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预应力和非预应力密排框架箱形结构优化分析

建筑结构 2023年

作者：郑文华宫剑飞刘明保住房和城乡建设部防灾研究中心中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所中国建筑科学研究院有限公司建筑机械化研究分院

从相同的使用空间及功能要求出发，对预应力密排框架箱形结构和非预应力密排框架箱形结构进行了系统的设计优化分析。进一步对框架梁宽度进行了优化，并从经济、技术和环境效益的多维角度，对优化后的设计方案进行了对比。结果表明：在... 详细信息

从相同的使用空间及功能要求出发，对预应力密排框架箱形结构和非预应力密排框架箱形结构进行了系统的设计优化分析。进一步对框架梁宽度进行了优化，并从经济、技术和环境效益的多维角度，对优化后的设计方案进行了对比。结果表明：在满足相同净宽、净高的使用功能要求前提下，预应力密排框架箱形结构的主材造价较非预应力密排框架箱形结构稍低或基本持平，但碳排放量降低约10%。非预应力密排框架箱形结构和预应力密排框架箱形结构均能实现无柱大跨空间的要求，但预应力密排框架箱形结构一般不出现裂缝，耐久性较好，环境效益显著。工程监测和计算结果表明，预应力密排框架箱形结构性能达到预期目标，综合效益良好。

关键词：预应力密排框架大跨度碳排放量主材造价

孔喉微观润湿性对页岩油赋存的控制作用——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组纹层状页岩为例

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石油勘探与开发 2023年第2期50卷 297-308页

作者：葸克来张媛媛操应长宫剑飞李克林敉若中国石油大学(华东)深层油气重点实验室山东青岛266580 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院山东东营257000 中国石化胜利油田分公司山东东营257000

针对页岩不同类型储集空间中孔喉微观润湿性对其控制作用仍不明确的问题,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层为例,综合运用扫描电镜、多阶热解、储集层定量荧光、核磁共振等分析方法,开展纹层状页岩储集空间特征及孔... 详细信息

针对页岩不同类型储集空间中孔喉微观润湿性对其控制作用仍不明确的问题,以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储集层为例,综合运用扫描电镜、多阶热解、储集层定量荧光、核磁共振等分析方法,开展纹层状页岩储集空间特征及孔喉微观润湿性对页岩油赋存控制作用的研究。结果表明:芦草沟组主要发育“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩和“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩,其中“富火山物质+陆源长英质”纹层状页岩发育长石溶蚀孔隙和粒间孔隙,孔喉周缘矿物组分主要为长英质矿物组分,呈亲水性特征,主要控制游离态页岩油。“富火山物质+碳酸盐”纹层状页岩发育碳酸盐晶间孔和有机质孔隙,孔喉周缘矿物组分主要呈亲油性特征,控制吸附态页岩油。孔喉周缘主要为油润湿碳酸盐组分时,利于原油的聚集,但使得游离态的油含量比例下降。芦草沟组页岩游离油主要赋存于“富火山物质+陆源长英质”纹层组合的陆源长英质纹层中,成熟度较高、油质较轻。

关键词：页岩纹层孔喉润湿性原油赋存状态页岩油储集层二叠系芦草沟组吉木萨尔凹陷准噶尔盆地

基于瞬态分析法的预应力与非预应力钢筋混凝土梁动力响应对比分析

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防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1304-1312页

作者：郑文华宫剑飞刘明保中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所北京100013 住房和城乡建设部防灾研究中心北京100013 中国建筑科学研究院有限公司建筑机械化研究分院北京100007

提出了基于瞬态动力分析完全法的预应力钢筋混凝土梁爆炸冲击模拟方法,并采用已有试验结果验证了方法的合理性,进一步对比探讨了非预应力钢筋混凝土梁与预应力钢筋混凝土梁的动力响应差别和响应机制。研究结果表明:爆炸荷载作用下,钢筋... 详细信息

提出了基于瞬态动力分析完全法的预应力钢筋混凝土梁爆炸冲击模拟方法,并采用已有试验结果验证了方法的合理性,进一步对比探讨了非预应力钢筋混凝土梁与预应力钢筋混凝土梁的动力响应差别和响应机制。研究结果表明:爆炸荷载作用下,钢筋混凝土梁的跨中底部位置最先发生塑性变形,混凝土容易受拉开裂,且爆炸荷载越大开裂越严重;由于预应力筋的存在,预应力钢筋混凝土梁跨中挠度显著减小,预应力钢筋混凝土梁开裂范围大幅减小,裂缝深度也显著降低,但是浅层裂缝的横向分布范围稍有增加;预应力改善了梁的受力状态,使得梁所受荷载均布转移,在爆炸冲击荷载作用下,大部分应力都由预应力筋来承担,非预应力钢筋的应力较小,预应力筋是提高结构抗爆性能的关键点;当脉冲荷载卸载至零后,梁跨中的挠度均能恢复至自重状态下的变形量,说明预应力钢筋混凝土梁在爆炸冲击荷载作用下,仍处于弹性工作状态,这与非预应力钢筋混凝土梁显著不同。模拟研究结果对预应力钢筋混凝土结构抵抗爆炸荷载领域的应用有一定的参考意义。

关键词：瞬态动力分析冲击荷载预应力混凝土爆炸

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基础工程技术发展综述

土木工程学报 2012年第5期45卷 126-140,161页

作者：滕延京宫剑飞李建民中国建筑科学研究院北京100013

城市化进程和地下空间开发的需求,给我国基础工程技术提出了新的研究方向和课题。在对国内外基础工程技术分析总结的基础上,重点对我国在同一大面积整体基础上建有多栋高层建筑或多层建筑的地基基础设计方法、基础变刚度调平设计方法、... 详细信息

城市化进程和地下空间开发的需求,给我国基础工程技术提出了新的研究方向和课题。在对国内外基础工程技术分析总结的基础上,重点对我国在同一大面积整体基础上建有多栋高层建筑或多层建筑的地基基础设计方法、基础变刚度调平设计方法、深大基础回弹以及再压缩变形特征及计算方法、基础结构抗浮设计、桩基工程新技术、既有建筑地基基础的工作性状及工程应用方法、地铁交通枢纽工程的地基基础加固改造等技术成果进行介绍。这些成果体现出我国基础工程技术的特点和技术先进性。结合国外技术的发展,提出我国基础工程技术应在大跨地下结构的设计理论、方法和按变形控制设计、深基坑施工引起环境影响的评价方法及工程措施、深大地下建筑建设对已有周边建筑设计条件以及使用条件改变引起的基础设计评价方法及加固技术、基础工程的抗浮稳定性的设防水平及抗浮构件设计、地下交通线路施工或穿越工程以及地下使用功能实现引起的有关基础工程技术研究、基础耐久性问题的研究、新材料、新工艺、新设备的使用以及绿色施工技术的研发、基础工程技术发展应进行的试验研究工作等方面的研究方向和课题。

关键词：基础工程变刚度调平设计回弹以及再压缩变形既有建筑地基基础的工作性状地基基础加固改造按变形控制设计基础耐久性绿色施工技术

黏弹性地基中基坑开挖对邻近桩基变形影响的时域解

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岩土力学 2017年第10期38卷 3017-3028,3038页

作者：张治国鲁明浩宫剑飞上海理工大学环境与建筑学院上海200093 国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建福州350002 中国建筑科学研究院建筑安全与环境国家重点实验室北京100013

目前就软土基坑开挖卸荷对邻近桩基变形影响的研究一般是基于瞬时开挖工况,很少考虑时间效应对桩-土相互作用的影响,但实际工程中软土在开挖情况下具有较为明显的流变效应。从地基黏弹性角度出发,采用两阶段法研究了黏弹性地基中基坑开... 详细信息

目前就软土基坑开挖卸荷对邻近桩基变形影响的研究一般是基于瞬时开挖工况,很少考虑时间效应对桩-土相互作用的影响,但实际工程中软土在开挖情况下具有较为明显的流变效应。从地基黏弹性角度出发,采用两阶段法研究了黏弹性地基中基坑开挖与邻近桩基相互作用的时域问题。第1阶段基于Boltzmann黏弹性模型推导出Mindlin时域解,用于分析黏弹性地基中基坑开挖引起的邻近桩基处的土体附加应力;第2阶段采用Pasternak地基模型分析桩基与黏弹性土体之间的相互作用,并求得考虑流变效应的桩基水平变形的简化时域解。最后,采用大型有限差分软件对相关工况进行数值模拟,并将数值模拟结果与简化时域解进行对比分析,得到了较好的一致性。此外,也针对Boltzmann黏弹性模型参数(体积模量、剪切模量、黏性系数)、桩径、基坑开挖深度、桩与基坑间距和基坑开挖尺寸进行了影响因素分析。分析结果表明,所得出的简化时域解能较好地反映基坑开挖对邻近桩基水平变形的影响,以及桩基变形随时间的发展趋势,可为相关实际工程提供一定理论依据。

关键词：基坑工程桩基黏弹性 Boltzmann模型时域分析

高层建筑与裙房基础整体连接情况下基础的变形及反力分析

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土木工程学报 2002年第3期35卷 46-49页

作者：宫剑飞中国建筑科学研究院

通过室内大型模拟试验 ,对高层建筑与裙房在整体连接情况下上部结构、基础与地基的共同作用问题进行了研究。根据试验结果并结合数值计算分析 ,得出了筏基变形和地基反力分布特征 ,指出大底盘框架厚筏体系的工程性质同高层建筑与连接其... 详细信息

通过室内大型模拟试验 ,对高层建筑与裙房在整体连接情况下上部结构、基础与地基的共同作用问题进行了研究。根据试验结果并结合数值计算分析 ,得出了筏基变形和地基反力分布特征 ,指出大底盘框架厚筏体系的工程性质同高层建筑与连接其的第一跨裙房基础是密切相关的 ,并提出了“共同作用的有效范围”的概念。

关键词：高层建筑裙房反力分析共同作用筏形基础基础变形

深大基础地基回弹再压缩变形计算方法及工程应用

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岩土工程学报 2013年第12期35卷 2164-2170页

作者：滕延京李建民王曙光宫剑飞中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

对于深、大基础来说,建筑物完成后基底以下土体往往处于补偿或超补偿状态,此时再压缩沉降变形在建筑物最终沉降变形中占有较大比例,基坑开挖回弹变形及再压缩变形计算应引起重视。回弹比率、再加荷比、再压缩比率等概念的提出及其在回... 详细信息

对于深、大基础来说,建筑物完成后基底以下土体往往处于补偿或超补偿状态,此时再压缩沉降变形在建筑物最终沉降变形中占有较大比例,基坑开挖回弹变形及再压缩变形计算应引起重视。回弹比率、再加荷比、再压缩比率等概念的提出及其在回弹变形与再压缩变形研究中的应用,为回弹变形与再压缩变形之间建立了更为清晰、利于计算的关系。土体再压缩变形发展过程中的两阶段线性关系在再压缩变形计算方法中的应用,可对任一再加荷工况下土体再压缩变形进行计算。通过工程实测与计算对比分析可知,该方法的计算结果,对建筑物沉降发展过程的变形控制具有实用性。

关键词：回弹比率再加荷比再压缩比率变形控制

隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答

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岩石力学与工程学报 2017年第1期36卷 208-222页

作者：张治国徐晨宫剑飞上海理工大学环境与建筑学院上海200093 国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建福州350002 重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆400074 中国建筑科学研究院北京100013

采用球形孔和圆柱孔扩张(收缩)理论研究桩基与隧道的相互作用。首先,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用圆柱形孔收缩模型模拟隧道开挖过程,得到Pasternak地基上隧道开挖引起的邻近单桩弹塑性水平位移。其次,提出隧道开挖对邻近桩基承载能... 详细信息

采用球形孔和圆柱孔扩张(收缩)理论研究桩基与隧道的相互作用。首先,基于Mohr-Coulomb屈服准则,采用圆柱形孔收缩模型模拟隧道开挖过程,得到Pasternak地基上隧道开挖引起的邻近单桩弹塑性水平位移。其次,提出隧道开挖对邻近桩基承载能力弹塑性影响的计算方法。桩基总承载能力由桩端极限承载能力和桩身极限侧阻摩擦力两部分组成。其中,采用无限介质中球形孔扩张模型计算桩端小孔极限压力,并得到桩端极限承载能力;采用修正的?法计算临界状态下桩身等效平均剪应力分布,进而得到桩身极限侧阻摩擦力,该方法考虑隧道开挖对桩身剪应力的削减作用。在此基础上,计算隧道开挖过程对周围土体弹塑性应力的影响;分析隧道和桩基相对位置对桩基承载能力的影响;定义桩基总承载力降低到85%时桩基发生破坏,研究桩端与隧道中心相对间距与桩基破坏时隧道体积损失临界值的关系,并考察土体黏聚力、内摩擦角、密实度、土体模量以及桩径等参数的影响。结果表明,柱孔收缩弹塑性模型可以较好地模拟隧道开挖对邻近桩基弹塑性水平位移的影响;隧道开挖后在一定范围内形成一个塑性区,在该区域内土体有效应力影响因子Rp值小于1,表明对桩基承载能力有削减作用,当桩身全部处于塑性区以外时,其承载能力不受隧道开挖的影响;隧道和桩基相对位置对桩基承载能力有较大影响,当桩端与隧道中心的间距一定时,随着隧道埋深的增加,桩端极限承载力影响因子Rqb逐渐趋于1,说明增加隧道埋深对桩基承载力更加有利;桩基破坏时隧道体积损失临界值与桩端–隧道中心间距平方呈线性关系,桩基承载能力对土体模量比较敏感。

关键词：隧道工程桩基变形桩基承载能力圆孔扩张(收缩)理论修正β法弹塑性解

考虑桩侧土体三维效应和地基剪切变形的隧道开挖对邻近桩基影响分析

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岩土工程学报 2016年第5期38卷 846-856页

作者：张治国徐晨宫剑飞上海理工大学环境与建筑学院上海200093 重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地重庆400074 中国建筑科学研究院建筑安全与环境国家重点实验室北京100013

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩... 详细信息

目前就隧道开挖对桩基变形影响的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,较少考虑地基的剪切变形和桩侧土体三维作用效应。基于Pasternak地基模型,首先推导了隧道开挖与邻近桩基相互作用的简化理论解,该解反映了地基剪切变形但未考虑桩侧土体三维作用效应。在此基础上,为反映桩侧土体三维作用效应,将其等效成集中力通过剪切层传递到桩基两侧,推导了体现三维作用效应的群桩反应表达式。将考虑与不考虑桩侧土体三维作用效应的结果进行对比,发现考虑桩侧土体三维作用效应的桩基水平位移和弯矩值更接近监测数据和离心试验数据。此外,还针对群桩影响因素进行了分析。结果表明:土体剪切变形对桩基影响不容忽视,剪切层模量越大,隧道开挖引起的桩身水平位移越小;桩径越大,桩身水平位移越小,桩身弯矩越大;桩基与隧道距离越小,桩基最大水平位移和弯矩值越大。

关键词：隧道开挖地层剪切变形桩侧土体三维作用群桩变形桩基弯矩简化理论解