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大跨度钢管混凝土拱桥非线性抗震性能研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

钢管混凝土拱桥以其跨度大、拱肋强度高、塑性好、自重小、结构造型美观等特点在拱桥中占很大比重。目前我国抗震规范仍规定拱肋在罕遇地震下按照基本不损伤构件设计[1]。在拱桥非线性地震反应研究中,多数学者将拱肋的拱脚、拱顶、1/4、3/8等截面作为关键截面进行分析,认为拱脚和拱顶为最不利位置,设计时需进行加强[2-7] 。但对拱桥拱肋在大震下的塑性发展规律和非线性抗震性能研究较少。

本文基于OpenSees平台建立钢管混凝土拱桥的全桥模型,通过IDA分析研究拱肋塑性发展规律和非线性地震性能,研究结果可为钢管混凝土拱桥拱肋非线性抗震研究提供依据。

当在线录波监测及故障定位装置检测到电流I出现短路故障电流变化模式,就可以确定自己位于故障路径上,向智能化配电网线路状态监测主站上报短路故障SOE,主站就可以根据上报的短路故障SOE进行短路故障定位。[3]同时根据理论分析和现场录波结果发现,小电流接地配电网单相接地过程中产生的高频暂态零序电流信号,具有如下分布规律:(1)非故障线路和故障线路的高频暂态零序电流信号不相似;(2)故障线路上故障点前和故障点后的高频暂态零序电流信号不相似;(3)故障线路上故障点到电源之间的故障路径上高频暂态零序电流信号高度相似。

1 钢管混凝土应力—应变关系

钢管混凝土拱桥通常采用哑铃型和圆型两种拱肋形式。当采用纤维梁模型模拟时,拱肋截面的纤维划分如图1所示。

图1 拱肋截面纤维划分 Fig.1 Arch rib section fiber division

目前受约束混凝土应力—应变关系中峰值和极限应力应变参数的取值,国内外有Von Mises、Mohr Coulomb、Drucker Prager、Smered Cracking、Susantha、Seanz、韩林海等模型方法[8-10]。本文采用Susantha模型(图2)提供的方法[11]

图2 Susantha模型混凝土本构关系 Fig.2 Concrete constitutive relation in Susantha model

受约束混凝土受压峰值强度对应应变εcc计算:

(1)

受约束混凝土受压峰值强度计算:

(2)

(3)

β=ve-vs

(4)

[4] 王海良,张铎,王剑,等.基于IDA的钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥抗震易损性分析[J].世界地震工程,2015,31((2):76-86.

(5)

ve=

(6)

受约束混凝土受压破坏强度计算:

电气工程作为一门综合性很强的学科,包含很多学科领域的内容,将电子工程,电机工程,电气工程,信息工程等领域,它主要以电子理论和控制理论作为基础,并通过电子技术和计算机技术来维持电气工程的智能化和自动化。随着我国产业链结构的升级和现代化进程的进一步加快,电气工程及其自动化在工业生产中的地位逐渐得到重视。随着信息化和工业化时代的进一步加快,工业生产对电气工程自动化和智能化的需求也越来越旺盛,电气工程及其自动化产品的研发和使用也暴露出了自己的不足,比如耗费的时间比较长,自动控制系统的效率不高,人们需要用科学的手段对电气工程的自动化进行改进和改善,不断的推动电气工程及其自动化的发展。

(7)

(8)

YI Zhiyu.Seismic Response of Long-span Steel Pipe Concrete Arch Bridge[J].Journal of Water Resources and Architectural Engineering,2017,15(2):128-132.

时,

在盐胁迫下,敏感品种和耐受品种都存在特异转录因子,这可能是因为不同水稻品种在受到盐胁迫时可能采取不同的应对策略,来调节机体应对盐的生理活动,从而出现很多特异转录因子。此外,敏感品种和耐受品种应对盐胁迫时也有部分重叠的转录因子,这些重叠的转录因子可能是水稻对盐最基础响应的调控,起到基础性作用。这些特异转录因子和重叠转录因子的表达,从侧面说明水稻在盐胁迫时并不是由单个转录因子发生作用,而是有一系列转录因子参与胁迫应答,组成相互协调又相互抑制的调控网络。

Z=0;

(9)

(3) 钢管混凝土拱肋轴力随时间变化,随着地震动增大,截面出现轴拉力,钢管内核心混凝土出现开裂。

(10)

式中:D为钢管外直径;t为钢管厚度;fy为钢管屈服强度,m取4.0,vs取0.5。

根据混凝土规范[12]εc取0.002,εcu取0.025。

2 动力计算

2.1 工程背景

某中承式钢管混凝土拱桥,主跨430 m,主梁采用单箱三室钢筋混凝土箱梁。小里程引桥为2×36 m钢筋混凝土连续梁,大里程引桥为2×30.5 m钢筋混凝土连续梁。主拱肋两端拱脚附近采用上下两根哑铃型钢管混凝土结构形式,中间部分为上下四根钢管混凝土结构形式,钢管混凝土结构之间采用钢桁架连接,两侧拱肋向主梁线路中线方向倾斜。主拱拱脚跨度430 m,矢高112 m,拱轴线采用悬链线形式(图3)。其拱肋典型截面如图4所示。

细读《普通高中地理课程标准》会发现,常用“绘制全球气压带、风带分布示意图,说出气压带、风带的分布、移动规律及其对气候的影响”“运用示意图,说出水循环的过程和主要环节,说明水循环的地理意义”等关键词来描述对教学目标的要求,可见课本插图的配置对实现教学目标具有重要意义。同时,课本插图中也附带着很多课本文字没有显现的隐性知识点,这是对课本的深度提升,也是高考出题的创新考点所在。例如,人教版高中地理必修1图1.4太阳系模式图,该图的主要目的是展示八大行星的相对位置和公转轨道特征,但细读该图发现,图中还反映了行星的有无光环特征及彗星的运行轨道特征等隐性知识点。

2.2 动力分析模型

拱肋结构采用OpenSees中基于位移的纤维截面梁柱单元Displacement-Based Beam-Column Element模拟,拱肋间的型钢连接构件及横撑采用弹性梁单元模拟,吊杆采用桁架单元模拟。拱肋每10 m左右划分1个单元,在关键截面处再加分单元,每个纤维截面梁柱单元设置5个积分点,变截面中间处的截面作为整个单元的截面。拱肋纤维截面的混凝土和钢管分别采用OpenSees中的Uniaxial Material Concrete01本构模型(图5)和Uniaxial Material Steel01本构模型(图6)。钢管内混凝土按照受约束混凝土分析,不考虑钢管变形的影响及它们之间的相对滑移,相关参数计算见文献[11]。缀板内混凝土按照无约束混凝土考虑。计算结果如表1和表2所列。

图3 全桥总布置图(单位:cm) Fig.3 Full bridge layout (Unit:cm)

图4 拱肋典型截面(单位:cm) Fig.4 Typical section of arch rib (Unit:cm)

图5 Concrete01本构模型 Fig.5 Concrete01 constitutive model

图6 Steel01本构模型 Fig.6 Steel01 constitutive model

表1 Concrete01 本构模型参数 Table 1 Parameters of Concrete01 constitutive model

材料fc/kPaε0fcu/kPaεuC60钢管混凝土-63840-0.008-46840-0.025C40普通混凝土-40000-0.0020-0.004

表2 Steel01本构模型参数 Table 2 Parameters of Steel01 constitutive model

材料fy/kPaE0/kPab拱肋钢管3700002060000000.01

图5、图6中:fc为混凝土28 d的受压强度(压为负);ε0为混凝土峰值强度对应的压应变(压为负);fcu为混凝土的破坏强度;εu为混凝土的破坏强度对应的应变;Fy为钢材的屈服强度;E0为钢材的初始切线模量;b为应变强化率(屈服后模量与初始弹性模量之比);σ为应力;ε为应变。

SEQ2SEQ模型的目标是给定输入序列最大化预测序列概率的过程,该方案包括2个SEQ2SEQ 模型,他们都是完全端到端的模型,通过梯度下降的方式更新参数训练模型。给定若干(1个batch)学习实例,目标函数为最小化,如式(7):

主梁、桥墩采用Elastic Beam Column Element单元模拟。其中主梁、桥墩为钢筋混凝土结构,主梁变截面段按照单元中间截面计算。

参考文献(References)

表3 全桥边界约束情况 Table 3 Boundary constraint of full bridge

位置xyzRxRyRz主梁与拱肋011000桥墩与主梁111101桥台与主梁011101拱脚及墩台底111111注:x、y、z分别为纵桥向、横桥向、竖向平动自由度;Rx、Ry、Rz分别为纵桥向、横桥向、竖向转动自由度;0表示自由;1表示有(主从)约束。

2.3 模型验证

吊杆与主梁通过刚臂连接,刚臂的抗弯刚度约为主梁的一千倍。模型中二期恒载及边跨压重采用等效质量来模拟。为了校核OpenSees模型,采用Midas Civil模型进行自振特性比较。经分析,两模型结果吻合较好,其中前5阶自振周期及振型如表4所列。

表4 自振周期及振型 Table 4 Natural period and mode

阶数Midas/sOpenSees/s偏差/%振型特征15.2615.1272.55主梁横弯23.1583.2533.01主拱横弯32.5352.5721.56主梁、拱肋竖弯41.8661.8700.21主梁、拱肋横弯51.7081.7733.80主梁纵飘

3 拱桥的增量动力分析

本文选取El Centro波作为地震动输入(图7)进行横桥向的IDA分析。

图7 El Centro波强震记录 Fig.7 Strong earthquake record of El Centro wave

3.1 IDA分析步骤[13]

本文对拱桥进行IDA分析,主要是通过拱顶位移、拱肋曲率的IDA曲线来判断拱肋的非线性抗震性能。以IDA分析得到的拱肋各截面弯矩-曲率滞回曲线出现非线性变化来评判拱肋是否进入塑性,具体分析步骤如下:

步骤1:将El Centro波从小到大分别乘以1、2、…、6比例系数进行调幅,形成多条地震动。

步骤2:依次水平横桥向输入调幅后的地震动进行时程分析,形成多组分析结果。

[1] 中华人民共和国交通运输部.公路桥梁抗震设计细则:JTG/T B02-01-2008[S].北京,2008.

步骤4:将多条地震动加速度峰值从小到大排列作为IDA分析曲线的竖轴,提取相应关键截面的位移及曲率反应作为 IDA曲线的横轴,绘制IDA曲线。

新时期,随着人们生活水平及生活环境的变化,不良事件发生率逐渐增多,各大医院、收治的急诊内科患者数量也逐渐增多。权威数据显示,我国每年收治的急诊内科患者数量多达4000万人次[1]。急诊内科患者多呈现病情危急、发展迅速的特点,但患者及家属由于对病情不了解或者其它因素,抵抗治疗[2],导致病情恶化,威胁生命安全。因此,要对急诊内科患者加以护理,保证患者康复效果。但不同的护理方案具有不同的效果,笔者为分析人性化护理价值,报道如下:

NP组患者共接收化疗160个周期,中位化疗4个周期(2~6个周期),其中客观有效率为44.44%,疾病控制率为77.77%;TP组共接收化疗175个周期,中位化疗4.5个周期(2~7个周期),其中客观有效率为50.00%,疾病控制率为78.95%;GP组患者共接收化疗157个周期,中位化疗3.9个周期(2~5个周期),其中客观有效率为50.00%,疾病控制率为88.89%。3组患者比较客观有效率和疾病控制率无统计学差异,提示3组患者的临床化疗疗效差异比较,无统计学意义(P>0.05),见表2。

3.2 IDA分析结果

本文仅进行了El Centro波作用下的横桥向IDA分析,考察了拱肋横桥向的抗震性能。通过输入多条地震动进行结构地震反应分析,并对各单元结果进行分析比对。当PGA=0.39g时距离拱脚18 m附近23号单元最先屈服,当PGA=0.51g时拱脚开始屈服,当PGA=0.6g时拱顶附近开始屈服,继续增大PGA值,到PGA=1.8g时整个拱肋基本全部屈服。表5为IDA分析时拱肋塑性单元的形成及扩展情况。

由图8可以看出:拱脚和23号单元纤维梁单元模型数值小于弹性梁单元模型,这是由于梁单元模型拱肋按照弹性考虑,而纤维梁单元考虑了拱肋材料的非线性,结构进入塑性后内力减小。

表5 拱肋塑性单元形成及扩展规律 Table 5 The formation and expansion of plastic elements of arch rib

地震动峰值塑性单元位置0.3g--0.39g23距拱脚18m附近0.45g23,25距拱脚18m和40m附近0.51g21~25拱脚50m范围0.6g21~26,464~466拱脚60m范围,拱顶16m范围0.9g21~26,461~466拱脚60m范围,拱顶48m范围1.5g21~26,445,453,460~466拱肋1/8、3/8处开始屈服

图8 弯矩时程曲线 Fig.8 Bending moment time-history curves

由图9可以看出:拱肋截面轴力随时间在变化,以弯矩-曲率全过程分析确定截面屈服曲率判定弹塑性是不可取的。拱脚和拱顶轴力主要为压力,当地震动增大时,轴压力也会随之增大,且截面出现拉力。这说明增大地震动会使钢管内核心混凝土发生开裂。

农村教育信息化 祝智庭认为:教育信息化是指在教育领域利用现代化的信息技术手段来促进教育改革和发展的一个过程[2]。从教育发展的维度上看,农村教育既要适应现代化的发展需要,又要适应本地区的政治、经济、文化和发展的需要。农村教育信息化是以信息技术为主要推动力,辐射在农村教育发展的各个方面和各个领域之中。农村教育信息化作为一个发展的过程,它是以新的教育思想为基础,在各个领域相互配合中起积极的指导作用,用信息化的观点保证教育系统良好运行。它没有明确固定的目标或者指标体系,在每一个发展阶段都有不同的努力方向和主题。

由图10可得出:拱顶横桥向位移时程曲线两种模型相差较大,纤维梁单元模型时程曲线出现滞后,这是由于PGA=0.39g时,23单元进入塑性,拱肋结构刚度出现退化。

图11给出了拱脚与拱顶截面进入屈服后,滞回曲线出现弹塑性变化情况。

利用SSR分子标记技术进行纯度鉴定时,有些与杂交种带型有明显差异的单株在种植鉴定时并不一定表现出表型性状的差异,因此SSR分子标记技术用于纯度鉴定时,可以有效鉴别出大田无法确定的表型以及难以鉴别的植株,因而分子鉴定和种植鉴定结果必然存在一定的差异,而种植鉴定是最符合生产实践的纯度鉴定方法,如何使分子鉴定结果更接近种植鉴定、更好地辅助种植鉴定结果还需进一步研究。

图12绘制了拱脚、拱顶和23号单元(最早屈服单元)3个拱肋最不利位置曲率IDA曲线和拱顶横桥向位移IDA曲线。结果表明:拱脚曲率IDA曲线趋向于线性增长,说明拱脚以曲率作为损伤条件时,随着地震动增大拱肋非线性抗震性能较好。23号单元曲率IDA曲线较复杂,在0.39g~0.9g段, 曲线斜率减小,损伤增大;0.9g~1.8g段,曲线斜率增大,损伤减小。拱顶位移和曲率IDA曲线超过屈服点后斜率均增大,说明拱顶进入塑性后损伤减小,非线性抗震性能较好。

“你不去就算了,这年头怎么还有像你这么古板的女人?”苏秋琴说着就走了,她说她已经跟白玉儿她们约好了,明早一起去城里。

图9 轴力时程曲线 Fig.9 Axial force time-history curves

图10 拱顶横桥向位移时程曲线(PGA=0.39g) Fig.10 Transverse displacement time-history curves of arch vault (PGA=0.39g)

图11 弯矩-曲率滞回曲线 Fig.11 Bending moment-curvature hysteresis curves

图12 拱顶位移及三个拱肋最不利位置曲率IDA曲线 Fig.12 IDA curves of vault displacement and curvature of three nost unfavorable positions of arch rib

4 结论

(1) 钢管混凝土拱肋随着地震动增大,横桥向先是横撑连接处拱肋首先屈服,然后是拱脚和拱顶位置,最后向整个拱肋扩展。

(2) 钢管混凝土拱肋横桥向最早在距拱脚18 m附近出现塑性铰区,该区段拱肋和横撑相连。因此拱肋截面突变或有集中质量连接处为拱肋的薄弱处,在设计时需重点考虑。

(4) 拱肋进入塑性后,横撑连接处及截面突变处作为薄弱位置需进行加强,其余部位非线性抗震性能良好,拱肋仍有一定抗震储备能力。

模型中拱脚、桥墩基础按照固结考虑;主梁与桥墩、主梁与拱肋横梁按照主从约束连接。模型边界条件如表3所列。

步骤3:分析结果显示拱肋在调幅后的第二条地震动作用下部分单元进入塑性,为确定最先屈服单元及关键截面屈服时对应幅值的加速度大小,再选取比例系数1.1、1.2、1.3、1.5、1.7形成多条地震动并进行时程反应分析。

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Z取值条件如下:

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2)原生框架,不依赖当前流行的Java、.Net虚拟机运行时环境,这样才能保证无需任何配置,拷贝到电脑上即可使用。

电子商务合同与传统的合同存在一定的差异,在这种差异下,格式条款的安排更有利于实现交易效率和便捷,也没有过分减损交易公平。因此,笔者认为这种约定是不存在效力瑕疵的。

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采用三级加载。首先在前20天采用线性加载至-80kpa,然后从30天开始,分三级进行加载,间隔时间为7天,加载荷载为15kpa(图3)。

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杜骞,夏修身,孙学先
《地震工程学报》 2018年第02期
《地震工程学报》2018年第02期文献

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