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装配式混凝土剪力墙结构接缝连接研究进展

建筑科学与工程学报 2024年第1期41卷 15-30页

作者：王斌张静玄史庆轩杨州蔡文哲张烨西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055 西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710055

装配式剪力墙结构拼装时存在大量的水平接缝和竖向接缝,由于剪力墙的刚度较大,接缝连接处易存在刚度不足引起的损伤集聚问题,成为影响结构整体性和抗震性能的决定性因素。总结了国内外正在发展的预制装配式剪力墙结构水平和竖向接缝的... 详细信息

装配式剪力墙结构拼装时存在大量的水平接缝和竖向接缝,由于剪力墙的刚度较大,接缝连接处易存在刚度不足引起的损伤集聚问题,成为影响结构整体性和抗震性能的决定性因素。总结了国内外正在发展的预制装配式剪力墙结构水平和竖向接缝的连接形式,并对各类连接形式的构造特点、抗震性能、应用优势和技术瓶颈进行了系统阐述和分析,在此基础上探讨了装配式剪力墙结构接缝连接技术的发展方向。结果表明:目前湿式连接技术已较为成熟且被广泛应用,但仍存在现场湿作业量大、质量不易检测和控制等问题;干式连接技术工业化程度高,但对施工精度的要求也高,可能产生的螺栓松动、锈蚀以及磨损问题限制了其工程应用;将消能减震技术融入竖向接缝连接,利用超高性能混凝土实现水平接缝连接,并结合可恢复功能防震技术,是未来装配式剪力墙结构高质量发展的新增长点。

关键词：装配式剪力墙水平接缝竖向接缝连接形式抗震性能

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钢管混凝土斜交网格筒结构地震能量反应分析

振动与冲击 2023年第14期42卷 92-106页

作者：蔡文哲王斌史庆轩葛明兰西安工程大学城市规划与市政工程学院西安710048 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

结合所建立的钢管混凝土柱的轴向恢复力模型对斜交网格筒结构进行了弹塑性时程分析,研究了结构中各能量项的分配规律,从结构-构件-楼层3个层面,依次分析了滞回耗能的分配规律,并探讨了结构动力特性和地震动参数对滞回耗能分布的影响。... 详细信息

结合所建立的钢管混凝土柱的轴向恢复力模型对斜交网格筒结构进行了弹塑性时程分析,研究了结构中各能量项的分配规律,从结构-构件-楼层3个层面,依次分析了滞回耗能的分配规律,并探讨了结构动力特性和地震动参数对滞回耗能分布的影响。研究表明:结构主要依靠阻尼耗能和滞回耗能平衡地震输入的能量;斜柱和连梁是斜交网格筒结构的主要耗能构件;斜柱的滞回耗能随楼层增高递减且在模块相接处有明显突变,设计时此处应避免出现较大的刚度突变。研究从能量的角度揭示了斜交网格筒结构的损伤模式和耗能机制,为建立此类结构的地震损伤评估方法提供了参考。

关键词：钢管混凝土柱轴向恢复力模型斜交网格筒结构弹塑性时程分析耗能机制

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双螺杆固液混合燃料输送系统设计与实验研究

推进技术 2022年第1期43卷 294-304页

作者：唐倩范小杰刘威梁平华蔡文哲重庆大学机械工程学院重庆400044 北京动力机械研究所北京100074 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

固液燃料混合推进是航天推进系统的重要环节。液体发动机燃料热熵低,为了提高火箭或导弹的续航能力,结合固体粉末燃料热熵高的特点,采取了固液混合燃烧的策略,进而提高发动机燃料的热熵,增加发动机的续航里程。根据齿轮啮合原理,对关键... 详细信息

固液燃料混合推进是航天推进系统的重要环节。液体发动机燃料热熵低,为了提高火箭或导弹的续航能力,结合固体粉末燃料热熵高的特点,采取了固液混合燃烧的策略,进而提高发动机燃料的热熵,增加发动机的续航里程。根据齿轮啮合原理,对关键结构双螺杆齿形展开修形设计,建立了流道三维模型和仿真模型;在齿形设计的基础上,围绕固液混合均匀、变比例输送开展固液混合燃料输送系统集成设计,完成整机的加工、装配、调试,搭建实验平台,建立液压测试系统,开展实验。结果表明,设计的两相流泵实现了固液两相物料的混合输送,实现了固液燃料变流量、变比例、变出口压力的均匀混合效果。该小型燃料泵能够实现出口流量30~600L/h,出口压力0~900kPa,固液混合比例0%~10%的固液混合燃料输送,且输送效果良好,研究结构可供设计变推力火箭发动机参考。

关键词：固液混合燃料输送双螺杆泵修形方法流场仿真实验研究

不同双轴加载路径下T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

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工程力学 2023年第7期40卷 145-157页

作者：王斌吴梦臻史庆轩蔡文哲王朋西部绿色建筑国家重点实验室西安建筑科技大学陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710055

为了探究复杂多维地震作用下带翼缘剪力墙的损伤机理和抗震性能,进行了5个T形截面RC剪力墙的水平单、双轴拟静力试验,研究双轴加载对T形墙破坏模式、滞回性能、承载力、延性与耗能能力的影响,考察T形墙在不同双轴加载路径下的受力机理... 详细信息

为了探究复杂多维地震作用下带翼缘剪力墙的损伤机理和抗震性能,进行了5个T形截面RC剪力墙的水平单、双轴拟静力试验,研究双轴加载对T形墙破坏模式、滞回性能、承载力、延性与耗能能力的影响,考察T形墙在不同双轴加载路径下的受力机理和多维抗震性能。结果表明:T形墙在单、双轴加载下的破坏均发生在墙肢自由端底部,双轴加载加剧了裂缝的开展和混凝土的剥落,且对翼缘的损伤影响更大;T形墙两正交方向的受力行为存在明显的相关性,双轴耦合受力产生的内力重分布和局部附加应力会改变T形墙的局部受力机理和整体性能,表现为一个方向受荷时,其正交方向在位移不变的情况下荷载会产生突变;相较于单轴加载,双轴加载下T形墙各方向承载力平均降低了6.90%,极限变形能力平均降低了11.28%,单个方向破坏时的累积耗能减小,且双轴耦合效应按“十”字形、“8”字形、矩形加载路径的顺序依次增强。鉴于地震动的随机性以及结构响应的多维耦合性会显著改变带翼缘RC剪力墙在实际地震作用下的抗震能力,建议在剪力墙结构抗震设计时合理考虑承载力的折减并适当减小层间位移角限值。

关键词： T形截面 RC剪力墙拟静力试验双轴加载耦合作用加载路径抗震性能

弯剪耦合破坏T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

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振动与冲击 2023年第24期42卷 308-316页

作者：王斌张黎鹏吴梦臻蔡文哲史庆轩李涵西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安工程大学城市规划与市政工程学院西安710055

针对T形截面RC(reinforced concrete)剪力墙潜在的翼缘受拉方向受剪控制破坏和翼缘受压方向受弯控制破坏共存的现象,对两个弯剪耦合控制和一个受弯控制T形墙进行了拟静力试验,对比分析了T形墙的裂缝分布形态和破坏机理,考察了剪跨比和... 详细信息

针对T形截面RC(reinforced concrete)剪力墙潜在的翼缘受拉方向受剪控制破坏和翼缘受压方向受弯控制破坏共存的现象,对两个弯剪耦合控制和一个受弯控制T形墙进行了拟静力试验,对比分析了T形墙的裂缝分布形态和破坏机理,考察了剪跨比和水平钢筋配筋率对T形墙抗震性能的影响。结果表明:弯剪耦合控制T形墙的破坏集中于腹板自由端,且破坏区域沿斜向贯穿整个边缘约束区;减少水平钢筋配筋率会加剧T形墙斜裂缝和竖向错动裂缝的开展,并导致形心轴附近产生“分缝”现象,以此抵消剪切效应增强引起的变形能力降低;减小剪跨比会大幅降低T形墙的延性和耗能能力降低,并导致剪切变形占比增大至50%。各国规范对于T形墙受剪承载力的计算存在明显差异和不足,为实现“强剪弱弯”的抗震设计目标,安全起见应保证T形墙的受剪承载力至少高于受弯承载力15%;虽然弯剪耦合破坏T形墙在翼缘受拉方向的变形能力较差,但仍满足我国抗震规范关于罕遇地震下层间位移角限值的要求。

关键词： RC剪力墙 T形截面拟静力试验抗震性能受剪性能受剪承载力

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降低涡轮动叶气动激振力的优化设计方法

航空动力学报 2023年

作者：陈焕龙秦勇蔡文哲王兵颜廷松北京动力机械研究所哈尔滨工业大学能源科学与工程学院

针对涡轮级叶列之间流场干扰诱发下游动叶非定常气动激振力的物理问题，提出了一种涡轮导叶与动叶联合匹配优化以降低动叶气动激振力的气动设计方法。研究表明，采用该方法不仅使得所研究涡轮动叶气动力的时均值下降8%，而且其它相位的... 详细信息

针对涡轮级叶列之间流场干扰诱发下游动叶非定常气动激振力的物理问题，提出了一种涡轮导叶与动叶联合匹配优化以降低动叶气动激振力的气动设计方法。研究表明，采用该方法不仅使得所研究涡轮动叶气动力的时均值下降8%，而且其它相位的动叶气流激振特性也获得改善，说明了该气动优化设计方法的可行性。此外，优化后的涡轮导叶具有明显的弯掠特征，弯掠导叶有助于降低下游动叶的非定常气动激振力，这是涡轮非定常气动设计技术对于“弯曲叶片”流动机理的新认识，非常值得开展更加深入的研究工作。

关键词：非定常气动力流动匹配气动优化尾迹干扰激波

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离心甩油盘径向喷雾破碎机理实验研究

推进技术 2023年第12期44卷 80-90页

作者：侯婧朱志新童小康马承飚唐幸炎李峰蔡文哲王高峰浙江大学航空航天学院浙江杭州310027 北京动力机械研究所北京100074

本文发展了离心甩油盘高速旋转雾化的光学测试实验台,采用高速数字成像、高速阴影成像等可视化方法研究了在不同转速(8~20kr/min)和燃油流量(4~15g/s)下航空煤油的喷雾形态及燃油破碎过程,分析了喷雾特性变化规律,并采用激光粒度分析仪... 详细信息

本文发展了离心甩油盘高速旋转雾化的光学测试实验台,采用高速数字成像、高速阴影成像等可视化方法研究了在不同转速(8~20kr/min)和燃油流量(4~15g/s)下航空煤油的喷雾形态及燃油破碎过程,分析了喷雾特性变化规律,并采用激光粒度分析仪测量了不同工况下的燃油雾化粒径及其分布规律。实验结果表明,甩油盘雾化过程中,科氏力推动液膜聚积在与甩油盘旋转方向相反的喷口一侧,且甩油盘喷孔出口处的液体呈薄片状。随着燃油的进一步破碎雾化,实验中观察到三种不同的破碎形态:韧带破碎、袋状破碎和剪切破碎,跟转速和燃油流量有关,研究基于气动韦伯数和液气动量比给出了破碎模式图。研究表明甩油盘转速是影响雾化特性的主要因素,甩油盘转速越高,燃油粒径越小;离散度在气动韦伯数和液气动量比的综合作用下呈现不同的变化趋势。

关键词：甩油盘雾化高速阴影成像破碎模式雾化粒径离散度

轴向往复荷载作用下圆钢管混凝土柱恢复力模型研究

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工程力学 2021年第11期38卷 170-179,198页

作者：蔡文哲史庆轩王斌西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为研究钢管混凝土柱的轴向恢复力模型,设计制作了8个钢管混凝土柱试件并对其进行轴向往复加载,分析其受力机理和恢复力特性。基于试验结果,选用退化三线型模型,建立了钢管混凝土柱无量纲骨架曲线模型,并提出其轴拉与轴压方向的峰值承载... 详细信息

为研究钢管混凝土柱的轴向恢复力模型,设计制作了8个钢管混凝土柱试件并对其进行轴向往复加载,分析其受力机理和恢复力特性。基于试验结果,选用退化三线型模型,建立了钢管混凝土柱无量纲骨架曲线模型,并提出其轴拉与轴压方向的峰值承载力和位移的计算方法。鉴于钢管混凝土试件在轴拉与轴压方向受力机理的差异,对滞回曲线的正负向选用不同的滞回规则,建立了相应的卸载刚度函数。据此提出了钢管混凝土柱的轴向恢复力模型,并与试验滞回曲线进行对比,验证了恢复力模型的合理性,所建立的恢复力模型可为斜交网格结构体系的弹塑性分析提供依据。

关键词：钢管混凝土柱轴向恢复力模型无量纲骨架曲线滞回准则卸载刚度

轴向往复荷载作用下钢管混凝土柱抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2020年第9期41卷 88-97页

作者：史庆轩蔡文哲王斌西安建筑科技大学省部共建西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

为了探究斜交网格结构体系中外筒斜柱的破坏机制,对8个钢管混凝土柱和2个钢管柱试件进行了轴向往复加载试验,研究加载路径、长径比、混凝土强度和含钢率对其抗震性能的影响,分析了钢管混凝土柱的破坏机制、破坏形态和滞回性能,并讨论了... 详细信息

为了探究斜交网格结构体系中外筒斜柱的破坏机制,对8个钢管混凝土柱和2个钢管柱试件进行了轴向往复加载试验,研究加载路径、长径比、混凝土强度和含钢率对其抗震性能的影响,分析了钢管混凝土柱的破坏机制、破坏形态和滞回性能,并讨论了钢管与混凝土间的相互作用。结果表明:轴向往复荷载下钢管混凝土柱的破坏均由钢管断裂引起,核心混凝土整体保持完好,只在钢管屈曲处存在混凝土压碎现象;相比于空钢管柱,钢管混凝土柱受拉时混凝土对钢管的支撑作用,以及受压时钢管对混凝土的约束作用,保证了其具有更高的承载力、变形能力和耗能能力;钢管混凝土柱在轴压和轴拉荷载下的抗震性能存在显著差别,在轴拉荷载下具有更好的延性和耗能能力,而在轴压荷载下具有更高的承载力和刚度。钢管混凝土柱屈服后钢管对混凝土的约束作用持续增强,并当钢管纵向应变达到8×10-3时,不同参数对其约束效应的影响达到最大。

关键词：钢管混凝土柱轴向往复加载试验破坏机制抗震性能约束效应