下翼缘摩擦式自定心钢框架梁柱节点抗震性能的数值模拟

介绍了一种新型的钢框架梁柱节点形式,其中预应力钢绞线提供了结构在地震作用下的复位功能(自定心),设置在梁端下翼缘的摩擦件则为结构提供了耗能能力;介绍了下翼缘摩擦式自定心钢框架梁柱节点的构造和工作原理,以节点的低周反复加载试验结果为依据,利用面向对象的开放式计算程序OpenSees建立了节点的数值模型,并侧重于模拟节点在...     

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙数值模拟

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能,目前已在超高层建筑中得到越来越多的应用。采用OpenSees程序对普通钢筋混凝土剪力墙和钢板组合剪力墙试验构件进行模拟分析,验证了建模与分析方法的合理性与准确性,分析结果表明,该方法能够较好地模拟组合剪力墙的弹塑性行为。分析了轴压比和配钢率这两个关键参数对内置钢板组合剪力墙抗震性能的影响。计算结果表明,与普通钢筋混凝土剪力墙相比,内置钢板可以明显提高构件的承载力、延性和滞回耗能;轴压比和配钢率对组合剪力墙的抗震性能有较大影响。     

钢框架侧板加强型梁柱节点滞回性能研究

提出一种改进型侧板加强型梁柱节点,加强板由矩形柱侧板和直角梯形梁侧板组成,以现有的梁端翼缘侧板加强型节点试验为基础,运用有限元软件ABAQUS对11个不同细部尺寸的改进型侧板加强型节点进行循环加载作用下的模拟分析。研究结果表明,采用上下两块小矩形柱侧板加强的节点模型在循环加载作用下并未出现加强板末端梁截面的屈曲变形,但该截面的应力集中有所减小,塑性变形仍集中在节点域柱腹板上;将上下两块小矩形柱侧板更换为一整块柱侧板后,其承载能力大幅提高,且塑性变形集中在梁侧板加强末端的梁翼缘和腹板上,而节点域处于弹性工作状态,说明该种节点形式可以更好地满足"强节点弱构件"的抗震设计思想;建议柱侧板两端各伸出柱翼缘表面50mm,柱侧板的高度与钢梁截面高度相同,柱侧板厚度取6mm,梁侧板宽度边缘与柱翼缘边缘平齐,端部三角形部分长宽比可取为1∶2~1∶3,梁侧板矩形部分长度可与三角形部分长度相同,或稍大于三角形部分长度。     

基于可液化场地地震反应数值模拟的影响因素分析

饱和砂土地基在强震作用下会产生液化,导致其强度降低,并产生沉降、侧移和喷砂冒水等现象。基于YANG Zhao-hui提出的砂土液化本构模型,采用OpenSees对饱和砂土场地的地震反应进行了非线性动力有限元分析,阐述了液化机理以及对地基的作用;通过改变土性、地震动幅值、持时、频率等因素后数值模拟的对比,分析了各因素对可液化场地地震反应的影响。结果表明,饱和松砂场地更易产生液化;大震下场地更易产生液化;长持时的地震动更易造成液化;高频和低频的地震动均不易造成液化,而存在一个最易造成液化的中间频率值。     

预制装配式结构梁柱节点被动耗能减振技术研究现状及展望∗

由于预制装配式建筑在高烈度地震区的抗震性能较差,限制了其推广使用。预制装配式框架结构作为一种常用的抗震体系,核心部位梁柱节点的连接是影响其抗震性能的主要因素。被动耗能减振技术作为一种成熟的结构振动控制技术应用于预制装配式结构中,可以显著提高结构的抗震性能。将耗能器放置于梁柱节点外部或者内部,既与节点形成新的整体部件,又实现自身被动耗能减振,形成“承载‐耗能”双功能的新型节点。总结了目前常用的被动耗能减振技术中已经成熟的摩擦阻尼器和金属阻尼器复合形成的预制装配式结构梁柱节点,梳理了本课题组首次提出的预制梁柱耗能铰节点后的研究发展现状以及局限,提出了一种预制装配式结构梁柱摩擦-金属屈服两级耗能节点,形成了高性能预制装配建筑结构抗震体系,对提高我国装配式结构设计要求和推广装配式结构的实际工程应用,具有重要的参考意义。结合作者在该领域的研究工作和成果,给出了该领域的研究方向和未来的发展趋势。     

飞机模型撞击SC靶板的数值模拟分析∗

相对于钢筋混凝土(RC),钢板混凝土(SC)结构由于其优异的抗冲击性能和密闭性能,越来越多地应用于核电站安全壳结构中。基于有限元程序LS-DYNA对1/7.5缩尺飞机模型撞击SC靶板实验进行数值模拟,分别采用KC、Winfrith和CSCM三种模型描述混凝土材料,通过详细对比飞机模型撞击过程和速度衰减时程、靶板损伤和最大挠度以及引擎破坏的实验数据和数值仿真结果,验证了Winfrith模型的适用性。进一步讨论了撞击速度、钢板厚度、混凝土强度和栓钉强度对飞机模型速度时程和靶板破坏的影响。结果表明钢板厚度和栓钉强度对SC结构抗飞机撞击性能影响较大,而混凝土强度影响较小。相关结论可为飞机撞击下核安全壳的损伤破坏分析与结构设计提供一定的参考。     

西安地裂缝的数值模拟研究

在分析总结西安地裂缝基本特征的基础上,采用二维有限单元法,对西安地裂缝进行了数值模拟,并从土动力学角度探讨了地裂缝的形成机制．结果表明,西安市区超采地下承压水导致地面不均匀沉降是西安地裂缝产生和发展的主要原因。故认为只有通过对地下承压水的合理开采,控制西安市区地面的不均匀沉降,才是减缓西安地裂缝活动的根本对策。     

地震波数值模拟方法研究综述

地震波场数值模拟不仅是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,而且是研究地球深部精细构造的有效工具。地震波场数值模拟的主要方法包括3大类,即几何射线法、积分方程法和波动方程法。首先介绍了地震波数值模拟方法的理论基础和内容及特点,然后概括介绍了20世纪90年代以来几何射线法和各种波动方程数值模拟方法的新进展。因为波动方程数值模拟包含了丰富的波动信息,可为研究地震波的传播机理和复杂地层的解释提供更多的佐证,所以重点介绍波动方程数值模拟方法。最后,对各种数值模拟方法进行了评述,并给出了地震波传播理论和数值模拟方法发展的展望。     

堆石坝加筋坝坡稳定性数值模拟研究

地震作用下堆石坝坝顶堆石的稳定性值得关注。对格栅加筋堆石坝坝坡稳定性的影响进行了数值模拟;用拟静力法模拟水平和竖直向地震动荷载,运用考虑地震荷载的瑞典圆弧滑动法,对坝体整体和坝顶局部区域坝坡稳定性进行了模拟研究;对格栅加筋堆石坝的机理进行了探讨。计算结果表明,加筋可以有效提高坝顶局部区域的抗震性能和坝坡稳定安全系数,且随着格栅加筋层数和格栅抗拉强度的增加,其加筋效果愈加显著。     

辽宁省"05-6"龙卷风过程的诊断与数值模拟

首先对2005年6月10日（简称“05—6”）发生在辽宁省的一次龙卷风过程进行了诊断分析，然后，利用美国新一代中尺度气候研究与预报模型（WRF）进行了数值模拟试验。诊断分析结果显示：低空强辐合与高空强辐散的配置在6月10日14时前后达到鼎盛时期，为强对流提供了充分的条件。上干冷下暖湿的大气层结不稳定结构和近地面的水汽通量辐合，为龙卷风的发生提供了持续的能量和充足的水汽条件。数值模拟结果表明：WRF模式能够比较成功地再现此次龙卷风过程，其结果与诊断分析相符。模拟的辽西地区的不稳定能量和气柱上升运动的配置关系从10日上午开始，在当日14—15时达到一个峰值，导致了16时龙卷风的发生。另外，不论是在诊断分析还是数值模拟的结果中所体现出的强烈的对流运动和较小的影响范围，都十分符合龙卷风这种小尺度强对流系统的特征。     

内蒙古森林气象火险等级数值模拟个例研究

按照中尺度模式与统计方法相结合的思路,对缺少观测资料的森林地区进行气象火险等级模拟,可以达到森林火险预警的目的.采用这一方法可以大大提高森林气象火险服务的能力,提供具有高时空分辨率的森林火险预警信息.以1997年5月2日内蒙古绰尔发生的特大森林火灾为例,利用一个三维M-γ尺度大气-土壤耦合模式,对该地火灾发生前、中、后期的气象要素场进行了模拟,并根据森林气象火险等级综合指数,最后得到了研究区域的气象火险等级时空分布状况.结果表明,该中尺度模式模拟能力强,气象要素场的模拟结果基本符合山区气候变化规律,分析的森林气象火险等级分布与实际情况符合得较好.由此可见,采用中尺度模式进行火险预警的方法,可以为森林防火提供较为可靠的指导.     

多期次崩塌灾害的数值模拟研究

危岩体在西南地区分布广泛,易形成多次崩塌,为了研究在已经发生过崩塌灾害的地形上,后续崩塌落石的堆积特征,文中利用多期次崩塌模拟方法,能按照一定的概率反映出多次崩塌后崩塌堆积体的变化情况和威胁范围,补充了常规一次崩塌滚石计算结果的不足,为研究区后续一段时期内崩塌地质灾害的防治决策提供科学依据。文中以贵州省思南县徐家大塝崩塌为例,基于室内试验和数值模拟,结合GIS技术和三维崩塌软件进行危岩失稳的多期次崩塌数值模拟研究。利用物理实验获得的运动特征参数进行4个期次的崩塌数值模拟结果与野外调查结果基本吻合。通过多期次不同方量的模拟结果分析发现,几乎所有大粒径落石和大部分小粒径落石都停积在坡度小于35°的区域。90%以上的崩塌落石停积在废弃道路面30 m缓冲区内即居民区100 m外,落石在废弃道路往陡崖方向落石堆积百分比呈上升趋势;距居民区最近的大粒径落石主要在居民区平面距离60 m外,威胁居民区的可能性低,少量小粒径落石会滚落到居民区。文中的研究思路和技术方法对于多期次危岩崩塌方面的研究具有一定的参考价值和借鉴意义。     

南通市长江堤防渗透性能数值模拟研究

结合南通长江堤防渗透试验数据,利用Plaxis岩土工程专用有限元软件对南通市长江堤防典型地段分别进行不同潮位及设计水位条件下的非稳定渗流数值模拟。模拟结果表明,在已监测江水位条件下堤体渗透基本不受外江水位变化的影响;设计水位条件下的各地段江堤稳定安全系数都在1.5以上;对各典型潮位下各监测断面水位的模拟结果与其实测结果具有良好的一致性。南通市长江堤防渗流稳定安全性能优良。应用实际表明,Plaxis软件具有良好的实用性能,适合用于堤防渗流稳定安全评估。     

冷-热循环下能量桩热-力学特性的数值模拟

能量桩与地基土的热交换取决于建筑物的年能源需求,故能量桩每年受到冷-热循环作用。采用多场耦合有限元数值模拟方法,研究在力学荷载和随时间按正弦函数变化的温度荷载共同作用下悬浮能量桩的热-力学特性。结果表明,随着能量桩冷-热周期性的循环,温度荷载引起的桩身附加轴向应力、桩头附加竖向位移和桩侧附加剪应力也随时间周期性变化,且相位与温度荷载曲线的相位相同。桩升温最大时桩身轴向压应力达到最大值,桩降温最大时桩头沉降达到最大值。地基土的温度改变量随时间周期性地变化,其幅值在桩的中部深度附近最大,在桩二端深度附近较小。地基土温度的变化滞后于温度荷载。离桩越远,地基土的温度达到其最大值的时间越滞后。     

辽西风积土路基振陷研究及数值模拟

随着铁路车辆轴重增大、速度提高以及行车密度加大,长期行车必然使路基产生较大的累积塑性变形,因此对路基振陷的进一步研究已刻不容缓。本文主要以辽西高速铁路沿线的风积土路基为研究对象,取其原状土,通过室内常规土工试验获取风积土的基本物理和力学参数;根据试验结果,对风积土在长持时动荷载下的振陷量进行回归分析,进而得出预测振陷的方法;基于MIDAS软件,进行风积土路基在列车振动荷载下的振陷的数值模拟,根据模拟过程中参数的调整,得出风积土路基振陷量随参数的变化关系;最后,提出针对风积土路基抗振设计和隔振措施,进而得到用于指导风积土路基抗振和隔振措施的统一设计方法。     

爆破地震作用下桩-土-结构相互作用的数值模拟

土-结构动力相互作用是地震工程和结构抗震的重要研究内容,但目前对爆破地震作用下土-结构动力相互作用的研究较少。运用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了桩-土-结构相互作用体系的三维有限元模型,由桩尖输入实测爆破地震波,取得了良好的计算效果。计算结果表明:考虑桩-土-结构相互作用后,群桩基础中每个桩的位移、加速度和剪应力幅值均呈桩顶大、桩尖小的倒三角分布,桩与承台的接合部比较容易受到损坏;桩-土-结构相互作用体系在爆破地震波冲击后,还会发生几次振动,但是这些振动产生的影响要小于爆破地震产生的影响,这与实测结果相符合;爆破地震波冲击下,群桩基础中,角桩顶部表面的桩土接触压力较大,但在爆破地震波冲击后,中心桩顶部表面的桩土接触压力较大,且具有一定的周期性,直至衰减为零。     

填海工程对海水入侵影响的数值模拟研究

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,运用地下水模型FEFLOW建立了研究区垂向二维非均质流体的对流-弥散数学模型,并通过水位和水质的动态观测资料对模型进行了识别和校正.运用识别后的模型模拟了有填海和无填海两种工况下的海水入侵过程.结果表明:地下水开采是海水入侵的主要原因;在开采地下水条件下,研究区有无填海工程对海水入侵的影响不大,研究区填海工程对海水入侵有一定的阻挡作用,但作用不是很显著.     

城市交通隧道内火灾环境发展规律的数值模拟研究

为缓解城市地面交通压力,城市交通隧道在许多大城市中已经得到越来越多的应用。由于城市交通隧道具有特殊的交通特性、地理位置及建筑结构,其火灾安全问题受到了极大的关注。研究其内部的火灾环境,对于设置相应的防火安全设施来保证内部人员和隧道结构本身的安全至关重要。本文采用数值模拟的手段,对自然通风工况下,有坡度和无坡度隧道在火灾环境下的温度分布特性进行了研究。研究结果表明,2种隧道内的温度分布特性有很大差异;对于由烟囱效应导致的有坡度情况下的温度分布特殊性,在制定相应的防排烟措施时应充分考虑。研究结果对于隧道的结构防火设计、防排烟系统设计及火灾时的人员疏散方案制定有一定的参考价值。     

开挖过程中遮帘式板桩码头结构变形二维数值模拟

借助大型通用有限元软件ABAQUS,以京唐港区32#通用散货泊位为工程实例,根据现场原型观测试验,对代表性断面进行选取、简化,建立相应的二维模型进行数值模拟计算,给出了遮帘式板桩码头开挖过程中变形形式的模拟方法,并将数值模拟结果与现场原型观测实验数据进行了对比。研究结果表明:1在不考虑剩余水头和堆载影响的情况下,数值模拟计算的变形结果与现场原型观测的变形结果比较接近,基本可以反映这种新型结构构件在水平向与竖向的变性特性;2两者对比的结果验证了本文所提出的开挖模拟方法的合理性。     

受火混凝土温度场的试验与数值模拟研究

对火灾下预埋温度传感器的混凝土试件进行高温试验,研究了单面受火和三面受火两种工况下温度在混凝土内部的传播以及分布规律。在试验的基础上采用大型通用软件ANSYS对混凝土试件内部的温度场进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合较好。结果表明:混凝土单面受火或三面受火时,同时间下不同截面高度处的温度值不同,说明温度沿截面高度的传递存在时差;在两种受火工况下,当混凝土内部温度达到100℃时会出现温度平台,试件表面会伴随出现潮湿现象;两种受火工况下混凝土内部的温度随时间的增长规律类似,但是距受火面相同高度处的温度值不同。