检索结果-内蒙古大学图书馆

同济大学学报（自然科学版） 2020年第9期48卷 1271-1282,1304页

作者：李国强冯程远楼国彪同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用火灾下门式钢刚架结构足尺倒塌试验验证有限元模型(FEM),然后对门式钢刚架结构进行二维及三维模拟,并研究构件升温工况、柱脚刚性、跨高比、防火保护、截面温度梯度、荷载比、风荷载及次要构件等因素对火灾下门式钢刚架结构倒塌模... 详细信息

采用火灾下门式钢刚架结构足尺倒塌试验验证有限元模型(FEM),然后对门式钢刚架结构进行二维及三维模拟,并研究构件升温工况、柱脚刚性、跨高比、防火保护、截面温度梯度、荷载比、风荷载及次要构件等因素对火灾下门式钢刚架结构倒塌模式的影响,归纳出四种典型倒塌模式。结果表明:有限元模型能准确预测火灾下门式钢刚架结构的倒塌行为;构件升温工况、柱脚刚性、荷载比及次要构件对倒塌模式影响较大,而风荷载、防火保护、截面温度梯度及跨高比对倒塌模式影响较小。最后,归纳了不均匀火灾下门式钢刚架结构的倒塌规律。

关键词：结构工程门式钢刚架火灾倒塌模式数值模拟

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圬工拱桥重要性系数分布与倒塌模式相关性研究

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土木工程学报 2013年第6期46卷 110-116页

作者：彭卫兵史贤豪刘萌成谢波浙江工业大学浙江杭州310014

系统研究基于广义刚度法的构件重要性评价理论在桥梁结构倒塌过程分析中的应用,具体包括以下内容:①推导基于实体单元高斯点应力计算的单元重要性系数计算公式;②用C#和*** 2005编程实现单元重要性系数的计算和显示程序的开发;③采用上... 详细信息

系统研究基于广义刚度法的构件重要性评价理论在桥梁结构倒塌过程分析中的应用,具体包括以下内容:①推导基于实体单元高斯点应力计算的单元重要性系数计算公式;②用C#和*** 2005编程实现单元重要性系数的计算和显示程序的开发;③采用上述程序研究悬臂梁重要性系数的分布以及在重要性系数最大的单元旁进行加固后结构重要性系数的变化;④进一步研究双跨圬工拱桥在试验荷载作用下的重要性系数分布与倒塌模式的关系,并与试验结构进行对比验证。研究结果表明:①在重要性系数最大的单元处进行加固将有效降低最大结构重要性系数,并能使单元重要性系数分布均匀;②结构重要性系数分布局部峰值对应着破坏时可能出现塑性铰的最大个数,且塑性铰出现的顺序由重要性系数局部峰值高的位置向重要性系数局部峰值低的位置传递;③线弹性计算结构重要性系数局部峰值分布位置与考虑结构材料非线性计算结果一致,但方差更大。

关键词：广义刚度法实体单元单元重要性系数倒塌模式

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双跨门式刚架钢结构火灾下倒塌模式

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 518-527页

作者：李国强吉蔚楼国彪蒋首超朱邵骏同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

采用有限元模型对双跨门式刚架钢结构的火灾试验进行了模拟,表明有限元模型可以准确预测火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌行为与倒塌模式。采用经试验验证的有限元模型,对火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌过程进行了数值模拟,归纳出双跨... 详细信息

采用有限元模型对双跨门式刚架钢结构的火灾试验进行了模拟,表明有限元模型可以准确预测火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌行为与倒塌模式。采用经试验验证的有限元模型,对火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌过程进行了数值模拟,归纳出双跨门式刚架钢结构的6种典型倒塌模式,并与单跨门式刚架钢结构的倒塌模式进行了对比,说明了中柱的存在对双跨门式刚架钢结构倒塌机制的重要影响。最后,通过大量的参数分析,研究了升温工况、柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、防火保护、温度梯度、跨高比和柱距等因素对火灾下双跨门式刚架钢结构倒塌模式的影响。参数分析结果表明,升温工况对双跨门式刚架钢结构的倒塌模式有显著影响,柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、跨高比和柱距对边柱倒塌模式和整体倒塌模式有一定影响,防火保护对中柱倒塌模式有一定影响,截面温度梯度对倒塌模式影响较小。结果可为双跨门式刚架钢结构在火灾下的倒塌预警提供参考。

关键词：结构工程双跨门式刚架钢结构火灾倒塌模式数值模拟

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框架结构不同倒塌模式的数值模拟与分析

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建筑结构学报 2009年第5期30卷 119-125页

作者：张富文吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于离散单元法和杆端多弹簧模型的思想,引入适用于任意加载路径的弹簧恢复力模型,考虑混凝土轴向弹簧与截面剪切弹簧的耦合效应,建立了合理的弹簧破坏准则,并对单元失效后的碰撞问题进行了有效的处理,在此基础上开发了能够模拟强震作... 详细信息

基于离散单元法和杆端多弹簧模型的思想,引入适用于任意加载路径的弹簧恢复力模型,考虑混凝土轴向弹簧与截面剪切弹簧的耦合效应,建立了合理的弹簧破坏准则,并对单元失效后的碰撞问题进行了有效的处理,在此基础上开发了能够模拟强震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌全过程的计算机仿真程序CSPF 1.0。以汶川地震灾区一实际建筑为例,利用CSPF 1.0程序模拟了地震作用下该结构响应的全过程,得到了该结构可能产生的强梁弱柱型倒塌模式。另外在增大原结构的柱截面尺寸及配筋的基础上,程序进一步模拟了强柱弱梁型的倒塌模式。通过对仿真结果的论述和分析,说明了程序CSPF1.0的可靠性和离散单元法在钢筋混凝土框架结构倒塌分析中的可行性,并在一定程度上揭示了框架结构的破坏机理和倒塌机制。

关键词：钢筋混凝土框架离散单元法仿真程序倒塌模式

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现浇楼板对钢筋混凝土框架结构倒塌模式的影响

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建筑结构学报 2013年第4期34卷 23-31,42页

作者：汪小林顾祥林印小晶黄庆华同济大学建筑工程系上海200092

地震作用下钢筋混凝土框架结构通常呈现弱柱型破坏模式而倒塌。针对其破坏特征,将钢筋混凝土框架结构离散为"板-柱"和"梁-柱-节点"体系,结合块体间碰撞作用的冲量模型,基于离散单元法建立考虑构件间碰撞作用的钢筋... 详细信息

地震作用下钢筋混凝土框架结构通常呈现弱柱型破坏模式而倒塌。针对其破坏特征,将钢筋混凝土框架结构离散为"板-柱"和"梁-柱-节点"体系,结合块体间碰撞作用的冲量模型,基于离散单元法建立考虑构件间碰撞作用的钢筋混凝土框架结构空间倒塌反应计算机仿真系统,并通过2个框架结构模型的倒塌试验对其进行了验证。利用计算机仿真系统模拟分析了现浇楼板对钢筋混凝土框架结构倒塌模式的影响。结果表明:考虑块体间碰撞作用的框架结构倒塌仿真系统可以真实再现地震作用下框架结构的倒塌过程和废墟堆积情况;考虑楼板影响时,强柱型框架结构可能会出现弱柱型倒塌,局部倒塌型框架结构则可能不倒或呈弱柱型倒塌;框架结构抗震设计或评定中应充分考虑现浇楼板对框架抗震性能的影响。

关键词：钢筋混凝土框架结构现浇楼板碰撞离散单元法倒塌模式

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桥梁倒塌模式识别方法:实例分析

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公路交通科技 2011年第9期28卷 77-80,111页

作者：闫冬任胜健何勇交通运输部公路科学研究院北京交科公路勘察设计研究院北京100088

基于《桥梁倒塌模式识别方法研究:理论分析》一文中极限设计理论的桥梁倒塌模式识别方法,以台湾省二重疏洪道独塔斜拉桥及香港汲水门双塔斜拉桥为例,识别桥梁倒塌模式。其结果采用非线性有限元法进行验证。计算结果表明,简化计算方法能... 详细信息

基于《桥梁倒塌模式识别方法研究:理论分析》一文中极限设计理论的桥梁倒塌模式识别方法,以台湾省二重疏洪道独塔斜拉桥及香港汲水门双塔斜拉桥为例,识别桥梁倒塌模式。其结果采用非线性有限元法进行验证。计算结果表明,简化计算方法能正确识别导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点,桥梁极限承载力计算误差分别小于1.1%和1.3%。该简化计算方法计算精度高、运算速度快,可用来充分探讨桥梁倒塌机理、识别关键构件,为桥梁抗倒塌设计和加固提供科学依据。

关键词：桥梁工程抗灾设计倒塌模式极限承载力斜拉桥

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桥梁倒塌模式识别方法:理论分析

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公路交通科技 2011年第8期28卷 100-103,114页

作者：闫冬任胜健何勇交通运输部公路科学研究院北京交科公路勘察设计研究院北京100088

针对连续梁桥和单塔斜拉桥2种桥型,提出了基于极限分析理论的桥梁倒塌模式识别方法。首先建立以破坏点位置和位移为参数的单塔斜拉桥及连续梁桥的倒塌模型,运用极限分析理论求解导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点及其破坏形式,... 详细信息

针对连续梁桥和单塔斜拉桥2种桥型,提出了基于极限分析理论的桥梁倒塌模式识别方法。首先建立以破坏点位置和位移为参数的单塔斜拉桥及连续梁桥的倒塌模型,运用极限分析理论求解导致桥梁部分或整体倒塌所必须包含的破坏点及其破坏形式,并得到极限承载力。与有限元计算方法的比较可知,该方法可用于桥梁概念设计阶段,以快速识别桥梁倒塌模式,计算结构极限承载能力。且计算结果可为正确评估桥梁抗倒塌能力,建立抗灾设计理念,采取有效的减灾措施提供科学依据。

关键词：桥梁工程单塔斜拉桥连续梁桥倒塌模式极限分析理论

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基于损伤的单层网壳强震下倒塌模式和机理研究

基于损伤的单层网壳强震下倒塌模式和机理研究

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作者：周海涛北京工业大学

学位级别：博士

空间网格在大跨度空间结构领域应用广泛，这类建筑一旦在强震条件下发生倒塌，往往会导致惨重的人员伤亡和财产损失。因此对空间网格结构强震下的倒塌模式及机理的研究目前是空间结构领域的热点。本文依托中心差分算法和多段空间纤维梁... 详细信息

空间网格在大跨度空间结构领域应用广泛，这类建筑一旦在强震条件下发生倒塌，往往会导致惨重的人员伤亡和财产损失。因此对空间网格结构强震下的倒塌模式及机理的研究目前是空间结构领域的热点。本文依托中心差分算法和多段空间纤维梁单元构件模型，采用考虑损伤累积效应的混合硬化材料本构，以全截面纤维损伤失效为单元删除准则，对单层球面网壳、单层四边支承柱面网壳、单层纵边支承柱面网壳共三种典型的空间网格结构形式进行了强震条件下的结构动力倒塌全过程仿真计算。通过大量算例的分析总结，对三类网壳强震倒塌过程、模式、机理、结构变形特征，从纤维到构件，再到结构等多个层次，从截面应力、纤维损伤、构件内力、结构力学特征等多个角度进行了深入的分析研究。主要研究内容及成果如下:\n (1)钢材的热力学损伤累积模型的建立以Chow和Wang基于损伤等效应力概念提出损伤准则势函数为出发点，结合钢材损伤发展的各向同性假设和粱单元截面应力分量构成的特殊性，建立了以应力增量表达的材料损伤累积演变模型。并通过试验验证了该损伤模型的适用性。\n (2)空间网格结构构件有限元模型的完善通过把构件均匀离散化为多段空间纤维梁单元，有机结合等效初弯曲，采用考虑前述材料损伤累积效应的本构，提出了一种更加完善的细长构件有限元模型。通过试验数据验证了该模型能够更好地模拟轴向往复荷载下构件的二次屈曲及屈曲后的力学行为。\n (3)强震下空间网格结构倒塌仿真方法的建立以前述构件有限元模型为基础进行结构建模，采用中心差分算法，进行软件二次开发，建立了空间梁系网格结构强震条件下倒塌仿真方法。通过拱桁架物理滞回加载试验，验证了该方法的适用性。最后通过算例证明该方法可直观有效地对单层网壳结构强震下倒塌全过程进行仿真计算。\n (4)强震下单层凯威特网壳倒塌模式和机理的研究依托前述倒塌仿真方法，以大量凯威特网壳强震下倒塌全过程仿真数据及结果为基础进行研究分析，得出了单层凯威特网壳倒塌过程存在统一模式，该模式可划分为连续的三个阶段的结论，并阐明结构倒塌全过程的机理。分析了不同地震峰值加速度条件下这三个阶段中结构整体变形特征，提出了适用于单层凯威特网壳结构的性态水平描述，并建立基于结构重心竖向相对位移的损伤评估指数。\n (5)强震下单层四边支承柱面网壳倒塌模式和机理的研究依托前述倒塌仿真方法，以大量四边支承三向网格型柱面网壳强震下倒塌全过程仿真数据及结果为基础进行研究分析和总结，得出了矢跨比是决定结构力学特征的主要因素，不同矢跨比的网壳在强震条件下存在两种典型的倒塌模式——“椭圆环”倒塌模式和“X”倒塌模式的结论。对两种模式倒塌过程进行阶段划分，并分别阐述了两种倒塌模式发生的机理。\n (6)强震下单层纵边支承柱面网壳连续模式和机理的研究依托前述倒塌仿真方法，以大量纵边支承柱面网壳强震下倒塌全过程仿真数据及结果为基础进行研究分析和总结，得出了纵边支承柱面网壳在强震条件下存在着较为统一的倒塌模式——“双斜杆断裂带”倒塌模式的结论。把该模式分为连续的三个阶段，并阐述该倒塌模式发生的机理。最后分析了不同地震峰值加速度条件下这三个阶段中结构整体变形特征。\n (7)纵边支承柱面网壳抗失效方案及参数分析比较以纵边支承柱面网壳倒塌模式及机理研究的成果为基础，定义了结构失效判别准则以及结构抗失效能力指标，提出了进行结构抗失效能力设计的概念。基于该概念，以提高结构抗失效能力为目的，兼顾用钢量的经济性，计算分析并比较了7个提高结构抗失效能力方案的力学表现，初选出较优的几个方案，然后进一步通过屋面重力荷载，矢跨比的变化对方案抗失效性能的影响的比较，找出最优抗失效方案，供工程实践参考。

关键词：大跨度空间结构单层网壳结构倒塌模式损伤累积效应抗失效能力

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大跨网络结构倒塌模式与多维隔减震控制研究

大跨网络结构倒塌模式与多维隔减震控制研究

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作者：黄兴淮东南大学

学位级别：博士

自二十世纪初空间网格结构诞生以来，因其特有的跨越能力大、结构轻盈优美等特点，已经发展成为大型结构工程中重要的结构形式。然而，此类结构常用于人群密集的公共设施建设，如火车站、体育馆等，一旦倒塌会带来巨大的生命和财产损失... 详细信息

自二十世纪初空间网格结构诞生以来，因其特有的跨越能力大、结构轻盈优美等特点，已经发展成为大型结构工程中重要的结构形式。然而，此类结构常用于人群密集的公共设施建设，如火车站、体育馆等，一旦倒塌会带来巨大的生命和财产损失。由于结构跨度大、杆件数目繁多，其在遭遇强烈荷载作用时，将发生严重的非线性力学行为，给结构设计师掌握此类结构的抗震性能及判定结构在特定的荷载作用下是否失效和倒塌带来了很大的困难。\n 本文在国家自然科学基金重大研究计划“多维地震下大跨空间网格结构倒塌模式与隔减震控制研究”等基金的资助下，采用理论推导、数值计算和试验验证相结合的方法，系统研究了考虑下部支承结构与上部网格结构耦合效应的大跨空间网格结构的动力灾变响应、失效机理和倒塌破坏模式，给出描述结构失效的特征指标，研究地震能量在大跨空间网格结构的网格之间的传递分配规律，揭示能量在系统中的传递、分布与结构的灾变响应之间的内在联系。主要研究工作和重要结论如下:\n (1)提出了基于能量的大跨网格结构弹塑性稳定度指标\n 基于能量原理和传统弹性稳定度的概念，推导并提出了大跨网格结构弹塑性稳定度指标，以此作为描述结构失效的特征指标。该指标可以通过一次非线性动力时程分析直接判定某特定地震荷载作用下结构是否失效，与传统的通过绘制荷载幅值与结构特征响应之间的关系曲线来判定结构是否失效的增量动力分析法相比，计算量大幅减少。以经典的六角星形歌德斯克穹顶网壳为例，验证了所提出的弹塑性稳定度指标的合理性和正确性，说明该指标可以作为增量动力法的一种辅助判定方法，判定结构是否失效。\n (2)基于弹塑性稳定度指标分析的某大跨双层平板网架结构失效判定\n 以一双层平板网架结构为研究对象，用基于能量的弹塑性能量稳定度指标判定该网架结构是否失效，研究多维地震动作用下结构弹塑性稳定度指标和结构强度指标、变形指标之间的联系规律，发现该指标与传统的由结构基于强度和变形判断结构失稳判断的方法相比，对结构是否失效的判断更加直观，基于能量法的弹塑性能量稳定度指标能揭示大型网格结构失效的内在规律，且更加安全可靠。\n (3)地震能量在大跨空间网格结构内部的传递分配规律研究\n 通过双非线性动力时程分析，研究地震能量在大跨空间网格结构内部的传递分配规律，揭示系统中能量传递、分布与结构的灾变响应、构件内力和损伤之间的内在联系。\n (4)研究大跨结构多维隔减震装置的减震效果\n 基于大跨空间网格结构多维隔减震装置(已获国家发明专利，授权号:ZL200610097219.3)的性能试验与理论研究，建立了安装多维隔减震装置的大跨空间网格结构模型和分析方法，进行受控大跨空间网格结构在多维地震下的动力灾变分析、损伤过程和失效机理研究，分析了多维隔减震装置对大跨空间网格结构多维抗震能力的影响，证明了用该装置对结构失效、倒塌进行控制的合理性和可行性。\n (5)进行安装与未安装多维隔减震装置的大跨网格结构地震模拟振动台试验\n 对安装与未安装多维隔减震装置的大跨空间网格结构进行振动台试验，考察多条不同激励幅值地震波对大跨空间网格结构动力特性和灾变响应的影响，验证装置对大跨空间网格结构多维抗震能力的实际提高程度，验证所提的受控大跨空间网格结构的计算模型和灾变响应分析方法的合理性。\n 本文的创新点主要体现在:\n (1)提出了基于能量的弹塑性稳定度指标，以此作为判定结构失效与否的特征指标。\n (2)研究地震能量在双层平板网架结构内部的传递分配规律，揭示能量传递、分布与结构的灾变响应、构件内力和损伤之间的内在联系。\n (3)对安装与未安装多维隔减震装置的大跨空间网格结构分别进行振动台试验，明确了装置的隔震和减震性能，验证了安装多维隔减震装置大跨空间网格结构的计算模型和灾变响应分析方法的准确性。

关键词：建筑工程大跨空间网格结构倒塌模式多维隔减震装置

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爆炸作用下曲线梁桥的倒塌模式

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爆破 2015年第4期32卷 110-117页

作者：亓兴军刘青山东建筑大学交通工程学院济南250101

桥梁是交通工程中的重要枢纽结构和社会开放性公共设施,在运营过程中存在意外爆炸和恐怖袭击导致结构损坏甚至倒塌的风险,研究桥梁结构在遭受爆炸冲击后的倒塌模式显得尤为重要。利用流固耦合方法和三阶段方法数值模拟曲线梁桥在桥墩受... 详细信息

桥梁是交通工程中的重要枢纽结构和社会开放性公共设施,在运营过程中存在意外爆炸和恐怖袭击导致结构损坏甚至倒塌的风险,研究桥梁结构在遭受爆炸冲击后的倒塌模式显得尤为重要。利用流固耦合方法和三阶段方法数值模拟曲线梁桥在桥墩受到爆炸后的破坏效应和倒塌过程。结果表明:200 kg TNT炸药在曲线梁桥中间单柱墩底起爆后,墩柱被迅速逐层破坏,在重力作用下桥梁逐步倒塌,单柱墩是桥梁抗爆防爆设计的关键构件,应加强对墩柱的防护。连续刚构曲线梁桥的倒塌模式会表现出墩柱破坏、梁体下垂、支座处梁底破坏、梁端坠落和梁体在悬臂根部折断等破坏形态。桥台支座是曲线梁桥的重要支撑连接构件,支座或其附近区域破坏是主梁落梁的重要原因,建议在立交桥的抗爆设计中采取强连接约束措施以延缓或防止桥梁倒塌。

关键词：曲线梁桥爆炸作用三阶段法倒塌模式关键构件

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