钢筋混凝土梁的非线性振动识别研究

通过理论推导和钢筋混凝土简支梁的锤击振动测试实验,证实了钢筋混凝土梁微幅弯曲自由振动存在弱的非线性,且近似为二次非线性,其振动频率随着振幅的减小而加大.利用小波变换时频分析的特点,用Morlet复小波函数对钢筋混凝土梁的自由振动响应进行小波变换,通过脊线所对应的尺度得到瞬时振动频率,通过脊线上的小波系数计算出瞬时振幅.由系统的瞬时频率和瞬时振幅与时间的关系以及它们之间的相互关系,由曲线拟合得到系统的固有频率、阻尼系数和非线性系数.通过实验发现梁的固有频率随着损伤的增大而减小,非线性系数随着损伤的增大而增大.     

基于盲源分离的钢筋混凝土梁非线性振动特性分析

将盲源分离技术应用于结构非线性振动特性分析,在小波软阈值去噪的基础上,用二阶统计量盲辨识(SOBI)算法从结构的振动信号中分离出第一阶振动分量,然后利用Hilbert变换得到频率与振幅的关系。在数值仿真算例的基础上,采用钢筋混凝土简支梁和预应力箱梁的试验数据,验证了在分析结构非线性振动特性时,盲源分离技术抗噪性好,比短时傅氏变换更易操作。结果表明:在较小损伤的情况下,利用非线性振动特性识别结构损伤程度,有时比由基于线性振动的模态识别得到的结构频率改变的方式更可靠。     

基于HHT的非线性振动系统参数识别研究

该文采用Hilbert-Huang变换（HHT）对时变阻尼自由振动系统以及常见的Duffing振动系统和Van der Pol振动系统进行参数识别。首先通过经验模态分解将振动信号分解为自由振动信号和强迫振动信号,通过经验包络法得到分解后信号的振幅包络线和瞬时频率。进而使用瞬时振幅及瞬时频率通过最小二乘法估计得到振动方程的各项参数。与小波识别结果进行对比,数值算例表明Hilbert-Huang变换可以有效地识别时变阻尼自由振动以及Duffing振动系统和Van der Pol振动系统的时变参数并且有较高精度。     

基于非线性振动特性的预应力混凝土梁损伤识别

对2根后张有粘结预应力混凝土简支梁分别进行单调加载和二级等幅值疲劳加载试验, 在各级加载后对试验梁进行动测得到自由振动加速度信号, 对加速度信号进行盲源分离并进行Hilbert变换, 得到各损伤状态下梁的频率-振幅曲线簇, 分析其非线性振动特性随损伤状态的变化规律。结合裂缝开展情况和钢绞线的应力变化, 探讨梁的非线性振动特性的变化与其损伤之间的关系。结果表明非线性振动特性适合于预应力混凝土梁的损伤 检测。     

钢丝网复合砂浆加固混凝土受弯构件非线性分析

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验包括16根用钢丝网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(钢丝网复合砂浆包裹了梁的受拉面及两个侧面).试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载.试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度.理论部分采用非线性的方法得到加固构件的荷载-挠度曲线,与试验结果比较,有较好的吻合.     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析方法

针对钢筋混凝土结构有限元分析中,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述混凝土截面和钢筋应力状态的问题,提出了基于柔度法和分布式塑性理论的钢筋混凝土梁单元材料非线性方法——网格截面法。这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的混凝土应力描述单元截面应力分布,同时考虑钢筋对刚度的贡献,并通过对截面网格材料的积分计算积分点位置的截面刚度矩阵,再利用力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆计算单元刚度矩阵。通过算例验证该方法在钢筋混凝土承载力分析时的准确性。     

钢筋砼结构非线性随机地震响应分析

考虑地震作用和结构参数的随机性,建立了钢筋砼结构药非线性随机动力学模型。文中导出了随机结构动力分析的非线性随机有限元法的增量列式,并据此对多层钢筋砼结构进行了弹塑性随机地震响应分析。计算结果与该建筑物的实际震害作了对比,效果良好。还讨论了动力模型中随机变量对响应量的影响。     

配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架力学性能非线性分析

基于两榀配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架试件在水平低周往复荷载作用下的试验结果,分别采用三维实体单元和纤维梁柱单元建立了试验框架数值模型,并开展力学性能和滞回全过程分析。考察了试验框架的破坏形态和内置钢骨架、钢筋骨架及预应力筋的应力状态。对组合框架开展滞回性能参数分析,考察了柱长细比、轴压比、梁柱内型钢截面抵抗矩和配筋率、柱内钢管的含钢率、钢管约束系数和径厚比、混凝土强度和预应力度的影响,并在大量参数分析的基础上建立了单层单跨组合框架的恢复力模型。结果表明：基于三维实体单元的数值模型可较为直观的反应试件的破坏形态;计算所得组合框架滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力,当轴压比超过0.6以后,组合框架的位移延性才有所变小,变形能力变差;建立的滞回模型可对组合框架在水平荷载下的滞回性能进行可靠的预测。     

基于Hilbert-Huang变换的钢筋混凝土框架结构识别

基于HHT的利用结构自由振动响应进行系统识别的方法，只需要测得一点的响应就能得到各阶模态频率和阻尼比，通过各点的响应分析可以得到各阶振型，从而求得结构的刚度矩阵和阻尼矩阵。通过对一个4层2跨2开间的钢筋混凝土框架结构模型进行了锤击测试试验。用HHT方法识别其各阶频率、振型和各阶阻尼比，并计算得到刚度矩阵和阻尼矩阵。由识别的刚度矩阵可以看出用考虑节点转角并进行静力凝聚的杆系一层模型能较精确地反映框架结构的振动。试验数据分析还表明，当初始振幅较大时框架结构的阻尼比具有时变性，随着振幅的减小，阻尼比减小。     

钢筋混凝土柱的非对称恢复力模型与参数识别

强震作用下钢筋混凝土柱往往表现出明显的强度退化、刚度退化、捏拢效应以及非对称性等滞回特性,而传统的恢复力模型难以合理描述上述滞回特性。该文基于Bouc-Wen-Baber-Noori（BWBN）模型,通过在滞回位移与相对侧向位移的微分函数关系中引入描述非对称滞回性质的形状控制参数,建立了一种能够有效考虑强度退化、刚度退化、捏拢效应以及非对称滞回特性的改进BWBN模型,进而结合微分进化算法提出了非对称BWBN模型参数的识别技术,并利用钢筋混凝土柱的拟静力往复加载试验数据,对比验证了该模型的有效性。     

THE FATIGUE BEHAVIOUR OF CRACKED CONCRETE

Abstract— Cracks are among the most common flaws in civil engineering structures and, considering the cyclic nature of the variable loading patterns, it is evident that the evaluation of the structure safety factor should consider the stability of cracks when fatigue loading occurs.
In the present paper, the behaviour of cracked concrete subjected to cyclic loading is experimentally investigated by means of direct tension tests. In particular, the experiments concern cycles that stay below the critical concrete softening curve.
The results show that, depending on the maximum load, damage could occur and that the cyclic envelope curve is very close to the monotonic quasi-static curve. On the basis of the experimental results, an empirical model for subcritical crack growth for cracked concrete under low-cycle fatigue loading is proposed.     

钢筋混凝土筒体结构裙深梁非线性分析简化模型

提出并推导了钢筋混凝土梁剪压区剪切模量的简化折减系数,提出了非线性剪切变形的简化计算方法,采用三分段杆单元模型可对钢筋混凝土筒体结构裙深梁进行非线性分析,最后提供了两个算例,并与试验结果比较,表明方法的合理性.     

钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的非线性分析

对钢筋混凝土单箱单室箱梁顶板、翼缘板开裂进入非线性阶段后横向受力特点及横向受力有效分布宽度的发展规律进行了详细的论述;对两种典型边界条件下翼缘板的横向受力有效分布宽度的发展进行了比较。数值计算结果表明:考虑结构开裂后的材料非线性影响后,横向受力有效分布宽度的发展和相应的弹性值之间存在较大差异,从应力水平来看采用钢筋屈服前的最大横向受力有效分布宽度进行设计是合理的,顶板及翼缘板的横向受力有效分布宽度可在我国现行规范JTG D62的基础上提高40%。对于翼缘板而言,支承边界的改变也同样影响横向内力的分布,横隔板附近的翼缘板由于受刚性约束的影响其横向受力有效分布宽度按规范的50%设计比较合理。根据有限元参数分析结果,提出了钢筋混凝土箱梁顶板在混凝土开裂后弹塑性阶段的横向受力有效分布宽度的概念及以其进行设计的新方法,并与国内外相关桥梁规范进行了比较。