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悬挂系统的动力耦合作用对1000kV出线构架地震响应和极限承载力的影响研究

土木工程学报 2022年第1期55卷 53-63页

作者：龚俊支旭东范峰哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

1000kV出线构架是特高压变电站内重要的下部支承结构,为了研究悬挂系统的动力耦合作用对其地震响应和极限承载力的影响,选取输电导线的6种垂跨比和5种档距作为分析工况,采用7组真实远场记录作为地震激励。首先比较各工况在多遇、设防、... 详细信息

1000kV出线构架是特高压变电站内重要的下部支承结构,为了研究悬挂系统的动力耦合作用对其地震响应和极限承载力的影响,选取输电导线的6种垂跨比和5种档距作为分析工况,采用7组真实远场记录作为地震激励。首先比较各工况在多遇、设防、罕遇和极罕遇地震下的构架地震响应,然后讨论构架的全过程曲线、强震失效模式和极限承载力,最后提出考虑悬挂系统动力耦合作用的构架结构响应和极限承载力的预测模型。研究表明:悬挂系统的动力耦合作用是输电导线的初始水平张力作用、地震激励下的弹性约束作用和耗能减震作用的三者叠加;构架的变形路径、塑性发展规律、失效模式和极限承载力对垂跨比和档距都非常敏感;输电导线初始水平张力影响构架在强震作用下的破坏属性;构架结构响应和极限承载力的预测模型可为其抗震设计提供理论支持。

关键词：悬挂系统 1000kV出线构架动力耦合作用地震响应极限承载力

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极罕遇地震作用下建筑结构一致风险抗倒塌设计方法研究

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建筑结构学报 2022年第7期43卷 253-263页

作者：徐铭阳王丛董尧吕大刚哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

结合当前国际上以“抗倒塌”为目标进行地震动参数区划和以“一致倒塌风险”为设防目标进行结构抗震设计的发展趋势,针对我国现行建筑抗震设计规范体系中抗倒塌能力评估的局限性,建议了四种一致风险抗倒塌设计方法,详细介绍了四种方法... 详细信息

结合当前国际上以“抗倒塌”为目标进行地震动参数区划和以“一致倒塌风险”为设防目标进行结构抗震设计的发展趋势,针对我国现行建筑抗震设计规范体系中抗倒塌能力评估的局限性,建议了四种一致风险抗倒塌设计方法,详细介绍了四种方法的评价指标与计算过程。考虑极罕遇地震作用,基于极罕遇地震一致风险谱对地震动记录进行了挑选与调幅。以RC框-剪结构作为典型案例,采用四种抗倒塌设计方法进行验算,结果表明:同时考虑地震危险性与结构不确定性影响的全概率方法验算未通过,其余验算方法均通过,这说明了忽略结构所在场地危险性影响会造成结构倒塌性能评估的不准确性,未考虑结构体系多种不确定性影响会高估结构的抗倒塌性能,因此有必要推行“一致风险”的结构设计理念。

关键词：极罕遇地震一致风险抗倒塌设计方法地震易损性地震风险

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钢筋锈蚀与余震对RC框架结构地震损伤与易损性的影响分析

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工程力学 2023年第9期40卷 203-213,256页

作者：周洲于晓辉吕大刚韩淼北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室北京100044 桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林541004 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090

为量化钢筋锈蚀与余震对钢筋混凝土结构抗震性能的影响,选取两栋按我国现行规范设计的中国东南沿海地区钢筋混凝土框架结构为研究对象,考虑未锈蚀和由低到高三种不同锈蚀率(5%、10%和15%)的四种工况,采用真实主余震序列作为输入,选取Par... 详细信息

为量化钢筋锈蚀与余震对钢筋混凝土结构抗震性能的影响,选取两栋按我国现行规范设计的中国东南沿海地区钢筋混凝土框架结构为研究对象,考虑未锈蚀和由低到高三种不同锈蚀率(5%、10%和15%)的四种工况,采用真实主余震序列作为输入,选取Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标,开展了主余震序列作用下的未锈蚀与锈蚀钢筋混凝土框架结构的地震损伤评估与易损性分析。计算结果表明:锈蚀率的提高加剧了主余震序列作用下的结构累积损伤,其增长率最大可超过50%。由钢筋锈蚀单一因素引起的结构损伤在主余震累积损伤中的占比最高可超过30%。此外,钢筋锈蚀因素会导致结构的主余震易损性曲线发生显著提升。当锈蚀率较大时,钢筋锈蚀对结构易损性的影响与余震对结构易损性的影响相接近。钢筋锈蚀和余震两个因素的耦合作用会使结构的易损性水平发生更为显著的提升。因此,十分有必要在既有钢筋混凝土结构抗主余震性能评估中考虑钢筋锈蚀因素的影响。

关键词：主余震序列钢筋锈蚀钢筋混凝土框架结构损伤分析易损性分析

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正常使用极限状态受弯木构件变形计算及可靠度分析

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建筑结构学报 2024年第11期45卷 210-221页

作者：刘立磊周华樟李素超牛爽王化杰祝恩淳哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学(威海)土木工程系山东威海264209

北美锯材、欧洲锯材、目测定级层板胶合木及机械定级层板胶合木等标准化、工业化的木产品已被纳入GB 50005—2017《木结构设计标准》,而其中仅对原有的方木与原木受弯构件开展了正常使用极限状态下的可靠度分析。设计标准中所采用的各... 详细信息

北美锯材、欧洲锯材、目测定级层板胶合木及机械定级层板胶合木等标准化、工业化的木产品已被纳入GB 50005—2017《木结构设计标准》,而其中仅对原有的方木与原木受弯构件开展了正常使用极限状态下的可靠度分析。设计标准中所采用的各类结构木材的力学性能和木结构设计中的荷载情况均发生了很大变化,受弯木构件变形计算及验算方法需随之改进。为此,开展规格材长期受弯试验,研究其蠕变性能,并建立结构木材幂律函数蠕变模型。考虑木材蠕变和荷载历程的随机性,提出受弯木构件长期变形计算方法。将长期变形和极限挠度均视为随机变量,分别建立感知损坏和局部损坏极限状态对应的功能函数,并开展可靠度分析,获得以短期变形表示的挠度限值。研究结果表明:挠度限值随结构木材的种类、荷载组合及活荷载与恒荷载之比ρ的变化而变化,进而给出基于方木与原木的受弯构件挠度限值计算式;对于层板胶合木、欧洲锯材等,当荷载比ρ≤0.5时,挠度限值取方木与原木构件挠度限值乘以系数0.85;当ρ>0.5时,乘以系数0.90;对于目测应力定级木材,挠度限值则取方木与原木构件挠度限值乘以系数0.80。经验算,采用所建议的受弯木构件的挠度限值及改进的变形验算方法,可满足正常使用极限状态可靠度要求,且更为合理。

关键词：受弯木构件正常使用极限状态可靠度蠕变挠度限值

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直立锁边屋面系统风揭破坏全过程试验研究

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建筑结构学报 2022年第12期43卷 41-48,69页

作者：孙瑛武涛武岳哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

目前针对金属屋面系统抗风性能的评估有多种试验标准,这不利于结构设计。为此,参考美国ANSI/FM 4474-2004、欧洲ETAG 006:2007和加拿大CSA A123.21-04,对同一型号的直立锁边屋面系统开展了静态抗风揭试验与动态抗风揭试验,得到了屋面系... 详细信息

目前针对金属屋面系统抗风性能的评估有多种试验标准,这不利于结构设计。为此,参考美国ANSI/FM 4474-2004、欧洲ETAG 006:2007和加拿大CSA A123.21-04,对同一型号的直立锁边屋面系统开展了静态抗风揭试验与动态抗风揭试验,得到了屋面系统的破坏形式、承载力和损坏现象等,并进一步比较了试验方法对屋面系统风揭破坏全过程的影响。对比研究表明:试验方法对屋面系统的破坏形式与承载力均有明显影响;在静态加载下屋面系统更容易发生脱扣破坏,而在动态加载下屋面系统则更容易发生撕裂破坏,且同一个荷载等级下循环次数越多,则屋面系统发生撕裂破坏时的荷载值越小,因此,基于所在地区的风荷载特性确定荷载循环至关重要。比较屋面系统风揭破坏过程中出现的损坏现象发现,不同试验方法下屋面系统均出现了接触印痕、抗风夹明显转动、卷边局部分离以及永久塑性变形等损坏现象。因此,可以认为试验方法对屋面系统的风揭破坏过程影响不大。

关键词：直立锁边屋面系统静态抗风揭试验动态抗风揭试验风揭破坏全过程

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含子盆地的二维沉积盆地非线性地震反应分析

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世界地震工程 2023年第4期39卷 66-76页

作者：陈树培温卫平翟长海白克生哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

在沉积盆地中,由于地表河流和湖泊等的长期沉积作用,容易在盆地内形成新的沉积盆地,称为子盆地。子盆地土体物理性质和周围土体有显著差别,因此子盆地的存在会对整个盆地的地震响应产生显著的影响。本文基于ABAQUS有限元计算平台,以理... 详细信息

在沉积盆地中,由于地表河流和湖泊等的长期沉积作用,容易在盆地内形成新的沉积盆地,称为子盆地。子盆地土体物理性质和周围土体有显著差别,因此子盆地的存在会对整个盆地的地震响应产生显著的影响。本文基于ABAQUS有限元计算平台,以理想二维梯形沉积盆地为例,针对盆地-子盆地这一特殊场地,重点分析了盆地尺寸、盆地-子盆地相对位置、子盆地介质波速和外围盆地倾角等影响因素对盆地-子盆地地震反应的影响。结果表明:子盆地的存在显著影响了盆地内的地震动,子盆地位于盆地中央区域时,对地震动的放大效果最为显著,PGA最大可被放大2倍左右;此外,子盆地介质波速越小,对盆地地震反应的影响最显著,但子盆地介质波速的变化对远离子盆地区域的地震动影响不明显;随外围盆地边缘倾角的增大,子盆地区域PGA幅值随之减小并向左移动,沉积盆地中央区域PGA幅值也随之减小。

关键词：盆地效应子盆地地震反应有限元数值模型

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分布式光纤传感器与被测结构的界面效应影响分析

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光学学报 2022年第2期42卷 24-34页

作者：王花平兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

由于光纤具有高灵敏度、耐腐蚀、抗电磁干扰、绝对测量、体积小和质量轻等优点,分布式光纤传感器被研发并广泛用于长距离、大跨度和超高层结构全尺度应变、温度、位移及压力等参数的长期连续高精度测量。当被测基体为钢结构时,通常采用... 详细信息

由于光纤具有高灵敏度、耐腐蚀、抗电磁干扰、绝对测量、体积小和质量轻等优点,分布式光纤传感器被研发并广泛用于长距离、大跨度和超高层结构全尺度应变、温度、位移及压力等参数的长期连续高精度测量。当被测基体为钢结构时,通常采用表面粘贴方式安装光纤传感器。由于光纤与被测基体材质的差异,光纤传感器与基体之间的界面特征明显。在变形测量过程中,分布式光纤传感器与基体粘结界面发生局部剥离的现象较普遍。为确保光纤传感器有效准确地测量结构状态信息,需要研究界面剥离的成因和扩展机理。为此,基于应变传递理论探讨分布式光纤传感器与被测结构之间的界面相互作用及界面剥离对测量的影响,通过实验验证该模型的有效性,建立考虑非均匀约束影响的界面剪应力解析方程,通过测试模型的相关物理参数敏感性分析,给出分布式光纤传感器工程化应用的设计建议。

关键词：光纤光学分布式光纤传感器被测结构界面粘结状态测量准确性

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节点刚度缺陷对柱面索撑网壳稳定性的影响

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哈尔滨工业大学学报 2022年第4期54卷 118-123页

作者：曹正罡龙振飞赵林李展熇孙瑛结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 中南大学土木工程学院长沙410083

为研究装配式节点的初始刚度缺陷对索撑网壳稳定性能的影响,分别对各节点具有相同刚度偏差和随机刚度偏差的柱面索撑网壳进行了非线性全过程计算,分析了结构的失稳机理与破坏模式。并基于节点刚度不对称度β的概念,提出了柱面索撑网壳... 详细信息

为研究装配式节点的初始刚度缺陷对索撑网壳稳定性能的影响,分别对各节点具有相同刚度偏差和随机刚度偏差的柱面索撑网壳进行了非线性全过程计算,分析了结构的失稳机理与破坏模式。并基于节点刚度不对称度β的概念,提出了柱面索撑网壳失稳模式的判别方法,为初始刚度缺陷的控制标准提供了依据。研究结果表明:对于沿两纵边支承的柱面索撑网壳,考虑节点半刚性的稳定承载力相比于理想刚接结构下降了15%;半刚接柱面索撑网壳对随机节点刚度缺陷较敏感,当随机缺陷的最大幅值为初始刚度的2%时,极限承载力相比于无缺陷的半刚接结构最多下降了36%;由于节点刚度的不对称分布,导致了柱面索撑网壳可能发生正对称失稳或反对称失稳两种模式,且当节点刚度不对称度大于1时,结构将从正对称失稳转变为反对称失稳,承载力随之下降30%左右。

关键词：空间结构体系柱面索撑网壳节点刚度缺陷失稳模式稳定承载力

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CO_(2)矿化改性高钙粉煤灰对水泥砂浆力学性能和微结构的影响

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1889-1896页

作者：黄煌煌陈铁锋高小建湖北隆中实验室襄阳441000 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090

为改善高钙粉煤灰在混凝土中的体积安定性和水化活性,本文对高钙粉煤灰进行了CO_(2)矿化改性,研究了不同CO_(2)矿化反应时长下高钙粉煤灰的固碳量和游离氧化钙含量,及CO_(2)矿化改性高钙粉煤灰对水泥砂浆水化热、力学性能和孔隙结构的... 详细信息

为改善高钙粉煤灰在混凝土中的体积安定性和水化活性,本文对高钙粉煤灰进行了CO_(2)矿化改性,研究了不同CO_(2)矿化反应时长下高钙粉煤灰的固碳量和游离氧化钙含量,及CO_(2)矿化改性高钙粉煤灰对水泥砂浆水化热、力学性能和孔隙结构的影响。结果表明,经12 h CO_(2)矿化改性处理,高钙粉煤灰固碳量可超过10%(质量分数),高钙粉煤灰中的游离氧化钙含量明显降低。随着矿化反应时间的延长,掺高钙粉煤灰的水泥浆体水化诱导期缩短,早期水化放热量明显降低。CO_(2)矿化改性处理还能减轻高钙粉煤灰对水泥砂浆强度的负面影响,改善水泥砂浆孔隙结构,降低孔隙率和大孔含量,促进水泥的早期水化和水化硅酸钙的成核结晶。

关键词：高钙粉煤灰 CO_(2)矿化力学性能孔结构游离氧化钙水泥砂浆

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基于混合算法的自由曲面网格结构多目标优化

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哈尔滨工业大学学报 2022年第4期54卷 111-117页

作者：王志成曹正罡赵林李展熇范峰孙瑛结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 中南大学土木工程学院长沙410083

为有效提高自由曲面网格结构的性能,改进了自由曲面网格结构的多目标优化方法,基于NURBS技术生成自由曲面,以曲面控制点高度为优化变量,结构应变能为静力性能优化目标,提出了以综合考虑曲面相似性、流畅性以及网格规整性的几何综合量化... 详细信息

为有效提高自由曲面网格结构的性能,改进了自由曲面网格结构的多目标优化方法,基于NURBS技术生成自由曲面,以曲面控制点高度为优化变量,结构应变能为静力性能优化目标,提出了以综合考虑曲面相似性、流畅性以及网格规整性的几何综合量化指标为几何优化目标;将目标函数的敏感度与进化算法NSGA-II结合,提出了敏感度混合进化算法。进行了自由曲面索撑网壳与自由曲面空间网格结构的多目标优化。研究结果表明:与其他3种算法相比,敏感度混合进化算法不仅可获得精确性、均匀性更好的Pareto解集,而且明显提高了算法的优化效率;两个结构优化后的应变能分别下降了21.2%、60.9%,几何综合量化指标分别下降了15.4%、30.9%;优化后结构自身的力学性能有所提高,以综合量化指标为目标函数有效提高了自由曲面的相似性、网格流畅性以及网格规整性。

关键词：自由曲面多目标优化敏感度混合进化算法非均匀有理B样条 Pareto解集

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