建筑科学与工程学报 /oa 结构工程竖向隔震技术研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904001 为进一步推动竖向隔震技术在结构工程中的应用,对国内外竖向隔震技术的研究进展进行了详细阐述。从耗能材料、构造形式、隔震机理等方面对结构工程竖向隔震技术进行分类汇总,介绍了橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压及液压竖向隔震支座等典型隔震技术与一些新型隔震技术,并对其起源发展、几何构造、隔震性能、改进优化及优点缺点进行总结和综合比较。在文献总结的基础上,提出了今后竖向隔震技术的发展方向与关注重点。结果表明:橡胶竖向隔震支座性能稳定,造价较低,但是耗能能力一般,竖向隔震效果有限; 弹簧竖向隔震支座性能较好,理论研究与工程应用较为成熟与普遍,适合推广; 气压及液压竖向隔震支座性能优异,但是对密封缸的密闭性要求较高,造价昂贵且维修难度大; 部分新型竖向隔震支座仅停留在理论及试验研究阶段,由于其构造复杂,造价较高,难以应用于实际工程中; 相关结论可为竖向隔震技术的发展提供参考。 2019年07月26 00:00 2019年04期 1 11 2589056 邓长根<sup>1</sup>,曾 苗<sup>1</sup>,徐忠根<sup>2</sup> 免模短柱轴压力学性能试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904002 提出一种由预制混凝土模板和现浇钢筋混凝土组成的免模柱,预制混凝土模板在工厂批量生产,运输到施工现场进行拼装后形成预制混凝土模板体系,最后在核心区现浇混凝土形成免模柱。通过对4个免模短柱和1个现浇短柱进行轴压力学性能试验,考察了免模短柱施工工艺的可行性,研究了试验过程中预制混凝土模板与现浇钢筋混凝土的协同工作性能,对比分析了免模短柱与现浇短柱的裂缝开展过程、破坏形态和承载力,同时给出了一些免模短柱在设计和施工中的建议。结果表明:免模短柱施工工艺简单可行; 预制混凝土模板与现浇钢筋混凝土协同工作性能表现良好; 预制混凝土模板的强度没有被充分利用,一定程度上削弱了免模短柱的承载力,但影响有限; 预留孔洞对免模短柱承载力的影响较小。 2019年07月26 00:00 2019年04期 12 21 1567534 吴方伯<sup>1</sup>,胡 柯<sup>1</sup>,蒋 文<sup>1</sup>,张高波<sup>1</sup>,周绪红<sup>1,2</sup> 空间管桁架结构健康监测传感器布置优化分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904003 以临夏体育场空间管桁架罩棚为研究对象,基于小扰动分析方法与承载能力分析方法找出结构的关键杆件,通过对管桁架罩棚结构有限元模型各阶模态进行分析来了解动力作用下的结构响应。结合所选关键杆件确定传感器布置最优方案,包括传感器的种类、数量及位置。对管桁架罩棚结构整体与局部细部实体模型进行有限元分析,将管桁架有限元实体模型进行局部吊装、整体卸载等全过程模拟分析,同时将优化的承载能力分析方法应用于体育场空间管桁架罩棚健康监测,并对比有限元模拟结果和实际监测结果。结果表明:现场安装传感器时定位偏差越小,各阶段实测数据与模拟值吻合越好; 传感器种类、数量、位置及安装精度都会直接影响数据分析的逻辑性,且对后续准确评价结构安全性起决定作用; 承载能力分析方法结合结构动力学传感器布置方法比单一小扰动分析方法更为高效快捷,能准确预警空间杆件可能损伤的位置,从而进行结构安全性评价。 2019年07月26 00:00 2019年04期 22 30 2343155 王秀丽<sup>1,2</sup>,张 强<sup>1,2</sup>,冉永红<sup>1,2</sup> 装配整体式结构抗连续倒塌受力机制及 影响因素分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904004 为了研究压拱和悬链线阶段的受力机理,采用SAP2000软件建立了装配整体式框架(PCF)模型并用试验数据进行验证。在此基础上,建立了分析模型,选取A2模型对这2个阶段的受力机理进行了详细分析,然后将该阶段承载力与经典塑性铰理论承载力相比,定义了压拱和悬链线机制承载力提高系数<i>η</i>和<i>ξ</i>,研究了跨高比、层数、配筋率等参数对结构抗倒塌承载力的影响。结果表明:底部配筋率由0.44%增加到0.88%后,压拱机制承载力最大值<i>F</i><sub>u.a</sub>和悬链线机制承载力最大值<i>F</i><sub>u.c</sub>分别增加了37%和88.7%,<i>η</i>由1.25减少到1.22,<i>ξ</i>由1.06增加到1.45; 顶部配筋率由0.66%增加到1.03%后,<i>F</i><sub>u.a</sub>增大了25%,<i>η</i>由1.25减少到1.20,而<i>F</i><sub>u.c</sub>变化很小,<i>ξ</i>由1.57减少到1.16; 改变跨度导致跨高比由8增加到15时,<i>F</i><sub>u.a</sub>和<i>F</i><sub>u.c</sub>分别减小了67%和59%,<i>η</i>由1.33减小到1.18,<i>ξ</i>由1.44增加到1.59; 改变梁高导致跨高比由8增加到15时,<i>F</i><sub>u.a</sub>和<i>F</i><sub>u.c</sub>分别减小了87.7%和59.9%,<i>η</i>由1.35减少到1.08,<i>ξ</i>由1.44增加到3.85; 层数增加时,<i>η</i>减小<i>,ξ</i>增大; 侧向约束的刚度对悬链线效应的影响较大,当柱相对抗弯刚度大或侧向约束的跨数多时,悬链线效应对抗力的提高更为显著。 2019年07月26 00:00 2019年04期 31 39 987595 黄 远<sup>1,2</sup>,陈桂榕<sup>1,2</sup>,胡晓芳<sup>1,2</sup> 焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤识别 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904005 针对焊接空间结构节点易发生损伤和破坏的问题,为了识别焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤,建立了节点焊缝拉裂损伤等效模型,考虑到焊接空间结构具有杆件和节点众多的特点,提出了损伤识别两步法。首先建立有焊缝拉裂损伤焊接球节点三维实体有限元模型,划分焊缝裂缝宽度,然后分析不同焊缝裂缝宽度与节点刚度系数之间的关系,最后将所获得的不同裂缝尺寸焊接球节点刚度系数等效为弹簧刚度,施加于结构杆件两端,成为杆端弹簧约束模型,即考虑节点焊缝拉裂损伤的等效有限元模型; 建立等效模型后,采用两步法识别节点焊缝拉裂损伤位置,先对结构分区,用小波分析方法识别结构杆件有节点焊缝拉裂损伤发生的区域,然后基于等效模型提取应变模态作为损伤标示量,在损伤区域内具体定位有节点焊缝拉裂损伤发生的杆件。结果表明:焊缝拉裂损伤等效模型能够模拟实际结构节点焊缝拉裂损伤,所建立的节点焊缝损伤等效模型易于提取损伤标示量,采用两步法能够识别出焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤位置。 2019年07月26 00:00 2019年04期 40 46 997442 刘 晖,朱胜男,申韶丁,王雪亮 大跨钢箱拱-波形钢-桁架组合梁拱桥抗风性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904006 为研究深圳后海公园跨湖大桥采用的钢箱拱-波形钢-桁架组合梁拱桥的抗风性能,在保证弗劳德数、柯西数和密度等相似的前提下,按照1:100的比例设计制作了全桥气弹性试验模型,拱肋和主梁采用钢骨架实现刚度相似,通过外包ABS外衣实现几何相似,通过配重实现质量相似,用定制弹簧模拟吊杆的刚度,采用有限元计算验证了试验模型与实桥动力特性的吻合程度。然后进行了C类地貌及均匀流场中全桥气弹性模型风洞试验,实测了不同风偏角(0°,30°,60°,90°)和不同风攻角(-3°,0°,3°)下拱肋和主梁的加速度响应。结果表明:风偏角对拱肋和主梁加速度影响显著,风偏角越大,加速度响应越低; 风攻角对拱肋和主梁的加速度响应影响不大; 湍流未见涡激共振现象,而均匀流场时拱肋和主梁出现了涡激共振; 试验风速超过《公路桥梁抗风设计规范》计算得到的颤振临界风速,未出现颤振。 2019年07月26 00:00 2019年04期 47 54 2247578 涂 俊<sup>1</sup>,王玉银<sup>2,3</sup>,刘永健<sup>4</sup>,刘昌永<sup>2,3</sup> 混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904007 为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。 2019年07月26 00:00 2019年04期 55 62 1386690 朱 鹏,许家婧,屈文俊 列车侧向撞击作用下U型梁碰撞荷载及 损伤演化分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904008 为研究脱轨列车撞击U型梁碰撞荷载变化规律及U型梁损伤演化过程,采用显式动力分析方法对列车以不同质量、速度和角度撞击U型梁进行仿真计算,对比分析列车碰撞荷载时程、峰值力、平均力以及荷载冲量,基于非线性时程分析对U型梁在碰撞荷载下的损伤特征和演化进行了研究。结果表明:列车碰撞荷载时程呈现两阶段特征,第一阶段碰撞荷载达到峰值但持时较短,第二阶段持时较长但碰撞荷载处于较低水平,荷载总持时为35~60 ms; 列车碰撞质量对碰撞荷载影响不显著,随着碰撞速度和碰撞角度增大,碰撞荷载峰值力及冲量上升明显且呈线性增长趋势,随着碰撞速度的增大,平均碰撞力上升较为有限,但随碰撞角度增大而增大,碰撞荷载峰值力与平均碰撞力的比值基本都超过2.5,最大达到3.4; U型梁碰撞损伤首先发生于腹板和底板,而后逐渐发展至翼缘与腹板过渡处,最终腹板上部发生严重损伤,损伤区域主要集中于腹板及腹板和底板连接处,U型梁的腹板翼缘在碰撞后发生明显的塑性侧向变形; 对受损伤的薄弱区域,在设计时应重点关注。 2019年07月26 00:00 2019年04期 63 70 1285514 张景峰<sup>1</sup>,景 媛<sup>1</sup>,张 楠<sup>2</sup>,李小珍<sup>3</sup>,张 岗<sup>1</sup> 输电线路风致倒塌失效分析及监测方案 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904009 为研究输电线路的抗风性能及现场监测方案,利用ANSYS软件对整个耐张段的抗风承载力进行了模拟。以广东省2条正在运营的输电线路为工程背景,建立了2条耐张段输电线路有限元模型。对模型施加风荷载并不断调整风速,完成了非线性静力倒塌分析,进而研究了规范中提到的潜在最不利风攻角的影响; 根据应力云图和振型等信息对应变及加速度传感器的布置方案进行了设计; 通过对实测的加速度数据进行分析,得到了32<sup>#</sup>塔2个水平方向的前2阶频率。结果表明:121<sup>#</sup>~129<sup>#</sup>耐张段中124<sup>#</sup>塔首先发生破坏,最不利风攻角为90°,临界倒塌风速为34.91 m·s<sup>-1</sup>,与设计风速35 m·s<sup>-1</sup>非常接近; 30<sup>#</sup>~34<sup>#</sup>耐张段最先失效的铁塔为32<sup>#</sup>塔,最不利风攻角为60°,临界倒塌风速为45.6 m·s<sup>-1</sup>,大于其设计风速35 m·s<sup>-1</sup>,这是因为设计时采用的是双分裂导线,而实际工程采用单根导线; 实测结果与有限元仿真结果两者的相对误差小于10%,说明了监测数据的可靠性; 铁塔首先进入屈服的位置一般为变坡处上下连接主材、塔身横隔上方连接主材和塔腿主材,并且主材应力较大区域往往与主材截面规格变化处相吻合,因此这些位置在设计和监测时需要加以重视。 2019年07月26 00:00 2019年04期 71 79 2519848 肖 凯<sup>1</sup>,付 兴<sup>2</sup>,雷 旭<sup>1</sup>,汪 佳<sup>2</sup>,谢文平<sup>1</sup>,李宏男<sup>2</sup>,聂 铭<sup>1</sup> 基于能量耗散特征的脆性岩土材料三轴压缩损伤模型 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904010 从材料变形破坏过程中能量耗散特征入手,视脆性岩土材料为仅有损伤耗能的脆弹性部分和仅有塑性流动耗能的理想弹塑性部分共同组成,建立了适用于三轴压缩等复杂应力状态的损伤本构模型。对于脆弹性部分,认为体积变形和剪切变形均会引起材料内部结构单元的断裂破坏而产生损伤,但二者损伤耗能机理不同,对材料的力学性能及强度影响也不同,因而从能量耗散的角度出发,分别定义了体积损伤变量和剪切损伤变量,并通过变形过程中的能量守恒原理建立了相应的增量型损伤演化方程,进一步揭示了脆性岩土材料在复杂应力状态下的损伤机理; 对于理想弹塑性部分,采用Mohr-Coulomb强度准则反映材料屈服强度。以三峡地下电站典型花岗岩为例,采用提出的损伤模型进行了数值计算。结果表明:该模型能够较好预测材料在三轴压缩过程中峰值强度、峰值应变及残余强度随围压的变化规律,反映材料随围压增大逐渐由脆性向塑性转变的特征,具有广泛的工程应用价值。 2019年07月26 00:00 2019年04期 80 86 768872 李忠友<sup>1</sup>,姚志华<sup>2</sup>,胡 柏<sup>3</sup> 铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904011 以某铁路简支梁桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS实现了列车荷载作用下简支梁桥自振特性分析与动力响应计算,并利用现场实测加速度响应对有限元计算结果进行了验证。基于验证后的有限元模型,研究了跨径、车速及车重等关键因素对铁路简支梁桥动力响应的影响,采用移动荷载模型分析该简支梁桥在列车荷载作用下的动力响应。结果表明:简支梁桥自振频率及加速度特征值与有限元计算值总体上吻合较好,但由于现场实测存在多种环境因素干扰,局部对比结果存在差异; 有限元计算的加速度平均值大于现场实测值,但幅值相差不大且都呈周期性变化; 桥梁1阶及3阶自振频率的实测值与有限元计算值较为接近; 跨径、车速及车重等关键因素均对桥梁动力响应产生一定影响,随着列车车速的提高,简支梁桥动力响应明显增加,列车驶离桥梁后,桥梁自由振动的振幅随车速的提高显著增大; 简支梁桥跨径与车重均对跨中截面挠度影响显著,在设计过程中应予以重视; 所得结论可为铁路桥梁的动力性能评价提供参考。 2019年07月26 00:00 2019年04期 87 93 1309076 张一鸣<sup>1</sup>,王飞球<sup>2</sup>,金顺利<sup>2</sup>,谢以顺<sup>1,2</sup>,王 浩<sup>1</sup> 远场长周期地震动有效峰值对高层RC框架结构 弹塑性响应的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904012 为研究远场长周期地震动对高层结构地震响应的影响机理,分别选取10条长周期地震动与10条普通地震动,并根据中国现行抗震设计规范设计某高层RC框架结构,采用ABAQUS软件建立有限元模型进行计算分析。首先,对比分析长周期地震动与普通地震动作用下的结构响应特征; 然后,基于经验模态分解(EMD),将长周期地震动分解为包含不同频域信息的本征模态函数(IMF)分量,并依次去掉各IMF分量后将剩余分量叠加重构成新的地震动,通过对比每条新地震动与原始地震动作用下的结构响应,分析各IMF分量对结构弹塑性地震响应的影响程度。结果表明:长周期地震动作用下高层结构的各地震响应均大于普通地震动; 与结构自振周期接近且峰值较大的IMF分量对地震响应影响较大,第1个高频IMF分量具有降低结构响应的有利干扰作用; 长周期地震动的有效峰值和有效峰值率显著大于普通地震动,从而初步揭示了长周期地震动作用下高层结构的地震响应大于普通地震动的内在机理。 2019年07月26 00:00 2019年04期 94 101 1217567 王 博,李 哲,吴 涛,刘伯权 基于负刚度理论的新型减震器试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904013 在参考现有理论与有限元分析的基础上,以加速度响应、加速度均方差和减振率3个评价指标来研究基于负刚度理论的新型被动减震器的减震效果,论证了该装置的适用性。按照试验要求制作了单榀三层钢框架和减震器模型,并对框架模型进行了配重以模拟实际情况,分别选用El Centro波、Taft波、人工波和设计反应谱生成的波作为地震荷载。对安装该减震器的单榀三层钢框架进行振动台试验。结果表明:在不同地震波的作用下减震器均发挥作用,不同测点处的加速度响应、加速度均方差和减振率3个指标均低于无控结构,减震器具有比较好的减震效果; 不同水准地震动激励下,模型结构顶层、二层及一层最大加速度响应的减振率分别达到45.01%,26.32%,13.57%,其最大加速度均方根响应的减振率则分别达到53.01%,31.83%,19.59%,安装负刚度减振装置的钢框架模型结构的加速度响应得到了有效控制。 2019年07月26 00:00 2019年04期 102 111 2386784 薛松领,沈锐利,张 也 基于DEM的双线隧道地表沉降规律 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904014 为研究隧道开挖引起的地表沉降规律,运用PFC2D软件模拟Trapdoor试验,通过沉陷门下沉对双线隧道开挖引起的地表沉降规律及影响因素进行了系统研究。基于休止角试验和单Trapdoor模型试验得到数值模型的计算参数,通过开展单Trapdoor数值试验获取地表沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖引起的地面沉降Peck公式参数。开展同时开挖的双Trapdoor数值试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道开挖引起的地表沉降预测公式,并与简单叠加公式的拟合结果进行对比。最后进行先后开挖的双Trapdoor数值试验,揭示了隧道间距、埋深和双线隧道开挖顺序对地表沉降的影响规律。结果表明:随着隧道埋深的增加和隧道间距的减小,地表沉降曲线由“W”形态向“V”形态过渡; 先后开挖工况下双线隧道引起的地表沉降曲线呈非对称分布,地表沉降量最大值出现在先行隧道一侧,且随着隧道埋深的增加,地表沉降曲线两侧最大值的差异有增加趋势; Peck公式拟合结果与离散单元法(DEM)数值模型和模型试验结果吻合较好,可用于双线隧道开挖引起的地表沉降预测,具有重要的理论指导和工程意义。 2019年07月26 00:00 2019年04期 112 119 2198867 芮 瑞<sup>1</sup>,王 磊<sup>1</sup>,涂树杰<sup>1</sup>,王康宇<sup>2</sup> 高温后页岩轻骨料混凝土断裂特性 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201904015 为研究页岩轻骨料混凝土Ⅰ型断裂性能随温度的变化规律,对页岩轻骨料混凝土试件进行100,200,300,400 ℃加热处理,自然冷却至常温。采用三点弯曲梁法对15个缝高比为0.4的轻骨料混凝土小梁进行断裂试验,依据荷载-跨中挠度曲线计算断裂能及断裂韧度。结果表明:起裂韧度与失稳韧度均随温度升高先上升后下降,起裂韧度的转折点在200 ℃左右,失稳韧度的转折点在300 ℃左右; 黏聚韧度呈现下降—上升—下降的趋势,其随温度变化规律与起裂韧度、失稳韧度存在较大的关联性,当温度为300 ℃时裂尖端的黏聚力阻止裂缝扩展的能力最为显著; 断裂能呈现出基本不变—增大—减小的3个变化阶段,当温度为200 ℃左右时断裂能达到最大值,断裂能随温度变化规律的拟合曲线上升段为二次抛物线,下降段为直线; 在所研究的温度范围内,页岩轻骨料混凝土的断裂性能受高温影响较为显著; 所得结论为高温状态下轻骨料混凝土结构裂缝扩展研究和结构设计提供了试验依据。 2019年07月26 00:00 2019年04期 120 126 1331810 张云国,陈婷婷,李 敏