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基于流固耦合的LNG储罐外罐地震响应分析

工程抗震与加固改造 2024年第1期46卷 113-123页

作者：李文葛楠滕振超刘晓燕东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省高校防灾减灾与防护工程重点实验室黑龙江大庆163318

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明:地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的... 详细信息

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明:地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的放大效应有着不同的影响,在El Centro波、Taft波和SHM2波作用下,流体振荡产生的减震作用和流体压力产生的附加惯性作用能够减小储罐中部的位移,但对加速度有所放大。利用时程分析法对5000m^(3)LNG储罐的位移和环向应力进行地震模拟分析,结果表明:储罐的环向应力呈现出中间大两头小的走势,在罐高的1/4h、1/2h和3/4h上出现极值;位移沿罐高度方向先增加后减少,峰值出现在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处。因此在LNG储罐抗震设计时,应考虑流固耦合效应对结构的影响,在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处的薄弱位置,宜采用增加壁厚、设置阻尼器和钢筋加密等措施增强结构的可靠性和安全性。

关键词： LNG储罐流固耦合振动台试验数值模拟分析地震响应

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地震波斜入射下埋地腐蚀管道地震响应分析

河北工程大学学报(自然科学版) 2024年

作者：薛景宏陆大伟李东瑞程安顿韩通东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江省教育厅防灾减灾及防护工程重点实验室

埋地长输管道地震响应受地震动非一致性影响明显，而且埋地管道易受腐蚀影响，因此本文以埋地X80管道为研究对象，探讨入射角和腐蚀参数以及保温层对管道腐蚀区域地震响应的影响规律。在Von Mises应力方面，P波和SV波激励下，大约在入... 详细信息

埋地长输管道地震响应受地震动非一致性影响明显，而且埋地管道易受腐蚀影响，因此本文以埋地X80管道为研究对象，探讨入射角和腐蚀参数以及保温层对管道腐蚀区域地震响应的影响规律。在Von Mises应力方面，P波和SV波激励下，大约在入射角θv和θh分别为60°和45°及30°和45°时，管道腐蚀区域中心应力达到最大值556.7和559.7 MPa，相比垂直入射下的441.3和437.0 MPa，分别增大了26.1%和28.0%。入射角为最大响应角度时，P波和SV波下腐蚀深度、长度和宽度对腐蚀管道应力影响占比分别为58.0%和51.9%、22.8%和27.1%以及19.2%和21.0%。管道保温层厚度的增加，会有效减小地震作用下管道腐蚀区的最大应力。因此，在管道抗震设计与维护中，应关注地震波入射角度和腐蚀深度，并考虑保温层的隔震作用。

关键词： X80腐蚀管道地震波斜入射黏弹性人工边界安全评价 P波 SV波

考虑地震事件内空间相关性的区域概率地震危险性分析

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工程力学 2024年第S01期41卷 117-128页

作者：丁佳伟吕大刚曹正罡哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

一次地震事件不同地点的地震动强度参数与结构响应参数之间是空间相关的,相关的地震效应将导致地震损失急剧集中与积累,从而造成灾难性事件,但是现有的区域尺度地震风险评估并没有考虑地震动的空间相关性。该文采用地统计学方法表征地... 详细信息

一次地震事件不同地点的地震动强度参数与结构响应参数之间是空间相关的,相关的地震效应将导致地震损失急剧集中与积累,从而造成灾难性事件,但是现有的区域尺度地震风险评估并没有考虑地震动的空间相关性。该文采用地统计学方法表征地震事件内地震动强度参数的空间相关性,提出了理论半变异函数的几何稳健估计方法,并采用加权最小二乘法实现对短距离空间相关性的准确高效评估。以新潟越冲地震为例,基于指数半变异函数模型,采用加权最小二乘法对几何稳健估计半变异函数值进行拟合,得到了PGA、PGV和0 s~10 s谱加速度的空间相关性函数,提出了变程b值的预测模型,结果表明:相比于短周期谱加速度,长周期谱加速度的空间相关性衰减速率更小,且在T=0.45 s处存在拐点。将所开发的空间相关性模型应用于区域概率地震危险性分析,采用Monte Carlo方法实现了空间相关随机场的区域地震动强度参数的模拟,改进了传统区域地震危险性分析的方法,发现绝大多数情况下考虑空间相关性的年超越概率大于未考虑空间相关性的年超越概率,表明考虑空间相关性对于建筑群落及基础设施风险评估、韧性城市建设等具有重要的指导意义。

关键词：事件内残差空间相关性几何稳健估计加权最小二乘法半变异函数区域危险性分析

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腐蚀损伤Q690E钢板单调拉伸性能与滞回性能研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 177-188页

作者：贾晨邵永松郭兰慧哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为了研究腐蚀损伤对国产Q690E高强钢板单调拉伸性能和滞回性能的影响,通过人工加速盐雾腐蚀试验得到腐蚀损伤试件,并对不同腐蚀损伤程度的试件进行了单调拉伸试验和单轴循环加载试验。基于单调拉伸试验结果,得到名义屈服强度、名义抗拉... 详细信息

为了研究腐蚀损伤对国产Q690E高强钢板单调拉伸性能和滞回性能的影响,通过人工加速盐雾腐蚀试验得到腐蚀损伤试件,并对不同腐蚀损伤程度的试件进行了单调拉伸试验和单轴循环加载试验。基于单调拉伸试验结果,得到名义屈服强度、名义抗拉强度、屈强比及断后伸长率等基本拉伸性能指标与腐蚀损伤程度之间的回归关系。基于单轴循环试验结果,分析了腐蚀损伤对钢板应力-应变滞回曲线、低周疲劳寿命、循环软化性能以及耗能性能等的影响。结果表明:Q690E钢板的单调拉伸性能指标随腐蚀损伤程度增加而线性降低,在相同腐蚀程度下变形性能退化程度远远高于强度退化程度,高强钢板比低碳钢板对腐蚀损伤更敏感;恒幅循环加载下腐蚀损伤会降低钢板的低周疲劳寿命,造成滞回曲线的退化和捏缩,腐蚀损伤不影响钢板稳定软化阶段的循环软化程度但是影响循环软化速率;增幅循环加载下,随着腐蚀程度增加,钢板承载力不断退化,滞回耗能能力呈先增大后减小的趋势。

关键词：高强钢板腐蚀损伤强度变形性能滞回性能循环软化

季节性冻土区轴向双腐蚀管道地震时程效应分析

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压力容器 2024年第6期41卷 58-66页

作者：李晓丽王保磊殷兆龙杨再兴荆和盟李廷辉张馨月东北石油大学土木建筑工程学院黑龙江大庆163318 黑龙江省高校防灾减灾及防护工程重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田工程建设有限公司黑龙江大庆163318

针对冻土区埋地含双腐蚀管道的抗震性能问题,以含双腐蚀管道、保温层及季节性冻土区土壤为研究对象,提出将粘弹性边界条件施加在土体周围以保证模型的准确合理,分析了在差异性冻胀和地震波作用下,含不同腐蚀参数管道的力学特性。结果表... 详细信息

针对冻土区埋地含双腐蚀管道的抗震性能问题,以含双腐蚀管道、保温层及季节性冻土区土壤为研究对象,提出将粘弹性边界条件施加在土体周围以保证模型的准确合理,分析了在差异性冻胀和地震波作用下,含不同腐蚀参数管道的力学特性。结果表明:随着腐蚀长度与腐蚀深度的增加,R_(1)点处轴向应变峰值发生改变,腐蚀长度的变化使R_(1)点峰值最大改变为从-0.0054增大到-0.00175,增加了0.00365,腐蚀深度的变化使R_(1)点峰值最大改变为从0.00214减小到-0.0054,减小了0.00754;与腐蚀长度相比,腐蚀深度对腐蚀区中心位置的von Mises等效应力与轴向应变的影响较大;在地震波作用过程中,双腐蚀之间依然存在相互作用,腐蚀间距的增加会减轻腐蚀之间的相互作用,R_(1)点处von Mises等效应力先于R_(2),R_(3)点超过参考应力形成破坏;不同地震波作用在腐蚀缺陷处所引起的破环形式不同;将von Mises等效应力超过参考应力作为管道安全评价标准是偏于安全的。该研究可为地震波作用下冻土区埋地含双腐蚀管道的安全评定提供一定理论参考。

关键词：埋地管道差异性冻胀地震响应轴向双腐蚀

盐浸-干湿-冻融耦合作用下混凝土坝强震开裂机理

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南水北调与水利科技（中英文） 2024年第1期22卷 158-165页

作者：张宇张志伟徐强张雪东北石油大学黑龙江省高校防灾减灾与防护工程重点实验室黑龙江大庆163318 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

为探究混凝土坝在盐浸侵蚀、干湿循环、冻融循环因素影响下的强震破坏规律,通过材料劣化试验和数值模拟方法开展大坝强震开裂机理研究。针对坝体不同位置开展盐溶液侵蚀、干湿循环以及冻融循环劣化试验,基于材料试验结果,构建混凝土重... 详细信息

为探究混凝土坝在盐浸侵蚀、干湿循环、冻融循环因素影响下的强震破坏规律,通过材料劣化试验和数值模拟方法开展大坝强震开裂机理研究。针对坝体不同位置开展盐溶液侵蚀、干湿循环以及冻融循环劣化试验,基于材料试验结果,构建混凝土重力坝扩展有限元模型,模拟混凝土材料劣化前及劣化后混凝土坝强震开裂破坏情况。结果表明:多因素耦合作用导致混凝土材料劣化,强震作用下会降低大坝承载能力,增加大坝倒塌破坏风险。考虑混凝土多种劣化因素影响,所得结论可用于高寒地区混凝土坝的抗震设计。

关键词：混凝土坝盐溶液侵蚀冻融循环干湿循环破坏模式

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考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算方法

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工程力学 2024年第4期41卷 19-28页

作者：金浏祝华杰杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且... 详细信息

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且以借鉴现有的钢筋混凝土构件纯扭承载力计算公式的形式给出,考虑了FRP筋与钢筋间材料力学参数的区别。该文通过已验证了的三维细观数值模拟方法,研究了最大横截面宽度为1000 mm的FRP筋混凝土柱纯扭破坏行为,揭示了其名义抗扭强度尺寸效应规律。基于模拟数据,对比了现有的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算公式,并在中国规范GB 50010-2010关于钢筋混凝土构件纯扭承载力计算方法的基础上,提出了考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力的计算方法。通过对比现有的试验数据,验证了所提公式的正确性和合理性。

关键词： FRP筋纯扭承载力细观模拟尺寸效应计算方法

钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应对比分析:试验研究

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土木工程学报 2024年第4期57卷 1-11,22页

作者：金浏宋博张江兴杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、... 详细信息

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、混凝土应变、纵筋应变及腹筋应变随结构尺寸变化的发展趋势。揭示了钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件抗剪强度尺寸效应规律,并分析了设计规范和计算方法的适用性。研究表明:(1)BFRP筋混凝土深受弯构件的极限荷载约为钢筋混凝土深受弯构件的0.3~0.5倍,而挠度约为钢筋混凝土深受弯构件的1.4~1.7倍;(2)梁高从300mm增至1200mm时(试验梁的水平及竖向腹筋率均为0.51%),钢筋混凝土深受弯构件的名义极限抗剪强度下降34.0%,而BFRP筋混凝土深受弯构件下降45.7%;(3)对于大尺寸构件的抗剪承载力,设计规范的计算结果安全储备不足,未能合理考虑尺寸效应;(4)提出的尺寸效应理论公式可以定量描述结构尺寸对钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件名义极限抗剪强度的影响。

关键词：深受弯构件 BFRP筋剪切破坏受剪性能尺寸效应

模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 262-272页

作者：何晴光张释佺朱前坤洪祺凯兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system,MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers,d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_(T)、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明:d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_(T)对系统减震性能影响较小,当η为0.7~1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_(T)非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。

关键词：模块化建筑阵列多调谐质量阻尼器悬挂结构振动控制