摘要：为在新型城镇化进程中推广使用带有震后可更换构件的结构体系,对钢框架体系中带低屈服点LYP160钢材盖板连接组件的节点进行梁柱连接部位扩大梁翼缘截面的改进,提高节点承载能力及“保险丝”作用效果。采用通用有限元软件ABAQUS建立全螺栓连接节点数值模型,结合国内外典型试验结果,验证数值模型的准确性和适用性。通过建立不同扩翼程度、不同削弱程度的盖板连接节点模型,对比其承载性能、滞回性能、断裂性能以及耗能能力等,深入探讨不同扩翼程度对不同削弱程度的扩翼型盖板连接节点抗震行为的影响,并给出此类节点的设计流程,为工程应用提供参考依据。研究结果表明:扩大梁端翼缘截面可增加盖板连接组件耗能,减少主体结构进入塑性程度及耗能比例,有效转移塑性铰位置,提高节点“保险丝”作用效果及作用时间;随着扩翼程度的增大,节点所需的承载力系数设计值提高,使节点避免过度削弱,兼顾正常使用承载能力及可更换“保险丝”作用,但当扩翼达到一定程度后,对盖板连接组件耗能比例的提高作用有限;基于计算结果拟合得到节点承载力系数限值与扩翼系数的关系曲线,为保证“保险丝”作用充分发挥,应保证承载力系数设计值小于承载力系数限值,扩翼型节点的承载力系数限值比未扩翼型节点提高22%,实现对节点进行较小削弱就能充分发挥“保险丝”作用效果的目标。

摘要：为实现结构损伤控制以及震后可快速恢复,提出一种配置可更换低屈服点角钢连接件的钢框架节点。采用ABAQUS有限元软件建立连接节点数值分析模型,并采用典型试验结果进行验证。利用上述数值分析模型,建立不同削弱策略、不同连接件材料的节点模型,优选损伤控制模式。然后,通过建立不同削弱程度、不同连接件耗能段长度的节点模型,分析这2个参数对角钢连接节点抗震性能以及结构保险丝功能的影响,并提出设计建议。研究结果表明:采用低屈服点钢材的连接件,耗能占各部件总耗能比例可达95%,有效保护主体结构,保证节点延性。综合考虑加工难度、耗能比例、结构保险丝功能和材料利用率等,配置角钢薄腹板削弱策略是优选解决方案。随着削弱程度的增加,角钢连接件塑性变形和耗能比例逐渐增加,结构保险丝功能有效提高;随着耗能段长度的增加,角钢连接件耗能比例增大,说明此措施能够在不过度削弱节点承载能力的情况下有效保护主体结构;但当耗能段超过1.0倍梁宽时,耗能段屈曲变形明显,影响节点延性,同时耗能提高不明显。因此,在控制设计承载力系数不超过1.0,适当增加耗能段长度(不超过1.0倍梁宽),可有效提高结构保险丝作用效果。

摘要：采用扫描电镜和能谱分析了泡沫Al-Si-Cu合金发泡过程的微观结构演变。将Al粉、Cu粉、Si粉按照89:6:5(质量比)混粉,并添加发泡剂2%TiH_(2) (质量分数)和增稠剂1.5%MnO_(2) (质量分数),经过500℃热压后,泡沫铝可在640℃/12-20min发泡。微观结构分析显示,发泡前泡沫铝呈现球形的Si、Al_(2)Cu、块状Ti H_(2)和扁片状Mn O_(2)相,发泡后泡沫铝孔壁内存在3类析出相:晶内细小的Si、Al_(2)Cu颗粒;晶界粗大离异共晶Si、Al_(2)Cu相;随机分布的块状Al-Mn相、MnO_(2)相和球形富Ti相。其中富Ti相是由Ti H_(2)分解H_(2)后,与铝液反应产生的,具有2种不同的类型。2类析出相心部都为Ti颗粒,第1类内壳为τ2(Al14Ti33Si53)相薄层,外壳呈现枝晶形貌的τ1(Al_(2)0Ti32Si48)和τ2相;第2类外部为块状交替分布的τ1和(Al, Si)3Ti相。第1类富Ti相的Si成分明显高于第2类,可能是2类富Ti相分别形成于铝液中的富Si和贫Si区造成的。对泡沫铝发泡过程微观结构的分析有助于设计高性能可强化的泡沫铝。

摘要：为发展绿色、高效及可恢复功能的新型预制装配式桥梁结构体系,提出将钢管混凝土(CFST)应用于后张预应力节段预制拼装桥墩的结构形式。介绍了后张预应力节段拼装CFST桥墩关键构造、受力状态及力学行为特征,建立其关键部件设计方法。设计并加工制作了试验模型试件,开展了轴心后张预应力节段拼装CFST桥墩侧向往复加载拟静力试验,揭示了其水平往复加载过程中的滞回行为、骨架曲线、预应力损失、耗能能力、节段间接缝张口、节段间接缝滑移及塑性铰发展等非线性力学行为。研究结果表明:该后张预应力节段拼装CFST桥墩具有较高的抗侧能力和良好的自复位性能,侧向承载能力失效时残余偏移率为0.2%;水平往复位移将会造成较大的预应力损失,失效时即水平最大位移偏移率5.8%时,预应力损失约15%;节段预制拼装CFST墩柱出现双塑性铰效应,底部接缝开口较大,其上相邻接缝处开口量显著减小;试验后接缝处没有出现显著水平移位或错动现象,预制节段墩身没有出现明显外观损伤,底部接缝处应力集中区域钢管内少量混凝土破碎,导致钢管局部屈服;无附加耗能装置的后张预应力节段拼装桥墩耗能能力较差,建议在接缝开口处附设耗能装置。研究成果可为自复位预制拼装CFST桥墩设计和性能优化提供重要参考。

摘要：提出一种外包陶粒混凝土H型钢梁,将腹板开圆孔的H型钢外包陶粒混凝土,通过U形箍筋使两者具有更好地黏结性能。在质量增加不大的情况下,发挥陶粒混凝土保温性能好、传热系数低、泌水性能好的特点,提高钢梁防火防腐的能力。为了研究其承载能力和混凝土包裹效果,设计了两组不同截面的外包混凝土钢梁进行静力性能试验和有限元分析。结果表明:内置型钢与外包陶粒混凝土黏结良好,外包混凝土对梁承载力有所贡献,相比腹板未开孔的纯钢梁可提高约10%;整体刚度相比于腹板未开孔的纯钢梁变化不大;试验中外包混凝土H型钢梁具有与钢筋混凝土适筋梁类似的弯曲性能,且外包混凝土的方式有效避免了钢梁翼缘局部失稳的问题。依据试验验证的有限元模型,通过改变有限元参数,分析了开孔直径、开孔间距以及U形箍筋间距对构件受弯承载力的影响。在符合GB 50017—2017《钢结构设计标准》规定的条件下,腹板开孔直径小于60%梁截面高时承载力高于腹板未开孔的纯钢梁;开孔间距和U形箍筋间距对受弯承载力基本没有影响。最后,推导并验证了外包混凝土钢梁设计承载力计算公式,采用该公式可以较准确地预测该类梁的受弯承载力。

摘要：针对立方体机器人动力学模型多变量、强耦合的问题,提出一种基于自抗扰控制的平衡控制器设计方法.引入虚拟控制量,并在控制量与输出向量之间并行地嵌入多个自抗扰控制器,从而实现对多变量系统的解耦控制,将系统的动态耦合和外部扰动视为各自通道上的自抗扰控制器的总扰动,在为期望姿态安排过渡过程基础上,设计扩张状态观测器对总扰动进行估计并实时补偿.综合采用经验试凑法和带宽法对控制器参数进行整定,对自抗扰控制器系统进行稳定控制、姿态跟踪、抗扰性和鲁棒性实验,并与PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能有效实现立方体机器人的平衡控制,而且较PID控制器具有更好的响应速度、控制精度和强鲁棒性.

摘要：为了解决跨断层埋地管道基于性态的抗震设计方法,以埋地钢质管道抗震设防标准为出发点,以管道失效概率为衡量指标进行管道性态水平划分,提出了不同类别管道在不同设防地震下的性态目标.针对单体管道,采用Newmark-Hall理论计算法,建立了基于容许长度变化的功能函数,以提高一个性态水平为原则,进行重要性系数的计算.考虑到Newmark-Hall模型过于简化,非线性分析方面存在欠缺,故采用非线性有限元分析法,分析了埋深、管道直径、壁厚、管土摩擦系数和管材钢级这5项参数对管道轴向拉应变、压应变的影响,并根据拟合的管道最大应变回归公式建立了基于容许应变的功能函数,进行重要性系数的比较验证.结果表明两者计算结果一致,为跨断层埋地管道的抗震性态设计提供了基础参数.

摘要：以京张高铁跨越某燃气管涵为例,建立混凝土防护刚构-土体-燃气管涵三维动力有限元模型,将三维车辆-轨道刚柔耦合动力学模型计算得到的列车荷载施加到三维动力有限元模型中,分析燃气管涵结构的动力响应特性;预测京张高铁通车后对现有燃气管涵的振动影响。计算结果表明:燃气管涵振动速度和加速度响应主要集中在0 Hz^10 Hz的低频段,燃气管涵的最大动力响应点的速度峰值仍然小于《建筑工程容许振动标准》中规定的速度最大值限值。随着车速增大,管涵的速度及加速度时域响应明显增大。京张高铁运营后设计时速列车荷载的动力作用不会对混凝土刚构结构下的燃气管涵产生显著的不利影响。

摘要：为改善钢框架梁柱连接节点的受力性能,保护主体结构在地震作用下不损坏,实现震后建筑功能可快速恢复,提出一种设置低屈服点钢材"结构保险丝"的可更换连接组件的全螺栓连接延性节点。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性计算模型,结合已有钢框架螺栓连接节点拟静力试验,验证数值模型的准确性和适用性。在此基础上,建立不同连接形式、不同连接组件材料的节点模型,分析设置低屈服点钢材"结构保险丝"的螺栓连接节点的受力行为和作用机理。分析结果表明:采用低屈服点钢材的连接组件,能够耗散80%~95%节点能量,较好保护主体钢框架保持在弹性范围,充分发挥"结构保险丝"作用,实现震后功能可快速恢复的目标;实际承载力系数决定"结构保险丝"是否发挥作用,随着实际承载力系数的提高,节点的破坏由连接组件逐步转移到主体钢框架。并且由于钢材的循环强化行为,在加载过程中,连接节点的承载力均有明显的强化现象,在设计时应予以考虑,保证实际承载力系数在延性节点转角变形范围内小于1.0,避免"保险丝"设计过早失效;在达到同样转角的情况下,扩孔型节点进入塑性程度较小,总体耗能较小,这主要是由于扩孔型节点主要靠扩孔螺栓滑移增加节点变形能力,保护主体结构,"结构保险丝"机理与其他两种形式的节点有所不同。

摘要：最小地震剪力系数是超高层建筑抗震设计中的关键控制因素。首先对中美两国典型抗震规范或规程中有关最小地震剪力系数(最小基底剪力)的相关规定进行了对比分析。借鉴美国规范中最小基底剪力的处理方法,以位于我国设防烈度7度区的一超高层建筑为例,采用两种不同的设计地震剪力取值方法,按照8度地震设防烈度设计了两个不同的结构模型。通过弹塑性时程分析,比较了两个模型在罕遇地震作用下的性能差异,分析了长周期地震动对两个模型抗震性能的影响,并对比了两个模型抗地震倒塌能力的差异。分析结果表明:通过提高楼层设计剪力来满足最小地震剪力系数的方案与提高结构刚度的方案相比,其抗罕遇地震的性能基本相当,而抗地震倒塌能力更好,设计难度和建造成本会更低。