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框架结构在双向地震动作用下的最大结构反应

工程力学 2012年第11期29卷 129-136页

作者：张宇李全旺樊健生清华大学土木工程系北京100084

实际地震由水平地震动和竖向地震动组成。由于水平地震动可能沿任何方向发生,通常把引起结构最大动力反应的水平地震动角度称为地震对该结构的最不利入射角度。确定地震动的最不利入射角度是研究双向地震作用下结构动力响应的关键问题... 详细信息

实际地震由水平地震动和竖向地震动组成。由于水平地震动可能沿任何方向发生,通常把引起结构最大动力反应的水平地震动角度称为地震对该结构的最不利入射角度。确定地震动的最不利入射角度是研究双向地震作用下结构动力响应的关键问题。该文提出了一种基于弹性时程分析的地震动最不利入射角度的确定方法,并给出了该方法的图形解法。该文通过具体算例证实,当结构为线弹性时,该方法给出的是动力响应的精确解。当结构进入非线性阶段,产生塑性变形时,该文对该方法引起的误差进行了讨论,发现误差随强度折减系数(Rd)的增加而增大,在Rd小于6时,误差通常不超过10%,证明该文所提出的方法在结构发生塑性变形时依然具有很好的适用性。

关键词：地震反应随机方向最大入射角塑性图形解法

考虑非平稳车载过程的在役桥梁时变可靠度分析

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工程力学 2016年第3期33卷 18-23页

作者：王草李全旺清华大学土木工程系北京100084

近年来,我国有大批桥梁得以新建。与此同时,日益增加的车辆荷载使得在役桥梁面临着更大的服役风险。在已有研究中,桥梁结构的可靠度评估将车载随机过程看作平稳泊松过程,且假定荷载效应概率模型在评估期内独立同分布。历史数据表明,我... 详细信息

近年来,我国有大批桥梁得以新建。与此同时,日益增加的车辆荷载使得在役桥梁面临着更大的服役风险。在已有研究中,桥梁结构的可靠度评估将车载随机过程看作平稳泊松过程,且假定荷载效应概率模型在评估期内独立同分布。历史数据表明,我国的汽车荷载存在明显的逐年增加的趋势,随时间不再服从同一分布,已有方法也不再适用。为此,该文改进了已有方法,提出了考虑非平稳车载过程的在役桥梁时变可靠度评估新方法。算例表明,改进的方法简便易行,结果准确。已有方法可看作是该文改进方法的特例。随后,利用这一方法研究了结构可靠度对车载随机过程参数的敏感性。结果表明,车载随机过程参数对结构可靠度的影响显著。在20年的评估期内,均值每年增加1.1%或标准差每年增加1.3%,都会造成结构的失效概率增大两倍。

关键词：在役桥梁车载效应随机过程非平稳时变可靠度

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荷载随机过程相关性对结构时变可靠度的影响

清华大学学报（自然科学版） 2014年第10期54卷 1316-1320页

作者：李全旺王草清华大学土木工程系北京100084

荷载随机过程具有明显的相关性,但在现有研究中被假设为独立无相关的过程,这会导致分析结果不准确。该文基于Monte Carlo数值模拟的方法讨论了荷载过程相关性对结构时变可靠度的影响。模拟中,荷载事件的随机性通过Poisson过程进行描述,... 详细信息

荷载随机过程具有明显的相关性,但在现有研究中被假设为独立无相关的过程,这会导致分析结果不准确。该文基于Monte Carlo数值模拟的方法讨论了荷载过程相关性对结构时变可靠度的影响。模拟中,荷载事件的随机性通过Poisson过程进行描述,其大小服从正态分布;荷载相关性在时间域上的变化用指数衰减模型描述。为了克服荷载相关性模拟的困难,该文给出了简化的荷载过程模拟方法。该方法仅涉及简单的代数运算,应用简便,结果准确。研究发现:若不考虑荷载过程相关性,会低估结构的可靠度;并且,荷载过程相关性越大,低估的效果越明显。

关键词：时变可靠度荷载过程相关性 Poisson过程 Monte Carlo模拟

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地震动方向随机性对结构动力反应的影响

工程力学 2010年第12期27卷 135-140页

作者：李全旺樊健生聂建国清华大学土木工程学系北京100084

实际的地震动在水平面上总是有两个方向,然而,关于双向地震动如何影响结构的动力反应以及只考虑单向作用是否足够,一直都是一个有争议的问题。该文首先分析了分歧存在的原因。在此基础上,主要研究了地震动方向的随机性对结构反应的影响... 详细信息

实际的地震动在水平面上总是有两个方向,然而,关于双向地震动如何影响结构的动力反应以及只考虑单向作用是否足够,一直都是一个有争议的问题。该文首先分析了分歧存在的原因。在此基础上,主要研究了地震动方向的随机性对结构反应的影响,同时对结构反应的弹性阶段和塑性阶段分别进行分析。结果表明:考虑地震动方向的随机性,在弹性阶段,基底剪力比不考虑该因素时平均增大8%;在塑性阶段,考虑地震动方向的随机性及结构两个方向的受力性能耦合,比只考虑受力性能耦合的情况,地震位移反应平均增大12%,比单向地震作用下的简化2维模型位移反应(既不考虑方向随机性也不考虑受力性能耦合)平均增大15%。最后,通过统计分析,给出了保证95%设计安全性的结构反应增大系数。

关键词：地震反应双向地震动方向随机性塑性反应增大系数

考虑结构劣化和荷载历史的既有桥梁承载力更新

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清华大学学报（自然科学版） 2015年第1期55卷 8-13页

作者：李全旺王草张龙清华大学土木工程系北京100084

为提高桥梁承载力评估的准确性,该文基于结构时变可靠度理论,提出了利用桥梁已有信息(包括荷载历史、性能劣化规律等)对桥梁初评承载力进行更新的方法。将结构承载力的衰减描述成完全相关的随机过程,将荷载历史描述成不同时刻相互独立... 详细信息

为提高桥梁承载力评估的准确性,该文基于结构时变可靠度理论,提出了利用桥梁已有信息(包括荷载历史、性能劣化规律等)对桥梁初评承载力进行更新的方法。将结构承载力的衰减描述成完全相关的随机过程,将荷载历史描述成不同时刻相互独立的随机过程,给出了同时考虑承载力衰减规律、荷载历史及其不确定性的既有桥梁承载力更新的显式公式,并通过具体算例验证了该方法的准确性。利用该文方法,对比了考虑与不考虑荷载历史时的桥梁初评与更新后的承载力,以及在更新时考虑与不考虑承载力衰减的承载力更新效果。结果表明:历史荷载越大,对承载力更新的效果越明显;但若未同时考虑承载力的衰减,会高估桥梁的实际承载力,造成评估结果的不安全。

关键词：既有桥梁荷载历史结构劣化承载力评估

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基于随机场的海洋混凝土结构耐久性实证分析

工程力学 2022年第S01期39卷 138-143页

作者：叶新一李全旺清华大学土木工程系北京100084

该文基于随机场理论及模拟方法,考虑耐久性参数批次效应,选取位于香港的海洋环境在役混凝土结构工程,进行其表观劣化发展过程的模拟分析与评价,并与实际检测数据进行对比,以验证耐久性分析结果准确性。结果表明:模拟分析结果与实际损坏... 详细信息

该文基于随机场理论及模拟方法,考虑耐久性参数批次效应,选取位于香港的海洋环境在役混凝土结构工程,进行其表观劣化发展过程的模拟分析与评价,并与实际检测数据进行对比,以验证耐久性分析结果准确性。结果表明:模拟分析结果与实际损坏程度基本一致。该文指出,基于随机场的模拟分析方法能够给出海洋混凝土结构多个维度的表观劣化度信息,将可能指导未来其它工程设计方案和维护策略的制定,从而有助于结构预想的全寿命性能实现和成本控制。

关键词：混凝土结构混凝土耐久性随机场氯离子侵蚀表观劣化实证分析

有缺陷的装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

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工程力学 2021年第11期38卷 134-146,159页

作者：曹子健李全旺清华大学土木工程系北京100084

为了明确装配式混凝土框架结构节点缺陷对于节点抗震性能的影响,该文考虑了三种典型装配式梁柱节点核心区缺陷,对5个装配式混凝土梁柱节点和1个全现浇混凝土梁柱节点进行了拟静力试验,分析了其对破坏形态、滞回性能、骨架曲线、刚度退... 详细信息

为了明确装配式混凝土框架结构节点缺陷对于节点抗震性能的影响,该文考虑了三种典型装配式梁柱节点核心区缺陷,对5个装配式混凝土梁柱节点和1个全现浇混凝土梁柱节点进行了拟静力试验,分析了其对破坏形态、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等性能的影响。采用OpenSees非线性有限元分析程序模拟钢筋粘结滑移关系和节点区域剪切性能,讨论了装配式混凝土梁柱节点钢筋粘结削弱的影响。结果表明:核心区内部混凝土浇筑缺陷将使得钢筋过早出现滑移现象,对节点的强度及耗能能力产生影响;粗糙面的缺陷及柱底接缝灌浆层缺陷对于节点抗震性能的影响较小;有限元模型通过考虑节点域的钢筋粘结滑移关系,可以有效模拟装配式节点钢筋粘结削弱效应,从而为进一步研究装配式节点抗震性能不确定性,并进行地震易损性分析奠定基础。

关键词：装配式混凝土结构梁柱节点抗震性能试验连接缺陷

裂缝控制宽度对氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土受弯构件劣化及维护成本的影响

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土木工程学报 2013年第11期46卷 1-7页

作者：杨林虎李克非李全旺清华大学北京100084

裂缝控制宽度是保证钢筋混凝土构件在正常工作状态下耐久性的重要参数,该文研究了不同设计裂缝控制宽度对钢筋混凝土构件在使用期的维护成本的影响。首先,在已有研究的基础上提出钢筋混凝土构件开裂区的氯离子扩散系数模型、采用规范的... 详细信息

裂缝控制宽度是保证钢筋混凝土构件在正常工作状态下耐久性的重要参数,该文研究了不同设计裂缝控制宽度对钢筋混凝土构件在使用期的维护成本的影响。首先,在已有研究的基础上提出钢筋混凝土构件开裂区的氯离子扩散系数模型、采用规范的最大裂缝宽度模型、建立构件使用期的维护成本模型。然后,针对港口工程中典型浪溅区的钢筋混凝土受弯构件,采用钢筋脱钝的耐久性极限状态,利用Monte-Carlo方法计算构件的耐久性失效概率,定量分析了裂缝控制宽度对构件劣化及使用期内维护成本的影响。结果表明,裂缝宽度明显影响构件的耐久性失效概率,进而影响构件使用期的维护次数和维护成本;当裂缝控制宽度小于0.3mm时,其对维护成本的影响较小;当裂缝宽度超过0.3mm时,构件维护成本增加迅速。

关键词：裂缝控制宽度氯离子扩散系数受弯构件劣化维护成本

双向荷载作用下方钢管混凝土柱-组合梁空间节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2012年第6期33卷 50-58页

作者：樊健生周慧聂建国李全旺清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

完成3个方钢管混凝土柱-组合梁空间节点模型的抗震性能试验,重点研究不同加载路径下空间组合节点的受力特征、滞回性能和破坏机理,比较平面加载组合节点和空间加载组合节点的受力特征,分析双向加载作用的耦合关系。结果表明,双向受力对... 详细信息

完成3个方钢管混凝土柱-组合梁空间节点模型的抗震性能试验,重点研究不同加载路径下空间组合节点的受力特征、滞回性能和破坏机理,比较平面加载组合节点和空间加载组合节点的受力特征,分析双向加载作用的耦合关系。结果表明,双向受力对钢管混凝土柱-组合梁节点的承载力、变形、延性以及刚度、强度退化等性能有较大影响;与平面内加载的组合节点相比,双向加载条件下空间组合节点的承载力最多可降低20%,延性降低10%;由于双向荷载的相关作用,梁变形在总变形中所占的比例有所降低,而柱变形及节点域剪切变形所占的比例增大,在节点核心区受剪设计时应考虑双向受力的不利影响。

关键词：方钢管混凝土柱组合梁组合节点双向受力拟静力试验抗震性能