地震作用下无粘结预应力筋的滑动耗能效应

预研中首次提出地震作用下无粘结力筋滑动耗能效应的概念。本项目的研究结果如下；对成品直线和曲线形无粘结力筋的滑动粘滞系数进行了测定；在一定范围内该系数随侧压务的增加而增大。对配有直线力筋的框架以及配有曲线力筋的框架分别进行了线性和开裂后非线性阶段的自由衰减振动实验，结果表明在正常配筋情况下力筋的滑动耗能是重要的耗能机理。配有曲线筋时，力筋滑动耗能阻尼随振幅的增大而增大。对地震和拆除时可能发生的力筋破坏，提出了端部切断后力筋运动的计算方法。对直线筋、曲线筋、线性、非线性情况下框架力筋滑动能耗均提出了计算模式，结果与实验符合较好。此耗能不依赖结构损伤，可在设计中充分利用来提高预应力结构的抗震能力。

以高层建筑群为研究对象，提出群楼体系的概念进行地震作用下多个建筑与土体耦合场的动力相互作用问题的研究。首先，采用解析和数值计算方法，研究群楼体系的耦合阻抗函数，进而研究多个建筑与土体相互作用对结构动力特性影响的变化机理，并建立耦合场下结构动力特性变化的计算模型；其次，根据群楼体系内结构地震反应的相互作用现象，提出群楼效应的概念，并定义群楼相互作用系数指标用以定量分析群楼效应，随后对建筑分布分别采用周期模型和随机模型进行结构地震反应分析，将群楼体系中与建筑特征有关的量看作随机变量，从而建立群楼相互作用系数的统计计算模型；第三，进行理论分析和振动台试验的对比研究，验证计算模型的合理性；最后，根据理论分析、数值计算和实验研究的结果，以现有单体建筑下土－结构动力相互作用简化计算模型为基础，提出一个反映群楼效应影响的简化计算模型，用于群楼体系的抗震分析和设计。

在地震作用下结构产生的内力(剪力、弯矩、轴向力、扭矩等)或变形(线位移、角位移)等的现象。

目前，我国西南地震带附近已建或在建了一批200-300m级高堆石坝，因此深入认识地震作用下的堆石体锚固效应细观机制并确保大坝在极端条件下的安全稳定有重要的现实意义。本项目以地震动作用下堆石体的细观响应为研究主线，考虑了动力作用对堆石体颗粒破碎的影响，建立了堆石颗粒动力损伤本构模型。颗粒破碎对颗粒集合体的力学响应有着显著的影响，本项目一方面研究了考虑真实形状的单颗粒破碎的力学行为，并发现了颗粒形状对于破碎强度的韦伯分布影响的一般规律；另一方面，进一步对不同破碎模式带来的宏细观影响进行探究，模拟了不同破碎模式下，单轴压缩实验中颗粒集合体破碎演化过程及结果，重点探究了静水压力状态对破碎演化带来的影响，并对破碎发生的空间关系进行了分析。同时，本项目研究了堆石颗粒表面细观特征对动力响应的影响，建立了三维随机多面体颗粒动力接触模型和锚杆与堆石体相互作用动力接触模型，提出了考虑堆石体动力锚固效应的三维随机散粒体模拟方法。通过物理试验和数值分析，在宏、细观多层次上揭示动力作用下堆石体的力学响应及锚固效应作用机理；改进了现有的堆石体宏观动力本构模型，并探讨其合理性和适用性，并提出了加锚堆石体宏观力学参数的确定方法。本项目的研究成果将有助于推动堆石体宏细观动力学发展，可为我国西部高烈度地震区的200m~300m级高堆石坝建设提供重要的理论依据和技术支持，并推动相关领域设计和研究工作的发展，提高我国高堆石坝的设计和研究水平。 2100433B