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双柱式摇摆桥墩结构体系地震反应和倒塌分析

工程力学 2019年第7期36卷 136-145页

作者：周雨龙杜修力韩强北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

摇摆构造可将地震损伤控制在摇摆界面内,以避免主体结构损伤破坏,且具有较好自复位能力。为研究一种双柱式摇摆桥墩结构体系的地震反应,基于拉格朗日方程和动量矩守恒定理给出计算该双柱式摇摆桥墩结构体系动力反应的刚体动力分析模型,... 详细信息

摇摆构造可将地震损伤控制在摇摆界面内,以避免主体结构损伤破坏,且具有较好自复位能力。为研究一种双柱式摇摆桥墩结构体系的地震反应,基于拉格朗日方程和动量矩守恒定理给出计算该双柱式摇摆桥墩结构体系动力反应的刚体动力分析模型,并进行了实例分析、参数分析和倒塌分析。研究结果表明:采用工程实际尺寸的双柱式摇摆桥墩结构体系可满足我国桥梁抗震设计规范的E2地震抗震设计需求;桥墩宽高比和尺寸的增大可减小结构体系的地震反应;给出在Ricker小波作用下的倒塌加速度谱和两种倒塌模式,以及倒塌模式过渡现象需要在抗震设计中得到重视的建议,并提出一种墩底扩大截面的抗倒塌措施。

关键词：摇摆体系双柱式桥墩分析模型地震反应倒塌分析

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

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建筑结构学报 2019年第10期40卷 113-121页

作者：张建伟李晨冯曹杰路德春北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能,进行了6根大尺寸方形截面(600 mm×600 mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验,包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱,对比分析了各试件... 详细信息

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能,进行了6根大尺寸方形截面(600 mm×600 mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验,包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱,对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明:钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度,有效防止混凝土保护层脱落,减小柱的残余变形,提高柱的震后恢复性能;HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好,随着钢纤维掺量的增加,高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大;基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好;该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求,宜于推广应用。

关键词：高强混凝土柱 HRB600级钢筋钢纤维低周反复荷载试验抗震性能

压缩荷载作用下混凝土中氯离子扩散行为细观模拟

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建筑材料学报 2016年第1期19卷 65-71页

作者：杜修力金浏张仁波北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

将外荷载作用的影响等效为外荷载引起的混凝土孔隙率的改变,来研究其对混凝土中氯离子扩散特性的影响,提出了压缩荷载作用下非均质混凝土氯离子扩散行为的细观模型.首先对混凝土在压缩荷载作用下的力学行为进行模拟分析;然后,将荷载作... 详细信息

将外荷载作用的影响等效为外荷载引起的混凝土孔隙率的改变,来研究其对混凝土中氯离子扩散特性的影响,提出了压缩荷载作用下非均质混凝土氯离子扩散行为的细观模型.首先对混凝土在压缩荷载作用下的力学行为进行模拟分析;然后,将荷载作用后的"结果输出"作为氯离子扩散模拟的"初始输入"条件,以单轴压缩荷载为例,将混凝土看作由骨料、水泥浆体基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土在力学与物理耦合作用下的细观模型,研究了压缩荷载对混凝土中氯离子扩散特性的影响,得到了氯离子有效扩散系数与压缩应力水平之间的关系式,揭示了压缩应力水平的影响规律.

关键词：混凝土压缩荷载氯离子扩散细观方法数值模拟

复杂断面地下结构地震反应分析的广义反应位移法研究

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岩土力学 2019年第8期40卷 3247-3254页

作者：许紫刚杜修力许成顺韩润波乔磊北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

针对我国现行《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)推荐采用的地下结构抗震分析的反应位移法存在一定的局限性,在借鉴反应位移法基本原理的基础上,提出一种适用于复杂断面地下结构地震反应分析的广义反应位移法。首先,基于... 详细信息

针对我国现行《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)推荐采用的地下结构抗震分析的反应位移法存在一定的局限性,在借鉴反应位移法基本原理的基础上,提出一种适用于复杂断面地下结构地震反应分析的广义反应位移法。首先,基于子结构方法从理论上论证该方法与反应位移法基本原理的一致性,详细介绍了该方法的力学模型和实施步骤;其次,结合某马蹄形断面的区间隧道实际工程,并以整体动力时程分析方法为基准,分析了不同地震动强度工况下,两种不同广义子结构选取范围的广义反应位移法的计算效果。结果表明,提出的广义反应位移法是一个操作简便、精度较高、实用性较强的简化分析方法,可以在各种断面形式的地下结构的抗震分析与设计中推广使用。

关键词：地下结构抗震分析广义反应位移法复杂断面

考虑相关性的地下管网系统抗震可靠度分析方法

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土木工程学报 2019年第12期52卷 66-79,113页

作者：侯本伟韩朝钟紫蓝杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

城市供水、供气、供热等地下管网是重要的生命线工程系统,由于管网中不同管线的结构属性、场地环境、地震动荷载等参数的相关性,管线结构抗震失效事件存在相关性。文章建立相关失效管网系统抗震可靠度问题的解析模型,给出随机变量相关... 详细信息

城市供水、供气、供热等地下管网是重要的生命线工程系统,由于管网中不同管线的结构属性、场地环境、地震动荷载等参数的相关性,管线结构抗震失效事件存在相关性。文章建立相关失效管网系统抗震可靠度问题的解析模型,给出随机变量相关系数在管线可靠度至管网系统可靠度的传递关系。利用基于Nataf变换和正交变换的一次二阶矩法,建立含相关随机变量的管线结构抗震可靠度解析模型;基于结构体系可靠度理论,求解管线结构失效相关系数;采用网络可靠度算法,计算相关失效管网系统节点连通可靠度。同时,给出基于相关随机变量抽样的Monte Carlo随机模拟解法。算例分析结果表明,在管段结构功能函数起控制作用的随机变量的强相关性,对管网系统可靠度影响较大;与传统的管线失效独立假定相比,管线失效事件的强相关性可使并联管网系统可靠度减小15%以上;管网系统拓扑结构的并联冗余性越高,管线失效相关性对系统可靠度的影响越大。

关键词：相关性地下管线管网系统地震可靠度

地下结构地震反应分析中场地瑞利阻尼构建方法比较研究

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岩土力学 2019年第12期40卷 4838-4847页

作者：许紫刚杜修力许成顺张驰宇蒋家卫北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

动力时程分析中,结构地震反应的计算精度很大程度上取决于瑞利阻尼系数的确定。通过对某一成层场地在不同地震动作用下的动力反应分析,比较了目前工程上常用瑞利阻尼构建方法的时域计算结果和频域等效线性化计算结果,探讨了由频域分析... 详细信息

动力时程分析中,结构地震反应的计算精度很大程度上取决于瑞利阻尼系数的确定。通过对某一成层场地在不同地震动作用下的动力反应分析,比较了目前工程上常用瑞利阻尼构建方法的时域计算结果和频域等效线性化计算结果,探讨了由频域分析中的滞回阻尼比构建时域分析中瑞利阻尼系数的新方法。在此基础上,对比研究了不同瑞利阻尼构造方法对某单层双跨地下车站结构地震反应的影响。结果表明:对于场地地震反应而言,提出的瑞利阻尼系数的时域计算结果与频域解的平均误差最小;对于地下结构地震反应而言,改进完整形式瑞利阻尼系数的时域计算结果与该方法计算结果基本一致。提出的瑞利阻尼系数计算方法精度较高,操作简单,可在场地和地下结构地震反应分析中推广使用。

关键词：瑞利阻尼地下结构频域时域地震反应

端部摩擦约束对混凝土单轴动态压缩强度影响分析

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振动与冲击 2016年第11期35卷 12-19+33页

作者：金浏韩亚强丁子星杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

混凝土宏观力学行为与其微/细观结构密切关联,考虑内部结构非均质性的影响,假定混凝土是由骨料、砂浆基质及界面过渡区组成的复合材料,建立了考虑端部摩擦约束的混凝土细观力学模型。以单轴压缩情况为例,针对不同的端部约束条件,模拟了... 详细信息

混凝土宏观力学行为与其微/细观结构密切关联,考虑内部结构非均质性的影响,假定混凝土是由骨料、砂浆基质及界面过渡区组成的复合材料,建立了考虑端部摩擦约束的混凝土细观力学模型。以单轴压缩情况为例,针对不同的端部约束条件,模拟了中低应变率水平下混凝土的动态压缩行为,分析了端部摩擦约束对混凝土动态压缩力学特性尤其是动态强度的影响机理。数值结果表明:1相同加载速率下,混凝土动态压缩强度随端部摩擦因数的增大先增大,后逐渐趋于平稳;2端部摩擦约束效应改变了混凝土的单轴受力状态及损伤分布,对混凝土单轴压缩强度的提高有明显的贡献;3端部摩擦约束条件相同时,摩擦贡献因子随应变率的增大呈减小趋势,且端部摩擦因数越大,减小的趋势越明显。

关键词：混凝土端部摩擦动态压缩强度中低应变率细观力学模型

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非均质混凝土材料破坏的三维细观数值模拟

工程力学 2013年第2期30卷 82-88页

作者：杜修力金浏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

在随机骨料模型的基础上,采用特征单元尺度对网格进行剖分,建立了非均质混凝土材料损伤破坏及宏观力学特性研究的三维细观单元等效化模型。对单轴拉伸、单轴压缩条件下湿筛混凝土试件的破坏过程及宏观力学性能进行了模拟分析;研究了混... 详细信息

在随机骨料模型的基础上,采用特征单元尺度对网格进行剖分,建立了非均质混凝土材料损伤破坏及宏观力学特性研究的三维细观单元等效化模型。对单轴拉伸、单轴压缩条件下湿筛混凝土试件的破坏过程及宏观力学性能进行了模拟分析;研究了混凝土梁的三分点弯拉力学特性,并与平面模型结果作了对比。研究表明:1)与平面计算模型相比,三维模型更真实地模拟混凝土材料在外荷载作用下的损伤破坏过程,更准确的描述非均质混凝土材料的宏观力学性能,且与实验结果吻合;2)骨料空间分布形式基本不影响混凝土材料的宏观弹性模量及强度,但影响其破坏过程和破损路径;3)与随机骨料模型等细观力学方法相比,该方法具有高效性。

关键词：混凝土非均质细观单元等效化模型损伤破坏力学性能

浅埋矩形框架地铁车站结构抗震性能指标标定研究

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土木工程学报 2019年第10期52卷 111-119,128页

作者：杜修力蒋家卫许紫刚许成顺刘思奇北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

针对目前地下结构抗震性能水准定义与性能指标标定研究的不足,文章参考地面建筑性能水准的划分方法,将地下结构的抗震性能水准划分为四个水平,并对每一水平条件下结构具备的功能性作了简略描述。在此基础上,选取 18 座不同断面类型的浅... 详细信息

针对目前地下结构抗震性能水准定义与性能指标标定研究的不足,文章参考地面建筑性能水准的划分方法,将地下结构的抗震性能水准划分为四个水平,并对每一水平条件下结构具备的功能性作了简略描述。在此基础上,选取 18 座不同断面类型的浅埋矩形框架地铁车站,建立土-结构三维整体分析有限元模型。采用倒三角分布荷载的地下结构 Pushover 分析方法进行分析,获得各个车站结构关键构件的完整能力曲线。通过几何作图法和概率统计方法建立以层间位移角为限值的矩形框架地铁车站结构横向抗震性能指标体系。该性能指标量化标准可在一定程度上指导地下结构抗震设计,并为进一步发展和完善现有地下结构抗震性能指标体系研究提供参考。

关键词：地铁车站结构浅埋矩形框架抗震性能指标