留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2009年  第26卷  第增刊Ⅱ期

显示方式:
综述
颗粒物质及其多尺度结构统计规律
王光谦, 孙其诚
2009, 26(增刊Ⅱ): 1-007.
摘要:
颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系,在自然界中广泛存在,比如泥石流、岩土和堰塞体等。与之相关的土力学和泥石流动力学等唯象理论发展较为完善,它们侧重于工程应用,对深层次的物理机制并没有深入研究。颗粒物质由于其离散性和强耗散性,相关凝聚态物理学和力学理论不能很好地应用,近20年来其基础研究是科学的前沿,逐渐形成一门新的学科——颗粒物质力学。该文首先简要回顾了颗粒物质的研究历史,理清了发展的脉络,对比了不同学科之间的内在关系,指出基于凝聚态物理学、固体力学和流体力学等科学成就,建立宏观性质的微观理论是颗粒物质力学的主要研究内容;指出了颗粒体系具有典型的多尺度结构特点,认为合理分割结构层次、正确理解不同层次的物理过程、确定它们之间的关联是颗粒物质机理研究取得突破的可行研究途径。以二维颗粒体系的单剪数值模拟实验为例,简单介绍了颗粒体系微观、细观和宏观等三个尺度的统计规律。
高速列车安全运行研究的关键科学问题
金学松, 郭 俊, 肖新标, 温泽峰, 周仲荣
2009, 26(增刊Ⅱ): 8-022,.
摘要:
介绍了全世界高速铁路发展现状和中国高速铁路网的发展规划。列举了高速铁路在过去运营过程中出现的几次重大脱轨事故和引起脱轨事故的原因。详细讨论了关系到高速列车安全问题研究的一些关键科学问题,这些问题主要包含高速列车在高速运行条件下车辆/线路耦合动态行为分析建模和数值方法,以及在复杂状态下安全评估和分析方法。这里所指的复杂状态是指列车在高速运行状态下,车辆和轨道系统某些部件发生故障和失效、或遭到强横风和旋风的袭击、或地震发生的情况。阐述了现有车辆轨道耦合动力学模型存在的问题,如果使用它们能够有效准确地对高速列车/线路耦合动态行为和在复杂环境下高速运动时进行可靠地安全评估和分析,需要对这些模型在空间耦合范围、频率影响范围的建模进行扩大,结构重要连接件的线性建模考虑由非线性建模代替,从正常工作状态到非正常状态进行建模改进。并提出高速列车安全问题的主要研究内容。
超高韧性水泥基复合材料基本性能和结构应用研究进展
李庆华, 徐世烺
2009, 26(增刊Ⅱ): 23-067.
摘要:
超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是一种新型高性能纤维增强水泥基复合材料,自20世纪90年代出现以来,引起了世界范围内的关注。该文综述了该材料在土木工程结构应用相关方面的国内外研究现状,系统介绍了UHTCC的基本力学性能及其耐久性。为满足不同工程需要,目前已经开发出了多种具有特殊性能和制备工艺的UHTCC材料。鉴于其特殊的力学性能、良好的耐久性和制备工艺的多样性,UHTCC在结构应用中的应用前景十分广泛。该文着重讲述了有关UHTCC结构应用相关工作的研究成果及部分工程实例,如作为混凝土保护层提高结构耐久性、作为耗能材料提高结构抗震性、开发新型结构形式以及既有结构物的修复等。
现代密封转子动力学研究综述
曹树谦, 陈予恕
2009, 26(增刊Ⅱ): 68-079.
摘要:
对转子密封动力学的发展给出了比较全面的综述,特别是针对现代高参数密封转子的存在问题、研究内容及主要成果进行了介绍。将密封转子动力学的研究分为4个方面:1) 对密封力模型及其计算方法的研究;2) 对密封力集总参数(8 个动力系数)的识别;3) 不同形式密封(含减阻结构和预旋等)对转子失稳的影响;4) 转子/密封动力学模型的建立和分析。对取得的主要成果概括为:1) 以Muszynska模型为代表的集总参数模型;2) 密封力线性动力系数的识别方法;3) 简单转子/密封系统的分岔与混沌等复杂行为;4) 近年正在开展的CFD (Computational Fluid Dynamics)与密封/转子相结合的研究取得的进展。最后附有包含经典成果与最新成果的100余篇参考文献。该文可供从事密封转子动力学方面的研究人员参考。
铅粘弹性阻尼器的开发、研究与应用
周 云, 吴从晓, 邓雪松
2009, 26(增刊Ⅱ): 80-090.
摘要:
铅粘弹性阻尼器是作者研制的一种新型复合型阻尼器,由铅芯、粘弹性材料等组成,通过铅芯的塑性变形和粘弹性材料的剪切滞回变形耗能,具有位移相关型阻尼器和速度相关型阻尼器复合特性。根据实际工程的不同需求,先后研究出了铅橡胶阻尼器、组合式铅橡胶阻尼器、铅粘弹性阻尼器和钢铅粘弹性阻尼器等。该文介绍了上述阻尼器的耗能原理、构造和特点,对不同类型的铅粘弹性阻尼器进行了滞回性能试验,研究结果表明:该种阻尼器具有较好的耗能能力、大变形能力和抗疲劳性能。采用双线性模型、双线性-RO模型和Bouc-wen模型对铅粘弹性阻尼器的滞回性能进行了模拟,模拟的滞回曲线与试验所得的滞回曲线吻合的较好。给出了铅粘弹性阻尼减震结构和耗能支撑构件的设计方法。最后,介绍了铅粘弹性阻尼器在部分实际工程中的应用实例。
混凝土结构服役智能化的若干研究进展
陈伟球, 严 蔚
2009, 26(增刊Ⅱ): 91-105.
摘要:
混凝土结构要实现服役智能化必须具备环境自感应、健康自监测和损伤自适应的功能。这无法在传统的土木工程学科自身范围内予以解决,还涉及到了力学、物理、化学、数学、材料、计算机、信息、传感器等诸多领域。结合该课题组近几年的相关研究,该文就混凝土结构服役智能化的两个专题进行了介绍和讨论:一是机电阻抗法用于混凝土结构健康监测的理论与实验研究:二是新型传感器特性及相关问题的研究。即使对这两个专题进行较深入的研究也将牵涉到不同的学科、方法和物理尺度,因此混凝土结构服役智能化的最终实现将极大地依赖于学科的交叉与综合,依赖于世界科技的整体发展水平。最后给出了若干研究展望。
广州市城市地下空间开发利用分析
张季超, 丁晓敏, 庞永师, 李伍平, 童华炜, 郑先昌, 许 勇
2009, 26(增刊Ⅱ): 106-114.
摘要:
开发利用城市地下空间有利于完善城市功能,充分发挥城市的社会效益、环境效益和经济效益。该文介绍了国内外城市地下空间开发利用现状、以新中轴城市地下空间为例,简述新技术应用、消防设计和投融资模式,可供类似工程借鉴。
超高车辆撞击桥梁上部结构研究:损坏机理与撞击荷载
陆新征, 张炎圣, 何水涛, 卢 啸
2009, 26(增刊Ⅱ): 115-125.
摘要:
近年,超高车辆撞击桥梁上部结构的事故频繁发生,严重威胁桥梁结构安全与城市交通运行。为减小超高车辆撞击桥梁上部结构造成的损失,需要提高桥梁上部结构抗撞能力,然而国内相关研究仍很不足。该文基于精细化非线性有限元和事故案例分析,研究超高车辆撞击桥梁上部结构的损坏机理与撞击荷载。分析结果表明:超高车辆撞击使桥梁上部结构产生整体变形损伤、局部破坏甚至落梁破坏,撞击荷载包括撞击冲量和局部冲击力,不同车型撞击荷载差别较大。
基本方法
平面曲梁面内自由振动分析的自适应有限元法
袁 驷, 叶康生, 王 珂
2009, 26(增刊Ⅱ): 126-132.
摘要:
该文将杆系结构自由振动精确分析的Wittrick-Williams算法、导护型Newton法和基于单元能量投影(EEP)超收敛计算的自适应有限元法有机结合,应用于平面变截面曲梁面内自由振动的分析,可以得到数值精确解,即频率和振型的精度均可满足用户事先给定的误差限。通过对无限细密网格上的有限元模型作自由度的凝聚可转化为精确动力刚度模型的分析对比,为自适应有限元法建立了与精确动力刚度法之间的等价关系、等价公式和等价算法。并对精确动力刚度法中两阶段算法给出了自适应有限元的实施方案。该文给出了有代表性的数值算例,计算结果表明:该方法是一种精确、可靠、高效的自由振动分析方法。
混凝土各向异性损伤模型的数学和热力学表述
吴建营, 李 杰
2009, 26(增刊Ⅱ): 133-147.
摘要:
迄今为止,无论是细观损伤模型、宏观(连续)损伤模型还是微平面模型等方法,均难以合理地描述混凝土等准脆性材料的各向异性损伤。为了(部分)解决这一问题并考察这些模型之间的内在联系,首先发展了连续损伤力学模型的数学表述方法即改进的张度表示理论,引入宏观体积模量和剪切模量定向分布函数,并将相应的球量损伤和偏量损伤定向分布函数展开为宏观损伤变量的傅里叶级数形式,建立了弹性损伤材料刚度张量与宏观损伤变量之间的一般关系式。利用上述方法,采用损伤标量描述球量空间各向同性损伤,分别采用损伤标量和二阶损伤张量描述偏量空间的非线性行为,建立了相应的各向同性损伤和正交各向异性损伤模型而无需引入应变等效或能量等效等唯象学假定。其次,基于内变量理论和不可逆热力学基本原理发展了与上述数学表述方法等效的热力学表述方法,给出了材料Helmholtz自由能的一般表达式,并利用最大损伤耗散原理建立了宏观损伤变量的演化法则。作为示例,给出了上述各向同性损伤和正交各向异性损伤模型的热力学表述方法。最后,为了探讨材料微裂缝演化对宏观力学行为的影响,选取反映材料微观结构的组构张量作为宏观损伤变量,发展了混凝土二阶和四阶微平面模型的数学表述和热力学表述,建立了宏观和微平面层次各物理量如损伤变量、损伤能释放率、损伤耗散以及损伤演化法则等之间的内在联系。所建立的损伤力学模型数学和热力学表述方法具有较好的通用性,可以应用于今后混凝土多尺度损伤模型研究。
人行桥的人致振动理论与动力设计
陈政清, 刘光栋
2009, 26(增刊Ⅱ): 148-159.
摘要:
随着人行桥跨度的不断增大、新型轻质高强材料的日益运用以及对桥梁美学和城市景观的追求,人行桥的基频不断降低,其振动及带来的行走舒适性问题也相继日益突出。自英国千禧桥关闭事件以来,国内外学者对人行桥的人致振动尤其是横向振动进行了大量的研究。该文介绍了人行桥的人致振动理论及动力设计方法,重点阐述了人行桥大幅横向振动分析的主要理论:直接共振理论、人桥相互作用理论及参数共振理论。最后以国内某曲线人行斜拉桥为例,展示了人行桥的动力设计全过程。
自锚式悬索桥体系转换过程非线性行为与施工控制方法的试验研究
张俊平, 黄海云, 刘爱荣, 梅力彪, 李永河
2009, 26(增刊Ⅱ): 160-167.
摘要:
依据广州猎德大桥1/10比例的全桥模型试验,针对自锚式悬索桥体系转换过程中的非线性行为作了相关的试验研究,揭示了体系转换过程中吊索索力、主缆变形演变规律的内涵与外延,阐明了体系转换过程中的施工控制目标,指出了自锚式悬索桥两阶段施工控制方法,分析了施工误差的影响规律,提出了误差控制与调整方法,得出了同类桥梁的设计及施工控制可借鉴的结论。
一种适合于农村民居的抗震实用技术
尚守平, 姚 菲, 刘 可, 周志锦, 刘 沩
2009, 26(增刊Ⅱ): 168-174.
摘要:
该文针对我国广大农村民居的特点,分别介绍了针对既有建筑与新建建筑的抗震实用新技术。对于既有建筑,可采用性能好、造价低廉的高性能水泥复合砂浆薄层(HPFL)加固,加固形式包括复合砂浆钢筋网薄层与砖墙组成的组合圈梁、组合构造柱的加固方法与组合剪刀撑加固法;对于新建建筑,可采用在房屋的基础顶面设置一种新型的钢筋-沥青复合隔震层,该隔震层有效的减震效果、低廉的造价和简易的施工方法适宜在广大农村新建房屋建筑中推广使用。
结构随机动力激励的物理模型:以脉动风速为例
李 杰, 阎 启
2009, 26(增刊Ⅱ): 175-183,.
摘要:
以脉动风速为背景,展示了基于物理建立结构动力激励模型的基本思想与具体路线。根据经典湍流理论,阐述了均匀剪切湍流中的惯性子区和剪切子区所服从的物理规律,并根据物理随机系统的基本思想,建立了形式十分简单的标准化随机Fourier波数谱模型。应用概率密度演化方法,得到了剪切子区与惯性子区分界位置 的概率分布,统计给出了基本随机变量地面粗糙度 和标准高度10min平均风速 的概率分布。研究表明:基于物理的随机Fourier波数谱理论预测结果与实测Fourier波数谱的均值曲线符合良好,可望为结构抗风设计与可靠度评价提供较为合理的动力输入模型。
结构健康监测-智能信息处理及应用
姜绍飞
2009, 26(增刊Ⅱ): 184-212.
摘要:
经济的发展和科技的进步使许多大型结构得以兴建。如何对这些大型结构的健康状况进行监测、日常管理以便在结构发生事故之前提前预警,以减少灾害的损失成为目前人们关心的问题。大型结构健康监测系统的开发为这个问题提供了一种有效的方法。然而,大型结构具有较多的结构冗余度和环境荷载的不确定性;此外,来自监测系统的海量数据也包含大量的噪声和不确定性。如何合理有效地处理来自健康监测系统海量不确定测量数据与信息,进而对结构的健康状况进行评价成为国内外同行关注的热点和难点。智能信息处理是近几年发展起来的新型信息处理技术,它是将不完全、不可靠、不精确、不一致和不确定的知识和信息逐步改变为完全、可靠、精确、一致和确定的知识和信息的过程和方法。它的出现和发展为以上难题提供了一条途径和技术保障。基于此,该文从结构健康监测涉及的以上主要问题入手,对智能信息处理技术从现代信号处理、神经网络、模糊理论、数据融合(信息融合)、分形理论、粗糙集、进化计算等方面对它们在结构健康监测与损伤诊断领域取得的研究成果进行了归纳总结,并对今后该领域需要进一步开展的工作进行了探讨和展望。研究发现,智能信息处理是结构健康监测与检测领域的有效技术和今后发展趋势。
锈蚀钢筋混凝土旧桥超限及极限荷载作用的现场破坏性试验研究
张建仁, 彭 晖, 张克波, 郝海霞
2009, 26(增刊Ⅱ): 213-224.
摘要:
长期的服役以及频繁的超限车载将引起桥梁的损伤及性能退化,这类型桥梁在远超过其设计荷载的超限车载及极限荷载作用下的力学行为及真实承载能力一直是国内外研究人员努力的重要科学问题。进行实桥破坏性试验是进行这方面研究最直接有效地方法,但限于试验机会、成本、难度等原因这种试验开展很少。该文利用湖南省长沙市一座服役43年的钢筋混凝土简支T梁桥拆除重建的机会对该桥实施了现场破坏性试验,利用千斤顶加载模拟超限状态下的两轴、三轴重车荷载,进行了超限车辆荷载作用下的既有梁桥受力性能的试验研究,考察了超限车载下钢筋混凝土旧桥的结构反应,分析了超限车载循环对结构损伤累积的影响。在此基础上采用2台500t千斤顶以跨中加载方式进行了整桥破坏性试验,研究了桥梁加载至破坏全过程的力学性能尤其是极限状态下的力学行为。该文工作具有显著的创新性,将对桥梁设计理论的发展和既有桥梁承载力评估方法的研究起到重要的指导作用。
带缝剪力墙与普通剪力墙结构抗震性能对比分析
杨卓强, 李 珠, 刘元珍
2009, 26(增刊Ⅱ): 225-229.
摘要:
研究一种新型保温承重结构体系—玻化微珠保温墙模带缝剪力墙体系,利用有限元软件ANSYS建立该结构体系仿真模型,进行结构抗震动力分析,并与普通剪力墙结构进行了对比。采用模态分析法确定了两种结构的自振频率和振型,采用时程分析法进行弹性变形计算,找到该结构的破坏模式。仿真分析表明:竖缝的存在降低了结构刚度和自重,在地震作用下,结构振动频率减小,因此降低了结构地震作用效应;通过实际地震波和人工模拟波分析表明,该结构体系弹性层间位移角和顶点位移都很小,结构具有较大抗侧刚度,抗震能力较强。
低层民居台风可靠度分析初探
陈朝晖, 郑小宇
2009, 26(增刊Ⅱ): 230-234,.
摘要:
分析了我国东南沿海福建地区典型低层民居在台风下的破坏机理,提出了低层民居的主要破坏模式包括:屋面及屋架结构破坏模式、外墙墙体破坏模式、门窗破坏模式等,采用蒙特卡罗法分析了结构抗台风可靠度,初步探讨了低层民居各部位在不同台风年极值风速及风向下的失效概率,分析结果显示低层民居的主体结构如屋架、柱等在台风下具有较高的可靠度,破坏主要集中在屋面瓦、外墙及门窗上,上述研究为低层民居抗台风设计及台风风灾危险性分析提供了依据。
其他工程学科
输电线微风振动的CFD数值仿真
李 黎, 孔德怡, 龙晓鸿, 梁政平
2009, 26(增刊Ⅱ): 235-240.
摘要:
为了分析输电线微风振动的机理和风能输入功率,将输电线微风振动简化成二维圆柱绕流,研究了基于计算流体力学的数值仿真方法。首先计算静止输电线在亚临界横向风场中卡门涡街脱落,通过与经典文献相比证明了模型的有效性。接下来用该模型计算了振荡输电线的振幅对涡街脱落的影响规律,并在此基础上计算了输电线风能输入功率与其振幅的关系。经过与风洞实验曲线比较分析,证实了微风振动的机理和其自限性特点,研究了不同风能输入功率曲线的适用性。
超大型弧门流激振动试验研究
骆少泽, 张陆陈, 樊宝康
2009, 26(增刊Ⅱ): 241-244.
摘要:
对某水利枢纽溢洪道超大型工作弧门流激振动问题,应用实验模态分析方法研究弧门的结构动力特性,提出了结构设计优化方案,分别通过水工模型、水弹模型试验研究弧门振动的激励荷载特性与流激振动响应,取得满意结果。研究结果表明,弧门结构提高了抗振能力。在上水良好、避免停留0.6开度―0.7开度、规范操作等条件下弧门不至于产生危害性振动。
改进的Kelvin碰撞分析模型
叶 昆, 李 黎
2009, 26(增刊Ⅱ): 245-248.
摘要:
在强烈地震作用下紧密相邻的结构将会发生碰撞从而导致结构部件或者整体结构的严重破坏。由于结构碰撞是一复杂的非线性问题,为了研究碰撞作用下结构的响应,使用合理的碰撞分析模型是十分有必要的。该文首先对文献中已有的碰撞分析方法或模型进行了介绍,讨论了它们之间的不足。然后针对Kelvin模型的不足提出了改进,并对改进的Kelvin模型中的阻尼常数确定进行了理论推导。最后通过数值试验证明改进的Kelvin模型及其参数确定的理论假设和推导是正确合理的,能够在实际的工程结构碰撞分析中获得可靠的结果。