桥梁破坏状态震害预测分析

通过对桥梁进行在不同烈度情况下的震害预测,采用了两种分析方法,第一种是进行静力计算,第二种是Pushover分析方法,对桥梁做出更为准确的评估,并以桥墩顶点处弹性和弹塑性位移角极限值来判别出桥梁破坏极限状态,最后采用具体算例对桥梁进行预测评估。     

基于汶川震害分析的强地震作用下结构地震累积损伤研究

汶川大地震中大量的房屋结构遭到了不同程度的破坏,震害调查表明,结构地震倒塌破坏机理仍不清晰、明确。本文通过对一高层结构的地震累积损伤分析,建立了能够考虑累积损伤的数值分析模型,分析了结构的地震损伤累积破坏程度,并和Pushover分析结果及振动台试验结果进行了初步的对比研究,认为基于累积损伤模型的弹塑性动力时程分析方法更为合理、计算结果更为准确可靠,能够较好地描述结构的地震破坏机理。     

多点激励下高墩大跨桥梁抗震性能分析

基于OpenSEES平台,建立高墩大跨桥梁的弹塑性结构模型,对比分析在一致地震激励及行波输入下桥梁结构的地震反应特性,并对行波输入下高墩桥梁的破坏过程进行详细研究。分析结果表明,地震波频谱特性及地震动输入方式对桥墩的出铰位置和破坏顺序有较大影响;高墩的破坏主要表现为弯曲破坏,单墩墩顶截面出铰或达到极限状态往往先于墩底截面,设计时应引起重视。     

基于IDA方法的高层剪力墙结构地震易损性分析

增量动力分析方法是一种以弹塑性时程分析为基础的分析方法,不仅能较合理地评估不同性能水准下结构抗震能力,并且能够反映结构从弹性到弹塑性、逐渐损伤直至破坏倒塌的全过程。在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,以4个不同结构高度的模型为算例,得出结构在3个地震水准下,超越5个破坏等级的概率,研究不同结构高度对结构抗震性能的影响,可为研究工程结构的地震破坏和损失提供有力的科学依据。     

弯扭复合作用下RC圆形桥墩滞后性能及模型研究

多维地震作用下,斜交桥和曲线桥梁等非规则桥梁的钢筋混凝土(RC)桥墩受到轴压、弯曲、剪切和扭转复合作用,特别是在扭转作用,引起非规则桥梁RC桥墩弯剪失效,从而影响桥梁结构的抗震性能。为了阐明弯曲和扭转耦合作用对RC圆形桥墩滞后性能的影响,对扭弯比不同的12个RC圆形桥墩进行循环试验研究,评价弯扭相互作用对RC桥墩抗弯性能和抗扭性能的影响,并基于试件的破坏特征以及力和位移关系等试验结果,建立能够预测弯扭相互作用下RC桥墩滞后性能的恢复力模型。结果表明,弯扭相互作用降低了RC桥墩的抗弯和抗扭承载力,桥墩的变形特征和失效模式发生了改变,损伤破坏区域要高于弯曲塑性铰长度区域。提出的考虑扭弯比影响的RC桥墩的弯曲恢复力模型和扭转恢复力模型,可以较好预测弯扭相互作用下RC圆形桥墩的滞回性能。     

复杂高层结构大震弹塑性静力和动力分析对比研究

本文在基于大型通用有限元软件ABAQUS的基础上,利用ABAQUS丰富的单元及材料库、强大的非线性计算功能,并采用相应的计算模型和数值计算方法,对复杂高层结构罕遇地震作用下进行了弹塑性动力分析,并和Pushover分析结果及振动台试验结果进行了初步的对比研究,认为弹塑性动力时程分析方法更为合理、计算结果更为精确,是在罕遇地震作用下结构验算更为可靠的分析方法。     

超大跨斜拉桥顺桥向地震损伤分析与控制

以一座试设计的主跨1 400 m的斜拉桥为例,采用弹塑性方法并引入地震损伤指标分析了不同强度地震作用下飘浮体系和弹性约束体系的地震损伤与破坏模式;研究了极端地震作用下损伤控制策略对斜拉桥损伤控制效果的影响。结果表明:极端地震作用下,主塔和桥墩分别遭受局部失效和严重损伤,发生了典型的弯曲单塑性破坏;基于Park损伤指数的附加耗能阻尼器的损伤控制策略可显著控制主塔、桥墩地震损伤和主梁位移,满足损伤控制目标要求,改善了桥梁的整体抗震性能。     

车辆撞击作用下RC桥墩动力响应

采用LS-DYNA建立了钢筋混凝土(RC)桥墩水平撞击有限元模型,简要介绍了有限元建模技术及相关参数的取值,并通过与水平撞击试验结果进行对比,验证了目前较为常用的2种混凝土本构模型和钢筋本构模型的有效性,进而验证了有限元结果的有效性,并进一步研究了桥墩在等代车辆撞击作用下的破坏机理,分析了与桥墩动力响应和损伤程度有关的影响参数。结果表明:对于水平撞击试验而言,采用MAT_SCHWER_MURRAY_CAP_MODEL(145^#)混凝土和MAT_PLASTIC_KINEMATIC(3^#)钢筋材料模型构建的有限元模型能够更加准确地反映RC桥墩在等效车辆撞击作用下的动力特性、剪切破坏模式和损伤分布; 在等代车辆撞击作用下,混凝土的损伤累积主要集中于墩底剪切带处,而桥墩其他部位的混凝土未出现明显损伤累积; 参数分析结果表明,增大撞击质量能够显著增大撞击荷载峰值、桥墩变形和损伤程度; 提高撞击位置会使桥墩破坏模式由局部剪切破坏转变为整体弯曲(或弯剪)破坏; 在相同撞击冲量下,撞击荷载峰值、桥墩变形和耗能会随撞击速度增加而增大。     

框架-核心筒结构振动台试验全过程动力弹塑性仿真

采用动力弹塑性分析方法,对某高层建筑普通钢筋混凝土框架-核心筒结构的振动台试验的全过程进行仿真分析,并就结构动力特性、顶点位移、最大层间位移角以及结构损伤与破坏过程同振动台试验结果进行了对比分析。结果表明,仿真分析结果与试验结果吻合良好;所采用的动力弹塑性分析方法能够正确反映结构的受力状态与变化过程,实现了振动台试验全过程的模拟与结构破坏过程的重现。     

基于修正弹塑性损伤模型的钢筋混凝土高桥墩地震损伤分析

Faria-Oliver损伤本构模型是一种模型参数少、标定方便、计算效率较高的混凝土弹塑性损伤本构模型,但此模型对循环荷载作用下混凝土受拉行为的描述略有不足;针对此点提出了修正模型,并基于大型有限元软件ABAQUS编制了修正模型的用户材料子程序VUMAT,对钢筋混凝土高桥墩进行了地震损伤分析。分析结果表明:基于提出的修正Faria-Oliver损伤模型对高桥墩进行地震损伤分析,能有效识别高桥墩在地震作用下的典型损伤破坏过程。并进而发现高桥墩在地震作用下易发生多处损伤,且损伤位置以及损伤演化过程对地震动频谱特性具有敏感性的特点。     

钢箱拱桥试验模型的设计

以罗浮山东江博罗大桥为实体桥,利用相似原理、方程分析法和量纲分析法,对该系杆拱桥进行相似分析,建立钢箱拱桥试验模型,再利用方程分析法,求弹性模量和密度需满足的条件,为碳纤维吊、系杆在拱桥中的推广应用提供了可靠的理论依据。     

辽西冻风积土动力测试与动损伤机理研究

风积土颗粒间包含的孔隙自由水在冬季负温作用下会发生冻结现象。为研究冻风积土在行车等动荷载作用下产生的动力损伤机理及其特征,利用GDS冻土三轴测试系统对不同条件下的冻风积土试样进行三轴加载,获得了不同条件下的动应力–应变曲线,并利用有效应力分析法对损伤有效应力及累积塑性变形进行确定。将Helmholtz自由能作为塑性势函数建立了损伤演变率与损伤释放率之间的数学关系,并依照塑性势函数和累积塑性变形率间的线性假设建立损伤演化模型。利用本文所提出的有效应力分析法对建立的P模型参数进行拟合,结果表明P模型计算结果与相关文献动损伤模型计算结果比较吻合。对比由循环加载造成的疲劳损伤与塑性区发展造成的塑性损伤发展过程,得到了冻风积土初期动损伤以塑性损伤为主,后期以疲劳损伤为主的结论,并且确定各条件下塑性损伤的阈值,为冻风积土路基的动力灾害防治提供理论依据。     

FRP加固桥梁RC短柱拟静力及网络拟动力试验

针对桥梁钢筋混凝土(RC)短柱刚度大而剪跨比小的特点,通过试验方法研究其抗震性能。制作了7个受剪承载力不足的短柱试件,在恒定轴力作用下分别进行未加固短柱、碳纤维(CFRP)加固短柱和玻璃纤维(GFRP)加固短柱的拟静力试验和网络拟动力试验。分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线和刚度退化曲线,研究其延性、强度和刚度,并初步比较了拟静力试验结果与拟动力试验结果的差异。试验结果表明:FRP加固RC短柱能够在基本不改变结构动力特性的条件下,有效地增加延性,改善抗震性能;试件在拟动力试验中耗能能力小于拟静力试验中耗能能力。研究成果可为加固RC结构的抗震分析和工程设计提供参考。     

常用弹塑性分析软件在建筑结构推覆分析中的计算对比

比较了常用弹塑性分析软件的推覆分析功能,分析了塑性铰模型和纤维束模型在模拟梁柱构件上的差异,纤维束模型、壳元损伤模型和弹塑性墙元模型在模拟剪力墙构件上的差异。通过四个算例对比了五个软件的计算结果,发现各软件计算的结构承载能力存在较大差异。分析了各软件计算结果不同的原因,供设计人员在进行结构推覆分析时参考。     

群桩基础桥梁抗震分析简化模型

首先回顾了桩-土-结构共同作用的分析方法和我国大跨度桥梁抗震分析中对于桩基础的处理方法,然后在分析已有的桩基础简化模型的基础上,建议了一种更加合理有效的桩基础简化模型。采用各种简化模型对一座大跨度桥梁进行抗震分析,计算结果表明本文建议桩基础简化模型具有更高的精度。     

裂隙岩体弹塑性损伤本构模型及其加锚计算(英文)

根据裂隙岩体的弹塑性损伤变形机制，建立了断续多裂隙岩体在初始损伤、损伤演化和塑性损伤变形状态下的三维弹塑性损伤本构关系。在此基础上，建立了空间损伤岩锚柱单元模型，模拟锚杆对断续裂隙岩体的支护效果。最后，将建立的模型应用于三峡船闸高边坡，进行了边坡加锚裂隙岩体三维非线性有限元计算，获得了较为满意的结果。     

采用修正塑性功硬化参数的双屈服面模型及应用

 首先对国内外双屈服面模型的发展进行回顾,指出土体模型中双屈服面概念的必要性和合理性。其次以平面应变试验结果为基础,直接推导出双屈服面模型各部分关系式,其中体积屈服面以塑性功为硬化参数,硬化函数与试验结果吻合程度较好,剪切屈服面以修正塑性功为硬化参数,满足了其与硬化面关系唯一性的要求,并可反映硬化–软化全过程。为使其能较方便地应用于数值计算方法,推导适用于双屈服面模型的弹塑性刚度矩阵。最后应用该模型对一高填土工程的变形进行计算,比较显示其与实测结果较为吻合。     

Seismic energy dissipation and local concentration of damage in bridge bents

Seismic damage on bridge systems is basically concentrated on the piers. Hence, it is necessary to develop comprehensive studies oriented to improve our understanding of the bridge bents seismic response. Accordingly, the seismic behaviour and local concentration of damage within a typical bridge bent were analysed, considering different rotational restrictions of the foundation-soil system and different steel ratio arrangements. The contributions to structural damage of both, maximum deformation and cumulative damage, were assessed for records with different characteristics. The results showed that the amount of damage dissipated by the bent and the distribution of damage were strongly affected by the flexural strength variation along the columns. In models with non-uniform strength distribution, the inelastic demands were concentrated on few plastic hinges and bent degradation and failure were reached before the energy dissipation capacity of all potential hinges occurred. The analyses results also showed that the rotational restriction imposed by the foundation had a notable influence on the energy dissipation capacity and location of damage. Finally, the determination of damage indices in plastic hinge regions showed that most of the damage is produced by the cumulative effect of plastic energy dissipation, independently of the ground motion characteristics.