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同济大学学报（自然科学版） 2018年第1期46卷 30-39页

作者：林煌斌唐寿高同济大学航空航天与力学学院上海200092 集美大学工程学院福建厦门361021

设计多层前馈BP、径向基RBF和遗传优化GA-BP算法训练并预测能量等值法极限承载延性指标μΔe,采用5个控制参数及PEER库与拟静力试验作为训练和预测样本.编写BP及其隐含层节点数和学习率的优化算法,编写RBF及其节点数和中心宽度的优化算... 详细信息

设计多层前馈BP、径向基RBF和遗传优化GA-BP算法训练并预测能量等值法极限承载延性指标μΔe,采用5个控制参数及PEER库与拟静力试验作为训练和预测样本.编写BP及其隐含层节点数和学习率的优化算法,编写RBF及其节点数和中心宽度的优化算法,采用GA优化BP算法权值wij和阈值θj并抑制局部最优及逼近数据规律,并实现算法预测足尺框架柱延性指标μΔe值.研究表明GA-BP具有最佳适用性和计算优越性,提供结构损伤评价新方法.

关键词：优化算法能量等值延性指标损伤评价

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桥梁结构抗震性能概率性分析方法研究

桥梁结构抗震性能概率性分析方法研究

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作者：邹中权中南大学

学位级别：博士

目前,基于性能的抗震设计已逐步成为工程抗震领域的主要研究课题,无论在建筑工程还是桥梁工程界均受到广泛关注。考虑到地面运动的巨大不确定性和桥梁结构组成几何、材料的随机性,其地震响应和抗震能力均具有随机性的特点,因而桥梁结构... 详细信息

目前,基于性能的抗震设计已逐步成为工程抗震领域的主要研究课题,无论在建筑工程还是桥梁工程界均受到广泛关注。考虑到地面运动的巨大不确定性和桥梁结构组成几何、材料的随机性,其地震响应和抗震能力均具有随机性的特点,因而桥梁结构基于性能的抗震设计应建立于概率方法之上。本文综合分析、评价了当前工程结构抗震和基于性能抗震设计方法的发展现状及未来发展趋势,考虑地面运动的随机性和结构特性的随机性,对桥梁结构抗震性能的概率性分析方法进行了较为系统的研究。主要对桥梁基于性能的抗震设防标准、钢筋混凝土延性构件抗震性能指标的概率特性、地震危险性曲线的建立、结构随机非弹性响应谱、静力弹塑性分析方法的改进、桥梁结构抗震性能可靠度的分析方法等方面进行了研究,所获得的主要研究成果如下： 1)对建立桥梁结构基于性能的抗震设防标准中需要考虑的几个问题进行了探讨,结合国内外各种抗震设计规范中关于抗震设防标准的规定,考虑我国的实际情况,对我国基于性能的抗震设防标准提出了建议,提出了桥梁结构设防地震水准、抗震性能水准、抗震重要性的划分标准及不同桥梁的抗震性能目标。 2)对钢筋混凝土延性构件提出了五种损伤状态、四种极限状态的性能水准定义,并从微观上给出各个极限状态的应变控制指标;然后以钢筋和混凝土的力学特性及其统计特性为基础,针对圆截面钢筋混凝土延性构件各个性能等级下的强度及界限变形特征进行概率分析,得到各个性能等级下构件界限性能指标的概率分布特征,提出了便于进行概率性抗震性能分析的构件各级性能指标的回归公式和概率分布模型。 3)以地震安全性评价的概率法为基础,利用现行《中国地震动参数区划图》的编图成果,根据地震烈度和地震加速度的统计概率分布公式,建立了一定年限内不同超越概率水平的地震烈度和地震动加速度与基本烈度和基本加速度之间的换算关系,从而获得以规范为基础的地震危险性曲线;同时,推导了以不同年限表达的地震危险性曲线之间的关系。 4)对人工合成地震波的方法进行了改进。首先采用精细积分法计算地震波的反应谱,提高了地震波在高频区段的拟合精度,然后采用高次多项式进行地震波的基线校正,使所合成的地震波有效消除了位移和速度的漂移现象。 5)以随机地震动模型为基础,确定了与现行《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》的基本加速度分档和场地类别及特征周期分组相容的随机地震动模型参数。进而基于随机振动理论得到与设计规范相容的基于随机地震动模型的随机弹性反应谱。 6)利用历次破坏性地震中所获得的1064条强震记录,根据我国的场地类别和设计特征周期分组进行分类,对单自由度弹塑性系统的非线性地震响应进行计算;基于Nassar＆Krawinkler所提出的强度折减系数模型,对计算结果进行统计回归分析,获得了与我国设计规范相容的强度折减系数模型。根据所获得的强度折减系数模型对随机弹性反应谱进行折减,从而获得了各种随机非弹性反应谱。 7)以Chopra提出的模态Pushover方法为基础,基于地震荷载的Chopra分解和结构能量平衡方程,推得某阶模态荷载作用下结构系统所输入能量全部转化为该阶模态所吸收能量的结论,并推导了增量模态荷载作用下结构能量增量与谱位移增量和谱加速度增量之间的关系,在此基础上提出了基于能量的Pushover方法。采用所提出的方法对一座连续刚构桥进行了抗震性能分析,结果表明所提出的方法适应性较好,可以适用于较复杂结构的非线性抗震性能分析。 8)综合运用关于抗震性能划分标准、抗震性能变形控制指标的概率特性、地震危险性分析成果、随机非弹性地震响应的简化计算方法等的研究成果,建立了桥梁结构抗震性能的概率性分析方法。 9)以一座实际桥梁为工程背景,对该桥的抗震性能进行了概率性分析,分别计算了确定强度地震作用下和50年基准期内地震作用下各种极限状态的抗震可靠度。结果表明,所提出的方法计算简便,适应性强,避免了传统结构抗震可靠性分析中因需要进行大规模Monte Carlo模拟、计算量过大而导致分析难以进行的困难。所提出的方法可以用于基于变形破坏准则的大震下结构抗震性能的概率性分析。

关键词：基于性能的抗震设计桥梁抗震抗震设防标准极限状态延性指标地震危险性曲线人工地震波随机地震动随机反应谱强度折减系数 Pushover方法能量抗震可靠度

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部分预应力混凝土框架抗震性能分析

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公路工程 2020年第4期45卷 67-73页

作者：唐昌辉尹铮宇湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

利用有限元软件OPENSEES中的二维梁柱节点模型,建立了考虑节点剪切变形和非预应力筋粘结滑移特征的预应力框架有限元模型,对国内研究者已完成的两榀低周反复荷载作用下预应力混凝土框架试验进行了模拟分析,模拟计算的滞回曲线和骨架曲... 详细信息

利用有限元软件OPENSEES中的二维梁柱节点模型,建立了考虑节点剪切变形和非预应力筋粘结滑移特征的预应力框架有限元模型,对国内研究者已完成的两榀低周反复荷载作用下预应力混凝土框架试验进行了模拟分析,模拟计算的滞回曲线和骨架曲线与试验结果得到的曲线吻合较好,验证了模型的适用性和可靠性。在此基础上,利用建立的预应力框架计算模型研究了影响结构延性和耗能能力的主要参数,获得了目标延性指标下参数的合理取值范围,可供工程设计参考。

关键词：预应力混凝土框架抗震性能低周反复荷载 OPENSEES 梁柱节点模型延性指标

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纤维增强复材筋活性粉末混凝土单向板受弯性能试验研究

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工业建筑 2019年第9期49卷 70-74,39页

作者：陈佳醒方志蒋正文湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082

为研究纤维增强复材(FRP)配筋活性粉末混凝土(RPC)单向板的受弯性能,以配筋类型、配筋率以及受压区约束网格类型为试验参数对5个试件进行了3点受弯试验。结果表明:平截面假定仍然适用;由于普通钢筋具有屈服点和更高的弹性模量,普通钢筋... 详细信息

为研究纤维增强复材(FRP)配筋活性粉末混凝土(RPC)单向板的受弯性能,以配筋类型、配筋率以及受压区约束网格类型为试验参数对5个试件进行了3点受弯试验。结果表明:平截面假定仍然适用;由于普通钢筋具有屈服点和更高的弹性模量,普通钢筋板比FRP配筋板具有更高的延性指标和开裂荷载;由于配筋率提升有利于发挥RPC的受压塑性,当碳纤维增强复材(CFRP)配筋板的配筋率从1. 27%提升到1. 78%,其极限承载力和延性指标分别提高了18. 5%和22. 0%;由于受压区配置约束能提高RPC的峰值压应变和极限压应变,与不配置受压区约束的试件相比,配置BFRP栅格约束的试件的承载能力以及延性指标分别提高17. 9%和33. 9%。

关键词：纤维增强复材活性粉末混凝土单向板受弯性能延性指标

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基于ANSYS的FRP-PC连续梁受力性能的仿真研究

基于ANSYS的FRP-PC连续梁受力性能的仿真研究

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作者：张书文长安大学

学位级别：硕士

FRP筋凭借其高强、轻质和耐腐蚀等的众多优点,在工程领域中的应用得到越来越多的肯定。它不仅比普通钢绞线的抗拉强度高而且具有较强的耐腐蚀性能和抗磁性,可以代替普通钢绞线改善由于钢绞线腐蚀导致的构件破坏,而且适用于较特殊的环境... 详细信息

FRP筋凭借其高强、轻质和耐腐蚀等的众多优点,在工程领域中的应用得到越来越多的肯定。它不仅比普通钢绞线的抗拉强度高而且具有较强的耐腐蚀性能和抗磁性,可以代替普通钢绞线改善由于钢绞线腐蚀导致的构件破坏,而且适用于较特殊的环境。因此,桥梁中FRP筋的应用研究也越来越深入。论文主要以研究FRP-PC连续梁在荷载作用下的受力性能为重点展开研究,主要研究内容及结论如下:1、简述了FRP筋的特点和国内外研究现状及其在桥梁工程中的应用。然后根据现有的FRP-PC连续梁试验模型进行ANSYS数值模拟分析,验证了ANSYS对FRP-PC试验梁数值模拟的实用性和准确性。2、综述了界限配筋率和裂缝的计算方法,以及本文所采用的延性指标的计算方法。运用ANSYS对FRP-PC试验梁进行参数化分析,所研究的影响因子主要包括预应力筋FRP筋的配筋率及其张拉控制应力、普通受拉钢筋的配筋率、混凝土强度等级和预应力FRP筋的类型及组合。对比各根试验梁的极限承载能力、极限挠度、裂缝宽度和延性指标的大小,以及分析各因子对试验梁受力性能的影响规律,为FRP-PC连续梁的设计提出一定的建议。3、对于超静定结构,内力重分布在设计中的影响不容忽略,对比研究了不同类型预应力筋连续梁的弯矩重分布系数的大小,并且分析了不同预应力筋类型试验梁的弯矩重分布系数和延性指标大小的关系。发现FRP-PC连续梁具有一定的内力重分布的能力。

关键词： FRP-PC连续梁受力性能参数化分析延性指标弯矩重分布系数

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基于拟静力试验的混凝土空心墩延性抗震性能研究

基于拟静力试验的混凝土空心墩延性抗震性能研究

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作者：韦旺西南交通大学

学位级别：硕士

鉴于我国现行规范中混凝土空心桥墩抗震设计理论的不足。论文在总结国内外空心墩拟静力试验成果的基础上,以典型公路和铁路桥梁空心墩为原型,开展19个空心墩拟静力试验。对桥墩抗震性能水准量化、延性指标、塑性铰理论模型以及塑性铰区... 详细信息

鉴于我国现行规范中混凝土空心桥墩抗震设计理论的不足。论文在总结国内外空心墩拟静力试验成果的基础上,以典型公路和铁路桥梁空心墩为原型,开展19个空心墩拟静力试验。对桥墩抗震性能水准量化、延性指标、塑性铰理论模型以及塑性铰区约束箍筋用量等进行深入研究,以期为空心桥墩延性抗震设计提供有力参考。量化了各级抗震性能水准下桥墩的延性指标范围。基于圆端薄壁空心墩破坏过程中墩身裂缝的演化过程,对桥墩5个损伤等级（初始微裂缝、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、接近倒塌）的损伤水平进行描述,并给出各性能水准下桥墩延性指标范围。结合国内外拟静力试验及PEER数据库中弯曲破坏墩柱的数据统计分析,得到实心墩、空心墩在极限状态下具有90%保证率的位移延性比分别为4.5、4.2,位移延性系数则分别为3.3、3.0。修正了Park和Paulay关于桥墩曲率沿墩身分布特性,并提出了空心墩等效塑性铰长度的计算公式。在既有模型适用性分析基础上,基于35个矩形空心墩塑性铰长度试验结果及主要影响因素,给出矩形空心墩等效塑性铰长度回归公式。由试验发现,变截面圆端空心墩曲率沿墩身非线性分布,塑性铰整体上移且范围延长,Park和Paulay假设的曲率沿墩身分布及变形特征不适用于变截面薄壁空心墩,进而提出修正曲率沿墩身分布塑性铰理论。研究表明,等效塑性铰长度主要受几何尺寸、轴压比、混凝土抗压强度、纵筋直径及抗拉强度等影响,而受桥墩计算高度和材料特性参数（f y db fc'）的影响最为显著;相对等截面矩形空心墩,变截面圆端空心墩塑性区域较长,且为矩形空心墩的1.1倍。建立了不同截面形式混凝土桥墩塑性铰区设计配箍率与位移延性指标的关系式。通过梳理现有塑性铰区箍筋用量公式,分析影响桥墩位移延性的因素,基于总结试验数据回归得到箍筋设计用量公式,并对该式的合理性及有效性进行评估。结果表明:桥墩位移延性系数受剪跨比、配箍率及配筋率影响的程度有一定差别;位移延性系数受力学配箍率的影响最为显著,且随力学配箍率的增大而增大;既有公式计算的试件配箍率普遍小于实际值;与实际值较为接近的ACI 318、AASHTO、Eurocode 8公式相比,论文公式计算结果与实际值吻合程度更好。所提出公式可用于估算不同轴压比、剪跨比及位移延性系数指标下实心和空心桥墩的塑性铰区约束箍筋用量,为桥墩抗震构造设计提供借鉴。最后,通过两个工程实例的位移能力计算探讨论文研究成果的实用性。基于Midas及CSiBridge有限元软件对铁路圆端空心墩桥梁和公路矩形空心墩桥梁进行抗震性能分析,根据空心墩塑性变形能力的研究成果计算工程实例的位移能力,并结合抗震性能水准及延性指标量化标准,对工程实例的延性抗震性能进行评估。

关键词：混凝土空心桥墩拟静力试验抗震性能水准延性指标塑性铰长度约束箍筋用量

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600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度数值分析

600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度数值分析

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作者：王凯军合肥工业大学

学位级别：硕士

高强钢筋可以有效降低单位面积钢筋的用量,节约资源,并且利用钢筋与混凝土材料的高强化建设高强度钢筋混凝土结构将是未来建造工程结构的重要趋势,600MPa级高强钢筋兼具强度、延性以及可塑性等优点,将拥有广泛的应用前景。一直以来,基... 详细信息

高强钢筋可以有效降低单位面积钢筋的用量,节约资源,并且利用钢筋与混凝土材料的高强化建设高强度钢筋混凝土结构将是未来建造工程结构的重要趋势,600MPa级高强钢筋兼具强度、延性以及可塑性等优点,将拥有广泛的应用前景。一直以来,基于强度的抗震设计都是各国设计规范的主流,但数次地震引发的灾害表明,钢筋混凝土柱具备良好的变形能力是防止结构倒塌破坏的有效方法。目前,愈来愈多的国家依据延性抗震理论进行抗震设计,通过分析计算令塑性铰形成在预先设定部位,转动减缓地震波对结构的冲击破坏,塑性铰作为结构主要的耗能部位,对结构变形产生影响的同时促使内力进行重分布。同时,塑性铰长度不仅是结构塑性设计和延性设计的重要参数,也是结构抗震加固的重要依据。本文通过有限元模拟研究不同参数对600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度及延性性能的影响,为配置600MPa高强钢筋的混凝土结构延性抗震设计提供依据。主要工作如下:首先,基于ABAQUS分析平台建立高强钢筋混凝土柱有限元分析模型,通过对比试验的破坏状态、滞回曲线、延性参数数值以及塑性铰长度等特征点来验证文中有限元模型建立方法、参数设定的适用性,以及采用纵筋屈服法、混凝土破碎区域法确定塑性铰长度兼具可行性和精度。其次,通过对25根反复荷载作用下的600MPa高强钢筋混凝土柱进行有限元模拟分析,研究轴压比、剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、体积配箍率对塑性铰长度的影响。并通过对比塑性铰长度建议公式计算值与模拟值设定拟合模型,对有限元模拟塑性铰长度数据进行多元线性回归分析,给出600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度计算公式。最后,基于柱的位移-曲率关系,通过公式换算得出塑性铰长度作为计算曲率延性系数的重要中间变量,并运用塑性铰长度的模拟成果配合屈服位移、极限位移等相关延性数据,计算曲率延性系数、位移延性系数以及极限位移角等延性评价指标,分析延性性能及其影响因素。

关键词： 600MPa高强钢筋有限元模拟塑性铰长度公式拟合延性指标

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装配式桥梁节点力学响应规律研究与数值仿真分析

装配式桥梁节点力学响应规律研究与数值仿真分析

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作者：代泽煜河北大学

学位级别：硕士

装配式施工技术得益于时代背景及自身优势快速发展,但同时也面临着节点受力表现差、材料损伤等病害问题,为提高装配式施工技术在工程中的适用性,改善构件拼接节点的受力表现及可靠性,提高装配式桥梁结构的安全性及稳定性迫在眉睫。本文... 详细信息

装配式施工技术得益于时代背景及自身优势快速发展,但同时也面临着节点受力表现差、材料损伤等病害问题,为提高装配式施工技术在工程中的适用性,改善构件拼接节点的受力表现及可靠性,提高装配式桥梁结构的安全性及稳定性迫在眉睫。本文围绕灌浆金属波纹管节点构造模式的优化研究开展工作,调整了节点材料设计参数、构造设计参数等多项指标以改善节点性能,借助有限元软件分析装配式桥墩与现浇桥墩在力学响应、抗变形表现等多方面差异性,完成了装配式桥梁试验段试验方案设计,获取长期运营状态下的监测数据,充分分析工程运载下节点变形响应及力学响应。本文主要研究工作如下: (1)围绕装配式桥梁工程开展调研工作,结合自然地理概况、节点构造模式及材料设计、交通特征以及典型病害模式进行汇总,总结装配式桥梁典型病害为裂缝、渗水、碱蚀以及剪切破坏等现象,其中调研发现较为典型的裂缝、碱蚀等病害主要与施工、环境有关,而剪切破坏等主要受交通以及地震作用影响,并对节点构造设计参数优化的需求性进行了研究。 (2)采用室内试验手段设计装配式桥梁节点构造优化试验,分别调整了节点构造模式中的材料设计参数以及构造设计参数,材料参数的优化最大提高了节点力学性能7%,最大改善延性表现10%,构造参数的优化也在一定程度上提升了节点的力学表现;借助灰色关联理论分析两参数的影响权重,分析发现两者均能够改善节点性能,前者比后者影响权重高约7.8%。 (3)借助有限元软件对比分析装配式桥墩以及现浇桥墩加载表现,两者混凝土破坏模式及钢筋受力形式相近,但前者材料破坏区域较后者增大10%～20%,极限受力区域增大20%～30%,借助滞回曲线及骨架曲线展开分析,前者在承载力表现、峰值抗力等表现较优,后者在循环加载过程中,具备更为优秀的抗变形以及自复位能力。 (4)选取不同设计参数节点构造模式完成装配式桥梁试验段工程的铺筑及监测工作,围绕节点拼接面变形特征及节点力学响应进行监测分析工作,较优设计参数的A、B段变形较C、D段低约20%～30%,钢筋受力低约10%～40%,灌浆金属波纹管联结性能明显改善,能够完成外力的快速传导以及卸除工作;对强降雨阶段及低温环境下监测数据波动情况展开分析,强降雨阶段两者变形系数波动达1倍,低温工况影响较弱。

关键词：装配式桥梁结构波纹管灌浆联结粘结作用延性指标力学响应

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适用于结构抗震设计的弹塑性延性谱研究

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汕头大学学报（自然科学版） 2000年第2期15卷 79-84页

作者：汪新汕头大学土木系汕头515063

通过对单自由度非线性体系在１４条强震记录作用下的地震反应分析计算，得到了适用于结构抗震设计的弹塑性延性谱．应用弹塑性延性谱，结构设计人员可以迅速确定结构抗震设计所必须满足的延性指标，避免结构方案可能的修改，从而使结... 详细信息

通过对单自由度非线性体系在１４条强震记录作用下的地震反应分析计算，得到了适用于结构抗震设计的弹塑性延性谱．应用弹塑性延性谱，结构设计人员可以迅速确定结构抗震设计所必须满足的延性指标，避免结构方案可能的修改，从而使结构抗震设计变得更加合理．

关键词：弹塑性延性谱抗震设计地震反应结构设计延性指标承载能力变形能力

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GB 1499．2—2007抗震性能探讨

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冶金标准化与质量 2014年第5期52卷 39-40,43页

作者：马海杰王介双新兴铸管股份有限公司轧钢部河北邯郸056300

介绍了目前新兴铸管股份有限公司螺纹钢筋的延性指标不够理想，对符合GB 1499．2—2007抗震性能的延性指标进行了简要分析和控制，目的是解决GB 1499．2—2007抗震性能符合性的问题。

关键词：延性指标标准分析

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