基于OpenSEES的钢筋混凝土柱拟静力分析

为了研究OpenSEES软件中材料本构模型参数、轴压比和配箍率对钢筋混凝土柱数值模拟的影响,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元对4根以弯曲破坏为主的钢筋混凝土柱的拟静力试验进行数值模拟,并与试验数据进行了对比分析.结果表明,对拟静力试验中钢筋混凝土柱进行数值模拟应考虑P-Δ效应,Concrete02材料λ参数值建议取0.1~0.2,钢筋强化系数可不考虑或仅需设置0~0.01的较小强化系数值;高配箍率钢筋混凝土柱抗震性能较好,具有良好的延性能力.     

横系梁对双肢薄壁墩连续刚构桥稳定性影响分析

连续刚构桥较多采用双肢薄壁墩,而双肢薄壁墩的纵向刚度偏小,稳定性较差.在设计中可通过设置横系梁的方式来改善桥墩的纵向刚度.为得到最合理的横系梁设置方案,采用空间有限元软件MIDAS CIVIL建立有限元模型,从施工和成桥两个阶段分析横系梁的设置数量及设置位置对双肢薄壁墩稳定性的影响,总结出系梁合理设置数量及位置,对同类桥梁横系梁的设置提供参考.     

ABAQUS中三维梁单元材料单轴本构模型的二次开发

为了在ABAQUS软件中实现对三维钢筋混凝土纤维梁单元的弹塑性计算,利用ABAQUS软件隐式模块下的用户自定义子程序接口UMAT,基于Mander受压骨架曲线、过镇海受压加卸载规则及滕智明受拉加卸载规则组合的混凝土本构理论和OpenSEES中Steel02采用的钢筋本构理论,在ABAQUS软件中开发了用于空间梁单元的混凝土和钢筋单轴本构滞回模型,并与已有的低周反复加载试验结果进行了比较.结果表明,本文基于ABAQUS软件二次开发的材料单轴滞回模型能够较好地模拟空间钢筋混凝土杆系结构的弹塑性滞回行为.     

带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩抗震性能研究

探索适用于山区连续刚构桥双肢薄壁高墩的摇摆自复位体系，设计和制作了混凝土双肢薄壁高墩(RCDTP)和带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩(RSDTP)构件.开展双肢薄壁墩的拟静力试验，研究破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、延性和残余位移等.与RCDTP墩进行比较，结果表明耗能系梁的设置和摇摆体系的设计能够显著提高墩柱抗震性能、减轻损伤程度. RSDTP墩极限承载力、延性系数、耗能能力分别提高了51.4%、12.31%、42%,RSDTP墩的残余位移降低了24%.预应力钢筋的设置为桥墩提供了自复位能力，有效地控制桥墩的震后残余位移，保障了双肢高墩的震后可恢复性.     

（英文）预制节段拼装混凝土双柱墩的抗震性能拟静力试验分析（英文）

本文以和田至若羌新建铁路项目中的灌浆套筒拼接与预应力节段预制拼接混凝土双柱墩为研究对象,通过实验室缩尺拟静力试验和数值分析,从破坏模式、承载力、延性、等效刚度和耗能能力等方面,对比研究了两种拼接形式双柱墩的抗震性能。研究结果表明,灌浆套筒拼接和预应力节段预制拼接双柱墩的破坏模式均为弯曲破坏。然而,灌浆套筒拼接桥墩的破坏模式与传统现浇桥墩相似,主要表现为墩底接缝处的混凝土压碎。预应力节段预制拼接桥墩的破坏主要表现为墩身与承台拼接处摇摆节点的形成。灌浆套筒拼接桥墩滞回曲线饱满,等效刚度大,耗能能力强。预应力节段预制拼接桥墩的滞回耗能较小,但是,它具有良好的自复位能力。用试验数据标定的基于位移的梁柱单元和零长单元建立的有限元模型可以有效地模拟单调加载下的装配式桥墩力学性能。     

在役钢板组合梁桥的时变体系冗余性

为研究多梁式钢板组合梁桥应对非对称极端作用的体系非线性冗余性能，沿着结构的传力路径和体系的再平衡过程，辨识了体系承载的3种弯曲失效模式，推导了体系弹性分配和塑性再分配能力的定量评价新指标，建立了考虑承载机制经时变异性的时变体系冗余性评估方法。基于MATLAB/OpenSEES编制了单元纤维的时变演化参数组管理程序，研究了材料劣化对体系再平衡和内力重分配性能的影响规律；采用数值增量算法，开展了结构在非对称荷载下的弹塑性全过程分析，并通过与构件-体系层次的破坏性试验对比验证了数值模型的准确性，进而建立了基于纤维宏单元的时变体系非线性冗余数值模拟方法。研究结果表明：材料劣化会导致体系从多梁协同承载机制向单梁承载机制转换，并引起构件延性、体系冗余性和可靠性发生不同程度的退化；更适应现场快速装配需求的少主梁或少横联形式容易在服役年限出现构件安全性和体系冗余性不足的情况。主梁、中部横联和端部横联的失效对体系承载性能影响较大，为钢板组合梁桥的关键构件，其他横联的敏感性较低，为非关键构件。     

双柱式轻型桥墩既有线路桥梁加固方案动力分析

某既有单线铁路桥为拼装式双柱墩连续简支T梁桥,梁跨中及墩顶横向振幅大大超出<铁路桥梁检定规范>行车安全限值.采用列车桥梁时变系统振动分析理论,建立列车-桥梁系统动力分析模型,对提出的桥墩横向刚度加固方案进行动力分析,计算了加固前后不同车速不同跨度条件下车辆与桥梁的动力响应,并对加固后的列车走行安全进行了计算分析.     

结构连接对三塔悬索桥性能的影响线分析

为研究不同结构连接形式对三塔悬索桥静力性能的影响,进行了三塔悬索桥静力影响线分析.以泰州长江公路大桥为原型,考虑了不同的塔梁连接和缆梁连接形式,采用线性化有限位移法对反映结构性能的三塔悬索桥关键参数影响线进行了计算,分析了不同缆梁连接和塔梁连接对三塔悬索桥结构影响线的变化情况.结果表明:无中央扣时,塔梁连接形式对主梁跨中挠度、桥塔塔顶水平位移、中间塔主缆力差等的影响线无显著影响;设置中央扣时,影响线跨内部分的幅值、邻跨部分的形状具有显著变化,应引起重视.综合不同缆梁连接、塔梁连接下的影响线变化情况,采用柔性中央扣+弹性索的结构连接形式,对三塔悬索桥主梁竖向变形、中间塔受力状态及中间塔鞍座抗滑移均有利.     

已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验研究

通过对一根已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验室试验,研究该梁单元在不同荷载工况作用下各个截面的挠度情况和混凝土应变,获得该梁单元的静力承载力情况;同时利用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝上空心板梁单元的有限元模型,分析在不同荷载工况作用下梁截面的挠度和混凝土应变,试验分析结果和理论计算结果进行对比分析,以此进行已服役20年结构的耐久性能评估并对结构整体性能进行评定.     

抽水蓄能电站地下厂房机墩结构刚度分析与设计优化

以我国西龙池高水头抽水蓄能电站地下厂房为计算实例,利用有限单元法建立数值模型,对机墩结构的整体刚度特性进行了分析.探讨了结构计算模型和边界条件的影响,在自振特性计算的基础上进行共振复核.进而就机墩的结构形式和尺寸等对机墩刚度的影响进行了敏感性分析,探讨了提高机墩刚度及其抗振性能的设计途径,并研究了拟静力法和动力法对计算结果的影响规律,得到了明确的结论性认识,可以为大型抽水蓄能电站地下厂房机墩结构的抗振设计提供有益参考.     

高墩大跨连续刚构桥地震响应需求的模态推倒分析法

基于结构动力学多自由度体系解耦思想,提出适用于高墩大跨连续刚构桥的模态推倒分析法(MPA)。结合现行规范设计反应谱,以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景,采用OpenSEES软件建立全桥非线性纤维模型,分别对MPA法和非线性时程法进行对比研究。结果表明:MPA法对高墩剪力的计算误差相对较大,尤其在纵桥向,最大达到34.73%,而横桥向则满足工程应用需求,最大为26.48%;MPA法对高墩弯矩和位移的计算结果在纵、横桥向都非常接近时程结果,计算精度完全满足工程应用要求。总体而言,MPA法可直接用于评估高墩连续刚构桥的横向抗震性能,且精度很高,但用于纵向抗震性能评估时,需考虑剪力的计算误差对评估结果的不利影响。     

基于OpenSEES的预应力装配双肢墙低周往复试验数值分析(灾后重建专刊）

提出新型预应力装配双肢墙(PCW)结构并进行两榀PCW试件的低周往复试验与数值模拟.以有限元软件OpenSEES为分析平台,采用基于纤维模型并考虑剪切变形的非线性梁柱单元模拟墙肢,在连梁与墙肢结合部位采用零长度连接单元模拟预应力筋与连接钢筋的作用,编制稗序求解零长度单元恢复力模型,采用自适应非线性求解法对两榀试件的低周往复试验进行数值分析,试验及数值分析结果表明:PCW结构具有良好的自恢复能力,卸载后残余变形小,结构损伤集中,震后易修复;连接钢筋的应用有效增大PCW结构的耗能能力;数值分析较好地模拟了PCW的弹塑性性能,数值分析结果与试验结果吻合良好,基于OpenSEES的分析模型适用于PCW结构的非线性分析.     

独柱墩连续梁桥横向减震分析简

独柱墩连续梁桥在城市中常被采用,为使其尽量少地影响地面交通,桥墩墩径应受到限制,桥梁横桥向支座间距减小,地震作用下其稳定性较差.本文应用MIDAS CIVIL有限元软件通过对桥梁上部结构、支座、下部结构的模拟,建立了动力模型.对桥梁采用不同支座进行动力时程分析,计算分析结果表明,在E2地震荷载作用下,铅芯橡胶支座能有效降低地震力对桥墩的横向受力影响.     

计算独柱墩帽梁承载力的改进撑杆-系杆模型

针对独柱式桥墩帽梁在承载能力极限状态下的设计计算问题,提出改进的撑杆-系杆模型来预测该类结构的极限承载力.以某座独柱式桥墩发生严重开裂的桥墩帽梁为背景,利用ANSYS的有限元弥散裂缝模型对开裂的桥墩进行非线性分析.计算结果说明,对于钢筋混凝土独柱墩帽梁这类剪跨比较小的构件,帽梁的弯剪复合受力十分复杂,基于经典的欧拉伯努利梁理论和铁木辛柯梁理论的设计计算方法不合适.对比数值分析的结果,提出基于节点区域双向拉压破坏的改进撑杆-系杆体系模型.该模型进一步考虑了弯起钢筋、箍筋以及混凝土抗拉强度对斜裂缝开展的限制作用,更能反映独柱墩帽梁在破坏阶段的受力特征.对比独柱墩帽梁常用的剪跨比下各理论的适用性可知,该改进模型结果与有限元模型的计算结果吻合.     

钢筋混凝土桥墩拟静力正交试验及数值模拟

为系统研究多参数组合对圆形钢筋混凝土桥墩延性抗震性能的影响,建立较可靠的数值分析模型,开展了以墩高(剪跨比)、纵筋率、轴压比、配箍率为因素的四因素三水平圆形钢筋混凝土桥墩拟静力弯曲破坏正交试验,并基于OpenSees纤维模型及等效塑性铰模型对试验桥墩的骨架曲线、滞回性能进行数值分析.结果表明:试验桥墩位移延性为5.3～...     

不同连接构造的预制拼装桥墩地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩的连接构造能否形成可靠的传力机制及其抗震性能,基于一组预制拼装桥墩拟静力试验,采用ABAQUS软件建立了试验桥墩的有限元模型并结合试验结果验证其有效性。在此基础上,分析现浇、波纹管浆锚连接和榫头+波纹管连接的预制拼装桥墩的地震动力响应。之后,进一步研究轴压比和配筋率对新型带榫头构造的预制拼装桥墩地震动力响应的影响规律。结果表明：在结构形式和地震作用均相同的条件下预制拼装桥墩和现浇桥墩的动力响应结果基本一致。有榫头构造较平面接缝的预制拼装桥墩的位移响应、残余位移、塑性损伤程度更小,榫头构造提高了预制拼装桥墩的抗震性能。通过参数分析发现,轴压比越大,桥墩的位移响应以及塑性损伤程度越大,剪力响应和地震耗能更大;纵筋配筋率越大,桥墩的位移响应以及塑性损伤程度越小,剪力响应越大,但在1%～2%之间,对地震耗能的影响不显著。     

客运专线双柱式桥墩的地震损伤分析

依据我国现行的《铁路工程抗震设计规范》,合理地选取了强震记录作为地震输入,采用大型有限元分析软件,考虑柔性地基效应和地震动特性的影响,建立了某客运专线双柱式桥墩的有限元模型,并基于Park-Ang地震损伤模型和非线性地震响应分析,研究了客运专线双柱式桥墩的地震损伤全过程.分析结果表明:①桥梁结构的损伤破坏主要是发生在地震过程的中前期;②即使所采用的地震动记录的场地类型和PGA都相同,但它们对桥梁结构所造成的损伤还是有较大差异;③虽然PGA对桥梁结构损伤性能指标的影响十分显著,但它对结构最大损伤性能指标的发生时间并没太大的影响.     

金沙洲大桥主桥墩空间应力分析

采用通用有限元软件ANSYS，计算了金沙洲大桥空心桥墩的空间应力分布．首先将大桥空心桥墩离散为由块体单元组成的空间结构，然后考虑上部桥梁结构自重和活载作用，进行了空心墩的空间应力分析，得出了墩顶实体段和中间区段的空间应力分布，结果表明原设计空心桥墩最大应力超过了规范的限值．文中提出加厚顶板和调整隔板位置的改进措施，计算表明修改后空心桥墩的最大应力和位移均有较大的改善，为大跨度桥梁空心桥墩的设计提供了参考。