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, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.03.0228
摘要:
为求得超固结黏土中考虑K0影响的柱孔不排水扩张精确解，该文基于黏土和砂土模型(CASM)屈服准则，采用经典的应力剪胀关系，充分考虑土体静止土压力参数K0和重度超固结比，运用非相关联流动法则进行应力空间转换，进而建立超固结黏土中考虑K0影响情况下柱孔不排水扩张问题的一阶偏微分方程组求解模型。根据弹塑性边界已知的应力和位移条件，通过数值求解方法确定柱孔扩张模型的精确解。对比修正剑桥模型(MCC)解，基于SMP准侧改进的修正剑桥模型(SMP-MCC)解及黏土和砂土统一硬化模型(CSUH)解进行参数分析表明：当土体OCR≤2时，该文方法较好地模拟土体单元屈服应力和破坏应力；当土体OCR>2时，该文方法克服了超固结黏土高估屈服应力和破坏应力；当K0由1变化到2.5时，归一化极限扩孔压力由5.4变化到3.2，归一化极限超静孔隙水压力由2.4变化到1.0。并通过现场实测数据验证了该文方法的实用性与正确性。
为求得超固结黏土中考虑K0影响的柱孔不排水扩张精确解，该文基于黏土和砂土模型(CASM)屈服准则，采用经典的应力剪胀关系，充分考虑土体静止土压力参数K0和重度超固结比，运用非相关联流动法则进行应力空间转换，进而建立超固结黏土中考虑K0影响情况下柱孔不排水扩张问题的一阶偏微分方程组求解模型。根据弹塑性边界已知的应力和位移条件，通过数值求解方法确定柱孔扩张模型的精确解。对比修正剑桥模型(MCC)解，基于SMP准侧改进的修正剑桥模型(SMP-MCC)解及黏土和砂土统一硬化模型(CSUH)解进行参数分析表明：当土体OCR≤2时，该文方法较好地模拟土体单元屈服应力和破坏应力；当土体OCR>2时，该文方法克服了超固结黏土高估屈服应力和破坏应力；当K0由1变化到2.5时，归一化极限扩孔压力由5.4变化到3.2，归一化极限超静孔隙水压力由2.4变化到1.0。并通过现场实测数据验证了该文方法的实用性与正确性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0088
摘要:
工程结构参数不可避免存在不确定性，量化结构参数敏感性对结构分析设计具有重要意义。全局敏感性分析方法是评价不确定性参数敏感性的有效方法。蒙特卡洛方法常用于全局敏感性分析，但由于计算成本高，难以应用于复杂工程结构。广义协同高斯过程代理模型将高、低精度模型结合，在保证精度的同时提高计算效率。本文提出基于广义协同高斯过程模型的结构全局敏感性分析解析方法，将高维积分转化为一维积分，实现了全局敏感性指标的解析计算。四参数函数和Borehole函数用来验证所提全局敏感性解析方法的有效性，与蒙特卡洛方法对比，结果表明本方法具有高精度高效率的优点。最后，将本文所提方法应用于空间网壳结构稳定性的全局敏感性分析，可有效定量结构不确定性参数的敏感性。
工程结构参数不可避免存在不确定性，量化结构参数敏感性对结构分析设计具有重要意义。全局敏感性分析方法是评价不确定性参数敏感性的有效方法。蒙特卡洛方法常用于全局敏感性分析，但由于计算成本高，难以应用于复杂工程结构。广义协同高斯过程代理模型将高、低精度模型结合，在保证精度的同时提高计算效率。本文提出基于广义协同高斯过程模型的结构全局敏感性分析解析方法，将高维积分转化为一维积分，实现了全局敏感性指标的解析计算。四参数函数和Borehole函数用来验证所提全局敏感性解析方法的有效性，与蒙特卡洛方法对比，结果表明本方法具有高精度高效率的优点。最后，将本文所提方法应用于空间网壳结构稳定性的全局敏感性分析，可有效定量结构不确定性参数的敏感性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.03.0197
摘要:
为减小传统钢筋混凝土节点(reinforced concrete joint, RCJ)的残余变形和塑性损伤，便于震后快速修复，提出了一种新型的摩擦型自复位现浇梁柱节点(self-centering frictional cast-in-situ beam-column joint, SCFJ)，通过在梁端两个削弱区域增设兼具自复位能力和耗能能力的摩擦型自复位连接件，从而减小结构的残余变形，同时将损伤集中在削弱梁段。本文对一SCFJ 试件和一RCJ 试件进行了低周往复加载试验，对两者的滞回性能、复位能力、耗能能力、损伤演化进行对比分析。并建立了SCFJ的精细有限元模型，对其滞回性能进行模拟。研究结果表明：SCFJ的损伤主要集中在削弱梁段，实现了损伤可控，SCFJ的混凝土剥落和纵筋屈服均晚于RCJ，损伤程度明显降低；SCFJ的承载力及耗能能力与RCJ相比略低，但残余位移明显减小，在层间位移角为2.5%时，残余位移仍小于0.5%，仅为RCJ残余位移的32%，具有良好的自复位能力。
为减小传统钢筋混凝土节点(reinforced concrete joint, RCJ)的残余变形和塑性损伤，便于震后快速修复，提出了一种新型的摩擦型自复位现浇梁柱节点(self-centering frictional cast-in-situ beam-column joint, SCFJ)，通过在梁端两个削弱区域增设兼具自复位能力和耗能能力的摩擦型自复位连接件，从而减小结构的残余变形，同时将损伤集中在削弱梁段。本文对一SCFJ 试件和一RCJ 试件进行了低周往复加载试验，对两者的滞回性能、复位能力、耗能能力、损伤演化进行对比分析。并建立了SCFJ的精细有限元模型，对其滞回性能进行模拟。研究结果表明：SCFJ的损伤主要集中在削弱梁段，实现了损伤可控，SCFJ的混凝土剥落和纵筋屈服均晚于RCJ，损伤程度明显降低；SCFJ的承载力及耗能能力与RCJ相比略低，但残余位移明显减小，在层间位移角为2.5%时，残余位移仍小于0.5%，仅为RCJ残余位移的32%，具有良好的自复位能力。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.07.0669
摘要:
为了探究非饱和土地基中波阻板的隔振性能以及提升传统均质波阻板隔振的频宽。基于单相弹性介质理论和非饱和多孔介质理论，对地下动荷载作用下非饱和土地基中双层波阻板的隔振效果进行了研究。利用Fourier积分变换和Helmholtz矢量分解原理，建立了地下动荷载作用下非饱和土地基动力响应的计算列式。分析了双层波阻板各层弹性模量、密度、板厚、埋深、土体饱和度及荷载频率等物理力学参数对双层波阻板隔振性能的影响规律。研究结果表明：通过设计波阻板各层的弹性模量和密度可获得双层波阻板的最佳隔振效果，同等厚度下，双层波阻板的隔振效果要优于均质波阻板。双层波阻板提升了均质波阻板减振的频宽，其对低中高频振动(5 Hz≤f≤80 Hz)均有良好的隔振效果。双层波阻板的埋深越靠近振源处隔振效果越好，并且存在临界厚度，当波阻板厚度超过其临界厚度时，隔振效果随厚度的增大而减小。土体饱和度对双层波阻板隔振效果影响显著，在低饱和度时双层波阻板可以取得更好的隔振效果。
为了探究非饱和土地基中波阻板的隔振性能以及提升传统均质波阻板隔振的频宽。基于单相弹性介质理论和非饱和多孔介质理论，对地下动荷载作用下非饱和土地基中双层波阻板的隔振效果进行了研究。利用Fourier积分变换和Helmholtz矢量分解原理，建立了地下动荷载作用下非饱和土地基动力响应的计算列式。分析了双层波阻板各层弹性模量、密度、板厚、埋深、土体饱和度及荷载频率等物理力学参数对双层波阻板隔振性能的影响规律。研究结果表明：通过设计波阻板各层的弹性模量和密度可获得双层波阻板的最佳隔振效果，同等厚度下，双层波阻板的隔振效果要优于均质波阻板。双层波阻板提升了均质波阻板减振的频宽，其对低中高频振动(5 Hz≤f≤80 Hz)均有良好的隔振效果。双层波阻板的埋深越靠近振源处隔振效果越好，并且存在临界厚度，当波阻板厚度超过其临界厚度时，隔振效果随厚度的增大而减小。土体饱和度对双层波阻板隔振效果影响显著，在低饱和度时双层波阻板可以取得更好的隔振效果。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.08.0709
摘要:
该文采用描述试件尺寸、裂缝长度、前后边界、加载型式等耦合影响的几何结构参数ae，替代传统尺寸效应理论所用的单一试件尺寸W，阐释了混凝土强度与断裂特性尺寸效应的细观物理机制。不拘泥于实验室条件下试件尺寸、裂缝长度、加载型式等条件的选取限制，发展建立了由任意两组ae比值为3的设计试件，来确定混凝土无尺寸效应的真实断裂与强度参数的模型与方法。基于所提方法，由ae比值为3的设计试件，建立起混凝土不同断裂模式的转换曲线，其±15%即可涵盖实验室条件下的试件测试结果；将实际结构的等效面积代入所提解析公式，可预测大尺寸实际结构的峰值荷载。该文的研究内容搭建了实验室条件下与现场条件下确定混凝土真实材料性能的纽带；实现了由定量的不同几何结构的实验室试件，准确预测现场混凝土结构真实断裂性能的目的。
该文采用描述试件尺寸、裂缝长度、前后边界、加载型式等耦合影响的几何结构参数ae，替代传统尺寸效应理论所用的单一试件尺寸W，阐释了混凝土强度与断裂特性尺寸效应的细观物理机制。不拘泥于实验室条件下试件尺寸、裂缝长度、加载型式等条件的选取限制，发展建立了由任意两组ae比值为3的设计试件，来确定混凝土无尺寸效应的真实断裂与强度参数的模型与方法。基于所提方法，由ae比值为3的设计试件，建立起混凝土不同断裂模式的转换曲线，其±15%即可涵盖实验室条件下的试件测试结果；将实际结构的等效面积代入所提解析公式，可预测大尺寸实际结构的峰值荷载。该文的研究内容搭建了实验室条件下与现场条件下确定混凝土真实材料性能的纽带；实现了由定量的不同几何结构的实验室试件，准确预测现场混凝土结构真实断裂性能的目的。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0139
摘要:
对钢筋混凝土(RC)梁柱节点进行抗震受剪承载力计算是确保节点抗震性能的关键措施，我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010−2010)的计算公式考虑轴力影响时目前暂时采用权宜性做法，其原因在于轴压力对节点受剪承载力的影响方式复杂、已有研究成果尚未充分澄清其影响规律。在OpenSees平台上，对梁柱节点单元(Beam-Column Joint Element, BCJE1)模型、考虑斜压杆双向应力扩散效应的BCJE2模型，以及将节点区离散为斜向混凝土压杆、水平及竖向钢筋弹簧的MBCJE模型的适用性进行了校核；选取合适的梁柱组合体原型试件，通过系列变化轴压力，采用模拟效果更优的MBCJE模型、BCJE2模型对RC节点及梁柱组合体进行参数分析。分析结果表明，节点剪压比\begin{document}$\nu $\end{document} ![]()
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\begin{document}$\nu \geqslant 0.3$\end{document} ![]()
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对钢筋混凝土(RC)梁柱节点进行抗震受剪承载力计算是确保节点抗震性能的关键措施，我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010−2010)的计算公式考虑轴力影响时目前暂时采用权宜性做法，其原因在于轴压力对节点受剪承载力的影响方式复杂、已有研究成果尚未充分澄清其影响规律。在OpenSees平台上，对梁柱节点单元(Beam-Column Joint Element, BCJE1)模型、考虑斜压杆双向应力扩散效应的BCJE2模型，以及将节点区离散为斜向混凝土压杆、水平及竖向钢筋弹簧的MBCJE模型的适用性进行了校核；选取合适的梁柱组合体原型试件，通过系列变化轴压力，采用模拟效果更优的MBCJE模型、BCJE2模型对RC节点及梁柱组合体进行参数分析。分析结果表明，节点剪压比
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.03.0202
摘要:
已有研究表明，采用单一损伤指标难以较好地刻画结构在地震作用下的损伤状态。鉴于此，本文提出一种可考虑多种损伤指标的主余震易损性分析方法。该方法采用条带法获得结构在主余震序列作用下的累积损伤，采用不同损伤指标分别计算相应的统计失效概率。进而将各条带下的统计失效概率取包络值作为失效概率代表值，并联合各条带的主余震强度值构造极大似然函数。通过求解极大似然函数得到主余震易损性函数的中位值和对数标准差，即可获得考虑多损伤指标的主余震易损性曲线。最后，基于易损性曲线采用易损性指数进行考虑多损伤指标的主余震安全评估。为验证本文方法的合理性，以一栋按照我国现行规范设计的RC框架结构作为研究对象，选取最大层间位移角和Park-Ang损伤指数作为双损伤指标，计算了同时考虑最大层间位移角和Park-Ang损伤指数的主余震易损性曲线和易损性指数。通过对比仅考虑单一损伤指标的计算结果，可以看出：选用单一损伤指标得到的易损性曲线和易损性指数均会与同时考虑两种损伤指标得到的计算结果产生一定的偏差，因此，建议在主余震易损性分析中考虑多种损伤指标。若仅考虑一种损伤指标，当主余震强度较低且结构损伤程度较小时，宜选用最大层间位移角；当主余震强度较高、结构损伤程度较大时，宜选用Park-Ang损伤指数。
已有研究表明，采用单一损伤指标难以较好地刻画结构在地震作用下的损伤状态。鉴于此，本文提出一种可考虑多种损伤指标的主余震易损性分析方法。该方法采用条带法获得结构在主余震序列作用下的累积损伤，采用不同损伤指标分别计算相应的统计失效概率。进而将各条带下的统计失效概率取包络值作为失效概率代表值，并联合各条带的主余震强度值构造极大似然函数。通过求解极大似然函数得到主余震易损性函数的中位值和对数标准差，即可获得考虑多损伤指标的主余震易损性曲线。最后，基于易损性曲线采用易损性指数进行考虑多损伤指标的主余震安全评估。为验证本文方法的合理性，以一栋按照我国现行规范设计的RC框架结构作为研究对象，选取最大层间位移角和Park-Ang损伤指数作为双损伤指标，计算了同时考虑最大层间位移角和Park-Ang损伤指数的主余震易损性曲线和易损性指数。通过对比仅考虑单一损伤指标的计算结果，可以看出：选用单一损伤指标得到的易损性曲线和易损性指数均会与同时考虑两种损伤指标得到的计算结果产生一定的偏差，因此，建议在主余震易损性分析中考虑多种损伤指标。若仅考虑一种损伤指标，当主余震强度较低且结构损伤程度较小时，宜选用最大层间位移角；当主余震强度较高、结构损伤程度较大时，宜选用Park-Ang损伤指数。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0313
摘要:
叠合板式综合管廊属于半装配式结构，其接缝数量少，抗渗性能优越，应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能，该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验，并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标，初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明：叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致，滞回曲线均较饱满，极限承载力与刚度退化规律基本一致，满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求；两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50，均具有良好的面外延性，满足我国抗震设计规范中变形能力要求；采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比，滞回曲线更加饱满，变形能力好，但峰值抗侧承载力低，相同侧向位移下损伤破坏严重；两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。
叠合板式综合管廊属于半装配式结构，其接缝数量少，抗渗性能优越，应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能，该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验，并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标，初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明：叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致，滞回曲线均较饱满，极限承载力与刚度退化规律基本一致，满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求；两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50，均具有良好的面外延性，满足我国抗震设计规范中变形能力要求；采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比，滞回曲线更加饱满，变形能力好，但峰值抗侧承载力低，相同侧向位移下损伤破坏严重；两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.1007
摘要:
本文基于双开槽主梁断面，通过改变断面的气动外形，让断面具有静风屈曲后继续承载能力，并分析断面三分力系数与静风屈曲后变形的关系以及静风屈曲失稳的机理。本文主要研究目标是通过改变断面的开槽宽度和斜腹板角度等气动外形参数，基于CFD数值模拟并利用风洞试验验证的方法计算断面的三分力系数，选出具有负斜率趋势的桥梁主梁断面；然后，在综合考虑构几何非线性和静风荷载非线性的基础上，采用弧长法迭代计算，计算结构主梁静风失稳后完整过程的位移响应。研究结果表明：开槽宽度和斜腹板角度都可使CL和CM曲线斜率变负，一起改变这两个参数时负斜率效果更明显；初始攻角会影响最终失稳风速和结构是否存在屈曲后；三分力系数曲线斜率变负，降低了静风荷载随变形的增加速率，使桥梁静风屈曲后具有继续承载能力，这使桥梁抵抗静风荷载有了“韧性”，提高了安全储备。
本文基于双开槽主梁断面，通过改变断面的气动外形，让断面具有静风屈曲后继续承载能力，并分析断面三分力系数与静风屈曲后变形的关系以及静风屈曲失稳的机理。本文主要研究目标是通过改变断面的开槽宽度和斜腹板角度等气动外形参数，基于CFD数值模拟并利用风洞试验验证的方法计算断面的三分力系数，选出具有负斜率趋势的桥梁主梁断面；然后，在综合考虑构几何非线性和静风荷载非线性的基础上，采用弧长法迭代计算，计算结构主梁静风失稳后完整过程的位移响应。研究结果表明：开槽宽度和斜腹板角度都可使CL和CM曲线斜率变负，一起改变这两个参数时负斜率效果更明显；初始攻角会影响最终失稳风速和结构是否存在屈曲后；三分力系数曲线斜率变负，降低了静风荷载随变形的增加速率，使桥梁静风屈曲后具有继续承载能力，这使桥梁抵抗静风荷载有了“韧性”，提高了安全储备。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.1080
摘要:
将石碑文物集中浮放于博物馆中有利于文物的展示和维护，但在地震作用下馆内浮放石碑容易因博物馆建筑未合理防震而发生破坏。对博物馆建筑采取隔震措施是提高博物馆建筑抗震能力，进而保护馆内文物的有效措施。为指导博物馆建筑隔震设计，本文研究浮放石碑的抗震能力以及建筑隔震设防指标。现行规范对于竖向地震影响考虑过小，且未考虑石碑碑底变形影响，本文针对以上问题提出了更合理的浮放石碑文物水平加速度限值。通过理论分析，得到了简谐激励下避免浮放石碑进入摇摆状态的容许加速度谱，并选择容许加速度谱在楼面响应频率范围的最小值作为隔震建筑楼面加速度限值。经有限元模拟验证，理论分析得到的石碑容许加速度谱相比于现行规范更为安全与合理。基于理论分析得到的建筑隔震设防指标进行隔震设计可有效保护建筑内浮放石碑文物的安全。
将石碑文物集中浮放于博物馆中有利于文物的展示和维护，但在地震作用下馆内浮放石碑容易因博物馆建筑未合理防震而发生破坏。对博物馆建筑采取隔震措施是提高博物馆建筑抗震能力，进而保护馆内文物的有效措施。为指导博物馆建筑隔震设计，本文研究浮放石碑的抗震能力以及建筑隔震设防指标。现行规范对于竖向地震影响考虑过小，且未考虑石碑碑底变形影响，本文针对以上问题提出了更合理的浮放石碑文物水平加速度限值。通过理论分析，得到了简谐激励下避免浮放石碑进入摇摆状态的容许加速度谱，并选择容许加速度谱在楼面响应频率范围的最小值作为隔震建筑楼面加速度限值。经有限元模拟验证，理论分析得到的石碑容许加速度谱相比于现行规范更为安全与合理。基于理论分析得到的建筑隔震设防指标进行隔震设计可有效保护建筑内浮放石碑文物的安全。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0069
摘要:
设置纵向肋条作为斜拉索抑制风雨振的气动抑制措施之一，可通过防止水线的形成起到抑制振动的效果。然而实际工程中发现，除了风雨振外，斜拉索在低风速下经常发生涡激振动现象，容易引起结构的疲劳破坏，而用于抑制风雨振的纵向肋条是否能抑制涡激振动、附加纵向肋条斜拉索的气动力特性如何变化，是抗风设计中十分关注的问题。通过风洞试验，研究了设置2根、3根、4根、6根、8根和12根肋条的斜拉索在不同风攻角(风的方向与模型水平方向的夹角)下气动力和涡激振动特性的变化，结果表明：对于环向平均风压分布，2根肋条和3根肋条的斜拉索在小风攻角下，环向平均风压系数不对称分布状态对应的雷诺数减小，在大风攻角下，与4根、6根、8根和12根肋条斜拉索变化情况一致，雷诺数的增大对环向平均风压分布基本没有影响。对于平均阻力系数，2根肋条和3根肋条的斜拉索在小风攻角下，率先出现平均阻力系数随雷诺数的增大而减小的现象；在大风攻角下，与4根、6根、8根和12根肋条斜拉索变化情况一致，雷诺数的增大对平均阻力系数基本没有影响。对于涡激振动，与无肋条索相比，2根肋条和3根肋条的斜拉索，肋条均可减小最大振幅，4根、6根、和8根肋条的斜拉索，最大振幅的改变并不明显，12根肋条的斜拉索在15°风攻角下抑制效果最好，减小了约35%。因此在实际工程应用时，应从抑振效果和气动力两个方面进行综合考虑。
设置纵向肋条作为斜拉索抑制风雨振的气动抑制措施之一，可通过防止水线的形成起到抑制振动的效果。然而实际工程中发现，除了风雨振外，斜拉索在低风速下经常发生涡激振动现象，容易引起结构的疲劳破坏，而用于抑制风雨振的纵向肋条是否能抑制涡激振动、附加纵向肋条斜拉索的气动力特性如何变化，是抗风设计中十分关注的问题。通过风洞试验，研究了设置2根、3根、4根、6根、8根和12根肋条的斜拉索在不同风攻角(风的方向与模型水平方向的夹角)下气动力和涡激振动特性的变化，结果表明：对于环向平均风压分布，2根肋条和3根肋条的斜拉索在小风攻角下，环向平均风压系数不对称分布状态对应的雷诺数减小，在大风攻角下，与4根、6根、8根和12根肋条斜拉索变化情况一致，雷诺数的增大对环向平均风压分布基本没有影响。对于平均阻力系数，2根肋条和3根肋条的斜拉索在小风攻角下，率先出现平均阻力系数随雷诺数的增大而减小的现象；在大风攻角下，与4根、6根、8根和12根肋条斜拉索变化情况一致，雷诺数的增大对平均阻力系数基本没有影响。对于涡激振动，与无肋条索相比，2根肋条和3根肋条的斜拉索，肋条均可减小最大振幅，4根、6根、和8根肋条的斜拉索，最大振幅的改变并不明显，12根肋条的斜拉索在15°风攻角下抑制效果最好，减小了约35%。因此在实际工程应用时，应从抑振效果和气动力两个方面进行综合考虑。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0372
摘要:
基于区域缩减思想，集整基于精确动力刚度矩阵的频率波数域(FK)半解析方法和有限元(FE)数值方法各自优势(FK精确高效模拟一维波速结构地震波传播；FEM具有丰富单元和本构类型，可精细模拟工程结构地震反应)，提出了一种从震源到工程结构全过程地震反应模拟的FK-FE混合方法。并将FK代码作为插件二次开发到大型商业有限元软件Abaqus中，实现了Abaqus平台下从震源到工程结构的全过程宽频地震反应物理模拟。首先验证了FK-FE混合方法正确性，进而将其应用于位错点源作用下美国SAC 机构设计的9层Benchmark抗弯钢框架结构全过程0 Hz~15 Hz宽频地震反应模拟，重点探讨了地壳层波速结构和近地表场地条件对框架结构地震反应的影响。研究表明：地壳层速度结构和场地类别对该结构的地震反应均有显著影响，地壳层速度结构3(较硬)相比速度结构1(较软)，结构最大位移和层间位移角分别减小了22.7%和62.0%；Ⅱ类场地相较于Ⅳ类场地，结构最大位移和层间位移角分别减小了22.3%和44.7%。
基于区域缩减思想，集整基于精确动力刚度矩阵的频率波数域(FK)半解析方法和有限元(FE)数值方法各自优势(FK精确高效模拟一维波速结构地震波传播；FEM具有丰富单元和本构类型，可精细模拟工程结构地震反应)，提出了一种从震源到工程结构全过程地震反应模拟的FK-FE混合方法。并将FK代码作为插件二次开发到大型商业有限元软件Abaqus中，实现了Abaqus平台下从震源到工程结构的全过程宽频地震反应物理模拟。首先验证了FK-FE混合方法正确性，进而将其应用于位错点源作用下美国SAC 机构设计的9层Benchmark抗弯钢框架结构全过程0 Hz~15 Hz宽频地震反应模拟，重点探讨了地壳层波速结构和近地表场地条件对框架结构地震反应的影响。研究表明：地壳层速度结构和场地类别对该结构的地震反应均有显著影响，地壳层速度结构3(较硬)相比速度结构1(较软)，结构最大位移和层间位移角分别减小了22.7%和62.0%；Ⅱ类场地相较于Ⅳ类场地，结构最大位移和层间位移角分别减小了22.3%和44.7%。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0300
摘要:
水力压裂中，裂缝壁面对支撑剂团在狭窄裂缝中输送沉降时的受力有重要影响。该文基于LBM建立颗粒流动数值模型，构建星型、三棱柱型、长方体型颗粒团簇模型，研究颗粒团簇在不同雷诺数Re、颗粒团簇与壁面相对距离H/d下的升阻力变化规律。结果表明：壁面影响下，随Re的增大，颗粒团簇的曳力系数、升力系数均减小，且壁面方向升力系数总小于无壁面方向的结果；单颗粒曳力系数与团簇平均曳力系数的比值随Re的增加而减小，随壁面边界效应的影响而增大；不同位置的颗粒曳力系数比值表现为前排颗粒减小、中间颗粒先增大后减小、近壁面颗粒逐渐增大。随H/d的增大，颗粒团簇远离壁面，边界影响减弱，曳力系数减小程度逐渐减弱；前排及近壁面颗粒曳力系数比值与升力系数随之减小；远壁面颗粒逐渐靠近壁面，曳力系数比值增大。壁面边界效应会加剧近壁面颗粒受力，且外侧颗粒对内部颗粒受力有屏蔽作用。
水力压裂中，裂缝壁面对支撑剂团在狭窄裂缝中输送沉降时的受力有重要影响。该文基于LBM建立颗粒流动数值模型，构建星型、三棱柱型、长方体型颗粒团簇模型，研究颗粒团簇在不同雷诺数Re、颗粒团簇与壁面相对距离H/d下的升阻力变化规律。结果表明：壁面影响下，随Re的增大，颗粒团簇的曳力系数、升力系数均减小，且壁面方向升力系数总小于无壁面方向的结果；单颗粒曳力系数与团簇平均曳力系数的比值随Re的增加而减小，随壁面边界效应的影响而增大；不同位置的颗粒曳力系数比值表现为前排颗粒减小、中间颗粒先增大后减小、近壁面颗粒逐渐增大。随H/d的增大，颗粒团簇远离壁面，边界影响减弱，曳力系数减小程度逐渐减弱；前排及近壁面颗粒曳力系数比值与升力系数随之减小；远壁面颗粒逐渐靠近壁面，曳力系数比值增大。壁面边界效应会加剧近壁面颗粒受力，且外侧颗粒对内部颗粒受力有屏蔽作用。
, 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.1000-4750.2023.02.0091
摘要:
基于高斯差分小波(Difference of Gaussians, DOG)向球面上拓展产生的球面DOG小波函数，提出了基于球面DOG小波框架重构骨料形状的新方法。为探讨该方法的优势，采用该方法和传统球谐重构法，对采用三维扫描仪获取机制砂的表面点云数据进行重构，分析了球面DOG小波框架方法的参数设置，以及准确性。结果显示，随着球面DOG小波框架qmax的增大，重构骨料的形貌逐渐接近真实形态。且当qmax达到4时，支撑集足够小的球面DOG小波可有效避免高阶次球谐级数重构多棱角骨料时由于振铃效应导致的重构精度下降问题。
基于高斯差分小波(Difference of Gaussians, DOG)向球面上拓展产生的球面DOG小波函数，提出了基于球面DOG小波框架重构骨料形状的新方法。为探讨该方法的优势，采用该方法和传统球谐重构法，对采用三维扫描仪获取机制砂的表面点云数据进行重构，分析了球面DOG小波框架方法的参数设置，以及准确性。结果显示，随着球面DOG小波框架qmax的增大，重构骨料的形貌逐渐接近真实形态。且当qmax达到4时，支撑集足够小的球面DOG小波可有效避免高阶次球谐级数重构多棱角骨料时由于振铃效应导致的重构精度下降问题。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.1045
摘要:
我国中小跨径桥梁总量庞大，随着交通荷载量增加和结构损伤积累，亟需对其承载能力进行及时评定以防范垮塌事故发生。现有公路桥梁承载能力检测评定方法中荷载试验实施成本高、效率低，各极限状态承载能力评定过程计算复杂，难以满足中小跨径桥梁大规模检测评定的需求。针对该问题，本文提出了基于单车移动加载的快速荷载试验方法和基于影响线虚拟加载的承载能力评定方法，构建了由快速荷载试验设计、桥梁影响线识别和承载能力虚拟检算三者组成的评定流程，并参考美国移动加载诊断试验方法修正了检算系数以提高本方法可靠性，最终通过一三跨双曲拱桥车队加载与单车移动加载试验评定结果对比验证了本方法的有效性。本文提出方法深入融入中国规范，检测评定流程简单，有望为量大面广的中小跨径桥梁承载能力快速评定提出一种可行的解决方案。为量大面广的中小跨径桥梁承载能力快速评定提出一种可行的解决方案。
我国中小跨径桥梁总量庞大，随着交通荷载量增加和结构损伤积累，亟需对其承载能力进行及时评定以防范垮塌事故发生。现有公路桥梁承载能力检测评定方法中荷载试验实施成本高、效率低，各极限状态承载能力评定过程计算复杂，难以满足中小跨径桥梁大规模检测评定的需求。针对该问题，本文提出了基于单车移动加载的快速荷载试验方法和基于影响线虚拟加载的承载能力评定方法，构建了由快速荷载试验设计、桥梁影响线识别和承载能力虚拟检算三者组成的评定流程，并参考美国移动加载诊断试验方法修正了检算系数以提高本方法可靠性，最终通过一三跨双曲拱桥车队加载与单车移动加载试验评定结果对比验证了本方法的有效性。本文提出方法深入融入中国规范，检测评定流程简单，有望为量大面广的中小跨径桥梁承载能力快速评定提出一种可行的解决方案。为量大面广的中小跨径桥梁承载能力快速评定提出一种可行的解决方案。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0061
摘要:
为研究歪闪平身科斗栱的轴压性能，制作了4个不同歪闪角度的足尺平身科斗栱试件，通过向正心桁和挑檐桁的下表面、平板枋顶面塞入木楔来实现斗栱整体歪闪。通过轴压加载试验，得到了斗栱的破坏模式、荷载-位移曲线、承载力和刚度退化以及变形能力、构件荷载-位移关系。采用有限元软件模拟了歪闪斗栱轴压加载，模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上，进行了参数分析，研究了木材横纹抗压强度、横纹弹性模量和构件间摩擦系数对斗栱刚度和变形能力的影响。结果表明：无歪闪和歪闪5°斗栱被整体压缩、大斗压溃、正心瓜栱和单翘端部劈裂破坏；歪闪7.5°和10°斗栱的构件破坏较轻，破坏模式变为斗栱大幅度转动。随着歪闪角度的增加，斗栱的承载力退化程度增加，变形能力和卸载后弹性变形恢复能力减小。在歪闪斗栱面宽（进深）方向，自上向下构件的压缩刚度依次增加（减小）。增加横纹抗压强度、横纹弹性模量和摩擦系数均可增加塑性阶段刚度，减小极限位移。研究成果可为古建筑木结构歪闪平身科斗栱的受力分析和科学保护提供参考。
为研究歪闪平身科斗栱的轴压性能，制作了4个不同歪闪角度的足尺平身科斗栱试件，通过向正心桁和挑檐桁的下表面、平板枋顶面塞入木楔来实现斗栱整体歪闪。通过轴压加载试验，得到了斗栱的破坏模式、荷载-位移曲线、承载力和刚度退化以及变形能力、构件荷载-位移关系。采用有限元软件模拟了歪闪斗栱轴压加载，模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上，进行了参数分析，研究了木材横纹抗压强度、横纹弹性模量和构件间摩擦系数对斗栱刚度和变形能力的影响。结果表明：无歪闪和歪闪5°斗栱被整体压缩、大斗压溃、正心瓜栱和单翘端部劈裂破坏；歪闪7.5°和10°斗栱的构件破坏较轻，破坏模式变为斗栱大幅度转动。随着歪闪角度的增加，斗栱的承载力退化程度增加，变形能力和卸载后弹性变形恢复能力减小。在歪闪斗栱面宽（进深）方向，自上向下构件的压缩刚度依次增加（减小）。增加横纹抗压强度、横纹弹性模量和摩擦系数均可增加塑性阶段刚度，减小极限位移。研究成果可为古建筑木结构歪闪平身科斗栱的受力分析和科学保护提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0071
摘要:
为准确评估近断层地震动作用下浅埋综合管廊的地震损伤，利用ABAQUS建立土-结构整体有限元模型，以综合管廊层间位移角最大值为损伤指标，基于IDA方法进行结构地震易损性分析，重点考察近断层地震动强度指标和场地土特性对综合管廊抗震性能的影响。结果表明，近断层地震动加速度型指标的离散性最小，建议选取加速度型指标PGA、Sa作为地震动强度指标；以有限元计算数据为样本，采用BP神经网络可高效预测综合管廊结构的地震损伤，地震动的不确定性对综合管廊结构地震易损性的影响要大于场地的不确定性，随着土体剪切模量的增大，超越概率逐渐减小，同时，LS、CP状态超越概率变化范围要明显大于OP、IO状态；考虑PGA和Sa双参数更能准确反映不同地震动参数对结构损伤的影响，而仅考虑PGA或Sa单参数有可能高估结构的损伤程度，建议对综合管廊等浅埋地下结构进行地震易损性分析时，应综合考虑PGA和Sa的影响。
为准确评估近断层地震动作用下浅埋综合管廊的地震损伤，利用ABAQUS建立土-结构整体有限元模型，以综合管廊层间位移角最大值为损伤指标，基于IDA方法进行结构地震易损性分析，重点考察近断层地震动强度指标和场地土特性对综合管廊抗震性能的影响。结果表明，近断层地震动加速度型指标的离散性最小，建议选取加速度型指标PGA、Sa作为地震动强度指标；以有限元计算数据为样本，采用BP神经网络可高效预测综合管廊结构的地震损伤，地震动的不确定性对综合管廊结构地震易损性的影响要大于场地的不确定性，随着土体剪切模量的增大，超越概率逐渐减小，同时，LS、CP状态超越概率变化范围要明显大于OP、IO状态；考虑PGA和Sa双参数更能准确反映不同地震动参数对结构损伤的影响，而仅考虑PGA或Sa单参数有可能高估结构的损伤程度，建议对综合管廊等浅埋地下结构进行地震易损性分析时，应综合考虑PGA和Sa的影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0118
摘要:
为从传感器监测到的带噪信号中准确识别结构的模态参数，提出了随机减量技术（random decrement technique，RDT）与改进的变分模态分解（improved variational mode decomposition，IVMD）相联合的算法。经仿真试验验证了IVMD在理论上更具优势，能够解决传统VMD算法的缺点。所提算法首先利用RDT从原始监测信号中直接获得带有噪声的自由衰减响应（free decay response，FDR），而不对原始信号先降噪，提高了分析效率；然后，采用IVMD得到降噪的FDR；最后，基于降噪的FDR获得结构的模态频率和阻尼比。利用RDT-IVMD算法分别对超高层建筑的位移和悬索桥的加速度进行处理分析，结果表明RDT-IVMD能高效的精确识别两大型结构的频率和阻尼比，并经对比分析证明了该方法的可靠性与优越性，所得结果可为结构的监测与诊断研究提供依据。
为从传感器监测到的带噪信号中准确识别结构的模态参数，提出了随机减量技术（random decrement technique，RDT）与改进的变分模态分解（improved variational mode decomposition，IVMD）相联合的算法。经仿真试验验证了IVMD在理论上更具优势，能够解决传统VMD算法的缺点。所提算法首先利用RDT从原始监测信号中直接获得带有噪声的自由衰减响应（free decay response，FDR），而不对原始信号先降噪，提高了分析效率；然后，采用IVMD得到降噪的FDR；最后，基于降噪的FDR获得结构的模态频率和阻尼比。利用RDT-IVMD算法分别对超高层建筑的位移和悬索桥的加速度进行处理分析，结果表明RDT-IVMD能高效的精确识别两大型结构的频率和阻尼比，并经对比分析证明了该方法的可靠性与优越性，所得结果可为结构的监测与诊断研究提供依据。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.1069
摘要:
结构健康监测是保障桥梁运营安全的重要手段之一，传统结构健康监测系统依赖数量庞大、种类繁多的传感器和采集装置，监测数据海量、成本高昂，难以普及量大面广的大跨桥梁结构，因此实施时空覆盖连续、高效经济的桥梁结构状态评估对实现智慧桥梁和智慧交通具有重要现实意义。本文从永久散射体合成孔径雷达干涉（PS-InSAR）关键技术、桥梁结构变形监测以及影响因素3个方面，全面总结了PS-InSAR技术监测桥梁结构变形的基本原理、技术特点、适用范围和研究进展。在关键技术方面，系统总结了影像配准、PS点识别、相位解缠、形变恢复4个方面的最新研究成果；综述了PS-InSAR技术在桥梁视线向变形监测以及三维变形反演中的应用，分析了桥梁方向和表面散射特性、相位解缠精度以及热膨胀模型对该技术测量精度的影响；利用该技术对某钢拱桥的结构形变进行了测试，验证了所提方法的可靠性和准确性。最后，归纳总结了PS-InSAR技术监测桥梁变形研究，讨论了未来可能的发展方向。文献综述表明：基于PS-InSAR技术的桥梁变形监测方法有显著的优势和广阔的应用前景，有望为大跨度桥梁的运维和风险管理提供技术支持。
结构健康监测是保障桥梁运营安全的重要手段之一，传统结构健康监测系统依赖数量庞大、种类繁多的传感器和采集装置，监测数据海量、成本高昂，难以普及量大面广的大跨桥梁结构，因此实施时空覆盖连续、高效经济的桥梁结构状态评估对实现智慧桥梁和智慧交通具有重要现实意义。本文从永久散射体合成孔径雷达干涉（PS-InSAR）关键技术、桥梁结构变形监测以及影响因素3个方面，全面总结了PS-InSAR技术监测桥梁结构变形的基本原理、技术特点、适用范围和研究进展。在关键技术方面，系统总结了影像配准、PS点识别、相位解缠、形变恢复4个方面的最新研究成果；综述了PS-InSAR技术在桥梁视线向变形监测以及三维变形反演中的应用，分析了桥梁方向和表面散射特性、相位解缠精度以及热膨胀模型对该技术测量精度的影响；利用该技术对某钢拱桥的结构形变进行了测试，验证了所提方法的可靠性和准确性。最后，归纳总结了PS-InSAR技术监测桥梁变形研究，讨论了未来可能的发展方向。文献综述表明：基于PS-InSAR技术的桥梁变形监测方法有显著的优势和广阔的应用前景，有望为大跨度桥梁的运维和风险管理提供技术支持。
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