泥石流作用下夯土建筑灾变响应特征研究∗

探究泥石流对夯土房屋的破坏模式及其动力致灾特征,有利于推进研究山区房屋承灾体对泥石流的灾变机制,对提高灾害风险管理水平、指导山区防灾减灾工作具有重要意义。通过实地调研凉山喜德县基恩德沟火后泥石流,总结了泥石流对夯土房屋的破坏模式,分析了泥石流动力学特征,根据现场受损房屋实测数据进行三维建模,利用有限元分析方法,获取了夯土建筑的位移时程响应和应力时程响应,反演了夯土建筑承灾破坏过程,探讨了泥石流作用下夯土建筑灾变响应特征。结果表明：(1)泥石流对夯土房屋的破坏模式表现为：通过墙体干缩裂缝渗入室内淤埋房屋;冲刷墙体基础导致墙体倒塌;携带大石块冲毁建筑;(2)墙体受泥石流冲击破坏表现为冲击点压碎破坏、墙体内侧受拉破坏和墙角剪切破坏;纵墙损伤为泥石流冲毁山墙后进入室内沿门洞冲出时导致的第二次破坏;(3)夯土房屋整体性较差,裂缝的发展切断了应力的传递路径,有效保护了其他墙体;(4)夯土房屋在泥石流作用下率先破坏的区域为大石块撞击点、墙基和墙角等形状突变位置。为此,夯土房屋防护,可首先考虑加固墙基和墙体转角等应力突变位置。     

双层打包带加固村镇砖墙的抗震性能试验研究∗

为了提高村镇砖墙的抗震性能,对2片双层打包带加固墙体和2片未加固对比墙进行拟静力试验,研究0.35MPa和0.6 MPa竖向应力的作用下,墙体的破坏形态、水平承载力、滞回性能和耗能等抗震性能。试验结果表明原墙体均发生剪切破坏,加固后墙体在0.35 MPa竖向应力作用下,发生弯曲破坏,在0.6 MPa竖向应力作用下,发生剪切破坏,加固减轻墙体破坏程度,减小了裂缝宽度,破坏时加固层和墙体整体性较好;加固后墙体的开裂和极限荷载均得以提高,竖向应力大时的墙体提高幅度大;加固后墙体的滞回曲线更为饱满,试件延性和耗能能力都有提高,竖向应力较小时,加固墙体水平荷载-顶点位移骨架曲线的下降阶段更为平缓,试件延性提高了50%,耗能能力提高了447%。双层打包带加固法可明显减轻墙体的破坏,有效提高墙体抗震性能,尤其对承受较小的竖向应力时效果更好,研究成果为打包带加固方法的发展和村镇砖墙实地加固提供参考。     

装配式人防外墙等效荷载作用下整体性能的分析

运用有限元模拟计算,分析了在等效荷载及墙外侧土压力的共同作用下,装配式人防外墙结构的整体性能及结构的开口情况、灌注桩的应力分布、装配式墙板的应力以及应变分布等。研究发现:装配式人防外墙结构会产生开口,但开口值较小;桩体的受力比较连续,桩体混凝土沿土压力方向逐渐由受压为主变为受拉为主,墙体的上下端面应力比较集中。结果表明,本文的研究成果对装配式人防外墙结构的设计和施工实践具有指导意义。     

基于损伤塑性模型的砌体墙体非线性有限元分析

为了研究砌体墙体用钢结构加固后的力学性能,需要提供较准确的砌体墙体非线性计算,考虑到砌体与混凝土的材料性质具有相似性,将混凝土损伤塑性模型经修正后应用于砌体数值模拟,实现对砌体墙体的非线性有限元分析。通过与水平加载试验结果对比,验证了有限元模型的正确性。探讨了损伤塑性模型中的粘性系数、膨胀角、砌体本构关系中的初始弹性模量、受拉应力应变关系对计算结果的影响。结果表明:粘性系数和膨胀角对抗剪承载力、峰值位移及下降段性能均有较大影响,而对初始刚度影响很小;随着初始弹性模量的增大,砌体墙体抗剪承载力随之提高,但峰值位移无明显变化;受拉应力应变方程中待定系数的取值,对抗剪承载力及峰值位移影响较大。     

小半径预应力混凝土箱梁腹板应力分析

预应力混凝土箱梁结构广泛应用于大跨桥梁和立交工程中,但是箱梁腹板普遍存在裂缝的问题。对于小半径预应力混凝土箱梁,腹板更易出现裂缝。为了研究小半径预应力混凝土箱梁的腹板应力状态,本文以港沟互通立交工程为例,选取F10匝道箱梁建立有限元模型,对各工况下箱梁腹板应力进行分析。分析表明孔道附近最大拉应力出现在腹板预应力筋张拉锚固工况,预应力度对预应力混凝土箱梁腹板的应力状态影响较大。     

基于断裂力学和有限元的碾压混凝土坝劈头裂缝扩展的应力计算研究

混凝土坝的劈头裂缝属于断裂力学中描述的张开型(I型)裂缝。劈头裂缝应力计算中,强度因子KI和材料开裂韧度KIC是判断劈头裂缝扩展的关键参数。采用断裂力学的基本理论推导裂缝应力计算的基本公式,并借助有限元来确定强度因子和材料开裂韧度,对寒冷地区实际工程坝体裂缝进行计算,得出运行期4日型寒潮期和不同运行时段的温度裂缝长度和强度因子。通过对比发现,计算结果与大坝运行期不同工况裂缝的实际情况相符合,验证了方法的正确性。     

常压立式储油罐地震应力的有限元计算

采用有限元方法 ,考虑在静载和动载共同作用下 ,对常压立式拱顶储油罐的地震应力进行了计算分析 ,给出了轴向应力的分布状态 ;并与相关抗震设计规范中的验算公式得出的结果进行了比较。结果表明 :由于地震的动力作用 ,储油罐的受力状态不是均匀分布 ,出现了峰值和谷值 ,而这些应力峰值大于工业设备抗震鉴定标准和石油化工设备抗震鉴定标准中公式的计算应力值 ,这应引起足够的注意。     

坦荡河二级水电站溢流坝应力分析

基于现场调研和收集的有关坝体的资料,用ANSYS有限元软件对坦荡河二级水电站溢流坝段应力进行数值模拟及分析,得出了坝体位移,应力分布等重要信息,并与通过材料力学方法计算得到的结论进行比较分析,为坝体的运行安全、经济、合理提供依据。     

黄河积石峡水电站压力管道非线性有限元分析

采用非线性有限元与解析法相结合,对积石峡水电站压力钢衬钢筋混凝土压力管道进行了钢衬厚度和钢筋配置设计,并分析了产生裂缝的地方。计算结果表明结构设计合理、安全,满足工程要求,为类似工程可提供设计借鉴。     

低硬度大直径橡胶隔震支座竖向荷载作用下钢板应力研究

采用大型通用有限元程序,对低硬度大直径橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的基本性能进行了精细有限元分析.分析了在竖向荷载作用下支座上下封板、内部钢板的各种应力分布,以及支座顶部是否施加竖向同位移约束、支座孔径比、橡胶材料G值、内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度之比对支座内钢板受力的影响.结果表明,内部钢板最大Mises应力、...     

砖混建筑在泥石流冲击作用下的破坏形态模拟

我国山地泥石流活动频繁,建筑物防护是山区城镇建设及泥石流堆积扇开发利用中必须解决的问题.了解建筑物在泥石流冲击力作用下的破坏形态,有助于防灾工程设计.利用实际观测数据和泥石流破坏现场调查分析结果,对砖混建筑在受到泥石流冲击力作用下的受力形式及破坏形态进行了理论模拟和计算.在此基础上,进行了墙片的破坏性试验,现场观测墙体在冲击作用下的破坏形态和历程,验证理论模拟结果,提出了加强砖混建筑抵抗泥石流冲击的措施,为建筑物抵抗泥石流冲击设计提供参考.     

村镇建筑装配整体式配筋砌体结构的抗震性能研究

为解决村镇建筑抗震设防水平低和施工不规范等问题,以陕西关中地区的村镇建筑为研究对象,提出适用于村镇建筑的新型砌块型式及整体式配筋砌体结构。首先根据所提出砌块的材料特性,对比分析了新型装配整体式砌块墙体与传统砖砌块墙体的承载能力和刚度退化能力,发现新型砌块墙体的整体性好、刚度退化率小及变形能力强;其次对典型村镇装配整体式配筋砌体结构开展了非线性时程反应分析,并与普通砖砌体结构进行了对比,根据二者周期值、底部剪力、层间位移角和损伤值等计算结果可知,所提出的村镇装配整体式配筋砌体结构具有刚度及应力均匀、层间位移较小、损伤程度小、承载能力大等特点,具有良好的抗震性能,加之该类装配式砌体结构砌筑方式简便,有利于在村镇建筑中大力推广使用。     

爆炸荷载作用下砌体结构响应的有限元分析

对墙体模型进行简化,用单个混凝土砖块宽度的墙来代替所要分析的整面墙,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙的破坏模式进行数值模拟分析。LS-DYNA的数值模拟结果显示,混凝土砌体墙在不同爆炸荷载作用下会发生不同程度的破坏,破坏的产生首先从墙体中部开始;随着爆炸荷载峰值的提高,砌体墙的破坏逐渐由中间向两端发展,当爆炸荷载峰值压力达到0.36 MPa及以上时,墙体会发生破坏,有块体飞出,并在重力作用下发生倒塌。数值模拟的结果与文献提供的试验结果比较吻合。     

基于Pushover方法的中小学砌体结构抗震性能评估

针对中小学砌体结构教学楼的受力特点,提出横墙和开洞纵墙的等代框架模型,分析了模型的抗弯、抗剪和轴向刚度计算方法;结合国内外对钢筋混凝土结构性能水平的划分标准,将砌体结构的性能水平划分为正常使用、中等破坏和生命安全三个阶段,并通过对大量砌体墙片试验数据的统计,得出其各性能水平对应的层间位移角限值。最后利用所提模型对一砌体结构教学楼进行Pushover分析,将其实际层间位移与所提性能指标进行比较,结果表明结构在不同地震水平下均满足预定的性能目标。     

基于LS-DYNA的墙体抗燃气爆炸能力数值分析

目前国内外有关墙体防爆的研究多是针对恐怖袭击,且建模分析中多采用单向墙体,而对于民宅内燃气爆炸防护的研究很少。本文详细讨论了数值模拟的建模关键技术,在此基础上建立了墙体三维模型,采用具有民宅燃气爆炸特征的荷载曲线,对四边约束墙体的破坏模式、抗爆能力等进行了初步分析,并与单向墙体进行了比较。结果表明,墙体边界约束条件、厚度、砂浆强度、平面尺寸等因素均会对计算结果产生一定影响,其中前两者的影响效果较为显著。以此为基础提出的一些民宅防爆建议,可为结构防爆设计提供参考。     

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析

2008年5月12日汶川8.0级地震后,根据四川省什邡市5幢砌体结构房屋震害的现场检测记录,以案例形式比较了房屋不同的结构形式、墙体布局、层间刚度比、构造柱设置、悬挑阳台、变形缝和选址等概念设计因素对结构抗震性能的影响,分析了结构发生各种损坏的原因,并对砌体结构房屋抗震设计提出建议。     

风荷载作用下单层平面索网体系点支式玻璃幕墙的动力性能研究

近年来,单层平面索网体系点支式玻璃幕墙以其简洁、通透的特点在国内外得到广泛的应用,其破坏主要由风荷载造成,目前国内外针对此种结构的风振动力性能研究甚少。本文应用谐波叠加法模拟了脉动风速的时程曲线,进而得到风荷载;通过有限元分析软件ANSYS,对单层平面索网体系点支式玻璃幕墙模型进行动力风荷载下的时程分析,研究在动力风荷载下,幕墙的玻璃面板厚度、拉索截面积以及拉索预拉力对其受力性能的影响,以供幕墙设计参考。     

近断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射∗

采用间接边界单元法，求解断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射。首先，通过IBEM求解半空间波动问题的思路，在单层位势理论下，将虚拟荷载施加于散射体表面构造散射波场。然后根据交界面处位移连续条件和应力连续条件建立方程，进而求解得出虚拟荷载密度。半空间自由波场与散射波场通过叠加得出总波场，将得出的结果与现有的精确解进行对比，从而使本方法的计算精度得到验证。最后，通过求得的详细数值结果，讨论了半空间中断层场地和衬砌隧道对平面SH波的散射规律。数值分析结果表明:近断层场地衬砌隧道附近SH波的散射同无断层情况相比差异显著，动力反应特征主要依赖于不同断层倾角、隧道与断层距离、SH波入射角度、入射频率等参数。总体上看，SH波入射下，当衬砌隧道位于断层上盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有一定的缩小效应；当衬砌隧道位于断层下盘时，断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有放大效应，应力增幅可以达到30%。实际隧道结构动力分析宜根据实际工况考虑断层存在的影响。     

中小学砌体结构校舍的隔震加固技术研究

本文以抗震设防8度区的山西省某小学4层砌体结构教学楼抗震加固为背景,探讨了采用隔震技术对多层砌体房屋进行抗震加固的计算分析方法、施工工艺及相应的关键技术.结果表明,叠层橡胶垫基础隔震加固可以有效降低上部结构所受的地震作用,能够在一定程度上提高工程结构的安全性,是一种比较有效的建筑抗震加固技术.在高烈度区对砌体结构校舍进...