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, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0356
摘要:
基于数值模拟方法选取设定FL-51风洞阵风发生器的装置参数，如发生器叶片的数量、展长、弦长及间距等。发生器采用液压摆动缸独立驱动形式，可模拟正弦波、三角波及随机波等多种波形的多频率组合运动，同时能够减少安装传动件，并提升发生器性能。通过阵风场校测结果表明：叶片能够实现摆动频率为0 Hz~15 Hz，在校测范围内发生器产生的正弦流场较均匀；在来流风速40 m/s、叶片摆动频率为10 Hz、摆角为15°时，最大阵风幅值为8.5 m/s。地面测试与流场校测结果表明：该文所提出的阵风场模拟技术可以实现低速风洞多频率多波形组合运动，为风洞试验提供复杂的阵风流场。
基于数值模拟方法选取设定FL-51风洞阵风发生器的装置参数，如发生器叶片的数量、展长、弦长及间距等。发生器采用液压摆动缸独立驱动形式，可模拟正弦波、三角波及随机波等多种波形的多频率组合运动，同时能够减少安装传动件，并提升发生器性能。通过阵风场校测结果表明：叶片能够实现摆动频率为0 Hz~15 Hz，在校测范围内发生器产生的正弦流场较均匀；在来流风速40 m/s、叶片摆动频率为10 Hz、摆角为15°时，最大阵风幅值为8.5 m/s。地面测试与流场校测结果表明：该文所提出的阵风场模拟技术可以实现低速风洞多频率多波形组合运动，为风洞试验提供复杂的阵风流场。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.06.0565
摘要:
由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料，桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧，阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板，基于双尺度均匀化数值模拟方法，从纤维和树脂的徐变性能评估了E-GFRP单向板的徐变性能，并与试验结果进行比较验证了预测结果的准确性。在此基础上，分析了应力水平、纤维体积率及持荷形式对E-GFRP单层板徐变性能的影响，结果表明，应力水平越高、纤维体积率越小，单层板的徐变粘滞应变越大。在此基础上，提出了不同纤维体积率下E-GFRP单层板粘滞应变模型，准确表述了应力水平、持荷时间和徐变应变之间的关系。最后，提出了E-GFRP单层板徐变断裂时间预测公式，可为E-GFRP结构的长期性能预测提供参考。
由于玻璃纤维增强复合材料(GFRP)组分材料中的树脂属于高分子材料，桥梁工程界对GFRP结构的徐变性能十分担忧，阻碍了其推广应用。该文聚焦于桥梁工程E型玻璃纤维增强复合材料(E-GFRP)单向板，基于双尺度均匀化数值模拟方法，从纤维和树脂的徐变性能评估了E-GFRP单向板的徐变性能，并与试验结果进行比较验证了预测结果的准确性。在此基础上，分析了应力水平、纤维体积率及持荷形式对E-GFRP单层板徐变性能的影响，结果表明，应力水平越高、纤维体积率越小，单层板的徐变粘滞应变越大。在此基础上，提出了不同纤维体积率下E-GFRP单层板粘滞应变模型，准确表述了应力水平、持荷时间和徐变应变之间的关系。最后，提出了E-GFRP单层板徐变断裂时间预测公式，可为E-GFRP结构的长期性能预测提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.01.0046
摘要:
由于土体的大变形特性及管土刚度差异过大造成浅埋隧道施工时上覆管道与周围土体的脱开现象广泛存在。目的：该文基于管道的变形分析提出浅埋隧道开挖诱发上覆管道管土脱开区的求解方法。方法：首先以高斯曲线分布模拟土体变形，并基于可考虑地基连续性与非线性的非线性Pasternak地基修正模型，分别建立浅埋隧道施工下穿管土协调区与脱开区的微分控制方程，进而利用有限差分法与牛顿迭代法得到隧道开挖诱发上覆管道竖向变形数值解，由此根据管土的位移差给出脱开区大小迭代求解步骤。提出可综合考虑管道刚度与土体强度的管土相对刚度参数R及综合考虑土体荷载特性的脱开荷载比参数Tg，将其作为管土脱开的判定参数。结果 ： 结合工程案例监测数据、已有模型试验数据验证了方法的正确性。结论：管道归一化竖向位移值对比分析表明，存在临界管土相对刚度及临界且脱开荷载比参数，当R大于临界相对刚度或Tg小于临界荷载比时管土存在脱开现象，此时管道变形计算需考虑管土脱开效应。该结论可供工程设计参考。
由于土体的大变形特性及管土刚度差异过大造成浅埋隧道施工时上覆管道与周围土体的脱开现象广泛存在。目的：该文基于管道的变形分析提出浅埋隧道开挖诱发上覆管道管土脱开区的求解方法。方法：首先以高斯曲线分布模拟土体变形，并基于可考虑地基连续性与非线性的非线性Pasternak地基修正模型，分别建立浅埋隧道施工下穿管土协调区与脱开区的微分控制方程，进而利用有限差分法与牛顿迭代法得到隧道开挖诱发上覆管道竖向变形数值解，由此根据管土的位移差给出脱开区大小迭代求解步骤。提出可综合考虑管道刚度与土体强度的管土相对刚度参数R及综合考虑土体荷载特性的脱开荷载比参数Tg，将其作为管土脱开的判定参数。结果 ： 结合工程案例监测数据、已有模型试验数据验证了方法的正确性。结论：管道归一化竖向位移值对比分析表明，存在临界管土相对刚度及临界且脱开荷载比参数，当R大于临界相对刚度或Tg小于临界荷载比时管土存在脱开现象，此时管道变形计算需考虑管土脱开效应。该结论可供工程设计参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.11.0930
摘要:
自升式平台的桩靴基础需逐级预压入海床一定的深度，使其承载力满足承受上部平台自重荷载及所受到的海洋环境荷载的要求。随着压入深度的增加，土体将绕过桩靴基础侧面逐渐回流至基础顶部。桩靴基础在不同压入深度处，土体的回流模式不同，导致基础的贯入阻力发生变化。考虑完全回流和不回流两种极端情况下的土体破坏模式，该文利用特征线法推导了桩靴基础贯入阻力系数Nc，采用有限元极限分析法验证了计算模型的合理性。与已发表的文献中的离心机试验数据和数值模拟结果进行对比研究，验证了所提的理论方法的准确性。研究表明：光滑基底底部形成两个左右对称的弹性楔体，随着桩靴基础基底剪应力的增加，弹性楔体体积逐渐减小，当基底剪应力达到土体抗剪强度时，弹性楔体消失。贯入阻力系数Nc随着桩靴基础基底剪应力的增加呈线性增加，土体不回流情况下的贯入阻力比完全回流情况下的贯入阻力低约20%。
自升式平台的桩靴基础需逐级预压入海床一定的深度，使其承载力满足承受上部平台自重荷载及所受到的海洋环境荷载的要求。随着压入深度的增加，土体将绕过桩靴基础侧面逐渐回流至基础顶部。桩靴基础在不同压入深度处，土体的回流模式不同，导致基础的贯入阻力发生变化。考虑完全回流和不回流两种极端情况下的土体破坏模式，该文利用特征线法推导了桩靴基础贯入阻力系数Nc，采用有限元极限分析法验证了计算模型的合理性。与已发表的文献中的离心机试验数据和数值模拟结果进行对比研究，验证了所提的理论方法的准确性。研究表明：光滑基底底部形成两个左右对称的弹性楔体，随着桩靴基础基底剪应力的增加，弹性楔体体积逐渐减小，当基底剪应力达到土体抗剪强度时，弹性楔体消失。贯入阻力系数Nc随着桩靴基础基底剪应力的增加呈线性增加，土体不回流情况下的贯入阻力比完全回流情况下的贯入阻力低约20%。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.1053
摘要:
近岸海床常存在一定坡度，其对海底地震动的特性将产生较大影响。该文在分析海床坡度与地震动特性的关系基础上，尝试提出影响海底地震动的坡度临界值，为海洋结构物抗震设计中是否考虑坡形场地因素提供理论参考。首先，结合自编地震波动程序与有限元动力分析软件ADINA，建立不同坡度海底场地的地震波动分析模型，以垂直入射的脉冲型P波与SV波作为地震荷载，分析坡度对海底地震动的影响。研究发现坡形场地对P波成分影响较大，但坡度大于5%时，地震动特性的变化减小。在此基础上，缩小海床坡度的计算区间，提出影响海底地震动特性的坡度临界值范围，即临界坡度。最后，研究进一步讨论了水深、场地条件等因素对临界坡度的影响。通过以上研究发现影响海底地震动特性的坡形场地效应存在一个1%~2%坡度的临界值，并且海床表面覆盖层对此临界坡度有一定影响。
近岸海床常存在一定坡度，其对海底地震动的特性将产生较大影响。该文在分析海床坡度与地震动特性的关系基础上，尝试提出影响海底地震动的坡度临界值，为海洋结构物抗震设计中是否考虑坡形场地因素提供理论参考。首先，结合自编地震波动程序与有限元动力分析软件ADINA，建立不同坡度海底场地的地震波动分析模型，以垂直入射的脉冲型P波与SV波作为地震荷载，分析坡度对海底地震动的影响。研究发现坡形场地对P波成分影响较大，但坡度大于5%时，地震动特性的变化减小。在此基础上，缩小海床坡度的计算区间，提出影响海底地震动特性的坡度临界值范围，即临界坡度。最后，研究进一步讨论了水深、场地条件等因素对临界坡度的影响。通过以上研究发现影响海底地震动特性的坡形场地效应存在一个1%~2%坡度的临界值，并且海床表面覆盖层对此临界坡度有一定影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0131
摘要:
为解决传统索穹顶结构张拉变形大、脊索易松弛及整体刚度低等问题，本文提出一种“刚柔并济”的新型全装配结构体系-大跨度装配式脊杆环撑索穹顶。给出结构体系组成与节点构造，提出结构等效桁架模型，开展了预应力分布理论研究。采用ANSYS有限元软件建立结构数值模型，研究了在满跨与半跨均布荷载作用下结构力学性能，分析了关键参数变化对结构力学性能影响规律。结果表明：新型结构体系具有较高承载能力及抵抗变形能力可实现装配式空间结构的大跨度发展；撑杆高度、初始预应力、结构跨度及矢跨比变化对结构力学性能影响显著，节点刚度及预应力脊杆截面积变化对结构力学性能影响较小；基于等效桁架模型，采用节点平衡法可精确计算结构初始预应力分布。
为解决传统索穹顶结构张拉变形大、脊索易松弛及整体刚度低等问题，本文提出一种“刚柔并济”的新型全装配结构体系-大跨度装配式脊杆环撑索穹顶。给出结构体系组成与节点构造，提出结构等效桁架模型，开展了预应力分布理论研究。采用ANSYS有限元软件建立结构数值模型，研究了在满跨与半跨均布荷载作用下结构力学性能，分析了关键参数变化对结构力学性能影响规律。结果表明：新型结构体系具有较高承载能力及抵抗变形能力可实现装配式空间结构的大跨度发展；撑杆高度、初始预应力、结构跨度及矢跨比变化对结构力学性能影响显著，节点刚度及预应力脊杆截面积变化对结构力学性能影响较小；基于等效桁架模型，采用节点平衡法可精确计算结构初始预应力分布。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.02.0135
摘要:
为研究不同火灾场景下门式刚架的温升特性和结构响应，对1个门式刚架缩尺模型进行了4次局部小功率和1次破坏性大功率火灾试验，试验测量了火源的热释放速率、室内环境温度、钢构件温度和位移。其中，局部小功率火灾采用酒精油池火模拟，大功率火灾试验采用木垛火模拟。试验结果表明，局部小功率火灾为燃料控制型燃烧，室内上部烟气温度高，下部温度低，呈现典型的双区域模型特征；大功率火灾为通风控制型燃烧，燃烧不充分时室内上部烟气温度较低，下部火焰附近温度较高。大功率大火试验火场温度变化更加复杂，应考虑火势蔓延发展，不同位置结构构件的温升和位移变化存在相应的时序性。试验门式刚架模型对钢柱进行了2 h防火保护，钢梁无防火保护。在大功率火灾试验中，钢梁先发生破坏导致门式刚架在32 min时出现梁柱整体向内倒塌。可见，对于结构冗余度较小的门式刚架，整体结构的耐火极限取决于耐火极限小的构件，防火设计应当从结构整体耐火极限要求来考虑。
为研究不同火灾场景下门式刚架的温升特性和结构响应，对1个门式刚架缩尺模型进行了4次局部小功率和1次破坏性大功率火灾试验，试验测量了火源的热释放速率、室内环境温度、钢构件温度和位移。其中，局部小功率火灾采用酒精油池火模拟，大功率火灾试验采用木垛火模拟。试验结果表明，局部小功率火灾为燃料控制型燃烧，室内上部烟气温度高，下部温度低，呈现典型的双区域模型特征；大功率火灾为通风控制型燃烧，燃烧不充分时室内上部烟气温度较低，下部火焰附近温度较高。大功率大火试验火场温度变化更加复杂，应考虑火势蔓延发展，不同位置结构构件的温升和位移变化存在相应的时序性。试验门式刚架模型对钢柱进行了2 h防火保护，钢梁无防火保护。在大功率火灾试验中，钢梁先发生破坏导致门式刚架在32 min时出现梁柱整体向内倒塌。可见，对于结构冗余度较小的门式刚架，整体结构的耐火极限取决于耐火极限小的构件，防火设计应当从结构整体耐火极限要求来考虑。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0354
摘要:
为研究连梁可更换的Y型偏心支撑组合框架(简称“Y型V-EBCF”)的力学性能，设计制作了一榀Y型V-EBCF试件，其中可更换式连梁由低屈服点钢加工并通过高强螺栓与周边构件相连。对Y型V-ECBF试件和拆卸了连梁后的试件分别进行了拟静力试验，分析了试件的失效模式、荷载-位移曲线和残余位移角，试验结果表明：在连梁失效前，结构具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力；当拆卸失效连梁后，结构在组合框架的不平衡内力下恢复至原位，残余变形角为0.002 rad，小于规范限值(0.005 rad)及最大可更换残余位移角限值(0.0023 rad)，且余下试件再加载时的滞回曲线依旧饱满稳定，表明Y型V-ECBF体系具有良好的震后恢复能力；采用现行AISC360-16规范相关公式可以准确计算低屈服点钢连梁的承载力，但超强系数建议取3.0以防止周边构件的破坏；Y型V-ECBF体系的刚度和承载力等于偏心支撑中连梁和组合框架的刚度与承载力之和。此外，Y型V-EBCF中的连梁会引起框架梁跨中承担额外的弯矩，导致跨中混凝土板的开裂，该文给出了计算跨中混凝土板裂缝宽度的公式。
为研究连梁可更换的Y型偏心支撑组合框架(简称“Y型V-EBCF”)的力学性能，设计制作了一榀Y型V-EBCF试件，其中可更换式连梁由低屈服点钢加工并通过高强螺栓与周边构件相连。对Y型V-ECBF试件和拆卸了连梁后的试件分别进行了拟静力试验，分析了试件的失效模式、荷载-位移曲线和残余位移角，试验结果表明：在连梁失效前，结构具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力；当拆卸失效连梁后，结构在组合框架的不平衡内力下恢复至原位，残余变形角为0.002 rad，小于规范限值(0.005 rad)及最大可更换残余位移角限值(0.0023 rad)，且余下试件再加载时的滞回曲线依旧饱满稳定，表明Y型V-ECBF体系具有良好的震后恢复能力；采用现行AISC360-16规范相关公式可以准确计算低屈服点钢连梁的承载力，但超强系数建议取3.0以防止周边构件的破坏；Y型V-ECBF体系的刚度和承载力等于偏心支撑中连梁和组合框架的刚度与承载力之和。此外，Y型V-EBCF中的连梁会引起框架梁跨中承担额外的弯矩，导致跨中混凝土板的开裂，该文给出了计算跨中混凝土板裂缝宽度的公式。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.04.0368
摘要:
为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能，该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应，提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变硬化或应变软化特征的多折线UHPC受拉应力-应变关系。通过5种钢纤维掺量的UHPC切口梁弯曲试验和轴拉试验的验证以及模型参数分析表明：在切口梁弯曲响应的离散性较低时，提出的计算模型能够准确地预测应变硬化和应变软化UHPC的受拉初裂强度和极限强度；随弯曲响应的离散性增大，轴拉应力的预测值与实测值的偏差越大；特征长度及特征点数量对应变软化UHPC受拉应力-缝宽曲线预测结果的影响较小，但对于应变硬化UHPC，特征长度的增大和特征点的减少都会导致其极限强度预测值偏高。通过应用表明：采用基于荷载-CMOD响应的非线性铰模型预测UHPC的受拉性能具有较好的可行性。
为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能，该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应，提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变硬化或应变软化特征的多折线UHPC受拉应力-应变关系。通过5种钢纤维掺量的UHPC切口梁弯曲试验和轴拉试验的验证以及模型参数分析表明：在切口梁弯曲响应的离散性较低时，提出的计算模型能够准确地预测应变硬化和应变软化UHPC的受拉初裂强度和极限强度；随弯曲响应的离散性增大，轴拉应力的预测值与实测值的偏差越大；特征长度及特征点数量对应变软化UHPC受拉应力-缝宽曲线预测结果的影响较小，但对于应变硬化UHPC，特征长度的增大和特征点的减少都会导致其极限强度预测值偏高。通过应用表明：采用基于荷载-CMOD响应的非线性铰模型预测UHPC的受拉性能具有较好的可行性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.03.0200
摘要:
城市交通枢纽综合体具有结构体型大、形式复杂、功能多样的特点，震后其交通流线对内部人员紧急逃生和避难至关重要。已有研究结合人员的基本行为模拟方法，通过分析构件损伤、对应设置障碍物的方式模拟震后人员疏散过程，对震后建筑疏散环境变化考虑不充分，忽略了建筑构件不同损伤状态下速度的变化，且缺少量化综合体建筑震后交通流线功能的评估指标。本文提出了一种综合体建筑震后交通流线功能损失量化评估方法。该方法基于构件易损性分析，建立了非结构构件不同损伤状态下的人员最大疏散速度折减模型，通过分析震后综合体不同空间位置处人员疏散的最大速度，考虑门构件破坏对人员疏散活动的延迟，建立震后疏散场景及模拟方法，并构建了震后综合体内交通流线功能的量化指标。通过工程需求参数扩充，考虑构件损伤等不确定性，提出了综合体建筑震后内交通流线功能量化评估方法。将该方法应用于某城市综合体，结果表明提出方法可以反应出地震作用下各楼层和区域的交通流线损失变化情况，并识别对结构整体疏散影响较大的薄弱楼层，对综合体震后功能损失评估提供参考。
城市交通枢纽综合体具有结构体型大、形式复杂、功能多样的特点，震后其交通流线对内部人员紧急逃生和避难至关重要。已有研究结合人员的基本行为模拟方法，通过分析构件损伤、对应设置障碍物的方式模拟震后人员疏散过程，对震后建筑疏散环境变化考虑不充分，忽略了建筑构件不同损伤状态下速度的变化，且缺少量化综合体建筑震后交通流线功能的评估指标。本文提出了一种综合体建筑震后交通流线功能损失量化评估方法。该方法基于构件易损性分析，建立了非结构构件不同损伤状态下的人员最大疏散速度折减模型，通过分析震后综合体不同空间位置处人员疏散的最大速度，考虑门构件破坏对人员疏散活动的延迟，建立震后疏散场景及模拟方法，并构建了震后综合体内交通流线功能的量化指标。通过工程需求参数扩充，考虑构件损伤等不确定性，提出了综合体建筑震后内交通流线功能量化评估方法。将该方法应用于某城市综合体，结果表明提出方法可以反应出地震作用下各楼层和区域的交通流线损失变化情况，并识别对结构整体疏散影响较大的薄弱楼层，对综合体震后功能损失评估提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.04.0282
摘要:
基于物理信息神经网络(PINN)对二/三维非稳态温度场和未知热源进行了同时预测，即使采用单个测点该求解策略依然显示出了强大的抗噪性能。该方法打破了传统神经网络需要响应量样本的定律，仅需对计算域及时间区间进行随机采样生成样本集，同时具备灵活添加约束条件的能力，是一种可用于正反问题同时求解的新型智能算法。在预测全场温度和未知热源时，为降低优化参数自由度，将未知热源采用完备多项式进行展开，同时提出了一种改进的自适应权值方法以提高其预测精度。相比传统基于有限元的迭代反演法，本文方法无论在测点数量、计算成本还是抗噪性能上均有较大优势。几个典型数值算例结果表明，该方法完全避免了繁琐的前处理单元划分，相比参考解具有较高的预测精度。
基于物理信息神经网络(PINN)对二/三维非稳态温度场和未知热源进行了同时预测，即使采用单个测点该求解策略依然显示出了强大的抗噪性能。该方法打破了传统神经网络需要响应量样本的定律，仅需对计算域及时间区间进行随机采样生成样本集，同时具备灵活添加约束条件的能力，是一种可用于正反问题同时求解的新型智能算法。在预测全场温度和未知热源时，为降低优化参数自由度，将未知热源采用完备多项式进行展开，同时提出了一种改进的自适应权值方法以提高其预测精度。相比传统基于有限元的迭代反演法，本文方法无论在测点数量、计算成本还是抗噪性能上均有较大优势。几个典型数值算例结果表明，该方法完全避免了繁琐的前处理单元划分，相比参考解具有较高的预测精度。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.04.0283
摘要:
为研究刚度可调的拼装抱箍加固穿斗式木结构的抗震性能，开展了2个1/2缩尺的两层穿斗式木结构振动台试验。试验选取El Centro波、Taft波、汶川波及人工波作为地震输入，对比加固前后各工况下的动力特性及地震响应规律。同时，利用抗震鉴定规范评估试验模型的抗震性能，并结合累计耗能指标定量化评估拼装抱箍的加固效果。结果表明：相同工况下，加固结构二层柱顶动力系数衰减幅度提升大于完好结构，柱架层相对位移减小，层间位移角由1/81降低至1/109，结构整体扭转响应减小；采用累计耗能指标评估罕遇地震作用下结构耗能，整体与加固层分别提升21.02%和4.3%。这一切表明，刚度可调的拼装抱箍可以有效提升传统木结构的抗震性能，累计耗能指标可以有效弥补现行抗震鉴定标准对加固效果定量化评估的不足。
为研究刚度可调的拼装抱箍加固穿斗式木结构的抗震性能，开展了2个1/2缩尺的两层穿斗式木结构振动台试验。试验选取El Centro波、Taft波、汶川波及人工波作为地震输入，对比加固前后各工况下的动力特性及地震响应规律。同时，利用抗震鉴定规范评估试验模型的抗震性能，并结合累计耗能指标定量化评估拼装抱箍的加固效果。结果表明：相同工况下，加固结构二层柱顶动力系数衰减幅度提升大于完好结构，柱架层相对位移减小，层间位移角由1/81降低至1/109，结构整体扭转响应减小；采用累计耗能指标评估罕遇地震作用下结构耗能，整体与加固层分别提升21.02%和4.3%。这一切表明，刚度可调的拼装抱箍可以有效提升传统木结构的抗震性能，累计耗能指标可以有效弥补现行抗震鉴定标准对加固效果定量化评估的不足。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0342
摘要:
采用钢管混凝土（CFST）柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构可将原本只能用于低层或多层的轻钢结构合理地应用于高层建筑，对轻钢次框架的结构形式、与主结构的连接方式进行合理优化有利于提高其装配率。为考察“铰接-刚接式”半框架式连接方案（SCR方案）中释放次框架柱轴力的新型套筒式主次结构竖向连接节点的受力性能，进行了3个次框架轻钢柱-主结构钢梁组合体试件的低周往复加载试验，分析了套筒式连接节点的传力机理、破坏模式。基于试验结果对SCR方案进一步优化，提出了装配率更高、施工更方便的“完全铰接式”连接方案（SCH方案）。最后以某示范工程为例，对分别采用SCR和SCH两种连接方案的高层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构进行强震非线性动力时程分析，对比了结构耗能、结构动力响应以及构件性能状态的差异。结果表明：采用SCH方案时混合结构的塑性耗能、最大层间位移角、顶点位移幅值与采用SCR方案时相比略有增大，但两者抗震性能均良好，验证了高层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构采用“完全铰接式”连接方案的合理性。
采用钢管混凝土（CFST）柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构可将原本只能用于低层或多层的轻钢结构合理地应用于高层建筑，对轻钢次框架的结构形式、与主结构的连接方式进行合理优化有利于提高其装配率。为考察“铰接-刚接式”半框架式连接方案（SCR方案）中释放次框架柱轴力的新型套筒式主次结构竖向连接节点的受力性能，进行了3个次框架轻钢柱-主结构钢梁组合体试件的低周往复加载试验，分析了套筒式连接节点的传力机理、破坏模式。基于试验结果对SCR方案进一步优化，提出了装配率更高、施工更方便的“完全铰接式”连接方案（SCH方案）。最后以某示范工程为例，对分别采用SCR和SCH两种连接方案的高层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构进行强震非线性动力时程分析，对比了结构耗能、结构动力响应以及构件性能状态的差异。结果表明：采用SCH方案时混合结构的塑性耗能、最大层间位移角、顶点位移幅值与采用SCR方案时相比略有增大，但两者抗震性能均良好，验证了高层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢框架主次混合结构采用“完全铰接式”连接方案的合理性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0344
摘要:
对钢结构的连接部位或节点域进行大变形或断裂模拟分析时，需准确考虑钢材的全过程真实应力-应变关系。首先对Q355和Q420钢材开展单轴拉伸试验获得其全过程工程应力-应变曲线，采用有限元方法对两种钢材的拉伸试验进行模拟，通过比较有限元分析和实测工程应力-应变曲线的吻合度，对描述钢材真实应力-应变曲线的Ling方法、Swift+Voce方法、以及本文提出的改进Ramberg-Osgood方法的适用性和准确性进行评价。为进一步探讨三种方法对描述高强钢真实应力-应变关系的适用性，对相关文献报道的S690和S960钢材拉伸试验也进行了模拟分析。结果表明：Ling方法、Swift+Voce方法、以及本文提出的改进Ramberg-Osgood方法均能较准确地描述Q355和Q420的全过程真实应力-应变关系，也适用于描述S690和S960两种高强钢的全过程真实应力-应变关系，验证了三种方法对描述包括高强钢在内的结构钢材真实应力-应变关系的普适性。
对钢结构的连接部位或节点域进行大变形或断裂模拟分析时，需准确考虑钢材的全过程真实应力-应变关系。首先对Q355和Q420钢材开展单轴拉伸试验获得其全过程工程应力-应变曲线，采用有限元方法对两种钢材的拉伸试验进行模拟，通过比较有限元分析和实测工程应力-应变曲线的吻合度，对描述钢材真实应力-应变曲线的Ling方法、Swift+Voce方法、以及本文提出的改进Ramberg-Osgood方法的适用性和准确性进行评价。为进一步探讨三种方法对描述高强钢真实应力-应变关系的适用性，对相关文献报道的S690和S960钢材拉伸试验也进行了模拟分析。结果表明：Ling方法、Swift+Voce方法、以及本文提出的改进Ramberg-Osgood方法均能较准确地描述Q355和Q420的全过程真实应力-应变关系，也适用于描述S690和S960两种高强钢的全过程真实应力-应变关系，验证了三种方法对描述包括高强钢在内的结构钢材真实应力-应变关系的普适性。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0366
摘要:
小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙多发生脆性剪切破坏，使得其名义抗剪强度具有尺寸效应。本文总结了钢筋混凝土剪力墙尺寸效应规律，建立了考虑尺寸效应的RC剪力墙名义抗剪强度计算公式，不仅反映了尺寸的影响，同时考虑了水平配筋率、剪跨比以及轴压比的定量影响。进而，针对现行规范，通过引入尺寸效应系数αL，提出了考虑尺寸效应的RC剪力墙抗剪承载力建议公式，从而保证了大尺寸试件承载力预测值的安全性。与相关试验结果进行对比验证，结果表明：本文建议的考虑尺寸效应的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力公式能够较好的预测其抗剪承载力，且在安全性与准确性方面均得到提升。
小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙多发生脆性剪切破坏，使得其名义抗剪强度具有尺寸效应。本文总结了钢筋混凝土剪力墙尺寸效应规律，建立了考虑尺寸效应的RC剪力墙名义抗剪强度计算公式，不仅反映了尺寸的影响，同时考虑了水平配筋率、剪跨比以及轴压比的定量影响。进而，针对现行规范，通过引入尺寸效应系数αL，提出了考虑尺寸效应的RC剪力墙抗剪承载力建议公式，从而保证了大尺寸试件承载力预测值的安全性。与相关试验结果进行对比验证，结果表明：本文建议的考虑尺寸效应的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力公式能够较好的预测其抗剪承载力，且在安全性与准确性方面均得到提升。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0378
摘要:
近年来桥上爆炸事故频发，而桥梁抗爆已有研究较多关注钢筋混凝土(RC)墩柱的破坏模式和损伤评估，对于保证桥梁通行能力的桥面板的损伤评估研究较少。本文以桥面板残余承载力为损伤指标，基于数值模拟方法对桥上爆炸作用下的预应力RC T型梁桥的损伤等级进行定量评估。首先，基于预应力RC T型梁桥桥上爆炸试验和足尺T梁静态承载力试验，通过对比试验桥面板反射超压时程、破坏形态、加速度时程以及T梁静态承载力验证了采用的有限元分析方法对于爆炸和静态承载力工况的适用性。然后，通过建立原型T型梁桥精细化有限元模型，采用经验证的有限元分析方法对美国联邦应急管理署(FEMA)规定的七种爆炸威胁桥上爆炸作用下原型梁桥的动力行为进行分析。结果表明：从管状炸弹(2.3kg TNT)到客车炸弹(1814kg TNT)的七种爆炸威胁导致的整桥破坏模式依次为：桥面板、T梁和横隔板混凝土进入塑性状态，桥面板开洞，T梁、横隔板、桥面板和下部支撑结构断裂。进一步，定义了基于桥面板残余承载力的损伤因子，定量给出了不同爆炸威胁下桥面板的损伤因子量值，如：管状、腰带和背心炸弹(2.3kg、4.5kg和9kg TNT)爆炸引起的桥面板损伤因子范围为0.01~0.06，整桥保持完好；而小轿车和轿车炸弹(227kg和454kg TNT)爆炸作用下，桥面板损伤因子分别为0.84和0.96，整桥完全丧失承载能力。
近年来桥上爆炸事故频发，而桥梁抗爆已有研究较多关注钢筋混凝土(RC)墩柱的破坏模式和损伤评估，对于保证桥梁通行能力的桥面板的损伤评估研究较少。本文以桥面板残余承载力为损伤指标，基于数值模拟方法对桥上爆炸作用下的预应力RC T型梁桥的损伤等级进行定量评估。首先，基于预应力RC T型梁桥桥上爆炸试验和足尺T梁静态承载力试验，通过对比试验桥面板反射超压时程、破坏形态、加速度时程以及T梁静态承载力验证了采用的有限元分析方法对于爆炸和静态承载力工况的适用性。然后，通过建立原型T型梁桥精细化有限元模型，采用经验证的有限元分析方法对美国联邦应急管理署(FEMA)规定的七种爆炸威胁桥上爆炸作用下原型梁桥的动力行为进行分析。结果表明：从管状炸弹(2.3kg TNT)到客车炸弹(1814kg TNT)的七种爆炸威胁导致的整桥破坏模式依次为：桥面板、T梁和横隔板混凝土进入塑性状态，桥面板开洞，T梁、横隔板、桥面板和下部支撑结构断裂。进一步，定义了基于桥面板残余承载力的损伤因子，定量给出了不同爆炸威胁下桥面板的损伤因子量值，如：管状、腰带和背心炸弹(2.3kg、4.5kg和9kg TNT)爆炸引起的桥面板损伤因子范围为0.01~0.06，整桥保持完好；而小轿车和轿车炸弹(227kg和454kg TNT)爆炸作用下，桥面板损伤因子分别为0.84和0.96，整桥完全丧失承载能力。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0387
摘要:
为研究钢管塔节段间焊接短钢管的轴压承载力，针对高频焊和埋弧焊两种焊接工艺分别各设计了6根钢管试件，通过4轴对中控制技术实现了轴压加载。分析了破坏形态、应变分布规律、承载力与焊接初始缺陷的反馈关系。根据两种焊接工艺初始缺陷的特征，分别建立了考虑焊接初始缺陷的有限元模型，高频焊考虑初弯曲和纵向残余应力的影响，埋弧焊工艺在两种缺陷的基础上还考虑了环向不圆度的影响，与实测数据和破坏形态的对比证明了有限元模型的准确性。最后，以长细比为主要变化参数进行拓展分析，扩大试验的深度和广度。研究表明：焊接缺陷对Q550短钢管的轴压破坏形态影响显著，焊接钢管的局部失效位置均在焊缝一侧，高频焊外凸，埋弧焊内陷；复变函数的共形映射理论可作为一种普适性方法为有限元建模提供便利，从而考虑多层多道埋弧焊钢管环向不圆度的影响。
为研究钢管塔节段间焊接短钢管的轴压承载力，针对高频焊和埋弧焊两种焊接工艺分别各设计了6根钢管试件，通过4轴对中控制技术实现了轴压加载。分析了破坏形态、应变分布规律、承载力与焊接初始缺陷的反馈关系。根据两种焊接工艺初始缺陷的特征，分别建立了考虑焊接初始缺陷的有限元模型，高频焊考虑初弯曲和纵向残余应力的影响，埋弧焊工艺在两种缺陷的基础上还考虑了环向不圆度的影响，与实测数据和破坏形态的对比证明了有限元模型的准确性。最后，以长细比为主要变化参数进行拓展分析，扩大试验的深度和广度。研究表明：焊接缺陷对Q550短钢管的轴压破坏形态影响显著，焊接钢管的局部失效位置均在焊缝一侧，高频焊外凸，埋弧焊内陷；复变函数的共形映射理论可作为一种普适性方法为有限元建模提供便利，从而考虑多层多道埋弧焊钢管环向不圆度的影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.0393
摘要:
复材约束配筋高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)圆柱是一种新型的抗侧力组合构件。为了准确模拟和分析该组合构件的截面压弯性能和作用机理，本文基于“纤维单元法”，通过引入HPFRCC的应变硬化受拉本构及复材(FRP)约束HPFRCC偏压强化本构，建立了复材约束(无约束)配筋HPFRCC圆柱截面弯矩-曲率数值计算模型。通过对HPFRCC极限拉应变、HPFRCC初裂(极限)抗拉强度、HPFRCC轴压强度，以及轴压力进行的参数影响分析，确定了各参数对复材约束(无约束)配筋HPFRCC构件压弯性能的影响，衡量了HPFRCC轴拉性能的贡献。
复材约束配筋高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)圆柱是一种新型的抗侧力组合构件。为了准确模拟和分析该组合构件的截面压弯性能和作用机理，本文基于“纤维单元法”，通过引入HPFRCC的应变硬化受拉本构及复材(FRP)约束HPFRCC偏压强化本构，建立了复材约束(无约束)配筋HPFRCC圆柱截面弯矩-曲率数值计算模型。通过对HPFRCC极限拉应变、HPFRCC初裂(极限)抗拉强度、HPFRCC轴压强度，以及轴压力进行的参数影响分析，确定了各参数对复材约束(无约束)配筋HPFRCC构件压弯性能的影响，衡量了HPFRCC轴拉性能的贡献。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.06.0449
摘要:
自然灾害统计表明，风雹对光伏结构灾害损失量呈现逐年递增趋势，国内外针对风雹耦合作用相关研究基本空白，因此有必要针对风雹耦合作用下光伏结构的抗风雹冲击力开展研究，该研究对精确预测光伏结构抗风雹冲击能力具有重要的现实意义。本文采用课题组自研的冰雹冲击模拟一体化装置进行了风雹耦合机理试验，以风速与湍流度为变量，系统研究不同粒径冰雹对光伏结构冲击力峰值规律，试验结果验证并指导建立了BP神经网络结构用于预测风雹下单颗粒冰雹冲击力，同时利用遗传算法对BP神经网络进行优化，建立了GA-BP神经网络。结果表明：冰雹冲击力峰值随着冰雹粒子直径、发射速度以及风速的增大而增大，冰雹冲击力峰值随着湍流度的增大而减小，且同样冰雹发射速度下，直径越大，冰雹冲击力受风速以及湍流度的影响越明显；相比传统BP神经网络，GA-BP神经网络的预测精度和泛化能力更强，可以更精准地预测风雹耦合作用下单颗粒冰雹冲击力峰值。
自然灾害统计表明，风雹对光伏结构灾害损失量呈现逐年递增趋势，国内外针对风雹耦合作用相关研究基本空白，因此有必要针对风雹耦合作用下光伏结构的抗风雹冲击力开展研究，该研究对精确预测光伏结构抗风雹冲击能力具有重要的现实意义。本文采用课题组自研的冰雹冲击模拟一体化装置进行了风雹耦合机理试验，以风速与湍流度为变量，系统研究不同粒径冰雹对光伏结构冲击力峰值规律，试验结果验证并指导建立了BP神经网络结构用于预测风雹下单颗粒冰雹冲击力，同时利用遗传算法对BP神经网络进行优化，建立了GA-BP神经网络。结果表明：冰雹冲击力峰值随着冰雹粒子直径、发射速度以及风速的增大而增大，冰雹冲击力峰值随着湍流度的增大而减小，且同样冰雹发射速度下，直径越大，冰雹冲击力受风速以及湍流度的影响越明显；相比传统BP神经网络，GA-BP神经网络的预测精度和泛化能力更强，可以更精准地预测风雹耦合作用下单颗粒冰雹冲击力峰值。
, 最新更新时间 , doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2023.05.0386
摘要:
极限可轧厚度是薄带材轧制过程中判断轧件是否可以继续减薄的重要理论判据，然而现有的理论公式很少考虑轧件可轧性的工艺相关性，为此本文通过有限元手段研究了薄带轧制变形区特征随轧制工艺的变化规律，并基于赫兹弹性理论和一点弹塑性应力状态开展了以轧制力作为判别依据的极限可轧厚度理论研究。结果表明轧件可轧性与轧制工艺密切相关，临近极限可轧厚度时变形区内以弹性变形为主，所对应的接触压力分布符合赫兹弹性理论。通过比较极值点的等效应力与轧件屈服强度的大小关系可以准确判断轧件的弹塑性状态，而采用极限单位宽度轧制力可较好地预测给定工艺下轧件的可轧性，并反推给定轧制力下的极限可轧厚度。
极限可轧厚度是薄带材轧制过程中判断轧件是否可以继续减薄的重要理论判据，然而现有的理论公式很少考虑轧件可轧性的工艺相关性，为此本文通过有限元手段研究了薄带轧制变形区特征随轧制工艺的变化规律，并基于赫兹弹性理论和一点弹塑性应力状态开展了以轧制力作为判别依据的极限可轧厚度理论研究。结果表明轧件可轧性与轧制工艺密切相关，临近极限可轧厚度时变形区内以弹性变形为主，所对应的接触压力分布符合赫兹弹性理论。通过比较极值点的等效应力与轧件屈服强度的大小关系可以准确判断轧件的弹塑性状态，而采用极限单位宽度轧制力可较好地预测给定工艺下轧件的可轧性，并反推给定轧制力下的极限可轧厚度。
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