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砌块整浇墙刚度损伤模型研究

建筑结构学报 2014年第S1期35卷 126-130页

作者：王凤来赵艳朱飞徐伟帆哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 佳木斯大学建筑工程学院黑龙江佳木斯154007

为确定290 mm厚砌块整浇墙刚度损伤演化规律,根据10片足尺290 mm厚全灌芯配筋砌块砌体剪力墙在压弯剪共同作用下的拟静力试验,通过两个一维细观统计损伤模型,结合墙体刚度衰减规律,建立了适用于此种墙体的刚度损伤演化方程。以细观单元... 详细信息

为确定290 mm厚砌块整浇墙刚度损伤演化规律,根据10片足尺290 mm厚全灌芯配筋砌块砌体剪力墙在压弯剪共同作用下的拟静力试验,通过两个一维细观统计损伤模型,结合墙体刚度衰减规律,建立了适用于此种墙体的刚度损伤演化方程。以细观单元体服从对数正态分布和Weibull分布来描述复合材料的非均匀性,利用模拟砌块整浇墙的骨架曲线,确定模型参数,验证了模型的合理性。研究结果表明:两种分布模式确定的刚度损伤因子存在一定差别,尤其在模拟发生弯曲破坏墙体的骨架曲线中差别较大;利用刚度统计损伤模型确定损伤因子,综合考虑了墙体在压弯剪共同作用下的受力特点,较单轴或双轴砌体受压本构模型更能全面地反映墙体的受力特征;由对数正态分布模式确定的损伤因子,更适于模拟此种墙体的骨架曲线。

关键词：砌块整浇墙刚度损伤统计损伤模型对数正态分布 Weibull分布

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基于刚度损伤的框架结构抗震倒塌方法研究

基于刚度损伤的框架结构抗震倒塌方法研究

作者：薛辰苏州科技大学

学位级别：硕士

在强震作用下,建筑结构倒塌往往是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。因此,结构抗震倒塌研究是必须关注的重点之一。合理的抗震倒塌判断准则可以定量地描述结构破坏情况,能够更深入地研究结构的抗倒塌能力。目前,国内外提出了一些结构... 详细信息

在强震作用下,建筑结构倒塌往往是造成人员伤亡和经济损失的主要原因。因此,结构抗震倒塌研究是必须关注的重点之一。合理的抗震倒塌判断准则可以定量地描述结构破坏情况,能够更深入地研究结构的抗倒塌能力。目前,国内外提出了一些结构抗震倒塌判别标准,例如:变形倒塌准则、刚度倒塌准则和双参数倒塌准则等。实际应用中,结构倒塌的判别标准还存在局限性,建立一个新的结构倒塌判断准则是必要的。刚度作为结构或构件自身抵抗变形的能力指标,能较好的反映结构或构件抗震特性,但刚度倒塌判断准则较其他倒塌判断方法发展缓慢,且存在一定的问题。在对国内外有关框架结构的倒塌机理和抗震倒塌判断方法进行分析研究的基础上,本文从结构的刚度入手,作为结构破坏状态的分析参数,分别提出基于刚度改进的双参数方法和刚度损伤的IDA方法研究框架结构抗震倒塌性能。本文主要研究内容及结论如下:（1）本文将刚度引入Park-Ang双参数模型,提出了基于刚度改进和能量的双参数损伤方法;以刚度比作为权重系数得到楼层和整体结构损伤的加权方法。对5层外廊式RC框架结构进行不同加载方式的Pushover分析,以最大弹塑性层间位移角1/50作为结构的分析状态,采用所提出的方法,计算构件、层间以及结构整体损伤指数,并对比Park-Ang双参数模型和其加权模式。通过分析计算,得出以下结论:基于刚度和能量的双参数损伤方法配套刚度比加权可以更准确地描绘结构各构件、层间以及整体在地震作用下的损伤,能够较好地弥补Park-Ang模型在弹性以及倒塌构件上损伤值不符的问题。两种方法下损伤描述具有一致性和统一性,在一定程度上验证了提出方法的可行性与正确性。（2）本文提出了基于刚度损伤的IDA分析方法。以7层内廊式钢框架结构作为分析对象,分别以层间构件刚度损伤和结构整体刚度损伤作为损伤指标绘出IDA曲线簇,与层间位移角、残余位移角、滞回耗能作为结构动力指标的IDA曲线进行对比分析。研究发现基于刚度损伤的IDA分析方法能够完整反应结构地震动力特性,可以作为IDA抗震倒塌方法的损伤指标。基于层间构件刚度损伤的IDA曲线能更确切地描绘出各层破坏情况,基于结构整体刚度损伤的IDA方法可以降低刚度准则过高估计结构安全的风险。对比不同损伤指标下的IDA曲线,发现残余位移角、滞回耗能作为损伤指标的IDA分析方法具有一定的冗余度,高估了结构的地震损伤,可以用做重要结构的抗震评估。（3）分析不同加载模式、不同地震动下框架结构的倒塌进程,观察其出铰路径以及塑性破坏程度,研究框架结构的倒塌机理发现:因地震动的随机性,其倒塌机制多样,难以定性确定。结构以强柱弱梁模式设计,但在强烈外载或地震动作用下,无法阻拦柱铰的出现。结构构件所承受荷载大小决定其塑性破坏程度,高层钢框架由于结构延性以及明显的P-Δ效应易造成塑性破坏。塑性铰形成的离散程度,在一定程度上可以显现出地震能量聚集和结构的耗能累积损伤,耗能累积对结构倒塌机制有重要影响。

关键词：框架结构抗震倒塌刚度损伤双参数 IDA

基于刚度损伤的钢框架结构IDA抗震倒塌方法研究

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苏州科技大学学报（工程技术版） 2021年第3期34卷 35-42页

作者：薛辰田石柱苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

结合刚度倒塌判定准则和增量动力分析(IDA)方法,提出了一种以刚度损伤作为结构损伤指标DM的IDA抗震倒塌判定方法。在刚度损伤中,分别从层间构件刚度损伤和结构整体刚度损伤两个方面出发,得到相应的IDA曲线簇及结构各层和整体的IDA曲线... 详细信息

结合刚度倒塌判定准则和增量动力分析(IDA)方法,提出了一种以刚度损伤作为结构损伤指标DM的IDA抗震倒塌判定方法。在刚度损伤中,分别从层间构件刚度损伤和结构整体刚度损伤两个方面出发,得到相应的IDA曲线簇及结构各层和整体的IDA曲线。再通过层间位移角、残余位移角、结构滞回耗能作为损伤指标得出IDA曲线,对不同指标的IDA倒塌判定准则做对比分析评估。研究结果表明:以层间构件刚度损伤Di和结构整体刚度损伤DT作为DM的IDA分析可以作为基于IDA抗震倒塌判定的损伤指标,能详细描述结构的损伤状况;在与其他损伤指标对比中,发现与层间位移角θ为损伤指标的IDA曲线轨迹和倒塌点相近,以层间残余位移角θr和滞回耗能E为DM的IDA分析方法偏于保守。

关键词：钢结构 IDA 抗震倒塌判定准则刚度损伤 OpenSees

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浸水煤岩的强度弱化及刚度损伤试验研究

能源技术与管理 2023年第1期48卷 113-115页

作者：郝俊汾西矿业集团宜兴煤业山西吕梁032300

为研究不同浸水条件下煤岩受载破坏过程中的强度及刚度演化规律,制备了不同浸水条件的煤样并开展单轴压缩试验,分析煤样强度弱化、刚度损伤与含水效应的内在机理。研究结果表明:随着含水率增高,煤样单轴抗压强度呈线性减小,峰值应变呈... 详细信息

为研究不同浸水条件下煤岩受载破坏过程中的强度及刚度演化规律,制备了不同浸水条件的煤样并开展单轴压缩试验,分析煤样强度弱化、刚度损伤与含水效应的内在机理。研究结果表明:随着含水率增高,煤样单轴抗压强度呈线性减小,峰值应变呈线性增大,弹性模量呈指数减小,煤样表现为塑性增强、脆性减弱的特征;水作用下煤样刚度损伤明显,抵抗变形的能力大大减弱;运用刚度-应变-应力曲线,能够较为准确地描述煤样裂隙发育规律。

关键词：浸水煤样单轴压缩强度弱化刚度损伤

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钢-混凝土组合空间框架拟动力有限元分析

建筑结构学报 2018年第5期39卷 18-26页

作者：丁发兴朱江罗靓王莉萍陈明余志武中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省装配式建筑工程技术研究中心湖南长沙410075 中国轻工业武汉设计工程有限责任公司湖北武汉430000

基于混凝土的塑性-损伤本构模型与钢材的弹塑性混合强化本构模型,采用ABAQUS有限元分析软件,对圆钢管混凝土柱-钢筋混凝土框架梁2层空间框架的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析。模型中考虑了钢管与核心混凝土的约束作用以及连续... 详细信息

基于混凝土的塑性-损伤本构模型与钢材的弹塑性混合强化本构模型,采用ABAQUS有限元分析软件,对圆钢管混凝土柱-钢筋混凝土框架梁2层空间框架的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析。模型中考虑了钢管与核心混凝土的约束作用以及连续地震作用下引起的塑性耗能累积效应。对钢管混凝土柱轴压比、钢管横向变形系数以及各关键点的钢管与核心混凝土、框架梁、环梁与楼板中的钢筋和混凝土的应力-应变滞回曲线以及框架结构的塑性耗能分布情况进行分析。结果表明：连续工况地震作用使框架结构产生塑性耗能累积效应,进而使楼层的位移响应明显增大,层间刚度减小;连续工况地震作用后,钢管和所有钢筋都屈服,钢管、环梁钢筋的约束作用使核心混凝土、环梁混凝土强度超过其轴心抗压强度,楼板混凝土因受拉而开裂;短边柱的轴压比有明显波动,罕遇地震作用下其值大于角柱、中柱和长边柱的轴压比;钢管混凝土柱为主要的塑性耗能构件,环梁次之。

关键词：钢-混凝土组合框架有限元分析拟动力特性刚度损伤塑性耗能

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考虑旧桥损伤的拼宽T梁桥荷载横向分布计算

铁道科学与工程学报 2019年第9期16卷 2233-2239页

作者：邬晓光黄成李院军殷悦长安大学公路学院

现有关于拼宽桥梁荷载横向分布的研究多基于传统的横向分布计算方法,考虑旧桥损伤条件下的拼宽T梁桥荷载横向分布计算少有研究。为了提高拼宽T梁桥内力计算精度,考虑旧桥湿接缝损伤和主梁刚度损伤,并根据荷载试验与外观调查确定竖向剪... 详细信息

现有关于拼宽桥梁荷载横向分布的研究多基于传统的横向分布计算方法,考虑旧桥损伤条件下的拼宽T梁桥荷载横向分布计算少有研究。为了提高拼宽T梁桥内力计算精度,考虑旧桥湿接缝损伤和主梁刚度损伤,并根据荷载试验与外观调查确定竖向剪力折减系数和主梁刚度分配系数,在传统刚接梁法理论的基础上推导出合理的计算方法。依托一座单侧拼宽的9梁式简支T梁桥,将计算得到的横向分布系数与传统刚接梁法、有限元数值法、荷载试验法计算结果进行比较。研究结果表明:计算拼宽T梁桥横向分布系数时,需考虑旧桥损伤的影响,本研究推导的计算方法能够较好地反映拼宽桥梁的实际受力;采用传统刚接梁法计算的拼宽桥梁横向分布系数结果偏于不安全。

关键词：桥梁工程横向分布系数刚接梁法刚度损伤湿接缝损伤

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海洋腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳试验研究

混凝土与水泥制品 2020年第5期 38-41页

作者：张秋悦王晖韩文臣山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590 青岛腾远设计事务所有限公司 266101

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海... 详细信息

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海水腐蚀环境与5%~70%荷载水平作用下,梁疲劳寿命最短。根据理论分析和试验结果,对钢筋混凝土梁在严酷海洋环境下的疲劳寿命及其规律进行了进一步研究,参考已有文献和试验研究结果给出了基于钢筋混凝土梁刚度损伤演化规律的疲劳寿命预测模型,经计算,实测结果与该预测模型计算结果之间的误差不超过13%。

关键词：钢筋混凝土梁海水腐蚀环境疲劳寿命刚度损伤

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模拟预应力混凝土梁酸雨腐蚀疲劳性能研究

模拟预应力混凝土梁酸雨腐蚀疲劳性能研究

作者：邱日旭华东交通大学

学位级别：硕士

目前,中国高速铁路总运营里程世界第一,且仍在持续增长。高速铁路桥梁当中,预应力混凝土箱梁由于其截面刚度大、横向整体性好、质量稳定、便于施工和具有良好受力性能等优点被广泛应用于高速铁路桥梁当中。实际工程中,高铁桥梁服役环境... 详细信息

目前,中国高速铁路总运营里程世界第一,且仍在持续增长。高速铁路桥梁当中,预应力混凝土箱梁由于其截面刚度大、横向整体性好、质量稳定、便于施工和具有良好受力性能等优点被广泛应用于高速铁路桥梁当中。实际工程中,高铁桥梁服役环境复杂,不仅需要承受列车荷载等动力作用,还需面临自然环境(如:酸雨、高温、冻融、风沙等)导致的性能劣化。为实现高速铁路百年运行目标,有必要对高速铁路桥梁复杂服役环境下耐久性进行研究。本文以江西酸雨环境为背景,以腐蚀率、腐蚀部位为变量,通过对腐蚀后模型梁的静力试验、疲劳试验、疲劳后静力试验,分析不同情况下预应力混凝土梁预应力筋和普通钢筋应力应变、混凝土应变、裂缝的扩展、振幅、刚度随加载的变化规律,研究高铁预应力混凝土梁在酸雨腐蚀环境和疲劳荷载的双重影响下疲劳寿命及疲劳后剩余承载力,为高铁预应力混凝土梁的寿命预测提供依据。论文主要研究内容如下:(1)根据几何相似性原理,模拟32m高铁预应力混凝土预制箱梁,设计制作了16根缩尺模型梁。并模拟江西酸雨环境对实验梁进行通电加速腐蚀。(2)通过对5根缩尺模型梁进行腐蚀静力试验,比较试验梁的裂缝开展、挠度变化、预应力筋与普通钢筋应变、混凝土应变随加载的变化规律以及整体的破坏形态,分析钢筋腐蚀率对预应力混凝土梁静力性能的影响。(3)通过对7根不同钢筋、钢绞线腐蚀后试验梁进行等幅疲劳加载试验,分析不同腐蚀率、不同腐蚀材料对试验梁疲劳寿命影响,揭示了预应力混凝土梁随钢筋、钢绞线腐蚀疲劳寿命变化规律。(4)通过对4根缩尺模型梁进行腐蚀疲劳后剩余承载力试验,分析其破坏形态、挠度变化、预应力筋与普通钢筋应变、混凝土应变随加载的变化规律,研究不同普通钢筋腐蚀率预应力混凝土梁疲劳后剩余承载力性能影响,并揭示其承载力衰减规律。(5)以挠度变化作为宏观力学表征,引入刚度损伤变量,得出了试验梁的疲劳损伤退化规律,并根据刚度衰减退化表征的累积损伤基础理论,建立疲劳寿命预测模型和疲劳后剩余承载力关系模式,通过将实测数据结果与模型预测结论加以对比,验证模型具有一定可行性。

关键词：预应力混凝土梁酸雨腐蚀疲劳寿命剩余承载力刚度损伤

圆钢管混凝土柱—组合梁框架结构体系抗震性能分析

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圆钢管混凝土柱—组合梁框架结构体系抗震性能分析

作者：卢勇全中南大学

学位级别：硕士

钢管混凝土柱-组合梁框架结构具有高承载力、强抗弯刚度和施工便捷的优点,因此在高层建筑应用广泛,对其进行抗震性能研究有重要的意义。本文从增强约束构造措施以及柱截面尺寸两个方面进行组合框架抗震性能研究,主要工作如下:(1)验证了... 详细信息

钢管混凝土柱-组合梁框架结构具有高承载力、强抗弯刚度和施工便捷的优点,因此在高层建筑应用广泛,对其进行抗震性能研究有重要的意义。本文从增强约束构造措施以及柱截面尺寸两个方面进行组合框架抗震性能研究,主要工作如下:(1)验证了建模使用的材料本构与方法的合理性和准确性。对钢管混凝土柱拟静力、拟动力、振动台试验重新建模分析,荷载-位移曲线、位移-时程曲线的有限元模拟与试验结果吻合良好;对双层双跨组合框架拟动力试验重新建模分析,位移-时程曲线、基底剪力-位移曲线有限元模拟与试验结果吻合良好。(2)分析了增强约束构造措施对圆钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能的影响,指出在组合框架底部三层柱端加拉筋与全楼层柱端加拉筋在提升框架抗震性能方面作用相当,加大梁高可以提升组合框架结构抗震性能。建立6种10层等用钢量圆钢管混凝土柱-组合梁框架三维实体-壳单元有限元模型,在不同工况地震波下进行弹塑性时程分析,结果表明,组合框架底部三层柱端加拉筋与全楼层加拉筋的层间位移角、应力应变、塑性铰形成、梁柱塑性耗能占比和刚度损伤等方面差距较小。(3)提出与方钢管混凝土柱-组合梁框架结构相比,等用钢量圆钢管混凝土柱-组合梁框架结构的抗震性能优于等用混凝土量组合框架。建立4种10层加强环刚接的等用混凝土量圆钢管混凝土柱-组合梁框架三维实体-壳单元有限元模型,在不同工况地震波下进行弹塑性时程分析,与等用钢量组合框架对比分析发现,等用钢量组合框架可以提高组合框架自振频率、延缓柱端塑性铰的产生、降低结构刚度损伤。图68幅,表24个,参考文献85篇

关键词：圆钢管混凝土柱-组合梁框架增强约束构造塑性铰塑性耗能刚度损伤