P-Δ效应对结构残余位移需求的影响

1

作者 刘巴黎 李芝轩 +1 位作者 胡进军 谢礼立 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第5期65-76,共12页

为揭示P-Δ效应对基于损伤结构残余位移延性需求的影响规律,基于Park-Ang损伤模型建立单自由度体系基于损伤的残余位移延性系数μres谱,研究场地类别、弹性稳定系数θ、极限延性系数μu以及滞回模型对基于损伤μres谱的影响。通过回归分... 为揭示P-Δ效应对基于损伤结构残余位移延性需求的影响规律,基于Park-Ang损伤模型建立单自由度体系基于损伤的残余位移延性系数μres谱,研究场地类别、弹性稳定系数θ、极限延性系数μu以及滞回模型对基于损伤μres谱的影响。通过回归分析,建立考虑P-Δ效应的基于损伤μres谱预测方程,对比分析基于延性和基于损伤μres谱的差异。研究结果表明:场地类别对基于损伤μres谱的影响不超过10%;不考虑P-Δ效应时,μu对基于损伤μres谱的影响超过20%,考虑P-Δ效应时,μu对基于损伤μres谱的影响超过50%;与基于损伤理论的μres谱相比,基于延性理论的μres谱值估计趋于保守;构建了考虑P-Δ效应的基于损伤μres谱比预测方程。研究结果可用于结构残余位移延性需求准确评估以及结构抗震韧性评价。 展开更多

关键词 p-δ效应 残余位移 延性需求 损伤指数 性态设计

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基于能量法的基桩变形P-Δ效应模拟分析 被引量：6

2

作者 杨明辉 李勇智 罗宏 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期48-57,共10页

复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得... 复杂荷载下基桩受力分析是桩基设计计算重要内容之一.引入能量原理,针对基桩荷载倾斜与偏心的特殊情况,并考虑土体的成层特性,建立了三维基桩-土体系统能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移条件,基于有限差分方式得出了倾斜偏心荷载下基桩位移的半解析解答,该解答可充分考虑轴向与横向荷载共同作用对基桩变形的P-Δ放大效应.而后,开展了倾斜偏心荷载下单桩的室内模型加载验证试验.对比结果表明,本文理论解答与试验测试结果吻合较好,较好地模拟了组合荷载下基桩变形P-Δ放大效应.最后,对影响基桩P-Δ放大效应的主要因素进行了分析,结果表明,轴、横向荷载相对大小、桩顶自由段长度、桩身刚度及浅层地基土刚度等都对P-Δ放大效应有较大影响. 展开更多

关键词 单桩 倾斜偏心荷载 最小势能原理 变分原理 p-δ效应

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考虑荷载P-Δ效应的陡坡段桥梁基桩变形计算 被引量：2

3

作者 杨明辉 李俊儒 付大喜 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期168-177,共10页

位于陡坡段的基桩由于有较长的自由段以及临空面土体抗力的缺失,变形具有明显的P-Δ放大效应.引入变分原理,考虑陡坡段基桩承载的复杂性,假定土体位移是沿基桩径向的非线性衰减模式,建立了陡坡段三维基桩-土体系统总能量控制微分方程.... 位于陡坡段的基桩由于有较长的自由段以及临空面土体抗力的缺失,变形具有明显的P-Δ放大效应.引入变分原理,考虑陡坡段基桩承载的复杂性,假定土体位移是沿基桩径向的非线性衰减模式,建立了陡坡段三维基桩-土体系统总能量控制微分方程.在此基础上,结合不同边界条件及桩土位移协调条件,得出了复杂承载情况下陡坡段基桩变形的半解析差分解答,该解答可充分考虑各项荷载作用下的陡坡段基桩变形的P-Δ效应.为验证理论的正确性,开展了陡坡段基桩的轴横荷载下单桩的室内模型加载试验,将理论计算值与实测值进行了对比.结果表明,理论解答与试验测试结果吻合较好.最后,对影响陡坡段基桩P-Δ放大效应的各影响因素进行了定量分析.分析表明,陡坡段桥梁基桩的P-Δ放大效应随轴横向荷载比与桩顶自由长度增大而显著增大,随着土体刚度的增强而有所减小,同时陡坡坡度角增大对P-Δ效应有明显的提升作用. 展开更多

关键词 陡坡 桥梁基桩 p-δ效应 最小势能原理 模型试验

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时变轴力下结构P-Δ效应高精度分析方法 被引量：1

4

作者 李鸿晶 杨筱朋 伍小平 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2020年第5期11-23,共13页

传统的P-Δ效应分析方法多为基于离散结构模型的方法,对于时变轴力情形,通常难以保证计算精度或计算效率方面的需求。为更精确地反映P-Δ效应对结构动态响应的影响,本文应用微分求积(differential quadrature,DQ)原理,提出一种高精度、... 传统的P-Δ效应分析方法多为基于离散结构模型的方法,对于时变轴力情形,通常难以保证计算精度或计算效率方面的需求。为更精确地反映P-Δ效应对结构动态响应的影响,本文应用微分求积(differential quadrature,DQ)原理,提出一种高精度、无需迭代计算的结构动力P-Δ效应分析方法。以质量和刚度物理特性连续分布的大高宽比结构体系为研究背景,建立横向和轴向均任意分布的动态荷载共同作用下的结构运动偏微分方程。利用DQ原理,基于控制微分方程的强形式进行空间离散,并利用DQ权系数矩阵修正法处理边界条件。结合无条件稳定的Newmark常平均加速度法,建立包含P-Δ效应影响的结构动态响应稳定分析方法。将本文方法计算得到的动力响应与通用有限元软件的分析结果进行对比,表明在计算连续体结构P-Δ效应时,本文方法具有很高的计算精度,无需划分单元,只需使用9~10个Chebyshev-Gauss-Lobatto节点(CGL节点)即可得到非常精确的动态响应分析结果,而传统P-Δ效应分析方法需要划分近100个有限单元才能达到同样的精度。本文方法还能清晰地揭示时不变轴力和时变轴力改变结构横向振动特性的本质,既可获得重力二阶效应对结构动态响应影响的规律,亦可方便地开展时变轴力下动力P-Δ效应及其动态响应的分析,而不会增加额外的计算工作量。 展开更多

关键词 p-δ效应 时变轴力 微分求积 高阶分析方法 分布参数体系

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P-Δ效应对高层高耸结构地震反应影响的研究 被引量：7

5

作者 陈礼建 《工程抗震》 2001年第4期3-7,15,共6页

本文通过 5种结构的深入研究 ,找出了P Δ效应对结构动力反应的影响规律 ,并在此基础上提出了P Δ效应对结构弹性动力反应及一般钢筋混凝土结构的弹塑性动力反应的影响未必总是不利 ,且影响很小 ,一般远小于 10 % ,可以不予考虑。但对... 本文通过 5种结构的深入研究 ,找出了P Δ效应对结构动力反应的影响规律 ,并在此基础上提出了P Δ效应对结构弹性动力反应及一般钢筋混凝土结构的弹塑性动力反应的影响未必总是不利 ,且影响很小 ,一般远小于 10 % ,可以不予考虑。但对顶部质量、刚度剧收的高耸结构 (如电视塔、烟囱、高塔 建筑联合系统等 )弹塑性地震反应的影响不容忽视 ,主要表现在大震下可能急剧加大高耸结构顶部的鞭梢效应 ,很可能成为高耸结构顶部首先破坏的主要原因 ,文中提出若干看法和建议。 展开更多

关键词 鞭梢效应 p-△效应 高层建筑 高耸结构 高耸结构

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基于刚度矩阵分析法的变刚度橡胶支座力学性能研究 被引量：1

6

作者 杨静 潘文 +1 位作者 张岩岩 蔡正 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期106-118,共13页

在橡胶支座力学行为基础上提出了一种适合隔离三维地震或竖向振动的新型变刚度橡胶支座,并阐述了能解决变刚度支座非均质体力学问题的刚度矩阵分析法。首先,基于常用橡胶支座解析解和压剪试验的非线性响应分析,采用刚度矩阵分析法对该... 在橡胶支座力学行为基础上提出了一种适合隔离三维地震或竖向振动的新型变刚度橡胶支座,并阐述了能解决变刚度支座非均质体力学问题的刚度矩阵分析法。首先,基于常用橡胶支座解析解和压剪试验的非线性响应分析,采用刚度矩阵分析法对该支座进行计算,其结果和试验值高度一致验证了该方法计算精度较高。接着,对比三种支座结果:在相同外部荷载和材料参数下,厚层支座力和变形最大,变刚度支座和普通支座力和变形显著低于厚层支座;不同轴压下,P-Δ效应表现为厚层支座力和变形及水平刚度受轴压影响最为显著,而变刚度支座与普通支座受轴压影响较小。通过算例表明,可通过调整变刚度支座实现竖向刚度的优化。综合而言,变刚度支座对力和变形的承载能力较好,为三维隔震(振)提供了一种简单实用的解决方案。 展开更多

关键词 变刚度橡胶支座 刚度矩阵分析法 厚层橡胶支座 三维隔震(振) p-δ效应

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不同边界条件下隔震橡胶支座的力学性能和稳定性 被引量：1

7

作者 杨静 潘文 赖正聪 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第35期15174-15186,共13页

在大跨度空间结构、高层建筑和桥梁等工程中,隔震橡胶支座端部的柔性约束或倾斜对其力学性能和稳定性有着显著影响。基于支座两端有任意转角和相对位移的理论,并结合固端约束条件下的试验结果进行非线性响应分析。研究发现:在特定状态... 在大跨度空间结构、高层建筑和桥梁等工程中,隔震橡胶支座端部的柔性约束或倾斜对其力学性能和稳定性有着显著影响。基于支座两端有任意转角和相对位移的理论,并结合固端约束条件下的试验结果进行非线性响应分析。研究发现:在特定状态下支座水平位移的理论解和试验结果高度一致。继而,通过在四种边界条件下对支座进行对比分析,进一步探讨了支座在最不利边界条件下的力学性能。分析表明:随着顶部转角的增大,支座顶部弯矩由抗倾覆变为倾覆弯矩。此外,支座P-Δ(轴压-水平位移)效应为:随着轴压的增加,支座倾覆临界角增加。然而,无论是顶部转角还是轴压增加,均会导致支座内力增大、变形加剧以及水平刚度下降,尤其是底部弯矩的显著增加,容易引起支座内部橡胶局部破裂,从而导致支座整体的失稳。 展开更多

关键词 隔震橡胶支座 边界条件 倾覆临界角 转动效应 p-δ效应

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BRB不同布置高层钢框架BRBF静动力性能分析

8

作者 狄明 王小鹏 +2 位作者 吴永松 陈宜虎 包恩和 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2024年第3期34-44,共11页

以高层钢框架BRBF建筑为研究对象,以BRB不同布置形式为主要研究参量,对高层BRBF建筑进行二阶非线性分析,探讨高层BRBF建筑静动力性能,研究高层BRBF建筑中BRB最优设计方法。(1)从高层BRBF的静态持有性能来看,各高层BRBF建筑满足BRB减震... 以高层钢框架BRBF建筑为研究对象,以BRB不同布置形式为主要研究参量,对高层BRBF建筑进行二阶非线性分析,探讨高层BRBF建筑静动力性能,研究高层BRBF建筑中BRB最优设计方法。(1)从高层BRBF的静态持有性能来看,各高层BRBF建筑满足BRB减震及“强柱弱梁”的抗震设计要求,P-Δ效应对高层BRBF的弹塑性极限承载力和层刚度均有递减作用,忽略P-Δ效应影响会造成高层钢框架设计不安全;高层钢框架增设BRB,可改善P-Δ效应的影响;BRB交错布置的交错型建筑的稳定性好、弹塑性极限承载力值和层刚度值最大。(2)从高层BRBF的动态需求性能来看,高层钢框架增设BRB后各层的层间位移角和层间残余变形明显减小,BRB的塑性耗能占比基本在90%以上,说明BRB作为整体结构的第一道抗震防线,具备良好的耗能减震作用;同时,交错型建筑的减震、耗能效果显著。综上分析,高层钢框架BRBF结构中BRB交错布置方式最优。 展开更多

关键词 高层BRBFs BRB布置形式 p-δ效应 静态持有性能 动态需求性能

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成层地基中倾斜偏心荷载下单桩计算分析 被引量：16

9

作者 赵明华 李微哲 +1 位作者 杨明辉 单远铭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期670-674,共5页

针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P-△效应并计入桩身自重和桩侧摩阻力的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同... 针对工程中地基土性质变化的具体情况,假定地基系数满足(mz+C)的线性增长规律,考虑P-△效应并计入桩身自重和桩侧摩阻力的影响,采用矩阵计算方法,分别得到单层土中倾斜偏心荷载作用、桩段顶端倾斜偏心荷载作用以及桩身水平分布荷载共同作用下的竖向单桩计算分析的幂级数解答。并在此基础上,利用上述两幂级数解答对成层地基中倾斜偏心荷载下单桩的受力进行了分析计算,列出了具体的计算步骤;最后,结合某具体实例,对上述方法进行了验证,结果表明,该解答与实际吻合较好,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 桩基础 单桩 倾斜偏心荷载 成层地基 幂级数解答 p-δ效应

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成层土中轴横受荷桩水平响应的非线性解 被引量：5

10

作者 邢康宇 陆洪智 +3 位作者 陈耀春 王新国 张凯顺 吴文兵 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期166-174,共9页

对于承受轴向荷载的水平受荷桩,以往研究大多基于线弹性或弹塑性水平荷载传递模型。为提升轴横受荷桩的计算设计水平,采用轴向荷载传递法计算桩身轴力,考虑桩身轴力引起的P-Δ效应,基于双曲线型水平荷载传递模型考虑桩-土体系变形的非... 对于承受轴向荷载的水平受荷桩,以往研究大多基于线弹性或弹塑性水平荷载传递模型。为提升轴横受荷桩的计算设计水平,采用轴向荷载传递法计算桩身轴力,考虑桩身轴力引起的P-Δ效应,基于双曲线型水平荷载传递模型考虑桩-土体系变形的非线性特征,对成层土中轴横受荷桩的水平响应进行分析求解,得到了轴横荷载作用下桩身变形和内力的非线性有限差分解,并采用MATLAB语言编制了计算程序。使用模型试验算例与基于现场试验的有限元算例对非线性解的准确性进行对比验证,结果表明:计算结果与算例数据吻合良好,可靠性较高;采用不同荷载传递模型的计算结果在不同荷载水平下有所差异,在较大荷载水平下桩-土变形的非线性特点不容忽视。 展开更多

关键词 轴横受荷桩 p-δ效应 双曲线模型 非线性解 有限差分

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传统民居抬梁式木构架抗侧力性能试验研究 被引量：4

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作者 沈银澜 刘辉 +3 位作者 周敬轩 陈中伟 王利辉 周海宾 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期759-772,共14页

为了解北方地区传统民居抬梁式木构架的抗震性能,制作了三榀足尺木构架模型,开展了低周往复的拟静力抗侧试验,研究木构架的受力特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度的退化、耗能规律等,揭示不同柱基础及荷载条件对木构架抗侧力性能的... 为了解北方地区传统民居抬梁式木构架的抗震性能,制作了三榀足尺木构架模型,开展了低周往复的拟静力抗侧试验,研究木构架的受力特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度的退化、耗能规律等,揭示不同柱基础及荷载条件对木构架抗侧力性能的影响.研究结果表明:馒头榫连接的木构架是一种变刚度的摇摆体系,主要的表现形式为柱脚翘起,馒头榫节点的拔榫量;木构架竖向荷载下存在明显的P-Δ二阶效应,该影响不可忽略;在大变形下由于二阶效应不能自己复位,主要借助外部荷载进行复位;允许柱脚滑移使木构架在低周往复水平荷载下表现出更为明显的摇摆特性,相比柱脚限制的情况耗能能力减弱,捏拢效应更为严重,但在一定程度上保护馒头榫节点;竖向荷载增大有助于提升木构架的抗侧性能;作为山墙位置的木构架竖向荷载偏小,容易导致木构架的抗侧承载力与耗能能力不足.研究成果将为北方传统村落"四梁八柱"木结构民居抗震性能的评估、修缮与加固提供科学依据. 展开更多

关键词 传统木构民居 四梁八柱 木构架 抗震性能 试验研究 p-δ效应

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围垦填土对邻近新建桥梁的影响分析 被引量：8

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作者 高宏伟 邓会元 程德林 《铁道建筑》 北大核心 2021年第1期39-43,共5页

为了研究滨海滩涂围垦对邻近桥梁的影响,以宁波滨海新建杭甬(杭州—宁波)高速公路复线宁波段高架桥紧邻围垦工程为例,建立模型研究不同的桥梁与海堤距离情况下新建桥梁施工、海堤施工、围垦填土等的工序对邻近桥梁桩基的影响。计算结果... 为了研究滨海滩涂围垦对邻近桥梁的影响,以宁波滨海新建杭甬(杭州—宁波)高速公路复线宁波段高架桥紧邻围垦工程为例,建立模型研究不同的桥梁与海堤距离情况下新建桥梁施工、海堤施工、围垦填土等的工序对邻近桥梁桩基的影响。计算结果表明:海堤施工、桩顶荷载施工及围垦填土对桩基水平位移的影响随着海堤距离增加呈指数函数衰减,拟建海堤距离桥梁180~220 m时,相同施工工序下,海堤距离桥梁每增加20 m,桩基最大水平位移可减少20.4%~23.7%;不同施工工序下,围垦填土的影响大于海堤施工;在围垦填土后施工桩顶荷载会出现重力二阶效应(P-Δ效应),导致桩身变形进一步增加,而在海堤施工和围垦填土之间施加桩顶荷载,有助于降低邻近桥梁桩基所受到的影响。 展开更多

关键词 桥梁桩基础 围垦填土 水平位移 数值模拟 p-δ效应

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白鹤滩水电站升船机塔柱结构抗震性能分析

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作者 张毅濠 陶桂兰 +1 位作者 郜宁静 童峣 《人民长江》 北大核心 2020年第4期174-179,共6页

采用ABAQUS有限元软件建立了白鹤滩水电站升船机塔柱结构有限元模型,研究塔柱结构在地震荷载作用下的位移、加速度和应力响应。计算结果表明:在单独水平地震作用以及水平、竖向地震共同作用下,塔柱顶部的水平位移最大值分别为30.59 cm和... 采用ABAQUS有限元软件建立了白鹤滩水电站升船机塔柱结构有限元模型,研究塔柱结构在地震荷载作用下的位移、加速度和应力响应。计算结果表明:在单独水平地震作用以及水平、竖向地震共同作用下,塔柱顶部的水平位移最大值分别为30.59 cm和31.84 cm,均小于水平位移限值,满足规范要求。为研究塔柱结构的P-Δ效应影响,对水平和竖向地震作用下的塔柱结构进行考虑非线性的动力时程分析。结果表明:考虑P-Δ效应后,结构的动力响应总体呈现放大效果,位移最大值、加速度最大值和应力最大值增幅在10%左右,说明P-Δ效应会在一定程度上削弱结构的抗震性能,因此在此类高耸结构的抗震性能研究中,P-Δ效应的影响不可忽略。 展开更多

关键词 塔柱结构 p-δ效应 抗震性能 有限元模型 高扬程升船机 白鹤滩水电站

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