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服役条件下高铁路基桩网结构土工格栅张拉试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3015-3025页

作者：于红园刘舜赵闯边学成陈云敏浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

桩网结构路基已经在软土地区的高速铁路建设中取得了广泛的应用,服役期地基过大沉降、地下水淹没桩顶等引起桩网结构不合理受力,甚至导致格栅张拉破坏,目前仍缺乏深入的针对性观测和分析。建立一个全比尺的桩网结构路基模型试验,开展正... 详细信息

桩网结构路基已经在软土地区的高速铁路建设中取得了广泛的应用,服役期地基过大沉降、地下水淹没桩顶等引起桩网结构不合理受力,甚至导致格栅张拉破坏,目前仍缺乏深入的针对性观测和分析。建立一个全比尺的桩网结构路基模型试验,开展正常路基、桩间土过大沉降、路基浸水和路基水位下降4组典型工况的试验。同时采用前期研发的高速铁路路基动力效应试验装置施加车速达360 km/h、轴重为17 t和25 t的列车移动荷载,利用沉降板加位移传感器测量桩土的沉降变形量,利用光纤传感器测定了每组工况下的格栅拉力变化和空间分布规律,研究不同工况下相同的列车长期荷载对土工格栅拉力的影响。试验结果表明:在列车荷载作用下正常路基的桩网结构格栅最大拉力为5.9 kN/m,位于桩帽边缘处,为格栅抗拉强度的11.8%;桩间土发生过大沉降后格栅拉力最大值仍位于同一位置即桩帽边缘处,为11.85 kN/m,为格栅抗拉强度的23.7%。水位上升后桩网结构格栅拉力下降,但在列车荷载作用下格栅拉力又迅速增长,最大拉力为12 kN/m,水位下降后在列车荷载作用下格栅最大拉力为10.5 kN/m。桩网结构路基的规范设计中对格栅拉力的计算偏于保守,模型试验结果对实际工程中桩网结构路基的设计以及理论方法的验证有一定的指导和借鉴意义。

关键词：高速铁路桩网结构路基模型试验土工格栅

复式钢管混凝土柱-钢梁上焊下栓节点抗震性能研究

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 135-147页

作者：王昱张冬芳赵均海樊军超康彦彪长安大学建筑工程学院陕西西安710061 西安理工大学土木建筑工程学院陕西西安710048

为研究复式钢管混凝土(CFDST)柱-钢梁上焊下栓节点的抗震性能,进行了5个缩尺比为1∶2.4节点试件的低周往复荷载试验,分析了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度与承载力、耗能能力等抗震性能指标;根据试验破坏特征,建立了... 详细信息

为研究复式钢管混凝土(CFDST)柱-钢梁上焊下栓节点的抗震性能,进行了5个缩尺比为1∶2.4节点试件的低周往复荷载试验,分析了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度与承载力、耗能能力等抗震性能指标;根据试验破坏特征,建立了组合节点的塑性分析模型,推导了节点的受弯承载力计算式,并将其计算结果与本文及已有文献中的试验结果进行对比验证。结果表明:节点发生梁端破坏,表现为钢梁上翼缘与上环板连接处发生断裂或出现波浪状塑性变形,钢梁腹板与连接板产生竖向滑移,下环板螺栓连接处产生水平滑移。组合节点试件滞回曲线稳定饱满无捏缩;延性系数介于2.88~4.60之间,等效黏滞阻尼系数介于0.472~0.579之间,节点域变形和耗能能力较强;该类组合节点为半刚性节点;节点环板厚度、宽度、外伸长度和下环板螺栓数量的增加有利于提高节点的刚度、承载力、延性、耗能能力等抗震性能指标;受弯承载力计算结果与试验结果均吻合较好,说明所提出的组合节点受弯承载力计算方法具有较好的精度。

关键词：复式钢管混凝土柱上焊下栓组合节点低周往复荷载试验抗震性能受弯承载力

NaHCO碳化后再生骨料混凝土早期力学性能试验研究

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复合材料学报 2024年

作者：但宇梁莹许瑞天宁璠陈宗平南宁学院土木与建筑工程学院广西大学土木建筑工程学院广西职业师范学院土木建筑工程学院

为提高再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的固碳效率和力学性能，采用碳酸氢钠(NaHCO3)溶液对RAC进行浸泡养护和加速碳化，进行了立方体、棱柱体抗压试验和四点抗折试验，研究了三种碳化环境(自然碳化、碳化箱碳化、N... 详细信息

为提高再生骨料混凝土（Recycled Aggregate Concrete，RAC）的固碳效率和力学性能，采用碳酸氢钠(NaHCO3)溶液对RAC进行浸泡养护和加速碳化，进行了立方体、棱柱体抗压试验和四点抗折试验，研究了三种碳化环境(自然碳化、碳化箱碳化、NaHCO3溶液碳化)和碳化龄期（3～28 d）对RAC早期力学性能的影响。结果表明，相较于自然养护，NaHCO3溶液碳化环境最大可以提高RAC的8.4%的早期抗压强度和12.4%的抗折强度，但会提高脆性；在21 d之前，NaHCO3溶液碳化后的RAC的早期抗压强度和强度发展略低于碳化箱碳化环境，但在28d时显著提高；碳化龄期对RAC的抗折强度影响不大，但在相同龄期时，NaHCO3溶液碳化后的抗折强度最高。通过热重分析发现，NaHCO3溶液碳化后RAC的碳酸钙含量比碳化箱碳化后高10.3%，比自然碳化高16.5%。最后，提出了NaHCO3溶液碳化后RAC的早期力学性能指标计算方法和本构方程。

关键词：再生骨料混凝土固碳碳酸氢钠溶液碳化法早期性能热重分析本构方程

带支撑广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析

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计算力学学报 2024年第3期41卷 428-436页

作者：李创第杨雪峰李宇翔葛新广王昌盛广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006 广西工学院土木建筑工程学院柳州545616 黄淮学院建筑工程学院驻马店463000

工程中粘弹性阻尼器的安装通过支撑与结构进行连接,但在安装粘弹性阻尼器的耗能结构随机响应分析中,为了简化计算过程,将支撑的刚度看作无穷大或者忽略支撑刚度的影响。实际上,对支撑刚度的影响加以考虑更能符合工程实际。针对考虑支撑... 详细信息

工程中粘弹性阻尼器的安装通过支撑与结构进行连接,但在安装粘弹性阻尼器的耗能结构随机响应分析中,为了简化计算过程,将支撑的刚度看作无穷大或者忽略支撑刚度的影响。实际上,对支撑刚度的影响加以考虑更能符合工程实际。针对考虑支撑刚度影响的粘弹性阻尼耗能结构风振响应分析过程复杂的问题,提出了一种求解考虑支撑影响的广义Maxwell粘弹性阻尼耗能结构基于Davenport谱风振响应的简明解析解法。在广义Maxwell粘弹性阻尼器微分型本构模型基础上,给出了考虑支撑刚度的粘弹性阻尼器等效本构关系。将粘弹性阻尼器等效本构关系与结构运动方程联立,采用复模态法将其解耦,获得结构风振响应的统一表达式。将耗能结构在Davenport风速谱下的系列响应功率谱密度函数分解为频域响应函数与Davenport功率谱密度函数的乘积形式,基于随机振动理论中谱矩的定义,对响应功率谱密度函数积分后获得无积分项的系列响应谱矩表达式。在算例中通过与虚拟激励法计算结果对比,验证了所提解法的准确性,并分析了支撑刚度在耗能系统中的影响。

关键词：支撑广义Maxwell模型粘弹性阻尼器 Davenport风速谱风振响应谱矩

珊瑚海砂海水混凝土中CFRP-钢复合筋搭接性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2645-2661页

作者：周济陈宗平徐炜圣覃伟恒刘丁瑗广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试... 详细信息

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试验参数,对27组共81个搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试验参数对CSSC中复合筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:当搭接长度小于17倍复合筋直径(d_(c))时,试件发生拔出-劈裂破坏,反之则发生拉断破坏。发生拔出-劈裂破坏时,复合筋表面出现严重的剪切损伤;当搭接长度小于14dc时,试件的搭接强度约为7.2 MPa,当搭接长度大于14d_(c)时,试件的搭接强度随搭接长度的增大逐渐减小;保护层厚度大于4d_(c)或CSSC轴心抗压强度大于30 MPa后,试件搭接强度的变化基本上可以忽略;增大配箍率,搭接强度逐渐增大,且劈裂裂缝的宽度显著减小;与钢筋试件相比,复合筋试件搭接强度的降幅超过25%。基于试验结果,建立了CSSC中复合筋搭接强度及搭接长度计算公式,计算结果与试验结果相符,并参考《混凝土结构设计规范》简化了搭接长度的计算公式。

关键词：珊瑚海砂海水混凝土 CFRP-钢复合筋搭接强度临界搭接长度简化公式

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狭窄通道红细胞跨膜传质特性数值分析

力学学报 2024年第5期56卷 1297-1306页

作者：傅尧王骁龙龚晓波上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究... 详细信息

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究细胞穿越狭窄通道的整个运动过程,并考虑细胞膜表面透水传质效应,完成细胞跨膜传质过程的数值建模,实现对狭窄通道中红细胞跨膜传质过程微观的传质特性数值分析.研究表明,细胞在挤入、排出狭缝的运动过程中,体积先损失、后恢复,在这个过程中,细胞头部和尾部以向外的渗透流出为主,中间部位则以向内的渗透流入为主.文章的研究进一步表明,狭缝挤压过程中的体积净变化是由向内和向外渗透速度的大小差异引起的,而与向内和向外渗透的膜面积差异并无明显关系.对体积变化的影响因素探究后发现,更狭窄的通道和更大的入口出口角均会引起细胞发生更多的体积损失和体积恢复,且出口角的变化会引起细胞体积恢复后所达到的体积稳定值:在固定入口角时,狭缝出口角越大,细胞离开狭缝后的稳定体积越小;细胞的硬度越大、细胞膜通透性(渗透系数)越大,细胞在狭缝中运动过程中的体积损失和体积恢复程度越高.

关键词：红细胞数值模拟跨膜传质浸入式边界法流固相互作用

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微生物自修复混凝土载体材料研究进展

材料导报 2024年第13期38卷 80-94页

作者：侯福星白一鸣沈頔王剑云西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

裂缝的存在会使混凝土性能逐渐退化,因此进行裂缝修复具有重要意义。基于微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)的自修复技术作为一种环境友好、长期可行的修复方法而备受关注。在自修复体系中,微生物矿化沉积能力直接决定自修复的效果,而载体则... 详细信息

裂缝的存在会使混凝土性能逐渐退化,因此进行裂缝修复具有重要意义。基于微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)的自修复技术作为一种环境友好、长期可行的修复方法而备受关注。在自修复体系中,微生物矿化沉积能力直接决定自修复的效果,而载体则充当微生物“保护壳”的作用,为其新陈代谢提供足够的空间,载体材料的使用显著提高了微生物抵抗恶劣环境的能力,确保自修复效果的实现。本文评述了目前国内外应用于微生物自修复混凝土体系中载体材料的研究成果。对微生物自修复混凝土的工作机理进行阐述与总结,对多孔类载体、闭合类载体、纳米材料载体以及菌群自身充当载体等不同载体材料的研究进展进行了讨论与对比,分析了载体材料的专利转化以及工程应用,并指出当前存在的问题。最后,展望了载体材料在微生物自修复混凝土领域的应用前景,旨在为该技术的应用提供一定的指导和建议。

关键词：自修复机理裂缝微生物载体多孔类载体水凝胶

起爆方式对圆台型FAE装置燃料抛撒初期运动规律的数值模拟

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兵工学报 2024年

作者：杨振寰袁野刘鑫曲嘉哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院

为提高燃料空气炸弹（Fuel Air Explosive，FAE）装置爆炸抛撒燃料的极限速度并让速度更加平均，在不改变现有装置整体结构的情况下，采用数值模拟的方法研究起爆方式对FAE装置燃料抛撒径向极限速度的影响。使用LS-DYNA软件的任意拉格朗... 详细信息

为提高燃料空气炸弹（Fuel Air Explosive，FAE）装置爆炸抛撒燃料的极限速度并让速度更加平均，在不改变现有装置整体结构的情况下，采用数值模拟的方法研究起爆方式对FAE装置燃料抛撒径向极限速度的影响。使用LS-DYNA软件的任意拉格朗日-欧拉算法对圆台型FAE装置抛撒燃料进行数值模拟，对比单点起爆、多点起爆和近似线起爆情况下，相同位置节点的径向抛撒速度的变化情况。研究结果表明，对于燃料上的单元而言，距离较近的起爆点的设置会对这个单元上燃料的抛撒运动产生抑制的效果，近似线起爆的方式可以使云雾抛撒得更加均匀，为FAE爆炸燃料抛撒数值模拟的进一步细化研究奠定了基础。

关键词：燃料空气炸药流固耦合抛撒速度起爆方式

基于触发式黏塑性元件的黏性土黏弹塑性动本构模型

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岩土力学 2024年第2期45卷 502-510,524页

作者：赵程斌骆亚生范全孟智田孙哲西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

基于黏性、弹性和塑性元件构造的动本构模型往往存在预测效果较差,不能完全反映黏性土的黏性、弹性、塑性的缺点。通过引入一种触发式的黏塑性元件Ψ,以残余变形为切入点,提出了一个考虑振动稳定和振动衰化现象的黏性土黏弹塑性动本构模... 详细信息

基于黏性、弹性和塑性元件构造的动本构模型往往存在预测效果较差,不能完全反映黏性土的黏性、弹性、塑性的缺点。通过引入一种触发式的黏塑性元件Ψ,以残余变形为切入点,提出了一个考虑振动稳定和振动衰化现象的黏性土黏弹塑性动本构模型,并通过动三轴试验进行了验证。该动本构模型不但能够描述动荷载作用下黏性土残余应变的发展规律,且能合理地预测动应变的发展情况。结果表明,试样在动荷载作用下,存在元件Ψ的黏滞系数随振动周期增长而衰减的现象,且衰减情况和含水率密切相关。最优含水率是影响振动稳定和振动衰化现象的重要参数,当含水率小于最优含水率时,试样变形表现为振动稳定,此时元件Ψ黏滞系数的变化可以忽略不计;当含水率大于最优含水率时,试样变形表现为振动衰化,此时元件Ψ黏滞系数的变化不可忽略。

关键词：触发式黏塑性元件残余变形振动稳定振动衰化黏弹塑性动本构模型