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2007年  第24卷  第增刊Ⅱ期

综述
引黄入晋—万家寨引黄工程综述及高新技术应用
李 珠, 刘元珍, 闫 旭, 任够平, 王育青
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-032.
摘要:
引黄工程是从根本上解决山西水资源紧缺,促进山西经济社会发展和生态环境可持续发展,维系国家新型能源和重化工基地发展的大型跨流域引水工程。介绍了万家寨引黄工程的线路组成和水工建筑物布置情况。介绍了三项高新技术:隧道掘进、预应力钢筒混凝土管道输水及预应力数字化张拉技术在引黄一期工程中的应用。研究了三项技术的关键技术环节,针对实际应用时的工程条件及施工难点,提出相应的施工方法及对策,为今后类似水工建设工程项目施工提供参考。
力学在飞机结构设计中的应用与发展
庄 茁, 王向东, 张朝晖, 林勇文, 赵志明, 滕 锦, 王 璞
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-007.
摘要:
首先阐述了飞机结构中的力学问题。基于我们近几年的研究工作,从若干方面介绍了力学在飞机结构设计中的应用与发展,如机身的广布疲劳损伤蔓延的断裂力学计算和风险评估,鸟撞驾驶舱盖和起落架落震的强度问题,以及低速冲击作用下机翼的复合材料层合板的脱层和基体断裂问题等。
智能混凝土与结构
李 惠, 欧进萍
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-061.
摘要:
智能混凝土是通过将极少量具有某种特殊功能的材料复合于传统的混凝土材料中形成的具有多功能特性或某一种特殊功能特性的新型土木工程结构材料。与其他智能材料相比,智能混凝土是多功能本征性智能材料,可从本质上提高工程结构的性能。自感知混凝土(纳米混凝土、碳纤维混凝土)、自阻尼混凝土和自愈合混凝土等是智能混凝土研究的热点。总结了近年来作者在智能混凝土的制备、性能、机理,以及智能混凝土结构等方面的研究成果,并指出需进一步研究的问题。
广义复合基础的概念和工程实践
宰金珉, 周 峰, 梅国雄, 王旭东, 翟宏飞, 周桂阳
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-020.
摘要:
上部结构、基础、地基(含桩基)始终是一个共同作用着的整体,衡量这个整体是否安全可用,主要看建筑物的平均沉降与差异沉降是否满足要求。研究表明:对地基(含桩基)的支承刚度的大小和分布进行合理的调整是差异沉降控制设计最有效的方法。在此基础上提出了广义复合基础的概念,并对地基土承载力的合理取值进行讨论,同时给出了几种对地基支承刚度进行合理分布的方法,尤其是自适应变形调节器的研制,为解决端承桩复合桩基应用的难题提供了可能性。工程实例的成功应用表明:该文提出的广义复合基础的设计方法和相应的变形调节装置具有广阔的应用前景。
预应力FRP加固混凝土结构技术研究与应用
杜修力, 张建伟, 邓宗才
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-074.
摘要:
介绍了笔者进行的预应力芳纶纤维布和碳纤维筋加固混凝土结构的一些主要研究成果,内容包括:预应力芳纶纤维布永久锚具的开发;预应力芳纶纤维布的应力松弛损失研究;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪性能研究;温度对芳纶纤维布配套粘结材料的力学性能影响研究;体外预应力碳纤维筋局部加固混凝土梁的力学性能研究;碳纤维筋预应力粗纤维混凝土梁的抗震性能研究;预应力纤维布加固混凝土结构的工程应用等。
水库及其环境影响
徐礼华, 刘素梅
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-044,.
摘要:
简述国内外水库建设现状,从水库作用,水库对气候、水质及生物种类的影响,以及水库移民等方面分析了水库对自然环境和社会环境的影响,重点讨论了水库蓄水引发的地质灾害,包括水库淤积、库岸滑坡与渗漏、水库诱发地震等;对处理库区地质灾害提出了一些建议和对策。
几种特殊土地基的工程特性及地基处理
白晓红
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-098.
摘要:
城市化和工业化进程的快速发展,使得土木工程向各种复杂地基条件的区域发展,特殊土地基的工程特性引起工程师的重视。总结了湿陷性黄土、液化土、盐渍土等几种山西地区常见的特殊土的重要工程性质,提出了相应的地基处理方法以及工程注意事项;最后针对山西采煤大省的特点,对老采空区上建(构)筑物基础的稳定性评价、勘察技术及处治技术进行了论述。
桥梁抗震的研究进展
王克海, 李 茜
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-082,.
摘要:
San Fernando地震、唐山大地震、Loma Prieta地震、Northridge地震、阪神地震、集集地震等破坏性地震使交通系统严重毁坏,地震造成的交通中断直接影响着救灾工作的进行,扩大了次生灾害损失,使生命财产遭受巨大损失。近30多年来,地震灾害的沉痛教训不断地警示着世人,使人们对桥梁的抗震研究工作逐渐受到重视,桥梁抗震理论及技术水平日渐提高。简要叙述了桥梁抗震研究中概念、分析方法、设计方法、抗震设计规范、减震加固技术的历史概况和现状,并展望了今后桥梁抗震研究的发展趋势。
典型古建筑保护中的基础性问题研究
雷宏刚, 李铁英, 魏剑伟
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-109.
摘要:
讨论了古建筑修缮原则中有关其结构方面的问题。整理1:100应县木塔比例模型风洞试验,得到木塔开窗和闭窗两种状态的风压体型系数;分析了木塔院区塔基土的工程物理性质和力学性质;得出了木塔的基础结构状况。云冈石窟存在多种病害,但最主要包括水害、裂隙发育和岩体崩塌、风化、环境污染,对这些病害的防治与治理方法是此类文物建筑的长期重点研究与实施内容。平遥古城墙为土筑墙体,年代久远,自然、人为损伤不断,坍塌时有发生,计算分析了几类典型损伤导致的墙体破坏特点。
高层建筑岩石洞室地基稳定性分析方法与应用
张永兴, 王桂林
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-120.
摘要:
随着地面与地下空间的综合开发利用日愈增多,地面建筑与地下工程的冲突也日愈突出,地处山区的山城重庆,这类问题尤为突出,研究岩石洞室地基的稳定性已成为重庆市建设中急需解决的一项重要课题。论文结合重庆市岩石洞室地基工程,通过理论研究、数值模拟实验、现场测试和智能识别等技术,较为全面系统地分析了岩石洞室地基的稳定性问题,明确了开洞地基和地基开洞的安全系数确定方法,建立了岩石洞室地基的智能识别系统,提出了研究复杂洞室地基稳定性的综合分析方法推荐思路框架。
建筑保温节能墙体的发展现状与展望
张泽平, 李 珠, 董彦莉
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-128.
摘要:
随着我国国民经济的快速增长,能源短缺问题日益严重。节能工作已成为可持续发展的重要保证。分析了建筑保温节能的重要性,我国建筑保温节能的政策要求,得出了墙体节能在建筑节能中占重要地位的结论。介绍了目前我国保温节能墙体的形式、各自的特点,以及一些发展成熟的保温墙体的做法;着重论述了玻化微珠这一新型环保节能型材料在墙体保温中的应用前景。结合我国实际情况,对我国建筑工程保温节能墙体的发展提出了几点建议。
基本方法
移动荷载下杆系结构内力包络图的精确计算
袁 驷, 叶康生, 林斯达
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-134.
摘要:
提出移动荷载作用下杆系结构内力包络图的精确计算方法。通过引入内力影响面和内力面概念,建立了结构内力随移动荷载位置变化的二元函数关系,该函数在荷载坐标方向上的最大值和最小值即为相应的内力包络值。该文采用最少数量的基础解组合得出这一二元函数,因而具有计算量少、结果精确的特点。数值算例表明该方法是一个精确、高效、实用的方法。
爆炸荷载作用下钢筋混凝土结构的动态响应与破坏模式的数值分析
方 秦, 陈 力, 张亚栋, 柳锦春
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-144,.
摘要:
在爆炸荷载(尤其是脉冲荷载)作用下,除了常见的弯曲破坏形态之外,钢筋混凝土结构还可能发生直剪破坏和弯剪破坏。如何准确地预测爆炸荷载作用下的钢筋混凝土结构动态响应和破坏特征是当前抗爆结构领域十分关注的课题之一。该文介绍作者近年来在这方面的一些研究成果,主要有:将三参数形式的应变速率型材料模型推广应用于二维状态下的混凝土本构关系,建立了弹粘塑性混凝土结构有限元分析方法;基于Timoshenko梁理论和弹粘塑性理论,分别采用有限差分法和有限元法,建立了土中浅埋钢筋混凝土结构动力响应和破坏模式的有限差分和有限元分析方法。对爆炸荷载作用下的典型钢筋混凝土结构计算结果表明:基于Timoshenko梁理论的有限差分分析方法和有限元分析方法能较好地模拟梁的动态响应和弯曲、弯剪以及直剪的破坏模式,而二维弹粘塑性混凝土结构有限元分析方法只能较好地模拟梁的弯曲破坏模式。
大跨度缆索承重桥梁非线性静风扭转失稳机理的研究
罗建辉, 陈政清, 刘光栋
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-154.
摘要:
建立了静风荷载作用下大跨度缆索承重桥梁的非线性扭转失稳模型,导出了求解平衡路径的非线性方程。对于静风扭转平衡路径的稳定性进行了全过程的理论分析。分析了升力矩系数和扭转刚度的非线性特性对于稳定条件、失稳点以及失稳机理的影响。静风扭转失稳的性质为跳跃式极值失稳。发生失稳的条件取决于升力矩系数和扭转刚度的曲线形状。只有当升力矩系数曲线有上凹段或扭转刚度曲线有下凹段存在时,扭转失稳才有可能发生。对于升力矩系数曲线不存在上凹段和扭转刚度曲线不存在下凹段时,平衡路径是稳定的,不会发生静风扭转失稳。扭转刚度的弱化是引起静风扭转失稳的因素之一。升力矩系数的非线性特性将引起等效刚度弱化,也是引起静风扭转失稳的因素之一。当初始攻角较大时,这种等效刚度弱化效应尤其应该给予重视。提出了新的失稳临界风速公式。公式统一,包含了非线性失稳及线性理论的结果;公式简洁,形式上与线性理论的公式相同。对于线性扭转刚度或线性升力矩系数的情形,临界点的物理意义明确、便于图解。新的临界风速公式还反映了初始攻角的影响。初始攻角增大,临界风速减小。
改型等强度壳的理论与工程应用
白雪飞, 任文敏, 郭日修
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-160.
摘要:
提出一种新型连接结构:在相邻的两段不同直径圆柱壳之间嵌入一段“改型等强度壳”,构成“柱-改型-柱”组合壳,使得两段不同直径的圆柱壳光顺地连接,可以大幅度降低结合部的局部弯曲应力。应用旋转壳有矩理论分析了这些组合壳的应力分布,对其工程应用——作为连接结构的“改型等强度壳”几何参数的选择提出了建议。
基于四边形面积坐标的广义协调轴对称单元
管楠祥, 岑 松, 陈晓明
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-167.
摘要:
利用了点组合广义协调和周广义协调条件,基于四边形面积坐标方法构造了含内参的4结点四边形空间轴对称单元AQACQ6。通过进一步对内参应变矩阵进行合理修正,从而形成新单元AQACQ6M,该单元能够通过强式分片检验。两种单元的位移场都达到对整体坐标的二次完备。数值算例表明:上述轴对称单元不仅精度高,而且抗网格畸变和几乎不可压缩问题能力优于等参单元,显示了面积坐标和广义协调理论的优越性。
超高层建筑束筒结构受确定性动力作用的半解析分析
龚耀清, 杨富莲
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-176.
摘要:
将超高层建筑束筒结构与其基础等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上具有三维连续分布刚度和质量特性的加劲薄壁筒组合体,并以此模型,对其在多维简谐动力作用下的稳态反应进行了半解析分析,并计算出了共振响应,那就是当激励荷载的频率与结构系统的自振频率很接近时,结构的动力响应会出现非常大的突变。计算结果表明:模型的简化是合理的、可行的,从而为超高层建筑束筒结构的整体动力分析提供了一种可行的方法,并给出了几点对此类结构的抗震设计有指导意义的结论。
土木工程学科
矩形钢管混凝土框架节点抗震性能试验研究
李 斌, 高春彦
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-181.
摘要:
通过三个矩形钢管混凝土框架节点(外加强环)模型的拟静力试验,以轴压比和梁柱线刚度比为参数,研究了该类框架节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能能力及其破坏特征。结论表明:矩形钢管混凝土框架节点滞回曲线呈饱满的“梭形”,耗能能力强;强度与刚度退化缓慢;在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,位移延性系数在3.5~4.48之间,满足延性节点的要求。经与钢筋混凝土框架、组合结构框架及钢框架节点抗震性能比较,可知:全钢管混凝土框架节点具有较好的受力性能和抗震能力,该文的研究成果可用于指导钢管混凝土结构的工程实践。
胶粉改性沥青桥面防水层界面抗剪性能试验研究
王 岚, 邢永明, 赵久敏, 郭莹莹
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-184,.
摘要:
利用剪切试验机对不同防水层厚度、不同温度及不同铺装层厚度下的防水层界面进行了动态剪切模型试验,研究胶粉改性沥青防水层与桥面水泥混凝土及其上沥青混凝土铺装层间的抗剪工作机理,分析了防水层厚度、温度、桥面铺装层厚度对界面抗剪性能的影响,并与其他防水材料进行了对比。试验分析结果表明:最佳胶粉改性沥青防水层厚度为1.5cm;随温度的升高,界面抗剪能力下降;桥面铺装层厚度对界面抗剪能力影响不大;在几种防水材料中,胶粉改性沥青防水材料效果最佳。
损伤方钢管混凝土框架加固后滞回性能试验与理论研究
辛立民, 王铁成, 张 凌
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-190.
摘要:
为了研究损伤方钢管混凝土结构加固后的抗震性能,基于一榀三层两跨的损伤方钢管混凝土框架加固后的拟静力试验,分析了反复水平荷载作用下框架的滞回性能,并根据滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型,研究了钢管混凝土框架的延性、强度与刚度的退化等性能。采用非线性有限元分析方法,将恢复力模型应用到混凝土弹性模量退化方程中,并对试验进行了数值模拟。结果表明:理论分析结果与试验结果吻合较好。
钢管混凝土构件在侧向冲击载荷作用下的挠度分析
任够平, 刘 斌, 王瑞峰, 李 珠
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-194.
摘要:
运用大型显式动力有限元分析软件 ANSYS/LS-DYNA对壁厚为3.5mm、3.8mm、4.5mm的钢管混凝土构件侧向冲击动力响应问题进行了仿真分析,对比了冲击点处残余挠度的模拟结果与试验结果,找出了挠度的主要影响因素,讨论了冲击局部变形和破坏问题。
其他工程学科
斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲
谈梅兰, 甘立飞, 王鑫伟
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-202.
摘要:
基于最小位能原理,研究了斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲问题。利用圆柱面坐标系,使接触非线性问题简化成了纯几何非线性问题。对于上端周向自由,下端铰支的钻柱,用Rayleigh-Ritz法得到了有一定横向载荷作用时,确定螺旋屈曲临界载荷无量纲形式的非线性积分方程。应用符号运算软件Maple10,对具体的工程算例进行了求解。研究发现:该文的计算结果与已有的实验结果吻合,说明钻柱的螺旋屈曲问题是非线性问题,同时也证实了该文的非线性算法的有效性。该方法可用于求解斜直井内的钻柱屈曲问题。
数值模拟通气角度对超空泡形态特性影响分析
黄海龙, 黄文虎, 王 聪, 黄庆新, 黄 薇
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-198,.
摘要:
基于混合网格,运用N-S方程及k- 湍流模型对均质超空泡流场求解。应用全空泡模型对在后体角度<通气角度≤90o变化范围的通气超空泡进行模拟。仿真结果与实验结果二者变化规律相一致,即仅改变通气角度其余仿真条件相同的条件下超空泡长度随着通气角度的增加而减小,超空泡最大直径变化与其相反。
向心关节轴承铰节点的试验研究
王 帅, 赵宪忠, 陈以一, 葛利俊
2007, 24(增刊Ⅱ): 0-208.
摘要:
某电视塔螺旋上升的外筒柱与楼面钢梁之间的连接采用了一种基于向心关节轴承的万向球铰节点,该节点由向心关节轴承、销轴、嵌固板和耳板等部件组成,构造复杂,为此进行了节点轴向和径向同步加载试验。通过跟踪测试,得到了节点各部件的应变和位移;并发现了关节轴承完好,而突缘与耳板的连接螺纹脱开等现象。利用ABAQUS进行了基于接触单元的节点弹塑性有限元分析,得到了节点各部件的力学性态,并据此给出了节点设计的改进建议。