基于塑性损伤模型的重力坝非线性地震响应分析

根据Lee和Fenves提出的塑性损伤本构模型及相关算法,自行开发了模拟地震作用下混凝土结构损伤发展过程的计算程序。其特点在于针对拉损伤程度较大时所出现的宏观裂纹张开,引入临界受拉损伤变量作为判断依据修正刚度退化变量,限制拉伸塑性变形过度增加,以求合理反映裂纹张开、闭合所引起的刚度退化和恢复现象。同时,对模型进行黏塑性正则化,以减小计算结果对网格尺寸的依赖性。通过对试件在不同加载条件下的响应和Koyna大坝的地震损伤发展过程的模拟,较好地验证了所采用本构模型和自行开发程序的合理性和有效性。     

地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析

我国西南强震区建设有大量混凝土坝,复杂地形条件下地震波入射角度对混凝土坝动力响应影响较大,然而,目前相关研究以线弹性模型为主,在合理考虑坝体的真实破坏状态方面存在局限性。本文以Koyna混凝土重力坝为研究对象,建立三维非线性有限元分析模型,采用了基于黏弹性边界的地震波动输入方法,结合塑性损伤模型分别分析了地震P波和SV波斜入射下坝体的动力响应,并提出地震破坏评价模型对震后坝体损伤进行评估。研究表明,地震波入射角度及波型对坝体动力响应影响较大,P波入射下位移应力和损伤在60°时达到最大,SV波入射下在0°时达到最大,证明了考虑地震波入射角的必要性;采用塑性损伤本构结合损伤评价指标合理地反映了坝体破坏程度,并针对薄弱地区提出抗震设计改进。因此,在同类型工程的安全评价中应该综合考虑地震波斜入射和筑坝材料的非线性特征。     

某重力坝考虑混凝土拉压损伤的地震响应分析

本文结合某实际重力坝工程,采用有限元软件ABAQUS的混凝土材料塑性损伤本构模型模拟了其混凝土材料在地震荷载作用下拉压损伤、拉压转换的全过程,并通过地震超载的方式使混凝土重力坝逐步达到极限状态,探讨了混凝土重力坝拉压损伤演化过程和变化趋势。通过与仅考虑混凝土受拉损伤在不同地震超载系数下的计算结果对比,还考虑混凝土受压损伤对重力坝强震破坏过程和极限抗震能力分析的影响。研究结果表明,同时考虑拉压损伤和只考虑拉损伤的极限抗震能力相同,且重力坝的强震损伤极限状态主要是由受拉损伤控制,同时在多轴应力状态下,拉压损伤有可能在同一部位同时出现。     

基于损伤模型的输泄水塔地震响应分析

输泄水塔结构属于高耸水下建筑物,其地震安全性至关重要。以某水电站输泄水塔为例,采用ABAQuS有限元仿真技术进行了地震时程分析。针对输泄水塔部分嵌入地下、锁扣板设置的结构特点,建立了输泄水塔-库水-地基的三维动力有限元附加质量模型。考虑混凝土材料的非线性损伤特性,应用动力时程分析法分析了输泄水塔结构在静力荷载与地震叠加作用下的动力特性及应力变形分布情况,可为同类工程的设计与研究提供参考。     

基于塑性损伤模型大型调压井混凝土结构开裂特征分析

赞比亚下凯富峡水电站上游调压井位于山梁处,混凝土结构裂缝直接影响结构安全。基于塑性损伤理论,建立钢筋混凝土非线性模型,采用植入式杆单元模拟钢筋力学效应,并用简支梁构件试验结果和公式解验证了数值计算结果的合理性。应用此模型计算分析了内水压力作用下的调压井混凝土结构应力应变分布规律及裂缝开展过程和分布特征。研究结果表明,高内水压力作用下的调压井混凝土结构仅局部区域截面被裂缝贯穿,钢筋最大拉应力小于钢筋屈服强度的50%,裂缝宽度小于允许值0.3 mm;检修闸门槽直角处的斜向钢筋可以有效压制裂缝开展。调压井混凝土结构稳定满足要求,研究成果可为工程设计提供指导。     

挡水闸的地震响应分析

为解决结构－地基相互作用问题，建立了能反映结构和基础静力、动力特性的有限元计算模型。从工程应用角度，考虑了水、地基和结构应力的相互作用，对某水电工程泄洪拉沙闸进行了地震响应分析。     

挡水闸的地震响应分析

为解决结构 -地基相互作用问题 ,建立了能反映结构和基础静力、动力特性的有限元计算模型 .从工程应用角度 ,考虑了水、地基和结构应力的相互作用 ,对某水电工程泄洪拉沙闸进行了地震响应分析     

强震作用下Koyna重力坝和某混凝土重力坝塑性疲劳损伤对比分析研究

对强震作用下混凝土重力坝塑性损伤问题进行了探讨,以Koyna重力坝和国内某混凝土重力坝坝段为研究对象,通过数值模拟分别计算分析出两个重力坝在强震作用下塑性疲劳损伤区域的产生及发展趋势,根据对比分析结果对重力坝设计阶段中需要重点关注的部位提出了有关建议,供设计部门参考.     

基于混凝土损伤塑性模型的闸门槽抗剪稳定研究

为保证闸门槽设计的合理性,针对其设计中抗剪稳定分析所存在的不足,利用ABAQUS软件提供的混凝土损伤塑性模型,建立某闸门槽的三维数值模型,研究其在无筋和有筋情况下从加载初期到彻底破坏的全过程。结果表明:无筋闸门槽在位移载荷作用下先表现为内侧转角发生拉裂破坏,最后沿某一斜截面发生剪切破坏;加筋虽能提高该闸门槽的承载力但效果有限,且该闸门槽在无筋情况下也不存在剪切破坏的危险。有限元计算结果和理论分析计算结果对比表明,两种方法结果基本一致,一定程度上验证了数值模型计算的合理性。     

基于ABAQUS的再生混凝土塑性损伤性能

为了探究再生混凝土塑性损伤性能,结合Sidoroff能量等价原理,研究了CDP模型的塑性损伤因子、非弹性应变、开裂应变等关键参数,构建了基于随机多边形骨料、老砂浆、新砂浆、骨料-老砂浆界面、老-新砂浆界面、骨料-新砂浆界面的再生混凝土细观结构模型,研究了轴向压位移和拉位移作用下再生混凝土的损伤开展过程、各向应力水平、破坏形态、损伤值等关键力学性能,并将结果与试验结果进行了对比分析。研究表明:基于能量等价原理的损伤因子适用于ABAQUS建模,该方法简洁、收敛性好。再生混凝土受压损伤破坏云图呈“V”形,受拉损伤破坏云图呈“一”形,其受拉损伤和受压损伤均已达到0.956,模拟计算结果与试验结果吻合较好,表明基于随机多边形骨料的再生混凝土细观模型真实,计算方法合理。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥地震响应分析

为研究大跨度上承式钢管混凝土拱桥在地震作用下的动力响应特性,基于地震反应谱分析理论,根据设计图纸以及工程场地地震动参数等技术资料,采用MIDAS/Civil建立了某大跨钢管混凝土拱桥空间杆系有限元模型,对该桥在E1、E2地震作用下的结构响应进行了深入分析,结果表明:该桥主拱肋面外刚度相对较小,第一阶振动表现为横桥向振动;主拱肋之间的连接较弱导致基频周期较长;横撑的设置可在一定程度上提高主拱肋的面外整体稳定性;在E1、E2地震作用下,桥梁各关键构件均处于弹性工作状态,该桥满足抗震设计要求。     

多跨连续梁桥地震行波效应分析

地震动输入一直是工程抗震研究所关注的焦点。多跨连续梁桥纵向延伸较长,进行地震反应分析时应考虑有限波速所引起的行波效应。以某座12跨预应力混凝土连续梁桥为例,推导了结构的运动方程,采用有限元结构分析软件ANSYS建立了该桥的动力分析模型,进行了动力特性分析和时程分析。通过输入不同波速的地震波,计算行波激励下桥梁的地震反应,并和一致激励下的结果进行对比,分析行波效应对桥梁地震反应的影响。结果表明:随着波速的增大,桥梁的地震反应先减小后增大。     

利用有限元分析软件进行烟囱地震反应分析

为研究烟囱在地震作用下的动力特性和地震反应,应用有限元分析软件,对天津某钢厂150 m钢筋混凝土烟囱进行模拟分析。分析结果表明,在罕遇地震作用下,烟囱顶部位移的时程反应比多遇地震增加显著,其烟囱顶部加速度有明显动力放大效应;结构的变形到达峰值的时刻随着阻尼比的增大,烟囱顶点位移达到峰值的时间有提前的趋势;在双向地震波同时输入时,Y方向的位移分量、速度分量和加速度分量增加显著,而X方向基本没有变化。烟囱阻尼比和二维地震波参数变化对烟囱地震反应的影响较为明显。     

基于大坝地震响应的参数反演方法研究

确定合理的参数是对基于大坝的地震响应进行正确分析的前提,利用反分析理论,探讨了大坝的力学参数确定方法。建立了地震荷载响应下的位移统计模型,推导出改进的目标函数形式,并结合遗传算法,以某大坝为例建立有限元模型,编制计算程序,对系统的力学参数进行优化反演,求出待定参数,进行对比验证。结果表明,反演所得参数准确,说明该方法合理可行,对分析大坝性态有重要参考价值。     

水-桩-土-桥墩结构体系的地震反应分析

以双柱式桥墩为研究对象,以基于Morison动水压力公式的附加水质量考虑水体对桥墩的影响,考虑了土体和桥墩混凝土的非线性特征,建立了水—桩—土—桥墩结构体系的地震反应分析模型,分析了地震作用下水体对桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响及其动水压力影响系数。结果表明:动水压力改变了桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力的影响更符合工程实际情况。     

二滩拱坝地震响应的动力模型试验研究

二滩双曲拱坝的动力模型试验在大型模拟地震振动台上进行。研究了在实际地震波作用下,坝体、水库和地基的相互作用影响,坝体抗震安全度,动水压力分布和拱坝在强烈地震下的破坏机理。研究结果表明:1.高拱坝的最大动应力是拱应力,位于上游坝顶中间部位。下游坝顶中间部位和2/3坝高部位以及坝踵是抗震薄弱部位。2.紧靠拱坝上游面的山体形状对坝面动水压力值的影响较大,故对于坝前地形复杂的水库,应模拟一倍坝高长的自然地形。3.满库时,拱坝前几阶固有频率对库水位的微小变化非常敏感。4.拱坝在强烈地震下的破坏在瞬间完成,主要是中上部的脆性开裂。     

波浪荷载作用下桥墩码头动力响应分析

采用数学理论推导了规则波浪荷载与随机波浪荷载的计算表达式,并应用仿真数值模拟对波浪荷载作用下桥墩码头结构的动力响应进行了分析,研究了波浪的波高、周期、入射角、水深四个波浪参数对桥墩码头动力响应的影响。通过施加两种不同形式的极限波浪荷载,确定了桥墩主应力的分布规律以及危险区域。计算结果表明:波高和水深对桥墩码头的影响较大,但是波高的变化对桥墩的影响更为显著;周期对桥墩的影响有一定的局限性;入射角对桥墩码头影响最小;桥墩的最大主应力没有超过混凝土的抗拉设计强度,并富有一定的安全储备,桥墩是安全的。     

高墩抗震的传递矩阵法

高墩是桥梁的主要承重结构,对其进行抗震性能的分析显得尤为重要。传递矩阵法是一种新型和高效的计算方法,根据高墩的弯曲、轴向变形,导出了高墩单元水平方向和竖直方向的传递矩阵。给出了用传递矩阵法计算高墩水平方向和竖直方向的振动频率、振型、地震内力和变形的计算公式和步骤。算例表明,此法简单有效。     

Geologic Survey and Stability Analysis for the South Tower Pier of Jiangyin Yangtze Highway Bridge

1　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｉｃＣｏｎｄｉｔｉｏｎａｔｔｈｅＳｏｕｔｈＴｏｗｅｒＰｉｅｒ1.1　ＧｅｏｌｏｇｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｔＳｏｕｔｈＰｉｅｒＡｒｅａＪｉａｎｇｙｉｎＹａｎｇｔｚｅｈｉｇｈｗａｙｂｒｉｄｇｅｓｏｕｔｈｔｏｗｅｒｐｉｅｒｉｓｌｏ ｃａｔｅｄａｔｓｅｍｉ -ｉｓｌａｎｄｈｉｌｌｗｈｉｃｈｉｓｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄｂｙｗａｔｅｒｏｎｔｈｒｅｅｓｉｄｅｓ ,80～ 10 0ｍｆｒｏｍｅａｓｔｔｏｗｅｓｔａｔｐｉｅｒａｒｅａ .Ｔｈｅｒｅｉｓａ 10～ 2 0ｍｗｉｄｅｒｏｃｋｙｓｈａｌｌｏｗｂｅ…     

高墩大跨连续刚构桥抗震性能分析

以白鹤滩工程大洪水沟连续刚构桥为研究对象,应用Midas有限元软件,并考虑了边跨支座处的弹性约束作用,建立了该连续刚构桥的整体空间有限元计算模型。对其整体结构进行了静力和基于纤维单元的弹性反应谱和弹性时程分析,探讨了该连续刚构桥采用薄壁空心高墩时的动力性能。分析结果表明:该桥空心薄壁墩在强震作用下结构的强度和位移均能满足08抗震设计细则的要求,同时薄壁空心高墩形式的连续刚构桥桥墩通常并没有进入弹塑性或塑性阶段,在抗震性能方面有较好的优越性。