暴雨荷载下平台布局、上部重量和结构可靠性的关系

通过对暴雨荷载下，西北海湾中简易护套、顶托、布局等坍塌行为的对比，研究了平台布置与结构可靠性的关系。采用两种不同性能分析的方法确定极限强度，对确定的结构，给出了截然不同的RSR值。评估了上部重量变化对结构可靠性的影响，结果发现可靠性与结构的布局有关，这种影响在现行的指南中没有提及。研究也显示在不同的平台布局以及相同环境下，同一组固定荷载和环境荷载因素具有不同的可靠性。而且，在某些情况下，采用工作应力设计方法比荷载一抗力设计系数法可以得到更一致的可靠性结果。     

水下爆炸离心机试验中爆炸荷载的缩比关系研究

水下爆炸原型试验受到场地环境等多种因素的制约,离心机缩比试验为研究结构在水下爆炸作用下的破坏提供了新的思路。离心机缩比模型试验通过放大一定倍数的加速度对模型进行缩比,同时模型在几何布局上缩小相应的比例达到与原型试验的几何相似。文章首先建立80kgTNT装药水下爆炸数值模型,并将计算结果与原型试验进行对比,确定合理的比例爆距观测点,验证模型可靠性,继而采用相同的材料参数与建模方式建立1gRDX装药(等效1.62gTNT装药)在不同离心加速度条件下的水下爆炸缩比试验数值模型,并将计算结果与离心机试验结果进行对比,讨论相似率在水下爆炸离心机缩比试验中的应用,研究不同的物理量在离心机试验中的缩比关系以及附加离心加速度对缩比试验中水下爆炸动态荷载的影响。     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

由四点弯曲试件确定混凝土的断裂与强度参数

提出了采用四点弯曲试件确定混凝土的断裂参数与强度参数的理论模型与具体应用方法。建立了四点弯曲条件下混凝土试件名义强度的表达式。研究了不同虚拟裂缝扩展长度取值对断裂与强度参数确定结果的影响规律。分析结果表明:仅需采用小尺寸四点弯曲试件的峰值荷载,即可同时确定混凝土无尺寸效应的断裂韧度与拉伸强度。通过不同学者的试验验证,证明了所提模型与方法的合理性与可靠性。研究为混凝土真实材料参数的合理确定提供了新思路。     

火灾高温下耐火保护钢梁设计荷载的分析

研究了火灾高温环境下耐火保护钢梁温度和结构的变化,运用有限元软件ANSYS模拟不同涂料厚度的耐火保护钢梁在标准温升模型、慢速和快速温升BFD模型3种温升曲线下,荷载作用不同时的最大挠度值,并与Robertson-Ryan准则中的最大挠度值比较,确定耐火保护钢梁的设计荷载值。结果表明,采用标准火灾模型代替自然火灾模型确定的设计荷载是不安全的;钢梁最高温度越高,设计荷载越低;随着涂料增厚,温升速率的改变对设计荷载值的影响逐渐明显。     

汶川地震紫坪铺进水塔的动态响应研究

作为高耸塔式结构的进水塔在强地震作用下的抗震稳定性具有非常重要的地位。采用时程分析法,辅以反应谱分析法,对地震荷载曲线的确定进行了研究。在研究过程中分析了两种方法共三种地震荷载曲线,通过对比结果得出时程分析法所确定的地震荷载曲线的准确性。根据该曲线进行紫坪铺1#进水塔的5.12汶川地震稳定性时程分析。针对低周往返地震荷载作用下,塔体结构与塔背山体以及地基岩体间薄弱面在张开、闭合、滑移过程中的应力释放和应力调整规律,引入动态接触单元,采用弹性连接和动态接触两种方法研究高耸进水塔结构在地震荷载作用下的抗震性能,确定塔体的整体抗震稳定性是可以保证的。采用动态接触研究进水塔-岩体联合动力相互作用是十分必要的。     

既有预应力混凝土梁现存预应力和极限荷载确定

进行了从某公路桥拆下的两根空心板梁现场足尺试验,采用裂缝宽度测试仪、应变片和导杆引伸仪三种方法来确定消压荷载,采用简化弹性方法计算现存预应力,以受压区混凝土破坏为破坏准则来确定极限荷载。采用应变片方法来确定消压荷载最具有重复性和可靠性,采用裂缝宽度测试仪方法来确定消压荷载偏于不安全;按现行公路桥规(JTGD62—2004)中确定预应力损失的方法计算预应力筋相应的各种损失,对试件的开裂荷载、消压荷载、现存预应力和极限荷载进行理论计算;实测结果与理论计算结果基本吻合,可为既有预应力混凝土梁现存预应力和极限荷载的确定提供参考。     

Davidenkov土动力非线性模型在OpenSees软件中的实现与应用

在地下空间被大规模开发的过程中,地下结构抗震问题逐渐得到重视,由于地下结构的特殊性,对于地下结构周围地基土动力性质的研究显得尤为重要。土在动荷载作用下会出现非线性、滞后性和变形累积性等力学特性,骨架曲线可以通过实测资料采用函数进行拟合的方式确定。本文以武汉地区软土为研究对象,通过共振柱试验得到不同围压下剪应变和剪切模量的关系,并拟合出Davidenkov模型中的参数。以Open Sees地震工程模拟开放体系为平台进行二次开发,编制Davidenkov模型材料子程序,并对该黏土在地震作用下的动力响应进行了分析,同时对比试验结果验证了程序的可靠性。     

基于区间模型的混凝土碳化耐久性 非概率可靠度评估

针对碳化耐久性概率可靠性评估需大量统计样本、实施中较为困难的问题,基于区间模型建立了钢筋混凝土碳化耐久性非概率可靠性评估模型,采用示例通过与规范中表达式结果对比,初步验证了所建模型及方法的有效性。基于碳化试验,发现概率与非概率可靠度指标临界值分别取1.25和1.0时,二者具有相同的碳化耐久期限。在相同计算精度条件下,与概率可靠性评估相比,非概率可靠性评估不确定参数取值易于确定,实用性强。进一步通过对不确定参数的区间特性进行灵敏度分析,发现与温度和湿度相比,保护层厚度的区间特征对钢筋混凝土结构碳化耐久年限影响最为明显。建议在钢筋混凝土结构所处环境人为无法干预的状况下,施工中严控保护层厚度可以有效提升结构碳化耐久年限。     

水平荷载作用下钢框架预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架 预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。     

On the relationship between platform topology, topside weight and structural reliability under storm overload

The relationship between platform configuration and structural reliability is investigated by comparing the collapse behaviour of simple jacket, jack-up and monopod topologies under storm loading in moderately shallow North West Shelf (NWS) waters. Two different pushover analysis methods are used to find the ultimate strength, which give quite different reserve strength ratio (RSR) results for certain structures. The effect on the structural reliability of varying topside weight is also assessed. It is found that the reliability trends are strongly dependent on structural topology — an effect that is not included in current Codes of practice. It is also shown that a single set of partial load factors for dead and environmental loads cannot achieve uniform reliability across different platform configurations in the same environment. Furthermore, in some cases, a working stress design format gives more consistent reliability results than the load and resistance design factor approach.     

Calibration of strength reduction factors for concrete masonry

Despite the variation in structural reliability which results from a combination of the current non-probabilistically derived load and strength reduction factors. the number of structural failures involving concrete members is quite small. This suggests that it would be reasonable to identify the mean values of reliability for the different limit states according to present code formulations and to calibrate the new strength reduction factors to match these mean levels of reliability. Such work has been done in concrete and a set of revised strength reduction factors has been developed.

In this study we will develop a set of strength reduction factors which are calibrated to the strength reduction factors given elsewhere. This set of strength reduction factors is developed by considering the relative uncertainty in failure modes and loading states between the two materials, concrete and concrete masonry, which are involved in the calibration.     

System reliability of timber structures with ductile behaviour

The present paper considers the evaluation of timber structures with the focus on robustness due to connection ductility. The robustness analysis is based on the structural reliability framework applied to a simplified mechanical system. The structural timber system is depicted as a parallel system. An evaluation method of the ductile behaviour is introduced. For different ductile behaviours, the system reliability is estimated based on Monte Carlo simulation. A correlation between the strength of the structural elements is introduced. The results indicate that the reliability of a structural timber system can be significantly increased due to the ductile behavior.     

一个考虑冻融循环作用的结构性定量参数的试验研究

土的结构性可以从本质上揭示土体的工程性质和行为本质。冻融循环对土体结构性有着非常重要的影响。在结构性定量参数"综合结构势"的基础上,增加考虑了冻融循环对土结构性的影响,提出了一个考虑冻融循环对土结构性的影响作用的结构性定量参数(简称冻融结构势)。并通过单轴压缩试验和单轴循环加卸载试验分别获得原状土、浸水饱和土及不同冻融循环次数下土样的单轴强度、失效应变、回弹模量和能量耗散,对用不同参数表示的冻融结构势进行了对比和分析。并利用CT扫描试验获得了不同冻融循环次数下土样中间截面的CT数均值,对冻融结构势进行了验证。认为不同参数表示的冻融结构势反映了土体结构性的不同方面,而用强度和能量耗散表示的冻融结构势能够较好地反映土结构性随冻融循环次数的变化情况,并提出在不同参数表示的冻融结构势之间的关系可能跟土质、加载方式等因素有关,明确了下一步的研究方向。     

Load testing, structural reliability and test evaluation

A brief review of the history and types of load testing is followed by an examination of the effects of load test and other information on structural reliability. Two aspects are studied. (1) Multi-mode proof testing is posed as a system relability problem with one or more inequality conditions on structural performance. After-test reliability can then be found using standard system reliability methods from the reliability of the system augmented in “series” with the test mode, divided by the reliability in the test mode alone. (2) Test evaluation procedures for several applications are analysed using simulation of destructive sample tests, including strength uncertainty discoverable by testing and other non-test uncertainties in strength and loading. Evaluation rules are found to have a significant effect on the achieved reliability of test-based design.     

压型钢板截面特性计算方法的分析比较

对不同厚度、不同强度的压型钢板采用不同方法计算其截面特性,并对其截面特性进行分析比较.结果表明:目前我国由压型钢板供货商提供的压型钢板截面特性未考虑钢板强度的影响,用于结构设计或组合楼板施工阶段设计偏于不安全.对试验确定压型钢板截面特性的方法进行分析,从可靠度的角度出发,认为通过试验确定截面特性的方法不宜用于结构设计....     

混凝土强度不足对结构性能影响的研究

从钢筋混凝土结构设计理论出发 ,研究了混凝土强度不足对各种不同类型结构构件承载能力、截面裂缝宽度及结构耐久性的影响 ,并提出了相应的处理办法 ,供钢筋混凝土结构设计施工、可靠性检测和加固改造参考。     

混凝土柱构件可靠性对随机参数的敏感性研究

为确定可靠性分析计算中的敏感性因素,提高分析结果的准确性,针对现有的结构可靠度对随机参数敏感度计算方法的不足,提出一种新的实用敏感度计算方法,用该方法分析了结构静强度可靠度计算中的敏感性因素.新方法通过定义一组无量纲敏感度指标,比较各随机参数对可靠指标的影响程度.考虑结构抗力随时间劣变和抗力不随时间变化两种情况,分别将该方法应用到在这两种情况下的随机参数敏感性分析中.在分析过程中,用随机变量来描述分析过程中的各种不确定性因素.每个随机变量用各自的概率分布形式和相应的分布参数描述.将该方法应用到不同受力状态下钢筋混凝土柱的敏感性分析中,得到影响钢筋混凝土柱可靠性的敏感性因素.研究结果表明:该方法能够求出各随机参数对结构静强度可靠度指标的影响程度.用理论和实例计算证明了新方法合理可行.论文的研究对结构的设计、施工和检测具有较大的理论和实践意义.     

钢筋混凝土住宅结构可靠性分析

结构荷载和抗力作为结构可靠性分析时的重要参数,直接影响着结构可靠性。在对典型钢筋混凝土住宅结构楼面活荷载以及结构构件材料强度、几何参数等抗力参数调查的基础上,系统地研究了当前住宅结构的可靠性水平,分析了楼面活荷载取值标准对住宅结构可靠度的影响以及装修增加荷载对楼板可靠度的影响,得出了住宅结构钢筋混凝土受弯构件可靠度降低的主要原因。     

岩石模型结构面的取样代表性试验研究

岩石结构面的代表性取样是开展不同尺寸模型结构面直剪试验的前提条件,直接影响到结构面抗剪强度尺寸效应试验结果的有效性和可靠性。通过对取样尺寸为10 cm的18组岩石结构面粗糙度系数(JRC)的测量和统计分析,得到该尺寸岩石结构面试样的粗糙度系数分布规律,表明模型结构面取样代表性评价的必要性。基于结构面粗糙度系数非均一性分布特点,以及对简单随机取样法和分层取样法2种概率取样方法的比较分析,提出基于分层取样法的岩石模型结构面代表性取样方法,该方法采用JRC四分位法确定各层样本的数量比例,再利用分层取样公式计算样本的取样数量。通过岩体结构面抗剪强度的力学机制分析,对试样取样代表性和力学可靠性进行校验,结果表明,采用该取样方法能较好地代表该尺寸的表面形态分布,取样结果也较好地满足力学试验的统计精度要求。