损伤简支梁模态频率变化规律有限元分析

为掌握损伤简支梁的频率变化规律,对不同损伤位置及不同损伤程度的简支梁的模态频率进行了有限分析,在分析中以梁截面的刚度折减替代损伤,将有限元分析结果与文献中的RC简支梁的试验结果进行了对比.     

RC梁的变形性能指标限值研究与试验验证

为建立钢筋混凝土(RC)梁的变形性能指标限值,对RC梁的分类方法、性能状态划分方法及各性能状态变形限值的确定方法进行了研究.对于RC梁的分类方法,基于收集的103个RC梁的低周往复荷载试验结果对RC梁破坏形态的影响因素进行研究,将RC梁划分为弯控及剪控两类,并以剪跨比和弯剪比为参数给出两类构件的划分准则.对于RC梁的性能状态及其变形限值,根据中国现行规范将RC梁的抗震性能状态划分为7个等级,基于构件的力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力退化20%点及丧失承载能力点)提出了RC梁各性能状态变形限值的确定方法.在此基础上,对103个RC梁试验结果进行多组不同参数的回归分析,获得弯控及剪控RC梁3个关键性能点变形限值的控制参数及回归公式,依此建立了弯控及剪控RC梁的变形指标限值.为进一步验证提出的RC梁变形指标限值合理性,进行了9个RC梁的拟静力试验,将试验位移角限值与提出的变形限值进行了对比,结果表明,本文提出的RC梁变形性能指标限值的准确性、离散性及超越概率均在合理范围内.     

钢筋混凝土柱式桥墩落石冲击分析方法

为研究落石冲击对钢筋混凝土(RC)桥墩安全性能的影响,建立一种考虑截面抗剪能力率相关性的RC柱式墩崩塌落石撞击损伤状态评价方法.首先,通过与钢筋混凝土梁落锤实验结果对比验证数值模拟方法可靠性,考虑桩基与土层相互作用建立了彻底关大桥下部结构落石撞击有限元模型.其次,以KC模型修正的Priestley公式描述混凝土动载抗剪强度,以剪力破坏参数定义截面损伤等级,分析墩柱截面不同撞击场景下的损伤状态.最后,进行混凝土抗压强度、墩柱截面面积、箍筋间距、墩柱长细比参数敏感性分析.结果表明:全局平均等效静力方法应用于落石撞击荷载静力简化存在缺陷,在高冲击强度场景下衰减段长持时使得等效静力偏低;引入墩柱截面抗剪能力率相关性能够更准确地描述落石冲击损伤状态;增大墩柱截面面积和提高箍筋配筋率能够有效地降低RC柱式桥墩落石撞击损伤.     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能数值研究

为探究碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastics, CFRP）加固损伤钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）梁的抗冲击性能，利用有限元分析软件LS-DYNA，对不同CFRP加固方式下损伤梁的动态响应进行了数值模拟研究，并与物理试验结果进行对比验证．对加固梁的破坏模式、裂缝扩展规律和动态时程响应进行分析．结果表明，U型CFRP加固梁能显著抑制剪切斜裂缝的发展，大幅减小裂缝开展范围；在第1次冲击时，相较于未加固梁，平直型、U型和复合型CFRP加固梁的峰值冲击力分别提高了15.4%、16.6%和13.1%，跨中峰值位移分别降低了4.8%、8.3%和10.1%；在第2次冲击时，U型和复合型CFRP加固梁仍表现出较好的抗冲击性能．研究结果可为CFRP加固损伤RC梁的优化设计提供参考．     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料（CFRP）加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验粱的加载试验。结果表明：腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载一挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑。CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。     

反拱法碳纤维加固RC梁的数值模拟分析

采用动力设备将钢筋混凝土梁向上反拱一定的弧度,然后在梁的下部外贴碳纤维布（CFRP）,待碳纤维布养护完全后,卸载,此时后加的碳纤维布与原钢筋混凝土梁同时进入工作状态。作者采用分析软件ANSYS模拟此过程,通过与直接用碳纤维布加固RC梁进行比较,得出反拱法加固RC梁能有效提高其承载能力,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

高温后RC梁剩余承载力与可靠性指标分析

高温后钢筋混凝土构件的剩余承载力会有所折减,利用ANSYS软件对火灾发生时钢筋混凝土梁内的最高温度分布进行分析,提出了计算高温后钢筋混凝土梁剩余承载力的数值方法,并通过具体算例来验证该方法的正确性,为高温后钢筋混凝土结构的安全评估及修复加固提供了理论依据.此外,还根据结构可靠度理论建立了高温后钢筋混凝土梁的抗力模型和极限状态方程,对影响抗力随机变量的统计参数给予分析,通过验算点法计算高温后钢筋混凝土梁在承受原设计荷载时可靠性指标的变化.分析表明,不同受火时间对梁的可靠性指标有很大的影响,在有条件下应给予考虑.     

基于改进Bouc-Wen模型的RC柱数值模拟方法

为模拟钢筋混凝土(RC)柱进入非线性状态后的力学性能,首先,提出了一种改进Bouc-Wen模型,从刚度退化、捏拢效应与非对称特性等方面对Bouc-Wen-Baber-Noori(BWBN)模型进行修正,并结合参数规一化处理与混沌粒子群算法建立模型参数识别方法。然后,实现了改进Bouc-Wen材料在OpenSees平台中的二次开发,并应用该材料定义RC柱塑性铰的弯矩-转角关系,完成基于集中塑性铰模型的RC柱数值建模。最后,根据钢筋混凝土柱的低周往复加载试验数据,分别通过直接识别水平恢复力-侧移曲线与集中塑性铰数值建模的方法描述RC柱的滞回特性。与试验结果对比表明:改进Bouc-Wen模型模拟精度较BWBN模型有明显提高;纤维模型的计算精度依赖设计信息的准确性,未能较好地模拟经历性能变化后RC柱的非线性响应;基于改进Bouc-Wen模型的数值建模方法能够更为准确地模拟经历震损后RC柱的刚度退化、捏拢效应与非对称特性。     

基于模糊层次分析法的加固RC梁抗弯性能评价

针对加固后钢筋混凝土梁抗弯性能评价指标多因素和多层次特性的问题，提出了采用模糊层次分析法来评价加固RC梁的抗弯性能.通过对影响因素与权重的确定、抗弯效果等级划分与贴近度的计算，实现了对加固后RC梁抗弯性能的评价，并对10根RC梁抗弯试验中的加固梁进行了分析.结果表明，根据加固前后RC梁的最大贴近度值，分析方法准确划分出了RC梁的抗弯性能等级，可以对各种不同影响因素下RC梁的抗弯性能进行量化分析.     

基于裂缝参数的钢筋混凝土预裂梁刚度试验研究

为研究钢筋混凝土简支梁桥跨中开裂后的刚度特性,开展不同裂缝名义损伤比下跨中预裂梁的力学试验.试件为现浇钢筋混凝土预裂梁,考虑了跨中3种不同长度a(a=8、18和26 mm)的预制裂缝.试验研究8 m标准跨径混凝土简支梁不同荷载级别下跨中预裂梁抗弯刚度折减系数k随裂缝名义损伤比λ和裂缝张开度w的演化规律.研究表明,不同试...     

自动喷水灭火工作过程的数值模拟比较

为了研究自动喷水灭火系统与火灾相互作用的规律,利用IS09705火灾标准试验间,对火源和室内外温度相同的条件下,只有火源燃烧无喷淋作用及火源偏置有喷淋作用2种情况进行了试验研究.并以实验结果作为参照对象,分别用场模拟和双层区域模拟方法对火灾房间内的热释放速率和设定温度点的温度变化情况进行了数值模拟和规律性分析.2种数值模拟计算与实验结果对比表明,场模拟和区域模拟均可较好地预测喷淋系统的工作状态.对于自动喷水灭火系统的工程应用和研究,用数值模拟方法是可行的,而且效率较高.     

阻燃涂料在ISO9705标准火灾房间中的实验研究

为克服现有阻燃材料性能测试方法的不足,提出采用大尺度标准火灾实验房间内的实验来考察阻燃涂料在真实火灾场景中的性能.在ISO9705标准火灾实验房间内进行了不涂刷阻燃涂料和分别涂刷3种不同阻燃涂料的胶合板的燃烧实验,测量了胶合板表面以及室内的温度分布;采用耗氧原理得到了各场景中的释热速率,依据胶合板的表面温度得到了其上的火焰蔓延速率.结果表明,进行大尺度标准火灾实验房间内阻燃材料的性能测试实验能够获得全面数据;释热速率是评价材料阻燃特性的重要指标;大尺度标准火灾实验房间内实验对全面评价阻燃材料在火灾中的阻燃性能具有重大意义.     

基于可拓学的大坝安全综合评价方法

以大坝安全监测资料为基础,以大坝安全状态为系统物元,利用物元理论、可拓集合理论及其关联函数,确定了大坝安全状态的经典域和节域,建立了大坝安全可拓学综合评价模型,并以综合评价体系中的"变形"为例,给出了一个可拓学综合评价算例.算例表明:采用可拓学理论来对大坝安全进行综合评价是合理、可行的,为大坝安全综合评价从定性评价到定量评价、从单指标评价向多指标评价提供了一条全新的、更为科学合理的思路和方法.     

基于动力测试的简支梁火灾下振动分析与试验研究

为研究火灾环境下混凝土结构的振动规律及火灾后损伤评估方法,试验设计了4根足尺寸混凝土简支梁L1～L4。首先,对其进行了火灾前的动力测试,并基于实测模态信息,对L1～L4初始有限元模型进行修正;然后,分别对其进行60、90、120及150 min的受火试验,同时拾取火灾下结构模态信息,研究火灾下结构振动发展规律,拟合火灾下基频衰减公式。结果表明：火灾下简支梁振动时域信息发展大致可划分为初始阶段、不稳定发展阶段及稳定发展阶段,且规律与截面刚度衰减基本一致;振动频率总体呈波动式衰减趋势,且停火后振动频率有继续衰减的趋势;通过拾取火灾前模态信息,对简支梁进行有限元模型修正,修正后有限元模型能够更好地反映简支梁在火灾过程中频率衰减规律;最后,进行了火灾后的动力测试及承载力试验,研究火灾后L1～L4刚度及承载力衰减程度,并结合火灾后模态信息,以等效爆火时间作为损伤指标,利用支持向量机智能算法预测火灾后简支梁损伤程度;在此基础上,结合《火灾后建筑结构鉴定标准》（CECS252-2009）,提出简支梁火灾后损伤指标综合评级标准,并基于此评价指标对L1～L4进行了损伤评估。     

基于安全监测信息的岩石高边坡稳定性评价

监测数据是所有因素综合作用的结果,从中挖掘出隐含的规律特点,全面准确地评价出边坡的稳定状态,是目前高边坡研究的热点和难点.为此,采用改进的物元可拓理论,将研究对象、评价指标和指标量值融为一体,依据长期的监测资料,建立锦屏一级水电站左岸边坡的多层次多指标安全评价模型.综合考虑评价因素间的矛盾,定性与定量的共存、划分界线模糊等问题,层层递进由局部区域到整体详细分析.研究结果表明,大块体处于稳定状态,最大限度地利用了安全监测资料,有效地解决了复杂高边坡的多属性、不相容、定性与定量综合评价问题,全面细致地刻化了稳定状态,实现了从静态到长期的动态化分析,并为类似工程提供了借鉴.     

受压焊接空心球节点火灾下的性能分析

基于火灾下网格结构的性能和受力特征,根据欧洲规范和国际标准升温曲线(ISO834),对单向受压焊接空心球节点火灾下的性能进行了非线性有限元数值模拟,分析了节点的温度场分布规律和影响因素.通过分析火灾下节点的应力和位移变化特征,确定了其破坏模式.结果表明:增大焊接钢管的壁厚和降低焊接空心球实际承受的荷载可以有效地延长受压焊接空心球节点的极限耐火时间;钢管根部是火灾下受压焊接空心球节点的薄弱环节.     

斜拉桥多指标证据融合的综合评估方法

针对既有公路桥梁评价标准在大跨径桥梁状态评估方面的局限性,开展了斜拉桥的综合评估方法的研究.在现行公路桥梁技术状况评定标准基础上,增加部分斜拉桥特有要素以及长期监测数据,建立了一套新的斜拉桥综合评估指标体系.考虑传统加权计算方式易掩盖子指标之间评分差异大的状况,引入可信度,建立了斜拉桥多指标证据融合的综合评估模型:底层指标的评定标准采用分段线性模式,其基本可信度由隶属度和权重决定,模糊隶属度可由岭型分布函数计算得到;上层指标的可信度由一种改进的Dempster组合规则合成.以江苏省内某大跨径斜拉桥建成10 a后的定期检查内容为例,分别用规范的方法以及改进评估方法对比分析.结果表明,改进评估方法的结论与实际工程中缺陷和维修状况更为接近,评价所属类别更合理,且可信度集合相比单个数值更能综合地表达结构状态.     

竖通道内火旋风中轴线羽流温度特性

为掌握竖通道内火旋风热流场温度特性,利用数值模拟方法对竖通道内火旋风中轴线上温度进行研究.通过将数值模拟结果和实验数据对比,验证了构建的数学模型对有侧开缝的竖通道内火旋风中轴线上温度模拟的准确性;基于Mc Caffrey油池火羽流温度分区思想,发现竖通道内火旋风羽流温度可被近似为3个被纵向拉长的区域;通过对结果的数据拟合得到了适用于竖通道内火旋风中轴线上羽流温度计算公式的各分区高度及公式中相应系数值.     

基于性能化设计的某大型综合观演建筑人员安全疏散研究

针对某综合观演建筑主剧场疏散距离过长的问题,提出了亚安全区的消防性能化解决方案,设定了方案的具体设计条件。给定合理的人员载荷,通过分析建筑的火灾危险性,设置了7个火灾场景,通过数值模拟分析了建筑内的烟气蔓延情况,并利用人员疏散软件对上述7个火灾场景进行分析。结果表明各场景均能保证人员安全疏散,说明提出的解决方案可行。     

风口非对称布置排烟隧道耦合烟控参数CFD寻优分析

以上海某长大越江公路隧道为背景,针对三个大尺度风口非对称布置在火源两侧的特殊情况,借助经模型实验验证的CFD模拟,详细分析多种纵向风速、排烟量组合下,风口风量分配、排烟温度、烟气水平扩散距离等物理量的变化.进一步提出热烟气水平扩散不超过火源附近3个风口范围以及排烟量最小的排烟优化设计思路.借助CFD模拟通过反复计算比较,得到不同火灾热释放速率、隧道坡度、坡向变化下优化耦合烟控参数,并将优化结果整理得到适用于工程应用的无量纲准则关联式.