地震作用下無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的滑動耗能效應(yīng)

預(yù)研中首次提出地震作用下無粘結(jié)力筋滑動耗能效應(yīng)的概念。本項(xiàng)目的研究結(jié)果如下；對成品直線和曲線形無粘結(jié)力筋的滑動粘滯系數(shù)進(jìn)行了測定；在一定范圍內(nèi)該系數(shù)隨側(cè)壓務(wù)的增加而增大。對配有直線力筋的框架以及配有曲線力筋的框架分別進(jìn)行了線性和開裂后非線性階段的自由衰減振動實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在正常配筋情況下力筋的滑動耗能是重要的耗能機(jī)理。配有曲線筋時，力筋滑動耗能阻尼隨振幅的增大而增大。對地震和拆除時可能發(fā)生的力筋破壞，提出了端部切斷后力筋運(yùn)動的計(jì)算方法。對直線筋、曲線筋、線性、非線性情況下框架力筋滑動能耗均提出了計(jì)算模式，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合較好。此耗能不依賴結(jié)構(gòu)損傷，可在設(shè)計(jì)中充分利用來提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的抗震能力。

以高層建筑群為研究對象，提出群樓體系的概念進(jìn)行地震作用下多個建筑與土體耦合場的動力相互作用問題的研究。首先，采用解析和數(shù)值計(jì)算方法，研究群樓體系的耦合阻抗函數(shù)，進(jìn)而研究多個建筑與土體相互作用對結(jié)構(gòu)動力特性影響的變化機(jī)理，并建立耦合場下結(jié)構(gòu)動力特性變化的計(jì)算模型；其次，根據(jù)群樓體系內(nèi)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的相互作用現(xiàn)象，提出群樓效應(yīng)的概念，并定義群樓相互作用系數(shù)指標(biāo)用以定量分析群樓效應(yīng)，隨后對建筑分布分別采用周期模型和隨機(jī)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析，將群樓體系中與建筑特征有關(guān)的量看作隨機(jī)變量，從而建立群樓相互作用系數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算模型；第三，進(jìn)行理論分析和振動臺試驗(yàn)的對比研究，驗(yàn)證計(jì)算模型的合理性；最后，根據(jù)理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，以現(xiàn)有單體建筑下土－結(jié)構(gòu)動力相互作用簡化計(jì)算模型為基礎(chǔ)，提出一個反映群樓效應(yīng)影響的簡化計(jì)算模型，用于群樓體系的抗震分析和設(shè)計(jì)。

在地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力(剪力、彎矩、軸向力、扭矩等)或變形(線位移、角位移)等的現(xiàn)象。

目前，我國西南地震帶附近已建或在建了一批200-300m級高堆石壩，因此深入認(rèn)識地震作用下的堆石體錨固效應(yīng)細(xì)觀機(jī)制并確保大壩在極端條件下的安全穩(wěn)定有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本項(xiàng)目以地震動作用下堆石體的細(xì)觀響應(yīng)為研究主線，考慮了動力作用對堆石體顆粒破碎的影響，建立了堆石顆粒動力損傷本構(gòu)模型。顆粒破碎對顆粒集合體的力學(xué)響應(yīng)有著顯著的影響，本項(xiàng)目一方面研究了考慮真實(shí)形狀的單顆粒破碎的力學(xué)行為，并發(fā)現(xiàn)了顆粒形狀對于破碎強(qiáng)度的韋伯分布影響的一般規(guī)律；另一方面，進(jìn)一步對不同破碎模式帶來的宏細(xì)觀影響進(jìn)行探究，模擬了不同破碎模式下，單軸壓縮實(shí)驗(yàn)中顆粒集合體破碎演化過程及結(jié)果，重點(diǎn)探究了靜水壓力狀態(tài)對破碎演化帶來的影響，并對破碎發(fā)生的空間關(guān)系進(jìn)行了分析。同時，本項(xiàng)目研究了堆石顆粒表面細(xì)觀特征對動力響應(yīng)的影響，建立了三維隨機(jī)多面體顆粒動力接觸模型和錨桿與堆石體相互作用動力接觸模型，提出了考慮堆石體動力錨固效應(yīng)的三維隨機(jī)散粒體模擬方法。通過物理試驗(yàn)和數(shù)值分析，在宏、細(xì)觀多層次上揭示動力作用下堆石體的力學(xué)響應(yīng)及錨固效應(yīng)作用機(jī)理；改進(jìn)了現(xiàn)有的堆石體宏觀動力本構(gòu)模型，并探討其合理性和適用性，并提出了加錨堆石體宏觀力學(xué)參數(shù)的確定方法。本項(xiàng)目的研究成果將有助于推動堆石體宏細(xì)觀動力學(xué)發(fā)展，可為我國西部高烈度地震區(qū)的200m~300m級高堆石壩建設(shè)提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持，并推動相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計(jì)和研究工作的發(fā)展，提高我國高堆石壩的設(shè)計(jì)和研究水平。 2100433B