车辆撞击作用下预制拼装桥墩动力响应数值分析

为研究车辆撞击作用下预制拼装桥墩的动态响应与损伤,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立具有滑移导向面的预制拼装桥墩三维实体分离式模型。与摆锤撞击试验结果进行对比,验证了有限元模拟方法的可靠性。基于该模型,探究了预制拼装桥墩与整体式桥墩的动力响应差异,并进一步分析撞击位置、节段数量、导向面的倾斜角度、初始预应力水平对撞击力和桥墩变形的影响规律,最后结合各国规范对比其等效撞击力值。结果表明：具有滑移导向面的预制拼装桥墩在车辆的撞击下,其位移响应模式为顶部节段围绕底部节段为中心产生摇摆行为;当预应力水平从10%提高到20%,顶部节段侧向位移减小程度达25%;我国规范给出的撞击力值偏小,当车辆速度大于等于80km/h时,卡车撞击该预制拼装桥墩得到的撞击力值均高于我国规范值。     

预制拼装桥墩基于性能的抗震设计方法研究

为研究预制拼装桥墩的抗震设计方法,总结了墩顶位移的计算方法;基于等效线性化方法,将加速度反应谱转化为弹性位移反应谱,修正等效粘滞阻尼系数,给出基于性能的抗震设计流程,并通过实例进行验算。采用基于性能的抗震设计方法可以有效计算出预制拼装桥墩的设计最大承载力以及极限承载力,计算效率快,精度高。     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律, 为其抗震设计提供依据, 根据天津地铁一号线的实际工程背景, 对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型, 并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应, 结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下, 地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力, 侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加, 中柱由于受力复杂呈现“S”型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施, 研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

在循环荷载下的节段拼装桥墩实体模型试验

目的提出采用耗能钢筋以提高环形截面装配式桥墩在循环荷载作用下屈服强度、极限强度及耗能能力的方法．方法采用ABAQUS有限元分析软件模拟无粘结预应力、普通纵筋、耗能钢筋和箍筋约束下的节段装配式桥墩,得到其力一位移滞回曲线、耗能曲线和黏滞阻尼比曲线．结果进行截面换算后的环形截面较矩形中空截面的节段装配式桥墩屈服强度和极限强度都略有提高,但耗能能力相差不大．耗能钢筋配筋率为0．75％时比0．5％时提高较多,而配筋率为1．0％与0．75％相比较提高不多．结论在一定范围之内增加耗能钢筋的配筋率可以显著提高节段装配式桥墩的屈服强度、极限强度和耗能能力．     

预制混凝土拱涵地震响应分析

首先建立拱涵二维有限差分模型,对拱涵的安装与路堤的填筑过程进行模拟,并得到拱涵与填土体系受力的初始状态;然后对拱涵进行时程分析,探究拱涵在地震作用下的位移与应力响应规律;最后着重论述填土高度、地震加速度以及地震波传播角度对拱涵地震动力响应的影响,并分析混凝土预制拱涵在地震作用下的薄弱位置。结果表明：随着填土高度的增加,拱顶与基底之间水平相对位移逐渐增大,拱涵各个接触面的内力在静态内力的基础上显著非线性增大;拱涵的各个接触面的内力对峰值加速度的改变较敏感;随着地震波传播角度的增大,拱顶与基底水平相对位移将减小,拱涵的内力响应也逐渐减小。     

干接缝节段拼装桥墩连续梁桥地震反应分析

根据已有的干接缝连接节段拼装桥墩的研究成果,采用集中塑性铰方法对一座节段拼装连续梁桥的抗震性能进行了分析,比较了节段拼装连续梁桥与整体现浇钢筋混凝土连续梁桥地震响应的异同。研究结果表明：节段拼装桥墩桥梁的位移响应大于具有相同骨架曲线的整体现浇普通钢筋混凝土桥墩桥梁的位移响应。集中塑性铰方法可以推广应用到节段拼装桥墩桥梁中进行抗震性能分析。     

穿斗木结构房屋地震响应分析与构造技术研究

穿斗木结构是我国西南农村地区较常见的房屋结构类型.以一种典型穿斗木结构房屋为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立结构整体模型,分析其静力反应、动力特性以及不同强度地震下的响应特性.研究结果表明:该类结构平动第二周期与扭转第一周期较为接近,有可能发生平扭耦联现象;不同强度地震下,加速度响应均在柱底最大,越往上越小,而位移响应均在柱顶最大,越往下越小;结构中的榫卯属于抗震有利部件,能够吸收和耗散地震能量,使结构顶部加速度响应较小,但由于节点的半刚性特点及纵向刚度较小,使结构整体性较差,造成顶部位移响应较大;基于有限元分析结论与实际施工特点,提出在中柱间设置剪刀撑,在梁下设置枋,加强檩条、柱、梁之间的连接,加强围护墙体与构件的连接等措施来提高穿斗木结构房屋的抗震性能.     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

装配式预制混凝土框架结构地震反应分析

采用梁单元和Takeda恢复力模型模拟梁、柱,采用转动弹簧一阻尼单元和非线性弹性恢复力模型模拟装配式节点,对一个装配式预制混凝土框架结构进行了非线性动力时程分析并与拟动力试验进行了对比．采用多工况地震波串联进行一次“长加载”的计算方法研究了结构损伤累积对地震反应的影响．结果表明：数值仿真与试验结果吻合较好,最大位移相差在15．5％以内;在加载幅值逐级增大情况下,损伤累积仅对各工况开始阶段有较大影响,对结构反应峰值影响在5％以内．     

山西稷王山砖塔地震动力响应及损伤分析

采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析,为古塔的抗震加固提供依据,采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效,给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态,获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值,讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明,稷王山古塔整体刚度分布均匀,塔顶加速度放大系数最大,尽管古塔底部墙体厚于上部,但在地震作用下仍在底层首先出现受拉损伤,并随地震强度提高而向上扩展;应力云图显示,地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态,易使塔体形成斜向裂缝;古塔薄弱层为底部3层及顶层。     

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳地震响应分析

为探究半刚性节点单层球面网壳在地震荷载作用下的动力响应特征,针对沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳,采用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装围护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展了自振特性及在不同峰值地震荷载作用下动力响应分析.分析结果表明:本项目已建成的大跨度螺栓球节点单层网壳具有良好的抗震性能,但螺栓球节点单层网壳局部开洞会形成明显的刚度薄弱区,建议洞口周边采用焊接球节点并对周圈杆件加强.若在现有结构外表面安装围护玻璃则导致结构的抗震性能明显降低,罕遇地震下,节点最大位移将比竣工结构增大140.1%,杆件最大应力增大77.8%,节点最大位移时程曲线有发散迹象,表明结构有发生整体倒塌的可能性.     

Seismic response analysis for equatorial diagnostic port plug of international thermonuclear experimental reactor

Modal analysis and seismic response analysis were carried out for the equatorial diagnostic port plug of international thermonuclear experimental reactor (ITER). The aim of the theoretical analysis is to verify structural strength and reliability of the device. The working condition includes one-dimensional seismic wave and two-dimensional seismic wave. Modal analysis of the device shows that primary vibration is inclined to occur in low-order modes. The horizontal (X-direction, Y-direction) maximum vibration appears at the first and the fourth eigen modes, with the natural frequency of 70.59 and 215.88 Hz respectively, and the vertical (Z-direction) primary vibration appears at the second eigen mode with the natural frequency of 82.85 Hz. According to the results of the finite element analysis (FEA) program, the weak portions of the device are distributed in the joint of port body with blanket shielding module (BSM) and inner side wall of ribbed plate for lifting flange, the maximum von Mises stress is 14.8 MPa with the Y-direction seismic wave. In accordance with the design criteria, the destructive effect is far below the failure boundary, and the structural reliability of the equatorial diagnostic port plug can meet the requirements of the design specifications. Foundation item: Project(10405024) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project supported by International Thermonuclear Experimental Reactor Organization in France     

后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析

目的研究节段预制无粘结后张预应力环形截面桥墩的抗震性能,为此类桥墩抗震设计提供依据．方法通过贯穿柱段的纵向钢筋（耗能钢筋ED）提供柱的滞回耗能,利用ABAQUS有限元分析软件建立实体模型,对耗能钢筋配筋率、预应力筋配筋率、预应力度等参数进行分析．结果ED配筋率为0．75％时的抗震性能比0．5％时提高较多,配筋率为1．0％的抗震性能比0．75％时提高不大．预应力筋配筋率在0．5％时具有较好的抗震性能,在此基础上提高配筋率没有显著效果．预应力度的增加使得屈服强度有所提高,但耗能能力提高不明显．结论在一定范围内提高ED配筋率和预应力筋配筋率对于提高桥墩抗震性能有较为显著的效果,超过此范围提高不明显,预应力度影响不大,以此实现节段拼装桥墩经济性和力学性能的优化．     

配置600 MPa钢筋预制混凝土柱连接区抗震性能试验研究

设计了2个钢连接件连接和3个半灌浆套筒连接预制钢筋混凝土柱试件,对试件进行了低周反复加载试验,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化以及耗能能力,分析了连接形式、轴压比等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明：采用钢连接件连接的预制柱Z-1的抗震性能比预制柱Z-2要好;3个采用半灌浆套筒连接的预制柱均能有效传递荷载,结合面处未出现滑移错动。采用钢连接件连接的预制柱Z-1与半灌浆套筒连接预制柱的滞回曲线、耗能能力相当,但后者变形能力更强。轴压比较高的预制柱,骨架曲线下降段更陡,变形能力更弱,但耗能能力更强。采用大直径纵筋半灌浆套筒连接的预制柱承载力略有降低,骨架曲线下降段较陡,后期刚度衰减更快,变形能力更弱。     

不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析

生态复合墙体作为一种新型的生态环保住宅结构体系,其内填材料要满足因地制宜、就地取材的原则,本文在课题组已研发和应用的五种生态复合墙体材料的基础上,采用经过验证的刚架-复合弹性板力学模型,对结构进行弹性阶段的动力反应对比分析,并模拟原型结构在弹性阶段的动力特性.利用该模型对某工程实例分析研究,计算分析结果表明:在多种地震波作用下,内填石膏砌块墙体频率最大,其余四种材料频率较为接近,内填草砖时频率最小;当内填草砖时,侧移及层间位移最大,内填陶粒块和发泡块时,侧移及层间位移较为接近,而内填石膏时最小;五种不同内填材料的楼层加速度曲线趋势大体趋于一致.     

装配式停车楼预应力混凝土双T板静力非线性分析

为实现装配式停车楼结构的楼盖及坡道结构合理设计,构建了未铺装和预铺装的标志跨度分别为18 m和24 m两类预制预应力混凝土双T板,通过足尺试验获得了三分点加载下两类足尺试件弯曲性能以及剪跨比为3时两类足尺试件斜截面受力性能,初步验证了两类双T板可满足停车楼楼盖及坡道正常使用和承载能力的需求.考虑到有限数量试件的试验难以确定不同工况下双T板的基本静力性能,基于分离式建模方法,实现了荷载-变形曲线与实测结果较吻合的试验加载条件下足尺试件非线性分析.完成了均布荷载下两类双T板的弯曲性能,剪跨比范围为1~9的斜截面受力性能,以及双T板板面上停/行车的局部受力性能的模拟分析.结合足尺构件静力性能试验,验证了所构建的两类预制预应力混凝土双T板均具有良好的裂缝和变形控制性能、斜截面和正截面承载力以及局部荷载下板面承载能力,将其拼装并有效连接可形成具有良好受力性能的装配式停车楼结构坡道和楼/屋盖.     

钢筋混凝土掉层框架结构多点输入地震响应特征分析

山地建筑不同标高基础的地震动存在差异,其对山地建筑地震响应的影响程度有待研究。以自贡地形台阵为背景,以该台阵采集的汶川地震记录为输入,设计4组空间钢筋混凝土（RC）掉层框架结构。分别按上接地地震动的一致输入、下接地地震动的一致输入、上接地与下接地不同地震动的多点输入开展了算例结构的弹性和弹塑性时程分析。将一致输入结构响应与多点输入结构响应之比定义为结构地震响应差异系数,从结构地震响应差异系数、破坏特征等方面分析了多点输入对岩石地基基础上的空间RC掉层框架结构地震响应的影响。结果表明：弹性分析时,基本周期较长的RC掉层框架结构侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.85~1.12之间,基本周期较短结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.38~1.22之间,按一致输入地震动设计的RC掉层框架结构可能偏不安全;弹塑性分析时,多点输入下RC掉层框架结构的地震响应与一致输入下的有明显差异,最小差异系数可到0.27;在极罕遇地震作用时,多点输入下RC掉层框架结构底部的破坏状态比一致输入下严重,宜对其掉层部分和坎上1层进行适当的抗震加强。