无形的电动出行方式:研究印度东部非正规化的电动人力车
《Energy Research & Social Science》:The invisible electric mobility: Examining the informalized electric rickshaw in Eastern India
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时间:2025年10月10日
来源:Energy Research & Social Science 7.4
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砌体填充非线性对隧道-土-结构相互作用(TSSI)中框架结构响应的影响研究。采用两阶段分析法(TSAM)结合修正的弹塑性本构模型,系统分析偏心距、土-结构界面摩擦系数及框架-填充墙界面条件对结构损伤的影响。结果表明弹性模型低估剪切变形(β)和最大拉伸应变(?99t),尤其在对称偏心(e/B=0)时填充墙塑性显著影响结构响应,据此提出改进的TSSI评估设计规范。
本研究探讨了在隧道施工过程中,填充墙体的非线性行为对框架结构响应的关键影响。为了更准确地评估结构损伤,研究采用了经过验证的两阶段分析方法(Two-Stage Analysis Method, TSAM)。与传统的弹性方法不同,研究引入了一种精细的弹塑性本构模型(CDP*),以更好地模拟填充墙体在实际工程中的复杂行为。此外,研究还考虑了填充框架的完整三维几何形状,包括填充墙体的尺寸、柱子的截面、楼板的厚度以及相邻柱子和楼层之间的跨度。
在隧道施工对结构的影响评估中,填充墙体的存在往往被忽视,但它们对结构的整体刚度和强度有着显著的影响,特别是在横向和剪切荷载作用下。填充墙体表现出典型的对角支撑特性,这种特性在结构受力时可以显著改变其行为模式。然而,当前的研究主要集中在裸框架结构上,对填充墙体非线性行为的探讨相对较少。因此,本研究旨在填补这一空白,系统地分析隧道施工对填充框架结构的影响,特别是填充墙体非线性行为在结构损伤评估中的作用。
研究采用了TSAM方法,并在ABAQUS环境中进行数值模拟。TSAM方法避免了对隧道施工过程和土壤非线性响应的直接建模,而是通过在结构节点施加隧道引起的绿色场变形来模拟其影响。这种方法已被用于多种研究,包括实验和数值模拟,以评估隧道施工对裸框架结构的影响。本研究进一步扩展了TSAM的应用,考虑了填充墙体的非线性行为,并通过参数化研究分析了建筑偏心度、横向跨度、框架-填充墙体界面条件以及土壤-基础界面属性等因素对结构响应的影响。
建筑偏心度是研究中的一个重要参数,它影响填充墙体内部的弯曲和拉伸区域分布。研究通过四种不同的偏心度场景进行分析:场景1为偏心度为0(基准情况),场景2为偏心度为0.25,场景3为偏心度为0.5,场景4为偏心度为0.75。所有其他条件均与基准情况保持一致,以确保分析的准确性。研究还详细描述了建筑横向宽度在弯曲和拉伸区域的分布情况,这些数据基于高斯分布模型进行计算。
在评估框架结构的刚度时,研究采用了Timoshenko梁理论,结合加载试验来计算弯曲和剪切刚度。通过三点加载试验,研究同时考虑了框架结构在荷载作用下的两种变形机制:弯曲变形和剪切变形。总变形则代表了在中心荷载作用下,这两种变形机制的综合效果。研究通过比较不同参数下的变形情况,进一步分析了填充墙体非线性行为对结构响应的影响。
研究结果表明,传统的弹性模型在评估剪切变形(β)和拉伸应变(?99t)时存在低估现象,尤其是在对称配置(e/B=0)的情况下,填充墙体的塑性行为对结构响应起主导作用。因此,本研究提出了新的评估指南,以提高现有框架结构评估框架的准确性,特别是在考虑填充墙体非线性行为的不同参数条件下。这些新的评估指南不仅能够更精确地预测结构在隧道施工中的行为,还能为实际工程中的结构设计和安全评估提供支持。
研究还讨论了TSAM方法在实际应用中的局限性。由于TSAM方法未考虑隧道施工的进展或土壤的非线性行为,可能会导致对土壤-结构刚度相对关系的高估或低估。此外,框架元素被建模为线弹性材料,忽略了其在隧道引起的变形下的潜在屈服行为。这种简化可能会影响对结构响应的准确预测,因此在实际应用中需要进一步考虑这些因素。
本研究的成果对于隧道施工对现有建筑结构的影响评估具有重要意义。通过系统地分析填充墙体的非线性行为,研究为工程师和研究人员提供了更全面的视角,以理解隧道施工对建筑结构的具体影响。这些成果有助于提高隧道-土壤-结构相互作用(TSSI)评估的准确性和可靠性,从而为城市基础设施建设中的结构安全提供保障。
此外,研究还强调了在实际工程中考虑填充墙体非线性行为的重要性。填充墙体在建筑结构中扮演着关键角色,其非线性特性在结构受力时可能会显著改变整体行为。因此,未来的研究应进一步探索填充墙体在不同工况下的非线性响应,以及这些响应对结构整体性能的影响。这将有助于制定更合理的结构设计标准,确保建筑在隧道施工等外部荷载作用下的安全性和稳定性。
研究还提到,通过TSAM方法,可以更高效地进行结构分析,而无需对隧道施工过程进行复杂的建模。这种方法在实际工程中具有较大的应用潜力,尤其是在处理大型建筑群或复杂地质条件下的隧道施工问题时。然而,研究也指出,TSAM方法在某些情况下可能无法完全反映土壤和结构的复杂相互作用,因此需要结合其他方法进行综合评估。
总的来说,本研究通过系统地分析填充框架结构在隧道施工中的响应,揭示了填充墙体非线性行为对结构损伤评估的重要影响。研究不仅提供了新的评估指南,还强调了在实际工程中考虑填充墙体非线性特性的必要性。这些成果对于提高隧道施工对建筑结构影响的预测精度,以及优化结构设计和安全评估具有重要的指导意义。
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