RC框架结构损伤指标研究

为了对地震力下框架结构损伤程度进行定量描述,从框架结构刚度退化入手,提出了构件层次上的损伤指标.借助于构件层次上的损伤指标和线性加权的方法进而建立了整个框架结构的损伤模型.采用建立的框架结构损伤模型对一框架结构在地震力下损伤情况进行了分析,获得了地震力下框架结构损伤发展趋势.本文所提出的损伤模型可以对地震力下框架结构损伤情况进行定量描述,为框架结构损伤评估提供一种新的方法.     

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。     

等效剪切刚度的框架结构损伤识别方法

为研究有别于现有侧重于研究结构具体构件(梁、柱及支撑等)的建筑结构损伤识别方法,提出应直接从整体开展框架结构损伤识别方法.将框架结构转换成"等效剪切型"结构,数值分析表明,结构具体构件出现损伤(即刚度发生退化)时,会引起受影响层的等效剪切刚度发生变化,因此,可以采用层等效剪切刚度变化率与层抗侧刚度作为指标来进行结构损伤定位与损伤程度评定.通过大量的框架结构数值模拟计算,归纳出了一套能将损伤定位到结构层及从整体来评定结构损伤程度的方法.     

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

平面钢结构的几何非线性分析

高层钢框架结构体系由于其高宽比较大，柱截面尺寸相对较小，则当其承受较大的竖向荷载时，几何非线性的P－Delta效应将成为影响结构工作性能的主要因素，本文以高层钢框架为研究对象，应用非线性连续介质力学的有限变形理论和泛函和势能驻值原理，建立了U．L．列式的结构几何非线性刚度方程和相应的有限元方法，可用于高层钢框架结构的几何非线性分析计算。本文方法克服了经典梁柱理论的稳定函数法在轴力为拉，压和零时刚度系数表达式各异的不便，通过一榀典型钢框架的几何非线性分析，说明了本文方法的实际应用和可靠性，算例表明，对于多高层钢框架结构，P－Delta效应的影响不应忽略。     

地震激励下SRC框架-RC核心筒混合结构损伤模型

基于前期对往复荷载作用下SRC框架-RC核心筒混合结构中各构件关于主要设计参数敏感度分析和损伤模型的研究成果,提出了以基本自振周期作为自变量的损伤表征函数,并借助结构设计分析软件SAP2000对30层混合结构进行弹塑性动力分析,采用"预定损伤法"揭示了损伤楼层(数量、位置及程度)、高宽比、刚度特征值等因素与整体结构地震损伤之间的关系,最终建立了SRC框架-RC核心筒混合结构的多因素地震损伤模型.研究将增强对SRC框架-RC核心筒混合结构抗震性能研究的系统性.     

多层不规则框架-砖混组合结构的动力学测试与损伤分析

探讨了多层不规则框架-砖混组合结构的动态测试模型与方法,利用环境激励和脉冲激振的方法对湖北省黄石市政府办公大楼进行了综合检测,测量并分析了框架主体结构的动力学特性,对砖混结构的承重墙、梁和楼板等构件进行了局部损伤诊断,并就构件损伤前后的响应幅值和频率特性等进行了分析和比对,为结构的改扩建和抗震设计提供了有益的参考.     

矩形钢管混凝土框架的非线性有限元分析

基于一榀单跨两层矩形钢管混凝土框架的抗震性能试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立了框架的非线性有限元分析模型,模型中考虑了混凝土反复荷载下的刚度退化.通过与试验结果的对比分析,证明利用该模型进行矩形钢管混凝土框架结构的有限元分析是可行的,能真实反映框架结构各阶段的受力状态和最终的破坏结果,具有较大的实用价值,可利用该模型进行不同类型钢管混凝土框架结构的全过程非线性分析,揭示其组成构件的工作机理和破坏过程,以及构件在受力过程中的应力分布等微观机理,为钢管混凝土结构的推广应用以及合理设计奠定基础.此外,通过有限元分析还可以得知框架结构中梁、柱的受力状况和材料利用状况,为结构的优化设计提供依据.     

加载速率对钢筋混凝土结构损伤的影响

目的 为探讨钢筋混凝土结构的动态损伤特性,进一步研究钢筋混凝土高层建筑结构连续倒塌破坏机理.方法 在钢筋混凝土梁柱构件动力特性试验基础上,分析钢筋混凝土梁柱构件的损伤,分别提出考虑加载速率影响的梁、柱构件的损伤演化方程,介绍一种改进的考虑加载速率影响的构件恢复力模型,并对一座6层3跨的钢筋混凝土框架结构模型进行地震作用下动态模拟,分析结构中主要构件的应变、应变率和损伤随时间的变化.结果 通过与试验结果对比,验证了笔者提出模型的有效性.通过数值模拟,得到梁的损伤值为0.06,柱的损伤值为0.17.结论 构件的损伤发展规律相近,且在地震动加速度峰值附近损伤迅速发展;柱的损伤大于梁的损伤.笔者提出的损伤模型能有效地模拟钢筋混凝土结构的损伤特性.     

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明：对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。     

基于G-L理论的混凝土损伤相变协同分析

基于Ginzburg-Landau相变理论,在连续介质力学与唯象理论的框架内,利用协同学系统相变类比的思想,提出了一种新的研究混凝土损伤相变的思路,即将超导相变的Ginzburg-Landau理论类比到混凝土损伤相变过程中来,并且取得了良好的研究成果.首先推导出了混凝土损伤相变的本构模型表达式,并计算出了损伤模型的线性解和非线性解及其相关函数,然后用大型数值模拟软件RFPA进行模拟验算,验证了该研究成果的正确性.     

混凝土单轴受压本构模型及其应用

通过一个细观模型,从损伤的角度解释混凝土在压应力作用下应力-应变关系的非线性和应变软化,根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受压混凝土的弹塑性损伤本构模型,可导出已有单轴受压本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和塑性变形经验表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受压试验结果相比较,结果吻合良好.     

混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用

在有限元软件ABAQUS中,为混凝土材料定义了一种材料模型:塑性损伤模型,它可以模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象,而且使用也较为方便.本文基于能量损失原理,编制相关的计算程序,获得了现行《混凝土结构设计规范》提供的混凝土受压和受拉应力-应变关系曲线对应的混凝土损伤因子随应变增长的变化曲线.基于本文的研究成果,介绍了损伤因子在钢筋混凝土构件、新型钢管混凝土-钢筋混凝土梁节点和整体结构弹塑性分析中的应用实例.本文的有关论述和方法可为同类研究提供参考.     

三峡水电站钢蜗壳外围混凝土损伤分析

将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算,研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律,为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算,细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时,其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备,结构设计合理。     

损伤力学在混凝土强度分析中的应用

把损伤力学用于混凝土的强度分析,论述了混凝土材料强度的概率统计特性。在此基础上定义了一种新的损伤变量,运用损伤变量的概念,结合菜学理论,定量的探讨了混凝土强度的尺寸效应,结合经典莫尔强度理论破坏准则,利用损伤力学理论分析了约束混凝土在三向应力状态下的本构关系,给出其计算表达式。     

焊接热影响区的连续损伤力学模型

运用连续损伤力学方法研究了焊接热影响区的韧性损伤和低周疲劳损伤的演变规律,提出了相应的损伤力学模型。该模型不仅能描述损伤的前期演变规律,而且还可以反映损伤的后期加速现象,计算结果与试验值与相当吻合。     

基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型

为了准确地模拟混凝土材料的力学性能,从有效应力的角度出发,基于连续损伤力学基本原理,根据混凝土的应力-应变关系曲线(以改进的Saenz曲线为例),推导出混凝土受压损伤演化方程,建立基于应力-应变曲线的混凝土弹塑性损伤本构模型,并且开发进入ABAQUS中;通过数值模拟与试验结果对比分析,结果表明该本构模型可很好地描述混凝土的塑性变形、刚度退化的力学行为;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验进行模拟,结果表明该模型可较好地模拟地震作用下钢筋混凝土桥墩的损伤演化过程,因此该方法建立的混凝土弹塑性损伤本构模型具有工程应用意义.     

钢筋混凝土压弯构件低周疲劳损伤的抗力衰减试验研究

通过钢筋混凝土压弯构件的低周疲劳损伤试验,应用损伤力学理论建立构件强度退化计算模型;根据本文有国内已有的压弯构件试验数据统计分析,得到了钢筋混凝土压弯构件循环位移与卸载至零时残余变形的回归公式;给出了强度退化公式中的参数计算方法;在此基础上,计算钢筋混凝土框架地震损伤后的层间剩余强度,为地震后损伤结构修复及抗震能力评定提供理论基础。     

地震作用下大型渡槽结构输水功能可靠性分析

大型钢筋混凝土渡槽作为生命线类水工结构,其输水功能可靠性至关重要。然而,一方面混凝土材料的力学性能表现出显著的随机性与非线性特征,另一方面渡槽结构在服役期内可能遭受不确定的灾害性地震作用,对渡槽结构的服役安全带来威胁。为此,采用混凝土随机损伤力学模型量化混凝土随机性与非线性耦联下渡槽结构的动力响应,并基于概率密度演化理论给出了渡槽结构输水功能可靠性分析方法。以某实际大型钢筋混凝土渡槽结构为例,详述了渡槽结构输水功能可靠性分析的原理和实现流程。研究表明,概率密度演化理论可以准确高效地对渡槽结构输水功能可靠性进行评估;不同设计水准下渡槽结构的输水功能可靠性指标存在一定的差异,在设计初期应予以合理考虑。     

混凝土损伤本构模型研究评述

现有混凝土本构关系主要是基于成熟的经典弹塑性模型所建立的,弹塑性模型在数学上较严格,但是与混凝土材料破坏机理不协调,各国学者针对混凝土这类特殊多相复合材料提出了很多基于不可逆热力学理论的损伤本构模型。系统综述了混凝土损伤本构研究的成果,在分析了各个有代表意义的混凝土损伤本构模型基础之上,对比研究了各个模型的特点及各自适用范围,通过总结前人成果,为损伤本构模型研究提供了思路。