钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移...     

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。     

配置HTRB600E高强钢筋装配式圆形桥墩的抗震性能

为提高预制装配式桥墩水平抗弯承载力,提出墩身内配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩,设计制作基于灌浆套筒连接的配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩试件。对试件进行拟静力试验,分析配置HTRB600E高强钢筋预制装配式圆形桥墩的破坏形态、承载能力、耗能能力、刚度退化和位移延性等抗震性能指标,并与配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩试件相对比,研究HTRB600E高强钢筋对预制装配式圆形桥墩抗震性能的影响。研究结果表明：相较于配置HRB400E的预制装配式圆形桥墩,配置HTRB600E高强钢筋的预制装配式圆形桥墩水平抗弯承载力明显提高,墩身初始切线刚度有所增大,加载初期墩身抵抗变形能力有所增强,耗能能力提高明显,刚度退化速率有所减小。配置HTRB600E高强钢筋对预制装配式桥墩抗震性能产生积极影响,减少墩身塑性损伤,优化桥墩整体抗震性能。     

预应力连接预制节段桥墩抗震性能数值仿真分析

预应力连接预制节段桥墩已在美国低震地区广泛应用,但在我国的工程应用甚少。由于预制节段墩的抗震机理尚不明确,震害资料缺乏,使其在强震地区的应用受到制约。本文基于预应力连接预制节段桥墩缩尺模型的拟静力试验,采用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化数值模型,进行了压弯荷载作用下墩柱的非线性力学行为仿真,并与试验结果进行了对比验证。在此基础上,探讨了耗能钢筋配筋率、预应力筋面积及其初始张拉力三个关键设计参数对预制节段桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明：随耗能钢筋配筋率的增加,桥墩承载能力、等效粘滞阻尼比和残余位移都明显增加。随预应力筋面积增加,桥墩屈服后刚度明显增加,残余位移略有增加;随预应力筋初始张拉力的增加,桥墩承载能力增加,但墩底混凝土破碎更严重;对于预制节段拼装预应力桥墩,建议当目标偏移率不超过4%时,预应力筋初始张拉力应小于其极限抗拉强度的50%,耗能钢筋配筋率小于1%。研究结果可为预制节段拼装预应力桥墩的抗震设计提供参考,促进其在强震地区的使用。     

近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法

近断层地震对建筑物常常造成严重的破坏,已引起了土木工程界的广泛关注.为研究其抗震设计方法,选择了35次地震,212组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性位移反应谱计算公式.又以一悬臂式桥墩设计为例,说明了近断层地震作用下基于位移的抗震设计过程.研究结果表明:文中提出的近断层地震设计弹性位移反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,所建议的近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法较为简单有效.     

钢筋混凝土桥墩基于性能的抗震设计研究

从基于性能的抗震设计理念出发,给出了桥梁结构的性能目标及各性能水准下的桥墩地震破损描述,明确并量化了桥墩的抗震性能目标及验算内容.给出了小震不坏及可控制中震损伤的验算方法,指出了大震时最大位移验算的不足,提出了桥墩大震时的验算指标应能同时考虑最大位移与累积损伤影响.引入滞回耗能标识累积损伤,采用能力谱法分析,给出地震损伤指数的计算与验算.最后通过算例详细介绍了基于性能的抗震设计方法与过程.     

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。     

自复位预制节段钢管混凝土桥墩拟静力试验数值仿真

为提高桥墩建造效率、降低桥墩局部损伤,将钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)用于预制桥墩节段,发展基于可恢复功能的自复位预制节段拼装钢管混凝土桥墩.在后张预应力预制节段拼装钢管混凝土桥墩缩尺模型的低周往复试验的基础上,基于ABAQUS软件建立自复位桥墩三维有限元数值仿真模型,利用试验结果验证数值模型的有效性.研究和分析水平拟静力往复加载下自复位预制节段拼装钢管混凝土桥墩的力学行为和抗震性能.研究结果表明:本文基于ABAQUS软件建立的三维有限元数值模型可以较好地体现自复位节段桥墩的局部损伤和非线性往复滞回力学行为.自复位节段拼装钢管混凝土桥墩的力-位移曲线为明显的旗帜形态.墩顶最大偏移率超过5.0％时,桥墩仍具有良好的自复位能力.轴心预应力筋张拉力随水平加载位移基本呈线性增加,加载结束后出现明显的预应力损失.墩底节段局部钢管发生屈服,但上部节段未出现明显局部屈曲现象.     

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。     

中空夹层预制装配式桥墩的抗震性能

提出一种中空夹层预制装配式桥墩,设计基于灌浆套筒连接的中空夹层预制装配式桥墩试件,采用拟静力试验对其抗震性能进行研究。研究结果表明:在低周循环往复荷载作用下,中空夹层预制装配式桥墩荷载-位移滞回曲线较为饱满,加载后期均出现较明显的捏拢效应,水平承载力峰值与普通装配式桥墩相当;预埋中空钢管使新型中空夹层预制装配式桥墩的屈服位移、屈服荷载较普通预制装配式桥墩分别提高8.3%和3.7%,墩身初始切线刚度减小约6.4%,增大了加载初期的墩身柔度,有利于桥墩耗能;在低周循环往复荷载作用下,中空夹层预制装配式桥墩墩身曲率在墩底接缝及刚度变化截面具有较为明显的突变,与普通预制装配式桥墩类似,中空夹层预制装配式桥墩和普通预制装配式桥墩主要受力纵筋最终均接近或达到屈服,塑性铰区上移明显;对比两类桥墩耗能曲线、刚度退化曲线和残余位移曲线,中空夹层预制装配式桥墩最终耗能曲线峰值较普通装配式桥墩提高约22%,刚度退化趋势基本一致,在达到屈服位移后有更大的残余位移,墩身变形能力较普通预制装配式桥墩更好。中空夹层预制装配式桥墩可充分发挥钢管变形能力强、刚度退化慢等优势,墩身钢筋混凝土与中空钢管协同工作,共同承受荷载,减轻墩身质量的同时表现出良好的抗震性能。     

（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。     

一种以位移为基础的抗震设计方法

研究了一种以位移为基础的抗震设计方法,用等效线性化方法,在弹性位移设计谱的基础上形成用于以位移为基础的抗震设计非线性位移设计谱,将结构延性作为设计目标,提出一种以结构原始弹性刚度作为等效刚度的以位移为基础的抗震设计方法,以桥梁墩柱为例,给出了一个完整设计过程,并将其设计结果与文献「１」进行了比较。     

基于能力谱的桥墩冗余度评估

为了有效评估结构的安全性,利用冗余度反映结构抗倒塌能力,提出采用冗余度评估结构抗震性的思路。通过Pushover分析,结合能力谱法建立桥墩基于位移和承载力的冗余度量化指标。分析不同墩高处节点的冗余度指标,探究构件冗余度与墩高的关系,定量分析桥墩的地震响应与抗震性能。通过有限元模拟和试验研究桥墩结构特性评估,更好地反映桥墩在地震作用下的破坏形态,提高工作效率。研究成果将为桥梁结构抗震设计提供参考。     

近断层地震作用下弹性位移反应谱的研究

为研究近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,该表达式可以反映震源机制和场地土等因素的影响作用.研究结果表明:提出的近断层地震弹性位移设计反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,可以应用于近断层地震作用下结构的抗震设计中.     

高架桥梁抗震设计的弹塑性反应谱法

为了在城市轨道交通高架桥梁抗震设计中实现弹塑性分析和性能设计的结合,基于弹塑性反应谱方法研究了抗震设计的整体流程.给出了基于弹塑性反应谱法进行高架桥梁地震反应分析的基本方法,确立了与该方法相应的强度、构件变形和基础位移等性能指标,形成了可供工程设计所实际应用的完整设计流程.工程实例分析表明,弹塑性反应谱分析可细致考查结构各指标在强烈地震作用下的反应值,与非线性时程分析相比,该方法简明、高效、稳定,并具备谱分析的统计意义,可作为城市轨道交通高架桥梁基于性能抗震设计的实用方法.     

带TMD结构的大阻尼比复振型叠加反应谱法

为了对具有非对称质量矩阵、非对称刚度矩阵和非经典大阻尼矩阵特征的带TMD结构进行更精确并便于工程应用的抗震设计,用大阻尼比复振型叠加设计反应谱法进行了地震响应及效应分析.用复模态法对非经典方程进行解耦,得到了结构地震响应的时域表达式,根据解的复共轭特征和欧拉变换,进一步把地震响应表示为一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,再根据反应谱理论并考虑大阻尼比转换就可以求解带TMD结构基于设计反应谱的地震响应和效应并进行抗震设计.通过一个算例来说明大阻尼比复振型叠加设计反应谱法的应用,计算结果表明:带TMD结构有较好的减震效果.     

基于非弹性位移的土-结构相互作用的抗震设计方法

基于等效线弹性系统位移的土-上部结构相互作用抗震设计方法中的不足,特别针对设计标准中关于相互作用系统等效阻尼比公式以及相关研究提供的设计步骤中存在的问题,提出了一个新的基于非弹性位移且考虑土-结构相互作用抗震设计方法。该方法将相互作用系统用一个等效单自由度理想弹塑性振子替代,并结合非弹性位移谱进行设计。给出了替代振子周期、阻尼比和延性比的公式和推导过程,以及与《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中弹性位移谱相容的非弹性位移谱的建立方法和具体的设计步骤。并使用提出的公式对已有的基于弹性位移谱的设计方法进行了修正。将新方法与修正后的已有方法应用于具体的设计算例,通过非线性时程分析方法对设计结果进行验算。验算结果表明,基于非弹性方法的设计最大位移值比基于弹性方法的方案更接近时程分析结果。     

框架结构的位移能力谱抗震设计方法

基于性能/位移的抗震设计受到了很多人的关注。相对于传统的抗震设计方法来说,它是一个全新概念的抗震设计方法。本文介绍了基于位移设计方法中的能力谱方法。讨论了该方法的背景,以及步骤,并给出了该方法的不足和待解决的若干问题。     

国内外规范关于塑性铰长度计算比较

近20年地震灾害的发生,使得桥梁抗震越来越受到重视.目前,大多数国家的桥梁抗震设计规范已经采纳了延性抗震理论.给出了国内外桥梁抗震设计规范提出的延性抗震设计中的塑性铰长度的计算方法.以连续梁桥为例,分析了各国规范关于塑性铰长度的规定对桥墩抗震性能评价的影响,明确了塑性铰长度的取值对桥墩地震反应分析和抗震性能评价的影响.     

新型预制管混凝土柱抗震性能试验

采用预制管代替钢管混凝土柱中的钢管形成一种新型的预制管混凝土柱。为了研究新型预制管混凝土柱抗震性能,制作了1根预制管混凝土柱和1根对比的钢筋混凝土柱,研究二者在低周往复荷载作用下的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形及延性。结果表明:预制管混凝土柱和钢筋混凝土柱破坏模式都为弯剪破坏;预制管混凝土柱滞回曲线呈现梭形,曲线饱满,具有良好的耗能能力;预制管混凝土柱的承载力、延性系数和弹塑性层间位移角比相应的钢筋混凝土柱都大,等效粘滞阻尼系数钢筋混凝土柱略大于预制管混凝土柱。新型预制混凝土柱具有钢筋混凝土柱的抗震性能,能够满足抗震要求。