基于精细积分法的结构碰撞动力系数谱研究

将精细积分法引入结构碰撞问题研究中,并借鉴已有反应谱定义提出结构碰撞加速度动力系数谱的概念,采用精细积分法对相邻结构进行了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地下碰撞加速度动力系数谱研究。结果表明,精细积分法用于结构的碰撞分析,计算精度和效率较高,对求解结构碰撞问题是适用的;不同场地类型的地震动输入下,结构的碰撞响应有差异,总体上Ⅱ类场地结构碰撞力响应最大;结构碰撞力对初始间隙大小并不敏感,阻尼比的增加使结构的碰撞力响应降低。     

高墩抗震的传递矩阵法

高墩是桥梁的主要承重结构,对其进行抗震性能的分析显得尤为重要。传递矩阵法是一种新型和高效的计算方法,根据高墩的弯曲、轴向变形,导出了高墩单元水平方向和竖直方向的传递矩阵。给出了用传递矩阵法计算高墩水平方向和竖直方向的振动频率、振型、地震内力和变形的计算公式和步骤。算例表明,此法简单有效。     

曲线桥梁漂浮抗震体系地震模拟振动台试验及有限元分析

针对曲线桥梁地震中损毁严重、修复困难等问题,提出曲线桥梁漂浮抗震体系基本概念、结构组成及设计方法,并探讨其工作原理。将漂浮抗震体系概念、方法用于制作的1/20曲线桥梁模型进行地震模拟振动台试验及有限元分析。结果表明,该模型桥梁在地震发生后桥墩顶加速度峰值较墩底降低率最大为24.6%,梁体在桥墩上部成漂浮状态能减小桥墩受力;试验过程中模型未倒塌,表明该体系抗震性能良好,可用于高烈度抗震地区的曲线桥梁设计。     

非规则高墩曲线桥梁振动台试验研究

据模型相似原理及多点激励理论,对缩尺比1:20的钢筋混凝土高墩曲线桥梁进行地震模拟振动台试验。研究高墩曲线桥梁结构在不同频谱地震波、不同峰值加速度及局部场地效应作用下高柔桥墩损伤模式及结构动力响应规律。结果表明,高柔桥墩损伤有明显的分布柔性特点,墩高差对桥墩裂缝开展及桥梁动力响应影响显著;不同频谱地震波作用下曲线桥梁结构动力响应规律各异;曲线桥梁结构动力响应峰值与地震波加速度峰值基本呈线性增长;局部地形效应使结构动力响应增大,导致曲线桥梁结构动力响应呈非线性增长;高墩曲线桥梁地震响应有明显空间性,首尾桥墩顶径向动力响应较大,易发生横桥向落梁破坏。     

碳纤维混凝土单轴循环受压应力应变曲线试验研究

为了研究碳纤维混凝土的力学行为,制作混凝土试块进行单轴循环受压试验,分析碳纤维不同长度和掺量等影响因素对混凝土力学性能的影响.试验表明:掺有碳纤维的混凝土试件不仅呈现出了比较明显的延性破坏特征,而且还可以使混凝土的循环受压力学行为得到显着的提高,主要表现为提高峰值应力、峰后延性和滞回耗能能力,也减小了刚度退化程度和塑性应变累积等.基于本试验得到的结果,建立了碳纤维混凝土受压应力应变曲线方程,为碳纤维混凝土结构设计和工程应用提供了帮助.     

基于精细积分法的结构碰撞反应谱研究

碰撞是导致结构地震破坏的重要原因之一,其与两碰撞结构的动力性能和地震作用密切相关,应给出与两个结构动力参数相关的反应谱,以指导结构考虑碰撞的抗震设计。本文给出相邻结构碰撞加速度反应谱定义,推导了精细积分法碰撞计算公式,进行了该反应谱曲面的分析和探讨。结果表明,精细积分法适用于结构碰撞问题的计算,可得到高精度的解,无条件稳定且可提高计算效率。碰撞会加大结构的加速度响应;动力特性相同的两相邻结构产生的响应有差异;增大阻尼比和相邻结构阻尼比差别、以及设置足够大的初始间隙,可有效降低结构的碰撞响应。     

陶砂微粒混凝土力学性能研究

设计不同陶砂和碎石含量的微粒混凝土试件,对钢筋混凝土结构相似模型材料微粒混凝土进行力学性能静力试验研究,结果表明微粒混凝土破坏模式以斜压剪切脆性破坏为主,其应力–应变全曲线与普通混凝土相似,具备在结构试验中模拟混凝土结构的弹性和非弹性阶段力学特征的特点。粗骨料采用陶砂添加碎石拌和,在满足弹性模量需求的同时,还可增加结构模型自重和降低人工配重,使结构动力试验模型质量分布更接近实际,便于在小型振动台上实现大型结构缩尺模型试验。     

地震模拟振动台扩展系统理论分析及试验研究

为利用单振动台进行空间大跨度结构动力试验,提出地震模拟振动台扩展系统概念。根据达朗贝尔原理对系统子台进行动力平衡分析,建立振动台扩展系统理论分析模型,通过考虑振动过程中上部结构对子台的动力影响,合理确定动力方程关键参数,改变系统参量可实现结构多点激励研究。设计并制作振动台扩展系统,试验结果表明,系统子台反应有明显时滞、增幅效应。试验及算例表明,本文理论正确,方法可行,对地震模拟振动台试验系统的发展有实际意义。     

地震碰撞分析中接触单元模型的精细积分解法

地震碰撞数值分析是结构抗震研究的重要内容,本文将精细积分法引入到地震碰撞数值分析中。结合5种常用接触单元模型的特点,将碰撞力计算式表达成统一的形式,推导了碰撞阶段的精细积分公式。将地震碰撞过程划分为碰撞阶段和非碰撞阶段,对不同的阶段采用不同的积分步长,并且提出一种基于线性加速度假定的碰撞时刻搜索法。用两小球自由弹性碰撞模型对精细积分法程序进行验证。并采用本文方法对Chau振动台碰撞试验进行了数值仿真。结论为：本文数值分析方法既保证了模拟地震碰撞的精度又具有较高的计算效率;在地震碰撞分析中应合理选择接触单元模型和模型参数;对于近似弹性碰撞情况Hertz模型和Hertz-damp模型数值仿真结果与试验结果吻合较好。     

多维地震激励下人字形桥梁地震模拟振动台试验研究

为研究人字形桥梁在地震作用下的动力响应,以某人字形桥梁为原型,制作了一座相似比为1/20的模型桥梁,采用El-centro波对其进行了不同地震烈度的多维激励地震模拟振动台试验和有限元分析。研究结果表明：随着地震烈度的增加,模型结构自振频率降低阻尼比增大;桥墩墩顶顺桥向加速度响应基本不受竖向地震分量影响;计算桥墩墩底应变响应时进行水平双向地震激励即可满足要求;梁体跨中竖向加速度响应,主梁和分支梁间的伸缩缝宽度取值,伸缩缝处的碰撞响应等均与地震波输入维度有关。因此,对于人字形桥梁在进行抗震设计时应针对不同的设计目的对其进行选择性的多维地震激励。