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第23届全国结构工程学术会议

作者：毕继红关健王剑逯鹏天津大学建筑工程学院滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津城建大学土木工程学院天津软土特性与工程环境重点实验室

传统的钢筋混凝土结构的整体式模型往往难以模拟钢筋的作用效果,导致计算结果不理想。在定义材料本构关系时,充分考虑钢筋在混凝土开裂之后的作用,可在保证计算精度的同时显著提高计算效率。首先分别以建立钢筋单元和输入配筋率的两种... 详细信息

传统的钢筋混凝土结构的整体式模型往往难以模拟钢筋的作用效果,导致计算结果不理想。在定义材料本构关系时,充分考虑钢筋在混凝土开裂之后的作用,可在保证计算精度的同时显著提高计算效率。首先分别以建立钢筋单元和输入配筋率的两种方式建立了分离式模型和整体式模型;其次考虑混凝土强度、集配情况定义了混凝土材料的非线性应力应变关系,特别是采用与裂缝开展有关的裂缝处剪应力与剪应变的本构关系;然后分别对两组模型进行数值计算,并从开裂强度,裂缝开展过程,监测点的位移,极限强度等多个方面分别将两组计算结果与相应试验结果进行对比,结果表明优化计算方法单元数目少,计算速度快,计算精度高;最后将该方法应用到实际工程,准确分析了钢筋混凝土柱在地震作用下的裂缝开展以及破坏过程。

关键词：钢筋混凝土非线性行为整体式模型配筋率裂缝优化计算试验模拟

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高架桥-地铁站-桩-土复杂结构体系地震反应分析

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工程力学 2013年第B06期30卷 53-58页

作者：张海顺姜忻良张亚楠天津大学建筑工程学院/滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

基于ANSYS对机场航站区高架桥与其下通过的地铁车站的交叉处结构进行了地震反应分析研究,建立了高架桥-地铁站-桩-土相互作用复杂结构体系的计算模型,同时与桥墩墩底简化为固定端模型单独来分析计算上部桥体以及取消地铁结构替换为承台... 详细信息

基于ANSYS对机场航站区高架桥与其下通过的地铁车站的交叉处结构进行了地震反应分析研究,建立了高架桥-地铁站-桩-土相互作用复杂结构体系的计算模型,同时与桥墩墩底简化为固定端模型单独来分析计算上部桥体以及取消地铁结构替换为承台和桩基础的整体模型进行了地震时程反应对比分析。结果表明:考虑相互作用后,整体结构的动力特性与刚性地基假定下的结果存在较明显的差异,不但体系的自振周期增大,并且前几阶主要振型也有很大改变;整体结构的最大位移增大,但顺桥向与横桥向增大幅度明显不同;而对于最大位移节点的加速度、桥梁支座及桥墩墩底反力,三者的顺桥向与横桥向的差别更加明显,其顺桥向比固定端模型减小,而横桥向出现增大的情况。这些现象表明:对复杂结构体系进行抗震设计分析时,考虑土-结构动力相互作用带来的影响十分必要。

关键词：结构工程抗震分析有限元方法曲线桥梁地下结构活动盆式支座

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基于损伤演化的杆件断裂模拟方法及其应用

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振动与冲击 2013年第2期32卷 67-70页

作者：丁阳葛金刚天津大学建筑工程学院滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

建立了钢材的弹塑性损伤本构模型,将其与有限单元法中分段纤维梁模型结合,实现了杆件不同位置损伤程度评估,根据评估结果实时修正杆件特性,建立了杆件断裂数值模拟方法。将所建立的杆件断裂模拟方法应用于单调递增荷载作用下的梁系结构... 详细信息

建立了钢材的弹塑性损伤本构模型,将其与有限单元法中分段纤维梁模型结合,实现了杆件不同位置损伤程度评估,根据评估结果实时修正杆件特性,建立了杆件断裂数值模拟方法。将所建立的杆件断裂模拟方法应用于单调递增荷载作用下的梁系结构和地震作用下的单层网壳结构,结果表明,所建立方法可有效地模拟杆件断裂;杆件断裂突然,与其相连的节点位移及杆件应变能突增,可能导致与其相连杆件破坏;强震作用下单层网壳结构可能发生杆件断裂,导致结构局部刚度降低,引起结构倒塌破坏。

关键词：杆件断裂数值模拟损伤演化纤维梁模型节点位移应变能

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振动频率对饱和黏土动力特性的影响

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天津大学学报 2013年第1期46卷 38-43页

作者：郑刚霍海峰雷华阳张立明天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

为了了解振动频率对饱和黏土动力特性的影响,针对天津临港工业区典型黏土做了一系列原状土与重塑土的动力试验.结果表明,随着频率的增加,原状土变形曲线由破坏型向发展型再向渐稳型过渡,重塑土变形曲线多为直线型.对4种动变形曲线定义... 详细信息

为了了解振动频率对饱和黏土动力特性的影响,针对天津临港工业区典型黏土做了一系列原状土与重塑土的动力试验.结果表明,随着频率的增加,原状土变形曲线由破坏型向发展型再向渐稳型过渡,重塑土变形曲线多为直线型.对4种动变形曲线定义了不同的破坏标准,发现随着振动频率的增加,软黏土动强度的变化趋势为先提高,之后增长幅度减小.频率越低,原状土的孔压升高越快;但振动频率对于重塑土孔压发展影响较小,原状土的界限孔压比低于重塑土.振动频率越低,原状土的动弹性模量软化指数下降得越快,并最终稳定在界限软化指数;不同振动频率下,重塑土软化指数的发展较为一致.

关键词：振动频率动强度动孔压动弹性模量软化指数

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海上风电大尺度顶承式筒型基础承载力特性有限元分析

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工程力学 2013年第6期30卷 124-132页

作者：丁红岩翟少华张浦阳天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。所以,合理地建立此类新型筒基基础的极限承载力和地基的破坏包络面,分析其承载特性,... 详细信息

与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。所以,合理地建立此类新型筒基基础的极限承载力和地基的破坏包络面,分析其承载特性,对于该基础结构设计和实际应用过程中的安全性和稳定性研究起着重要的作用。通过大型有限元软件ABAQUS,利用位移加载控制方法﹑Swipe试验加载方式和荷载-位移联合控制搜索方式,对5MW海上风机大尺度筒型基础的两种典型形式进行承载力特性弹塑性分析和对比,得出在单方向荷载单独作用下,弧线型筒型基础的极限承载力比直线型高出6%~8%,在荷载组合作用下,弧线型筒基比直线型有更广泛的三维破坏包络面,即弧线型筒基在各个方向上的极限破坏值,都要比直线型的要大,表现出更好的承载性能;同时对两种大尺度筒型基础的破坏模式进行分析。研究结果为进一步的基础结构选型和优化设计提供参考依据。

关键词：大尺度筒型基础承载力特性破坏包络面等效塑性应变有限元分析

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基坑开挖对下卧运营地铁隧道影响的数值分析与变形控制研究

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岩土力学 2013年第5期34卷 1459-1468页

作者：郑刚刘庆晨邓旭天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

以紧邻已运营天津地铁1号线既有隧道箱体上方的西青道下沉隧道基坑工程为背景,结合现场实测数据,采用ABAQUS软件对基坑的实际施工过程进行动态模拟。在此基础上分析既有隧道箱体两侧的土体加固、浇筑底板与抗浮桩形成"保护箍"... 详细信息

以紧邻已运营天津地铁1号线既有隧道箱体上方的西青道下沉隧道基坑工程为背景,结合现场实测数据,采用ABAQUS软件对基坑的实际施工过程进行动态模拟。在此基础上分析既有隧道箱体两侧的土体加固、浇筑底板与抗浮桩形成"保护箍"以及堆载回压等措施对既有箱体轨道的影响及其有效性,指出有针对性地综合采用上述保护措施,能够及时有效地控制既有箱体轨道上抬,保证地铁的安全运营,并进一步研究了不同加固参数对既有箱体轨道变形的影响规律,结果表明:提高各加固参数能减小箱体轨道上抬及变形缝处的箱体间差异变形,但其加固效果却随着参数的增加而减弱,存在着一个合理的参数范围,为施工设计的优化提供依据。

关键词：运营地铁线路基坑开挖实测有限元分析差异变形

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基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

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岩土工程学报 2013年第12期35卷 2153-2163页

作者：郑刚曾超峰滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建(构)筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时... 详细信息

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建(构)筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。

关键词：潜水降水地下连续墙侧移实测有限元分析

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地表荷载对地铁车站箱体影响实测及有限元分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第10期46卷 885-894页

作者：郑刚邓旭刘庆晨天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

对天津地铁1号线西站车站及隧道在地表荷载作用下产生的沉降进行了现场监测和有限元分析,由于变形缝的存在使结构沉降表现为非连续性;地表荷载下基底土体产生塑性应变导致卸荷后结构仍存在不可恢复的残余变形;侧向地表荷载会导致结构产... 详细信息

对天津地铁1号线西站车站及隧道在地表荷载作用下产生的沉降进行了现场监测和有限元分析,由于变形缝的存在使结构沉降表现为非连续性;地表荷载下基底土体产生塑性应变导致卸荷后结构仍存在不可恢复的残余变形;侧向地表荷载会导致结构产生较大的倾斜差异沉降并使结构扭转.在此基础上研究了地表荷载位置、结构埋深因素对于存在变形缝的地铁结构箱体变形的影响.结果表明:变形缝的存在会削弱结构刚度、加剧结构沉降以及结构间的差异沉降,并且不同荷载位置下结构的沉降特点也各不相同.此外,对于浅埋结构,荷载位置距结构越远,结构的变形越小,且结构埋置越深地表荷载对结构的影响也越小.

关键词：变形缝既有车站及隧道变形特性荷载因素

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碰撞冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的动态响应及破坏模式

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工程力学 2013年第2期30卷 150-155页

作者：田力朱聪王浩封新华天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

在碰撞冲击荷载下,钢筋混凝土结构的动态响应及损伤破坏过程是一个复杂的非线性过程。运用LS-DYNA建立了钢筋混凝土柱的三维分离式模型,钢筋与混凝土的连接按粘结滑移进行处理。通过与共节点方法对比并检查系统能量关系,验证了粘结滑移... 详细信息

在碰撞冲击荷载下,钢筋混凝土结构的动态响应及损伤破坏过程是一个复杂的非线性过程。运用LS-DYNA建立了钢筋混凝土柱的三维分离式模型,钢筋与混凝土的连接按粘结滑移进行处理。通过与共节点方法对比并检查系统能量关系,验证了粘结滑移模型的正确性。以刚性球与钢筋混凝土柱的碰撞冲击为例,研究了刚性球质量、初速度、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和箍筋配筋率等参数对钢筋混凝土柱动态响应的影响,并分析了冲击荷载下钢筋混凝土柱的破坏模式。结果表明:刚性球质量、初速度的增加都会不同程度地加剧钢筋混凝土柱的动态响应及损伤;在考虑混凝土应变率效应的情况下,提高混凝土轴心抗压强度并不能有效降低钢筋混凝土柱中点的水平位移;增加纵筋和箍筋配筋率均能有效提高钢筋混凝土柱的抗撞能力;冲击荷载下钢筋混凝土柱的破坏模式主要包括局部型破坏和整体型破坏。

关键词：冲击荷载钢筋混凝土柱分离式模型粘结滑移动态响应破坏模式

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滨海软黏土蠕变特性的三轴试验

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第5期46卷 387-392页

作者：雷华阳刘景锦贾亚芳李肖天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为探讨天津滨海典型软黏土的蠕变特性,利用英国GDS动三轴试验系统,开展了考虑围压、加荷比以及排水条件等因素下的三轴蠕变试验研究,得到了不同条件下滨海软黏土的应力-应变-时间关系曲线.试验结果表明:天津滨海软黏土具有非线性蠕变特... 详细信息

为探讨天津滨海典型软黏土的蠕变特性,利用英国GDS动三轴试验系统,开展了考虑围压、加荷比以及排水条件等因素下的三轴蠕变试验研究,得到了不同条件下滨海软黏土的应力-应变-时间关系曲线.试验结果表明:天津滨海软黏土具有非线性蠕变特性,其蠕变变形演化特征受结构性制约,低围压条件下,蠕变等时曲线近似为线性,无明显的屈服特性;当围压较大时,蠕变等时曲线呈现折线特性;排水条件下的蠕变等时关系曲线比不排水条件下的非线性程度明显,排水条件下其体变性状总体上表现为剪缩,蠕变变形速率和变形量均低于不排水条件;不排水条件下软黏土的初始蠕变变形速率和变形量与围压和加荷比有关,相同偏应力水平下,固结压力越大,初始蠕变速率越大,达到稳定蠕变阶段的时间越短,蠕变变形量越小;初始固结压力一致时,加荷比越大瞬时蠕变速率越大,破坏应力值越小.

关键词：软黏土蠕变特性三轴试验非线性

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