《鋼管混凝土應力相關非線性材料阻尼研究》是依託北京交通大學，由王元豐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋼管混凝土應力相關非線性材料阻尼研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王元豐
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼管混凝土具有強度高、抗震性能好等優點，在橋樑、高層建築中得到廣泛套用。目前，由於機理複雜、理論與試驗研究困難，對於鋼管混凝土阻尼國內外尚無專門研究。在工程抗震分析中，鋼管混凝土阻尼比一般取為常數，這將使結構動力分析結果的可靠性受到很大影響。.本項目將針對鋼管混凝土的阻尼特性進行研究，首先採用試驗方法測定鋼管混凝土材料的線性粘滯阻尼和非線性應力相關阻尼。並基於申請者前期建立的應力相關阻尼理論分析方法，給出鋼管混凝土材料的線性和非線性阻尼計算公式。通過試驗和理論分析，預測鋼管混凝土構件損耗因子，並分析相關因素的影響。考慮阻尼非線性對結構動力回響的影響，建立一套完整的應力相關阻尼系統動力回響分析方法，並對鋼管混凝土結構地震回響進行分析。該項研究有助於非線性阻尼理論和鋼管混凝土結構抗震分析理論的發展及其工程套用，具有很大的挑戰性和原始創新性。
結題摘要
本課題在總結和歸納阻尼已有研究的基礎上，開展了素混凝土在強迫振動下的軸向滯回試驗研究，通過試驗獲得了應力幅值、載入頻率、應力水平與混凝土材料能量損耗及損耗因子的關係，同時給出了建議公式。試驗結構表明：混凝土材料的耗能特性與振動的幅值有著明顯的正相關性。利用OpenSEES平台，採用雙線性鋼材本構關係模型、約束混凝土本構模型及混凝土加卸載準則，計算了鋼管混凝土軸壓構件及壓彎構件彈性階段的單位體積損耗能量，給出了鋼管混凝土的應力相關材料阻尼的計算公式，並針對參數敏感性進行了分析。採用解析疊代的方法，給出了鋼管混凝土結構應力相關阻尼的求解方法，並對簡諧荷載下的混凝土梁和鋼管混凝土梁進行了應力相關阻尼比求解。分別採用粘滯阻尼和應力相關阻尼模型對兩座鋼管混凝土拱橋進行了地震回響分析，計算結果表明採用應力相關阻尼模型計算的地震回響要大於採用粘滯阻尼比為0.05的地震回響。製作了鋼管混凝土構件，利用自由衰減的方法進行了考慮徐變因素影響下的阻尼比測試，同時基於復頻率等效的方法求解了丫髻沙大橋的模態阻尼比。結合試驗和計算的結果，給出了鋼管混凝土阻尼比的建議值為0.02-0.03。
