细长柱动力二阶效应非线性分析及振动台试验设计

论文摘要

目前有关结构动力二阶效应的研究成果在国内外均较少,考虑材料非线性的动力二阶效应的研究成果就更少。为此,本文主要针对单质点体系,研究材料非线性对结构动力二阶效应的影响规律,在此基础上初步提出单质点体系的考虑材料非线性影响的刚度折减系数;另外,为了验证项目组相关研究成果,还需进行相关振动台试验验证。本文的主要工作包括:①采用IDA法探讨了材料非线性对动力二阶效应的影响规律。②采用刚度折减法对材料非线性引起的动力二阶效应的影响进行了进一步研究。③对根据现行桥规设计的高桥墩结构动力二阶效应规律进行了简要分析。④设计、制作和完成了5个不同稳定系数的单质点结构模型,并对其进行静力二阶效应试验。通过以上工作,得到以下主要结论:①材料非线性对结构二阶效应（包括结构顶点位移和基底剪力等）有较大的影响,在实际分析中不容忽略。②考虑材料非线性的刚度折减系数随结构周期变化规律较为明显,短周期计算所得刚度折减系数较大,长周期计算所得刚度折减系数较小。③按公路桥梁抗震设计细则设计的钢筋混凝土悬臂柱结构在规范规定的E2地震作用水平下,其结构顶点位移较小,且结构底部一般不出现塑性铰。④五个试验构件的力-位移曲线试验结果与程序计算结果相近,验证了程序的精确性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 二阶效应的研究工作进展
• 1.2.1 静力二阶效应的进展
• 1.2.2 动力二阶效应的进展
• 1.2.3 二阶效应的试验研究
• 1.3 考虑材料非线性的动力二阶效应
• 1.3.1 考虑材料非线性特征的动力二阶效应
• 1.3.2 考虑材料非线性的刚度折减系数
• 1.3.3 现行桥规对桥墩的规定
• 1.4 本文研究的目的和研究内容
• 2 材料非线性对动力二阶效应的影响
• 2.1 前言
• 2.2 OpenSees 程序介绍
• 2.3 增量动力分析方法
• 2.4 材料非线性对结构动力二阶效应的影响
• 2.5 小结
• 3 考虑钢筋混凝土悬臂柱非弹性特征的动力刚度折减系数
• 3.1 确定刚度折减系数的基本思路
• 3.2 确定刚度折减系数的基本方法
• 3.2.1 钢筋混凝土悬臂柱弹性配筋计算过程
• 3.2.2 钢筋混凝土悬臂柱折减系数的确定
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 分析模型
• 3.3.2 弹塑性情况下结构静力二阶效应
• 3.3.3 弹塑性情况下结构动力二阶效应
• 3.3.4 弹塑性情况下仅考虑材料非线性时结构动力二阶效应
• 3.3.5 不同稳定系数对钢筋混凝土悬臂柱刚度折减系数的影响
• 3.3.6 不同结构周期对钢筋混凝土悬臂柱刚度折减系数的影响
• 3.3.7 现行桥规设计下构件弹塑性情况下结构动力二阶效应
• 3.4 小结
• 4 细长柱结构模拟振动台试验设计
• 4.1 总述
• 4.2 试验的目的和内容
• 4.3 模型的设计
• 4.3.1 门式刚架模型的设计
• 4.3.2 单质点模型的设计
• 4.3.3 空盒子模型的设计
• 4.3.4 附加质量
• 4.3.5 材性试验
• 4.3.6 试验模型装配
• 4.4 模型试验准备
• 4.4.1 试验设备和仪器
• 4.4.2 地震波的输入
• 4.4.3 传感器布置
• 4.4.4 试验步骤
• 4.5 小结
• 5 静力二阶效应试验
• 5.1 静力试验现象
• 5.1.1 试件一试验现象
• 5.1.2 试件二试验现象
• 5.1.3 试件三试验现象
• 5.1.4 试件四试验现象
• 5.1.5 试件五试验现象
• 5.2 静力试验有限元分析
• 5.2.1 试件一数据分析
• 5.2.2 试件二数据分析
• 5.2.3 试件三数据分析
• 5.2.4 试件四数据分析
• 5.2.5 试件五数据分析
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 对后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B