基于抗连续倒塌性能的张弦梁结构撑杆构型与数值验证

针对传统张弦梁结构冗余度低、易发生连续性倒塌的特点,引入变换荷载路径法改进撑杆构型,提出了一种交叉撑杆构型的张弦梁结构体系。以某体育馆张弦梁结构为原型,建立了新型撑杆构型的张弦梁结构基准模型。通过优化撑杆交叉角度、交叉节点位置等参数,得到了多个具有新型撑杆构型的张弦梁结构模型,并采用有限元方法对其承载力与抗连续倒塌性能进行了分析。结果表明：经合理设计,新型撑杆构型的张弦梁结构与传统张弦梁结构在刚度、承载力等方面较为接近,且新型撑杆构型的张弦梁结构承载力与撑杆交叉节点的位置有关;当中间索失效时,下撑杆能代替失效索为结构提供有效的传力路径,且交叉角度较大时新型撑杆构型的张弦梁结构抗连续倒塌性能更好;当边索失效时,交叉撑杆构型的张弦梁结构的竖向位移均较传统张弦梁结构的大幅减小,其抗连续倒塌性能更加优良。     

撑杆失效对张弦结构抗连续倒塌性能的影响

根据张弦结构的受力特点,假定张弦结构为两端受有集中力的弹性连续梁进行分析,得到撑杆失效后上弦截面内力的最大值,给出防止张弦结构发生上弦局部破坏和撑杆连续破坏的充分条件.分别以张弦桁架和张弦梁结构为研究对象,分析撑杆失效对张弦结构抗连续倒塌性能的影响.研究结果表明:撑杆失效后索的应力变化很小,但撑杆失效导致相邻撑杆的内力增加均远大于原撑杆内力的50％,这一方面是因为相邻撑杆承担荷载增加,另一方面是由于动力放大效应,最终导致相邻撑杆的内力增加较多;上弦刚度越小,上弦对撑杆的依赖性越大,由于动力放大效应,撑杆失效的影响越明显.     

大跨度空间张弦桁架结构抗连续倒塌性能研究

大跨度空间张弦桁架结构在局部初始破坏下的传力模式和倒塌机理应深入研究。基于验证后的有限元模型,分别对拉索、柱、支座下弦杆失效下张弦桁架结构的抗连续倒塌性能进行研究,在此基础上给出提升此类结构抗连续倒塌性能的具体措施。研究结果表明:单榀张弦桁架传力路径单一,拉索和支座处下弦杆的失效会导致结构发生连续倒塌。由于纵向联系桁架的支撑作用,相邻榀张弦桁架参与工作,空间张弦桁架结构的最大应力及位移较单榀时大大减小,空间效应显著,在拉索、柱、支座下弦杆失效时均未发生完全倒塌。基于大跨度空间张弦桁架结构的抗倒塌模式,加强张弦桁架和纵向联系桁架交叉区域的弦杆及支座处腹杆、将单索换为双索能够有效提升大跨度空间张弦桁架结构的抗连续倒塌性能。     

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析（PCA）是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。     

抗风索双层弦张弦梁结构动力性能分析

张弦梁结构具有结构简单、受力合理和施工方便快捷等优点。在总结目前几个已建成的大跨度张弦梁工程实例时发现,该结构形式在具备多种优点的同时也存在一些缺点,如跨中处撑杆低垂,室内空间减小,易使人产生压抑感;从结构受力角度来讲,撑杆是受压构件,长细比过大会影响其稳定性,因此考虑在张弦梁结构下弦布设两道索即形成双层弦张弦梁结构形式;在较大风荷载作用下,大跨度张弦梁结构的抗风性能较差。总结以上不足之处,在双层弦张弦梁结构的基础上布设抗风索(即抗风索双层弦张弦梁结构)来提高结构的抗风性能,分析抗风索双层弦张弦梁结构的动力响应。     

抗风索双层弦张弦梁结构的稳定性能分析

综合现有张弦梁结构工程实例,张弦梁结构存在一些不足,如跨中处撑杆低垂,室内空间减小,易使人产生压抑感;从结构受力角度来讲,撑杆是受压构件,长细比过大会影响其稳定性,因此考虑在张弦梁结构下弦布设两道索即形成双层弦张弦梁结构形式;在较大风荷载作用下,大跨度张弦梁结构的抗风性能较差。在双层弦张弦梁结构的基础上布设抗风索(即抗风索双层弦张弦梁结构)来提高结构的抗风性能,采用ANSYS有限元软件详细分析对比了抗风索双层弦张弦梁结构与未布设抗风索的双层弦张弦梁结构的稳定性能。通过对比发现,布设抗风索的结构稳定性能有一定的提高。     

梅江会展中心张弦桁架抗连续倒塌分析

通过对天津梅江会展中心张弦桁架移除关键构件后的残余结构的承载力分析,得到张弦结构的支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆等关键构件的破坏对结构承载力影响最大;为了模拟杆件失效前静力荷载产生的初始变形对结构连续倒塌的影响,采用考虑初始变形的全动力等效荷载瞬时卸载法模拟杆件失效。对支座、边索和边跨桁架支座处下弦杆失效进行连续倒塌动力分析,研究了纵向联系桁架对张弦结构抗连续倒塌的作用,得到平面张弦桁架通过纵向联系桁架组装成一整体,其整体性随着纵向联系构件抗弯刚度的增大而提高,共同作用效果明显。在此基础上,利用山墙的抗风柱,将边跨张弦桁架改变为多支点支承的普通桁架,设计时该抗风柱不仅承担水平风荷载,还承担竖向荷载,从而提高结构的抗连续倒塌能力。并根据该工程的特点提出集桁架支座、张拉端（锚固端）和桁架下弦管于一体的铸钢节点构造,不仅满足建筑要求,还使得该处节点承载力大大加强,可供相关工程参考。     

基于应力比值法的张弦结构动力放大系数研究

在结构连续倒塌分析中,可通过荷载动力放大系数将静力荷载进行放大,从而间接模拟结构的动力响应.目前国内外相关文献中关于动力放大系数取值的观点不同.对于空间结构,杆件失效后剩余结构容易出现塑性;塑性程度对动力放大系数影响较大,使得动力放大系数具有不确定性.提出采用应力比值法研究张弦结构的动力放大系数,其过程为:在设计荷载组合下控制结构不同的平均应力比值,得到不同构件截面大小的结构模型,然后对这些模型进行动力放大系数的分析.为了充分研究动力放大响应,分别定义了弹性位移动力放大系数、弹塑性动力放大系数和荷载动力放大系数.分析结果表明:对于张弦结构,弹性动力放大系数最大不超过2.0;由于塑性的发展,弹塑性动力放大系数有可能超过2.0.荷载动力放大系数取2.0比较保守;建议索破坏时荷载动力放大系数取1.6 ～1.8,其他重要构件破坏时荷载动力放大系数取1.3 ～1.5.     

全填充墙钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能研究

现有建筑结构的抗连续倒塌设计主要以提高失效柱上部梁构件的梁机制和悬链线机制承载力作为主要的设防目标,忽略了既有非结构构件共同承担竖向构件失效后的抗倒塌能力贡献。为研究填充墙对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌性能的影响,该文对拆除中柱构件后的全填充墙钢管混凝土柱 压型钢板组合梁框架剩余结构进行单调竖向静力加载,获得试件竖向荷载 位移关系曲线、整体/局部破坏模式以及构件关键部位的应变变化曲线,并与钢管混凝土组合框架倒塌试验结果进行对比分析。研究结果表明：该类结构的荷载 位移关系曲线分为四个阶段,弹性阶段、弹塑性阶段、裂缝发展阶段和破坏阶段。填充墙作用可以提高钢管混凝土组合框架的抗倒塌承载力,但结构的延性有所降低。基于试验研究结果,利用ABAQUS/Implicit建立了全填充墙钢管混凝土组合框架抗倒塌精细化有限元模型,并验证了建模方法的合理性。在此基础上,分析了不同填充墙开洞率对钢管混凝土组合框架抗倒塌承载力和破坏模式的影响,发现不同开洞率对试件的初始刚度、峰值荷载和位移延性均有一定影响,研究结果以期为该类结构的抗倒塌设计提供一定的参考。     

失效时长和结构延性对基础隔震结构连续倒塌影响分析

利用SAP2000有限元软件建立了一个4层基础隔震框架结构,利用非线性动力分析方法,主要从构件不同失效时长和延性角度分析了基础隔震结构在地震作用下的抗连续倒塌能力。研究结果表明:拆柱后,剩余结构在地震作用下对构件失效时长比较敏感,且随着失效时长的增加,梁端塑性铰转角和失效点竖向最大位移都有所减小;随着梁截面高度的增加,梁端最大塑性铰转角有所减小,抗连续倒塌能力有所提高。     

关于废弃矿山生态修复中动态设计与动态施工的应用

论述了废弃矿山治理与生态修复中动态设计、动态施工、动态管理、以动制动的应用。初勘和初设的不全面性,导致设计对施工的指导有偏差。施工过程中根据地质条件及反馈信息,对设计作动态调整使设计与施工达到良性循环,使工程得以顺利进行。结合实例阐述了信息施工与动态设计的意义及重要性。     

高速铁路路桥过渡段振动特性试验研究

通过某高速铁路试验段现场动载试验,测试过渡段不同断面、不同深度处路基的动应力、弹塑性变形和路基综合动刚度,分析在模拟列车动荷载作用下的动态反应和工程特性。测试结果表明:①级配碎石基床表层对过渡段路基动应力的衰减效果明显,基床表层动应力衰减系数沿纵向逐渐减小,基床底层则逐渐增大;②各断面弹塑性变形主要集中在基床表层,沿纵向呈增大趋势,沿深度逐渐减小;③路基综合动刚度与基床表层、底层、路堤本体的刚度有关。过渡段路基从动应力传递规律、弹塑性变形、路基综合动刚度等方面起到了过渡作用。     

固结应力比对土样动强度和动孔压发展规律的影响

回顾了初始剪应力对土样动强度和和动孔压发展规律的影响,使用动三轴对某土石坝坝基饱和砂砾石料进行动强度试验,研究固结应力比Kc对土样动力特性的影响。分析试验结果如下:所有土料都存在一个转折点Kc′:KcKc′时动强度随Kc的增大而降低,动变形和动孔隙水压力随Kc的增大有稍许加大趋势。转折点Kc′的具体数值与土料性质及所受应力状态有关。本次试验Kc=0.5～3.0,转折点Kc′为2.8左右。Kc过大后,初始剪应力较高、剩余强度较低而导致动强度降低。偏压固结Kc=0.7～1.3时,试验土料最终孔压值均可达到围压;偏压固结Kc≥1.5后,试样最终孔压值是否可达到围压取决于动应力σd是否大于主应力差(σ1c-σ3c),即σd是否形成拉应力使试件伸长。但当Kc很大后,σ1c和σ3c相差太大,需施加非常大的动应力σd才能使其应力应变反向,试样不可能达到初始液化。     

基于振次影响的软土动力参数模型

为了深入研究软土的软化现象,对软粘土进行了一系列的动三轴试验。在软土动力三轴试验的基础上,采用最大动剪模量的计算公式,对软土进行了计算和比较,建立了考虑频率影响因素的经验公式。同时,给出了振次曲线的动态参数的拟合公式,计算分析了软土的动态参数,并验证了该公式的适用性。结果表明,考虑频率影响因素的计算公式能更准确地计算出动态参数,提出的曲线拟合计算公式对不同地区土的适用性较好,可以推广使用,便于进行理论分析以及工程运用。     

砖塔结构动力特性试验分析

介绍了一砖塔——秦峰塔动力特性测试的方法、过程及测试结果,采用环境激励的方法测试了秦峰塔的动力特性,得到了其前三阶固有频率、振型和阻尼比,测试结果可以为同类古塔的维修加固、抗震鉴定等提供依据。     

应力历史对重塑红黏土动力特性影响的试验研究

土体动力特性是影响工程稳定性的重要因素。大量试验研究表明应力历史对红黏土静力特性有较显著影响,但目前研究应力历史对红黏土动力特性影响的成果甚少。为进一步揭示应力历史对红黏土动力特性的影响,对承受过不同应力历史的重塑红黏土土样进行了大量动三轴试验,得到了不同应力历史条件下重塑红黏土的动应力应变骨干曲线及动模量变化曲线,分析了不同应力历史对重塑红黏土的影响规律。试验结果表明：在不超过重塑红黏土强度的范围内,提高土体压实度、围压、固结比和振动频率,有利于提高土体动强度和动弹性模量。为给相关工程提供基础数据及参考,建立了重塑红黏土动力指标与应力历史因素的经验公式。     

强夯法处理杂填土实例

20 0 2年 4月 ,长春首次引进强夯处理大面积杂填土 ,取得了良好效果。本文介绍了杂填土强夯处理中强夯参数、施工要求及效果检验 ,并对杂填土强夯机理提出了几点看法。认为可在类似条件的场所推广 ,使用前景广阔。     

基于温度变化的路基盐渍土动强度参数试验研究

基于英国GDS动三轴试验系统,对青海西部地区的路基盐渍土进行动三轴试验,在温度变化条件下探讨其破坏动应力、动黏聚力及动内摩擦角等相关参数随围压、频率的变化规律,建立了不同动载频率下破坏动应力-围压-温度关系曲面,得到了与温度相关的曲面拟合方程。试验结果表明：土-冰-盐的胶结作用对温度变化极其敏感,随着温度降低,盐渍土的破坏动应力明显增大;动黏聚力和动内摩擦角随温度的降低而增大。     

车桥系统动力特性研究

根据结构动力学理论,结合铁路车辆及斜拉桥的特点,导出了竖向车桥耦合系统的动力方程,结合具体实例进行了动力(自振和强振)计算。     

黄土边坡土动强度研究与发展现状

针对地震作用下黄土土质边坡极易产生滑坡危害的现状,总结出当前黄土动强度的试验研究与发展,为黄土土质边坡在地震作用下的稳定性分析提供了参考,为今后黄土动力学特性的试验研究及发展积累了经验。