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基于满足多边界条件基函数的微分求积法及其应用

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 149-155页

作者：汤轶群李振岳东南大学土木工程学院南京211189

提出了一种由基函数来处理梁边界条件的改进微分求积法(MDQM).在构造挠度函数时,通过多次积分来满足梁的所有边界条件,进而利用此函数计算微分求积法中的加权系数矩阵,解决了通过多项式测试函数计算该系数矩阵时难以在同一个点运用多个... 详细信息

提出了一种由基函数来处理梁边界条件的改进微分求积法(MDQM).在构造挠度函数时,通过多次积分来满足梁的所有边界条件,进而利用此函数计算微分求积法中的加权系数矩阵,解决了通过多项式测试函数计算该系数矩阵时难以在同一个点运用多个边界条件的问题.为了研究该方法在梁的各类分析中的应用,首先构造了2类梁在各种边界条件下对应的挠度基函数,再根据Euler-Bernoulli梁振动理论和稳定性理论,基于微分求积法将计算梁的固有频率问题和临界荷载问题转化为求解矩阵特征值的问题,并将结果与精确解进行比较.此外,还根据理想弹塑性梁的平面弯曲理论,利用该方法计算了梁在各种边界条件下的弹塑性位移,并将结果与其他方法对比.结果表明,所提方法对于梁的稳定性分析、固有频率分析及弹塑性分析都具有较高的计算效率和精度.

关键词：微分求积法 Euler-Bernoulli梁固有频率临界屈曲荷载弹塑性

基于冻融循环本构的预应力对拉式挡墙的冻胀效应研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 242-254页

作者：庄妍王赛东南大学土木工程学院江苏南京210000

预应力对拉式挡墙的冻胀受力状态复杂,墙背的冻胀力分布尚不明确,进一步探究预应力对拉式挡墙的冻胀力分布具有重要意义。根据哈尔滨某地区的实际监测温度,采用ABAQUS数值模拟软件模拟温度场在模型空间的合理分布。基于冻融循环后混凝... 详细信息

预应力对拉式挡墙的冻胀受力状态复杂,墙背的冻胀力分布尚不明确,进一步探究预应力对拉式挡墙的冻胀力分布具有重要意义。根据哈尔滨某地区的实际监测温度,采用ABAQUS数值模拟软件模拟温度场在模型空间的合理分布。基于冻融循环后混凝土塑性损伤本构,在所建立的温度场上进行热力耦合分析,研究预应力筋、冻胀时间对预应力对拉式挡墙冻胀效应的影响。研究结果表明:挡土墙所受冻胀力呈现“上小下大”的上三角分布趋势,且随着冻胀时间增加,冻胀力会呈现先逐渐增大然后逐渐减小的趋势,并在冻胀后120 d冻胀力达到最大。相比之下,由于预应力钢筋的存在,预应力对拉式挡土墙会使冻胀力在该处产生应力集中而增大,最大可使冻胀力增加200 kPa左右。在预应力钢筋的作用下,挡土墙的水平位移会减小40%~116%。本文研究结果可以为季节性冻土区的预应力对拉式挡土墙施工和设计提供技术支撑。

关键词：数值模拟预应力对拉式挡土墙冻胀效应季节性冻土

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基于冻结器温升公式的单排管温度场求解方法

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1102-1113页

作者：张松周晓敏张基伟孙钦帅刘勇马文徐宏毅北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 北京北咨工程项目管理咨询有限公司北京100025

为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的。从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁厚度的相互关系... 详细信息

为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的。从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁厚度的相互关系出发,建立更加符合地铁联络通道冻结工程特点的单排冻结孔温度场计算模型,提出了5个关键参数:冷媒温升速率V、冻结壁厚度计算系数ηA和ηB以及冻结壁厚度修订系数n1和n2的确定方法。并指出冷媒温升速率宜采用停冻后4 h的冷媒温度平均回升速率,冻结壁计算系数和厚度修订系数应采用数值计算或经验数据进行确定。进而提出了新温度场求解方法的适用范围、求解流程。后续利用北京某联络通道冻结工程开展新温度场求解方法的可靠性验证。通过将该联络通道侧墙区域温度场的求解结果和实测地层数据进行对比可知,新的温度场求解方法所得温度与测温孔实测温度差值分别为0.43℃和0.52℃,远低于控制指标1.0℃。同时,新求解方法所得冻结壁厚度与开挖后实测冻结壁厚度误差为8~10 cm,误差精度约为6%,符合工程精度要求。此外基于计算结果和现场分析,指出了计算误差主要是由于地层热物理参数测试精度不足、钻孔偏斜以及冻结管自身结构简化三方面造成的。同时根据既有研究成果,给出了我国多个城市(如上海、常州、苏州)典型地层的冻结壁厚度计算系数。本研究为新型温度场计算方法的落地实施和开展基于冻结器自身温度数据进行全域温度场求解提供了理论支撑,同时避免了传统“以点带面”式求解方法带来的非测温孔区域温度误差。

关键词：人工冻结法全域温度场精准求解计算流程联络通道

胶合木-CLT组合梁斜螺钉连接的界面受剪性能

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 243-254页

作者：陆言杨会峰史本凯陶昊天吴明旺南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 东南大学土木工程学院江苏南京211189

为研究胶合木(GLT)梁和正交胶合木(CLT)板之间斜螺钉连接的界面受剪性能,对6组GLT-CLT界面连接抗剪试件进行了推出试验研究,主要考虑自攻螺钉的布置方式、钉入长度和数量等参数对界面连接受剪性能的影响,其中布置方式包括剪拉螺钉、剪... 详细信息

为研究胶合木(GLT)梁和正交胶合木(CLT)板之间斜螺钉连接的界面受剪性能,对6组GLT-CLT界面连接抗剪试件进行了推出试验研究,主要考虑自攻螺钉的布置方式、钉入长度和数量等参数对界面连接受剪性能的影响,其中布置方式包括剪拉螺钉、剪压螺钉和交叉螺钉。试验结果表明:剪拉螺钉连接的承载力约是剪压螺钉连接承载力的6倍;交叉螺钉连接的承载力约为单个剪拉螺钉和单个剪压螺钉的承载力之和,刚度亦然。在揭示斜螺钉连接破坏机制的基础上,基于刚性杆模型提出了剪拉螺钉连接滑移刚度和承载力的计算方法;基于弹性地基梁理论提出了考虑剪压螺钉连接典型双铰破坏模式的滑移刚度和承载力计算方法;通过剪拉和剪压螺钉连接受剪性能的叠加,得到交叉螺钉连接的滑移刚度和承载力,理论计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：组合梁正交胶合木自攻螺钉连接推出试验理论分析受剪性能

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

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工程力学 2024年第1期41卷 56-63页

作者：杨参天李爱群东南大学土木工程学院江苏南京210096 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,... 详细信息

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

关键词：装配式框架结构干式装配梁-柱节点双阶受力转动摩擦阻尼器金属屈服阻尼器

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智慧城市建设市民安全感的动态仿真研究

系统科学学报 2024年 1-7页

作者：李德智黄河张勉周圣华东南大学土木工程学院

近年来,我国智慧城市建设快速推进,公共安全是其重要议题与投资领域。然而,对于智慧城市建设是否会提升市民安全感,现有相关研究基本上停留在静态评价层面,缺乏动态仿真研究。在建立智慧城市建设市民安全感系统评价方法的基础上,设定智... 详细信息

近年来,我国智慧城市建设快速推进,公共安全是其重要议题与投资领域。然而,对于智慧城市建设是否会提升市民安全感,现有相关研究基本上停留在静态评价层面,缺乏动态仿真研究。在建立智慧城市建设市民安全感系统评价方法的基础上,设定智慧城市建设市民安全感系统变化规则,构建基于多智能体仿真的智慧城市建设市民安全感系统仿真模型。以南京为案例进行研究,发现南京智慧城市建设市民安全感处于中等水平,而且主观规范等内外在影响因素、低安全感信息传播、安全事件发生显著影响市民安全感,并提出智慧城市建设市民安全感提升对策。

关键词：智慧城市市民安全感多智能体仿真安全信息传播

基于非线性Baker准则的深埋硐室拱顶稳定性分析

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岩土工程学报 2024年

作者：覃长兵李跃阳戴辰宇石雨沙仉文岗重庆大学土木工程学院东南大学土木工程学院

针对Hoek-Brown和Mohr-Coulomb准则主要分别适用于岩体和土体的情形，本文采用更具适用性的广义非线性Baker准则，并结合极限分析上限方法，旨在研究深埋硐室拱顶岩土体的动力稳定性。通过构建满足Baker准则下拱顶塌落的曲线型破坏机构... 详细信息

针对Hoek-Brown和Mohr-Coulomb准则主要分别适用于岩体和土体的情形，本文采用更具适用性的广义非线性Baker准则，并结合极限分析上限方法，旨在研究深埋硐室拱顶岩土体的动力稳定性。通过构建满足Baker准则下拱顶塌落的曲线型破坏机构，考虑竖向地震荷载的影响，计算内外力功率并建立功率平衡方程，基于变分原理推导在有无竖向地震力作用时拱顶破坏机制的上限表达式，从而求解得到破坏面形状、塌落拱高度和宽度的解析解。同时采用ABAQUS数值模拟验证解析解的有效性及合理性，研究分析不同参数下拱顶破坏机制的变化规律。结果表明除岩土体特性参数外，尤其是向上的竖向地震力对拱顶破坏范围有显著影响。

关键词：深埋硐室拱顶稳定性非线性Baker准则竖向地震力上限分析

爆炸荷载下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的动力响应数值模拟

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 647-657页

作者：李明鸿刘晏辰夏梦涛宗周红甘露陈振健东南大学土木工程学院南京211189 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心南京211189

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证... 详细信息

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证了模型的准确性.对爆炸荷载作用下PS-CFDST墩柱的动力响应进行数值模拟分析,研究了PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下的破坏过程、损伤机理和耗能机制.运用参数化分析方法,研究了爆炸距离、节段数量和预应力水平等关键参数对PS-CFDST墩柱动力响应的影响,并在此基础上提出了PS-CFDST墩柱的抗爆设计建议.结果表明:PS-CFDST墩柱除通过材料塑性损伤耗能之外,节段接缝界面滑移耗能机制对耗能贡献可达40%以上;增大墩柱可接近距离是提升墩柱抗爆安全性的有效手段,增大预应力有利于减小柱中最大水平位移和墩底剪切滑移,从而提升PS-CFDST墩柱的抗爆性能.

关键词：预制节段拼装墩柱双层钢管混凝土数值模拟爆炸荷载动力响应损伤机理

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粤闽浙沿海重点城市道路交通节能减排路径

环境科学 2024年第5期45卷 3107-3118页

作者：徐艺诺翁大维王硕胡喜生王占永张园园张兰怡福建农林大学交通与土木工程学院福州350108

随着社会和经济的高速发展,能源消耗量快速增加,随之而来的污染问题也日益加剧.目前的研究主要集中于单一城市或长三角、珠三角和京津冀等中国三大经济圈的道路交通节能减排,缺乏对东南沿海经济圈的相关研究.粤闽浙三省位于我国东南沿... 详细信息

随着社会和经济的高速发展,能源消耗量快速增加,随之而来的污染问题也日益加剧.目前的研究主要集中于单一城市或长三角、珠三角和京津冀等中国三大经济圈的道路交通节能减排,缺乏对东南沿海经济圈的相关研究.粤闽浙三省位于我国东南沿海经济发展的核心地带,在其经济发展的同时不可避免地带来了能耗及排放问题.基于长期能源替代规划系统模型,构建了2015~2035年粤闽浙沿海重点城市道路交通基准情景(BAU)以及现有政策情景(EPS)和改进政策情景(MPS),其中,EPS和MPS均设置了车辆结构优化情景(VSO)、提高燃油经济性情景(IFE)和年均行驶里程减少情景(RDM).基于情景模拟,评估在各项政策和措施的作用下,粤闽浙沿海重点城市的道路交通节能减排潜力.结果表明,在一级情景中,改进政策情景对于节约能耗、碳减排以及污染物减排效果最好,相比于基准情景2035年其节能力度达75%,且对CO_(2)、CO、NO_(x)、PM_(2.5)和SO_(2)的排放削减力度分别达68%、59%、66%、70%和64%;在二级情景中,提升燃油经济性的改进情景对于节约能耗(削减30%)效果显著;车辆结构调整的改进情景(削减36%、30%、36%、26%和40%)和年均行驶里程减少的改进情景(削减37%、37%、36%、37%和36%)对于CO_(2)、CO、NO_(x)、PM_(2.5)和SO_(2)减排效果显著.

关键词：粤闽浙沿海重点城市长期能源替代规划系统模型(LEAP) 道路交通节能减排减排路径