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地震波作用下木-混组合梁桥的动力响应

更新时间:2009-03-28

0 引言

木 — 混凝土组合结构是在木结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构,木材顺纹受拉性能好,混凝土受压。在北美和澳洲,木 — 混凝土组合梁主要应用在新建的木结构住宅、公共建筑和桥梁结构中[1]。自20世纪90 年代以来,随着木 — 混凝土组合梁应用的增加,一些学者开始对其受力性能进行系统研究[2-7]。 但国内外学者对于它的抗震问题研究还处在一个刚刚起步的阶段。因此,有必要对木 — 混凝土组合梁桥的抗震设计进行更深入的研究。

1 模型建立

为对木 — 混凝土组合梁桥、混凝土梁桥的抗震性能进行对比分析,本文分别建立了木-混凝土组合梁桥、混凝土梁桥模型。①木 — 混凝土组合梁桥,跨径6 m,上侧为C30混凝土的混凝土板,下侧为胶合木梁,采用螺钉进行连接; ②混凝土梁桥,跨径6 m,采用梁高0.3 m,梁宽0.6 m,翼缘板宽0.05 m,腹板厚为0.15 m的T型截面,采用C30混凝土。

Fault Diagnosis of Marine Diesel Engine Based on Principal Component Analysis

应用 MIDAS有限元计算软件,采用梁单元建立了2个有限元计算模型,假定桥墩完全刚性和不被破坏,只对上部结构进行建模分析,如图1、图2所示。

  

图1 木 — 混凝土组合梁桥模型示意图(模型Ⅰ)

  

图2 混凝土梁桥模型示意图(模型Ⅱ)

在有限元分析中,整体坐标系定义为: 顺桥向为X轴,横桥向为Y轴,竖桥向为Z轴。

2 模态分析

采用多重Ritz向量法分别对2个计算模型进行模态分析。取前10阶振型,所得的前10阶振型的频率、周期如表1和表2 所示。

孟子对曰:“地方百里而可以王。王如施仁政于民……可使制梃以挞秦楚之坚甲利兵矣。……彼陷溺其民,王往而征之,夫谁与王敌?故曰:‘仁者无敌。’王请勿疑!”[4](P206)

  

表1 木—混凝土组合梁桥前10阶振型频率和周期表振型频率/Hz周期/s16.3582210.157277249.2123220.02032356.283510.0177674148.4595920.0067365151.4974350.0066016234.8443150.0042587286.6348330.0034898445.3679210.0022459501.7602780.00199310575.8925010.001736

  

表2 混凝土梁桥前10阶振型频率和周期表振型频率/Hz周期/s113.7753260.072594238.2962860.0261123120.0205590.0083324142.9265540.0069975180.3963490.0055436314.1396940.0031837380.506250.0026288428.681730.0023339575.5258070.00173810616.7805560.001621

3 反应谱动力分析

本文采用反应谱方法对模型Ⅰ、模型Ⅱ进行动力分析。

3.1 反应谱曲线选取

选取场地的类型为Ⅰ类场地,采用《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01 — 2008)的反应谱,由于模型Ⅰ是由混凝土和胶合木两种材料组合成的结构,采用应变能因子法计算结构阻尼比(混凝土组阻尼比为0.5、胶合木组阻尼比为0.1),模型Ⅱ选取的结构阻尼比为5%,分区特征周期0.35 s,采用抗震设防基本烈度为7度(地震加速度峰值为0.15g )的设计地震下的反应谱。

ing.Whistler,Canada:UBC Press,2001.

[2] Stojic D,Cvetkovic R.Analysis of a composite timber-concrete structures according to the limit states[J].Journal of Architecture and Civil Engineering , 2001,2( 2): 169-184.

2) 木 — 混组合梁桥竖向刚度小于混凝土梁桥,结构更“柔”。对于在同一地震波反应谱作用下,木 — 混组合梁桥的抗震性能优于混凝土梁桥,木 — 混结构在地震波作用下更加偏安全。

3.2 反应谱分析位移响应

地震波作用下,木 — 混组合梁桥、混凝土梁桥在空间组合下的位移对比图,如图3~图5所示(图中1、61号为支座,16、46号节点分别为1/4截面和3/4截面,31号节点为跨中)。

  

图3 纵向位移图

  

图4 横向位移图

  

图5 竖向位移图

对于同一地震波反应谱,在竖向、横向、纵向输入下,结构的竖向、横向位移比纵向位移反应显著,这体现了竖弯振型和横弯振型对地震响应的贡献很大,其中竖弯振型贡献最大,这与计算模型第1、2阶振型分别为竖向弯曲和横向弯曲相符;在纵向输入下,梁的位移最大值为右端的纵向位移,这与计算模型第4阶振型为纵向漂移相一致。

地震波作用下,木 — 混组合梁桥、混凝土梁桥在空间组合下的内力对比图,如图6~图10所示(图中1号、61号单元为支座,16、46号单元分别为1/4截面和3/4截面,31号单元为跨中)。

3.3 反应谱分析内力响应

由图3~图5可知: 对于同一地震波反应谱,木 — 混组合梁桥的纵向和横向位移均小于混凝土梁桥,但两者相差很小,且纵向和横向位移同竖向位移相比很小,可忽略不计;但木 — 混组合梁桥的竖向位移要大于混凝土梁桥的竖向位移。

  

图6 轴力图

  

图7 Y方向剪力图

  

图8 Z方向剪力图

  

图9 Y方向弯矩图

  

图10 Z方向弯矩图

通过图6~图10可以看出: 在同一地震波反应谱作用下,木 — 混组合梁桥的轴力、剪力和弯矩均小于混凝土梁桥。

4 结论

1) 木 — 混组合梁桥和混凝土梁桥的竖向刚度与横向刚度相比其纵向刚度均要弱一些。其中竖向刚度相对较小,位移响应较大,是整个结构抗震能力的一个薄弱环节。

稍后,陆游在成都时作《登塔》一诗,说他自己“冷官无一事,日日得闲游”,面对千尺高塔上所见到“雪山西北横,大江东南流。画栋云气涌,铁铎风声遒”的雄壮伟丽景象,他却“旅怀忽恻怆,涕下不能收。十年辞象魏,万里怀松楸。仰视去天咫,绝叫当闻不。帝阍守虎豹,此计终悠悠”。如此壮丽的景致,没有让陆游心胸开阔或变得愉悦,只徒增了他去国怀乡的愁苦悲怆。可见,当陆游创作时的情绪恶劣时,无论所见景致多么引人入胜,都不足以改变其心境。

通过对2个计算模型的模态分析可得:模型Ⅰ的基频为f=6.358 221 Hz,第1阶振型为竖向弯曲,横向弯曲和纵向漂移的振型则分别在第2阶和第4阶振型中出现;模型Ⅱ的基频f=13.775 326 Hz,其振型情况与模型Ⅰ相同。由此可知2个计算模型的竖向刚度与横向刚度相比其纵向刚度均要弱一些,且模型Ⅰ的竖向刚度要小于模型Ⅱ的竖向刚度。

参考文献:

[1] Chuan D Y E.Behaviour and design of timber-concrete composite floor system[D].Christchurch, New Zealand: University of Canterbury,2010.

2.1 地域环境的人文因素 衍生于西僻之壤巴蜀盆地的峨眉武术,因气候环境特殊、地形复杂,具有深厚的攻防技击意识;除此以外,峨眉武术在巴蜀地域传承脉络清晰,有着完整的理论体系,是典型的巴蜀地域“土著”拳种,显著的地域环境的人文因素在峨眉武术文化传承与保护过程中成为重要影响因素。

取2个计算模型前10阶振型使用SRSS法进行振型组合。采用输入同一地震反应谱,即相同的地面振动加速度峰值,来探讨木 — 混组合梁桥和混凝土梁桥的动力响应差异。分别沿桥梁的纵向、横向和竖向输入反应谱并进行Ex+Ey+Ez的空间组合。其中ExEyEz分别表示作用于顺桥向、横桥向、竖直向的地震激励。

[3] Bathon A, Graf M.A continuous wood-concrete-composite system[C].Proceedings of the 6th World Conference on Timber Engineer-

网络热词是指“网络语言中的热门词汇,其通常围绕社会日常生活和社会重大热点话题展开,是社会人以网络主体身份在网络中进行信息收集﹑发布和交换时使用频率较高的词汇”[4]。它主要分为两种,一种是新闻事件中当事人的原话,比如“打酱油”“很黄很暴力”“做俯卧撑”等;另一种是网友充分发挥主观能动性创造出来的,如“做人不能太CNN”“猪坚强”“范跑跑” 等 [5]143。

[4] Girhammar U A.Behaviour of timber-concrete composite load-bearing structures[C].Proceedings of the RILEM International Symposium.ACMAR-Ravenna,1992.

1.2 防治方法:①农业防治:早春清除田间杂草和残株落叶,集中处理,压低越冬虫口密度。平时勤除草,可减轻危害。②药剂防治:用0.3%苦参碱水剂1000倍液;80%敌敌畏乳油1500倍液;50%辛硫磷1500倍液;21%灭杀毙乳油1500倍液;20%复方浏阳霉素乳油1000倍液喷心叶及叶背处。

[5] 胡夏闽,李巧,彭虹毅,等.木 — 混凝土组合梁静力试验研究[J].建筑结构学报,2013,34(S1):371-376.

术后:对照组根据患者术后疼痛情况给予地佐辛等中枢镇痛药物对症治疗。根据患者意愿自行下地,术后禁食水4小时。试验组制定完善的术后镇痛方案,有研究证明充分的术后镇痛可减少应激反应,从而减少术后并发症[16]。镇痛以非甾体类镇痛药为基础,减少阿片类药物的使用。术后不禁食水,鼓励患者在术后4小时内下地。两组患者均在术后第1天换药,在切口无感染,术后疼痛缓解后即可出院。

[6] 曹雪娇.工程木-混凝土组合梁螺钉连接件推出试验研究[D].南京:南京工业大学,2011.

[7] 陈元东.工程木 — 混凝土组合梁试验研究[D].南京:南京工业大学,2011.

 
曹雅蒙,彭乐宁,陈子昂
《湖南交通科技》 2018年第01期
《湖南交通科技》2018年第01期文献

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