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预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 559-566页

作者：梁书亭王文康朱筱俊徐义威韩天成董俊东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学建筑设计研究院有限公司南京211189 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土... 详细信息

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

关键词：大跨度结构城市地下空间预应力技术预应力空心结构预应力型钢混凝土结构工程案例

芯柱式3D打印混凝土墙轴心受压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 31-42页

作者：蔡建国王敬淞杜彩霞范啸张骞冯健东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室东南大学国家预应力工程技术研究中心中铁建苏州设计研究院有限公司

芯柱可以提高普通砌体墙体的承载能力，为研究3D打印混凝土墙中应用芯柱的可行性，设计了3D打印混凝土配筋空心墙与现浇钢筋混凝土芯柱的组合墙，研究其截面形式(竖向肋、斜向肋和组合肋)和芯柱数量(两芯柱、三芯柱和五芯柱)对3D打印混... 详细信息

芯柱可以提高普通砌体墙体的承载能力，为研究3D打印混凝土墙中应用芯柱的可行性，设计了3D打印混凝土配筋空心墙与现浇钢筋混凝土芯柱的组合墙，研究其截面形式(竖向肋、斜向肋和组合肋)和芯柱数量(两芯柱、三芯柱和五芯柱)对3D打印混凝土墙轴心受压性能的影响。结果表明：墙体的破坏形态可以分为墙体一侧的底部压溃、墙体一面上半部分压溃剥落和墙体整体破坏三种；竖向与斜向组合肋的截面形式受力性能最好，能够增强墙体的整体性并提高墙体的承载力；增加芯柱数量能够显著地提高墙体的承载力，提高16.3%～19.1%,但分散布置的芯柱会削弱墙体的整体性，使墙体的开裂荷载降低34.3%～48.5%。通过比较不同规范的承载力计算公式发现，按配筋砌块砌体墙计算得到的承载力与试验值较吻合，误差小于8.5%。采用ABAQUS对芯柱式3D打印混凝土墙体进行模拟分析，通过设置缺陷层的方式对材料层间薄弱面部分进行力学性能折减，模拟结果与试验结果相差小于10%,验证了模型的有效性，可以用其进行芯柱式3D打印混凝土墙体的承载力估算。

关键词： 3D打印混凝土墙体芯柱截面形式静力试验有限元分析轴压性能

基于复杂热解模型的CLT房间火灾温度场数值模拟及iBMB参数化火灾升温曲线修正

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 70-80页

作者：聂玉晗张晋姜坤邢智岩东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211100

为研究正交胶合木(cross laminated timber,CLT)自身可燃性对CLT房间火灾温度场的影响,在FDS(fire dynamics simulator)软件中采用复杂热解模型对CLT构件和可移动火灾荷载(木垛)进行精细化实体建模,建立CLT房间火灾试验模型,结果表明,... 详细信息

为研究正交胶合木(cross laminated timber,CLT)自身可燃性对CLT房间火灾温度场的影响,在FDS(fire dynamics simulator)软件中采用复杂热解模型对CLT构件和可移动火灾荷载(木垛)进行精细化实体建模,建立CLT房间火灾试验模型,结果表明,复杂热解模型能够合理反映CLT房间火灾衰减前的温度发展趋势,较准确地预测轰燃温度、峰值温度和火灾充分发展时长,与已有试验结果的误差范围分别为-3.4%~-27.8%、-1.1%~-12.5%和0.3%~34.0%。在上述研究的基础上,基于iBMB参数化火灾升温曲线将可移动火灾荷载简化为一个自定义热释放速率的燃烧器,在FDS中对可移动火灾荷载简化建模,该方法能够提高计算速度,得到的温度-时间曲线在火灾增长和充分发展阶段与试验结果较一致,但会高估火灾充分发展时间,延长15~20 min。最后,通过考虑木材可燃性修正iBMB参数化火灾升温曲线中的火灾荷载密度和峰值热释放速率,得到适用于通风控制型CLT房间火灾升温曲线的理论计算方法,计算结果与试验值吻合较好,峰值温度与试验值的误差范围都在10%以内,与其他学者提出的考虑木材可燃性参数化火灾升温曲线相比,修正的iBMB参数化火灾升温曲线理论计算方法在预测火灾升温时间及火灾衰减阶段温度发展方面更为准确。

关键词：正交胶合木复杂热解模型 FDS模拟 iBMB参数化火灾升温曲线

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实测车流作用下大跨悬索桥吊索疲劳性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 952-960页

作者：茅建校柯贤东苏迅赵楷林王浩宗海东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 南京公路发展(集团)有限公司南京210031

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下... 详细信息

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下的桥梁动力时程响应.在上述基础上,获取了大桥短吊索、长吊索和限位吊索3组典型吊索的应力时程,并采用名义应力法对其疲劳性能进行分析.结果表明:在随机车流作用下,大部分时间段内吊索应力波动较为平稳;各吊索应力变化趋势与车流量的变化密切相关,短吊索、长吊索以及限位吊索的最大应力幅分别为40、30和25 MPa;在车辆荷载的长期作用下,短吊索的疲劳可靠度显著低于长吊索与限位吊索.

关键词：悬索桥吊索疲劳性能动态称重系统随机车流动力响应

单层空间网格结构刚性节点的衍生式生成方法研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 203-212页

作者：刘峰成冯若强吕召能王琨杨洋居永军扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 江苏扬建集团有限公司江苏扬州225002

单层空间网格结构节点是结构中受力最集中的部位,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。目前,国内现有的刚性节点,其种类单一,自重较大,且易出现应力集中,节点品质参差不齐。针对这些问题提出了一种衍生式生成方法,介绍衍生式生成方... 详细信息

单层空间网格结构节点是结构中受力最集中的部位,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。目前,国内现有的刚性节点,其种类单一,自重较大,且易出现应力集中,节点品质参差不齐。针对这些问题提出了一种衍生式生成方法,介绍衍生式生成方法的基本原理,给出了其数学模型;基于衍生式生成方法得到了在不同保留质量、施加环向对称约束以及改变保留几何图元种类后的单层空间网格结构刚性节点构型的设计结果;并将所得到的刚性节点构型与传统焊接空心球节点进行静力性能对比分析。结果表明:衍生式生成方法具有较强的探索能力,其所得到的刚性节点造型新颖独特、体态轻盈美观,相比传统焊接空心球节点,质量最大可减少57.1%,最大等效应力最高可下降29.13%,最大位移最多可减少36.36%,可实现单层空间网格结构刚性节点轻质高强、安全美观的多样化设计。

关键词：空间网格结构刚性节点衍生式设计拓扑优化刚性连接

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折纸型准零刚度系统的隔振性能研究

工程力学 2024年第6期41卷 246-256页

作者：周雅蒙格尔叶震叶霄鹏张家豪冯健蔡建国东南大学国家预应力工程技术研究中心混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 珠海铁建大厦置业有限公司珠海519030 东南大学深圳研究院深圳518063

准零刚度隔振系统因具备高静态低动态的刚度特性得到广泛研究,但是较短的准零刚度行程限制了其在低频隔振领域的应用推广。基于非线性正刚度和非线性负刚度并联的理念,由Kresling折纸构型启发设计一种新型的准零刚度隔振系统,采用有限... 详细信息

准零刚度隔振系统因具备高静态低动态的刚度特性得到广泛研究,但是较短的准零刚度行程限制了其在低频隔振领域的应用推广。基于非线性正刚度和非线性负刚度并联的理念,由Kresling折纸构型启发设计一种新型的准零刚度隔振系统,采用有限元分析准零刚度隔振系统的可行性。建立了折纸型准零刚度系统的力学模型,研究了在正常工况下阻尼比、荷载幅值和回复力模型高阶项对幅频特性和力传递特性的影响,并扩展到过载工况下折纸型准零刚度系统隔振性能研究。开展折纸型准零刚度系统隔振试验并与有限元结果进行对比分析。分析结果表明,隔振系统随着阻尼增大和激振力幅值减小,响应幅值和传递率均会减小。具备高阶项的回复力模型使折纸型准零刚度系统在正常和过载工况下具有更低的起始隔振频率、共振频率以及振动传递率。试验验证折纸型准零刚度系统具备较为良好的隔振性能。

关键词：折纸准零刚度隔振回复力模型过载

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基于UWB的铁路营业线施工要素定位与风险防控研究

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铁道标准设计 2024年

作者：朱涨鑫谢以顺铁栋李超男茅建校王浩东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室中铁二十四局集团江苏工程有限公司

为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题，基于超宽带技术（UWB）提出了一种施工机械、人员的定位与风险防控方法，并结合地理信息系统（GIS）建立了可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象，根据... 详细信息

为解决铁路营业线施工要素管理依赖于人工、风险管控滞后的问题，基于超宽带技术（UWB）提出了一种施工机械、人员的定位与风险防控方法，并结合地理信息系统（GIS）建立了可视化管控平台。以某上跨铁路营业线桥梁工程为研究对象，根据施工区域营业线施工的分级管控需求，优化布置了UWB基站和电子围栏边界，为施工要素配置定位标签，然后根据TDOA定位原理实现施工要素的定位，由定位坐标计算人员距离施工机械、电子围栏间的距离，与预设的阈值对比，进行安全风险分级预警，据此设计了施工机械防撞和电子围栏的分级预警方法。在上述基础上，将人员和机械的位置信息以及安全风险分级预警信息等集成至地理信息系统（GIS），在GIS平台实现实时查看人员和机械的具体位置以及自动对安全预警信息进行推送。在实际工程应用中，该施工要素的定位与风险预警方法效果良好，可以有效增强施工场地的安全性。结果表明，所设计方法可以实现人员与机械的实时定位展示以及安全预警的自动推送，有效提高铁路营业线施工的智能化安全监管效率，弥补目前在施工场地人员巡视安全方面的不足。

关键词：铁路营业线超宽带施工要素定位 TDOA 风险防控 GIS

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生物高分子聚合物生态固沙效果初探

岩土工程学报 2024年

作者：童小东慈祥孙任运东南大学土木工程学院上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室

沙漠化治理是一个全球性的难题。相较于传统的沙漠固沙技术，作为环境友好型固化材料的生物高分子聚合物，不仅能有效胶结沙漠砂以抵抗风蚀作用，还能提高沙漠砂的促生性能以促进植物生长，最终达到利用植被实现永久固沙的效果。基于前... 详细信息

沙漠化治理是一个全球性的难题。相较于传统的沙漠固沙技术，作为环境友好型固化材料的生物高分子聚合物，不仅能有效胶结沙漠砂以抵抗风蚀作用，还能提高沙漠砂的促生性能以促进植物生长，最终达到利用植被实现永久固沙的效果。基于前述设想，本文通过表面硬度试验、保水性能试验和植物生长试验研究了黄原胶（XG）、瓜尔胶（GG）以及二者的等质量混合胶（MG）生态固沙的效果。表面硬度试验表明生物高分子聚合物能有效胶结沙漠砂颗粒，质量分数为0.1%的XG、GG和MG溶液分别将沙漠砂的表面压力强度提高了9.4、5.3和8.0倍；保水性能试验表明生物高分子聚合物对沙漠砂保水性能的提升效果随溶液质量分数的增大而增大，且40℃高温养护条件下，生物高分子聚合物促生性能的比较结果为：XG>MG>GG；植物生长试验表明，在室内条件下，生物高分子聚合物能缩短植物出苗时间、提高植物的出苗率和幼苗高度，明显提高沙漠砂的促生性能。本文的研究初步表明，采用生物高分子聚合物实现生态固沙具备理论上的可行性。

关键词：生物高分子聚合物生态固沙表面硬度保水性能

基于CPTU解释黏性土不排水抗剪强度方法研究

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海洋工程 2024年第1期42卷 147-157页

作者：陈亮徐春喆郭鹏赵学亮张友虎中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司上海200331 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189

黏性土的不排水抗剪强度Su是海上风电工程设计中重要的力学参数之一,孔压静力触探测试(简称CPTU)无法直接测得黏土强度,但其所提供的锥尖阻力、侧摩阻力以及孔隙水压力与土体的不排水抗剪强度存在映射关系,国内外基于CPTU已经演化出多... 详细信息

黏性土的不排水抗剪强度Su是海上风电工程设计中重要的力学参数之一,孔压静力触探测试(简称CPTU)无法直接测得黏土强度,但其所提供的锥尖阻力、侧摩阻力以及孔隙水压力与土体的不排水抗剪强度存在映射关系,国内外基于CPTU已经演化出多种解释土体不排水抗剪强度计算公式。基于滨海某海上风电项目,开展了原位CPTU试验、三轴不固结不排水(UU)、三轴固结不排水(CU)、固结快剪(CQ)以及船上微型十字板剪切(MVST)试验,对已有计算公式的适用性进行了校验,分析发现需根据区域场地情况对其中经验系数进行相应的调整以提高计算精度。研究基于CU试验结果,结合工程实例对原有公式中经验参数进行优化修正,最后通过误差分析,验证了修正预测模型的准确性与合理性,利用改进后的修正预测模型可使江苏地区海域黏性土不排水抗剪强度的计算得到更准确的结果。

关键词：海上风电孔压静力触探岩土勘察不排水抗剪强度黏性土