开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明:不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10 mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10 mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10 mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI/AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

基于遗传算法的钢筋混凝土剪力墙Bouc-Wen模型参数识别

对钢筋混凝土剪力墙构件层次的滞回行为的合理模拟有着重要的应用及研究价值,但目前剪力墙在反复荷载作用下的非线性模拟仍然存在困难。Bouc-Wen模型是一种平滑模型,以解析公式描述滞回行为,在结构和机械领域有着广泛的应用。本文将剪力墙构件在往复荷载作用下的恢复力-位移关系简化为单自由度Bouc-Wen滞回模型。通过分析Bouc-Wen模型特征,给出其参数取值限制,运用遗传算法在已有试验数据基础上完成模型的参数识别。定参后的单自由度Bouc-Wen滞回模型能较好反映构件在往复荷载作用下的强度刚度退化和恢复力峰值特点,模型可作用宏观单元用于结构模型数值模拟。识别过程对类似模型的参数识别具有参考价值。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

考虑应变硬化的软钢阻尼器滞回模型及应用

设计了一种钢板开设条形孔的软钢阻尼器用于既有混凝土框架的减震加固,该阻尼器主要利用竖向板肢的平面内弯曲塑性变形提供耗能。首先通过低周反复加载试验研究了该软钢阻尼器的滞回性能,揭示了该软钢阻尼器具有滞回稳定、循环加载下应变硬化明显等特点。为建立考虑应变硬化效应的软钢阻尼器滞回模型,提出了采用Bouc-Wen材料与硬化材料并联的力学模型用于模拟软钢阻尼器的滞回性能,并在Open SEES程序实现其数值建模,编制了MATLAB计算程序用于确定滞回模型参数,数值模拟滞回曲线与试验结果匹配较好,该滞回模型能用于减震框架模型的非线性动力反应分析。给出了采用上述程序预测振动台试验软钢阻尼器滞回响应的应用算例。     

考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型

钢筋在拉压循环荷载作用下,会产生受压屈曲现象,其应力-应变曲线呈现受压应力软化效应,传统的钢筋滞回本构模型无法对其进行描述。在Bouc-Wen模型基础上进行修正,引入屈服后刚度比调整公式,建立考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型,并结合Newton-Raphson迭代法给出模型详细计算流程,该模型能够同时描述刚度退化、强度退化以及受压应力软化效应等钢筋滞回特性。模型滞回特性由7个基本参数进行控制,根据所收集的钢筋单轴拉压循环试验数据,采用遗传算法对其进行参数识别。之后考虑钢筋长细比、屈服强度以及强屈比的影响,对参数识别结果进行拟合,给出各控制参数计算公式。最后通过与试验结果进行对比,验证了所提模型的有效性。     

防屈曲偏心支撑混凝土框架结构恢复力模型研究

对防屈曲偏心支撑混凝土框架结构(BRB frame)进行低周反复试验研究,对试验得到的滞回曲线及骨架曲线进行分析,在已有恢复力模型的基础上,简化得到了防屈曲偏心支撑框架结构的恢复力模型。通过实测滞回曲线与所建立恢复力模型的分析对比,结果表明:所建立的恢复力模型和实测滞回曲线吻合较好,该模型能够较好地描述防屈曲偏心支撑框架在反复荷载作用下的滞回特性。     

S型钢板阻尼器滞回模型及参数识别研究

提出一种易制作、易安装、易更换的S型钢板阻尼器,设计制作3组试件,通过开展拟静力试验,对其变形和破坏模式、滞回特性及耗能能力进行研究。基于试验结果提出一种改进的BWBN滞回模型,建立Simulink模型并开展试件参数识别研究。结果表明：S型钢板阻尼器的滞回曲线饱满,具有较大的变形能力,良好稳定的耗能能力,较高的延性系数和超强系数;阻尼器通过弯曲和轴向变形耗能,变形包括弯曲弹性段、弯曲屈服段及弯-拉屈服段,由于弯-拉强化效应,第三段刚度和强度逐渐增大,可提高结构承载能力并降低残余变形;所提出的滞回模型可以反映S型钢板阻尼器的弯-拉强化效应,能够较精确地模拟阻尼器的滞回曲线、恢复力变化以及累积能量耗散。     

装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点抗震性能研究

对装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点作低周反复加载数值模拟,进行了立柱节点足尺试验模型的拟静力试验,得出了模型在不同加载制度下加载点处的荷载与位移,进一步得到了滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数以及耗能滞回面积。经过对比数值模拟结果与拟静力试验数据,发现拟静力试验和数值模拟结果差距在15%以内,试验所得滞回曲线有强度退化的现象,数值模拟得到的滞回曲线相比试验得到的滞回曲线较饱满,具有较高承载力及一定的耗能能力。通过数值模拟与拟静力试验探究了立柱节点的破坏机制,从强度、变形和能量3个方面判断和鉴别出了结构的抗震性能,从而确定了装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点的抗震指标和模型参数。     

双钢板组合剪力墙恢复力模型研究

通过6个双钢板组合剪力墙试件低周反复加载试验,重点考察了轴压比、高宽比、钢板厚度对双钢板组合剪力墙的变形性能和滞回特征的影响。根据理论分析与试验结果分析得到了屈服点、峰值点、破坏点等特征点的计算公式进而提出了双钢板组合剪力墙的三折线型的荷载-位移恢复力模型。通过将恢复力模型得到的滞回曲线与试验实测的滞回曲线对比发现提出的恢复力模型所得出的滞回曲线与试验曲线吻合较好,能够反映出双钢板组合剪力墙构件的大部分受力特征,可满足一般工程的使用要求。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

设计5个钢板装配式屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Brace, BRB）试件,对其进行低周反复试验,研究无黏结材料、约束比和加载制度等对其力学性能的影响。结果表明：无黏结材料能有效减小外约束单元与核心单元之间的摩擦力,设置无黏结材料的屈曲约束支撑滞回曲线对称、饱满,耗能性能稳定,有较强的抗疲劳能力;设置无黏结材料钢板装配式屈曲约束支撑等效黏滞阻尼比曲线呈现两阶段双线性的特征;约束比小于1的钢板装配式屈曲约束支撑发生整体屈曲失稳;先压后拉和先拉后压的加载方式对屈曲约束支撑滞回性能基本没有影响;基于屈曲约束支撑先于主体结构屈服和不发生因塑性能力不足而提前破坏的设计原则,工程设计中建议屈曲约束支撑延性系数μmax＞13,累积塑性变形CPD＞1200。     

大型结构非线性物理参数识别的线性化算法

提出了一种识别大型结构非线性物理参数的Taylor级数线性化算法.该算法基于反应力向量灵敏度模型参数化方法的改进算法,适用于线性结构的一般有限元模型;根据结构的时域测量响应,能够直接识别出未知集中输入下结构在单元水平上的非线性物理参数.在算法中,经Tay-lor级数线性化处理后的识别方程,可以简便地由通用有限元程序得到;且其严重病态特性可以通过预处理方法得到有效改善.结果表明,对数值仿真-剪力墙结构的物理参数识别,当保证无噪声条件下的识别精度100%时,算法的计算效率提高了100多倍,且识别结果对初始估计值敏感程度显著下降,因而特别适合于大型结构非线性物理参数的识别.     

预压弹簧自恢复耗能支撑非线性原理模型参数识别及试验验证

结合预压弹簧自恢复耗能（PS-SCED）支撑工作原理,提出由两组Bouc-Wen模型及一组线弹性模型共同构成的支撑非线性原理模型,并给出模型计算公式。基于PS-SCED支撑拟静力试验结果,利用遗传算法对PS-SCED支撑原理模型的7个控制参数进行参数识别,并将识别结果与PS-SCED支撑拟静力试验、ANSYS实体模型及PS-SCED支撑分段式简化模型分析结果进行对比研究。结果表明,PS-SCED支撑原理模型能够准确、细致的描述PS-SCED支撑的滞回响应特性,相比实体模型及支撑分段式简化模型,提出的原理模型对支撑恢复力、过渡段圆滑性、等效黏滞阻尼比及累积耗能的预测结果更加准确。     

基于关联模态云推理算法的输电塔结构损伤识别

为了解决输电塔等工程结构在不确定因素干扰下的损伤识别问题,提出了一种基于关联模态的云推理算法。建立残余力基本方程,并分析了基于残余力向量的损伤识别原理;提出了基于残余力的云推理算法,给出了云模型的数字特征,分析了前件云发生器和后件云发生器,给出了基于灰云模型的定性规则库建立方法,并利用云规则组成了相应的云推理系统。考虑到残余力法易受测量噪声等不确定因素干扰的弱点,进一步提出了关联模态云推理算法,以提高损伤识别的精度和可靠性,并采用输电塔结构模型进行了损伤识别研究。数值计算结果表明,关联模态云推理算法可以较好地识别出结构损伤,其识别效果明显优于残余力向量法和残余力云推理算法。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法研究

文章结合开孔钢板装配式屈曲约束支撑研究成果和相关规范,提出开孔钢板装配式屈曲约束支撑的设计方法,给出其设计流程,并通过4个开孔钢板装配式屈曲约束支撑的拟静力试验对设计方法与流程的合理性和有效性进行验证。试验结果表明提出的开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法与流程合理有效,可供实际工程使用;根据设计方法与流程得到的开孔钢板装配式屈曲约束支撑力学性能实测值与设计值吻合较好、整体与局部稳定性好,滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强、承载力对称性和塑性变形能力良好、抗疲劳性能稳定。     

盾构机土仓压力平衡模型参数辨识方法研究

为了在盾构机隧道掘进过程中控制土仓压力和地表变形,提出了基于遗传算法的盾构机土仓压力控制模型辨识方法。为了验证控制模型辨识方法的有效性,建立了盾构机土仓压力控制实验台。该实验台由盾构机推进系统、螺旋输送机排土系统、土仓压力与螺旋输送机转速监测系统组成。用于系统模型参数辨识的输入和输出为螺旋输送机的转速和土仓压力。系统辨识的目标函数定义为实验观测的土仓压力与模型计算值残差平方和最小,而模型计算的土仓压力是系统被辨识参数的函数。为了解决参数估计中的局部极小值问题,采用了改进的十进制遗传算法。实验结果表明,与最小二乘法和梯度搜索方法相对比,遗传算法得到的模型参数具有更高的预测精度,预测的土仓压力与观测值吻合的较好。