建筑科学与工程学报 /oa 考虑风速风向联合分布的双坡屋面风致疲劳研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202001 为研究风荷载作用下大跨度低矮建筑金属屋面板的疲劳损伤分布规律,以坡度为1/60的双坡屋面建筑为研究对象,基于1975~2019年间的风速风向数据,研究了双坡屋面板50年重现期的疲劳损伤累积值。采用Gumbel分布描述日极值风速分布,混合Von Mises分布描述风向分布,并用单参数Archimedean Copula函数描述二者的相关性,得到了风速风向的联合分布; 基于双坡屋面的测压风洞试验结果,考虑连续变化风速和离散风向角对疲劳寿命的影响,研究了金属屋面板的疲劳损伤累积值。结果表明:双坡屋面板疲劳损伤与主导风向、屋面位置等因素密切相关,位于主导风向处的迎风屋檐、边角等气流分离位置的疲劳损伤累积值远大于其他区域; 良态风环境下,该双坡屋面金属屋面板50年风致疲劳损伤累积值最大可达0.746,风荷载可引起迎风屋檐、边角位置金属屋面板的疲劳破坏; 对于金属屋面板而言,风致疲劳破坏是引发风揭事故的巨大隐患,应高度重视。 2022年03月30 00:00 2022年02期 1 10 3828331 李寿英<sup>1</sup>,曹镜韬<sup>1</sup>,李寿科<sup>2</sup> 新型轻钢复合墙体承重抗火试验及其墙柱热翼缘温升简化计算研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202002 提出以蒸压加气混凝土(ALC)板与玻特(CS)板作为覆板组合、以钢蒙皮和钢带作为墙板拼缝保护措施的新型轻钢复合墙体构造,开展了ALC板-CS板覆面的新型构造轻钢复合墙体足尺模型承重抗火试验。将轻钢复合墙体受火侧由不同覆板组合而成的防火构造简化为一层均质防护层,提出均质防护层的等效热物理参数(包括厚度、比热容、密度和导热系数)简化计算方法。根据能量守恒原理以及有限差分方法,提出ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体的墙柱热翼缘受火温升简化增量表达式。结果表明:ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体在0.27荷载比率条件下发生高温承载力失效的耐火极限达到197 min,表现出优异的耐火性能; 提出的温升简化增量表达式预测结果与有限元模拟结果吻合良好,可以用于确定轻钢复合墙体的耐火极限。 2022年03月30 00:00 2022年02期 11 18 3235033 陈 伟<sup>1,2</sup>,刘 琨<sup>1,2</sup>,叶继红<sup>1,2</sup>,姜 健<sup>1,2</sup>,高 亮<sup>1</sup>,刘 彬<sup>3</sup> 不同加强措施下轴压部分包覆钢-混凝土组合柱抗火性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202003 由于型钢翼缘外露,部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱耐火极限很难满足设计需求。为探究PEC柱抗火性能加强方法,得到经济合理的加强措施,通过ABAQUS有限元分析软件建立了轴压作用下PEC柱的温度场及热力学性能有限元分析模型,并用已有试验数据验证模型可靠性,探讨了PEC柱在高温下的温度变化、受力机理和破坏模式。对不同加强措施下轴压PEC柱抗火性能进行了参数分析,研究了荷载比、纵筋配筋率、翼缘面积比、截面尺寸、长细比和防火涂料厚度等参数对PEC柱耐火极限的影响规律。结果表明:PEC柱耐火极限随荷载比、长细比、翼缘面积比的降低而明显提高,随着防火涂料厚度与截面尺寸的增加而明显提高; 在参数分析的基础上,回归得到考虑防火涂料厚度影响的PEC柱耐火极限简化计算公式,研究结果将为PEC构件抗火设计提供科学依据。 2022年03月30 00:00 2022年02期 19 29 4291993 胡 晨<sup>1</sup>,张慧洁<sup>1</sup>,王静峰<sup>2,3</sup>,孙 彤<sup>2</sup>,刘 用<sup>2,3</sup> 中小跨径桥梁抗震的概念设计与构造措施 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202004 为改善中小跨径桥梁的抗震性能,总结了青海玛多地震、汶川地震等震害,阐述了合理的抗震概念设计以及合适的构造措施,基于“多道设防,分级耗能”“一可三易(损伤部位及损伤程度可控、损伤部位或构件易检、损伤部位或构件易修、损坏部位或构件易换)”的桥梁抗震理念,提出将支座作为“保险丝式单元”的桥梁抗震概念设计。针对中小跨径简支梁桥易发生落梁震害,提出了适当增加盖梁宽度和横向设置双层挡块的抗震构造设计,建议在进行桥梁抗震设计和抗震评价时,统一抗震构造措施,不应再按照烈度(或基本地震动参数)划分桥梁抗震构造设计。从结构基本周期和频谱成分的角度,总结并分析了玛多地震中结构相似的相邻桥梁发生不同震害的原因。研究成果可为同类工程的抗震设计与评价提供参考。 2022年03月30 00:00 2022年02期 30 35 2053572 王克海<sup>1,2</sup>,张秉哲<sup>2</sup>,郭威佐<sup>2</sup> 半漂浮式主梁钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器减震设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202005 为研究大跨半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥黏滞阻尼器参数选取与减震效果,以某计算跨径320 m中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,在动力特性分析的基础上提出黏滞阻尼器减震方案,并基于非线性动力时程分析方法研究了黏滞阻尼器的参数选取与减震效果。结果表明:半漂浮体系中承式钢管混凝土拱桥的纵飘振型出现较早,振型参与质量所占比重大,黏滞阻尼器参数选取主要应考虑梁端纵桥向容许位移和阻尼器连接构件所能承受的阻尼力; 对相同的阻尼指数,主梁梁端最大纵桥向位移响应随着阻尼系数的增大呈非线性减小,阻尼器轴力随着阻尼系数的增大几乎呈线性增大; 阻尼指数在0.2~0.4之间变化时,阻尼指数越大,同时满足梁端位移与阻尼力要求的阻尼系数可选范围越大; 设置黏滞阻尼器后,梁端纵桥向位移响应显著减小,拱顶纵桥向位移有所增加,除拱顶处拱肋轴力略有减小外,其余各处轴力、剪力与弯矩均有所增加,但内力响应绝对值不大; 研究成果可为同类桥梁减震设计提供参考。 2022年03月30 00:00 2022年02期 36 43 15245403 彭益华<sup>1,2,3</sup>,毛立敏<sup>2</sup> 错层板柱结构体系振动台试验与分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202006 为研究错层板柱结构的抗震性能,对一个缩尺比例为1:7的结构模型进行了振动台试验。试验选取2条天然波和1条人工波,对结构模型的自振频率、结构阻尼比、楼层加速度、楼层位移、构件的应变和楼层剪力进行分析,研究了在不同烈度地震作用下错层板柱结构损伤的发展情况及最终的破坏形态。结果表明:在地震作用下,错层板柱结构柱端和梁端出现裂缝,且随着地震烈度的不断增加,裂缝继续发展,直至柱端出现塑性铰,最终在8度罕遇地震工况下结构发生了整体倒塌; 错层部位的框架柱受力最为复杂,且应变水平较高,在试验过程中破坏最为严重; 随着输入的地震加速度持续增加,主体结构的损伤不断累积,结构自振频率不断降低,结构阻尼比呈增大的趋势; 地震烈度不同时,错层板柱结构加速度响应的峰值沿楼层分布规律差别较大,且随着地震烈度的增加,结构动力放大系数有降低的趋势; 错层板柱结构抗侧刚度较小,在较低烈度的地震作用下结构层间位移角已经不能满足规范要求; 建议在高烈度区域尽量避免采用错层板柱结构。 2022年03月30 00:00 2022年02期 44 51 1784820 许 巍<sup>1</sup>,梁书亭<sup>2</sup> 预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202007 为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响。基于试验数据,对承载力极限状态下无黏结预应力再生混凝土叠合梁承载力进行了验证。结果表明:当再生混凝土应用于预应力叠合梁受弯构件时,跨中截面沿高度的应变变化规律与截面平截面假定一致,普通混凝土与再生混凝土之间有较好的相互作用,能够协同受力,共同变形; 无黏结预应力钢绞线的应力增量曲线为三折线,当再生混凝土位于预制层时,配筋相同条件下,预制层高度增加会延缓梁内纵向受力普通钢筋受拉屈服; 相同预制层高度时,提高纵向钢筋强度可以有效提高梁的性能; 与普通混凝土梁相比,再生混凝土梁裂缝数量相对较多,达到极限荷载时裂缝延伸高度相对较小; 再生混凝土位于叠合层时,裂缝数量有所增加,裂缝间距相对较小; 随着预制层高度和构件配筋率增加,试验梁平均裂缝间距逐渐增大。 2022年03月30 00:00 2022年02期 52 60 2785142 程东辉,王楷文,宋 超 不同结构组合形式的GFRP-钢组合桁架梁受力性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202008 为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-钢组合结构的受力性能,根据各向异性体弹性力学理论确定GFRP材料的物理力学参数,依托淮河出海口闸区工作桥工程实例,利用ABAQUS建立基于板壳单元的桁架梁有限元模型,分析其受力特性。采用将部分应力较大的GFRP构件替换成钢构件的结构组合方案,对比分析了结构自重、跨中挠度、单元应力的变化情况,探索合理的杆件替换方案; 引入组合桁架梁统一抗弯刚度的概念,将桁架结构等效为单梁模型进行简化计算; 引入截面的共同工作系数以描述桁架梁腹杆对整体结构的抗弯贡献。结果表明:在基本荷载组合作用下,GFRP桁架梁的各构件应力均远小于材料的强度,有很高的安全储备; 对部分杆件的替换可以有效增加结构竖向刚度,减小在荷载作用下的跨中挠度; 将上下弦杆替换为Q345钢材的方案对增强桁架梁竖向刚度的贡献较大,且结构形式较为合理; 该研究可为类似工程的方案设计提供参考。 2022年03月30 00:00 2022年02期 61 68 2423651 郝键铭,刘 远,郝宪武 输电塔单变双角钢过渡节点试验研究与计算方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202009 选取3个单变双角钢过渡节点作为研究对象,制作8个过渡节点模型,将其中6个足尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行弹性加载试验,2个缩尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行破坏加载试验,结合有限元模拟,分析单变双角钢过渡节点的力学特性和受力情况。数值模拟了弹性和破坏加载工况下单变双角钢过渡节点关键部位的应变变化和应力分布,并与加载试验进行对比。考虑上、下靴板之间的偏心距对单变双角钢过渡节点水平板上水平应力不均匀分布的影响,基于有限元模拟和加载试验,对现有的不同单变双角钢过渡节点水平板厚度计算方法进行比较与评估,通过与水平板设计厚度进行对比,分析不同计算方法的优化效果和安全裕度。结果表明:上、下靴板与水平板连接焊缝的偏心距是影响水平板受力的主要因素,水平板上对应上、下靴板的十字交汇处水平应力最大,并向四周扩散且逐渐减小; 有限元模拟结果与试验结果吻合良好,研究结果可为单双角钢过渡节点的结构设计提供指导。 2022年03月30 00:00 2022年02期 69 77 9107221 徐再根<sup>1</sup>,郑为东<sup>1</sup>,刘俊才<sup>2</sup>,刘文棚<sup>2</sup>,田 利<sup>2</sup> 橡胶混凝土轴拉破坏过程中声发射特性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202010 为了研究橡胶掺量对单调荷载下混凝土拉伸破坏的影响,开展了不同橡胶掺量(体积分数0%、5%、10%、15%、20%)的带缺口混凝土棱柱体的单轴拉伸破坏试验,采用声发射技术监测其破坏过程,进一步分析应力-裂缝张开位移曲线、断裂能以及声发射特征参数。结果表明:随着橡胶掺量的增加,混凝土失稳荷载下降,峰值裂缝张开位移增大,橡胶混凝土断裂能大于基准混凝土,并在橡胶掺量为15%时达到最大值; 声发射累计振铃计数及累计撞击次数曲线能够将混凝土破坏过程划分为3个阶段,随着橡胶掺量的增加,声发射活性有所降低,峰值频率由高频向低频转变; 声发射b值能够很好地反映混凝土试件的破坏形式,可以将混凝土试件的破坏过程划分为2个阶段,试件破坏过程中b值整体呈下降趋势,随着橡胶掺量的增加,b值有所增大,主裂纹形成阶段b值最大值与最小值的差值有所减小; 橡胶掺量小于20%时,强度降低速率较快,大于20%时,强度下降减缓。 2022年03月30 00:00 2022年02期 78 86 1938937 卜静武,徐慧颖,羌宇杰,周 宣,白文杰,徐龚欢 碳化和加热改性石材微粉对水泥浆体性能影响试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202011 为提高石材制品生产过程中产生的废弃微粉的再生利用率,通过CO<sub>2</sub>碳化和加热预处理,探讨花岗岩石材微粉替代水泥制备水泥基浆体的改性方法。以石材微粉替代率(0%、10%、20%、30%)、石材微粉粒径(2组)、碳化时长(0、24 h)、加热温度(室温、400 ℃、600 ℃)为试验变量,并考虑7 d和28 d龄期的影响,开展了改性再生微粉水泥基浆体流动性和抗压性能的试验研究,分析了各变量对其流动性、抗压强度和破坏模式的影响规律。在此基础上,结合X射线衍射(XRD)测试,揭示石材微粉的改性机理。结果表明:石材微粉的掺入会造成水泥浆体强度的明显下降; 加热改性在一定程度上可以减少石材微粉对水泥浆体的负面作用,其中400 ℃加热改性的效果最佳; 碳化改性该类石材微粉对水泥基浆体的增强效果不佳; 改性前后的石材微粉掺入均不会对水泥浆体的流动性产生明显影响。 2022年03月30 00:00 2022年02期 87 96 5045930 谢建和<sup>1,2</sup>,冯 源<sup>2</sup>,薛紫欣<sup>2</sup>,李丽明<sup>2</sup>,麦子桦<sup>2</sup>,张佰发<sup>2</sup> 不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202012 为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍~2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%~16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。 2022年03月30 00:00 2022年02期 97 110 6411746 邢子寒<sup>1</sup>,刘永健<sup>1,2</sup>,闫新凯<sup>1</sup>,王小龙<sup>3</sup>,刘 江<sup>1</sup> 基于BIM的高铁连续梁桥施工过程可视化管理技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202013 为研究信息化技术在高铁连续梁桥施工管理中的应用,以跨新沂河连续梁桥为工程背景,基于BIM技术开展了高铁连续梁桥施工过程可视化管理技术研究。基于BIM技术参数化设计特点,完善了桥梁结构及施工临时设施的参数化族库,建立了施工场地和桥梁结构模型; 开展了钢筋的碰撞检查和施工过程的碰撞分析,优化桥梁的设计方案; 基于BIM模型,模拟了施工现场布置方案,形成了3D施工文档用于可视化交底,并将BIM与施工监测结合,实现桥梁施工监测布置方案的可视化; 针对传统施工进度管理模式存在的问题,开展了高铁连续梁桥的4D(3D+时间)施工进度模拟与施工进度管理研究。结果表明:采用参数化建模策略提高了高铁连续梁桥的建模效率; 基于BIM的施工全过程可视化模拟不仅有利于施工方案的完善,同时降低了施工人员的理解难度; 4D进度管理可实现材料、设备、场地布置和施工进度的动态及可视化管理,有效提高了现场管理的精细化程度,研究成果为高铁桥梁施工过程可视化管理提供了可靠的技术支撑。 2022年03月30 00:00 2022年02期 111 118 4334858 王飞球<sup>1</sup>,何祥平<sup>2</sup>,郜 辉<sup>2</sup>,赵亚宁<sup>2</sup>,谢以顺<sup>1</sup>,茅建校<sup>2</sup>,王 浩<sup>2</sup> 铰接车辆模型识别粗糙桥梁频率和振型的数值分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202014 根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程某连续梁桥建立桥梁模型,采用2辆单轴1/4车辆模型模拟测量车辆,1辆双轴半车模型模拟牵引车辆提供额外桥梁激励,三车前后铰接建立车辆模型。基于分离法原理与车辆动力学理论,利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系,采用APDL编程实现铰接车辆过桥的耦合动力时程响应分析。提取前后测试车辆匀速通过不同等级粗糙桥面时车辆振动加速度时程响应,对通过桥梁同一位置处的前后测试车辆加速度数值进行相减处理并应用快速傅里叶变换识别桥梁频率。采用带通滤波技术与汉宁窗相结合的处理方法提取分离出与桥梁固有频率相关的桥频分量响应,利用桥频分量响应及其希尔伯特变换构造出与每阶固有频率相对应的振型。结果表明:在A、B、C级桥面不平整度条件下,采用铰接车辆模型识别出的桥梁前3阶频率相对误差均在1%以内; 对加速度时程响应数据加窗处理后识别出的桥梁前3阶振型MAC值均在0.95以上,满足工程精度需求; 研究结果可以为移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用提供理论参考。 2022年03月30 00:00 2022年02期 119 127 1989752 张文武<sup>1</sup>,亓兴军<sup>2</sup>,肖志全<sup>2</sup>,亓 圣<sup>2</sup>,王珊珊<sup>1</sup> 钢板组合梁桥预算定额幅度差系数研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202015 为填补中国公路工程领域相关预算定额研究的空白,为钢板组合梁桥的技术经济性分析提供研究基础并进一步推广该桥型,对钢板组合梁桥的预算定额编制方法展开研究。采用工作分解结构(WBS)分析法对钢板组合梁桥钢主梁加工制作工序进行划分,结合文献研究和依托工程确定了预算定额的定额单位、工程内容、定额子目等基本信息; 制订了综合技术测定法与比较类推法的施工定额编制方法,并对3家钢结构企业进行实地调研,现场测定了人工、材料、机械消耗项目与消耗量; 引入美国工程管理界效率系数的概念,确定了钢板组合梁桥预算定额幅度差系数极值区间为[1.23,1.75]; 通过对比已有统计数据并进行差异分析,验证了该幅度差系数取值范围的合理性; 根据层次分析法搭建了幅度差系数层次模型,并且通过构造判断矩阵及进行重要性评分确定了幅度差系数理论影响因素在具体工程下的相对权重,最终确定了机械幅度差系数取值为1.45,人工幅度差系数取值为1.33。结果表明:该研究完善了钢板组合梁桥预算定额编制方法。 2022年03月30 00:00 2022年02期 128 134 836137 陈 霄<sup>1</sup>,侯 波<sup>2</sup>,胡 雷<sup>2</sup>,刘永健<sup>1</sup>,史小丽<sup>1</sup>,陆力伟<sup>1</sup> 粗粒盐渍土区既有高铁路基变形特性试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202202016 为了探究某既有高速铁路路基变形特性,对路基填料进行了基础物理化学试验,得到了颗粒级配、最大干密度、最佳含水率和易溶盐含量等基本工程性质,然后选取典型标段路基填料,分别开展室内单次降温盐胀试验、溶陷试验、冻融循环试验和现场大型溶陷试验。结果表明:该段路基土体在单次降温试验中的最大盐胀率为0.96%,最大盐胀变形量与土样不均匀系数之间存在线性关系,土样最终盐胀量在很大程度上取决于土样级配和硫酸根离子含量; 在最不利工况下土样的最大溶陷系数为0.012,K87+950标段土样最终溶陷量最大,为5.67 mm,最大变形率为4.7%; K87+950标段路基变形量随温度变化呈现V形下降趋势,在第5次冻融循环周期相对融沉量达到最大,7次冻融循环后硫酸根离子沿土样高度呈现M形分布; 土样顶部接近制冷头部位的含水率明显增加,底部含水率减少,20~40 cm高度范围内土样含水率无明显变化,距土样顶部15~30 cm层位范围盐胀变形量最大; 由现场溶陷试验可知,注水量达到30 mm时,K31+000试验点路基溶陷量可达到最终溶陷量的80%,极端降雨不会引起该既有路基发生较大溶陷变形。 2022年03月30 00:00 2022年02期 135 142 2046998 张莎莎<sup>1</sup>,刘亚超<sup>1</sup>,杨晓华<sup>1</sup>,陈伟志<sup>2</sup>,金好乾<sup>1</sup>