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, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.ST10
摘要:
再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带，是再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展：首先，采用模型化再生粗骨料方法，研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响，揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理；从静力作用到动力作用，系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究，探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土内力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型；进一步考虑到再生粗骨料性能时空变异性，发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征，提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系；基于获得的本构模型，进行了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析，为再生粗骨料混凝土实际工程的安全应用提供了理论支撑；最后，提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。
再生粗骨料混凝土应力-应变关系是实现其材料到结构力学分析的桥梁纽带，是再生粗骨料混凝土结构基础理论的基石。介绍了作者团队多年来在再生粗骨料混凝土应力-应变关系方面取得的研究进展：首先，采用模型化再生粗骨料方法，研究了复杂界面过渡区对再生粗骨料混凝土破坏行为的影响，揭示了再生粗骨料混凝土细观损伤本质与演化机理；从静力作用到动力作用，系统地开展了不同工况下再生粗骨料混凝土应力-应变行为试验研究，探明了载荷条件对再生粗骨料混凝土内力与变形的影响规律并建立了相适应的力学与数学模型；进一步考虑到再生粗骨料性能时空变异性，发现了再生粗骨料混凝土力学响应的概率分布特征，提出了再生粗骨料混凝土随机损伤本构关系；基于获得的本构模型，进行了再生粗骨料混凝土构件时变可靠度分析和结构动力非线性分析，为再生粗骨料混凝土实际工程的安全应用提供了理论支撑；最后，提炼了相关研究结论并对未来研究工作进行了展望。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.08.0567
摘要:
开展纤维增强复合材料(FRP)-混凝土黏结界面动态剪切行为研究对FRP外贴加固混凝土构件抗冲击性能评估与设计具有重要意义。首先提出了基于混凝土3D细观模型和胶层零厚度内聚力单元的FRP-混凝土黏结界面动态剪切行为精细化数值模拟方法，并通过对比动态单剪试验和改进的缺口梁冲击试验中黏结界面的破坏模式和剪应力-剪切滑移关系以及FRP应变时程得到验证，重现了高加载速率下由于骨料和砂浆应变率增强效应导致的失效界面由混凝土层向胶层转移的试验现象。进一步通过分析骨料体积率、骨料类型和砂浆强度对黏结界面动态抗剪性能的影响，得出脱黏荷载和界面峰值剪应力均随骨料体积率和砂浆强度的增大而增大，而骨料类型影响较小。最后，通过与FRP加固RC梁的落锤冲击试验中冲击力和梁跨中挠度时程及其破坏模式对比，表明由于考虑了混凝土材料的非均质性，细观模型较宏观模型能更准确地重现FRP脱黏破坏、混凝土保护层脱落和RC梁裂缝分布特征，从而证明了本文方法在FRP加固RC梁抗冲击分析中的适用性。
开展纤维增强复合材料(FRP)-混凝土黏结界面动态剪切行为研究对FRP外贴加固混凝土构件抗冲击性能评估与设计具有重要意义。首先提出了基于混凝土3D细观模型和胶层零厚度内聚力单元的FRP-混凝土黏结界面动态剪切行为精细化数值模拟方法，并通过对比动态单剪试验和改进的缺口梁冲击试验中黏结界面的破坏模式和剪应力-剪切滑移关系以及FRP应变时程得到验证，重现了高加载速率下由于骨料和砂浆应变率增强效应导致的失效界面由混凝土层向胶层转移的试验现象。进一步通过分析骨料体积率、骨料类型和砂浆强度对黏结界面动态抗剪性能的影响，得出脱黏荷载和界面峰值剪应力均随骨料体积率和砂浆强度的增大而增大，而骨料类型影响较小。最后，通过与FRP加固RC梁的落锤冲击试验中冲击力和梁跨中挠度时程及其破坏模式对比，表明由于考虑了混凝土材料的非均质性，细观模型较宏观模型能更准确地重现FRP脱黏破坏、混凝土保护层脱落和RC梁裂缝分布特征，从而证明了本文方法在FRP加固RC梁抗冲击分析中的适用性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.08.0619
摘要:
通过定义混凝土无腹筋梁发生剪切破坏的斜截面，对其受弯性能进行分析，根据在开裂和极限状态的截面弯矩判断了斜截面的破坏形式，并确定了对应于斜截面破坏弯矩的混凝土无腹筋梁受剪承载力。为简化计算，提出了在集中荷载作用下混凝土无腹筋梁的受剪承载力建议计算公式；利用680个混凝土无腹筋梁的受剪性能试验数据，对建议计算公式的合理性进行分析，并采用概率方法计算得到了受剪承载力的可靠指标。研究结果表明：基于斜截面受弯性能分析的计算方法适用于预测混凝土无腹筋梁的受剪承载力，建议计算公式的计算结果与美国和欧洲相关标准的计算结果相近、保守程度相当，由此确定的受剪承载力可满足安全等级为二级、脆性破坏结构构件的可靠指标要求。本文研究结果可为我国新版标准的制定提供理论依据和设计公式参考。
通过定义混凝土无腹筋梁发生剪切破坏的斜截面，对其受弯性能进行分析，根据在开裂和极限状态的截面弯矩判断了斜截面的破坏形式，并确定了对应于斜截面破坏弯矩的混凝土无腹筋梁受剪承载力。为简化计算，提出了在集中荷载作用下混凝土无腹筋梁的受剪承载力建议计算公式；利用680个混凝土无腹筋梁的受剪性能试验数据，对建议计算公式的合理性进行分析，并采用概率方法计算得到了受剪承载力的可靠指标。研究结果表明：基于斜截面受弯性能分析的计算方法适用于预测混凝土无腹筋梁的受剪承载力，建议计算公式的计算结果与美国和欧洲相关标准的计算结果相近、保守程度相当，由此确定的受剪承载力可满足安全等级为二级、脆性破坏结构构件的可靠指标要求。本文研究结果可为我国新版标准的制定提供理论依据和设计公式参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0559
摘要:
为了保护桥墩免受车辆撞击造成的损伤及破坏，该文提出了一种基于U型阻尼器的新型防撞吸能装置，保护桥梁安全的同时吸收车辆大部分撞击能量。基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了新型防撞吸能装置在车辆撞击下的数值模型，并对其重要吸能构件-U形阻尼器进行了详细分析。对经典钢板低速冲击试验和钢筋混凝土梁冲击试验进行了模拟验证，分析结果表明该文所使用的数值模型可以较好的模拟钢材和混凝土在冲击作用下的挠度、冲击力和变形形态。基于此建模方法研究了U形阻尼器在不同截面参数下的耗能能力和破坏形态；对U形阻尼器进行了开孔优化；对比了普通桥墩和新型防撞吸能装置保护下的桥墩在车辆撞击下的动力特性。结果表明：U形阻尼器在经过截面多参数改进和开孔优化后，吸能能力达到了最佳；在车辆撞击的作用下，新型防撞吸能装置可以对内部的桥墩柱起到良好的保护作用，可在桥梁防护工程中应用。
为了保护桥墩免受车辆撞击造成的损伤及破坏，该文提出了一种基于U型阻尼器的新型防撞吸能装置，保护桥梁安全的同时吸收车辆大部分撞击能量。基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了新型防撞吸能装置在车辆撞击下的数值模型，并对其重要吸能构件-U形阻尼器进行了详细分析。对经典钢板低速冲击试验和钢筋混凝土梁冲击试验进行了模拟验证，分析结果表明该文所使用的数值模型可以较好的模拟钢材和混凝土在冲击作用下的挠度、冲击力和变形形态。基于此建模方法研究了U形阻尼器在不同截面参数下的耗能能力和破坏形态；对U形阻尼器进行了开孔优化；对比了普通桥墩和新型防撞吸能装置保护下的桥墩在车辆撞击下的动力特性。结果表明：U形阻尼器在经过截面多参数改进和开孔优化后，吸能能力达到了最佳；在车辆撞击的作用下，新型防撞吸能装置可以对内部的桥墩柱起到良好的保护作用，可在桥梁防护工程中应用。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0047
摘要:
为了精确研究块石形状对土石混合料剪切力学特性的影响，首先，提出了一种仅用常规相机和数字图像处理技术就能实现的真实块石逆向重构方法，建立了一个由6个粒组共210个块石模型组成的数据库；然后，提出了一种土石混合料细观结构精细化建模方法，建立了由不同球形度块石组成的土石混合料数值模型，并开展了数值直剪试验。结果表明：大多数块石顺着剪切方向转动，产生了明显的“齿轮效应”和“主应力旋转”；随着块石球形度的增大，块石间更易出现“齿轮失效”，使得强力链数量和旋转角度都减小，剪切带厚度变薄，从而造成土石混合料的剪胀性、抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均降低，其中内摩擦角呈线性减小趋势，粘聚力呈指数型减小规律；填方工程中，应优先选用球形度小的块石组成土石混合料。
为了精确研究块石形状对土石混合料剪切力学特性的影响，首先，提出了一种仅用常规相机和数字图像处理技术就能实现的真实块石逆向重构方法，建立了一个由6个粒组共210个块石模型组成的数据库；然后，提出了一种土石混合料细观结构精细化建模方法，建立了由不同球形度块石组成的土石混合料数值模型，并开展了数值直剪试验。结果表明：大多数块石顺着剪切方向转动，产生了明显的“齿轮效应”和“主应力旋转”；随着块石球形度的增大，块石间更易出现“齿轮失效”，使得强力链数量和旋转角度都减小，剪切带厚度变薄，从而造成土石混合料的剪胀性、抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均降低，其中内摩擦角呈线性减小趋势，粘聚力呈指数型减小规律；填方工程中，应优先选用球形度小的块石组成土石混合料。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0034
摘要:
为研究调谐型阻尼器对隔震结构在近断层脉冲地震作用下的减震效果，基于H∞和H2优化准则整理了调谐质量(TMD)、非传统调谐质量(NTMD)、调谐惯容(TID)和调谐粘性质量(TVMD)等4种典型调谐型阻尼器的最优参数理论计算公式，筛选出100条近断层脉冲地震动作为输入，采用单自由度体系对隔震结构进行数值模拟，分析了优化准则、阻尼器类型和质量比、隔震结构周期和阻尼比、地震动差异等对减震效果的影响。结果表明：4种同质量比的调谐型阻尼器对隔震层位移的减震效果由低到高依次为TMD、NTMD、TID和TVMD，设计参数应优选H2优化准则；质量比为0.1的调谐型阻尼器对隔震周期小于等于3.5 s且阻尼比小于等于0.1的隔震结构的减震率可达10%~25%；调谐型阻尼器的减震率随质量比的增大呈对数增长趋势，由于地震动的差异而表现出显著的离散性，在时域内表现出发挥作用的滞后性；在元件参数取值相同时，TVMD的减震效果要明显优于其它常见阻尼器；TVMD对上部结构的绝对加速度响应有所减小或少量增加。建议优选TVMD控制隔震结构在近断层脉冲地震作用下的地震响应。
为研究调谐型阻尼器对隔震结构在近断层脉冲地震作用下的减震效果，基于H∞和H2优化准则整理了调谐质量(TMD)、非传统调谐质量(NTMD)、调谐惯容(TID)和调谐粘性质量(TVMD)等4种典型调谐型阻尼器的最优参数理论计算公式，筛选出100条近断层脉冲地震动作为输入，采用单自由度体系对隔震结构进行数值模拟，分析了优化准则、阻尼器类型和质量比、隔震结构周期和阻尼比、地震动差异等对减震效果的影响。结果表明：4种同质量比的调谐型阻尼器对隔震层位移的减震效果由低到高依次为TMD、NTMD、TID和TVMD，设计参数应优选H2优化准则；质量比为0.1的调谐型阻尼器对隔震周期小于等于3.5 s且阻尼比小于等于0.1的隔震结构的减震率可达10%~25%；调谐型阻尼器的减震率随质量比的增大呈对数增长趋势，由于地震动的差异而表现出显著的离散性，在时域内表现出发挥作用的滞后性；在元件参数取值相同时，TVMD的减震效果要明显优于其它常见阻尼器；TVMD对上部结构的绝对加速度响应有所减小或少量增加。建议优选TVMD控制隔震结构在近断层脉冲地震作用下的地震响应。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0702
摘要:
提出了一种能考虑重载和腐蚀耦合作用的钢桥时变疲劳可靠性分析方法。以某钢混组合简支梁桥为例，研究了日均卡车交通量、等效荷载总重、腐蚀性等级等因素对其疲劳失效概率的影响规律，计算了其疲劳细节在多种工况下的疲劳失效概率，比较了多种腐蚀环境下基于确定性分析方法和可靠性分析方法计算的疲劳寿命结果。结果表明：该文提出的基于支持向量回归和蒙特卡洛模拟的框架可快速准确地计算腐蚀环境下钢桥的疲劳失效概率；日均卡车交通量、等效荷载总重和环境腐蚀性等级的增加会造成钢桥疲劳寿命显著缩短；当环境腐蚀性等级在C5及以下时，基于确定性分析估算的疲劳寿命趋于保守。然而，当环境腐蚀性等级到达CX时，基于确定性分析得到结果可能偏不保守，应充分考虑环境腐蚀的影响。
提出了一种能考虑重载和腐蚀耦合作用的钢桥时变疲劳可靠性分析方法。以某钢混组合简支梁桥为例，研究了日均卡车交通量、等效荷载总重、腐蚀性等级等因素对其疲劳失效概率的影响规律，计算了其疲劳细节在多种工况下的疲劳失效概率，比较了多种腐蚀环境下基于确定性分析方法和可靠性分析方法计算的疲劳寿命结果。结果表明：该文提出的基于支持向量回归和蒙特卡洛模拟的框架可快速准确地计算腐蚀环境下钢桥的疲劳失效概率；日均卡车交通量、等效荷载总重和环境腐蚀性等级的增加会造成钢桥疲劳寿命显著缩短；当环境腐蚀性等级在C5及以下时，基于确定性分析估算的疲劳寿命趋于保守。然而，当环境腐蚀性等级到达CX时，基于确定性分析得到结果可能偏不保守，应充分考虑环境腐蚀的影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.06.0583
摘要:
该文结合普通平钢板墙(FPSW)和波折钢板墙(CPSW)的受力特点，提出了一种新型平—波折钢板剪力墙(FCPSW)，即内嵌墙板由两侧平钢板和中间波折钢板通过单边螺栓连接而成。开展了宽高比为1.5的平—波折钢板剪力墙试件的低周往复加载试验，揭示了其抗侧承载力性能、破坏形式及多层钢板间的组合机制；采用有限元方法对上述滞回试验进行了模拟，通过施加螺栓垫板对平—波折墙板进行了改进，并与相应的单片平钢板墙、单片波折钢板墙的抗侧性能进行对比分析；考察了平—波折钢板剪力墙体系的板框相互作用，包括边缘框架柱附加弯矩和抗弯刚度要求以及竖向荷载的影响。试验发现：平—波折钢板剪力墙结构在循环加载到5%层间位移角时，未出现明显承载力下降；内嵌墙板呈现多波屈曲，部分连接螺栓脱落后仍能够继续发挥抗侧能力。不同墙板有限元滞回分析对比表明：平—波折剪力墙依靠平钢板和波折钢板之间的相互作用，屈曲变形得到限制，既提高了初始抗侧刚度，又保证了后期承载力的稳定，减小了滞回曲线捏拢现象。同时，板框相互作用分析表明：平—波折钢板墙中由于平钢板和波折墙板的面外屈曲被约束，其边缘框架受到的附加弯矩作用显著减小，抗弯刚度需求小于相应的平钢板剪力墙，且竖向荷载影响亦小于相应的普通单片平钢板或波折钢板剪力墙，表现出较为优越的抗侧性能。
该文结合普通平钢板墙(FPSW)和波折钢板墙(CPSW)的受力特点，提出了一种新型平—波折钢板剪力墙(FCPSW)，即内嵌墙板由两侧平钢板和中间波折钢板通过单边螺栓连接而成。开展了宽高比为1.5的平—波折钢板剪力墙试件的低周往复加载试验，揭示了其抗侧承载力性能、破坏形式及多层钢板间的组合机制；采用有限元方法对上述滞回试验进行了模拟，通过施加螺栓垫板对平—波折墙板进行了改进，并与相应的单片平钢板墙、单片波折钢板墙的抗侧性能进行对比分析；考察了平—波折钢板剪力墙体系的板框相互作用，包括边缘框架柱附加弯矩和抗弯刚度要求以及竖向荷载的影响。试验发现：平—波折钢板剪力墙结构在循环加载到5%层间位移角时，未出现明显承载力下降；内嵌墙板呈现多波屈曲，部分连接螺栓脱落后仍能够继续发挥抗侧能力。不同墙板有限元滞回分析对比表明：平—波折剪力墙依靠平钢板和波折钢板之间的相互作用，屈曲变形得到限制，既提高了初始抗侧刚度，又保证了后期承载力的稳定，减小了滞回曲线捏拢现象。同时，板框相互作用分析表明：平—波折钢板墙中由于平钢板和波折墙板的面外屈曲被约束，其边缘框架受到的附加弯矩作用显著减小，抗弯刚度需求小于相应的平钢板剪力墙，且竖向荷载影响亦小于相应的普通单片平钢板或波折钢板剪力墙，表现出较为优越的抗侧性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.0419
摘要:
由于自然界中天然土体的沉积和应力状态造成其各向异性明显。本文基于Biot波动方程、达西定律和Lord-Shulman广义热弹性理论，并结合Riemann-Liouville积分算子，采用正则模态法重点研究了渗透系数各向异性对外荷载作用下热-水-力多场耦合的饱和地基的影响。正则模态法是一种利用加权残差推导解析解的方法，通过该方法分析了地基中渗透系数各向异性参数和分数阶参数变化对所研究的各物理量的影响，主要分析了地基上部考虑热冲击和机械冲击影响时，分数阶参数、渗透系数各向异性参数变化对地基中无量纲的超孔隙水压力、竖向应力、纲竖向位移以及温度等各物理物理量的影响。当分数阶参数且各向异性的参数均取为同一个参数，各向异性地基模型即可完全退化成为各向同性饱和多孔弹性地基热-水-力耦合动力模型，从而验证了本文中地基模型的合理性。结果表明：渗透系数各向异性参数变化对除地基上表面受到热冲击影响时的无量纲温度外的所有考虑的物理量均有明显的影响。有峰值的曲线能够明显看出随着渗透系数各向异性参数增大并向更深处移动，无峰值曲线也能够明显看出随着渗透系数各向异性参数增大，曲线的衰减速度减慢了。研究结果可广泛应用于岩土工程领域，并对工程施工具有一定的指导性意义。
由于自然界中天然土体的沉积和应力状态造成其各向异性明显。本文基于Biot波动方程、达西定律和Lord-Shulman广义热弹性理论，并结合Riemann-Liouville积分算子，采用正则模态法重点研究了渗透系数各向异性对外荷载作用下热-水-力多场耦合的饱和地基的影响。正则模态法是一种利用加权残差推导解析解的方法，通过该方法分析了地基中渗透系数各向异性参数和分数阶参数变化对所研究的各物理量的影响，主要分析了地基上部考虑热冲击和机械冲击影响时，分数阶参数、渗透系数各向异性参数变化对地基中无量纲的超孔隙水压力、竖向应力、纲竖向位移以及温度等各物理物理量的影响。当分数阶参数且各向异性的参数均取为同一个参数，各向异性地基模型即可完全退化成为各向同性饱和多孔弹性地基热-水-力耦合动力模型，从而验证了本文中地基模型的合理性。结果表明：渗透系数各向异性参数变化对除地基上表面受到热冲击影响时的无量纲温度外的所有考虑的物理量均有明显的影响。有峰值的曲线能够明显看出随着渗透系数各向异性参数增大并向更深处移动，无峰值曲线也能够明显看出随着渗透系数各向异性参数增大，曲线的衰减速度减慢了。研究结果可广泛应用于岩土工程领域，并对工程施工具有一定的指导性意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0505
摘要:
针对目前铰接体系浮桥和连续体系浮桥理论分析方法相互独立、通用性较低等问题，本文综合运用凯恩方法、欧拉梁理论和势流理论，建立了同时适用于铰接体系和连续体系浮桥水动力分析的弹性铰接多浮体模型，开发了相应的求解程序，并结合相关文献中的试验数据、数值分析结果和水动力分析软件计算结果完成了模型验证。然后，通过算例分析研究了静水和波浪中浮桥铰接处弹性刚度对系统动力响应的影响。相关计算结果表明：提高浮桥连接处的弹性刚度可使系统运动响应非线性地减小，但同时也会大幅增大系统连接处的弯矩，该现象在波频较低时更为明显；浮桥两端桥节的垂荡和纵摇响应幅值均随着波频的增大而非线性降低，且首桥节的运动幅值总是大于其他桥节。实际工程应用中，需更加关注浮桥首桥节的运动响应并通过合理设计铰接处的弹性刚度优化浮桥的整体动力响应特性。
针对目前铰接体系浮桥和连续体系浮桥理论分析方法相互独立、通用性较低等问题，本文综合运用凯恩方法、欧拉梁理论和势流理论，建立了同时适用于铰接体系和连续体系浮桥水动力分析的弹性铰接多浮体模型，开发了相应的求解程序，并结合相关文献中的试验数据、数值分析结果和水动力分析软件计算结果完成了模型验证。然后，通过算例分析研究了静水和波浪中浮桥铰接处弹性刚度对系统动力响应的影响。相关计算结果表明：提高浮桥连接处的弹性刚度可使系统运动响应非线性地减小，但同时也会大幅增大系统连接处的弯矩，该现象在波频较低时更为明显；浮桥两端桥节的垂荡和纵摇响应幅值均随着波频的增大而非线性降低，且首桥节的运动幅值总是大于其他桥节。实际工程应用中，需更加关注浮桥首桥节的运动响应并通过合理设计铰接处的弹性刚度优化浮桥的整体动力响应特性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.0010
摘要:
摘要：通过对6根无腹筋UHPC梁进行抗剪性能试验，考虑了钢纤维掺量、试件尺寸的影响，通过分析试验现象、荷载-挠度曲线、试验梁受剪作用下混凝土曲线拱的压应变，从而探讨无腹筋UHPC梁抗剪性能的影响因素，试验发现：试件尺寸对梁的抗剪承载力呈现出规律性的影响，尺寸越大的梁其名义极限剪应力越小；在试件尺寸较小时，掺入钢纤维可以增加梁的延性、刚度和抗剪承载力，但当试件尺寸较大时（h0≥490mm），不能增加梁的延性；随着试件尺寸的增加，梁的变形能力逐渐减小，刚度与脆性增加，钢纤维的桥联作用随着试件尺寸增加而减弱。考虑了混凝土拱体在梁抗剪作用下的尺寸效应，推导了无腹筋UHPC梁的抗剪承载力模型，模型计算值与试验值吻合性良好，变异性小。
摘要：通过对6根无腹筋UHPC梁进行抗剪性能试验，考虑了钢纤维掺量、试件尺寸的影响，通过分析试验现象、荷载-挠度曲线、试验梁受剪作用下混凝土曲线拱的压应变，从而探讨无腹筋UHPC梁抗剪性能的影响因素，试验发现：试件尺寸对梁的抗剪承载力呈现出规律性的影响，尺寸越大的梁其名义极限剪应力越小；在试件尺寸较小时，掺入钢纤维可以增加梁的延性、刚度和抗剪承载力，但当试件尺寸较大时（h0≥490mm），不能增加梁的延性；随着试件尺寸的增加，梁的变形能力逐渐减小，刚度与脆性增加，钢纤维的桥联作用随着试件尺寸增加而减弱。考虑了混凝土拱体在梁抗剪作用下的尺寸效应，推导了无腹筋UHPC梁的抗剪承载力模型，模型计算值与试验值吻合性良好，变异性小。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.04.0260
摘要:
本文围绕约束屈曲支撑（Buckling-Restrained Brace，BRB）火灾后力学性能变化及其理论模型展开研究。首先提出了火灾后BRB力学性能的温度-力耦合数值模拟方法，并对不同影响因素下的BRB开展了火灾后力学性能参数分析；随后建立了宏观唯象的火灾后BRB刚度连续型力学模型，并标定了模型参数；最后对比分析了理论和数值模拟的火灾后BRB刚度、屈服点和滞回耗能。研究表明：火灾后BRB性能退化主要受约束比和芯材宽厚比影响，受火90min后，随着约束比减小其耗能降低率最多增大了16.1%，随着宽厚比的减小其耗能降低率最多减小了8.3%；与数值模拟结果相比，所建立力学模型预测的骨架曲线刚度、屈服点和单圈滞回耗能平均误差分别为2.1%、3.8%和6.8%。相关研究可为安装BRB的建筑结构火后抗震性能评价提供参考。
本文围绕约束屈曲支撑（Buckling-Restrained Brace，BRB）火灾后力学性能变化及其理论模型展开研究。首先提出了火灾后BRB力学性能的温度-力耦合数值模拟方法，并对不同影响因素下的BRB开展了火灾后力学性能参数分析；随后建立了宏观唯象的火灾后BRB刚度连续型力学模型，并标定了模型参数；最后对比分析了理论和数值模拟的火灾后BRB刚度、屈服点和滞回耗能。研究表明：火灾后BRB性能退化主要受约束比和芯材宽厚比影响，受火90min后，随着约束比减小其耗能降低率最多增大了16.1%，随着宽厚比的减小其耗能降低率最多减小了8.3%；与数值模拟结果相比，所建立力学模型预测的骨架曲线刚度、屈服点和单圈滞回耗能平均误差分别为2.1%、3.8%和6.8%。相关研究可为安装BRB的建筑结构火后抗震性能评价提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.04.0308
摘要:
以白鹤滩至江苏±800KV输电线路长江大跨越直流塔为工程背景，设计并制作了8个TY组合型相贯节点试件开展足尺试验研究，得到其破坏形态、极限承载力和变形等受力性能。建立了有限元模型，与试验结果进行了对比分析，验证了模型的正确性，在此基础上，研究了支主管直径比、主管径厚比、环板宽度与主管直径比、环板厚度与主管壁厚比等关键因素对节点受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明，内加劲构造能显著提高节点极限承载力和刚度、减小局部变形，增加支主管直径比、主管壁厚、环板厚度和宽度均可有效提高节点极限承载力。建立了TY组合型相贯节点的简化力学模型，给出的极限承载力简化计算方法，与试验结果和数值结果对比表明，所建立的力学模型满足精度要求，可以为工程中类似节点的设计提供可靠参考。
以白鹤滩至江苏±800KV输电线路长江大跨越直流塔为工程背景，设计并制作了8个TY组合型相贯节点试件开展足尺试验研究，得到其破坏形态、极限承载力和变形等受力性能。建立了有限元模型，与试验结果进行了对比分析，验证了模型的正确性，在此基础上，研究了支主管直径比、主管径厚比、环板宽度与主管直径比、环板厚度与主管壁厚比等关键因素对节点受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明，内加劲构造能显著提高节点极限承载力和刚度、减小局部变形，增加支主管直径比、主管壁厚、环板厚度和宽度均可有效提高节点极限承载力。建立了TY组合型相贯节点的简化力学模型，给出的极限承载力简化计算方法，与试验结果和数值结果对比表明，所建立的力学模型满足精度要求，可以为工程中类似节点的设计提供可靠参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0313
摘要:
装配式外墙凹槽板（以下简称凹槽板）是一种新型非承重外墙夹芯板，它的内、外叶板均采用加气混凝土条板，夹芯层采用聚苯乙烯泡沫（EPS）保温板，保温板与内外板在上端形成的凹槽可作为现浇混凝土梁模板使用。通过21个蒸压加气混凝土单板试件和42个凹槽板试件的受弯承载力试验，研究了蒸压加气混凝土等级、加气混凝土板厚度、保温板厚度、剪跨比、节点加强措施和加载工况等参数对试件承载力和破坏特征的影响。试验结果表明：采用单调集中力加载时，多数单板试件发生了斜拉破坏，凹槽板试件发生了斜拉破坏或者冲切破坏；单调均布堆载时，单板试件均发生了正截面受弯破坏。蒸压加气混凝土等级由B05-A3.5提高到B06-A5.0时，单板试件、加强型凹槽板试件的开裂弯矩平均值分别提高了13.8%、20.5%，而普通型凹槽板试件开裂弯矩变化不明显。单板试件试验中，加气混凝土板厚度由75mm增加至100mm可使极限承载力平均提高15.7%；普通型凹槽板试件内叶板由75mm增加至100mm，开裂弯矩提高68%。增加保温板厚度对凹槽板极限承载力提高不显著。保持所有凹槽板外叶板厚度100mm不变，当内叶板厚度为75mm时，风压工况比风吸工况下的极限承载力高约17.5%。加强型凹槽板比普通型凹槽板开裂荷载更小，而极限承载力与发生斜拉破坏的普通型凹槽板试件接近，且大于发生冲切破坏的普通型凹槽板。内叶板厚75mm的普通型凹槽板试件极限承载力为内、外叶单板极限承载力之和的104%～109.2%；内、外叶板厚度均为100mm的普通型凹槽板试件极限承载力为内、外叶单板极限承载力之和的86.5%～120.2%，这表明凹槽板试件的内、外叶板和中间芯层形成了一定的组合效应。在集中力作用下，随着剪跨比的减小，单板试件开裂荷载和极限承载力均明显增加；单板试件在均布堆载试验中测得的极限承载力介于剪跨比为4.52和8.55的集中力加载试件之间。
装配式外墙凹槽板（以下简称凹槽板）是一种新型非承重外墙夹芯板，它的内、外叶板均采用加气混凝土条板，夹芯层采用聚苯乙烯泡沫（EPS）保温板，保温板与内外板在上端形成的凹槽可作为现浇混凝土梁模板使用。通过21个蒸压加气混凝土单板试件和42个凹槽板试件的受弯承载力试验，研究了蒸压加气混凝土等级、加气混凝土板厚度、保温板厚度、剪跨比、节点加强措施和加载工况等参数对试件承载力和破坏特征的影响。试验结果表明：采用单调集中力加载时，多数单板试件发生了斜拉破坏，凹槽板试件发生了斜拉破坏或者冲切破坏；单调均布堆载时，单板试件均发生了正截面受弯破坏。蒸压加气混凝土等级由B05-A3.5提高到B06-A5.0时，单板试件、加强型凹槽板试件的开裂弯矩平均值分别提高了13.8%、20.5%，而普通型凹槽板试件开裂弯矩变化不明显。单板试件试验中，加气混凝土板厚度由75mm增加至100mm可使极限承载力平均提高15.7%；普通型凹槽板试件内叶板由75mm增加至100mm，开裂弯矩提高68%。增加保温板厚度对凹槽板极限承载力提高不显著。保持所有凹槽板外叶板厚度100mm不变，当内叶板厚度为75mm时，风压工况比风吸工况下的极限承载力高约17.5%。加强型凹槽板比普通型凹槽板开裂荷载更小，而极限承载力与发生斜拉破坏的普通型凹槽板试件接近，且大于发生冲切破坏的普通型凹槽板。内叶板厚75mm的普通型凹槽板试件极限承载力为内、外叶单板极限承载力之和的104%～109.2%；内、外叶板厚度均为100mm的普通型凹槽板试件极限承载力为内、外叶单板极限承载力之和的86.5%～120.2%，这表明凹槽板试件的内、外叶板和中间芯层形成了一定的组合效应。在集中力作用下，随着剪跨比的减小，单板试件开裂荷载和极限承载力均明显增加；单板试件在均布堆载试验中测得的极限承载力介于剪跨比为4.52和8.55的集中力加载试件之间。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0340
摘要:
膜结构的设计过程高度依赖于数值计算，精准的材料模型是分析膜结构力学行为的首要前提。本文基于非线性连续介质力学理论，推导得到了PTFE建筑膜材的超弹性本构模型。其中，将总应变能分解为基体应变能、纱线拉伸应变能和描述纱线间相互作用的应变能，分别来反映基体各向同性响应和纤维各向异性响应。在此基础上，推导了双轴拉伸下模型的一般表达式，给出了模型参数的求解方法，并通过ABAQUS软件的自定义材料子程序进行了验证分析。结果表明：该模型从应变能的角度明确了膜材内部各组分材料在抵抗外荷载时的贡献，很好地预测了膜材的双轴拉伸力学性能，能有效地表征膜材大变形，各向异性、非线性及受应力比影响的力学特点。
膜结构的设计过程高度依赖于数值计算，精准的材料模型是分析膜结构力学行为的首要前提。本文基于非线性连续介质力学理论，推导得到了PTFE建筑膜材的超弹性本构模型。其中，将总应变能分解为基体应变能、纱线拉伸应变能和描述纱线间相互作用的应变能，分别来反映基体各向同性响应和纤维各向异性响应。在此基础上，推导了双轴拉伸下模型的一般表达式，给出了模型参数的求解方法，并通过ABAQUS软件的自定义材料子程序进行了验证分析。结果表明：该模型从应变能的角度明确了膜材内部各组分材料在抵抗外荷载时的贡献，很好地预测了膜材的双轴拉伸力学性能，能有效地表征膜材大变形，各向异性、非线性及受应力比影响的力学特点。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.0463
摘要:
软化桁架模型采用修改后的材料本构关系计算钢筋混凝土构件在剪力作用下的反应，本质上是一种等效单元法。这种方法不能直观反映内部真实应力且计算过程较复杂。本研究基于考虑粘结应力影响的桁架模型，采用未经修改的钢筋和混凝土的本构关系，提出了一种直接计算钢筋混凝土（RC）膜单元在剪力作用下反应的方法。首先基于考虑粘结应力的桁架模型计算出混凝土和钢筋中的最大应力；然后基于混凝土的本构关系计算出单元的主压应变；最后建立起钢筋的最大拉应力和单元的主拉应变之间的联系。和实验数据的对比显示，该方法可以较好的预测RC膜单元在剪力作用下的应变，并直接通过钢筋和混凝土的最大应力判断单元的破坏。此外，不同破坏形式的变形特点也可以从预测的应力—应变曲线上清晰反映出来。该方法物理意义明确、计算过程简单，可以应用于RC膜单元在剪力作用下反应的计算，使单元的破坏过程更容易理解。
软化桁架模型采用修改后的材料本构关系计算钢筋混凝土构件在剪力作用下的反应，本质上是一种等效单元法。这种方法不能直观反映内部真实应力且计算过程较复杂。本研究基于考虑粘结应力影响的桁架模型，采用未经修改的钢筋和混凝土的本构关系，提出了一种直接计算钢筋混凝土（RC）膜单元在剪力作用下反应的方法。首先基于考虑粘结应力的桁架模型计算出混凝土和钢筋中的最大应力；然后基于混凝土的本构关系计算出单元的主压应变；最后建立起钢筋的最大拉应力和单元的主拉应变之间的联系。和实验数据的对比显示，该方法可以较好的预测RC膜单元在剪力作用下的应变，并直接通过钢筋和混凝土的最大应力判断单元的破坏。此外，不同破坏形式的变形特点也可以从预测的应力—应变曲线上清晰反映出来。该方法物理意义明确、计算过程简单，可以应用于RC膜单元在剪力作用下反应的计算，使单元的破坏过程更容易理解。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0500
摘要:
提出一种考虑阶跃激励的索穹顶结构动力响应重构方法和相应的高精度非测点筛选策略。将动力响应表示为少数贡献模态的线性组合，并利用有效独立法进行测点位置优化。在响应重构之前，采用低通滤波(FIR)、变分模态分解(VMD)和奇异值分解(SVD)对实测信号进行联合处理，以尽量剔除高阶模态、测量噪声和低阶非贡献模态对重构精度的不利影响。在对实测信号进行低通滤波后，根据本征模态分量(IMF)中心频率的分散程度来确定VMD最优分解层数；再对信号执行VMD，根据IMF分量频域曲线的光滑程度来选取被有效激发的模态分量；进一步对这些模态分量进行SVD后将它们叠加，最终得到信噪比大幅提升的预处理信号。利用预处理信号来重构动力响应，分析动力响应重构误差的机理，通过比较重构信号幅值的相对大小来筛选高精度非测点。以某100m跨Geiger型索穹顶为例展开数值分析。结果表明：本文方法适用于具有随机参数偏差的实际结构，能够得到远超测点数量的高精度非测点，可为模态识别、模型修正和损伤识别等后续工作提供更多的可用测试信息。本文方法有利于提高索穹顶结构的动力测试效率，具有较好的工程应用潜力。
提出一种考虑阶跃激励的索穹顶结构动力响应重构方法和相应的高精度非测点筛选策略。将动力响应表示为少数贡献模态的线性组合，并利用有效独立法进行测点位置优化。在响应重构之前，采用低通滤波(FIR)、变分模态分解(VMD)和奇异值分解(SVD)对实测信号进行联合处理，以尽量剔除高阶模态、测量噪声和低阶非贡献模态对重构精度的不利影响。在对实测信号进行低通滤波后，根据本征模态分量(IMF)中心频率的分散程度来确定VMD最优分解层数；再对信号执行VMD，根据IMF分量频域曲线的光滑程度来选取被有效激发的模态分量；进一步对这些模态分量进行SVD后将它们叠加，最终得到信噪比大幅提升的预处理信号。利用预处理信号来重构动力响应，分析动力响应重构误差的机理，通过比较重构信号幅值的相对大小来筛选高精度非测点。以某100m跨Geiger型索穹顶为例展开数值分析。结果表明：本文方法适用于具有随机参数偏差的实际结构，能够得到远超测点数量的高精度非测点，可为模态识别、模型修正和损伤识别等后续工作提供更多的可用测试信息。本文方法有利于提高索穹顶结构的动力测试效率，具有较好的工程应用潜力。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.07.0502
摘要:
为了研究钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构的抗侧性能，对1个钢框架和3个钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙试件进行水平低周往复加载试验，对比了内填冷弯薄壁型钢剪力墙前后整体结构的抗侧性能，还考虑了镁晶板厚度、刚性斜撑对结构抗侧性能的影响。结果表明：钢框架与冷弯薄壁型钢剪力墙组合后具有良好的抗侧性能；对内填剪力墙增设刚性斜撑或增加镁晶板厚度均可提高墙体的抗剪承载力及弹性抗侧刚度，继而提升结构的整体抗侧性能。结合破坏特征，提出钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构2个受力阶段：前中期受力阶段主要由冷弯薄壁型钢剪力墙承担水平荷载，后期受力阶段主要由钢框架承担水平荷载。分析受力过程中水平剪力在钢框架和冷弯薄壁型钢剪力墙之间的分配关系及其变化情况，前期冷弯薄壁型钢剪力墙剪力分担率为70%-84%，后期钢框架剪力分担率增至72%-75%，表明此类结构是一种典型的双重抗侧力设防体系。
为了研究钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构的抗侧性能，对1个钢框架和3个钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙试件进行水平低周往复加载试验，对比了内填冷弯薄壁型钢剪力墙前后整体结构的抗侧性能，还考虑了镁晶板厚度、刚性斜撑对结构抗侧性能的影响。结果表明：钢框架与冷弯薄壁型钢剪力墙组合后具有良好的抗侧性能；对内填剪力墙增设刚性斜撑或增加镁晶板厚度均可提高墙体的抗剪承载力及弹性抗侧刚度，继而提升结构的整体抗侧性能。结合破坏特征，提出钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构2个受力阶段：前中期受力阶段主要由冷弯薄壁型钢剪力墙承担水平荷载，后期受力阶段主要由钢框架承担水平荷载。分析受力过程中水平剪力在钢框架和冷弯薄壁型钢剪力墙之间的分配关系及其变化情况，前期冷弯薄壁型钢剪力墙剪力分担率为70%-84%，后期钢框架剪力分担率增至72%-75%，表明此类结构是一种典型的双重抗侧力设防体系。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.08.0592
摘要:
摘 要：大型管道工程一直都是城市的生命线工程，针对大型管道工程的健康监测问题一直都是研究的热点。本文结合“数字孪生”技术和超大口径柔性玻璃钢夹砂管道在不稳定滩涂地质区域施工应用的案例，研发了一套基于物联网系统和虚拟仿真模拟技术的全天候自动化管道安全监测技术体系，该技术体系通过对有限的传感器数据与数字孪生技术相结合，可实现对管道工程全局安全状态的实时监测分析。文章详细介绍了该监测体系的基本工作原理、组成架构、搭建实施过程和监测效果评价等情况。实际工程应用效果表明：该监测体系通过将各类传感器数据与仿真计算模型相结合，可实时、自动分析计算管道在施工和正常运行期间的内力和变形情况，有效反应管道的内力、形变和沉降等基本安全状态；在地质不稳定的滩涂区建设超大口径柔性管道工程，管槽的基础形式对于管道后续的受力和变形情况至关重要。
摘 要：大型管道工程一直都是城市的生命线工程，针对大型管道工程的健康监测问题一直都是研究的热点。本文结合“数字孪生”技术和超大口径柔性玻璃钢夹砂管道在不稳定滩涂地质区域施工应用的案例，研发了一套基于物联网系统和虚拟仿真模拟技术的全天候自动化管道安全监测技术体系，该技术体系通过对有限的传感器数据与数字孪生技术相结合，可实现对管道工程全局安全状态的实时监测分析。文章详细介绍了该监测体系的基本工作原理、组成架构、搭建实施过程和监测效果评价等情况。实际工程应用效果表明：该监测体系通过将各类传感器数据与仿真计算模型相结合，可实时、自动分析计算管道在施工和正常运行期间的内力和变形情况，有效反应管道的内力、形变和沉降等基本安全状态；在地质不稳定的滩涂区建设超大口径柔性管道工程，管槽的基础形式对于管道后续的受力和变形情况至关重要。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.04.0243
摘要:
航行体水下连续发射筒口气泡演变及载荷突变对发射安全性具有重要影响。基于VOF多相流模型和动网格技术，建立一筒多航行体水下连续发射数值方法，研究了首发与次发航行体发射过程中发射筒口气泡形态、以及相邻设备载荷特性，分析了发射时间间隔对航行体水下连续发射载荷的影响规律。研究表明，筒口气泡受到筒口结构特征的影响呈非对称发展状态，当次发航行体离筒后，筒口气泡脉动现象更加复杂，出现“双筒倒灌”现象；筒口最大冲击载荷发生在首发航行体离筒气泡拉断后的收缩阶段，邻近测点压力幅值高达800kPa，次发航行体发射过程中，筒口载荷特性脉动特性显著增大；发射时间间隔对筒口载荷影响较小，但随着时间间隔增大，发射筒底部受到脉动载荷增加；水下连发过程中凸膜、筒盖等相邻设备受到强烈脉动载荷作用，艇体壁面受到的载荷作用影响较小，且随着距筒口距离而减小。研究成果可为一筒多航行体水下发射安全性设计与分析提供参考。
航行体水下连续发射筒口气泡演变及载荷突变对发射安全性具有重要影响。基于VOF多相流模型和动网格技术，建立一筒多航行体水下连续发射数值方法，研究了首发与次发航行体发射过程中发射筒口气泡形态、以及相邻设备载荷特性，分析了发射时间间隔对航行体水下连续发射载荷的影响规律。研究表明，筒口气泡受到筒口结构特征的影响呈非对称发展状态，当次发航行体离筒后，筒口气泡脉动现象更加复杂，出现“双筒倒灌”现象；筒口最大冲击载荷发生在首发航行体离筒气泡拉断后的收缩阶段，邻近测点压力幅值高达800kPa，次发航行体发射过程中，筒口载荷特性脉动特性显著增大；发射时间间隔对筒口载荷影响较小，但随着时间间隔增大，发射筒底部受到脉动载荷增加；水下连发过程中凸膜、筒盖等相邻设备受到强烈脉动载荷作用，艇体壁面受到的载荷作用影响较小，且随着距筒口距离而减小。研究成果可为一筒多航行体水下发射安全性设计与分析提供参考。
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