建筑科学与工程学报 /oa 第四届建筑科学与工程创新论坛纪要 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170601 “建筑科学与工程创新论坛”是由中国工程院院士、重庆大学校长、《建筑科学与工程学报》主编周绪红教授发起的一个高端学术论坛,旨在逐渐形成“多元、融合、动态、持续”的协同创新模式与机制,引领建筑科学与土木工程行业技术创新,成为高等院校、科研机构和大型企业协同参与建设的重大基础与应用基础研究平台、重大关键技术开发研究平台和重大科技成果转化平台。本次论坛是第四届“建筑科学与工程创新论坛”,于2017年9月22~24日在湖南长沙召开,由中国工程院土木、水利与建筑工程学部,中国土木工程学会,国家自然科学基金委员会工程与材料科学部,《建筑科学与工程学报》编辑部,湖南大学,重庆大学,长安大学主办,由湖南大学承办,中南大学、长沙理工大学、中国建筑第五工程局有限公司、中机国际工程设计研究院有限责任公司等单位协办。中国工程院院士周绪红、张杰、王景全、周福霖、马克俭、聂建国、陈政清、郑健龙、王复明以及22位长江学者、国家杰出青年科学基金获得者等50余家单位的300多位专家学者出席本次论坛。论坛期间召开了创新论坛理事会和《建筑科学与工程学报》第二届编委会第二次会议。 2017年11月30 00:00 2017年06期 1 10 1660031 《建筑科学与工程学报》编辑部 深埋水工圆形隧洞塑性位移三剪统一解 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170602 基于三剪统一强度准则和弹脆塑性模型,考虑中间主应力、渗流、剪胀、软化和塑性区弹性模量等因素的影响,推导了含有5种因素综合影响的水工圆形隧洞塑性区位移解析解;通过算例分析,得出了各参数对隧洞塑性区位移的影响规律。结果表明:各参数取不同值时,位移解可退化为一系列解,参数值可根据具体工程进行合理选择,具有广泛的适用性;围岩剪胀特性对隧洞塑性区位移的影响显著,若不考虑其影响,将明显低估隧洞的变形以致工程设计偏于危险;考虑中间主应力的影响能发挥围岩的强度潜能,减少支护,节约工程造价;考虑渗流和软化特性对隧洞塑性区半径的影响可使塑性区范围更接近围岩真实的变形范围;塑性区弹性模量采用含有半径幂函数的表达式可充分考虑围岩受扰劣化后的应力重分布及爆破损伤等影响,更符合隧洞真实变形情况;该位移解为隧洞塑性区位移计算提供了理论依据,对工程设计有一定的参考价值。 2017年11月30 00:00 2017年06期 11 20 965941 赵均海,吕美彤,张常光,姜志琳 采用改进区间层次分析法评估地铁工程地下水风险 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170603 将模糊数学理论引入到地铁工程地下水风险评估中,用改进层次分析法中区间数来代替模糊评估中确定数值评估地下水风险。以南宁市轨道交通一号线火车站站作为研究对象,根据区域地质及水文地质条件,分别对勘察、设计、施工和运营阶段地下水风险进行评估。通过类高斯方法计算区间隶属度,构建区间数判断矩阵,利用区间可能度互补矩阵进行修正。计算结果表明:施工过程中防管涌、流砂等施工质量和现场抽水管理对地下水风险影响最大;按照风险区间数符合度评估标准,南宁地铁火车站站地下水风险综合评估等级为“良”;所得结论对类似地铁工程地下水风险评估和防控具有借鉴和指导作用。 2017年11月30 00:00 2017年06期 21 27 1118266 周念清,高逸群,黄钟晖,张世荣 水平冲击荷载作用下钢管混凝土柱动力响应试验与数值模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170604 为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的动力性能,进行了2根圆形钢管混凝土柱的水平冲击试验,实测了冲击过程中冲击力、冲击点位移时程曲线及冲击力-位移曲线等冲击响应。建立了ABAQUS非线性有限元模型,对破坏模态及冲击力、冲击点位移时程曲线等动态响应进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,进而用有限元模拟结果揭示了钢管混凝土柱在冲击荷载下的破坏机理,即整体失效过程分为冲击区局部响应、柱顶支座响应、稳定响应和卸载响应4个阶段。结果表明:在冲击荷载作用下,钢管混凝土柱发生弯剪型破坏;所得结论为深入认识钢管混凝土柱的抗冲击行为和破坏形态提供了试验与理论基础,可为今后研究制定合理的抗冲击设计方法提供依据。 2017年11月30 00:00 2017年06期 28 35 3279735 郭玉荣,李炎蓁,霍静思,肖 岩,李 智 碳粉/二氧化硅对碳纤维增强复合材料温阻效应影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170605 分别对有无掺入碳粉和二氧化硅混合颗粒的碳纤维增强复合材料(CFRP)传感元件进行了室温至高温(100 ℃)时的温阻效应研究。结果表明:一次升温过程中2种CFRP传感元件为正温度系数(PTC)效应,温度差值与电阻的常用对数值线性关系较好,在基体中添加一定量碳粉和二氧化硅的混合填料可以改善传感元件的温度敏感特性;第1次温度循环结束后CFRP传感元件内部产生不会随时间消失的滞留电阻;重复温度过程中,相对于无添加型CFRP传感元件,掺入碳粉和二氧化硅混合物使传感元件PTC强度较高,规律性和重复性较好,温度差值在0~20 ℃时传感元件表现为负温度系数(NTC)效应,20~80 ℃时为PTC效应。 2017年11月30 00:00 2017年06期 36 43 1356425 刘荣桂,平 舒,谢桂华,刘 聃,席宜超 寒冷期湿喷混凝土温度影响效应与纤维掺量优化 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170606 为解决金英金矿寒冷期湿喷支护效果不佳的问题,对其性能影响因素进行了分析,认为低温与不合理的纤维掺量是主要问题所在。对养护温度分别为0,6,13,20 ℃的不同龄期混凝土试块进行了强度测试及表面特征电镜扫描(SEM)分析,并通过混凝土水化反应过程对上述分析进行了解释;基于圆盘测试试验(RDP试验),对不同类型与掺量的合成纤维混凝土圆盘试件荷载挠度能量曲线进行分析,优选出了能够满足该矿地下巷道支护要求的纤维;针对温度影响试验及RDP试验结果,在现场进行了应用研究。结果表明:在将井下温度控制在10 ℃以上且向混凝土中添加6 kg·m<sup>-3</sup>的C类纤维情况下,湿喷支护后混凝土回弹率明显降低,巷道准入作业时间大幅缩短且湿喷混凝土的单轴抗压强度平均值可达30 MPa,完全满足金英金矿的支护要求。 2017年11月30 00:00 2017年06期 44 50 1902110 吴爱祥,于少峰,王贻明 竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压剪作用下的屈曲性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170607 对竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙在非均匀压应力和剪应力共同作用下的屈曲性能进行了有限元分析,得到了竖向闭口槽钢加劲钢板剪力墙的临界屈曲剪应力随加劲肋加劲系数的变化曲线及阈值刚度,提出了剪应力和竖向压应力共同作用下加劲肋阈值刚度的计算公式。结果表明:加劲肋阈值刚度随着小区格宽高比、竖向压应力非均匀系数、加劲肋数目和加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比增大而减小;提高加劲肋抗扭刚度与抗弯刚度比能显著降低加劲肋阈值刚度;加劲肋阈值刚度公式计算结果与有限元分析结果吻合较好。 2017年11月30 00:00 2017年06期 51 58 2447170 王先铁,林麟珲,宋文俊,罗 遥,张 力,刘海锋 钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构固有频率和阻尼比影响的试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170608 针对钢筋锈蚀使钢筋混凝土结构的抗震性能和耐久性能退化,并且对结构动力特性产生影响的现象,采用电化学加速锈蚀方法,通过法拉第定律控制锈蚀程度,将钢筋的理论锈蚀率分为5%,10%,15%三个锈蚀阶段,在实验室中模拟了钢筋混凝土梁中钢筋的锈蚀过程。根据悬臂梁的自由振动衰减特性,采用自由衰减法采集了钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比,研究了钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁固有频率和阻尼比的影响。结果表明:钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比有显著影响,钢筋混凝土梁的固有频率随着钢筋锈蚀程度的加深而呈减小趋势,阻尼比随着钢筋锈蚀程度的加深而呈增大趋势,因此阻尼比可以作为损伤指标用于混凝土结构腐蚀损伤检测。 2017年11月30 00:00 2017年06期 59 64 1477843 汤红卫,顾 炜 湿陷性黄土中水泥浆液注浆加固机理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170609 通过分析湿陷性黄土的组成结构、湿陷机理、力学性能,研究了外界荷载作用下湿陷性黄土的变形及破坏机理;在湿陷黄土中做原位水泥浆液注浆加固试验,分析了注浆过程中不同时间段两者之间的相互作用;对注浆后土体纹理结构以及变形进行分析,研究了水泥浆液在湿陷性黄土中的加固机理;采用弹性力学和断裂力学进行理论计算,研究了水泥浆液与土体之间在注浆过程中的相互作用。结果表明:水泥浆液注浆对湿陷性黄土能起到有效的加固作用;湿陷性黄土注浆过程中水泥浆液造成湿陷量极小,并在压力作用下能够迅速对湿陷进行补偿;水泥浆液在黄土中的加固机理包括填充注浆、劈裂注浆、压密注浆,控制注浆压力能有效实现在湿陷性黄土中的压密注浆、劈裂注浆。 2017年11月30 00:00 2017年06期 65 70 2407158 周茗如,陈志超,罗小博,周光康,路承功 超大吨位基桩静载对桩周土的影响范围试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170610 针对广州某中央商务区核心区地下空间钻孔灌注桩的超大吨位静载试验,分析了静载试验加卸载过程中荷载沉降曲线和桩周土体的位移变化。结果表明:当荷载小于试桩竖向承载力特征值时,试桩的竖向刚度几乎保持不变;荷载大于试桩竖向承载力特征值时,刚度逐渐减小但幅度很小;荷载达到试桩承载力极限值之前,随着荷载增加,桩顶沉降线性增加,每级加载桩顶沉降增量也几乎线性增加;试验加载时,越靠近大梁的土体出现卸载回弹的现象越明显,同时桩周土体由于剪切作用会发生沉降,两者同时作用造成桩周一定范围内土体隆起;加载过程对桩周土体的影响范围可定为4<i>d</i>(<i>d</i>为桩径);卸载完成后距试桩中心1.67<i>d</i>~2.22<i>d</i>范围内的土体出现隆起现象;加载过程中距试桩中心2.78<i>d</i> 范围以外的土体处于弹性阶段。 2017年11月30 00:00 2017年06期 71 76 1279534 胡贺松,杨 卓,许 丹,张程林,周恩海,陈 航 紊流风特性参数对矩形结构表面平均风荷载的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170611 为了得到风特性参数变化对结构表面风压分布的影响规律,在风洞中采用格栅紊流,分别形成了紊流强度相同但积分尺度不同与积分尺度相同但紊流强度不同的几种局部紊流风场,以此来研究紊流风特性参数对矩形结构表面风压分布规律的影响,并给出了考虑这些影响的修正公式。结果表明:紊流强度增大会使矩形结构表面正压区体型系数增大,负压区体型系数绝对值减小;正压区风压变化规律与结构尺度无关,负压区体型系数除了受来流紊流强度影响外,还存在明显的尺度效应;紊流积分尺度增大会使矩形结构表面体型系数绝对值也增大,但不同区域变化幅度没有规律,很难进行统一修正。 2017年11月30 00:00 2017年06期 77 84 2343972 白 桦,回城玉,刘健新 高性能混凝土约束收缩对氯离子扩散的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170612 对粉煤灰和矿渣粉双掺总量占胶凝材料总质量的百分比分别为30%,40%和50%及掺合比例分别为1∶2,2∶3和1∶1的高性能混凝土进行了平板收缩试验和快速氯离子扩散系数测定(RCM法)试验,分析了高性能混凝土有约束和无约束收缩开裂性能及对氯离子扩散系数的影响规律。研究结果表明:无约束的混凝土平板均未发生开裂,有约束的混凝土平板基本开裂,双掺矿物掺合料显著改善了混凝土的抗裂性能,当粉煤灰和矿渣粉的掺合比例为1∶1时,其抗裂性能最好,且随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越好;矿物掺合料双掺总量和掺合比例一定时,各配比约束收缩混凝土的等效氯离子扩散系数均高于无约束收缩混凝土的氯离子扩散系数,即约束收缩增大了混凝土的氯离子扩散系数,收缩应变越大,混凝土的抗氯离子性能越差;当粉煤灰和矿渣粉掺合比例为1∶1时,约束收缩对混凝土内氯离子扩散的影响最小。 2017年11月30 00:00 2017年06期 85 92 1531153 马丽娜,贡金鑫,赵艳华 纤维增强复合材料性能表征方法研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170613 综述了几种探究纤维增强复合材料各层面性能的表征方法,包括最具代表性的宏观及微观界面力学测试法、热分析法、显微镜法等,其中宏观力学测试法用于测试材料的基本属性,最为普遍也较为成熟;微观界面力学测试法用于测试材料中基体与纤维之间的黏结强度;热分析法用于研究复合材料基体的热物理和动力学特性;显微镜法则是运用高科技手段测试材料内部元素组成、结构及形态变化情况。最后对纤维增强复合材料性能表征方法的未来发展进行了简要展望。结果表明:显微镜法是成像最直观、测试速度最快的方法,近年来得到了飞速发展;除此之外,还有其他方法可从各角度对复合材料的性能进行研究。 2017年11月30 00:00 2017年06期 93 103 2341062 杨曙兰,刘伟庆,方 园 顺几河大桥荷载试验与承载能力评估 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170614 为了评价顺几河大桥的技术状况和承载能力,抽取其中的4跨连续梁进行了静载试验。试验测试了控制截面上各测点的应变和挠度值,并与相应的理论计算值进行了比较。结果表明:所有工况下求得的荷载效率系数值均介于0.95~1.05之间;各试验工况下,T梁测试截面实测应力校验系数介于0.46~0.92之间,各测点的挠度校验系数介于0.35~0.78之间,该桥的结构强度和刚度具有一定的富余度,能较好满足实际运营;控制截面上多数测点的相对残余应变和挠度值为0,结构的多数位置均处于弹性工作状态,部分应变和挠度测点出现残余应变和挠度,其相对最大值分别为17.4%,16.7%,表明该桥在试验荷载下无较大不可恢复变形;结构整体的横向连接可靠,刚度分配均匀,技术状况和承载能力能够满足正常使用要求。 2017年11月30 00:00 2017年06期 104 109 725216 贾 毅,吕 梁,纪云涛,李均进 单箱双室组合箱梁剪力滞效应分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170615 通过对组合箱梁底板、混凝土顶板与悬臂翼板引入不同的剪滞翘曲位移函数,利用能量变分法推导出考虑界面相对滑移、钢腹板剪切变形和剪力滞效应的微分方程及均布荷载作用下的解析解。以带有悬臂翼板的单箱双室组合箱梁为例,运用提出的解析法对其剪力滞效应进行分析,并与ANSYS有限元结果对比。结果表明:提出的解析法所得结果与ANSYS空间有限元计算结果吻合良好;界面滑移量和挠度随着滑移刚度的增大而增加,而剪力滞效应则无较明显的变化,因此在一定条件下可忽略滑移刚度对剪力滞效应的影响;混凝土顶板应力随着滑移刚度的增大而增大,且中腹板部位处顶板的剪力滞效应较边腹板部位处大,而钢箱梁底板则与之相反。 2017年11月30 00:00 2017年06期 110 115 1236101 周世军,黄 瑜,江 瑶,陈 晨,李文昊,方 吕 PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点有效分布宽度 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20170616 为研究PBL加劲型矩形钢管混凝土支管受拉节点应力分布规律及其有效分布宽度,采用ABAQUS软件建立42个矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点有限元模型并进行位移加载;根据有限元计算结果拟合得到矩形空钢管、钢管混凝土及PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的有效分布宽度表达式,将拟合公式计算值与CIDECT规范计算值和有限元计算值进行对比。结果表明:在节点受力全过程中,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点相对于矩形空钢管节点和钢管混凝土节点的应力分布不均匀性减小;当加载位移达到3%<i>b</i><sub>0</sub>(<i>b</i><sub>0</sub>为主管宽度)时,PBL加劲型节点的有效分布宽度更大,具有更好的受力性能,支板应力分布效率<i>ξ</i>随主管宽厚比2<i>γ</i>与支主管厚度比<i>τ</i>的增大而减小,其中<i>τ</i>对<i>ξ</i>的影响更大;支板应力分布效率ξ随支主管宽度比<i>β</i>变化较小,且呈抛物线变化;拟合公式计算值与CIDECT规范计算值及有限元计算值吻合良好,验证了公式的正确性 2017年11月30 00:00 2017年06期 116 126 2706297 侯蓓蓓,刘永健,姜 磊,张国靖