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钢橡胶组合防撞装置试验与动力性能研究

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 616-626页

作者：马海英邱媛夏烨王君杰辛子亨宋彦臣同济大学土木工程学院上海200092 北京工业大学城市建设学部北京100124

为减少船桥撞击损伤,提出一种新型的钢-橡胶组合防撞装置.首先设计3组大比例试验构件,通过拟静力试验研究装置整体受力性能、破坏模式以及承载力;然后通过试验验证有限元模型,明确了焊缝对结构受力的影响,进行了装置整体动力性能分析.... 详细信息

为减少船桥撞击损伤,提出一种新型的钢-橡胶组合防撞装置.首先设计3组大比例试验构件,通过拟静力试验研究装置整体受力性能、破坏模式以及承载力;然后通过试验验证有限元模型,明确了焊缝对结构受力的影响,进行了装置整体动力性能分析.结果表明:钢-橡胶组合防撞装置由于填充轮胎的支撑作用,承载能力明显高于空筒防撞装置;钢-橡胶组合防撞装置具有很好的缓冲消能效果,在正撞和20°斜撞工况下耗能均达到35%以上,满足阻碍船舶与桥墩撞击的功能;回收轮胎不仅实现了一定的拨转功能,还起到耗能作用,轮胎填充能提升耗能5%以上,对船有回弹作用;同时,轮胎的填充不仅能提升自浮性能,更提升了装置整体性能.

关键词：桥梁工程防撞装置数值模拟防撞性能

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三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究

船舶力学 2024年第3期28卷 354-367页

作者：涂佳黄吕海宇胡刚王贯宇湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 重庆市城市建设发展有限公司重庆400014

基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩... 详细信息

基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。

关键词：浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法等边三角形布置尾流模式流体力系数流动机理

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蜂窝梁柱子结构抗连续性倒塌性能研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第4期40卷 608-616页

作者：贾连光李鹏宇刘洋王春刚沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳城市建设学院土木工程学院辽宁沈阳110167

目的研究蜂窝梁柱子结构的抗连续性倒塌性能,为工程应用提供设计依据。方法基于拆除构件法,应用ABAQUS有限元分析软件建立蜂窝梁柱子结构与实腹梁柱子结构模拟模型,研究在中柱失效作用下的结构性能,分析孔型、开孔率和首孔距离等参数对... 详细信息

目的研究蜂窝梁柱子结构的抗连续性倒塌性能,为工程应用提供设计依据。方法基于拆除构件法,应用ABAQUS有限元分析软件建立蜂窝梁柱子结构与实腹梁柱子结构模拟模型,研究在中柱失效作用下的结构性能,分析孔型、开孔率和首孔距离等参数对蜂窝梁柱子结构抗连续性倒塌性能的影响。结果蜂窝梁柱子结构相比于实腹梁柱子结构的峰值承载力增长64.26%,所对应的位移增长73.57%;蜂窝梁良好的成铰机制使悬链线效应发展更充分;孔型、开孔率、首孔距离对其破坏模式、峰值荷载、悬链线效应发展程度均具有一定影响。结论蜂窝梁柱子结构具有良好的抗连续性倒塌能力,孔型宜为圆形或六边形,开孔率宜取40%~60%,首孔距离宜取0.75~1.0倍梁截面高度。

关键词：蜂窝梁柱子结构抗力机制塑性铰悬链线效应连续倒塌

含共面双裂隙复合岩三轴力学行为及能量演化规律研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：司余洁肖桃李袁浩折海成赵云峰西南交通大学土木工程学院长江大学城市建设学院

大量深部岩体工程中广泛存在着不同性质岩石相互接触，局部构成了典型的复合岩体，而裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量演化及裂纹扩展规律都有着显著影响。为了研究裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量及微裂纹演化规律... 详细信息

大量深部岩体工程中广泛存在着不同性质岩石相互接触，局部构成了典型的复合岩体，而裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量演化及裂纹扩展规律都有着显著影响。为了研究裂隙构型属性和围压对复合岩力学行为、能量及微裂纹演化规律的影响，基于室内单轴和三轴压缩试验，采用离散元软件构建含共面双裂隙复合岩三轴压缩颗粒模型，系统研究了复合岩在不同裂隙倾角、长度和围压下的力学行为、能量及微裂纹的演化规律。研究结果表明：（1）裂隙倾角和围压的增加对岩样的力学特性有着优化作用，裂隙长度的增加对其有着劣化作用，且复合岩从单向受力转变为三向受力时，力学特性发生骤变，得到显著的优化；（2）随着裂隙倾角、长度及围压的增加，复合岩能量大小分别呈现“U”形分布、递减和递增的变化规律，能量的损耗主要出现在损伤应力以后；（3）岩样在变形加载过程中，产生的微裂纹以张拉裂纹为主，剪切裂纹主要出现在损伤应力后，裂隙几何参数和围压主要影响在相同应力阈值时的微裂纹演化特性。

关键词：离散元复合岩共面裂隙力学特性能量特征微裂纹

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基底隔震高层建筑风振响应和等效静风荷载

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 852-860页

作者：李志豪黄国庆周颖杨庆山杨旭东重庆大学溧阳智慧城市研究院溧阳213300 重庆大学土木工程学院重庆400045 同济大学土木工程学院上海200092

基于高层建筑风荷载规范,建立了基底隔震高层建筑在风荷载下的运动方程,推导得到了结构风振响应均方根.通过3栋高度不同的隔震高层建筑工程案例,对比分析了它们隔震前后的结构动力特性和顺风向风致响应;提出了与非隔震建筑等效静风荷载... 详细信息

基于高层建筑风荷载规范,建立了基底隔震高层建筑在风荷载下的运动方程,推导得到了结构风振响应均方根.通过3栋高度不同的隔震高层建筑工程案例,对比分析了它们隔震前后的结构动力特性和顺风向风致响应;提出了与非隔震建筑等效静风荷载在表达形式上一致的基底隔震建筑等效静风荷载公式,其中对风振因子简化公式进行了修正.结果表明:结构隔震后在初始刚度弹性范围内的振动频率降低,阻尼比减小,振型在隔震层位置存在滑移,因此结构各响应较非隔震建筑增大;提出的背景因子简化公式可精确估计隔震结构风振系数,同时也可用于加速度的计算.该研究为高层隔震建筑在弹性范围内的风振验算提供了参考.

关键词：高层建筑基底隔震风致响应等效静风荷载背景因子

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离散侧向平移支撑圆弧拱的自由振动分析

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 275-285页

作者：陈隆凯蔡勇吕晓勇谢金中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004 湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000

拱通常采用离散侧向平移支撑增加其面外稳定性,而离散侧向平移支撑会产生振型耦合效应,显著影响拱的振动特性。为研究等间距离散侧向平移支撑对两铰圆弧拱自由振动的影响,通过假定拱的耦合振型,基于Hamilton原理求解离散侧向平移支撑圆... 详细信息

拱通常采用离散侧向平移支撑增加其面外稳定性,而离散侧向平移支撑会产生振型耦合效应,显著影响拱的振动特性。为研究等间距离散侧向平移支撑对两铰圆弧拱自由振动的影响,通过假定拱的耦合振型,基于Hamilton原理求解离散侧向平移支撑圆弧拱的自振频率,并与有限元数值结果比较。同时,还探究了拱的面外长细比、圆心角以及侧向支撑的数量和位置对拱的临界刚度及最大基频的影响。研究结果表明:假定的耦合振型可以描述复杂的离散侧向平移支撑拱的弯扭振型,并能准确预测拱的自振频率和支撑临界刚度。侧向平移支撑拱的基频随支撑刚度的增加呈现多种增长模式,根据振型变化情况将其划分为第1类、过渡和第2类增长模式,不同增长模式之间的转换取决于拱的面外长细比、拱的圆心角、支撑数量以及支撑位置。当拱的面外长细比和拱的圆心角的组合靠近第1类增长模式和其他增长模式的分界线时,拱的支撑临界刚度和最大基频显著增大。支撑位置靠近两端翼缘时可能会改变拱的基频振型,但支撑位置在剪切中心附近时,拱的基频最大。拱基频在第1类增长模式时,支撑数量的增加显著提高拱的最大基频,在过渡增长模式时,支撑数量的增加对最大基频的影响减弱,而在第2类增长模式下,拱的最大基频随支撑数量的增加基本不发生变化。

关键词：圆弧拱自由振动侧向支撑临界刚度振型

基于CN-FRAM的公共交通设备设施系统运营安全韧性度量

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中国安全科学学报 2024年第3期34卷 45-54页

作者：申玲唐令怡廖洁三江学院土木工程学院江苏南京210012 东南大学土木工程学院江苏南京211189

设备设施故障是公共交通系统运营安全事故发生的主要原因,为更好地度量和增强系统的安全韧性,提出融合复杂网络(CN)与功能共振分析方法(FRAM)的CN-FRAM运营安全韧性度量模型,并将系统韧性定义为扰动下系统性能损失与性能基线之比。首先... 详细信息

设备设施故障是公共交通系统运营安全事故发生的主要原因,为更好地度量和增强系统的安全韧性,提出融合复杂网络(CN)与功能共振分析方法(FRAM)的CN-FRAM运营安全韧性度量模型,并将系统韧性定义为扰动下系统性能损失与性能基线之比。首先,根据设备设施系统构成和节点功能,建立CN;其次,将FRAM模型嵌入到CN中,以扩展节点和连接,构建CN-FRAM模型;然后,基于CN-FRAM韧性度量模型分析系统组件之间功能变化的聚合,并在量化系统韧性时综合考虑网络整体效益和组件之间的耦合程度;最后,以南京市地铁信号系统为例,验证方法的可行性和有效性。结果表明:该模型可以量化系统破坏-恢复全过程的韧性,计算故障对系统的影响程度,并以韧性值最大化为目标,展现不同修复策略下的韧性表现,从而为确定最佳恢复顺序提供依据。对比现有方法,该方法所确定的最优恢复策略能显著减少系统因故障造成的整体性能损失,从而提高系统的韧性。

关键词：复杂网络(CN)与功能共振分析方法(FRAM) 公共交通设备设施系统运营安全韧性韧性度量

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桥梁长寿命设计理论综述

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 1-24页

作者：刘永健刘江周绪红王壮孟俊苗赵鑫东 YANG Jian GHOSN Michel 长安大学公路学院陕西西安710064 重庆大学土木工程学院重庆400045 AECOM 纽约纽约NY 101584 纽约城市大学土木工程学院纽约纽约NY 10031

为促进桥梁长寿命设计理论的发展,从桥梁服役寿命及其影响机理出发,总结了现有桥梁长寿命设计的研究现状和面临的主要问题,探讨了未来研究重点和方向。研究结果表明:现行各国规范根据桥梁重要性及其所在公路等级进行桥梁设计寿命的规定... 详细信息

为促进桥梁长寿命设计理论的发展,从桥梁服役寿命及其影响机理出发,总结了现有桥梁长寿命设计的研究现状和面临的主要问题,探讨了未来研究重点和方向。研究结果表明:现行各国规范根据桥梁重要性及其所在公路等级进行桥梁设计寿命的规定,多采用变寿命的设计思路,赋予不同功能、重要程度、更换难度的桥梁构、部件不同的设计寿命;桥梁的寿命取决于其在真实服役环境下的长期性能,包含环境侵蚀作用下的耐久性能、反复荷载作用下的疲劳性能和持续荷载作用下的徐变性能,受服役环境、养护干预和施工过程的影响显著;新建桥梁长寿命技术主要从设计方法和高性能材料展开研究,现有服役寿命和耐久性设计方法主要围绕环境作用、劣化机理、材料性能、施工控制和检查管理等方面,达到了“看似满足”的设计目标,尚未能实现概率水平提升和设计寿命量化,全寿命设计则还停留在理念层面,UHPC、耐候钢、FRP等高性能材料的应用是提升桥梁设计寿命的有效方式;未来应以“明确结构定位,完善性能指标体系,优化结构初始状态,改善服役微环境,控制劣化传递路径”为长寿命设计的基本框架,围绕桥梁结构的长寿基因识别与调控、桥梁微环境全寿命周期演化规律、桥梁服役寿命的全概率量化设计方法等基础理论开展研究,以建立系统的桥梁长寿命设计理论体系。

关键词：桥梁工程长寿命环境作用设计方法高性能材料

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RC框架结构基本自振周期个体间不确定性量化

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工程力学 2024年第5期41卷 87-95页

作者：项梦洁陈隽同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震... 详细信息

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震风险评估的准确性,因此需要合理量化。该研究通过大量文献检索,收集了不同地区的641栋RC框架结构实测长轴、短轴方向基本周期以及高度、结构形式等信息,开展了严格的数据库清洗,并采用物理准则-数据驱动相结合的方式,建立了高度相依基本周期随机函数模型描述个体间变异性。与经典统计回归基本周期随机模型相比,新模型可以更好地反映结构间基本周期的物理机制差异以及观测数据的联合概率特性,便于在区域地震风险评估中应用。

关键词： RC框架结构基本自振周期个体间变异性随机函数模型区域地震风险评估