地震和强风共同作用下钢-混凝土组合结构抗多灾性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whywhatyou
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国东南沿海地区地震和风等自然灾害频发,处于该地区的钢-混凝土组合结构服役环境复杂、设计使用寿命长、建设投资成本大。长期风荷载作用产生的疲劳累积损伤会使得材料性能劣化进而导致结构整体性能的退化,降低了结构的抗震能力,存在严重的安全隐患。此外,在结构全寿命周期内会不可避免地遭受地震和强风等多种灾害侵袭,地震和强风的共同作用甚至会造成结构毁灭性的破坏。准确合理地评估地震和强风共同作用下钢-混凝土组合结构的动力性能,确保该结构体系在多灾害作用下的使用性及安全性是一个亟需解决的科学问题。此外,如何建立更加安全高效的抗多灾害钢-混凝土结构体系,也是结构工程防灾减灾领域研究人员面临的一项重大挑战,这对提升我国工程结构的整体防灾减灾能力具有重要理论及现实意义。本文针对钢-混凝土组合结构开展了全寿命周期内地震和强风共同作用下的抗多灾害性能分析及优化设计研究,主要的研究内容和结论如下:(1)提出了考虑风致疲劳影响的钢-混凝土结构全寿命抗震性能评估方法,对一安装新型防屈曲支撑的钢-混凝土组合结构开展了考虑风致疲劳影响的全寿命抗震性能评估工作。首先,基于不同学者开展的疲劳试验研究,系统总结了混凝土及钢材的疲劳性能时变模型。其次,通过收集的结构所处场地实测风速数据,拟合了风概率密度分布并模拟了结构所处地区的风荷载。充分考虑风荷载及结构参数的不确定性,对结构开展了风致疲劳分析得到不同构件的年疲劳损伤值。然后,基于材料性能时变模型和年疲劳损伤值,在OpenSees中建立了不同寿命阶段的结构时变模型。最后,对时变模型开展Pushover分析、动力时程分析和易损性分析,来评估风致疲劳对结构全寿命抗震性能的影响。结果表明:风致疲劳会减小结构的抗力,增大结构在地震动作用下的动力响应及易损性,且这种影响效果随着地震动强度和风致疲劳时间的增大逐渐显著。以PGA=1.0g为例,风致疲劳影响100年后结构的倒塌概率增大了 90.67%。因此,在结构全寿命抗震分析及设计中考虑风致疲劳影响是十分必要的。(2)提出了考虑地震和风共同作用的钢-混凝土组合结构多灾害易损性曲面分析方法,并对钢-混凝土组合结构和新型防屈曲支撑结构开展了全寿命周期内的多灾害易损性分析工作。基于地震和风同时发生的可能性及地震和风共同作用的重要性,对两结构开展了地震和风共同作用下的非线性动力时程分析,通过回归分析得到二阶对数多项式具有最优的拟合优度,选取为多灾害需求模型。采用Pushover分析定义了结构不同破坏状态的性能指标,并依此建立了地震和风共同作用下结构不同破坏状态的多灾害易损性曲线及曲面。数值结果表明:地震和风共同作用下的结构动力响应和易损性均高于单一灾害作用下的结构响应和易损性,且均随着两种灾害强度的增大而增大,其增量与两种灾害的相对强度有关;新型的防屈曲支撑能够有效衰减结构的动力响应和易损性,其中位移减振率高达66.67%,体现了良好且稳定的多灾害减振控制效果;风致疲劳对结构多灾害易损性的影响要高于对单灾害易损性的影响。(3)提出了混合耗能结构抗地震和风多灾害性能优化设计方法,计算得到了不同地区的混合耗能结构抗多灾害性能最优设计方案。首先,对防屈曲支撑结构和粘滞阻尼器结构开展了地震作用、风荷载作用以及地震和风共同作用下的性能分析,基于位移指标对比研究了不同类型耗能减振装置对地震和风多灾害的减振控制效果,揭示了不同类型耗能减振装置在多灾害环境下的适用性。其次,综合考虑地震和风灾害作用特性以及不同类型耗能减振装置的工作特性,设计了同时包含新型防屈曲支撑和粘滞阻尼器的混合耗能型钢-混凝土组合结构,并对其开展了全寿命多灾害易损性分析。数值结果表明:混合耗能结构能大幅减小结构的多灾害易损性,其控制效果高达74.26%;此外,风致疲劳引起的结构全寿命性能退化得到了有效控制,100年疲劳影响后结构多灾害易损性增大了 17.58%,说明了混合耗能结构在全寿命周期内均具有稳定且优秀的抗多灾害性能。最后,提出了基于结构50%破坏概率所需的灾害强度μ指标的混合耗能结构抗地震和风多灾害性能优化设计方法,以混合耗能结构中防屈曲支撑提供的附加刚度比和粘滞阻尼器提供的附加阻尼比为优化参数开展了优化设计,确定了混合耗能结构的最优设计方案并通过动力时程分析对优化方案进行了验证。
其他文献
研究目的:(1)建立生育障碍疾病生物样本库,招募、采集和整理罕见的生育障碍临床病例,对采集的病例进行多平台遗传学序贯检测,建立诊断体系,明确病例的发病原因,从而为后续的遗传咨询、辅助生殖方案的制定提供必要依据;(2)对部分生育障碍病例进行进一步的实验研究,明确其变异的致病性,并讨论其分子机制。研究方法:(1)采集辅助生殖失败的生育障碍病例,利用染色体核型分析、染色体微阵列杂交分析、全外显子组测序等
学位
机械制造业的蓬勃发展带动了铝制品表面处理产业的兴盛。悬浮铝粉尘作为表面处理产业主要的副产品,具有高反应活性及高能量密度,当其浓度处于爆炸极限范围内时极易引发爆炸事故。因此,如何减轻铝粉尘爆炸事故危害已成为制约工业安全生产的瓶颈。抑爆技术作为高效经济的爆炸防护手段被广泛应用于化工设备中,该技术多用高压气体为驱动力驱动固相抑爆剂。而前人研究多关注于单相抑爆剂的抑制性能,对于气固两相抑爆剂抑制铝粉尘爆炸
学位
水稻的产量性状主要由单位面积穗数、每穗粒数以及粒重等基本因素构成。这些性状受水稻的株型、穗型以及籽粒发育等相关基因的调控和影响。叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分,叶宽是水稻叶片形态性状的重要指标,受环境和遗传因素的共同调控。每穗实粒数是由每穗颖花数和结实率共同决定,水稻穗顶部小穗的退化造成穗粒数减少,严重影响单株产量。1、OsNL的功能研究:(1)我们获得的一个窄叶材料Y58S与宽叶近等基
学位
含标量场引力理论包括quintessence、k-essence、Brans-Dicke理论等,而4维时空中具有二阶运动微分方程的最一般标量张量理论是Horndeski理论。作为一个引力理论,我们会讨论新引入的标量场会扮演什么样的角色。它不仅可以充当驱动暴胀的暴胀子场,也可以刻画暗物质、暗能量的行为,甚至会改变我们的黑洞性质,引入标量毛。而标量场与引力的非平凡耦合形式对宇宙的原初扰动也会带来有趣的
学位
铬作为地壳中储量较为丰富的前过渡系金属,在小分子活化和催化转化等方面具有广泛的应用,一直都是科学界关注的研究热点。而含硫配体的双/多核金属铬配合物由于其辅助配体的限制,关于其催化转化小分子的反应性能鲜有报道。本论文以构筑双铬金属功能体系为研究目标,采用具有不同立体效应的辅助配体,合成并详细表征了一系列新型硫桥联双铬配合物,进一步利用双金属之间的协同活化效应,不仅实现了二卤甲烷、氧气等小分子的配位活
学位
传统的小学数学中高年段课后作业因为受到教育方式的影响,所以在作业安排方面普遍单调,而且作业数量过多,对学生并没有真正的帮助,反而给了学生巨大的压力,让学生没有充足的时间对掌握的知识进行消化,只能机械地完成作业,对掌握的知识进行死记硬背,这不仅不能提升学生的学习成绩,还限制了学生自身能力的发展。因此小学中高年段数学课后作业的设置,必须向有效性发展,以提高学生自身能力为主,将学生作为主体,引导学生多方
会议
航空发动机整体叶盘、叶片、模具等复杂曲面零件在我国航空航天、能源动力等领域有着广泛应用。这些服役于非常规工况下的关键件通常对表面质量、加工效率和精度等有极为严格的指标要求。五轴数控铣削是实现此类复杂曲面零件精密加工的重要手段。然而,受机床进给伺服系统带宽的限制以及动态特性不匹配等因素的影响,若五轴加工进给率参数选取不当,极易引起过大的轨迹轮廓误差,使得加工精度保障的难度加大,同时也极易引起刀具与机
学位
随着我国高坝筑坝技术的快速提升,土石坝建设已迈入300 m级。高土石坝尺寸巨大,坝-基交界面沿顺河向长度超过千米,与坝体衔接的河床和两岸高程相差数百米,使得大坝建基面的地震动输入具有非常明显的非一致性。在地震时,坝体内部外行的散射波将更多的能量透射至地基之后向无限域辐射,致使坝-基相互作用对高土石坝动力响应的影响增大。另外目前高土石坝的地震反应分析大多假设地震波垂直入射,然而在实际地震中会存在地震
学位
大黄鱼是中国重要的海水养殖品种之一,养殖区主要位于中国东南沿海水域,其养殖年产量在所有海水养殖品种中位居第一,为社会提供了巨大的经济创收。由于集约化养殖的发展,使内湾大黄鱼养殖区域水质逐渐恶化,进而创造了许多病原微生物的适宜发病环境,导致病害频发。诸多病害中,尤以刺激隐核虫导致的白点病最为严重,截止到目前,仍没有非常有效的疾病防控措施。鉴于此,本研究旨在利用一种现代遗传选育方法,全基因选择技术(g
学位
生物硫醇(半胱氨酸、谷胱甘肽和同型半胱氨酸)及硫化氢等活性硫物种是生物体系中一类具有调节氧化还原平衡及信号传递功能的重要分子,与人类的多种疾病(如癌症和老年痴呆症等)密切相关。因此,开发活性硫物种的检测技术对于疾病的诊断和治疗具有重大的意义。近年来,近红外发射荧光探针由于其具有选择性强、灵敏度高、可避免生物自发荧光的干扰及成像深度高等优势,在生物成像及疾病诊断领域受到广泛关注。腈类荧光团具有近红外
学位