水平荷载长期作用下沉井变位特性的模型试验研究

为研究在水平荷载长期作用下软土中沉井基础的变形特征,设计并实施了3组模型试验。首先进行了预试验以确定模型沉井的水平承载力,然后分别研究了模型沉井在不同大小的水平荷载作用下荷载–变形曲线、被动区土压力分布特征、沉井顶部水平位移、被动区土体水平位移的短期、长期变形特征。基于本次试验数据,对理想弹塑性的p–y曲线按照加载时间和荷载大小予以修正。修正后的理论计算结果与实测值基本一致,并对依托工程进行了试算,修正后的p–y曲线可为软土地区的沉井水平变形计算提供理论依据和设计指导。     

沉井基础抗震动力响应数值研究

基于FLAC3D建立了动力计算模型,通过在模型底部施加水平向(x方向)地震波,模拟了地震波对沉井基础及其周围土体的作用,得到了模型关键点在x方向的加速度、速度、位移时程曲线,沉井的转角时程曲线及基底与地基接触处两关键点的相对位移时程曲线。经分析得出了,在强震过程中,沉井基础顶端的加速度、速度、位移的最大值分别为393.6、75.9cm/s,28.5cm,沉井基础转角的最大值为0.08°;确定沉井基底与下面土层结合良好,发生的相对位移仅为1.3mm。总体可以判断沉井基础的抗震性能良好。所得成果为沉井基础动力响应研究提供可靠依据。     

矩形与圆形沉井基础地震响应对比分析

从动力角度出发,考虑沉井外形和土体阻尼两种因素建立计算模型。通过在模型底部节点施加水平向(x向)地震波,得到了各种情况下模型中所标记关键点处的位移时程曲线、沉井的转角时程曲线及基底与地基接触处两关键点的相对位移时程曲线,分析了各种曲线的变化规律,为今后沉井基础地震响应研究提供了依据。     

钢-聚氨酯组合剪力墙抗剪承载力研究

以等效拉-压杆简化模型模拟钢-聚氨酯组合剪力墙在水平位移荷载作用下的受力机理,受拉区以钢板受拉条带作为拉杆的简化基础,受压区以组合压杆形式模拟结构面外变形对结构承载力的影响。利用该简化模型推导新型组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,所以实体模型的抗剪承载力即为简化模型中拉杆与组合压杆的承载力之和。经过对弹簧刚度k的参数分析,得到k与结构水平位移之间的线性表达式,最终计算的荷载-位移曲线与有限元模拟曲线吻合的较好。说明简化模型适用于该新型组合剪力墙,并且也验证了理论计算的正确性。     

塑性铰区采用纤维增强混凝土柱变形能力计算方法研究

采用简化的纤维增强混凝土应力-应变关系,根据截面力的平衡方程和截面变形的平截面假定,推导出塑性铰区采用纤维增强混凝土柱不同极限状态时的曲率。根据柱的曲率分布规律,推导出由柱弯曲变形所引起的柱顶水平位移;采用Sezen模型推导出由柱底纵筋与混凝土粘结滑移所引起的柱顶水平位移,再考虑柱剪切变形引起的柱顶水平位移就得到总的柱顶水平位移。与试验结果对比表明,塑性铰区采用纤维增强混凝土柱在开裂荷载、屈服荷载、峰值荷载、极限荷载作用下的位移计算值与试验值吻合较好。     

水平荷载作用下钢框架预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架 预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。     

索膜接触对气承式膜结构雪荷载响应的影响

索网加劲气承式膜结构是典型的非线性柔性大跨空间结构，在雪作用下膜结构的破坏时有发生.对于索网加劲气承式膜结构的设计，通常将结构的索网与膜面简化为直接连接，忽略索网与膜面之间的摩擦和滑移，这种简化处理对大跨气承式膜结构的设计安全造成一定的隐患.本文利用ANSYS软件，将气承式膜结构的索与膜之间的摩擦滑移作为接触问题来考虑，建立接触模型，并对其进行初始形态分析和雪荷载作用下的响应分析.结果表明：当不考虑索膜接触滑移的影响时，索网对膜面的约束作用会被高估，计算得到膜面位移偏小，索网轴力偏大且容易出现应力集中的现象；考虑索膜接触分析时，索网对膜面约束能力下降，尤其是在不均匀雪荷载作用下，膜面位移明显增加，在局部雪荷载较大部位处的膜面和索网甚至会发生分离.因此需要考虑索膜接触滑移才能正确进行气承式膜结构在雪荷载下的响应分析，避免安全事故的发生.     

超厚软土地基重型设备厂房上部结构与地基基础共同作用分析

以某高铁动车检修地基工程为例,构建桩土作用简化模型,并采用m法计算各土体弹簧水平及竖向刚度,进行可靠性分析。基于该桩土作用简化模型,上部结构与地基基础共同作用,采用有限元方法从动力特性、位移及结构内力3方面,对比分析静调库上部结构与地基基础的整体模型与独立模型。研究结果表明考虑共同作用有利于抗震作用;结构相对变柔使结构在水平荷载作用下位移量相对增大;基础不同主要影响钢柱柱底及与之相连的基础梁梁端弯矩。     

沉井-桩复合基础水平承载性能模型试验分析

沉井-桩复合基础在桥梁深水工程中具有独特优势,为进一步揭示该基础形式在水平荷载作用下的承载性能,在砂土中进行了各种沉井、桩的水平承载性能模型试验,并与现行规范理论计算结果进行比较。试验结果表明：沉井-桩复合基础的水平承载能力远高于单一沉井和桩基础,其水平荷载位移曲线呈现明显的非线性特征;初期主要依靠沉井侧壁被动土压力和底部的水平摩阻力来抵抗水平力,后期群桩的水平抗力才逐渐发挥,桩最终分担的荷载比例稳定在1/3左右,采用修正的等效单桩法可提供比较准确的计算结果。沉井-桩复合基础的良好水平承载性能为其在复杂环境的工程应用提供了可能。     

基于等效线性化法的并联复合隔震体系的简化分析

基于等效线性化法对并联复合隔震体系进行了简化计算分析。首先通过推导,将由基底剪力和位移表达的恢复力模型转化为基底剪力系数和位移模型;然后依据最新的建筑抗震设计规范,对简化分析方法的应用进行阐释;最后结合基底剪力系数和位移的结果,对并联复合隔震体系的隔震性能进行了分析,重点考察了不同刚度系数、摩擦承压比、场地特征周期的影响。结果表明:简化分析方法可以便捷有效地用于并联复合隔震体系的初步设计,为并联复合隔震体系的推广和应用奠定了基础。     

螺栓连接装配式一字形钢筋混凝土剪力墙承载力分析

针对螺栓连接装配式剪力墙的受力特性，推导了该装配式剪力墙水平接缝的滑移承载力、连接钢框屈服荷载的计算式，分析了钢框的局部屈曲。基于现有研究成果及规范方法，对预制墙板的开裂、屈服、峰值荷载以及斜截面受剪承载力进行了计算。建立了墙体水平接缝受剪承载力计算模型，给出了受剪承载力的计算式。研究结果表明：该装配式剪力墙的特征荷载与承载力的计算值与试验值吻合较好；合理的设计可实现试件屈服前或达到峰值荷载前受拉端连接件不滑移，以及在试验全过程中连接钢框受拉端不屈服；改善连接钢框翼板与腹板之间的焊接质量能大幅度提高连接钢框的屈曲临界荷载，避免局部屈曲的发生。高强度螺栓的滑移承载力，以及剪力墙受压区预制墙板底部与连接钢框腹板之间的摩擦作用是构成墙体水平接缝受剪承载力的两个主要部分。     

水下沉井地基基础相互作用力学模型与解答

水下高承台沉井基础在水平荷载作用下受力特征的本质是地基土层和基础结构的相互作用,且嵌入土体部分和地面以上的悬挑部分必须用分段函数描述,所以求解时需要考虑连续性条件。本文首先考虑水流冲刷,建立高承台沉井结构-地基土体系三维力学模型,结合沉井基础在水平荷载下的挠度、转角、剪力和弯矩等分量之间的微分关系,根据静力平衡条件建立数学模型。其次,分析并建立力学计算所需的边界条件和连续性条件,并对微分方程形式的数学模型进行推导求解得到问题的解析解答。最后,结合工程算例并考虑多种工况,应用本文解答进行工程实例计算,得到高承台沉井在水平荷载作用下的水平位移、内力分布和剪力及弯矩的安全系数等计算结果,实现沉井地基基础相互作用量化分析。     

矩形基础竖向振动分析

本文就作用在半空间表面的圆形均布谐和荷载的圆心位移提出精确解,此解适用于任何泊松比值。得到了矩形基底内外点竖向位移及基底平均位移的计算式。由有关公式所得结果均以图及表格给出。为验证本文方法的可用性,将所得结果与现有的其他方法的结果作了对比。对矩形基础振动的质量-弹簧-阻尼器模型的参数确定问题也作了简短的讨论。     

FPS摩擦摆与碟型弹簧组合隔震系统性能分析研究

根据多体动力学理论相对动能定理推求了FPS滑移式摩擦摆与碟型弹簧组成的三维复合隔震系统动力反应分析计算公式,考虑了竖向振动与水平向振动的耦合作用。分析与计算结果表明:隔震系统在水平向与竖向都具备必要的隔震特性.当滑道半径为1～2m、滑动摩擦系数为0.01左右时,水平向隔震效率可达85%左右,在竖向也能有效减小受压层间位移与防止出现受拉层间位移。滑道曲率对体系竖向振动的扰动很小,可不考虑水平向与竖向的耦合作用,各自单独计算。     

预压碟簧自复位装配式混凝土梁柱节点滞回特性研究

为提升装配式RC框架结构的可恢复性能，提出了一种带有可控塑性铰的自复位装配式RC梁柱节点(PJ-CPH),其中可控塑性铰是由机械铰、摩擦耗能装置和碟簧自复位装置组合而成。将碟簧自复位装置简化为非线性弹簧元件，摩擦耗能装置简化为蜗簧元件和阻尼元件串联，给出了PJ-CPH的力学模型，建立了PJ-CPH的恢复力模型。采用ABAQUS软件对5个不同设计参数的PJ-CPH在低周往复荷载作用下的滞回性能进行模拟，结果表明：PJ-CPH的滞回曲线呈现“旗帜形”特征，提出的恢复力模型与有限元计算结果吻合良好，能够较好预测PJ-CPH的滞回特性；碟簧自复位装置提供的复位弯矩与摩擦耗能装置的启动弯矩平衡时，摩擦片残余弹性扭转变形无法完全自复位；在摩擦耗能装置启动弯矩不变的情况下，当复位率大于1.00时，提高复位率并不能减小梁端残余位移，反而会增加残余位移。     

并联隔震体系的自适应保护特性

本文论述了水平地震作用下,并联隔震层产生水平位移过程中,橡胶隔震支座与摩擦滑移隔震支座之间将产生竖向力转移的自适应保护特性和计算方法。工程实例表明,考虑竖向荷载转移时,隔震层的侧移将有所下降,使体系具有自适应保护功能。     

结合实例探讨钢筋屈服后混凝土楼板裂缝宽度的数值方法

本文首先以双向板塑性绞线法为背景,通过计算极限荷载判断楼板纵筋屈服,采用数值模拟的办法研究了钢筋屈服后混凝土楼板的裂缝宽度。这种方法基于Houde黏结滑移理论,假定模型条件和加设COMBINE39三维非线性弹簧单元模拟出钢筋与混凝土之间的黏结滑移,滑移产生的单元间相对位移差即为裂缝宽度。同时以工程实测裂缝宽度为依据,检验数值模拟裂缝宽度的可行性,为探究钢筋屈服后混凝土楼板裂缝宽度提供了实际参考价值。     

被动桩–侧移软土相互作用与桩身被动荷载分析

工程桩经常遇到因周围土体侧移而引起的被动受荷问题,为了合理评估此类被动桩的被动荷载效应,基于滑移线塑性理论和饱和软黏土的Tresca屈服准则假定,构建了被动桩与位移软土的平面应变相互作用模型,给出了极限状态下土体绕桩塑流时的被动桩侧向极限土压力计算模型,并进一步考虑桩周位移土塑性区开展范围的影响,建立了桩周土塑性区局部开展时的桩身侧向被动荷载计算模型;在此基础上,通过对不同桩周土塑性区开展范围时桩身被动荷载与桩前法向应力变化规律的分析,建立了边载作用工况下基于桩前法向应力的桩身侧向被动荷载简化计算方法。通过与文献理论解和工程实例实测结果的对比分析,验证了本文计算模型和简化计算方法的可行性。     

多层冷弯薄壁型钢结构住宅水平荷载分配关系研究

为了确定水平荷载在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中的分配关系,基于冷弯薄壁型钢组合墙体和组合楼盖的试验研究成果,将组合墙体计算模型中上导轨简化为桁架单元,墙架柱简化为梁单元,覆面板等效为非线性对角弹簧,将组合楼盖计算模型中楼盖梁简化为桁架单元,面内剪切刚度由非线性对角弹簧的刚度确定,以达到合理简化组合墙体和组合楼盖计算模型的目的。采用ABAQUS有限元软件建立4层双跨冷弯薄壁型钢结构住宅模型,模拟分析水平荷载通过冷弯薄壁型钢组合楼盖传递至冷弯薄壁型钢组合墙体的分配关系,并通过6层足尺冷弯薄壁型钢结构房屋振动台试验,验证楼盖刚性和水平荷载分配关系的判定方法。研究表明：组合墙体和组合楼盖简化计算模型能较好地模拟冷弯薄壁型钢墙体和楼盖全过程的受力性能,与试验结果的误差小于20%,模型可用于简化分析组合墙体的受剪性能以及组合楼盖的面内受力性能;多层冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的压型钢板上覆不同材料的组合楼盖型式均为刚性楼盖,水平荷载按剪力墙等效刚度的比例分配。     

摩擦摆隔震结构的地震响应分析

基于摩擦摆（FPS）及其隔震剪切型结构的振动微分方程，进一步研究了该系统的振动形态。通过改变摩擦摆的摩擦系数和滑道半径，分析二者对结构隔震效果的影响。结果说明：摩擦系数对结构层间位移、基底剪力以及基底滑移量均有较大的影响；滑道半径对基底滑移量有较大影响，但对层间位移和基底剪力影响不大。