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橡胶颗粒和稻壳灰复掺改性ECC拉压性能与裂缝特征

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3716-3725页

作者：滕晓丹黎永鸿韦宵宁周俊杰广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

采用稻壳灰为主要胶凝材料并掺入橡胶颗粒作为人工缺陷,制备低碳环保型的高延性水泥基复合材料(Rice husk ash and crumb rubbers engineered cementitious composites,CR-RHA/ECC)。通过宏观力学性能与微观实验,研究不同养护龄期下(7天... 详细信息

采用稻壳灰为主要胶凝材料并掺入橡胶颗粒作为人工缺陷,制备低碳环保型的高延性水泥基复合材料(Rice husk ash and crumb rubbers engineered cementitious composites,CR-RHA/ECC)。通过宏观力学性能与微观实验,研究不同养护龄期下(7天和28天)橡胶掺入量(0、10%、20%、30%)对CR-RHA/ECC延性和开裂特性的影响。结果表明:随着龄期的增长,CR-RHA/ECC的延性存在较大差异,橡胶替代10%河砂使CR-RHA/ECC的7天龄期延性削弱了54%,而使CR-RHA/ECC的28天龄期增长了67%,随着龄期增长(28天龄期),橡胶替代30%河砂可使CR-RHA/ECC的延性达6%,此时CR-RHA/ECC相较于无橡胶替代河砂组,CR-RHA/ECC的拉伸裂缝宽度减小了52.79%。

关键词：高延性水泥基复合材料稻壳灰橡胶延性裂缝宽度

高温前后再生砖骨料地聚物混凝土受压本构模型

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3143-3153页

作者：王怀亮欧睿广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

再生砖骨料地聚物混凝土(RBGC)是一种极具潜力的可持续建筑材料,但高温前后RBGC性能的相关研究较少。本文首先探究了胶凝材料用量和粗骨料类型对地聚物混凝土轴压本构模型的影响,发现随着胶凝材料的增加,RBGC抗压强度、劈拉强度、弹性... 详细信息

再生砖骨料地聚物混凝土(RBGC)是一种极具潜力的可持续建筑材料,但高温前后RBGC性能的相关研究较少。本文首先探究了胶凝材料用量和粗骨料类型对地聚物混凝土轴压本构模型的影响,发现随着胶凝材料的增加,RBGC抗压强度、劈拉强度、弹性模量和峰值压应变的变化幅度均小于普通骨料地聚物混凝土(NAGC),RBGC的应力-应变曲线上升段线性段更长,下降段应力下降速度更快。其次研究了高温后RBGC和NAGC的力学性能,800℃时,RBGC强度和刚度损失分别比NAGC小22.1%和18.3%,发现RBGC表现出更好的耐高温性能,两种混凝土力学性能指标的计算应采用不同的模型。这是由于砖骨料温度膨胀系数接近地聚物砂浆,且高温下RBGC内部温度梯度小。最后,通过修正下降段形状参数,确定了高温前后RBGC和NAGC的应力-应变关系模型,模型与试验结果吻合较好。

关键词：再生砖骨料地聚物混凝土高温应力-应变曲线本构模型

碱激发矿渣混凝土密实性超声无损检测法及其影响因素

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材料导报 2024年第11期38卷 166-172页

作者：李静张灵王昊陈犇陈东彬黄莹陈正广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

研究了碱激发矿渣混凝土水胶比、模数、碱当量及粗骨料含量对其抗压强度、超声波速的影响,并通过分析混凝土配合比参数与密度、弹性模量、孔隙率之间的关系来揭示超声波速的变化机理。结果表明:不同配合比参数的碱激发矿渣混凝土超声波... 详细信息

研究了碱激发矿渣混凝土水胶比、模数、碱当量及粗骨料含量对其抗压强度、超声波速的影响,并通过分析混凝土配合比参数与密度、弹性模量、孔隙率之间的关系来揭示超声波速的变化机理。结果表明:不同配合比参数的碱激发矿渣混凝土超声波速与弹性模量成正比,与密度、孔隙率成反比,在超声无损检测过程中可将碱激发矿渣混凝土近似作为均质性实体材料进行建模计算,发现其超声波速与抗压强度呈线性关系。基于理论分析与试验结果建立了碱激发矿渣混凝土的密实性计算模型,可以为检测碱激发矿渣混凝土密实性作参考。

关键词：碱激发矿渣混凝土抗压强度超声波速无损检测密实性

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钢板混凝土剪力墙拉弯剪性能试验研究

工程力学 2024年第5期41卷 146-154页

作者：蒙春丽柯晓军苏益声梁胤鸿广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

超高层建筑“细柔”特征容易引起底部剪力墙在强震下处于拉-弯-剪复合受力状态,中国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)建议墙肢采用配置型钢/钢板的方式来改善该种抗震性能,但缺乏相关试验研究。为此,进行... 详细信息

超高层建筑“细柔”特征容易引起底部剪力墙在强震下处于拉-弯-剪复合受力状态,中国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)建议墙肢采用配置型钢/钢板的方式来改善该种抗震性能,但缺乏相关试验研究。为此,进行了6片钢板混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,研究了轴拉比、含钢率及剪跨比对墙肢拉弯剪性能的影响。研究表明:拉弯剪作用引起钢板混凝土剪力墙密集的裂缝分布和显著的钢材强化,并导致其剪切-拉弯耦合破坏。轴拉比增大,墙肢承载力、初始抗侧刚度和延性分别降低22%、41%和39%;剪跨比减小,墙肢承载力和抗侧刚度至少提升23%;同时增大含钢率和降低剪跨比,墙肢延性提高10%。相比其他国家规范,中国规范对拉弯剪作用下钢板混凝土剪力墙的抗剪承载力预测效果更好,但其未能考虑高含钢率对裂面销栓力的影响,故建议采用暗柱的初始含钢率进行修正。

关键词：钢板混凝土剪力墙低周往复荷载拉弯剪性能剪切-拉弯耦合破坏承载力

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考虑纵径向热应变的竖向受荷能量桩简化分析方法

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工程力学 2024年第7期41卷 121-133页

作者：江杰陈朝棋欧孝夺陈秋怡广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

为探究温度对能量桩荷载传递机理及相关力学响应的影响,引入平面瞬态温度场方程,将温度场与应力场解耦。基于平面应力模型,将能量桩与桩周土考虑为具有协调变形的整体,计算了径向热应力。在此基础上,将其与双曲线荷载传递模型结合,对桩... 详细信息

为探究温度对能量桩荷载传递机理及相关力学响应的影响,引入平面瞬态温度场方程,将温度场与应力场解耦。基于平面应力模型,将能量桩与桩周土考虑为具有协调变形的整体,计算了径向热应力。在此基础上,将其与双曲线荷载传递模型结合,对桩土界面处的极限摩阻力进行修正。将纵向热应变考虑在竖向荷载传递方程中,得到可同时衡量纵向和径向热效应的竖向受荷能量桩承载特性分析方法。利用增量法对能量桩荷载传递控制方程进行求解,得到桩身轴力、桩侧阻力、桩身位移等相关力学响应。通过与既有文献进行对比,验证了该模型的合理性。通过参数分析,研究了温度和竖向力作用下能量桩的荷载传递特性。结果表明:温度会改变能量桩的荷载传递特性,提高能量桩的运行温度可小幅增加其承载力。该文方法的计算流程清晰,可为能量桩的设计提供参考。

关键词：桩基工程能量桩荷载传递法力学响应径向热应力

地铁循环荷载下黏土污染圆砾的大型动三轴试验及动力特性研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 245-254页

作者：马少坤田发派黄海均张加兵段智博龚健广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全重点实验室南宁530004 清华大学土木水利学院北京100084

为揭示地铁循环荷载作用下受黏土污染圆砾的长期动力特性,利用GDS大型三轴循环试验系统,开展了一系列饱和不排水动三轴试验,分析了不同围压及动应力幅值下黏土污染水平(clay fouling level,VCI)对圆砾长期动力特性的影响。试验结果表明... 详细信息

为揭示地铁循环荷载作用下受黏土污染圆砾的长期动力特性,利用GDS大型三轴循环试验系统,开展了一系列饱和不排水动三轴试验,分析了不同围压及动应力幅值下黏土污染水平(clay fouling level,VCI)对圆砾长期动力特性的影响。试验结果表明:随着VCI的增加,试样的累积塑性应变呈先增后减的趋势,污染黏土由润滑作用转变为填充作用,围压为100 kPa时,界限VCI=30%,围压为200 kPa、300 kPa时,界限VCI=20%;VCI对浅埋地铁隧道(σ_(3)=100 kPa)影响较大,威胁行车安全,而对深埋地铁隧道(σ_(3)=200 kPa、300 kPa)影响较小,地铁运行相对安全;随VCI的增加,试样的弹性应变和动孔压比先增大后减小,而回弹模量则先减小后增大,但三者的变化趋势均随围压的降低及动应力幅值的增大愈发明显。研究成果可为地铁路基结构设计及其工后沉降预估提供参考。

关键词：循环荷载圆砾黏土污染水平(VCI) 动力特性

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薄板几何非线性弯曲分析的深度能量法

计算力学学报 2024年第3期41卷 556-563页

作者：彭林欣罗伟嫚黄钟民广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

发展了一种增量形式的深度能量法求解薄板几何非线性弯曲问题。根据最小势能原理和Von-Karman非线性理论,构建以薄板势能为驱动的增量式深度神经网络模型。首先用网格离散薄板求解域,通过Python读取网格数据计算Hammer积分点,并以此作... 详细信息

发展了一种增量形式的深度能量法求解薄板几何非线性弯曲问题。根据最小势能原理和Von-Karman非线性理论,构建以薄板势能为驱动的增量式深度神经网络模型。首先用网格离散薄板求解域,通过Python读取网格数据计算Hammer积分点,并以此作为训练集代入网络模型预测板的弯曲位移,再将荷载分成一系列的荷载增量,每个增量步中计算薄板势能作为神经网络的损失函数,以最小化势能为目标,结合Adam优化算法更新网络模型参数,待势能取驻值后再继续下一个荷载步的计算。本文求解了不同形状、不同边界条件下薄板的几何非线性弯曲问题,并将计算结果与文献解或有限元Abaqus解进行对比,研究表明,本文方法在求解薄板的几何非线性弯曲问题上具备有效性和准确性,且增量式的神经网络模型能够减小计算内存,有效提高计算效率和模型的稳定性。

关键词：几何非线性深度能量法增量式神经网络 Von-Karman非线性理论

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型钢混凝土T形梁纯扭及弯扭性能试验研究

工程力学 2024年第4期41卷 116-127页

作者：陈宇良张绍松陈宗平广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究型钢混凝土T形梁在纯扭和弯扭作用下的受力性能,以翼缘宽度、型钢含钢率、配箍率、翼缘纵筋直径及弯扭比为变化参数,设计并完成12根型钢混凝土T形梁的纯扭、弯扭静载试验。观察了试件的破坏过程,获取了试件的扭矩-扭率全过程曲线... 详细信息

为研究型钢混凝土T形梁在纯扭和弯扭作用下的受力性能,以翼缘宽度、型钢含钢率、配箍率、翼缘纵筋直径及弯扭比为变化参数,设计并完成12根型钢混凝土T形梁的纯扭、弯扭静载试验。观察了试件的破坏过程,获取了试件的扭矩-扭率全过程曲线、开裂扭矩和极限扭矩等特征参数,深入分析了纯扭、弯扭作用下不同变化参数对型钢混凝土T形梁抗扭性能的影响规律,揭示了其抗扭破坏机理。结果表明:T形截面梁和矩形截面梁的破坏形态基本一致,其中钢筋混凝土梁呈现为脆性破坏,型钢混凝土梁呈现为延性破坏;T形试件翼缘、型钢和混凝土之间存在相互约束作用,翼缘和型钢大幅增强了试件的抗扭强度和延性;试件翼缘的最优高宽比为2.33;随着型钢含钢率的增大,试件的抗扭强度和延性呈增大趋势,平均提升幅度分别为30.99%、101.14%;试件的极限扭矩随着弯扭比的增大而增大,平均提高了7.86%。最后,提出了型钢混凝土T形梁的开裂扭矩和极限扭矩计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：扭转性能 T形截面梁型钢混凝土抗扭承载力开裂扭矩

基于互信息和MiniRocket网络的CFST脱空识别

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振动与冲击 2024年第8期43卷 202-212页

作者：覃悦谢开仲郭晓王红伟王秋阳彭佳旺广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004 广西新发展交通集团有限公司南宁530029

为提高钢管混凝土(concrete filled steel tube,CFST)脱空检测的效率和精度,本文提出了一种基于快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)、互信息(mutual information,MI)和MiniRocket神经网络的智能识别方法。首先,采用FFT将待测CFST敲击声波时域信号转换为频域信号;其次,采用MI建立频域信号与脱空状态的相关性,提取相关性最大的前30个特征建立数据集,避免了复杂的数学运算和冗余信息;建立MiniRocket深度学习网络,通过使用更少的参数量和更小的特征尺寸,提高分类的速度和精度。最后,考察了模型的噪音鲁棒性,并与其他算法、特征提取方法和识别方法进行对比。结果表明,在不同脱空深度和脱空宽度下,所提的方法在100次重复试验中获得了100%的平均预测精度。在高信噪比下,该方法受影响较小。此外,与其他算法、特征提取方法和识别方法相比,本方法具有更好的预测性能。因此,所提出的方法在未来实际CFST结构的智能脱空识别中具有较大的应用潜力。

关键词：钢管混凝土(CFST) 脱空敲击声波互信息(MI) 深度学习