斜拉桥钢塔地震损伤特性及输入地震动参数的影响

以主跨为165 m的独塔钢斜拉桥为研究对象,建立精细化钢塔计算模型.选取经峰值加速度调整后的历史地震记录作为地震动输入,分析顺桥向弹塑性时程反应,研究钢塔的钢板局部失稳以及超低周疲劳开裂特性,讨论纤维模型的适用性.结果表明,沿高度方向加载的Pushover法能够预测钢塔顺桥向地震塑性发展的顺序和位置;纤维模型能够获得钢塔的弹塑性地震位移反应以及地震损伤位置,不能精确评价结构残余变形与损伤程度;输入地震动的峰值地面速度（PGV）/峰值地面加速度（PGA）值是影响结构地震损伤程度的指标;当PGA相同时,PGV/PGA值越大的地震动引起的钢塔地震损伤越显著,钢塔斜拉桥抗震性能验算应选用PGV/PGA值大的地震动时程.     

地震荷载作用下钢框架梁柱节点的低周疲劳损伤积累分析方法及探讨

根据目前报道的实验研究成果,介绍了钢框架梁柱节点低周疲劳损伤积累的分析方法.结合研究者提出的分析模型和设计规范,综述了梁柱节点寿命评估方法和低周疲劳损伤积累评估模型.重点包括S-N曲线、断裂力学和局部应变分析方法的比较,并对进一步的应用进行了探讨.最后为在国内进一步开展相关研究工作提出了建议.     

钢构件考虑损伤的有限元分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型，该模型采用混合强化准则，考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化（软化）效应及损伤和损伤演化影响，客观地反映了结构钢在循环荷载作用下的工作性能；采用U.L.格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法，对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的滞回性能分析。通过与试验结果对比，可为深入进行钢结构地震反应分析奠定基础。     

大跨度连续刚架拱桥的地震响应研究

广州新光大桥是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为(177 428 177)m.以广州新光大桥为例,研究地震动空间变化对大跨度连续刚架-拱组合体系桥梁地震响应的影响.地震空间效应变化考虑了桥梁支点间横桥向和顺桥向多点激励和行波效应,研究结果表明:在不同的地震激励下桥梁的地震响应特征截然不同,地震动的空间变化对主拱肋、V型刚架的影响很大,而对边拱肋的影响相对较小;且随着剪切波速增加,主拱顶相对拱脚的纵桥向位移逐渐减小,而边拱拱顶的纵桥向位移基本不受剪切波速的影响.     

地震作用下缩尺钢框架结构防火涂料损伤试验及数值分析

为了研究地震作用下非膨胀型防火涂料的破损机理,进行了一缩尺钢框架模型的地震振动台试验,观测了地震作用下钢梁和钢柱上防火涂料破坏特征和脱落位置,获得了钢框架结构在地震作用下的层间位移角、梁端和柱端应变数据,分析了层间位移角、应变与防火涂料脱落的关系;基于ABAQUS通用有限元软件,采用弹塑性损伤本构模型,分析了防火涂料在地震作用下的损伤和脱落行为;在此基础上,对文献中钢柱构件和本文整体钢结构中梁、柱和节点等位置防火涂料脱落行为和机理进行数值分析,并与试验结果对比。结果表明：梁柱腹板位置总体未发生脱落,防火涂料脱落集中在梁柱节点区域,特别是临近节点区域及梁上翼缘位置;基于地震作用下结构中梁柱峰值应变,可知钢材屈服应变部位几乎与涂料脱落部位一致;数值分析表明钢材应变超过屈服应变或层间位移角超过l/150,涂料开始脱落;弹塑性损伤本构模型能合理地预测防火涂料脱落行为;数值分析时非膨胀型防火涂料脱落时等效塑性破坏应变可取值0.002。     

日本阪神地震对钢框架节点设计的影响

介绍了1995年日本阪神地震引起的钢框架梁柱节点特别是混合连接节点的破坏情况，分析指出坡口焊缝处的衬板和引弧板造成人工缝，梁翼缘坡口焊缝出现超应力等是造成节点破坏的主要原因.讨论总结了改进节点设计的途径和改进措施，如：改变节点的构造形式，去除梁翼缘焊缝衬板缺口效应，改进扇形切角构造，加强梁腹板与柱的连接等.     

(“灾后重建专刊”稿件) 地震荷载作用下钢框架梁柱节点的低周疲劳损伤积累分析方法及探讨

根据目前报道的实验研究成果,本文介绍了钢框架梁柱节点低周疲劳损伤积累的分析方法。结合研究者提出的分析模型和设计规范,综述了梁柱节点寿命评估方法和低周疲劳损伤积累评估模型。重点包括S-N曲线、断裂力学和局部应变分析方法的比较,并对进一步的应用进行了探讨。最后为在国内进一步开展相关研究工作提出了建议。     

地震作用下三层钢框架结构的弹塑性响应分析

为验证结构抗震公式的合理性,基于有限元软件ABAQUS,分别采用板壳模型和多尺度模型模拟三层钢框架结构,当地震波以垂直于钢框架截面强轴方向作用在框架底部两个参考点上时,进行钢框架模型的弹塑性响应分析。结果表明：采用多尺度模型分析出的位移-时间曲线与板壳模型所得曲线接近,证实了兼顾计算精度和计算效率的多尺度模型能被用于钢框架模型的弹塑性响应分析。轴压比分别取0和0.2,长细比取50时,通过理论公式计算损伤域长度分别为83.5,110.84 mm。经有限元分析,钢框架各层损伤域长度分别为85,80,83 mm和104,108,115 mm,从而验证了地震波作用下板壳节段取值公式的合理性。     

设计地震作用取值对中心支撑钢框架抗震性能的影响

对基于抗震规范GB 50011和通则CECS 160抗震反应谱的中心支撑钢框架结构的设计地震作用进行了对比,在设计应力比基本一致的前提下,设计了4,10,20层中心支撑钢框架算例并进行了多遇、罕遇地震下的动力响应分析。根据用钢量、层间侧移角、支撑损伤等指标,给出了中心支撑钢框架结构设计地震作用取值的建议。     

厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命预测

为获得厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对多组厚壁钢桥墩进行数值模拟分析。采用钢材的混合强化模型预测厚壁钢桥墩在三种不同往复荷载作用下的滞回性能,并分别使用Ge模型中的局部损伤法与非局部损伤法得到不同网格尺寸下的钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命,然后使用Ge模型对厚壁钢桥墩的疲劳裂纹萌生寿命影响因素(翼缘宽厚比、试件通用长细比等)进行参数化分析。研究结果表明:混合强化模型能准确预测厚壁钢桥墩的滞回性能;Ge模型中的非局部损伤法能准确预测厚壁钢桥墩的超低周疲劳裂纹萌生寿命。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出了预测钢桥墩超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。     

钢波纹板-混凝土拱加固体系有限元分析

为了研究钢波纹板-混凝土拱加固体系的力学性能,依托工程实例,建立了钢波纹板-混凝土拱加固体系的空间有限元模型.通过应力分析可知该体系在最不利情况下的最大竖向位移位置,分析加固体系拱顶混凝土厚度的参数,从而得到拱顶最小安全填筑厚度.结果表明,在钢波纹板-混凝土拱加固体系中,钢波纹板受力较大,是结构的控制核心,混凝土处于三维受力状态,不宜采用过高标号;随着拱顶混凝土填筑厚度的增加,钢波纹板的应力应变逐渐减小;加固体系在挂车荷载作用下存在一定的应力集中.     

大跨度桥梁钢桥面板跨尺度疲劳损伤评估方法

大跨度斜拉桥正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤进而导致服役性能降低、影响行车安全。为评估大跨度桥梁钢桥面板的疲劳性能,提出基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法;推导了基于细观损伤力学的钢桥面板疲劳损伤演化模型,在此基础上,结合实测交通数据,实现了基于Monte-Carlo法的随机车流模拟;最后,将提出的方法应用于一座大跨度三塔斜拉桥。研究结果表明,大跨度斜拉桥钢桥面板体系焊缝周围区域的累积疲劳损伤程度明显高于桥面板体系的其他部位;顶板与纵肋焊接构造细节的疲劳损伤累积呈现明显的非线性,预测的疲劳寿命远小于Miner线性疲劳损伤累积准则的结果。     

锈蚀表面形貌及其对钢材超低周疲劳性能的影响

锈蚀是钢桥耐久性退化的主要形式之一,而锈蚀钢材的表面形貌是改变结构应变分布进而影响超低周疲劳性能的重要因素.为了研究钢材锈蚀形貌及其对超低周疲劳性能的影响,以中国钢桥建设中常用的Q345钢材为例,对4组不同锈蚀程度的人工加速锈蚀钢板试样进行表面形貌测量,讨论了用粗糙度、分形维数和功率谱密度函数3种指标表征锈蚀形貌的可能...     

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.     

损伤桥梁的荷载横向分布计算方法研究

为了得到损伤桥梁的荷载横向分布计算方法,了解公路桥梁损伤对荷载横向分布的影响,通过对桥梁荷载横向分布的铰接板梁计算理论进行分析,得出影响荷载横向分布的主要因素,提出一种计算损伤桥梁的荷载横向分布的方法,通过算例验证了计算方法的正确性;并从桥面铺装、铰缝两方面损伤来计算损伤桥梁的荷载横向分布,分析了桥梁不同损伤位置、不同损伤程度对荷载横向分布的影响,为桥梁的损伤诊断和维修加固提供依据。     

大跨度钢管拱吊装中温度荷载效应分析及应用

为研究支井河大桥钢管拱安装过程中温度荷载对拱肋的影响规律,运用ANSYS软件的参数设计语言APDL建立空间有限元模型,对多种温度变化工况和实测温度分布工况进行计算分析和比较研究。该方法综合考虑扣索温度和拱肋构件的非线性温差,根据等效线性化原则把非线性温差等效为线性温差,建立有限元模型并求解。分析结果表明,日照作用下的非线性温差是影响拱肋安装精度的主要原因,并且揭示了拱肋在日照温差影响下引起拱肋状态变化的规律,为拱肋吊装的施工控制提供参考。     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

本文基于某5跨连续中承式钢管混凝土拱桥,借助有限元软件MIDAS,建立了该桥的空间有限元分析模型.对其振型特征进行了分析,求出了自振频率、振型等动力参数.并通过变换拱桥的主要结构参数分析了它们对自振特性的影响.计算结果为连续中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供了参考.     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

SPSW对钢框架结构体系抗震性能影响分析

利用有限元分析软件SAP2000建立了6层钢框架和钢板剪力墙（SPSW）厚度不同的钢框架一钢板剪力墙平面模型,分析了两种结构体系在8度罕遇地震作用下的地震响应,从抗侧力、自振周期和动力时程分析结果中结构的顶点位移、最大层间位移角方面比较厚度不同的SPSW对钢框架结构体系抗震性能的影响。结果表明：SPSW可以显著提高钢框架结构的抗震性能,且随着SPSW厚度的增加,结构的顶点位移逐渐减小;当厚度为8～16mm时钢框架和SPSW的协调变形能力表现效果最佳。     

爆炸载荷下拱坝脆性动力损伤有限元分析

基于连续损伤力学理论，用三维各向异性脆性动力损伤模型分析了拱坝及其岩基在爆炸载荷作用下的动力损伤问题.把损伤应变能释放率的概念引入岩石类介质的脆性动力损伤演化模型，并应用于独立研制的三维各向异性脆性动力损伤有限元程序（3-DADDFEP）,利用该程序对上述问题进行了有限元分析.研究表明，爆炸载荷作用附近以及其对应坝体背面的相应位置最易发生损伤破坏;爆炸载荷的峰值和持续时间对损伤的发展和扩散有重要的影响，当爆炸载荷产生的动应力远远高于材料的损伤发展门槛值时，材料的损伤将会急剧增加，这对结构的安全是极为不利的；由于爆炸载荷的作用时间比较短，损伤破坏的局部特征比较明显.