摘要：为了研究大跨度屋盖结构的非高斯风荷载特性,提出一种采用JT-AR转换模型模拟大跨度球面屋盖结构非高斯脉动风压的方法。基于JT变换和AR模型理论进行耦合,提出并构建JT-AR转换模型,模拟生成非高斯脉动风压时程样本数据,与目标功率谱及高阶统计量对比验证;通过已有风洞试验结果与作用在大跨度球面屋盖结构表面的非高斯分布特性作对比验证。结果表明:JT-AR转换模型的模拟结果与风洞试验作用在建筑上的非高斯脉动风具有同等作用效应,其模拟仿真结果具备可靠性及普适性。研究结论为大跨度结构抗风设计提供一种新的模拟方法,可代替复杂的风洞试验。

摘要：为实现结构的长期安全监测,设计了一种杠杆原理与摆锤结构相结合的光纤光栅倾角传感器,并在此基础上进行了理论分析、数值计算和传感器性能测试。对比分析了数值计算和实验结果,发现二者具有较好的一致性。为增大传感器的灵敏度,对传感器的尺寸参数进行了设计。考虑到光纤光栅与金属材料之间的锚固效率和传感器的制作工艺要求,综合给出了效果最佳的组合值。实验结果表明,所提光纤光栅倾角传感器的有效监测范围为-5°~5°,传感器的灵敏度为359.04 pm/(°),线性相关度可达0.999,测量重复性误差为3.433%。此外,所提光纤光栅倾角传感器降低了温度对角度测量的影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,有良好的应用前景。

摘要：一次主震过后通常伴有多次余震发生,由于主、余震间隔时间较短,主震损伤结构通常要遭受进一步的余震作用。为了评估震损结构的余震安全,提出了一种损伤状态相关的余震易损性分析方法。该方法采用有限次整体调幅的主余震序列作为输入,利用Park-Ang指数描述结构在主余震序列作用下的主震损伤和累积损伤,基于logistic回归方法生成余震易损性曲线。基于余震易损性,进一步计算余震损伤状态跃迁概率和余震易损性指数来评估震损结构的余震安全。为了进一步说明所提方法的合理性,选择一栋按我国规范设计的5层钢筋混凝土框架结构为研究对象,选取一组真实主余震序列作为输入,生成了结构的损伤状态相关的余震易损性曲线。分别考虑余震危险性水平为结构抗震设计的多遇地震、设防地震和罕遇地震水平,计算了结构的余震损伤状态跃迁概率矩阵和余震易损性指数。分析结果表明:所提出的方法可以有效揭示余震易损性对主震损伤状态的依赖性;随着主震损伤的提高,余震发生更严重破坏的概率显著提高;余震损伤状态跃迁概率和余震易损性指数可以定量评估震损结构在不同危险性余震作用下的安全性。

摘要：定日镜作为典型的风敏感结构,设计中必须考虑其动力特性和风致响应。选用大涡模拟(large eddy simulation,LES)和分离涡模拟(detached eddy simulation,DES),结合一种新的湍流脉动流场产生方法(discretizing and synthesizing random flow generation,DSRFG)模拟风场的湍流边界条件,计算得到了0°风向角下0°、30°、60°镜面仰角下定日镜的流场分布和风荷载时程数据。建立了定日镜整体结构的有限元模型,进行了定日镜整体结构在不同镜面仰角下的风致响应分析。结果表明,通过与风洞试验结果对比,LES和DES能较好地预测出顺风向等效风荷载,但LES的结果更接近试验值;随着仰角增大,定日镜下部的共振峰值能量逐渐减小,上部的共振峰值能量逐渐增大;定日镜下部的最不利工况为仰角0°时,风振系数为3.1,中上部的最不利工况发生在仰角为60°时,风振系数分别为2.0、3.4;LES和DES能较好地模拟出流场中的紊流与涡旋,且随着仰角增大,尾流区变得狭长。结合风洞试验,为定日镜以及相似结构的数值模拟以及抗风设计提供了参考。

摘要：针对新型干式煤气柜柜体(大型薄壁纵环离散加筋圆柱壳)轴压后屈曲的缩尺模型设计和相似预报问题,基于离散加筋理论与结构体系的总能量推导出结构轴压后屈曲的广义相似条件和缩尺原理公式.对含不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱壳,开展轴压后屈曲不完全相似模拟研究.研究表明:纵环加筋圆柱壳缩尺模型的轴压后屈曲特性,结合结构轴压后屈曲不完全相似的相应缩尺原理公式,能较好地预测其原型结构轴压后屈曲的结果.当模型与原型的材料泊松比相同时,模型能准确预测其原型的轴压后屈曲特性.随着模型与原型的材料泊松比偏差增大,预测原型的后屈曲特性与其原型结果的偏差逐渐增大.提出的缩尺模型设计方法和缩尺原理公式,适用于不同初始缺陷类型和模型材料的纵环加筋圆柱壳轴压后屈曲相似预报,为实际工程中类似结构轴压后屈曲缩尺模型设计和试验提供参考.

摘要：为解决岩溶发育区岩质高陡边坡研究中特殊地质情况无法可视化表达,以及在复杂地质情况下边坡稳定性分析的数值模拟模型与实际情况不匹配、分析结果不够精确等问题,提出了利用BIM技术对岩溶发育区岩质高陡边坡进行建模并通过多种有限元方法进行对比验证及分析的解决方案。以桂林市兴安至阳朔公路延长线工程K5+420~K5+740段为工程背景,通过地质勘察、钻孔电视、赤平投影和取样试验得到岩土体强度参数等数据,采用钻孔建模与剖面建模相结合的混合建模方法,创建该段边坡BIM三维数字地质模型,将精细化的BIM模型通过布尔运算剖切最不利剖面,无损导入有限元分析软件,并通过有限元分析方法以及摩根斯坦-普拉斯法对该段边坡工程从自然工况到支护加固工况的稳定性及失稳过程进行分析,提高了计算效率和精度。分析了边坡在各种工况下的安全系数、位移及应变云图,查明了边坡在自然工况下易失稳破坏的原因,并进行了支护后再验算。结果表明:在复杂地质情况下构建三维地质模型并结合有限元分析方法进行边坡稳定性分析,其安全系数达到稳定标准;该研究提高了边坡工程效率,并为边坡工程的设计及施工提供了技术支持和科学依据。

摘要：钢筋混凝土柱在侧向地震力作用下具有弯曲、剪切和弯剪三种失效模式。不同的失效模式下钢筋混凝土柱具有不同的地震损伤特征。因此,准确地判别钢筋混凝土柱的失效模式对于准确评估钢筋混凝土结构的抗震性能具有重要意义。利用已有的钢筋混凝土柱滞回加载试验数据,采用机器学习方法,提出了一种钢筋混凝土柱失效模式两阶段判别方法。其中,第一阶段以钢筋混凝土柱的基本设计参数为输入变量,采用机器学习中的回归算法,建立钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形预测模型。第二阶段以钢筋混凝土柱的受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形作为输入变量,采用机器学习中的分类算法,对钢筋混凝土柱的失效模式进行自动判别,实现了准确判别钢筋混凝土柱失效模式的目的。研究结果表明:极端随机树、AdaBoost、随机森林和梯度提升算法分别对受弯承载力、受剪承载力、弯曲变形和剪切变形的预测效果最佳;极端随机树、梯度提升算法和最近邻居法分别对弯曲失效、剪切失效和弯剪失效具有最佳的分类效果;相比已有的钢筋混凝土柱失效模式分类方法,提出的两阶段分类方法具有与真实失效模式最为接近的分类结果,分类精度可以达到96%。

摘要：为研究高轴压比下配筋率、配箍率和剪跨比对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土方柱抗震性能的影响,设计并制作5根钢筋混凝土方柱(包括1根未加固柱和4根加固柱),对其进行低周往复荷载试验。分析在0.7轴压比下配箍率、配筋率和剪跨比对预应力CFRP加固钢筋混凝土方柱的破坏模式、滞回特征、骨架曲线、刚度退化、延性性能和耗能能力的影响,并利用ABAQUS软件建立有限元模型对试验进行模拟,在验证模型的准确性后,对本次试验进行了扩充参数分析。研究结果表明:高轴压比下,预应力CFRP布加固能有效提高柱的水平承载能力和变形能力,对提高柱的抗震性能有利;配箍率的变化对加固柱的初始刚度和水平承载力影响较小,但对其变形能力和耗能能力影响较大,增大配箍率有利于提高加固柱的变形能力和耗能能力;配筋率对加固柱的水平承载力和变形能力有一定的影响,且与加固柱柱底塑性铰长度正相关,加固设计时应注意CFRP布约束范围完全覆盖塑性铰区;剪跨比的增大对柱的变形能力有明显的提高,但对水平承载力和刚度有极为不利的影响,对于剪跨比较大的柱,CFRP布的利用率较低,加固效率不高。研究成果可为高轴压比下预应力碳纤维布加固桥墩设计和工程应用提供试验依据。

摘要：为研究开洞填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,设计了1/2缩尺的满砌框架填充墙、开洞填充墙和纯框架试件各1榀,对其进行低周往复拟静力加载试验。对比分析了试件的破坏现象、滞回性能、骨架曲线和耗能能力。通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立精细化有限元模型,在验证有限元模型的基础上以填充墙开洞位置、框架柱横截面大小、砌体强度和层高作为拓展参数对RC框架填充墙进行深入研究。结果表明:相比于满砌框架填充墙,开洞填充墙可以提高结构初始刚度和极限承载能力;填充墙开洞后会改变试件的破坏模式,削弱结构极限承载能力,增加结构的变形能力。门洞位于墙体偏心位置时结构具有更高的抗倾覆能力;边柱截面增加显著提高结构的抗震性能;层高的增加加重了框架柱的损伤,降低了结构抗震性能。

摘要：为了研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)-窄幅钢箱组合梁负弯矩下的受力性能,设计了1根普通混凝土-窄幅钢箱组合梁和4根UHPC-窄幅钢箱组合梁试件,并进行了反向加载试验,以分析翼板材料、配筋率、UHPC钢纤维掺量对组合梁受力性能的影响。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,试件的裂缝数量不断减少,裂缝呈现短而细的特征,组合梁的抗裂性能得到了不同程度的提高;配筋率显著影响结构的刚度以及极限荷载,随着配筋率从1%增加到2%,试件的刚度增强了43.1%,极限荷载提高了11.1%;开裂前弹性阶段UHPC水泥基体的刚度大约是普通混凝土的1.5倍。最后,基于UHPC-窄幅钢箱组合梁结构形式,提出了UHPC-窄幅钢箱组合梁开裂荷载及屈服荷载的计算方法。