横桥向地震作用对钢拱桥地震损伤发展的影响

为了研究横桥向地震作用对钢拱桥结构地震损伤发展的影响,以一座实际中承式钢拱桥为对象,建立考虑损伤区局部变形影响的全桥混合有限元（FE）模型. 通过对结构进行不同峰值加速度地震作用下的弹塑性地震反应计算,对比分析在空间三维地震作用和仅在桥梁面内地震作用下钢拱桥的损伤发展情况. 结果表明,横桥向地震动输入虽然不改变钢拱桥面内的位移时程响应及地震塑性损伤区域的分布位置,但会增大钢板发生局部变形的程度并加速焊接节点超低周疲劳损伤的发展,从而增大结构发生局部失稳破坏和超低周疲劳破坏的可能性. 在钢拱桥的抗震设计中宜同时考虑3个方向的地震作用,以确保结构的抗震安全.     

基于构件损伤的防屈曲支撑钢框架易损性分析

防屈曲支撑钢框架结构在地震作用下构件破坏次序明确,失效机制合理,可视为理想的多道抗震防线的结构体系。为了研究防屈曲支撑钢框架在地震作用下的结构损伤程度,首先建立框架柱、框架梁与防屈曲支撑各构件的损伤模型,通过加权系数法合理地考虑各构件的权重系数与重要性系数,建立楼层的损伤模型,考虑楼层权重系数最终建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤的防屈曲支撑钢框架结构地震损伤模型,并给出了防屈曲支撑钢框架的损伤状态及相应的损伤指数范围。同时考虑地震动不确定性与结构不确定性对防屈曲支撑钢框架进行IDA分析,对比不考虑结构不确定性与考虑结构不确定性时结构不同损伤程度的易损性曲线,结果表明,在非倒塌状态下,二者区别不大,在倒塌状态下,考虑结构不确定性时对数标准差明显增大。最后对比了采用以结构最大层间位移角与本文所建立的结构损伤指标为评价指标时结构的易损性曲线。     

大位移往复加载下钢框架节点地震损伤试验研究

结构临近倒塌状态时,构件不可避免发生较大变形。节点区梁柱焊接处是钢框架结构薄弱环节,易发生脆性破坏,本文设计了3个不同的大位移加载制度对钢框架节点构件进行低周往复加载,考察其破坏过程与特征,研究了不同大位移加载方式对钢框架节点的荷载-位移滞回曲线、滞回耗能、损伤演化等力学性能的影响。结果表明:加载制度对构件的破坏形态起控制作用,变幅加载与等幅60 mm循环加载下试件为脆性破坏,等幅90 mm循环加载下试件为延性破坏。钢框架节点梁端作为结构抗震耗能的关键部位,将耗能能力作为评价其抗震性能的指标,建立起简单通用的累积破坏损伤模型,该损伤模型易于评价节点在地震作用下的损伤程度。     

RC核心筒地震损伤模型研究及损伤评价

RC核心筒是高层混合结构中应用广泛的结构单元体系,为体现构件损伤向结构损伤迁移转化的多尺度效应,基于数值模拟方法,在分析构件耗能权重的基础上,建立了结构单层地震损伤模型;通过对结构单层损伤与整体结构破坏之间的关系进行分析,采用位置权重系数与结构单层损伤指数权重系数二者组合的形式作为结构层损伤权重系数,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的RC核心筒地震损伤模型,并给出了RC核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围.计算结果与试验结果的对比表明,建立的地震损伤模型能够较好地描述核心筒结构的地震损伤演化过程与损伤程度,并反映构件损伤、局部结构损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律,研究结果可为混合结构抗震性能评估提供参考.     

长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析

为了研究长周期地震动作用下高层框架结构的抗震性能,利用地震损伤评估体系对高层结构进行损伤分析.在分析总结结构地震损伤模型的基础上,以一幢12层混凝土框架结构建筑为研究对象,利用振动台试验结果,采用数值模拟方法,从结构整体损伤和材料损伤2个层次进行了长周期地震动作用下高层框架结构的损伤分析,并与普通地震动作用下的结果进行了比较研究.结果表明：长周期地震动作用下结构的整体损伤指标明显大于普通地震动作用的结果,且混凝土损伤分布范围更广,为高层结构基于性能的抗震设计提供了参考.     

防屈曲支撑混凝土框架结构地震损伤分析

为了研究防屈曲支撑对往复荷载作用下混凝土框架结构损伤发展的影响,基于5榀不同跨度、不同支撑布置情况的防屈曲支撑混凝土框架拟静力试验结果,开展了防屈曲支撑混凝土框架地震损伤发展规律的研究分析。利用已有的地震损伤模型计算不同支撑形式下的防屈曲支撑混凝土框架的损伤指标,根据计算结果分析结构的损伤演化规律,并与防屈曲支撑混凝土框架结构在往复荷载作用下实际的性能演变和损伤发展情况进行对比分析。分析结果表明:相比于其他损伤模型,Gosain模型、Hwang模型及欧进萍模型能较为准确地反映防屈曲支撑混凝土框架在往复荷载作用下的损伤发展规律,可用于描述该类结构损伤演化,且对于不同的支撑形式,采用偏心支撑的混凝土框架结构在加载后期损伤的发展较平缓,说明耗能梁段利用其塑性耗能有效延缓了结构的损伤发展,避免结构发生过早破坏。     

山西稷王山砖塔地震动力响应及损伤分析

采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行计算分析,为古塔的抗震加固提供依据,采用塑性损伤本构计算模型描述地震作用下砌体结构的损伤失效,给出古塔在不同调幅系数地震波作用下的位移形态,获得层间位移、加速度放大系数等地震响应数值,讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明,稷王山古塔整体刚度分布均匀,塔顶加速度放大系数最大,尽管古塔底部墙体厚于上部,但在地震作用下仍在底层首先出现受拉损伤,并随地震强度提高而向上扩展;应力云图显示,地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态,易使塔体形成斜向裂缝;古塔薄弱层为底部3层及顶层。     

支持结构状态评估的损伤模型研究

提出仅考虑最大变形影响和综合考虑最大位移加损伤累积影响的两种损伤模型,并建立相应的结构状态评估指标.通过对比不同地震加速度峰值下、同一地震波不同持续时间下所提状态评估指 标和其他指标的分析结果,研究了两种损伤模型的适用情况.研究发现,在加速度峰值＜0.3 g时通过位移模型来衡量结构的损伤状态是合理的;当加速度峰值＞0.3 g时,应该采用综合考虑最大位移+损伤累积影响的损伤模型.     

不同形态开挖损伤斜坡的地震荷载响应分析

以汶川地震中开挖损伤斜坡集中变形破坏的特点为基础,以花岗岩为开挖损伤斜坡的介质建立有限元模型,对比研究分析了自然斜坡、开挖5 m、开挖10 m、开挖15 m和开挖20 m不同开挖尺度条件下斜坡的开挖损伤效应以及开挖损伤斜坡的地震荷载响应规律.分析表明,开挖损伤不仅本身破坏了斜坡的应力平衡,并且影响了斜坡的地震动响应,开挖损伤和地震动力响应造成了开挖损伤斜坡在地震荷载作用下的集中变形失稳,形成地震山地灾害的集中爆发区,并且不同开挖尺度的地震动响应具有较大变化.     

大位移往复加载下钢框架节点地震损伤试验研究

结构临近倒塌状态时,构件不可避免发生较大变形。节点区梁柱焊接处是钢框架结构薄弱环节,易发生脆性破坏,设计了3个不同的大位移加载制度对钢框架节点构件进行低周往复加载,考察其破坏过程与特征,研究了不同大位移加载方式对钢框架节点的荷载-位移滞回曲线、滞回耗能、损伤演化等力学性能的影响。结果表明:加载制度对构件的破坏形态起控制作用,变幅加载与等幅60mm循环加载下试件为脆性破坏,等幅90mm循环加载下试件为延性破坏。采用变形作为损伤模型的参数不适合评价钢框架节点,且构件变形在地震作用下不可能达到其极限变形,针对钢框架节点,提出简单通用的累积破坏损伤模型。     

大位移往复加载下钢框架节点地震损伤试验研究

结构临近倒塌状态时,构件不可避免发生较大变形。节点区梁柱焊接处是钢框架结构薄弱环节,易发生脆性破坏,设计了3个不同的大位移加载制度对钢框架节点构件进行低周往复加载,考察其破坏过程与特征,研究了不同大位移加载方式对钢框架节点的荷载-位移滞回曲线、滞回耗能、损伤演化等力学性能的影响。结果表明:加载制度对构件的破坏形态起控制作用,变幅加载与等幅60mm循环加载下试件为脆性破坏,等幅90mm循环加载下试件为延性破坏。采用变形作为损伤模型的参数不适合评价钢框架节点,且构件变形在地震作用下不可能达到其极限变形,针对钢框架节点,提出简单通用的累积破坏损伤模型。     

钢框架焊接节点局部屈曲累积损伤分析

为解决试验和三维有限元方法在模拟结构地震作用下的局限性,在构件阶段寻找损伤退化的影响因素以及退化特征对改进杆系模型计算的准确性显得尤为重要. 采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,结合国内外已有的钢框架焊接节点拟静力试验,验证了建立的有限元模型对模拟局部屈曲的准确性和适用性. 通过算例参数分析,对钢框架梁柱节点局部屈曲累积损伤现象进行深入探讨,得到节点局部屈曲累积损伤退化分布曲线形式并分析影响因素,进而得到节点强度退化的规律,为提出考虑损伤退化的杆系模型提供有力的工具. 参数分析结果表明：剪切域强弱以及板件宽厚比对于节点的破坏模式有较大影响. 通过局部加强,改变节点的破坏模式,可以有效提高结构的延性和耗能能力,防止结构由于焊缝开裂导致提前破坏,在大震作用下退化程度快进而严重影响结构的整体受力性能.     

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力，提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概 念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋，利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损 伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例，用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响，确认了配置少量碳纤维可 以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法，以不同强度和不同形式的地震波作为输入 条件，根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析 结果表明，如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋，在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混 凝土桥墩.     

填充墙框架结构在地震作用下的滞回特性与损伤分析

填充墙采用基于光滑滞回模型的等效斜压杆模拟,建立了填充墙与框架协同工作的非线性地震反应分析模型.基于疲劳损伤模型,分析了填充墙框架结构的滞回反应和损伤特性及结构的屈服机制.计算结果表明,由于填充墙和框架能够分阶段释放地震能量,填充墙框架在罕遇地震作用下具有良好的耗能能力、塑性破坏机制和抗倒塌能力;填充墙设置的位置的不同对结构地震反应的影响是不容忽视的.     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

基于Reinborn-Valle损伤模型的填充墙框架结构地震损伤分析

填充墙框架结构是我国目前应用较为广泛的结构,填充墙不仅可以用来分隔房屋空间,还对结构的动力特性有很大的影响。采用Reinborn-Valle损伤模型,并考虑结构构件的刚度、强度退化以及捏拢效应,对都江堰市某拟建的填充墙框架结构分别从考虑和不考虑填充墙两个方面进行罕遇地震作用下的损伤分析。分析结果表明,填充墙能有效减少结构损伤,笔者建议在抗震设计中,应充分考虑填充墙对结构抗震的作用。     

桥梁结构地震损伤评估简化分析方法

为了更好地解决如何衡量地震作用下桥梁结构遭受的损伤程度的问题,文章对滞回模型屈服后刚度系数和P-Delta效应的对动力响应的影响进行了分析。提出用残留位移作为评估桥梁结构损伤的附加指标.对典型桥梁结构进行实例分析.在桥梁抗震性能评估中考虑P-Delta效应的分析中引入残留位移是必要的,也是有效的.     

汶川地震中桥梁损伤机理探讨

桥梁在地震中的损伤依赖于场地条件、地面运动、桥梁结构的外形以及桥梁的细部的构造,本文通过对汶川5·12地震中桥梁主要损伤的回顾分析,列举了由于地震引起桥梁主要损伤的主要因素,归纳了地震期间可能发生在桥梁中各种类型的损伤,并对其进行了分类,得出在一些特殊的桥梁中引发损伤的各种形式.通过借鉴和分析了国内外有关桥梁地震的损伤规律,为今后灾区桥梁的修复和重建工作提供一些参考.     

建筑结构地震火灾效应分析方法

为在建筑结构设计时考虑地震引发火灾对建筑结构的作用和影响,提出建筑结构地震火灾效应分析计算方法,此方法结合结构地震反应分析与火灾热力反应分析,通过简化的建筑结构地震损伤模型,考虑地震损伤的同时,连接结构的热传导分析与热力分析,从而实现地震火灾效应计算。运用此方法对一单层和一多层混凝土框架分别进行了分析,并与没有考虑地震损伤时框架的高温试验结果进行了对比,分析结果表明,考虑地震作用后的结构在火灾下的破坏形态可发生改变,结构耐火极限随着地震作用的增加而降低。     

多损伤钢-混组合梁桥力学性能有限元分析方法

为了研究钢-混组合梁桥多损伤状态有限元分析方法,探明不同损伤类型和程度对钢-混组合梁桥力学性能的影响规律,首先,研究了钢-混组合梁桥多损伤组合有限元模拟方法及损伤等级量化评定方法;然后,基于车-桥耦合振动分析了不同车速和不同损伤等级下钢-混组合梁桥跨中动力响应和车体加速度响应;最后,研究了不同损伤等级下钢-混组合梁桥关键截面挠度、板梁间相对滑移与应力的变化规律。结果表明：多损伤组合模拟方法能够有效表征钢-混组合梁桥的多构件损伤交织状态,可实现钢-混组合梁桥多损伤状态的定量描述;随着损伤等级的增加,跨中竖向振动位移和加速度响应峰值增大,车体的竖向、侧倾和俯仰振动加速度也表现出相同的变化规律,与无损伤状态相比,其峰值的最大增幅分别为2.16倍、92.5倍、205倍、565倍和235倍;关键截面的挠度、滑移亦随之增大,钢梁下缘应力变化不明显,混凝土板上缘应力显著增大。