建筑科学与工程学报 /oa 混凝土制备低碳化演进与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205001 混凝土制备低碳化是建筑领域实现“双碳目标”的重要环节。从混凝土原材料入手,综述了复合水泥、地聚合物、再生骨料的碳减排效益及潜力; 明晰了不同低碳原材料对混凝土碳排放与强度的影响规律,在碳排放-强度联合目标下,提出了低碳混凝土的简化设计思路; 最后从目标建模、优化算法两方面归纳了现有的基于强度与碳排放的混凝土配合比设计算法。结果表明:复合水泥的碳减排潜力主要取决于满足目标性能条件下高炉矿渣、粉煤灰等的最大掺入率; 相比复合水泥,地聚合物具有更大的碳减排潜力; 再生骨料在避免废弃混凝土填埋、减少运输距离与贮存阶段的碳吸收等方面具有碳减排潜力; 在不同碳排放分配方式下,固废再生产品碳减排结论差异显著,工业固废回收待建立统一碳排放分配模型,再生骨料建议采用闭环分析,避免碳排放分配; 在设定混凝土强度条件下,以降低碳排放为目标,采用复合水泥、地聚合物、再生骨料等都可以作为减碳的重要手段,碳减排幅度与低碳材料掺量、目标强度等相关; 不同低碳材料之间力学性能的协同作用以及多目标下生命周期碳减排优化模型等仍需要深入研究。 2022年09月30 00:00 2022年05期 1 12 1930735 肖建庄<sup>1,2</sup>,邓 琪<sup>1</sup>,夏 冰<sup>1</sup> 中国无伸缩缝桥梁调查与分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205002 无伸缩缝桥梁(无缝桥)取消了伸缩装置(伸缩缝),从根本上免除了伸缩装置带来的病害与维修更换问题,具有良好经济和社会效应。针对中国无缝桥的建设趋势、应用类型、区域分布、桥长、上部与下部结构、引板等情况开展调查与分析。结果表明:截至2022年5月,中国已建成无缝桥70座; 无缝桥在经济发达国家应用广泛,但在中国还处于起步阶段; 中国无缝桥修建数量不断增加,2010年开始增速加快,整体桥的应用比例上升; 无缝桥应用省份不断扩大,新增在严寒地区的应用; 无缝桥以中小跨径桥梁为主,总长不长,在多跨桥中应用较多; 上部结构以混凝土空心板为主; 下部结构中,柱式埋置式桥台在各种无缝桥中均有较多的应用,且整体桥较多采用薄壁轻型桥台,半整体桥和延伸桥面板桥较多采用重力式桥台,桥墩以混凝土桩柱式为主,引板主要采用面板式引板; 今后应增加无缝桥的应用数量和地区,加大整体桥的推广力度和无缝化改造的研究与应用,扩大无缝桥的跨径、桥长、曲率半径、斜交角的应用范围,推动中国无缝桥技术的进步。 2022年09月30 00:00 2022年05期 13 21 1884854 陈宝春,王晨辉,薛俊青,黄福云 海洋环境荷载下半潜式平台上承房屋钢框架结构的动力响应特征 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205003 以1 000 m深海半潜式平台上承房屋钢框架结构为研究对象,首先采用有限元方法模拟了3层、6层、9层3种高度的上承结构在100年一遇极端海洋环境荷载作用下的动力时程响应,获得较适宜的推荐高度; 然后对推荐高度结构分别进行陆地地震作用及海洋环境荷载作用下的动力时程响应有限元模拟,并将两种支承条件与作用方式下房屋钢框架结构的动力时程响应结果进行对比。结果表明:海洋环境荷载作用下,3层和6层结构的动力响应水平都相对较小且差距不大,而9层结构的动力响应水平因海风及结构倾斜影响过大而比6层结构的有显著增大,据此选定6层高度作为较适宜的推荐高度; 6层房屋钢框架结构在平台支承4个月一遇海况下与在陆地支承8度多遇地震下的动力响应水平总体基本相当,但与陆地支承8度罕遇地震动力响应水平相比,即使是100年一遇的极端海洋环境荷载作用,其动力响应水平总体上也明显小于前者; 研究成果可为海洋平台上承结构物的设计提供参考。 2022年09月30 00:00 2022年05期 22 31 2026881 李富民,刘永强,赵 婕,郭 震 机械套筒连接预制混凝土结构抗连续倒塌机理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205004 为研究机械套筒连接预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,对2个1/2缩尺PC子结构开展了试验研究,获得了PC子结构的破坏模式、竖向抗力-位移曲线、水平反力-位移曲线和梁挠度曲线。通过有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型,并开展了数值分析。结果表明:子结构破坏主要集中在梁端,其中靠近中柱的梁端破坏相较于靠近边柱的梁端破坏更为严重; 梁-柱节点区域未发生明显破坏,试件的最终失效由中柱两侧梁端纵筋断裂控制,采用机械套筒连接可以保证梁底部钢筋的连续性; 压拱阶段和悬索阶段子结构主要通过梁截面剪力和轴拉力传递荷载; 增大钢筋直径可以显著提高子结构的第一峰值承载力和极限承载力; 混凝土抗压强度对于机械套筒连接PC子结构的承载力影响不大,但提高混凝土强度会提高混凝土与钢筋间的黏结力,导致梁纵筋更早发生断裂。 2022年09月30 00:00 2022年05期 32 40 5807970 谭光伟<sup>1</sup>,胡淑军<sup>2</sup>,黄 华<sup>3</sup>,覃幼辙<sup>4</sup>,钱 凯<sup>5</sup> 基于壁板屈曲后强度的矩形钢管混凝土偏压承载力计算方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205005 为了准确计算大宽厚比矩形钢管混凝土短柱偏压承载力,通过有限元方法对非均匀受压单侧约束平板的屈曲性能进行了研究,给出了该类板件的弹性屈曲系数计算公式。以此为基础,结合有效宽度法,提出了基于壁板屈曲后强度的矩形钢管混凝土偏压承载力计算方法。为验证所提计算方法的准确性,建立了大宽厚比钢管混凝土短柱偏压试验数据库,并将该计算方法与各规范的计算方法进行了对比。结果表明:提出的两种大宽厚比矩形钢管混凝土偏压承载力计算方法具有较高的计算精度,计算结果与试验结果吻合良好,其中方法二能够准确地评估构件的偏压承载力,可用于大宽厚比矩形钢管混凝土短柱偏压承载力计算中。 2022年09月30 00:00 2022年05期 41 52 2899249 王海涛<sup>1</sup>,刘永健<sup>1,2</sup>,孙立鹏<sup>1</sup> 部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压性能数值分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205006 为研究部分包覆钢-轻骨料混凝土组合(PELC)短柱的轴压性能,采用ABAQUS软件建立了轴压作用下部分包裹钢-轻骨料混凝土组合短柱的有限元模型。通过典型构件揭示了部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的全过程受力机理与破坏模式; 分析了轻骨料混凝土强度、系杆间距、含钢率以及翼缘宽厚比等参数对部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压性能的影响规律; 基于规范AISC 360并考虑轻骨料混凝土约束效应,提出了一种部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压承载力的计算公式。结果表明:部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的主要破坏模式为轻骨料混凝土压溃、H型钢正弦半波状鼓曲以及系杆屈服; 部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱的极限承载力将随着轻骨料混凝土强度与含钢率的增加而提高,延性将随着含钢率的增加而提高,随着系杆间距和轻骨料混凝土强度的增加而降低; 研究结果将为轻骨料混凝土组合柱在实际工程中的设计与应用提供理论依据。 2022年09月30 00:00 2022年05期 53 62 4979316 张慧洁<sup>1</sup>,胡 晨<sup>1</sup>,王静峰<sup>2,3</sup>,钱正昊<sup>2</sup>,刘 用<sup>2,3</sup> 曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205007 为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致; 靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁; 加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反; 横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。 2022年09月30 00:00 2022年05期 63 73 3693597 闫新凯<sup>1</sup>,刘永健<sup>1,2</sup>,邢子寒<sup>1</sup>,封博文<sup>1</sup>,陈 霄<sup>1</sup> 风嘴几何参数对双边箱式Π型梁涡振性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205008 为研究风嘴几何参数对双边箱式Π型梁涡振性能的影响,设计了包括原断面在内的4类试验组合,共计14种试验工况,通过节段模型测振试验,测得不同工况下Π型梁涡振振幅随试验风速的变化,分析了0°风攻角下不同风嘴长度和尖端高度对双边箱式Π型梁涡振振幅、锁定区间长度和起振风速的影响。采用SST k-ω模型进行计算流体力学分析,模拟了原断面和不同风嘴措施下双边箱式Π型梁断面周围的流场特性,结合静态绕流涡量演化图探讨了不同风嘴措施的涡振抑制机理。结果表明:多数风嘴措施能有效抑制双边箱式Π型梁的竖弯涡振,同时降低其扭转涡振振幅; 尖端高度与梁高之比为5/6时,该Π型梁的涡激共振被完全抑制,涡振性能表现良好; 增大风嘴长度和令风嘴尖端朝下有助于减小断面的涡振振幅和锁定区间长度,提高起振风速,对该Π型梁的抑振效果更显著; 双边箱式Π型梁原断面涡激共振明显,安装风嘴能减弱上表面气体的流动分离,减小漩涡尺度,有利于抑制涡振; 双边箱式Π型梁下表面周期性脱落并移动的漩涡是其扭转涡振的驱动性因素。 2022年09月30 00:00 2022年05期 74 83 5476741 李加武<sup>1,2</sup>,徐敏建<sup>1,2</sup>,王子健<sup>1,2,3</sup>,邢 松<sup>1,2</sup> 大跨度非对称悬索桥的颤振稳定性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205009 为了研究大跨度非对称悬索桥在不同非对称类型下的颤振稳定性,以主跨为628 m的某主缆不等高支承悬索桥为工程背景,基于全模态的三维频域颤振分析方法对悬索桥进行颤振稳定性分析。利用ANSYS建立了主缆不等高支承(支承高差0~40 m)和边跨跨度非对称(边跨跨度差0~40 m)悬索桥有限元分析模型,并编制相应双参数搜索迭代的APDL计算程序进行三维颤振稳定性分析。结果表明:在构造不等高支承悬索桥时,随着支承高差的增大,低阶模态频率变化较小,高阶模态范围逐渐减小; 弯扭频率比随着支承高差增加而不断减少,高差越大弯扭频率比降低越快; 桥梁颤振临界风速随着支承高差增大而不断降低,使得由于主缆不等高支承高差所引起的非对称结构形式对大跨度悬索桥梁结构的颤振稳定性有所降低; 在构造边跨跨度非对称悬索桥时,弯扭频率比随着边跨跨度差增加而减小; 随着支承跨度差的不断增大,悬索桥梁结构的颤振临界风速不断减小,但减小幅度很小,影响不大,在边跨跨度差较小时几乎可以不考虑对悬索结构的颤振稳定性影响。 2022年09月30 00:00 2022年05期 84 93 5118771 郝键铭<sup>1</sup>,张尧尧<sup>1</sup>,舒 鹏<sup>2</sup> 低层双齿大棚屋面风致积雪分布研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205010 为研究低层双齿大棚屋面的风致积雪分布规律,基于FLUENT软件中的Mixture多相流模型,建立了风雪两相流场模型。为验证风雪两相流场的准确性并选择合适的湍流模型,采用k-w,SST k-w和k-kl-w湍流模型分别对立方体周围积雪分布进行数值分析,并将数值分析结果与试验结果进行对比以验证数值方法的正确性,进而详细研究了风速、风向角、屋面坡度比和结构双齿长宽比对低层双齿大棚屋面风致积雪分布的影响。结果表明:风雪两相流模型和k-kl-w湍流模型建立的风雪两相流流场可以较好地反映低层双齿大棚屋面的积雪分布情况; 大棚屋面积雪厚度随着风速和屋面坡度比增大而减小,且屋面坡度比的影响程度较风速与风向角的影响小; 大棚屋面积雪受侵蚀和堆积区域位置随风向角变化而变化; 大棚结构长宽比对屋面积雪分布的影响较小; 低层三齿大棚屋面和低层四齿大棚屋面的屋面积雪分布系数可参考低层双齿大棚屋面; 提出的低层双齿大棚屋面积雪不均匀分布系数可为低层双齿大棚屋面的冬季防雪灾设计提供参考。 2022年09月30 00:00 2022年05期 94 103 3786484 聂少锋<sup>1</sup>,黄 鑫<sup>2</sup>,王 硕<sup>1</sup>,黄成杰<sup>3</sup> 预应力混凝土梁斜裂缝倾角的概率计算模型 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205011 针对预应力混凝土(PC)梁剪切斜裂缝倾角的大小,各国规范建议公式差异较大,尚没有明确的理论模型。基于贝叶斯理论,引入马尔科夫链-蒙特卡洛(MCMC)高效采样方法,根据选定的预应力混凝土梁斜裂缝倾角计算公式作为贝叶斯先验模型; 通过收集到的45组剪切斜裂缝数据,考虑了箍筋配筋率、箍筋强度、混凝土抗压强度、剪跨比和有效预应力参数,建立了修正的斜裂缝倾角计算模型。结果表明:先验模型的预测值和试验值比值的均值和变异系数分别为0.68和0.26,后验模型的预测值和试验值比值的均值和变异系数分别为0.98和0.25,预测值更加接近试验值; 基于先张法预应力混凝土空心板梁实测斜裂缝倾角验证计算模型,先验模型的预测值和试验值比值的均值和变异系数分别为0.57和0.19,后验模型的预测值和试验值比值的均值和变异系数分别为0.81和0.21,后验模型的预测值更接近试验值,能够更加准确预测PC梁斜裂缝倾角。 2022年09月30 00:00 2022年05期 104 112 2148655 张 峰<sup>1</sup>,高华睿<sup>2</sup>,赵国浩<sup>1</sup> 基于非线性Lamb波的板状结构微裂缝识别机理与算法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205012 为了研究复合板微小剥离损伤诱发二次谐波机理,提出一种基于超声Lamb波非线性系数的水平向微裂缝识别方法。通过薄板结构的一维波动方程,推导并阐述了非线性系数的概念; 采用有限元数值分析法,研究了基于二次谐波的损伤识别原理,并对复合板微裂缝的宽度、长度和激励信号的幅值、频厚积等参数对超声Lamb波非线性系数<i>β</i>的影响进行模拟分析,通过试验验证了模拟结果的正确性。结果表明:随着微裂纹宽度增加,非线性系数呈非线性减小; 随着微裂纹长度增加,非线性系数值先增加后减小; 随着外部激励幅值的增加,非线性系数值基本不变; 随着频厚积的增加,非线性系数值在结构自振频率对应的频厚积处呈现最大值; 利用非线性系数<i>β</i>能够有效表征非线性应力波与微损伤几何特征之间的关系; 基于超声Lamb波非线性系数的水平向微裂缝识别方法是可行的。 2022年09月30 00:00 2022年05期 113 121 2601316 阎 石<sup>1</sup>,王 鲁<sup>1,2</sup>,崔赛杰<sup>1</sup>,王雪南<sup>1</sup>,于水旺<sup>1</sup> 考虑应变时效影响的Q460C高强钢力学性能试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205013 为深入研究应变时效对Q460C高强钢基本力学性能影响,建立考虑应变时效影响Q460C高强钢应力-应变本构关系曲线,对经应变时效影响的Q460C高强钢进行了试验研究,分析了Q460C高强钢经应变时效后基本力学性能指标,采用修正Ramberg-Osgood模型对试验结果进行拟合。结果表明:Q460C钢经预应变后具有显著的应变硬化现象,屈服强度得到大幅提高,极限应变和断裂应变显著降低,屈强比接近1.0,结构发生脆性断裂的可能性增加; Q460C钢经时效后产生时效硬化现象,试件在各时效之间应力-应变曲线差别较小,经时效硬化后钢材的硬化程度低于应变硬化; 采用修正的Ramberg-Osgood模型能够较为准确地拟合经预应变及时效影响后高强钢的应力-应变曲线,拟合结果与试验结果具有较好的一致性; 研究内容可为相关工程应用和理论分析提供参考。 2022年09月30 00:00 2022年05期 122 131 2667278 王 燕<sup>1,2</sup>,李珂皓<sup>1,2</sup>,杨怡亭<sup>1,2</sup> 火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205014 对栓接Q690角钢在火灾后的净截面受拉承载力展开研究,参考过火后高强钢Q690材性试验结果,利用ABAQUS建立栓接Q690角钢的有限元模型,分析面外偏心距、螺栓连接长度、过火温度对火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的影响; 将已有相关公式及规范公式的计算结果与模拟得到的角钢支撑受拉极限荷载进行比较; 基于最小二乘法,提出了Q690角钢净截面受拉承载力的有效截面系数公式,对比了数值结果及其他文献试验结果; 基于数值模拟数据库,进行了可靠度分析。结果表明:有效截面系数随着螺栓连接长度的增大而增大,随着面外偏心距的增大而减小,而过火温度对有效截面系数几乎没有影响; 美国规范AISC 360-16对不同过火温度下Q690角钢净截面受拉承载力预测结果偏于不安全,中国现行《钢结构设计标准》预测结果偏于离散; 提出的计算公式对于不同过火温度下的栓接Q690角钢净截面受拉承载力均能进行较好预测; 推荐所提出公式计算火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的抗力分项系数为1.061。 2022年09月30 00:00 2022年05期 132 141 3376171 刘艳芝<sup>1</sup>,胡元涛<sup>1</sup>,柯 珂<sup>2</sup> ALC墙板钩头螺栓连接节点平面外抗冲切试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205015 为了解节点的受力性能,对13块钩头螺栓连接的ALC墙板节点试件进行了平面外荷载试验和有限元模拟。结果表明:对于使用钩头螺栓连接的蒸压加气混凝土墙板,在风荷载平面外吸力或向墙板外侧的水平地震作用下,通过垫片传递荷载,最终形成冲切破坏,整个破坏过程大致可分为开裂前的线性阶段、开裂阶段以及最后的破坏阶段; 抗冲切承载力将随着节点区域横向钢筋数量增加或钢筋间距减小而加大; 墙板厚度可明显影响抗冲切承载力; 配置抗冲切短钢筋是提高抗冲切承载力的有效方式; 节点破坏是沿着垫片四周按一定角度发生的冲切破坏,板长度方向的冲切破坏角在67.23°~71.07°之间变化,平均值为69.35°; 板宽度方向的冲切角在61.67°~68.42°之间变化,平均值为64.89°; 长度方向的冲切角略大于板宽方向,总体较为对称; 设计的试验方法符合钩头螺栓连接的受力特点,通过跨中节点试验与有限元模拟相结合,得到端部节点的抗冲切承载力约为跨中节点抗冲切承载力的73%,可以认为随着节点位置与板端距离的增加,冲切锥体体积及周长将会增大,从而提升冲切峰值荷载。 2022年09月30 00:00 2022年05期 142 149 2368405 秦士洪<sup>1</sup>,郑鸿翔<sup>1</sup>,张京街<sup>2</sup>,范世杰<sup>1</sup>,宋开伟<sup>2</sup> X形插板连接型钢结构梁柱节点受力性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205016 为提高采用梁柱栓焊连接节点的变电站的安装施工效率,考虑变电站钢结构受力性能特点,提出在方钢管柱4个角部的45°方向焊接柱端钢板,钢梁端部焊接梁端钢板,然后通过高强螺栓连接梁端钢板和柱端钢板形成一种新型X形插板连接型钢结构梁柱装配式节点。设计了4个具有不同梁端钢板厚度和螺栓直径的节点模型并进行了受力性能试验。采用ABAQUS软件建立了节点模型并验证了模型的准确性,基于校核后的节点有限元模型分析了柱端钢板厚度和螺栓数量对节点受力性能的影响。结果表明:节点破坏主要发生在钢梁与梁端钢板焊缝连接处; 增加梁端钢板厚度和螺栓直径能显著提高节点的转动刚度和承载力,但仍为半刚性连接节点; 增加柱端钢板厚度和增加螺栓数量可以减小柱端钢板的损伤,但对梁端钢板损伤几乎不产生影响,同时增加螺栓数量的设计方式还可以提高节点的承载力。 2022年09月30 00:00 2022年05期 150 159 7922123 靳幸福<sup>1,2</sup>,吴晓鸣<sup>2</sup>,陈安英<sup>1</sup>,袁 睿<sup>1</sup> 集簇式栓钉抗剪承载力折减系数计算方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205017 为给装配式钢-混组合结构梁桥集簇式栓钉抗剪连接件的设计提供参考,深入研究了集簇式栓钉抗剪连接件的受力特性。采用ABAQUS有限元软件建立推出试验有限元模型,对群钉效应及其主要影响因素进行了有限元参数化分析,并给出综合考虑混凝土强度、栓钉排数、栓钉纵向间距影响的集簇式栓钉连接件抗剪承载力折减系数计算公式。结果表明:受到群钉效应的影响,集簇式栓钉连接件的单钉平均抗剪承载力有较大程度的折减并且钉群受力呈现明显的不均匀性; 随着混凝土强度的提高,φ22×200栓钉连接件抗剪承载力、抗剪刚度逐渐增大; 当栓钉排数从3排增加至7排时,群钉的单钉平均抗剪承载力以及栓钉抗剪承载力折减系数逐渐降低,同时钉群受力的不均匀程度大幅提升; 当栓钉纵向间距由4<i>d(d</i>为栓钉直径<i>)</i>增加至8<i>d</i>时,群钉的单钉平均抗剪承载力以及栓钉抗剪承载力折减系数呈现增大趋势; 提出的集簇式栓钉连接件抗剪承载力折减系数计算公式计算值与有限元值吻合良好,可以为装配式钢-混组合结构梁桥集簇式栓钉抗剪连接件的设计提供理论依据。 2022年09月30 00:00 2022年05期 160 171 3849620 马天宇<sup>1</sup>,刘永健<sup>1,2</sup>,孙泽坤<sup>1</sup>,王 琨<sup>1</sup>,李 慧<sup>3</sup> 胶合木梁柱削弱型钢填板-螺栓连接数值模拟及参数分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205018 设计了槽式削弱的新型钢填板-螺栓连接,建立多组有限元模型进行数值分析。将新型连接与普通连接在刚度、延性、承载力等方面进行对比分析。考虑开槽个数、开槽边距、开槽长度、削弱高度等因素对梁柱连接性能的影响,采用正交试验设计法确定不同因素组合的模型方案,并用有限元方法探讨各因素对梁柱连接性能的影响程度和影响规律。结果表明:槽式连接的应力与变形主要集中于钢填板,且屈服早于木材的横纹劈裂,连接失效时,钢填板已发生大面积屈服,有效避免了木梁的过早劈裂,并为梁柱连接提供较好的延性; 削弱高度和开槽个数的影响最为显著,增加削弱高度以及开槽个数,使得连接整体屈服更早,而延性增强; 开槽边距增大,连接的承载力提高,但延性减小; 开槽长度对于槽式连接的刚度影响作用有限,但对屈服弯矩和延性系数的影响比较明显。 2022年09月30 00:00 2022年05期 172 182 5368515 曹万铖<sup>1</sup>,王雪亮<sup>1,2</sup>,奉 佳<sup>1</sup>,刘杨梅<sup>3</sup> 全民健身背景下旧冶金工业建筑空间活化与更新研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205019 中国内陆城市遗存大量的旧工业建筑空间,它们面临重新再利用的迫切现状。根据冶金工业建筑特有的空间尺度与结构特征,将其与当今全民健身设施的空间需求进行关联匹配,是老旧建筑获得新生的有效方法。结合陕西省钢铁厂改造项目的实践案例,对旧冶金建筑的空间改造与全民健身的功能置入进行研究与探索,并通过ABAQUS有限元软件对该案例钢桁架的竖向受力性能进行模拟分析,利用空间功能整合和改造的设计手法对影响新功能的原有建筑结构进行局部改动。结果表明:改进方案可以在促使旧工业建筑活力再现的同时活化利用原建筑的空间,可为类似旧工业建筑空间的改建再利用提供借鉴。 2022年09月30 00:00 2022年05期 183 192 5035626 卢 烨<sup>1</sup>,刘加平<sup>2</sup>,吕嘉怡<sup>1</sup> 基于三维应力状态的静止侧压力系数研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205020 为研究土体静止侧压力系数<i>K</i><sub>0</sub>,基于土的压缩变形特性,设计制作了一种能够测算<i>K</i><sub>0</sub>的圆筒模型试验装置,对天津地区浅层砂土进行了一维加卸载压缩试验。采用三维土压力盒测试了各方向土压力,得到了深度分别为20、70、120 cm处土体的三维应力状态。基于比值形式的<i>K</i><sub>0</sub>计算公式,揭示了<i>K</i><sub>0</sub>在不同深度处的变化规律,进行了同一深度水平方向<i>x</i>和<i>y</i>上<i>K</i><sub>0</sub>大小的对比分析。结果表明:经过加载、卸载和稳定3个阶段,不同深度的正应力<i>σ<sub>x</sub>、σ<sub>y</sub></i>和<i>σ<sub>z</sub></i>均随测试时间先增大再减小后平稳,其中竖向应力值沿深度增加明显减小; 不同深度的<i>K</i><sub>0</sub>变化趋势基本一致,加载前期<i>K</i><sub>0</sub>突变是合理的,且120 cm处的稳定值满足设计规范要求; 加卸载条件下<i>K</i><sub>0</sub>值随深度增加而增大,同一深度处<i>K<sub></i>0<i>x</sub></i>和<i>K<sub></i>0<i>y</sub></i>稳定值的差值在0.04~0.07之间,这与轴对称受力条件和土的各向异性相吻合; 通过传统经验方法得到的<i>K</i><sub>0</sub>值为0.416,处于试验测算得到的<i>K</i><sub>0</sub>稳定值范围内; 该试验装置结构具有稳定性和系统性,操作简单方便,测试结果准确可靠,研究结果可为各种土的<i>K</i><sub>0</sub>研究提供参考。 2022年09月30 00:00 2022年05期 193 201 3294727 李顺群<sup>1,2</sup>,刘继承<sup>1</sup>,刘小兰<sup>1</sup>,张 彦<sup>1</sup>,黄雄飞<sup>3</sup> 基于SEM图像的灰土力学模型研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205021 灰土是古建筑常用的材料,因文物保护的要求,灰土取样受一定的限制,因此建立合适的力学分析方法对研究灰土及古建筑本体的力学性能具有重要意义。依据土的三相介质组成和微观尺度构成,将灰土分为颗粒、胶结物和孔隙三部分; 基于300倍SEM微观结构和图像处理技术构建了灰土力学模型,根据粒径组成和试验测试数据分析了胶结物的受力特性,得到了胶结物的塑性损伤模型,并进行了灰土模型的单轴力学性能仿真; 基于室内胶结试验结果建立了胶结物与含水率的应力-应变关系式。研究结果表明:灰土土样单轴压缩试验结果与基于微观尺度灰土分析模型的模拟结果相对吻合,验证了基于SEM分析模型进行灰土力学分析的可行性; 在一定含水率范围内,0.075 mm和0.1 mm粒径胶结物应力-应变变化规律基本保持一致; 在单轴压缩荷载作用下,试件颗粒与胶结物界面处及孔隙周围首先出现损伤破坏并产生裂缝,其主要原因是该区域存在应力集中现象,随着荷载继续增大,损伤区域向外扩展延伸,形成斜向连贯的断裂带,最终导致试件破坏。 2022年09月30 00:00 2022年05期 202 212 7149976 岳建伟<sup>1,2</sup>,陈 颖<sup>1,3</sup>,孔庆梅<sup>1,2</sup>,赵丽敏<sup>1,2</sup>,罗振先<sup>1,2</sup> 干湿循环对粉砂土改良膨胀土裂隙及强度影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205022 为探究黄泛区粉砂土改良膨胀土路基在干湿循环作用下裂隙发育与强度的影响规律,设计并开展了室内干湿循环试验,分别进行了11%、13%、15%、17%四种不同含水率下改良膨胀土经历不同干湿循环次数的直剪试验,然后采用MATLAB开发的图像处理技术对干湿循环作用后的土样裂隙进行定量分析,探讨改良膨胀土的裂隙率和抗剪强度的关系。结果表明:随着含水率的增大,改良膨胀土的裂隙率、黏聚力和内摩擦角逐渐减小; 当含水率一定时,裂隙的发展随干湿循环次数的增加而增大,改良膨胀土的黏聚力和内摩擦角随着裂隙率的增大而减小; 当含水率为11%时,前两次干湿循环作用导致改良膨胀土的裂隙快速发展,裂隙率曲线较陡,黏聚力下降较快,但是内摩擦角变化不大,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的判定系数达到0.95; 当含水率为17%时,前4次干湿循环作用下改良膨胀土的裂隙虽然发育迟缓但裂隙率增长较快,4次干湿循环之后裂隙率的增长变得不明显,裂隙率曲线较平缓,黏聚力和内摩擦角下降较少,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的相关系数仅为0.70。 2022年09月30 00:00 2022年05期 213 221 2332650 王 欢,曹义康,任俊玺 微型钢管桩加固既有基础变形特性现场试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205023 依托河南理工大学锅炉房既有基础加固工程,优化微型钢管桩群桩加固既有基础的施工步骤,将既有灌注桩基础与柱身简化为一端固接一端简支梁模型并验证其准确性; 开展微型钢管桩加固既有基础变形特性现场试验,测得微型钢管桩群桩施工过程中既有柱子和两柱之间的地表位移以及柱子角度的变化规律,比较顺逆结合和单一逆时针群桩施工顺序对既有柱子以及地表位移的影响,探讨加固施工过程对既有上部柱子结构的变形(位移、倾角)机理。结果表明:顺逆结合的群桩施工顺序相对优于单一逆时针压桩顺序,地表位移最大值可以减少约50%,顺逆结合或单一逆时针施工顺序引起的地表位移最大值分别为既有上部柱子位移的1/6和1/4; 先施工的微型钢管桩会对周围土层产生一定的遮帘加筋作用,后施工桩朝此方向造成的土体扰动和位移相对减小,从而减小了微型钢管桩施工对既有上部柱子结构的影响; 2种施工顺序试验条件下,位移与应力最大值一般出现在第3根桩或第4根桩施工过程中。 2022年09月30 00:00 2022年05期 222 233 2837598 孔纲强<sup>1</sup>,于江华<sup>1</sup>,任连伟<sup>2</sup>,王文明<sup>3</sup>,胡 达<sup>4</sup>,李留玺<sup>4</sup> 建筑垃圾再生材料灰土挤密桩成桩应用试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205024 为了掌握建筑垃圾再生材料在灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基中的应用性能,首先通过材料力学性能试验确定了粒径为0~30 mm、建筑垃圾与灰土比例为72:28的建筑垃圾灰土挤密桩填料。然后完成了4组不同距径比的试桩应用试验,得到了不同距径比下的桩间土湿陷系数、桩间土挤密系数、桩间土静力触探曲线、复合地基荷载-沉降曲线等应用性能参数及特点。结果表明:桩间距越大,桩间土湿陷性系数越小; 距径比越小,桩间土挤密系数越大,桩间土的比贯入阻力越大; 在试验路段采用距径比2.25的建筑垃圾灰土挤密桩方案时,桩身容许承载力为175 kPa,复合地基承载力特征值为260 kPa,挤密效果良好; 成桩7 d浸水试验后复合地基承载力和桩身承载力平均下降14.3%,但仍满足桩设计要求; 研究结果验证了建筑垃圾再生材料灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基的可行性,为工程应用提供性能参数参考,可进一步扩大建筑垃圾的使用范围。 2022年09月30 00:00 2022年05期 234 240 1514284 王海英<sup>1</sup>,王喜川<sup>1</sup>,张英治<sup>2</sup>,何 佳<sup>2</sup> 湿陷性黄土场地双向螺旋挤土灌注桩成孔挤密效应与极限承载力试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205025 为深入研究大厚度自重湿陷性黄土地区双向螺旋挤土灌注桩成孔前后桩周湿陷性黄土挤密范围和挤密效果,揭示双向螺旋挤土灌注桩破坏特征和极限承载力,在兰州榆中某高阶地开展现场双向螺旋挤土成孔试验与静载试验。基于各地规范中双向螺旋挤土灌注桩桩侧极限阻力修正系数和兰州各典型地层现场实测数据,提出了甘肃地区不同土类桩端极限阻力标准值。结果表明:桩周土体地表隆起量与径向水平位移随距离成孔中心越远呈减小趋势,径向影响范围为3<i>D(D</i>为桩径),竖向影响范围为地表以下25 m; 在2<i>D</i>范围内对桩周土体的物理力学指标有明显改善,桩心距越小,挤土成孔对桩周土体的物理特性影响越明显; 同等工况下双向螺旋挤土灌注桩的单桩极限承载力相比长螺旋灌注桩提高25%,且都呈现缓变型破坏特征。 2022年09月30 00:00 2022年05期 241 250 2976643 马天忠<sup>1</sup>,孙晨东<sup>1</sup>,高玉广<sup>2</sup>,王正振<sup>1</sup>,苏天涛<sup>1</sup>,高 虹<sup>1</sup> 基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205026 依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显; 成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm; 在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛; 研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。 2022年09月30 00:00 2022年05期 251 261 8583713 申玉生<sup>1</sup>,甘雨航<sup>1</sup>,资晓鱼<sup>2</sup>,董 俊<sup>3</sup>,闵 鹏<sup>1</sup>,张逸飞<sup>1</sup>,王 进<sup>4</sup> 隧道新型装配式临时支撑结构研发及技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205027 针对目前隧道传统临时支撑的不足,自主研发设计了一种全装配式竖直临时支撑结构,该结构采用预制装配式模块+现场拼装的方式进行施工。分别对该支护结构的横向支撑杆件及连接方式、挡土板及连接方式和顶部连接方式做了4种不同方案进行比选,最终分别采用水平板状横向支撑+插销式连接、挡板+T形插销式连接和顶部的螺栓连接。以桑园子隧道为背景,采用MIDAS/GTS数值模拟软件,对比分析了分部开挖施工中采用传统弧形支撑和新型竖直临时支撑的隧道围岩位移及支护结构力学特征,并结合现场实测数据对模拟结果进行验证。结果表明:从最终位移可以看出,两种临时支撑结构下拱顶和左、右边墙处围岩的变形近似相同,竖直临时支撑隧道围岩的拱顶以及左、右拱腰处的沉降相对弧形临时支撑较均匀,对隧道拱底变形的控制效果也更明显,且弧形临时支撑结构总变形量比竖直临时支撑大2.17倍; 对比力学特征可知,竖直临时支撑参与的受力效果较好,其最大压应力为弧形支撑的29.88倍,从而减少了隧道拱顶和拱底的应力; 对临时支撑24步开挖的变形进行分析得到,前20步开挖竖直临时支撑变形略大于弧形临时支撑,21步开始时弧形临时支撑变形迅速增大,导致施工段21~24步弧形临时支撑变形量均大于竖直临时支撑,说明竖直临时支撑结构自稳性更好,装配式临时支撑结构采用竖直形状更优,能满足隧道侧壁导坑法施工要求。 2022年09月30 00:00 2022年05期 262 273 6793263 骆维斌<sup>1,2</sup>,乔 雄<sup>3</sup>,倪伟淋<sup>3</sup>,刘文高<sup>3</sup>,田过勤<sup>1,2</sup>,黄锦聪<sup>3</sup> 基于BIM技术的岩溶发育区岩质高陡边坡稳定性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205028 为解决岩溶发育区岩质高陡边坡研究中特殊地质情况无法可视化表达,以及在复杂地质情况下边坡稳定性分析的数值模拟模型与实际情况不匹配、分析结果不够精确等问题,提出了利用BIM技术对岩溶发育区岩质高陡边坡进行建模并通过多种有限元方法进行对比验证及分析的解决方案。以桂林市兴安至阳朔公路延长线工程K5+420~K5+740段为工程背景,通过地质勘察、钻孔电视、赤平投影和取样试验得到岩土体强度参数等数据,采用钻孔建模与剖面建模相结合的混合建模方法,创建该段边坡BIM三维数字地质模型,将精细化的BIM模型通过布尔运算剖切最不利剖面,无损导入有限元分析软件,并通过有限元分析方法以及摩根斯坦-普拉斯法对该段边坡工程从自然工况到支护加固工况的稳定性及失稳过程进行分析,提高了计算效率和精度。分析了边坡在各种工况下的安全系数、位移及应变云图,查明了边坡在自然工况下易失稳破坏的原因,并进行了支护后再验算。结果表明:在复杂地质情况下构建三维地质模型并结合有限元分析方法进行边坡稳定性分析,其安全系数达到稳定标准; 该研究提高了边坡工程效率,并为边坡工程的设计及施工提供了技术支持和科学依据。 2022年09月30 00:00 2022年05期 274 283 4435414 刘均利<sup>1</sup>,廖恒彬<sup>1</sup>,张炳辉<sup>1,2</sup> 地下水源热泵运行模式对地温场效能影响研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202205029 基于上海市某地下水源热泵工程项目,采用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立二维简化的热渗耦合数值模型,模拟采能区含水层多孔介质热量运移过程,并利用热泵运行3年的现场监测数据进行模型的识别与验证。探讨热泵系统冷、热负荷设计和抽、灌模式两个方面对采能区地温场效能的影响,分析和预测不同工况下热泵运行期间地温场的演变特征,最后对系统的运行效果进行评价。结果表明:该热泵系统按原设计方案运行时,抽灌井短期运行效果良好,但在第7个供暖期末将出现热贯通现象,长期运行将不利于热井的取热; 如果减小20%热负荷、增加20%冷负荷,会使冷影响区扩散速度降低46.3%,系统运行效果得到显著改善,在模拟的9个运行周期内并未出现热贯通现象,说明合理调节冷、热负荷有利于热泵系统的长期稳定运行; 当冷、热负荷恒定时,分别减小10%和20%的循环水量将会使冷影响区扩散速度分别降低9.3%和15.7%,有效地缓解了热贯通的发生,且仍能满足项目对于制冷供暖的需求,进一步阐明了地下水源热泵系统宜采用“大温差、小流量”的抽灌模式。 2022年09月30 00:00 2022年05期 284 292 2206168 周念清<sup>1</sup>,孔令熙<sup>1</sup>,王小清<sup>2</sup>,王 洋<sup>2</sup>