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三轴加载条件下路基软土微观结构演化研究

交通科学与工程 2024年第3期40卷 27-34页

作者：梁志鑫孙红牛富俊唐雪明广州市中心区交通项目管理中心广东广州510030 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 华南理工大学广东省现代土木工程技术重点实验室广东广州510641 国家管网集团西南油气管道有限责任公司贵阳输油气分公司贵州贵阳550081

为了从宏、微观角度研究受力全过程中土的微观结构演化及损伤机制,对武汉地区路基软土开展了一系列K0(静止土压力系数)固结不排水三轴剪切试验、扫描电子显微镜试验和压汞试验。基于分维理论和图像处理技术,对微观结构参数进行了分析。... 详细信息

为了从宏、微观角度研究受力全过程中土的微观结构演化及损伤机制,对武汉地区路基软土开展了一系列K0(静止土压力系数)固结不排水三轴剪切试验、扫描电子显微镜试验和压汞试验。基于分维理论和图像处理技术,对微观结构参数进行了分析。研究结果表明:武汉地区路基软土的孔隙具有多重分形特征,并据此确定微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙的孔径分界点分别为0.03、0.50和7.00μm。其中孔径为0.50~7.00μm的孔隙整体上具有更强的自相似性,将其定义为特征区间,该区间的表面分形维数随着应变的增加而减小。软土损伤在微观上表现为团聚体解体,并伴随着孔径分布与孔隙形态的演变,孔隙面积比与孔隙形状系数随着应变的增加分别非线性增大和非线性减小。微观结构演化全过程可分为结构微调、损伤发展和结构破坏3个阶段。提出的微观结构因子能够有效揭示软土宏观力学性质的变化。

关键词：路基软土微观结构损伤机制三轴试验压汞实验分形维数演化特征

基于复合式连续皮带机的盾构出渣质量计算研究

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中外公路 2024年第4期44卷 203-209页

作者：周标丁小彬孙文坚任续锋中铁十六局集团路桥工程有限公司北京市101500 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

为使盾构施工渣土管理精准化,该文利用盾构施工中连续皮带机的施工数据,对两种常见的盾构渣土质量计算方法(基于松散系数的盾构渣土质量结算法、考虑外加剂的盾构渣土质量结算法)进行评价与分析,并根据盾构每环出渣的变化规律,提出一种... 详细信息

为使盾构施工渣土管理精准化,该文利用盾构施工中连续皮带机的施工数据,对两种常见的盾构渣土质量计算方法(基于松散系数的盾构渣土质量结算法、考虑外加剂的盾构渣土质量结算法)进行评价与分析,并根据盾构每环出渣的变化规律,提出一种改进的盾构渣土质量估算方法。研究结果表明:基于松散系数的盾构渣土质量计算方法误差显著;采用考虑外添加剂的渣土质量计算方法时,计算值总小于实际出渣质量,两者差值趋近于某值,且与所研究的两种主要地层条件和渣土称量方式相关性不大。该文提出的改进的渣土计算方法提高了渣土质量估算准确性,与实际盾构出土质量吻合良好。

关键词：盾构施工连续皮带机监测精准出渣量估算计算方法创新智慧渣土管理

顺德德胜体育中心体育场屋盖钢结构设计与监测

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钢结构（中英文） 2024年第8期39卷 37-44页

作者：张增球区彤刘雪兵广东省建筑设计研究院集团股份有限公司广州510010

以顺德德胜体育中心体育场项目为依托,从项目的重、难点出发,针对场地条件特点、屋盖造型复杂和支撑条件有限,进行了屋盖整体结构方案的思考和分析,提出了一种契合建筑复杂造型且能够空间协同工作的拱架结构体系。对体育场屋盖创新性地... 详细信息

以顺德德胜体育中心体育场项目为依托,从项目的重、难点出发,针对场地条件特点、屋盖造型复杂和支撑条件有限,进行了屋盖整体结构方案的思考和分析,提出了一种契合建筑复杂造型且能够空间协同工作的拱架结构体系。对体育场屋盖创新性地组合了巨型拱架结构、张弦网格结构及带上人观光功能的连廊结构体系,解决了屋盖大跨度、大悬挑的受力及上人功能的需求。其特点在于利用建筑屋盖4个落地筒状造型,设置4根巨型格构柱,与屋面内环三角桁架共同组成具有空间协同受力的巨型拱架结构体系。方案确定后,首先进行了巨型拱架结构体系的受力分析、变形控制及承载力验算,确保巨型拱架结构体系的传力合理及安全稳定性;对张弦网格结构进行了索力分析与设计,确保在最不利工况下拉索不松弛;对本项目复杂及关键节点进行有限元分析,通过受力计算和构造加强,保证节点在复杂应力状态下处于弹性工作状态。最后,对屋盖钢结构监测数据进行分析和对比,对钢结构合拢前、合拢后、胎架拆除过程及屋面二次安装过程的变形及杆件应力变化情况进行分析,并与预警值比较,结果表明所有监测数据未超出设计预警值,符合设计要求。综合分析表明,本项目体育场大跨度复杂钢结构采用巨型拱架+张弦网格+观光连廊结构体系具有足够的稳定和安全冗余度,其结构体系和设计方法可以为类似工程参考借鉴。

关键词：巨型格构柱巨型环桁架张弦网格观光连廊健康监测

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下击暴流作用下大跨度平屋盖结构的风荷载分布特性

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同济大学学报（自然科学版） 2021年第12期49卷 1746-1753页

作者：谢壮宁林韬略成文滔华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640 广东保利城市发展有限公司广东广州510180

应用一种下击暴流发生装置,在大气边界层风洞内模拟了适用于大跨度屋盖风洞试验的1∶300比例下击暴流风场。在此基础上,对下击暴流作用下大跨度平屋盖结构的风压分布特征进行了风洞试验,并与常规B类地貌的相应试验结果进行对比。结果表... 详细信息

应用一种下击暴流发生装置,在大气边界层风洞内模拟了适用于大跨度屋盖风洞试验的1∶300比例下击暴流风场。在此基础上,对下击暴流作用下大跨度平屋盖结构的风压分布特征进行了风洞试验,并与常规B类地貌的相应试验结果进行对比。结果表明:在模型区内,下击暴流发生的相对位置对风压系数的影响整体较小;下击暴流作用下平均风压分布与B类风场下的结果基本一致,但极小风压系数绝对值最大值9.85比B类风场的5.54超出77.8%,并且相应脉动风压的功率谱显著高于B类风场的试验结果;B类风场下平屋面的极大风压系数最大值均接近或小于0,但不同风向角的下击暴流风作用下高于0.15的极大风压系数所占的屋盖面积比例处于51%到75%的范围之间,极大风压系数局部最高可达0.35,大范围的较高正压会进一步影响结构的承载力。

关键词：下击暴流风洞试验大跨度平屋盖风压分布风场特性

基于线性定常系统等效的分数阶阻尼结构动力响应数值求解

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振动与冲击 2023年第15期42卷 138-143,209页

作者：郭琴陈太聪华南理工大学土木与交通学院亚热带建筑与城市科学全国重点实验室广州510641 琶洲实验室广州510335

分数阶导数是阻尼器本构模型的常用表达,相关结构动力响应的解析解答难以获得,高效时域数值求解具有重要实践意义。针对应用广泛的Riemann-Liouville型分数阶阻尼结构,引入基于多步预估-校正机制的Adams-Moulton算法计算分数阶导数,继... 详细信息

分数阶导数是阻尼器本构模型的常用表达,相关结构动力响应的解析解答难以获得,高效时域数值求解具有重要实践意义。针对应用广泛的Riemann-Liouville型分数阶阻尼结构,引入基于多步预估-校正机制的Adams-Moulton算法计算分数阶导数,继而在各离散时刻构造等效线性定常动力系统,最终结合Newmark-β数值积分方案建立各时刻求解显式公式,实现高精度动力响应的直接快速求解。以单自由度振子受简谐荷载和单位脉冲为例,对比考察解析解、2种直接数值解法和该方法,验证该方法的高精度和稳定性。最后以多层阻尼减震结构受地震作用为例,对比考察迭代数值算法、工程近似算法和该文方法,进一步验证该方法在计算精度和计算效率上的综合优势,揭示工程应用潜力。

关键词：分数阶阻尼动力分析预估-校正等效线性系统

大深宽比矩形平面超高层建筑横风向气动基底弯矩谱密度模型

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建筑结构学报 2023年第11期44卷 162-169页

作者：王敏遥胡晓琦谢壮宁余先锋黄用军华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641 深圳市欧博工程设计顾问有限公司广东深圳518053

为解决现行荷载规范中可获取的矩形平面超高层建筑横风向气动基底弯矩(CABBM)谱密度的深宽比范围有限,在实际工程中适用性不高等问题,利用高频底座测力天平技术,针对深宽比为0.2~5.0的矩形平面超高层建筑模型,开展了4种地貌粗糙度类别... 详细信息

为解决现行荷载规范中可获取的矩形平面超高层建筑横风向气动基底弯矩(CABBM)谱密度的深宽比范围有限,在实际工程中适用性不高等问题,利用高频底座测力天平技术,针对深宽比为0.2~5.0的矩形平面超高层建筑模型,开展了4种地貌粗糙度类别的风洞试验。结果表明:深宽比对CABBM谱的影响较大,当深宽比较小时,CABBM谱呈现单峰状,当深宽比超过2.5后,CABBM谱可能会出现再附峰;湍流度对旋涡脱落产生抑制,导致CABBM谱峰及再附峰变钝。根据试验结果以及CABBM谱特性,采用多参数多变量非线性最小二乘法获取了CABBM均方根系数和无因次谱密度的拟合公式。所提出的CABBM谱模型可较全面地覆盖4种地貌粗糙度类别下不同深宽比矩形平面,且可以对未进行试验的参数进行预测,结果显示拟合公式具有合理性和可靠性。

关键词：高层建筑风洞试验横风向基底气动弯矩功率谱密度数据拟合

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雷暴风和良态风下输电塔气弹模型风洞试验

高电压技术 2022年第2期48卷 594-602页

作者：刘慕广黄琳玲谢壮宁华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510641

为研究雷暴风下输电塔的风振特性和风振系数,基于导流板在边界层风洞中模拟的稳态雷暴风场,开展了输电塔气弹模型风洞试验,并与B类场地下的结果进行了对比。结果表明:输电塔雷暴风下的位移、应力及加速度响应随风速和风向的变化规律与B... 详细信息

为研究雷暴风下输电塔的风振特性和风振系数,基于导流板在边界层风洞中模拟的稳态雷暴风场,开展了输电塔气弹模型风洞试验,并与B类场地下的结果进行了对比。结果表明:输电塔雷暴风下的位移、应力及加速度响应随风速和风向的变化规律与B类场地类似。雷暴风下的平均值、脉动响应一般会高于B类场地,且雷暴风最大风速处于塔头高度时响应的增幅更显著。塔头位移的顺风向平均值、脉动值及横风向脉动值最大可达B类场地的1.58倍、1.44倍及1.87倍,塔腿处应力的平均值和脉动值最大可达B类场地的1.61倍和1.21倍,中横担处加速度的脉动值最大可达B类场地的1.38倍。雷暴风下位移和应力的风振系数一般小于B类场地,加速度风振系数则基本与B类持平。塔头最大位移风振系数为B类场地最大值的92%左右,塔腿最大拉、压应力风振系数分别为B类场地最大值的93%和90%左右。研究结果对输电塔的抗雷暴风设计具有一定的参考价值。

关键词：风洞试验输电塔气弹模型风振响应稳态雷暴风

高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的轴压力学性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 1-12页

作者：康澜陈宗霖林益伟华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

本研究对9根圆钢管约束型钢混凝土短柱、1根圆钢管约束混凝土短柱、1根圆钢管型钢混凝土短柱开展了轴压力学性能试验,重点分析了钢管屈服强度、型钢屈服强度、钢管径厚比、混凝土强度等级、钢管内壁处理方式、钢管约束模式等重要参数对... 详细信息

本研究对9根圆钢管约束型钢混凝土短柱、1根圆钢管约束混凝土短柱、1根圆钢管型钢混凝土短柱开展了轴压力学性能试验,重点分析了钢管屈服强度、型钢屈服强度、钢管径厚比、混凝土强度等级、钢管内壁处理方式、钢管约束模式等重要参数对钢管约束型钢混凝土短柱的破坏模式,以及对轴压承载力和延性的影响规律。结果表明:高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的破坏模式为整体剪切破坏,高强钢管表面没有发生明显的局部鼓曲,内置高强型钢有效地限制了混凝土斜裂缝的发展。对于圆钢管约束型钢混凝土短柱,采用高强钢管、高强型钢相比采用普强钢管、普强型钢,试验轴压承载力与简单叠加轴压承载力的比值从1.37提升至1.49,延性系数从2.22提高至3.25,材料利用更充分,延性更优异,对核心混凝土的约束作用更强。在《钢管约束混凝土结构技术标准》(JGJ/T471—2019)和本文参数分析结果的基础上,不考虑约束混凝土强度最大限值,采用已有的约束混凝土本构模型,提出了高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的轴压承载力修正公式。本研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。

关键词：高强钢管高强型钢轴压力学性能轴压承载力

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输电线风致响应的时频域特性风洞试验研究

湖南大学学报:自然科学版 2023年第9期50卷 24-31页

作者：刘慕广卓家锦肖淑君余先锋刘成华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060

通过单跨输电线气弹模型风洞试验,研究了单导线和4分裂导线的风振位移谱、气动力谱、气动阻尼比及风振系数特性,探讨了风速、导线分裂数及湍流度的影响.结果表明:导线风振中多模态参与较为显著,其模态频率随风速增加而非线性增大,且高... 详细信息

通过单跨输电线气弹模型风洞试验,研究了单导线和4分裂导线的风振位移谱、气动力谱、气动阻尼比及风振系数特性,探讨了风速、导线分裂数及湍流度的影响.结果表明:导线风振中多模态参与较为显著,其模态频率随风速增加而非线性增大,且高湍流时模态频率的增幅更明显.导线响应谱能量随湍流度和导线分裂数的增加而增大,且多分裂导线和高湍流会使导线的振动能量向低频偏移.导线气动力总响应中背景分量的占比整体随风速、湍流度的增加而增大,随分裂数的增加而减小.导线气动阻尼比随风速和湍流度增加而变化的趋势不明显,其一阶模态气动阻尼比约为无风状态阻尼比的5~9倍,约为二阶模态气动阻尼比的2倍.导线位移风振系数明显低于阻力风振系数,且两类风振系数整体随湍流度增加而增大.

关键词：风洞试验气弹模型分裂导线响应谱气动性能

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