sub‐elements are not always well‐shaped. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

桥梁单墩不同侧向力分布模式Pushover分析方法

Pushover分析使用一定分布模式的递增水平侧向力代表地震作用下结构惯性力的分布,分布模式的不同会直接影响Pushover分析的结果, 尤其是结构高阶振型影响显著时,因此侧向力分布的选取是Pushover分析中的一个关键问题。本文通过选取7条强震地震波,对比了典型地震波下非线性时程分析（IDA）和采用4种不同侧向力分布模式的Pushover分析的15m、30m和60m墩的地震反应。并从总体、构件和截面三个层面对各种模式Pushover分析进行评价,分析其适用性。研究表明结构进入非线性和高阶振型影响显著时,自适应侧向力模式较其他模式Pushover分析结果更接近IDA分析结果。     

高阶振型对高墩桥梁抗震性能的影响及其识别

针对墩高60m、90m 的典型高墩桥梁,运用增量动力分析方法（IDA）和基于基阶振型的非线性静力推倒方法（MPA）     

配置竖向无粘结预应力筋的RC桥墩残余变形研究

为进一步讨论采用竖向无粘结预应力筋减少钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩震后残余位移的可行性,建立了竖向配置预应力筋的RC桥墩动力分析模型,结合拟静力和振动台试验结果,对数值分析模型的准确性进行了验证。在此基础上讨论了无粘结预应力筋对RC桥墩震后残余位移的影响。结果表明,RC桥墩中配置竖向无粘结预应力筋能够明显减小桥墩震后残余位移;随预应力筋配筋率的增加,墩顶残余位移值明显减少;预应力筋初始应力和预应力筋位置对桥墩震后残余位移影响不大。近断层地震动是引起桥墩震后残余位移过大的主因,远场地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值在10%内;而近断层地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值可达30%以上。预应力筋最大应力值随墩顶最大变形基本呈线性增加的趋势。     

绝对位移直接求解虚拟激励法采用附加振型求解的理论研究

为提高已有绝对位移直接求解虚拟激励法的求解效率及精度,对结构支座节点附加大质量块并释放支座约束,采用基于附加振型的振型分解法进行求解,附加振型来源于附加大质量块。对附加振型、常规振型的振型特性和振型贡献及计算效率进行了理论分析,分析表明：通过构建少量附加振型就可精确捕获结构拟静位移,且只需采用与相对运动法同等数量的常规振型就可精确捕获结构动态相对位移,与Wilson位移输入模式的绝对位移振型分解法相比,在保证计算精度的条件下可大大减少绝对位移求解所需的振型数。此外,对附加振型绝对位移求解法阻尼误差进行了理论分析,指出了附加振型法不存在由于阻尼假定不同而引起的误差,计算精度及效率均优于基于完全法的绝对位移直接求解法。     

超限高层建筑地震作用下的动力稳定性分析

某高层建筑立面呈琵琶塔造型,结构形式为混凝土-钢结构混合结构,琵琶中线为混凝土剪力墙筒体,四周曲柱是截面为箱形的钢柱,其结构高宽比严重超限。本文使用ANSYS软件,采用时程分析法从两类动力稳定的角度对其抗震性能进行了研究。第一类稳定是基于Lyapunov运动稳定性定义的弹性动力屈曲问题,通过时间冻结法即动态特征值方法进行研究;第二类稳定本质上是动力极值问题,采用逐步增大地震荷载幅值求解结构稳定临界荷载的方法进行研究。计算结果表明,该建筑动力稳定性能较差,某些部位的杆件需要加强。该方法给建筑结构的稳定性分析提供了新的思路,可供不规则复杂结构体系设计时参考。     

基于最大相关波形延拓的经验模式分解端点效应抑制方法

针对端点效应使经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）结果出现畸变,严重影响算法精度的现象,提出了一种新的抑制经验模式分解端点效应的方法：最大相关波形延拓法。该方法借鉴匹配追踪算法思想,将信号端点处波形向信号内部平移,以找出与之最相似的波形,然后以最相似波形外侧的一段数据作为信号端点外数据的估计。利用仿真数据和某炼油厂风机轴瓦振动数据对最大相关波形延拓法进行了验证,结果表明该方法能够明显减小经验模式分解的端点效应,特别对周期信号和循环平稳信号有很好效果。同时,所提出的方法具通用性,能够减小数字滤波、小波分析等信号分析方法中端点效应对算法精度的影响,具有较大的理论意义和实用价值。