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高强钢筋UHPC框架结构易损性分析

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：贺少锋邓宗才李永梅北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室

为了研究高强钢筋超高性能混凝土（ultra-high performance concrete， UHPC）结构的抗震能力，本文选取了8条地震动分别对普通钢筋混凝土框架结构（模型Frame-C）和高强钢筋UHPC框架结构（模型Frame-UHPC）进行了增量动力分析，分别以... 详细信息

为了研究高强钢筋超高性能混凝土（ultra-high performance concrete， UHPC）结构的抗震能力，本文选取了8条地震动分别对普通钢筋混凝土框架结构（模型Frame-C）和高强钢筋UHPC框架结构（模型Frame-UHPC）进行了增量动力分析，分别以最大层间位移角和谱加速度为结构需求参数和地震动强度参数，拟合出概率地震需求模型，进而计算出2个模型的地震易损性曲线，得到了结构的风险预测和损伤评估结果。研究结果表明：规范性态点下，相较于模型Frame-C，模型Frame-UHPC达到最大中等破坏或严重破坏状态概率时所对应的地震动强度更大，表明模型Frame-UHPC在强震作用下具有更好的抗震能力；小震作用下，模型Frame-UHPC的易损性指数明显小于模型Frame-C，体现了高强钢筋UHPC结构的高强优势。当使用规范性态点时，2个模型在中震和大震作用下的易损性指数相差较小，模型Frame-UHPC不能充分发挥UHPC和高强钢筋的材料优势。通过对文献中配筋UHPC柱数据整理分析，给出了适用于模型Frame-UHPC的建议性态点。与规范性态点相比，建议性态点下模型Frame-UHPC达到极限状态的概率更低，易损性指数也明显减小，小震和中震所应对的易损性指数分别减小了19.5%和42.3%，模型Frame-UHPC在建议性态点下可以更好地发挥其材料优势。

关键词：超高性能混凝土高强钢筋易损性分析增量动力分析抗震能力破坏状态易损性指数性态点

往复荷载下自复位CFST桥墩预应力工作及损失机理试验

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中国公路学报 2024年第4期37卷 176-187页

作者：贾俊峰刘洋邱灿星郭河赵建瑜郭彬立张凯迪北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中交基础设施养护集团有限公司北京100102 中国恩菲工程技术有限公司北京100080

为研究预应力筋参数对自复位预制节段桥墩抗震性能的影响,进一步推动自复位预制拼装桥墩体系在强地震区的发展,设计了5个自复位预制节段钢管混凝土(Concrete Filled Steel Tube, CFST)桥墩试件,以考虑不同的预应力筋面积、初始张拉力及... 详细信息

为研究预应力筋参数对自复位预制节段桥墩抗震性能的影响,进一步推动自复位预制拼装桥墩体系在强地震区的发展,设计了5个自复位预制节段钢管混凝土(Concrete Filled Steel Tube, CFST)桥墩试件,以考虑不同的预应力筋面积、初始张拉力及预应力损失的影响,并开展了拟静力往复荷载试验。基于试验数据,分析了桥墩损伤模式、预应力损失及锚具回缩、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力和受压区高度等地震行为。研究结果表明:设计的自复位预制节段CFST桥墩表现出良好的抗震性能及自复位能力,最大水平位移荷载下残余偏移率仅为0.41%,同时未出现明显损伤现象;水平往复荷载作用下,桥墩预应力损失值在12%~25%,其中锚具回缩造成的预应力损失占比最大为70.3%,且锚具回缩值在加载位移大于历史位移时增加,建议对预应力筋采用一定超张拉以减小锚具回缩带来的损失;桥墩侧向承载力与预应力初始张拉力呈明显正相关,预应力筋面积的增加会增大屈服后刚度,建议预应力筋最低配筋率不小于0.8%;预应力筋初始张拉力及面积的改变并不会影响桥墩受压区高度,其在加载后期基本趋于定值。研究结果可为自复位预制节段CFST桥墩的结构设计和优化提供参考。

关键词：桥梁工程钢管混凝土桥墩拟静力试验自复位抗震性能预应力筋参数

穿越活动断裂带的城市地铁隧道抗断性能及损伤状态量化指标研究

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应用基础与工程科学学报 2024年

作者：王志岗陶连金史明刘建功石城郭文远赵聪谢霖北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京城建勘测设计研究院有限责任公司中铁建设集团有限公司

地震对于穿越活动断裂带的隧道工程的破坏是极其严重的。通过对混凝土模型损伤演化状态进行定义，并结合裂缝宽度和受拉损伤演化参数细化了混凝土受拉损伤程度分级，然后以在建的太原市城市轨道交通1号线一期工程区间隧道穿越交城断裂... 详细信息

地震对于穿越活动断裂带的隧道工程的破坏是极其严重的。通过对混凝土模型损伤演化状态进行定义，并结合裂缝宽度和受拉损伤演化参数细化了混凝土受拉损伤程度分级，然后以在建的太原市城市轨道交通1号线一期工程区间隧道穿越交城断裂带为工程依托，采用ABAQUS软件建立了三维精细化模型模拟断层错动，分析了设防长度、接头位置和厚度三个关键参数对采用变截面减灾措施的地铁隧道结构的力学响应和抗断性能的影响。结果表明：变截面措施的使用有利于降低跨断层地铁隧道结构的整体破坏水平；采用受拉损伤状态分级评估隧道结构破坏情况可以确定破坏位置和范围；正断层错动时隧道结构易遭受受拉损伤且损伤分布范围广；合理的设防长度是有必要的可最大限度发挥变截面措施的减灾效果；选取合适的衬砌位置和厚度有利于降低隧道结构整体破坏程度和减小破坏范围；变截面的节段衬砌结构可以有效控制因断层错动造成的衬砌破坏范围，避免了隧道整体坍塌现象的出现，达到了提高跨断层地下结构抗震韧性的目的。

关键词：活动断裂带隧道地震抗震抗断技术参数分析损伤评估

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不同地震波作用一体化地铁车站地震响应分析

铁道科学与工程学报 2024年

作者：史明陶连金王志岗北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

随着城市轨道交通的发展，地铁车站不但要完成交通功能，而且还要兼顾其它城市功能。地下一体化车站以集约化发展为目标，将地铁车站与周围地下建筑作为整体进行考虑，统一设计，统一施工，从而提高了资源利用率和经济社会效益。采用汶... 详细信息

随着城市轨道交通的发展，地铁车站不但要完成交通功能，而且还要兼顾其它城市功能。地下一体化车站以集约化发展为目标，将地铁车站与周围地下建筑作为整体进行考虑，统一设计，统一施工，从而提高了资源利用率和经济社会效益。采用汶川地震中记录的名山波（主频15.9Hz）、唐山地震中记录的北京饭店波（主频0.7Hz）和施工场地安评报告提供的人工波（主频5.2Hz），模拟了不同频率和不同幅值（0.1g～0.5g）的地震环境。通过开展大型振动台试验，评估在不同频率、不同峰值加速度（PGA）的地震波作用下，地下一体化地铁车站结构的地震响应规律。试验结果表明，车站结构两侧土体下沉，土-结交界面处的土体出现破坏。土体的加速度响应对北京饭店波的敏感程度随PGA的增大而增强。以PGA=0.3g为分界线，当PGA北京饭店波对车站结构的影响较小，当PGA>0.3g时，北京饭店波对车站结构的影响增大。对车站结构中柱应变幅值而言，负一层中柱顶端的应变幅值最大；负三层中柱底端的应变幅值最大。由此得到结论包括：（1）土-结交界面属于材料刚度突变位置，刚度较小的土体会出现破坏现象。（2）低频波作用下，模型体系的地震响应随PGA的增加而逐渐增强。（3）车站结构负一层中柱顶端和负三层中柱底端为抗震最不利部位，建议地下一体化地铁车站在设计和施工过程中应更加注重这些位置的抗震性能优化，尤其是在高地震活动区域。

关键词：不同的地震波不同的峰值加速度地下一体化地铁车站振动台试验加速度响应

考虑砂土孔压影响的场地土层地震反应时域分析方法

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地震研究 2024年第4期47卷 609-618页

作者：马睿李小军荣棉水董青北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

基于动态骨架曲线土体动力本构模型,应用适用于非规则荷载作用下的砂土孔压增长公式,推导出一个适用于砂土场地的动力应力-应变关系式,并提出了一种考虑砂土孔压影响的场地土层地震反应时域分析方法。基于Matlab平台编写了场地土层地震... 详细信息

基于动态骨架曲线土体动力本构模型,应用适用于非规则荷载作用下的砂土孔压增长公式,推导出一个适用于砂土场地的动力应力-应变关系式,并提出了一种考虑砂土孔压影响的场地土层地震反应时域分析方法。基于Matlab平台编写了场地土层地震反应计算程序。利用美国加纳山谷岩土台阵的观测数据,对所提出的地震反应时域分析方法进行验证。结果表明:该方法可以较好地模拟含饱和砂土的场地地震反应分析中孔压变化对场地地震动的影响,并得到了与实际观测记录拟合较为良好的孔压曲线,证明了方法的实用性及计算结果的合理性。

关键词：地震动砂土场地孔压时域分析方法

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液化场地中地下共建车站地震响应分析

铁道标准设计 2024年

作者：史明陶连金王志岗北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

地下共建车站结构即车站与附属结构间不设施工缝，车站结构与附属结构作为整体考虑。研究共建地铁车站在液化场地中的地震响应，通过数值模拟方法建立考虑液化和不考虑液化两种工况下的计算模型。得到结果如下：(1)液化区域主要分布在... 详细信息

地下共建车站结构即车站与附属结构间不设施工缝，车站结构与附属结构作为整体考虑。研究共建地铁车站在液化场地中的地震响应，通过数值模拟方法建立考虑液化和不考虑液化两种工况下的计算模型。得到结果如下：(1)液化区域主要分布在附属结构两侧、附属结构底板与车站侧墙交界处以及车站结构底板处，且随着地震动强度增加，附属结构底板与车站侧墙交界处的液化区域逐渐消失；(2)液化工况下结构上浮量与地震动强度成正比，同时，由于地震波的不对称性，导致结构在上浮过程中发生偏转；(3)液化工况下结构的层间位移差、层间位移角和摆动幅值均小于非液化工况；(4)站厅层、设备层在液化工况下的轴压比小于非液化工况，但是，对于站台层，无论地震动强度如何，液化工况下其中柱的轴压比大于非液化工况。由此可知，土体液化会引起结构上浮，而地震波的不对称性会引起结构偏转；土体液化会削弱地震波的强度，从而减小结构的变形；土体液化引起的超孔隙水压力直接作用在车站底板上，引起站台层中柱轴压比增大，而距离底板较远的站厅层、设备层，其中柱轴压比未受到影响。

关键词：地下共建结构液化场地结构上浮结构变形轴压比

可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构 2024年第10期54卷 1-7,42页

作者：张建伟李建林刘潇张嫚曹万林北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为推动高强再生混凝土构件应用于可恢复功能建筑结构,提出一种边缘构件配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙。对4个剪跨比为2.2的装配式高强再生混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,分析了边缘配置弱粘结超高强纵筋、墙体... 详细信息

为推动高强再生混凝土构件应用于可恢复功能建筑结构,提出一种边缘构件配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙。对4个剪跨比为2.2的装配式高强再生混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,分析了边缘配置弱粘结超高强纵筋、墙体有无钢纤维的装配式高强再生混凝土剪力墙的损伤破坏形态、滞回性能、刚度退化、残余变形、裂缝宽度等抗震与可恢复性能指标。结果表明:在大变形条件下,边缘配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙水平承载力持续增大,混凝土损伤程度较轻,抗侧刚度退化缓慢,残余变形与裂缝宽度较小。基于试验结果,建议了可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙在1%位移角下的抗震承载力计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。

关键词：弱粘结超高强纵筋高强再生混凝土装配式剪力墙抗震性能可恢复性能

考虑地震动场空间变异性的城市供电-燃气系统连通可靠性研究

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世界地震工程 2024年第4期 1-10页

作者：陈新霖缪惠全侯本伟许成顺马天鹤北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

城市供电系统和燃气系统(简称“电-气系统”)是生命线系统的重要组成部分，地震作用下系统内结构和设备等设施受到不同程度的破坏，会导致电-气系统服务功能下降或丧失。文中基于非一致地震动场和系统元件地震易损性模型，提出了电-气... 详细信息

城市供电系统和燃气系统(简称“电-气系统”)是生命线系统的重要组成部分，地震作用下系统内结构和设备等设施受到不同程度的破坏，会导致电-气系统服务功能下降或丧失。文中基于非一致地震动场和系统元件地震易损性模型，提出了电-气系统抗震连通可靠性评估模型。首先，根据地震动参数衰减关系生成空间非一致地震动场，结合电-气系统主要元件地震易损性模型，计算空间地震动场下不同系统元件的失效概率；其次，为考虑元件地震破坏的不确定性，利用Monte Carlo方法模拟地震对系统元件造成的破坏，并通过修改系统网络拓扑的邻接矩阵来反映元件失效。考虑燃气门站邻近的供电节点失效导致的燃气系统源点故障，以及发电厂邻近的供气节点失效导致的供电系统源点故障，建立了双向耦合系统的分析模型；最后，通过IEEE30供电系统与47节点燃气系统对该框架进行了验证。研究结果表明：地震动场空间变异性对系统抗震性能影响显著，相较于一致地震动场，空间地震动场中供电系统和燃气系统连通可靠度分别下降了20.2%和18.7%。电-气系统双向耦合中，供电系统和燃气系统的连通可靠度分别下降了9.4%和22.1%;空间地震动场中，供电系统元件的易损性大并且系统抗震连通可靠度较低，供电系统对燃气系统的影响更大。

关键词：生命线空间地震动场连通可靠性抗震性能 Monte Carlo模拟

再生粗骨料混凝土静动态抗压强度离散性试验研究

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3092-3102页

作者：王小娟李润琳周宏元母崇元乔崎云北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究再生粗骨料(RCA)替代率和应变率对再生粗骨料混凝土(RAC)抗压强度离散性的影响,制备了3种不同RCA替代率的RAC (0%、50%、100%),分别进行准静态压缩及霍普金森压杆(SHPB)试验,与概率统计分析理论,对RAC抗压强度结果进行分析讨论。... 详细信息

为研究再生粗骨料(RCA)替代率和应变率对再生粗骨料混凝土(RAC)抗压强度离散性的影响,制备了3种不同RCA替代率的RAC (0%、50%、100%),分别进行准静态压缩及霍普金森压杆(SHPB)试验,与概率统计分析理论,对RAC抗压强度结果进行分析讨论。结果表明:准静态压缩下,RAC抗压强度离散程度随RCA替代率增加变化不显著,但表现出先增加后减小的趋势;SHPB试验应变率为50~120 s-1时,受RCA替代率和应变率的共同影响,同一应变率下RAC动态抗压强度离散程度随RCA替代率增加而增加,同一RCA替代率下RAC动态抗压强度离散程度随应变率增加逐渐减小。此外,对传统Weibull分布模型引入替代率和应变率参数进行修正,考虑到抗压强度离散性可能影响结构设计的安全性,提出了在任意保证率下具有不同RCA替代率的RAC动态抗压强度预测公式。

关键词：再生混凝土离散性准静态压缩试验霍普金森压杆试验抗压强度