摘要:为提高覆盖土层较浅工程场地上钻孔的外推V_S30值精度,选取日本KiK-net台站中符合一定条件的钻孔数据,利用相关系数矩阵排除共线性问题以确定可用于回归的3个体现钻孔剖面特性的参数,通过最优子集法建立常数外推V_S30残差与这3个参数的优选函数关系,利用调整后R²、贝叶斯信息准则和k倍交叉验证3种特征选择方法确定其中的最优关系。根据修正后预测V_S30与实际观测V_S30间残差均值和标准差的分布给出推荐的常数外推模型修正函数。结果表明,该V_S30的外推模型能够较好提高底部常速度模型的预测精度,并且在新疆地区具有一定适用性。提出的方法可以对中国不同地区的场地V_S30经验估计模型建立提供参考。

摘要:为给概率地震危险性分析提供依据,研究了海域和陆域地震动弹性输入能量与其他地震动强度指标的相关性及海陆差异。基于日本K-NET台网的271次地震事件,包含1 784条海域地震动记录和4 480条陆域地震动记录,通过相关性分析选取了7个代表性强度指标。首先,计算了不同震中距下强度指标与绝对和相对输入能量的相关性,并从不同周期段及震中距的角度分析了结果；其次,对不同阻尼比下强度指标与绝对和相对输入能量进行相关性分析；最后,对比了海陆强度指标与输入能量的相关性差异。结果表明:在不同周期段,海域和陆域地震动与输入能量相关性最好的强度指标多数相同,但在不同震中距下,强度指标与输入能量相关系数的极值存在海陆差异；在不同阻尼比下,同一强度指标与输入能量的相关性存在海陆差异,初步分析发现该差异可能是海域地震动低频成分丰富造成的。因此在研究输入能量与强度指标相关性时,需考虑阻尼比、震中距的影响。相关结论可为海陆概率地震危险性分析相关研究提供参考。

摘要:为估算不同阻尼比海域工程结构的反应谱,研究了海域工程反应谱的阻尼修正系数(D_MF)模型。基于S-net台网的5 680条海底水平向地震动记录,分析了矩震级、断层深度和震源类别等震源参数,以及震源距和沉积层厚度对D_MF的影响,提出了考虑阻尼比和谱周期的海域地震动水平加速度反应谱D_MF模型,并与陆域模型进行了对比。研究表明:矩震级和震源距对D_MF影响显著,低阻尼D_MF随矩震级和震源距增大而增加,高阻尼D_MF随之增大而降低,而D_MF受断层深度和沉积层厚度的影响不显著；与陆域研究不同,在低阻尼中长周期时海域地震动的浅地壳和上地幔地震的D_MF略大；谱周期大于0.1 s时和小于0.1 s时,可分别用三次和二次对数多项式模拟阻尼比对D_MF的影响,谱周期的影响可分别用四次和三次多项式表示；海域D_MF模型与陆域模型差异显著,海域D_MF模型更能合理预测不同阻尼比的海域地震动反应谱,提出的海域地震动反应谱D_MF模型为海域工程多阻尼抗震设计谱的确定提供了参考。

摘要:为在试验中同时模拟隔震结构中隔震层和被隔震结构的非线性,提出一种适于隔震结构的两阶段实时子结构试验方法。第一阶段先将隔震支座单独进行物理试验,通过试验观测数据训练神经网络,使其可以准确拟合隔震支座动力特性；第二阶段基于训练好的神经网络建立隔震层的数值子结构模型,与被隔震结构进行实时子结构试验,完成对隔震结构的动力性能测试。数值仿真中该方法与整体模型仿真结果的峰值误差在3%以内,试验验证中该方法与整体结构振动台试验的峰值误差在6%以内。数值仿真和试验对比表明:提出的两阶段实时子结构试验具有良好的精度。该方法避免了在振动台试验中由于缩尺导致隔震支座受到欠质量的影响,充分保证其力学性能的真实性。同时有效解决了在利用实时子结构试验对各部分都为强非线性的隔震结构进行试验测试时,由于数值子结构建模不准确导致的试验误差问题。为隔震结构的抗震性能测试提供了新的试验方法。

摘要:以往混合试验方法大多只考虑水平地震作用,为进一步拓展混合试验方法的应用,本文提出一种水平及竖向地震共同作用下多高层钢筋混凝土(RC)框架混合试验方法。该方法对框架结构计算模型和子结构边界条件进行合理简化,框架结构水平振动和竖向振动分别采用串联质点系模型和串并联多质点系模型进行模拟。在此方法基础上开发出一套完整的混合试验程序,该程序利用Matlab编写运动方程求解模块,采用OpenSees模拟数值子结构,并结合加载设备HNU-MUST开发出混合试验控制程序。为验证本方法和程序,设计并制作一根足尺RC框架柱作为试验子结构,并以一榀七层三跨RC框架作为整体结构进行混合试验,试验的顺利进行和良好稳定的试验控制效果验证了本方法的可行性与有效性。试验结果表明:在水平和竖向地震共同作用下RC框架柱轴力会发生剧烈变化,该轴力变化会使试件的受力状态和破坏形态变得较为复杂,同时可能会降低试件的强度和延性,并最终导致滞回曲线呈现不对称性和一定的“捏缩”现象。

摘要:为探究竖向肋条对高层建筑局部风压的影响,采用风洞试验方法研究不同肋条布置情况下高层建筑平均风压和脉动风压的分布特性,分析功率谱和POD模态的变化,探究竖向肋条布置后的风压非高斯性分布变化,最后给出不同工况极值风压系数。结果表明:肋条布置后迎风面的平均风压、脉动风压和极值风压均没有差异；而侧面肋条分界线上的前缘区域负压平均值、脉动值和极值风压有所增大,其余区域负压均减小；由POD可知对风场能量贡献最大为横风向气动力,肋条的布置使得一阶主坐标功率谱峰值降低,肋条分界线上的前缘区域位置的模态值增大较多；肋条布置后侧风面的非高斯性测点个数减少,背风面没有明显变化。其中半布和满布工况对局部风压特性造成的差异相差不大,说明中部的肋条对局部风压影响较小。

摘要:为探讨长宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑基底力矩系数的影响,对长宽比为1/9~9的矩形高层建筑在4种风场下进行了同步测压风洞试验。将试验结果与以往文献数据进行了比较,分析了建筑长宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向基底力矩系数平均值与标准差、横风向和扭转向基底力矩系数标准差的影响。结果表明:当建筑长宽比不大于3时,顺风向基底力矩系数平均值和标准差随长宽比先增大后减小,当长宽比大于3时,该平均值和标准差基本不随长宽比变化；横风向和扭转向基底力矩系数标准差均随长宽比增大单调增大,但前者的增长速度随长宽比增大逐渐减小,而后者的增长速度随长宽比增大仍逐渐增大；对于顺风向基底力矩系数,增大湍流积分尺度会使平均值和标准差增大,而增大湍流强度会使平均值减小,标准差增大；对于横风向和扭转向基底力矩系数标准差,湍流积分尺度和湍流强度的影响随长宽比的不同而不同。基于分析结果,针对不同风场提出了矩形高层建筑顺风向、横风向和扭转向基底力矩系数的拟合公式,可为结构设计和荷载规范修订提供参考。

摘要:为研究受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的抗震加固方法,以受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩和灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了两个1/6缩尺模型,并依据二者的震害特点提出了一种采用碳纤维复合材料-外置金属耗能装置（简称CFRP-EMD）的组合加固方法。选取近断层地震波作为输入,开展了单、双向激励下模型桥墩的振动台试验,从试验现象、基本动力特性、地震响应规律等方面分析了CFRP-EMD对两类装配式混凝土桥墩的加固效果。结果表明:地震作用下两类试件的主要震损包括墩身开裂、墩底接缝开合、接缝混凝土剥落压碎等；附加预应力筋连接可提高构件刚度和自复位能力,降低墩身和接缝的损伤速率和损伤程度；采用CFRP-EMD组合加固能够显著提高震损装配式构件的刚度、抗震变形能力和耗能能力；CFRP-EMD加固后灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩的塑性变形更加合理。提出的组合加固设计方法和实施原则可用于装配式混凝土桥墩抗震加固中。

摘要:为研究套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙的抗震性能,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用I型、II型套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）连接的预制墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变等。结果表明:预制墙裂缝开展情况与现浇墙基本一致,破坏形式为弯剪破坏；现浇墙破坏出现在边缘墙脚处,而预制墙底部由于套筒约束,薄弱截面上移,破坏时套筒上方混凝土压碎,钢筋压屈；当现浇和预制试件墙体底部箍筋、水平分布钢筋加密时,采用I型接头连接的预制墙的开裂、屈服、峰值荷载,刚度,延性和耗能能力与现浇墙相当,采用II型接头连接的预制墙的各项指标均优于现浇墙；两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力,套筒在加载过程中基本处于弹性状态；由于APC接头刚度大,预制墙最大平面外位移绝对值小于现浇墙,但预制试件由于水平接缝影响,平面外扭转出现损伤变形累积。

摘要:为评估地震作用下大应变纤维增强聚合物(large rupture strain fiber reinforced polymer, LRS FRP)加固桥梁的抗震性能,以一典型三跨连续梁桥为例进行了研究。目前关于LRS FRP约束混凝土往复轴压模型的研究较少,限制了LRS FRP加固桥梁的抗震分析。因此介绍了作者课题组提出的简化LRS FRP约束混凝土往复轴压模型,根据此模型并结合地震易损性分析理论,基于OpenSees平台,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法,对三跨连续梁桥在LRS FRP加固前后的地震易损性进行了分析。结果表明:轻微损伤和中等损伤状态下桥梁墩柱基本处于未受损坏的线弹性阶段,LRS FRP加固对其地震易损性影响不大；严重破坏和完全倒塌状态下,未加固桥梁的损坏超越概率明显大于LRS FRP加固的桥梁。提出的简化LRS FRP约束混凝土往复轴压模型可为LRS FRP加固桥梁的抗震分析提供参考。

摘要:为实现预制UHPC薄板与钢构件的装配式连接、后期可拆卸等目标,以及针对钢-超薄超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）组合桥面体系中UHPC层过薄而无法采用常规抗剪连接件的问题,提出一种由预埋带垫加长套筒、高强螺栓连接组成的新型抗剪连接方式。开展了6组新型螺栓连接件的推出试验,包括5组高强螺栓和1组负泊松比螺栓连接件,分析了新型连接件的破坏形态及荷载-滑移曲线特征,研究了螺栓直径、螺栓长径比、螺栓种类等参数对极限滑移、抗剪刚度等力学性能的影响,研究结果表明:新型螺栓连接件的破坏形态均为螺栓杆被剪断,预埋带垫加长套筒底部的UHPC无损坏压溃现象；新型高强螺栓连接件的抗剪承载力、界面相对滑移随高强螺栓的直径增大而增大；高强螺栓连接件的抗剪承载力约为螺栓抗拉强度的55.8%,故建议在钢-UHPC组合构件中采用较大直径的高强螺栓连接件,有效减少抗剪连接件的数量；而负泊松比螺栓的抗剪承载力和抗剪刚度明显较小,但极限滑移却明显增大,表现出良好的延性,建议将负泊松比螺栓应用于钢-UHPC组合构件的负弯矩区段,避免负弯矩区段出现开裂。

摘要:为分析钢管约束的钢管混凝土柱在长期荷载作用下的变形性能,进行了16个钢管约束的钢管混凝土短柱和2个钢管混凝土短柱的长期持荷试验,持荷时间为350 d。主要研究参数核心混凝土应力比为0.35、0.50和0.65,双层钢管总含钢率为5.8%、10.5%和15.0%,内层钢管与外层钢管含钢率比值为0.30、1.25和2.23。基于素混凝土的长期变形理论计算模型,通过分析施加纵向长期荷载时构件的受力机理,推导出适用于钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形的理论计算方法。试验结果表明:长期变形随核心混凝土应力比的提高而增大,随总含钢率、内层与外层钢管含钢率比值的增大而减小。理论计算曲线与试验数据曲线的对比和分析表明:长期变形随相对湿度的减小而增大,采用不同混凝土收缩徐变模型时,相对湿度的影响程度不同,其中CEB-FIP 2010模型的吻合效果最好。建议采用CEB-FIP 2010模型并取相对湿度为100%来计算钢管约束的钢管混凝土柱的长期变形。

摘要:为分析纤维增强复合材料（简称FRP）轴心受压构件弯曲屈曲临界力,建立了包含176根FRP轴压构件弯曲屈曲试验数据的数据库,总结并评价了目前用于预测FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的5种计算模型（欧拉公式、Engesser修正公式、Haringx修正公式、Strongwell公司建议公式及Fiberline公司建议公式）。随后基于FRP构件初始弯曲实测值,提出FRP轴压构件整体稳定系数表达式,并建立考虑初始弯曲影响的FRP轴压构件弯曲屈曲临界力的理论计算模型；同时基于该数据库,通过回归分析建立FRP轴压构件弯曲屈曲临界力经验模型,并采用数据库及数值计算分别验证了上述两种新模型的准确性。最后,对两种新模型预测精度进行分析,结果表明:基于本文试验数据库（截面宽度在25.4～254 mm,高度在25.4～254 mm,有效长度在203～6 300 mm的构件）,Strongwell公司建议公式误差最大,欧拉公式、Engesser和Haringx修正公式高估了FRP轴压构件弯曲屈曲临界力,Fiberline公司建议公式低估了弯曲屈曲临界力；本文提出的理论模型及经验模型在预测试验数据库涵盖的截面尺寸及有效长度的FRP轴压构件时,其预测精度均高于既有5种计算模型。推荐新模型应用于工字形、L形、方形及圆形截面的FRP轴心受压构件,可准确预测上述参数范围内的FRP轴心受压构件的弯曲屈曲临界力。

摘要:为研究高温下高强钢T型连接的受拉性能,对11个常温下和17个高温下的T型连接试件进行拉伸试验,其中包括300、400、500、600 ℃等多种高温环境下Q355、Q460、Q690、S690、S960等不同强度钢材的T型连接,通过试验得到各T型连接的初始拉伸刚度、抗拉承载力、破坏模式等。将试验结果与欧洲规范和中国规程的计算结果进行对比,以期校验规范对于高强钢T型连接的适用性,并分析翼缘强度、翼缘厚度、螺栓强度、螺栓直径、螺栓位置以及高温温度等多种因素对T型连接受拉性能的影响。常温与高温下的试验结果表明:欧洲规范和中国规程对高温下高强钢T型连接初始拉伸刚度的估算偏于危险,而对抗拉承载力而言偏于保守；与普通钢T型连接相比,薄翼缘高强钢T型连接能在保持承载能力相当的情况下,具有更好的变形能力；当螺栓离腹板距离和翼缘距离的比值小于1时,增大螺栓离腹板的距离会显著降低T型连接的初始拉伸刚度和抗拉承载力；螺栓直径的增加将增大T型连接初始拉伸刚度值,但螺栓强度对初始拉伸刚度影响不大。本文研究成果可为高强钢端板连接节点及其等效T型连接的抗火设计提供试验依据,为相关规范修订提供参考。

摘要:为探究负泊松比钢筋（negative Poisson’s patio rebar, NPR钢筋）与超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）的黏结性能,通过对27个拉拔试件进行中心拉拔试验,研究了UHPC种类、钢筋种类和外形、锚固长度以及保护层厚度等参数对NPR钢筋与UHPC间黏结性能的影响规律,并使用声发射技术对NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏损伤行为及破坏模式进行分析。试验结果表明:高应变强化型UHPC与 NPR钢筋的黏结性能优于低应变强化型及应变软化型UHPC；随着锚固长度的增加,拉拔试验的极限荷载逐渐增加,荷载-滑移曲线趋势并未发生明显改变；保护层厚度较小时,会导致试件破坏呈现一定的脆性。NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏可分为初始、破坏和残余三个阶段,声发射试验可以较好地表征拉拔试验过程中基体损伤的演化进程。

摘要:为了研究球墨铸铁供水管道承插式接口在拉弯耦合作用下的力学性能及破坏模式,开展了系列管道接口的极限抗弯承载力试验。在外部无覆土、管内水压为0.2 MPa条件下,考虑接口不同拉弯耦合形式、单调和往复加载形式,并分别对DN150和DN200型管道承插式接口进行了四点弯曲加载,研究接口的力学性能变化过程及破坏形态。试验结果表明:根据承插式接口不同的初始张开量,管道接口的“弯矩-转角”曲线大致分为3个阶段(线性增长阶段、塑性发展阶段和承载力极限破坏阶段),当安装深度与承口深度比在0.67左右时,DN150和DN200型管道接口的弯曲转角变形能力最大,分别为15.9°和12.8°,对应抗弯承载力分别为7.8 kN·m和9.2 kN·m；往复加载下,安装较深的管道接口具有较高有效抗弯刚度,但在二次加载时刚度退化显著；承载力极限破坏时管道插口发生屈曲变形,管底最大残余应变为5.7×10^-4,接口椭圆度达4.2%。相关结论可为埋地球墨铸铁管线的震害、抗震验算、设计与措施等研究提供参考。