地铁车站钢筋混凝土中柱试件抗震混合试验研究
发布时间：2021-09-28 04:22
地下结构抗震性能试验中同样存在缩尺比问题。以地铁车站结构钢筋混凝土中柱为足尺试验对象,进行地铁车站结构抗震混合试验研究。试验中的试验子结构取为车站中柱,该试件采用MTS作动器加载通过OpenFresco从数值子结构获得地震作用;取车站结构剩余部分与车站周围土体为数值子结构,数值子结构采用OpenSees模拟,地震激励由数值子结构底部输入。试验结果显示:随着地震动加速度峰值（PBA）增加,试验构件进入损伤状态,侧向刚度降低;在输入基岩波为上海人工波时,在弹性工作状态下纯数值模型的层间位移和水平剪力与试验结果匹配较好,表明采用的OpenSees,OpenFresco,MTS混合试验系统在测试地下结构地震响应时具有良好的稳定性与准确性。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
子结构混合试验概念原理
C=αΜ+βΚ?????? ??? (2) { α β }= 2ξ ω i +ω j { ω i ω j 1 }?????? ??? (3)表1 车站地层模型土体材料性质Tab.1 Soil material property 土体性质 参数 密度 1 300 kg/m3 剪切模量 13 MPa 体积模量 65 MPa 黏聚力 18 kPa 最大剪应变 0.1
一层两跨车站模型如图3所示,基于平面应变问题假设建立二维车站数值模型。车站结构的剖面尺寸为16.85 m×7.12 m。车站结构的埋深深度为4.8 m,车站结构柱距为3.5 m,按照车站柱距确定分析模型出平面尺寸。车站顶板、底板厚度为0.8 m,侧墙厚度为0.7 m。中柱截面尺寸为0.4 m×0.4 m。选取站台层中柱构件作为分析对象,当底板抗弯刚度大于中柱抗弯刚度10倍时,可以近似认为中柱固接于车站底板[17]。混凝土受压峰值应变为0.002,峰值强度为39.8 MPa;受压极限应变为0.004,极限强度为20 MPa。钢筋屈服强度为400 MPa,应变强化率定义为0.01。在OpenSees中,混凝土材料选为Concrete01,钢筋材料选为Steel02。Concrete 01是一种单轴Kent-Scott-Park混凝土材料模型,可以较好模拟混凝土材料加卸载刚度退化现象[18]。在分析过程中,分析模型不考虑重力作用。顶板、底板、中柱、侧墙等结构单元选用非线性梁柱单元。土体与结构采用固定接触,不考虑土和结构之间相对滑动。如图4所示,根据车站中柱反弯点选取物理子结构。在动力工况中,中柱构件反弯点为中柱中点,因此选取车站中柱下半柱为试验子结构,试验子结构高度为3.56 m。在子结构混合试验中,应根据试验子结构选择合适的边界条件。梁柱单元每个节点上有轴向、切向、转动方向自由度,对应了轴力、剪力和弯矩。在试验子结构柱顶应该满足轴力、剪力和弯矩三个物理量的交互与传递。在数值模型中,由于不考虑重力作用,在实际试验中并未施加轴向压力。选取反弯点为试验控制点,可忽略弯矩影响。根据子结构选取方式与实验室加载条件,在柱顶施加水平作用实现混合试验过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]子结构混合试验方法研究与应用[J]. 王涛,潘鹏. 工程力学. 2018(02)
[2]基于单柱子结构模型的型钢混凝土异形柱框架抗震性能混合试验研究[J]. 蔡新江,贾红星,巩牧华,田石柱. 建筑结构学报. 2017(04)
[3]FRP加固RC连续梁桥抗震性能试验研究[J]. 林元铮,田石柱. 振动与冲击. 2016(05)
[4]基于有限元软件OpenSEES的混合试验系统及试验验证[J]. 许国山,郝伟,陈永盛,吴斌. 振动与冲击. 2012(22)
[5]结构-地基动力相互作用的实时耦联动力试验[J]. 汪强,王进廷,金峰,张楚汉. 工程力学. 2011(02)
[6]弹性试件的实时子结构试验等效力控制方法[J]. 许国山,吴斌. 振动与冲击. 2010(05)
本文编号：3411231
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
子结构混合试验概念原理
C=αΜ+βΚ?????? ??? (2) { α β }= 2ξ ω i +ω j { ω i ω j 1 }?????? ??? (3)表1 车站地层模型土体材料性质Tab.1 Soil material property 土体性质 参数 密度 1 300 kg/m3 剪切模量 13 MPa 体积模量 65 MPa 黏聚力 18 kPa 最大剪应变 0.1
一层两跨车站模型如图3所示,基于平面应变问题假设建立二维车站数值模型。车站结构的剖面尺寸为16.85 m×7.12 m。车站结构的埋深深度为4.8 m,车站结构柱距为3.5 m,按照车站柱距确定分析模型出平面尺寸。车站顶板、底板厚度为0.8 m,侧墙厚度为0.7 m。中柱截面尺寸为0.4 m×0.4 m。选取站台层中柱构件作为分析对象,当底板抗弯刚度大于中柱抗弯刚度10倍时,可以近似认为中柱固接于车站底板[17]。混凝土受压峰值应变为0.002,峰值强度为39.8 MPa;受压极限应变为0.004,极限强度为20 MPa。钢筋屈服强度为400 MPa,应变强化率定义为0.01。在OpenSees中,混凝土材料选为Concrete01,钢筋材料选为Steel02。Concrete 01是一种单轴Kent-Scott-Park混凝土材料模型,可以较好模拟混凝土材料加卸载刚度退化现象[18]。在分析过程中,分析模型不考虑重力作用。顶板、底板、中柱、侧墙等结构单元选用非线性梁柱单元。土体与结构采用固定接触,不考虑土和结构之间相对滑动。如图4所示,根据车站中柱反弯点选取物理子结构。在动力工况中,中柱构件反弯点为中柱中点,因此选取车站中柱下半柱为试验子结构,试验子结构高度为3.56 m。在子结构混合试验中,应根据试验子结构选择合适的边界条件。梁柱单元每个节点上有轴向、切向、转动方向自由度,对应了轴力、剪力和弯矩。在试验子结构柱顶应该满足轴力、剪力和弯矩三个物理量的交互与传递。在数值模型中,由于不考虑重力作用,在实际试验中并未施加轴向压力。选取反弯点为试验控制点,可忽略弯矩影响。根据子结构选取方式与实验室加载条件,在柱顶施加水平作用实现混合试验过程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]子结构混合试验方法研究与应用[J]. 王涛,潘鹏. 工程力学. 2018(02)
[2]基于单柱子结构模型的型钢混凝土异形柱框架抗震性能混合试验研究[J]. 蔡新江,贾红星,巩牧华,田石柱. 建筑结构学报. 2017(04)
[3]FRP加固RC连续梁桥抗震性能试验研究[J]. 林元铮,田石柱. 振动与冲击. 2016(05)
[4]基于有限元软件OpenSEES的混合试验系统及试验验证[J]. 许国山,郝伟,陈永盛,吴斌. 振动与冲击. 2012(22)
[5]结构-地基动力相互作用的实时耦联动力试验[J]. 汪强,王进廷,金峰,张楚汉. 工程力学. 2011(02)
[6]弹性试件的实时子结构试验等效力控制方法[J]. 许国山,吴斌. 振动与冲击. 2010(05)
本文编号：3411231
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