设置多级屈服耗能BRB桥梁排架墩的等能量设计方法

传统防屈曲支撑(BRB)被广泛用于桥梁排架墩的减震控制,但因其屈服后刚度较低和变形能力较小,难以有效控制强震下的峰值位移和残余位移。为此,将传统BRB核心变形段由单一材料替换为具有不同屈服点的材料,使其整体力学特性呈分级屈服的多线性,形成多级屈服耗能的防屈曲支撑(MSBRB)。将MSBRB作为保险丝构件应用于排架墩以提升其抗震性能,采用等能量的设计方法,以设置MSBRB排架墩体系的能力曲线为设计目标,考虑体系在逐渐增强的地震动荷载作用下的塑性发展机制和能力曲线特征,在中国公路抗震设计规范基础上发展了三阶段的抗震设计流程。最后,结合一排架墩设计案例并通过非线性时程分析证明了所提出设计方法的可行性和准确性。结果表明：所提设计方法可以较好地预测MSBRB排架墩体系在不同地震水平下的性能状态,设计值与模拟值最大误差不超过6%,能达到不同地震水平的设计目标；设置MSBRB能显著降低排架墩的墩顶位移,E2地震水平下可使排架墩保持弹性状态,在更强的地震水平下也可有效降低排架墩的损伤,说明MSBRB可更为高效地提升排架墩抗震性能、实现排架墩的损伤控制。     

设置多级屈服耗能BRB的桥梁排架墩等能量设计方法

传统防屈曲支撑（BRB）被广泛用于桥梁排架墩的减震控制,但其屈服后刚度较低和变形能力较小,难以有效控制强震下的峰值位移和残余位移。为此,将传统单一材料组成的BRB核心变形段替换为两种具有不同屈服点的材料,使其整体力学特性呈分级屈服的多线性,形成多级屈服耗能的防屈曲支撑（MSBRB）。将MSBRB作为保险丝构件应用于排架墩以提升其抗震性能,采用等能量的设计方法,以设置MSBRB排架墩体系的能力曲线为设计目标,考虑体系在逐渐增强的地震动荷载作用下的塑性发展机制和能力曲线特征,在中国公路抗震设计规范基础上发展了三阶段的抗震设计流程。最后,结合一排架墩设计案例并通过非线性时程分析证明了所提出设计方法的可行性和准确性。结果表明：设计方法可以较好地预测不同地震水平下MSBRB排架墩体系的性能状态,设计值与模拟值最大误差不超过6%,能达到不同地震水平的设计目标;设置MSBRB能显著降低排架墩的墩顶位移,E2地震作用水平下可使排架墩保持弹性状态,在更强的地震水平下也可有效降低排架墩的损伤,说明MSBRB可更为高效地提升排架墩抗震性能,实现排架墩的损伤控制。     

横系梁设置对双柱墩抗震性能的影响分析

为了研究横系梁设置对有盖梁双柱墩的抗震性能影响,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元建立有盖梁双柱墩有限元模型,并基于拟静力分析方法对有无横系梁两种双柱墩进行对比分析.结果表明,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元可准确、有效地模拟钢筋混凝土框架拟静力试验,在横向往复荷载作用下,双柱墩设置横系梁可降低墩顶和墩底的弯矩值,提高双柱墩的等效黏结阻尼系数.设置横系梁可提高有盖梁双柱墩的承载能力,从而增强其耗能效果.     

近断层脉冲型地震动作用下高墩连续刚构桥振动台试验研究

为了研究近断层脉冲型地震动对高墩连续刚构桥抗震性能的影响,以某典型高墩连续刚构桥为原型,设计制作了该桥的1/15缩尺试验模型,利用多子台模拟地震动振动台台阵系统,完成了远场地震动和近断层地震动输入下的对比试验,重点探讨了近断层地震动速度脉冲效应及脉冲个数的影响.研究结果表明:高墩连续刚构桥纵向和横向一阶频率均较小,结构地震响应主要以低频成分为主;近断层脉冲型地震动作用下模型桥的地震响应均大于远场地震动作用下模型桥地震响应的2倍,而近断层无脉冲地震动下模型桥的动力响应略小于远场地震动输入时模型桥的动力响应,为其0.76～0.95;速度脉冲效应使高柔的高墩连续刚构桥主梁瞬时产生较大位移响应(最大值为54.8 mm),极易引起主梁端部碰撞和支座破坏,在抗震设计上应引起重视;速度脉冲个数对高墩连续刚构桥地震响应的影响显著,墩顶位移响应脉冲个数影响系数AF_w为1.46～5.54,其中,多脉冲型地震动作用下模型桥的动力响应最大,单脉冲型地震动作用下模型桥的动力响应次之,而双脉冲型地震动引起的结构响应相对较小.因此,对靠近断层区域的此类桥梁,应考虑近断层地震动速度脉冲效应及其参...     

防屈曲支撑-混凝土框排架结构抗震试验及设计建议

为了研究防屈曲支撑-混凝土框排架结构的抗震性能,以某双跨框架和排架组成的钢筋混凝土火电厂主厂房为原型,设计制作了一榀四层防屈曲支撑-钢筋混凝土框排架结构试件,通过水平静力反复加载试验,研究其裂缝开展及损伤机制、滞回曲线、刚度退化规律、结构变形能力、防屈曲支撑耗能能力等.研究结果表明:结构水平力-顶点侧移滞回曲线饱满,防屈曲支撑与主体结构协同工作性能好,可实现这种结构体系的消能减震耗能机制,实测应变和应力应变曲线得到的防屈曲支撑轴力-轴向位移曲线显示其耗能效果显著,增加结构阻尼比.针对除氧间及煤仓间底部2层的抗剪构造设计、煤仓间刚性层(由钢梁、钢支撑及混凝土梁组成)的薄弱部位设计、BRB支撑形式及单榀结构试验模型设计试验等提出了建议.     

带BRB的高层钢框架梁柱节点的抗震性能

应用非线性有限元软件ABAQUS对带有BRB和带有普通支撑这2种高层钢框架梁柱节点进行了数值模拟,分析比较了2种支撑对框架梁柱节点的抗震影响,针对带有BRB的梁柱节点,对其进行支撑内芯的屈服强度,节点板的大小、厚度以及节点板上面外加劲肋长度的参数分析。结果表明:BRB在外包钢管和混凝土的约束下具有很好的耗能性能,并且随着支撑内芯屈服强度的降低,节点板尺寸和厚度的增大以及面外加劲肋长度的增加,梁柱节点的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。     

设置RB和BRB的钢框架工业厂房无楼板结构单元抗震性能试验研究

为解决大型工业厂房中因功能需要某些交叉支撑框架无楼板结构单元抗震性能不佳的问题,以某电力厂房纵向某3层框架局部为研究单元,设计制作两榀结构试件,其中一榀为设置普通工字型截面钢支撑的试件(F-RB),另一榀为设置防屈曲支撑的试件(F-BRB).分别对其进行静力反复加载抗震试验,对比分析两榀结构的抗震性能,包括水平荷载-框架层间位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度、等效黏滞阻尼比等,研究2种支撑的变形和破坏特点.研究表明,在较大层间位移角及横梁变形失效情况下,F-BRB的抗震明显优于F-RB结构且耗能稳定.无楼板横梁对于发挥结构抗震和消能减震性能不利,建议在横梁设计时要考虑到支撑失效后仍具备传递水平荷载的功能.     

近断层强地震动的特点

本文全面地总结和解释了近断层地震动的主要特点.近断层地震动与远场地震动不同,显著地受到下列因素的影响:断层破裂机制,相对于场地的破裂传播方向,以及由断层滑动产生的、可能的永久地面位移.这些因素导致破裂方向效应和“F ling step”效应.对于倾滑断层,还导致上盘效应.而且破裂方向效应和“F ling step”效应分别引起了双向和单向长周期速度脉冲.上盘效应导致上盘场地的地震动大于下盘相同断层距场地的地震动.对于垂直走滑断层,在给定的距断层最近的范围内,破裂方向效应使地震动产生强烈的空间变化.对于倾滑断层,有两个显著的效应,即破裂方向效应和上盘效应.上盘效应主要是由断层的大部分接近于上盘之上的场地引起的.破裂方向效应是由破裂传播和辐射图效应引起的.长周期速度脉冲产生于垂直断层面的方向上,使得垂直断层走向的地震动大于平行断层方向的地震动.而“F ling step”效应是由地震时断层两盘的相对运动造成的,且发生在断层错动的方向上.     

双套管防屈曲支撑的抗震性能的实验研究

双套管防屈曲支撑是由内核与套筒组合而成的结构体系,其中内核承受轴向压力,套筒只提供内核侧向支撑并约束内核的屈曲变形.主要对其3个主要设计参数约束比、间隙和内核突出段长度进行了探讨性的实验研究,得出该三种不同参数的变化对防屈曲支撑的抗震性能的影响程度.     

屈曲约束支撑(JY-SD型)在抗震加固中的应用

汶川地震以来国家提高了中小学校抗震设防水准,为此全国大部分既有中小学校校舍需抗震加固.屈曲约束支撑是一种特殊的中心支撑,是中心支撑和金属屈服型耗能器的结合体,可用于钢结构耗能减震设计、钢筋混凝土结构抗震设计、钢筋混凝土框架结构抗震加固等.屈曲约束支撑相对普通支撑具有更饱满的滞回曲线,且受拉受压均能屈服,工艺简单可操作性强.应用于抗震加固领域可以大大缩短施工工期,减小加固工作量,节约二次装修费用.     

独塔双索面曲线铁路斜拉桥抗震性能分析

以穗盐路特大铁路桥为对象,对安装E型钢阻尼支座的独塔双索面曲线铁路斜拉桥的抗震性能进行了研究。建立了斜拉桥的动力有限元模型之后,考虑两种地震水平力的作用,采用反应谱法和非线性动力时程分析法对斜拉桥的抗震性能做了数值分析。研究表明,横向约束销钉剪断后,安装了E型钢阻尼支座的桥梁结构的地震内力响应相比无减震体系有较好的改善,且桥梁各代表截面及桩基础内力等的抗震验算均满足相应的抗震性能要求。     

某独斜塔地锚式预应力混凝土(PC)斜拉桥塔柱倾角优化分析

为了研究独塔地锚式预应力混凝土(prestressed concrete,PC)斜拉桥塔柱倾角的合理取值范围,采用非线性回归的方法,通过对某斜塔柱进行受力分析,得到最小塔柱倾角近似计算公式;推导拉索、锚碇、主梁、主塔的材料用量计算公式,并引入材料单价系数,对总造价与塔柱倾角及地锚背索倾角的关系进行分析,得到经济塔柱倾角近似计算公式.结果表明:独斜塔地锚式PC斜拉桥最小塔柱倾角随主跨边索倾角的增大而增大,随轴力作用下容许压应力绝对值的增大而减小;经济塔柱倾角受地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力的影响,地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力绝对值越小,经济塔柱倾角越大;地锚背索倾角在一定范围内,总造价随塔柱倾角的减小先减小后增大,减小地锚背索倾角,可降低总造价;塔柱倾角a不宜小于60°,地锚背索倾角θ不宜小于43°.     

基于响应面法的桥梁地震易损性分析研究

文章考虑地震地面运动和结构本身的物理不确定性,以中心复合设计法建立地震动-桥梁结构试验样本对,对系统样本模型进行非线性时程分析,通过数值方法建立以柱端转角延性为输出的响应面模型,在此基础上采用蒙特卡罗模拟获得结构的易损性曲线。算例表明,所建立的高精度响应面模型可以替代需要进行复杂非线性计算的结构模型,且计算量少、结果可靠,有效地提高了易损性分析作为一种震害评估手段的时效性和前瞻性,具有实际工程应用价值。     

PEC柱(弱轴)-削弱截面钢梁端板连接组合框架抗震试验研究

设计制作了1榀卷边PEC柱（弱轴）-削弱截面钢梁端板连接组合框架结构底部两层单跨1∶2缩尺模型试件,并对其进行拟静力抗震试验研究。结合试验过程现象记录和实测数据整理,对试件滞回特性、刚度退化、节点连接性能、抗震延性与耗能能力、损伤发展进程和破坏模式等进行分析。结果表明：采取卷边措施有效改善了常规PEC柱弱轴方向的抗侧刚度;梁端削弱截面实现了梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,且在梁与端板焊缝存在缺陷条件下,其整体侧移、延性系数和等效黏滞阻尼比仍达到3.77%（推）/3.37%（拉）、2.94（推）/3.23（拉）和0.281,即试件变形、抗震延性与耗能能力良好;端板预拉对穿螺栓和节点加强板设置使得节点区形成混凝土斜压带传力模式,改善了节点区剪切性能;试件破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚形成塑性铰的理想塑性机构,变形与耗能能力发挥充分。     

一种时变参数模型法在连续变速颤振试验信号处理中的应用研究

针对连续变速颤振试验信号的非平稳特点及在线分析需求,提出了一种基于基函数的时变参数模型分析方法。该方法采用递推最小二乘算法对数据建立时变的参数模型,并将时变参数用基函数的加权和来表示,从而将1个线性非平稳问题转化为线性时不变问题。数值仿真及低速风洞气弹模型的试验结果证明了文中方法的计算精度和速度可以满足连续变速颤振试验的要求。     

基于Pareto遗传算法的机翼多目标优化设计研究

文章将多目标优化方法中的Pareto遗传算法与能准确描述翼型无粘性流动的Euler方程以及旋翼气动分析模型结合起来,以旋翼悬停效率和固定翼的升阻比作为优化设计的目标对需同时满足旋翼和固定翼两种使用要求的机翼进行了多目标优化设计。设计结果表明通过优化设计的机翼在气动性能上得到了提高,达到了优化设计的目的,文中发展的机翼优化设计方法是可行的。