混凝土结构动力模型重力失真效应分析
- 格式:pdf
- 大小:169.65 KB
- 文档页数:3
混凝土静力与动力损伤本构模型研究进展述评混凝土静力损伤本构模型主要研究混凝土在长期外力作用下所产生的损伤。
该模型是通过研究混凝土的各种物理、力学性质和损伤特性,建立混凝土的本构模型,以预测混凝土在外力作用下的力学响应。
静力损伤本构模型的研究重点在于如何描述混凝土在长期力学载荷下的损伤累积效应。
常见的静力损伤本构模型有Kachanov-Rabotnov模型、Modified-Kachanov-Rabotnov模型和Nakamura模型等。
这些模型均是基于破裂力学理论和实验结果建立的,在工程领域得到广泛应用。
总体上说,混凝土静力损伤本构模型和混凝土动力损伤本构模型的研究都是为了更好地预测和模拟混凝土在不同载荷作用下的力学响应,进而更好地评估和控制工程结构的损伤和破坏。
这些模型的研究,对于提高工程结构的安全可靠性和延长使用寿命具有重要意义。
目前这些混凝土损伤本构模型仍面临一些挑战和亟待解决的问题。
现有的模型大多基于理论推导和实验数据,缺少考虑材料微结构和内部缺陷对混凝土力学响应的影响以及不同外界环境条件下混凝土力学响应的变化规律。
今后需要进一步深入研究混凝土的微观结构和内部缺陷对力学响应的影响,在此基础上修正和完善损伤本构模型,提高其适用性和准确性。
由于混凝土在不同工程结构中的应用要求和环境条件存在巨大差异,因此需要基于工程实际情况进行本构模型的有效性验证和改进。
应进一步推广高性能混凝土等新型材料的应用,探索建立适合其力学响应特性的新型损伤本构模型,为未来工程结构的设计和施工提供更好的支持。
混凝土材料具有一定的弹性和塑性。
在外界力学载荷作用下,会产生不同程度的损伤和变形。
特别是超出材料界限时,混凝土会失去刚性,变得越来越脆弱。
在进行混凝土损伤本构模型研究时,对于混凝土的断裂特性和损伤行为的研究也非常重要。
静力损伤本构模型是针对混凝土在长期外力作用下所产生的损伤进行研究的。
这种损伤模式主要是由于混凝土在受力过程中会出现隐蔽的微裂缝,从而导致材料的内部结构发生改变。
混凝土结构的受力分析与设计原理一、混凝土的基本性质及分类混凝土是一种人造石材,由水泥、砂、石料和水按一定比例混合制成。
其基本性质包括压缩强度、抗拉强度、弯曲强度、抗冲击性、耐久性等。
根据不同的应用场合和使用要求,混凝土可分为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、轻质混凝土、重力混凝土、预应力混凝土等多种类型。
二、混凝土结构的基本构件混凝土结构的基本构件包括柱、梁、板、墙等。
其中,柱和梁为承载结构的主要构件,板和墙则用于承受水平荷载和分隔空间。
混凝土结构的构件设计需考虑其承载能力、变形性能、耐久性、抗震性等多方面因素。
三、混凝土结构的受力分析混凝土结构的受力分析包括静力分析和动力分析两种方法。
其中,静力分析是基于静力平衡原理进行的,适用于结构荷载较小、刚度较大的情况。
动力分析则考虑结构在地震、风荷载等外力作用下的动力响应,适用于结构荷载较大、刚度较小、对地震反应要求较高的情况。
四、混凝土结构的设计原理混凝土结构的设计原理主要包括强度设计和变形设计两个方面。
其中,强度设计需要满足结构在正常使用和极限状态下的强度要求,包括构件的承载能力、破坏形态、破坏时的变形等。
变形设计则需要保证结构在使用过程中的变形控制,包括构件的变形限制、变形均匀性、变形影响等。
五、混凝土结构的强度设计混凝土结构的强度设计需要满足以下几个方面的要求:1. 构件的承载能力要求:构件的承载能力应满足规定的荷载和荷载组合下的极限状态要求,包括构件的强度、稳定性、抗震性等。
2. 破坏形态要求:构件的破坏形态应满足规定的要求,避免发生不可修复的破坏,保证结构安全可靠。
3. 破坏时的变形要求:构件在破坏时的变形应满足规定的要求,不能影响结构的使用寿命和安全性。
六、混凝土结构的变形设计混凝土结构的变形设计需要满足以下几个方面的要求:1. 构件的变形限制要求:构件的变形应满足规定的限制要求,避免过大的变形影响结构使用寿命和安全性。
2. 构件的变形均匀性要求:构件的变形应满足规定的均匀性要求,避免出现过大的局部变形影响结构的整体变形性能。
混凝土结构的强度损失预测模型混凝土结构是现代建筑工程中常用的一种结构形式,其设计和使用过程中需要考虑到结构材料的强度损失情况。
强度损失预测模型是一种通过数学建模的方式,根据不同的影响因素,预测混凝土结构在不同使用年限下的强度损失情况。
本文将探讨混凝土结构强度损失预测模型的相关内容。
一、强度损失的原因混凝土结构在使用过程中,受到多种因素的影响,从而导致混凝土强度的损失。
常见的影响因素包括:1. 自然因素:如气候变化、环境湿度、温度变化等。
2. 结构受力:如加载荷载、震动、温度应力等。
3. 混凝土材料因素:如水灰比、配合比、使用材料的质量等。
4. 结构缺陷:如裂缝、空鼓、锈蚀等。
二、强度损失预测模型的建立强度损失预测模型的建立需要考虑到以上的影响因素,并通过相关数据的收集与分析,建立合适的数学模型。
一般来说,强度损失预测模型可以分为经验模型和数学模型两种。
1. 经验模型经验模型是根据经验关系和大量的实测数据,建立数学函数来描述强度损失与影响因素之间的关系。
这种模型较为简化,但在一些特定情况下仍然具有一定的参考价值。
例如,根据不同年限下的混凝土抗压强度平均值与设计抗压强度之间的关系曲线,可以计算得到不同使用年限下的强度损失。
2. 数学模型数学模型是通过统计分析和数学理论推导,建立复杂的数学表达式,较好地描述了混凝土强度损失与各个影响因素之间的关系。
数学模型可以有效地预测不同因素对混凝土强度损失的影响程度,提供更加准确的预测结果。
例如,使用机器学习算法,根据大量的历史数据和影响因素的关联性,建立混凝土强度损失预测模型。
三、强度损失预测模型的适用性强度损失预测模型的适用性取决于模型的建立方法和所涉及的数据。
一个合理、有效的模型应具备以下特点:1. 可靠性:模型应基于严谨的理论和经验,能够准确预测不同工况下的强度损失情况。
2. 可操作性:模型应具备操作简便、数据获取方便的特点,以便工程师和设计师能够方便地应用和更新。
混凝土结构的建模与分析研究混凝土作为一种常见的建筑材料,在建筑工程中具有广泛的应用。
对于混凝土结构的性能分析和评价,一直是结构工程研究的重点和难点。
而针对混凝土结构的建模和分析研究也是目前工程领域的热门话题之一。
一、混凝土结构建模混凝土结构的建模是指将混凝土结构抽象为数学模型的过程。
针对不同的混凝土结构,在建模的过程中需要考虑其具体的物理特性。
一般情况下,混凝土结构的建模可以分为以下几种类型:1. 应力分析建模应力分析建模是指将混凝土结构分成一系列的单元,建立在每个单元内部的应力状态分析模型。
这种建模方法可用于各种混凝土结构,包括板、梁、柱以及桥梁等等。
2. 直接位移法直接位移法是一种将结构分解为杆、梁或板等子结构并基于其位移进行计算的方法。
通过求解每个部件的位移,得到结构内部应力分布的情况。
这种建模方法对于不规则混凝土结构的分析具有较高的应用价值。
3. 有限元分析有限元分析是一种利用计算机数值方法对结构进行分析的方法,其优点在于能够考虑结构的非线性效应,对于大型复杂的混凝土结构分析也具有很高的应用价值。
二、混凝土结构分析混凝土结构分析是指对混凝土结构的性能进行研究和评价的过程。
在进行混凝土结构分析时,需要考虑到混凝土的物理特性以及结构的设计条件等多方面因素。
一般情况下,混凝土结构的分析可以分为以下几种类型:1. 强度分析强度分析是指通过计算混凝土结构的载荷承受能力,来评估其承受外部力的能力。
在强度分析中,需要考虑结构材料的强度、受力区域的尺寸、结构的形状和边界条件等多重因素。
2. 刚度分析刚度分析是指通过估计混凝土结构的变形量,来评估其稳定性和刚度程度。
在刚度分析中,需要考虑到结构的材料和尺寸、荷载和结构的变形方式等多种因素。
3. 抗震性能分析抗震性能分析是指通过对混凝土结构在地震荷载作用下的反应进行研究,来评估结构的抗震性能。
在抗震性能分析中,需要考虑到结构的地震烈度、反应谱以及结构的强度和刚度等重要因素。
混凝土受力分析原理与方法一、概述混凝土是建筑工程中常用的一种材料,其受力分析原理及方法对于建筑工程的质量和安全至关重要。
本文将从混凝土受力分析的基本原理、受力分析的基本步骤、混凝土的强度及影响因素、混凝土结构的受力计算方法等几个方面进行详细阐述。
二、混凝土受力分析的基本原理混凝土的受力分析基于力学原理,混凝土的强度受到外部荷载作用下的各种力的影响。
在混凝土的受力分析中,需要考虑混凝土内部的应力分布情况和混凝土本身的强度特性。
三、混凝土受力分析的基本步骤混凝土受力分析的基本步骤包括:确定荷载、确定结构形式、计算受力状态、计算构件强度、确定构件尺寸、计算构件轴心受力、确定构件剪力、计算构件扭矩、确定混凝土极限状态等。
四、混凝土的强度及影响因素混凝土的强度受多种因素的影响,包括混凝土的成分、配合比、养护条件、外部荷载等。
混凝土的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度等。
五、混凝土结构的受力计算方法混凝土结构的受力计算可分为静力分析和动力分析两种方法。
静力分析包括弹性静力分析和塑性静力分析两种方法,动力分析则包括地震分析和风振分析两种方法。
在进行混凝土结构的受力计算时,需要考虑混凝土本身的强度特性以及外部荷载等因素。
六、混凝土结构的设计原则混凝土结构的设计原则包括:结构的安全性、可行性、经济性、美观性等。
在进行混凝土结构设计时,需要综合考虑各种因素,确保结构的质量和安全。
七、结论混凝土受力分析原理及方法是建筑工程中必不可少的一部分,混凝土的强度特性和结构的受力计算方法对于建筑结构的质量和安全至关重要。
在进行混凝土结构设计时,需要遵循设计原则,确保结构的质量和安全。
混凝土受力分析的基本原理一、前言混凝土是现代建筑中最常用的建筑材料之一,其承受着建筑物的重量和外部荷载,因此混凝土的受力分析对于建筑物的安全性和稳定性至关重要。
本文将详细介绍混凝土受力分析的基本原理,包括混凝土的力学性质、受力分析的基本方法、混凝土的破坏模式等方面。
二、混凝土的力学性质混凝土是一种非常复杂的材料,其力学性质受到多种因素的影响,包括混凝土的组成、配合比、养护方式、龄期等。
在混凝土受力分析中,常用的混凝土力学性质有以下几个方面:1. 弹性模量弹性模量是描述材料在受到一定应力下的变形程度的参数,通常用E表示。
对于混凝土来说,其弹性模量随着应力的增大而逐渐减小,这是因为混凝土在承受高应力时会出现微裂纹,导致弹性模量下降。
2. 抗拉强度混凝土的抗拉强度通常比较低,这是因为混凝土的内部存在许多微小的裂缝和空隙,这些裂缝和空隙会在混凝土受到拉力时逐渐扩大,最终导致混凝土的破坏。
因此,在混凝土受力分析中,通常不考虑混凝土的抗拉强度。
3. 抗压强度混凝土的抗压强度是描述材料在受到一定压力下的破坏强度的参数,通常用f_c表示。
混凝土的抗压强度受到多种因素的影响,包括混凝土的龄期、配合比、养护方式等。
在混凝土受力分析中,通常使用试验数据来确定混凝土的抗压强度。
4. 破坏形态混凝土的破坏形态通常分为两种类型,一种是拉裂型破坏,另一种是压碎型破坏。
拉裂型破坏是指混凝土在受到拉力时先出现微裂纹,随着拉力的增大,裂纹逐渐扩大并最终导致混凝土的破坏。
压碎型破坏是指混凝土在受到压力时先出现微裂纹,随着压力的增大,裂纹逐渐扩大并最终导致混凝土的破坏。
三、受力分析的基本方法混凝土受力分析的基本方法包括静力分析和动力分析两种。
1. 静力分析静力分析是指在不考虑结构受到外力作用时,按照结构的自重和内部荷载计算结构的受力情况。
在静力分析中,通常使用平衡条件和应力平衡条件来计算结构的受力情况。
2. 动力分析动力分析是指在考虑结构受到外力作用时,按照结构的自振特性计算结构的受力情况。
混凝土重力坝及坝后式厂房整体静动力分析的开题报告一、选题背景及研究意义重力坝是一种常见的大型水利工程,其由混凝土等材料构筑而成,具有抗洪、筑坝等重要作用。
同时,随着工业化的不断推进,坝后式厂房也逐渐成为企业建设中的必要组成部分。
为了确保重力坝及坝后式厂房的安全稳定,对其静动力分析进行研究是十分必要的。
二、研究目的本课题旨在通过开展混凝土重力坝及坝后式厂房整体静动力分析,研究其在各种荷载情况下的响应变化情况,为工程实践提供技术支持和理论依据。
三、研究内容1. 深入研究重力坝结构形式及坝后式厂房布置方式,了解其结构特点和荷载情况等。
2. 建立混凝土重力坝及坝后式厂房的模型,在ANSYS等软件中进行模拟分析,考虑各种荷载情况下的响应变化规律。
3. 进行动态分析,分析地震、风荷载对结构的影响,并探究结构在各种荷载情况下的动态响应特点和变化规律。
4. 探究混凝土重力坝及坝后式厂房的损伤及破坏机理,提高其安全稳定性。
四、研究方法及步骤1. 文献调研,收集各种相关资料,并分析其结构形式、荷载情况和应用范围等。
2. 建立混凝土重力坝及坝后式厂房的有限元模型,并在ANSYS等软件中进行数值模拟分析,考虑各种荷载情况下的响应变化规律。
3. 进行动态分析,根据地震、风荷载等对结构的影响进行模拟,探究结构在各种荷载情况下的动态响应特点和变化规律。
4. 进行损伤及破坏机理分析,建立相应的理论模型,探究结构损伤及破坏机理,提高其安全稳定性。
五、预期成果通过深入研究混凝土重力坝及坝后式厂房整体静动力分析,预计可以得到以下几点成果:1. 探究混凝土重力坝及坝后式厂房的结构形式和荷载情况等,为相关行业发展提供参考依据。
2. 建立混凝土重力坝及坝后式厂房的有限元模型,为后续的数值模拟分析提供理论基础。
3. 分析结构在各种荷载情况下的响应变化规律和动态响应特点,为工程实践提供技术支持和理论依据。
4. 探究结构的损伤及破坏机理,提高其安全稳定性,为相关工程提供可靠的保证。
混凝土的动力本构关系和破坏准则混凝土是一种由水泥、砂、骨料和水混合而成的建筑材料,具有很好的耐久性和强度。
在设计混凝土结构时,了解混凝土的动力本构关系和破坏准则是非常重要的,因为它们直接影响着结构的性能和安全性。
混凝土的本构关系可以分为线性和非线性两种情况。
在弹性阶段,混凝土的应力-应变关系是线性的,即应力和应变之间呈现直线关系。
这是因为在这个阶段,混凝土的变形是可逆的,应力与应变成正比。
然而,当混凝土受到较大的载荷时,它会进入非弹性阶段,这时应力-应变关系就变得非线性。
这是由于混凝土内部发生了裂缝、塑性变形和损伤,导致了非线性的应力-应变关系。
在非弹性阶段,混凝土的刚度也会发生变化,即切应力与切变应变之间的关系不再是线性的。
为了描述混凝土的非线性行为,工程界提出了许多数学模型,如弹塑性模型、退化本构模型、损伤本构模型等。
这些模型基于试验数据和理论,通过适当的参数来描述混凝土在不同应力条件下的本构行为,从而可以用来分析和设计混凝土结构的性能。
除了动力本构关系,混凝土的破坏准则也是设计中必须考虑的因素之一、破坏准则描述了混凝土在受载过程中破坏的方式和破坏标志,可以用来评估结构的安全性。
常见的混凝土破坏准则包括:1.极限强度破坏准则:这是最常用的破坏准则之一,它基于混凝土的强度特性来评估结构的破坏。
根据该准则,当混凝土受到的应力超过其极限强度时,破坏就会发生。
2.临界应变破坏准则:这个准则基于混凝土的应变特性来评估结构的破坏。
根据该准则,当混凝土的应变达到一定的临界值时,破坏就会发生。
3.裂缝宽度破坏准则:这个准则关注混凝土内部的裂缝情况,当裂缝宽度超过一定的限值时,破坏就会发生。
不同的破坏准则适用于不同的结构和加载条件,工程师需要根据具体情况选择合适的破坏准则来评估结构的安全性。
总之,混凝土的动力本构关系和破坏准则是设计和评估混凝土结构时必须考虑的重要因素。
通过了解混凝土的材料性质和行为规律,工程师可以更好地设计和预测混凝土结构在受载过程中的性能和安全性。
混凝土结构的动态响应原理与分析一、简介混凝土结构的动态响应是指结构在受到外部力的作用下,产生的振动现象。
对于混凝土结构而言,其动态响应是一种复杂的物理现象,其中包含了多种因素的相互作用。
因此,对于混凝土结构的动态响应进行分析和研究,可以帮助我们更好地理解混凝土结构的性能与行为,为结构的设计和施工提供有力的支持。
二、动态响应的原理混凝土结构的动态响应原理可以分为两个方面:结构的振动特性和结构的受力变形性质。
1. 结构的振动特性结构的振动特性是指结构在受到外部力的作用下,产生的振动的频率、振幅和振动模态等参数。
对于混凝土结构而言,其振动特性主要与结构的构造、尺寸、材料、初始状态等因素有关。
具体来说,混凝土结构的振动特性可以通过结构的自振频率、振幅和振动模态等参数来描述。
其中,自振频率是指在没有外界干扰的情况下,结构自身产生的振动频率。
自振频率越高,结构的振动越快,反之亦然。
振幅是指结构产生的振动的最大位移值。
振动模态是指结构产生的振动的形态和振幅分布情况,不同的振动模态对应不同的振幅和位移分布情况。
2. 结构的受力变形性质结构的受力变形性质是指结构在受到外部力的作用下,产生的应力、应变和位移等物理量的变化情况。
对于混凝土结构而言,其受力变形性质主要与结构的材料性质、初始状态和受力状态等因素有关。
具体来说,混凝土结构的受力变形性质可以通过结构的应力、应变和位移等物理量来描述。
其中,应力是指结构内部各点受到的单位面积的力量,是描述结构受力状态的重要参数。
应变是指结构在受到力的作用下,单位长度内的形变量,是描述结构变形状态的重要参数。
位移是指结构各点相对于初始位置的位移量,是描述结构受力变形情况的重要参数。
三、动态响应的分析方法混凝土结构的动态响应分析方法主要包括模态分析和时程分析两种方法。
1. 模态分析模态分析是指在给定结构外界载荷的情况下,通过分析结构的振动模态和自振频率等参数,来确定结构的动态响应特性。
混凝土结构的动态响应原理与分析混凝土结构是一种广泛应用于建筑、桥梁、水利等领域的重要结构形式。
在使用过程中,混凝土结构可能会受到外部载荷、地震等因素的影响,导致结构发生动态响应现象。
因此,混凝土结构的动态响应原理与分析成为了工程领域中的重要研究方向。
一、混凝土结构的动态响应特征混凝土结构的动态响应特征包括结构振动模态、振动频率和振幅等。
其中,结构振动模态是指结构产生振动时,不同部位的振动方式和振动形态。
振动频率是指结构在振动时的频率,通常用赫兹(Hz)表示。
振幅是指结构在振动时的最大位移。
混凝土结构的动态响应特征与结构的初始状态、载荷类型、荷载大小、结构形式等因素有关。
在设计和分析混凝土结构的动态响应时,需要考虑这些因素的综合影响。
二、混凝土结构的动态响应分析方法混凝土结构的动态响应分析方法主要包括模型构建、载荷分析、求解振动方程和分析振动响应等步骤。
1.模型构建模型构建是指将实际的混凝土结构建立成数学模型。
建立混凝土结构的数学模型是动态响应分析的关键步骤,它直接影响到分析结果的精确度和可靠性。
常用的模型构建方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
其中,有限元法是最常用的模型构建方法之一。
它将结构分割成若干个小单元,并对每个小单元进行分析和计算,最终得到整个结构的动态响应特征。
2.载荷分析载荷分析是指对混凝土结构所受到的外部载荷进行分析和计算。
在动态响应分析中,外部载荷通常包括自重、静载荷和动载荷等。
其中,动载荷是混凝土结构发生动态响应的重要原因。
在进行载荷分析时,需要考虑载荷类型、大小、方向等因素。
常用的载荷分析方法包括静力分析和动力分析等。
其中,动力分析是动态响应分析的核心环节。
3.求解振动方程求解振动方程是指对混凝土结构的振动方程进行求解。
在进行振动方程求解时,需要确定结构的初始状态、计算振动模态和频率等参数。
求解振动方程通常采用数值方法,包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
其中,有限元法是求解振动方程最为常用的方法之一。
第4l卷增刊2011年4月建筑结构BuildingStructureV01.41S1Apr.2011
混凝土结构动力模型重力失真效应分析原朵仙,马裕超(山西省第二建筑设计院,长治046000)[摘要]由动力试验模型在任意配重条件下与原型结构的动力相似关系,通过有限元软件ETABS建立某框架模
型。分析其在结构自重和地震共同作用下的内力反应及重力失真效应的影响,得出在模型设计时加速度相似常数不宜过大,同时也验证了动力相似关系的正确性。[关键词]混凝土结构;模型试验;重力失真效应;相似关系中田分类号:TU317文献标识码:A文章编号:1002-848X(2011)S1・1077-02
AnalysisOngravitydistortioneffectfordynamicconcretestructureYuanDuoxian。MaYuchao(.nIeSecondArchitecturalDesignInstituteofShanxiProvince。Chichi046000。China)A掇嘲:Framemodelw舶establishedbyETABSsdtwarewitIldymlmicsimilitudelawdprototypestructureunderarbitrary
ballast.n地intemalforcesunderstructuresravityandseisnficandtheeffectdWRVegravitydistortionWe,reanalyzed.The
resultsshowtheacceleration8in]ih"constantcan’toversize.TIleco玎屯cn舢dthe
similitude
law惴verified.
Keywords:COllCl'etestructure;modelteat;gravity
distortioneffect;similitudelaw
l问题的提出在结构振动台模型试验中,按照相似理论的要求,严格满足经典相似理论的全部条件,是很难实现的,其中最主要的就是重力失真效应问题。在高层结构的振动台模型试验中,由于振动台承载能力的限制,按照相似理论计算的配重不可能全部加到模型上面去,这样,模型结构就通常为非满配重模型,也称欠质量人工质量模型。模型配重减少后带来的问题就是造成因S。≠l而使模型失真,这时为保证地震作用的等效,通常做法是提高台面加速度的输入。由于试验在重力场中进行。重力加速度相似系数S。=l,而振动台台面输入的加速度相似系数却大于l,按照相似理论的量纲分析要求,所有的加速度相似系数必须相等,因此,这种台面加速度相似系数与重力加速度相似系数不一致的问题就客观存在,习惯上称之为重力失真效应。在配重不足的情况下推导出的相似关系,仅仅是在地震作用下引起的结构动力反应.如位移反应、速度反应、加速度反应以及地震作用引起的构件内力的相似.但是.构件在地震和静力荷载共同作用下的内力反应并不相似。只有当重力对结构的影响比地震动引起的影响小的多时。可以忽略重力影响¨。1。本文建立了3层框架模型.对其进行弹性阶段的动力分析.从中可以看出结构自重和地震共同作用下的内力反应的不相似性,而这种不相似就是由于重力失真效应引起的。2相似关系采用量纲分析法推导动力试验模型在任意配重条件下与原型的相似关系"..J,见表l。假设条件:1)竖向压应力对结构抗侧刚度无影响,即刚度比SI=SESl.2)各集中质量由竖向压应力乘以结构横截面面积求得,即质量比s。=s,s;,其中相似
常数S。和S占可分别根据模型配重后的实际质量和模型材料首先确定。模型弹性阶段配重不足的动力相似关系裹l物理量相似天系物理基相似关系长度LS』面积AS^=si
竖向压应力矿S。地震作用,sr=s≯・;=SOS.S}竖向压应变FS.;so/sF频率,sf=s—s冀_
弹性模量£&质爱ms.=s搿剪应力rs,tscs,2刚度^SA=S≯Jsl=(SJS^)“5剪应变,sc_&时问l
z(s≯/sE)饥5
质鼍密度口s。Is√g{输入加速度。S.
线佗移#sI=s./s;
反应速度i瓯=s。(s≯/s£)n5
角位移口s・;s/sIIs口s/sE反戊加速度¥S;
翦)3vsr=s,;s≯≯}弯矩^fsⅣ=_s声l=sos。s}
3计算模型
某3层框架,原型结构层高3m,楼层总高度9m。场地类别为Ⅱ类,构件尺寸:柱为500ram×500mm。梁为300ram×600ram,楼板厚为120ram,采用C30混凝土;模型参数Sf=1/10,SE---1/2,由s。=s占s;/5。即s。Is。=s层s;,改变s。调整配重,建
作者简介"Mr朵仙.本科.高级工程师。眦l:ff035蜘882@139.o咖。1078建筑结构2011年立四种不同配重的模型见表2。四种配重模型表2
模型四S。l2345_1/200(满配)l/枷l/西∞l/8∞
附加质量/kg349.213158.221.8
柱底轴力(重力)/Nl∞1.1545.5363.7272.7
4分析结果使用SAP2000有限元软件分析上述四个模型,对其进行弹性时程分析,得到其底柱的峰值内力见表3—6。输入地震波为ElCentro波,表中lg=9809al,压力为负,拉力为正。肌为重力作用下柱轴力,柱弯矩很小可不计;%与%分别为地震作用引起的柱附加轴力和弯矩;Ⅳ、肘分别为静力和地震共同作用的合力和合力矩;盯为相应的柱边合应力。模型一:S。=1/200表3工况Nc,NNr/NM—N・mm,N彬N・m口}聪}o7度小震359al—l∞l496—10426一3879.98度小震709aJ—109l9712—99412—3399.57度中震1000ll—l∞ll柏18一粥1.I18—2939.09度小震140,a—I∞l19625一895.125—2378.58度中震2∞gal—109l27935—81235一1565.77度大震220,a—109l3仿40—7硒40一1221.38度大震400训—l∞lS∞70一531701241..O9度大震6200a—109I866llO—225llO4388.1模型二:S。=1/400表4工况N。,NN∥NMz/S・mM,N朋/N・m口,N,莳7度小震359a1一545496—4966一I凹5.58度小震70鲥—5459712—44812—1215.17度中震lOOoIl—545140培—40518—754.69度小震l柏gal—5451%25—3∞25—194.18度中震2∞d一s4527935一2酯35618.77度大震220,a—5453仿柏一2∞409∞.I8度大震4000a—5455∞7015703425.49度大震620一—5458酌1103211106572.5模型三:S.=1/600表5工况,v。/NN—NM∥・mMN肼/N-mo'/N/m27度小震359al一363.7496—314.76-970.38度小震7唰—363.79712—2的.712一艟9.97度中震noovd—3B.7l●018—223.718一扮.49度小震140列—363.719625一167.7丛531.I8度中震2000a—3∞.727935—84.7351343.97度大震220训—363.73∞40一鳃.740l锻.38度大震4000a—3配.75∞为196.3704150.69度大震6200a—363.7866110502.31107297.7模型四:S。=1/800表6工况Nc/NH—NMg/s・mN,N彬N・m口,N≠o7度小震359al一”2.7496一223.76—606.38度小震709al—272.79712一175.712一125.97度中震loogal—272.7l加18—132.718334.69度小震1409al一”2.719625—76.725895.18度中震2009al—272.7279356.3351707.97度大震2209丑l—272.73054032.3402052.38度大震4009al—272.75∞70287.3704514.69度大震6209al—272.7866llO593.3i107661.7综合对比各个模型在7度中震1009al时内力值,见表7。7度中震1009al时内力值表7工况,v。/NN—NM/N-mN,NM,N・m
口7N,o
模型一一l∞1.1l柏18一蛄1.118—2939.O
模型二—5舒l柏18—4∞18一754.6
模型三一363.714018一223.7墙—29.4
模型四—272.714018一132.718334.6
5结论通过对四个模型的分析可以得出:随着附加配重的减小,在静力荷载作用下的柱内力同比例减小,而地震作用引起的附加内力不变,构件在地震和静力荷载共同作用下的内力反应并不相似。模型一柱边在7度大震2209al与8度大震4009al之间某个加速度值开始出现拉应力;而模型二是在9度小震1409al与8度中震2009al之间出现拉应力的;依次模型三是在7度中震1009al与9度小震1409al之间,模型四是在8度小震709al与7度中震1009al之间。即减小配重、增大加速度输入后,构件开裂的时间提前了,可以看出重力失真效应的影响,因此在模型设计时加速度相似常数S.不宜过大,同时这也验证了动力相似关系的正确性。
参考文献[1]杨旭东.振动台模型试验若干问题的研究[D].北京:中国建筑科学研究院.2005.[2]鲁亮,吕西林.振动台模型试验中一种消除重力失真效应的动力相似关系研究[J】.结构工程师,2001,(4):45舶.
[3]杨树标,李荣华,等.振动台试验模型和原型相似关系的理论研究[J].河北工程大学学报。2007,24(1):8・11.[4】孟庆利,黄思凝,郭迅.钢筋混凝土结构小比例尺模型的相似性研究[J].世界地震工程,2008,24(4):l一6.