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碳纤维增强胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力性能研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 235-245页

作者：张晓聪徐德良季栋梁陆伟东南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力会出现脆性破坏的现象。为研究碳纤维(CFRP)增强对胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受力破坏模式、承载能力和变形能力的影响,考虑CFRP铺设位置和层数,开展销槽承压强度试验,再以螺栓边距、中距、数目... 详细信息

胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力会出现脆性破坏的现象。为研究碳纤维(CFRP)增强对胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受力破坏模式、承载能力和变形能力的影响,考虑CFRP铺设位置和层数,开展销槽承压强度试验,再以螺栓边距、中距、数目、排列方式和CFRP增强方式为参数,开展节点的横纹受拉试验和有限元分析。结果表明:双面或四面粘贴2层或4层CFRP布,销槽承压强度最大可提高171%,离散系数最大可降低84%;CFRP增强节点的破坏模式由脆性破坏转变为延性破坏,极限载荷最大可提高181%,位移延性系数最大可提高625%;增强后螺栓横纹边距和中距可适当减小。基于试验结果及相关规范,给出CFRP增强横纹销槽承压强度和CFRP增强胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受拉承载力表达式,可为工程设计提供参考。

关键词：胶合木钢填板螺栓连接纤维增强破坏模式横纹受拉承载力

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3D打印碳纤维混凝土断裂力学性能试验研究

建筑结构学报 2024年第5期45卷 243-252页

作者：岳健广王健吴瑶张怀奎叶子晗张榕南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

为研究打印碳纤维混凝土的断裂力学性能,开展劈裂和三点弯试验,分析了打印方式和纤维含量对其力学性能、断裂破坏机理和微观开裂特性的影响规律,从断面材料完整性角度阐释了其各向异性的成因,建立了打印碳纤维混凝土与浇筑混凝土力学性... 详细信息

为研究打印碳纤维混凝土的断裂力学性能,开展劈裂和三点弯试验,分析了打印方式和纤维含量对其力学性能、断裂破坏机理和微观开裂特性的影响规律,从断面材料完整性角度阐释了其各向异性的成因,建立了打印碳纤维混凝土与浇筑混凝土力学性能指标之间的关系表达式。研究结果表明:打印碳纤维混凝土断裂过程与浇筑混凝土的相似,可分为弹性阶段、裂缝稳定扩展阶段和裂缝不稳定扩展阶段;打印方式会引起混凝土不同方向上断面材料完整性削弱程度的不同,相应地引起力学性能不同程度的降低,这是导致打印混凝土各向异性的本质原因;断面材料完整性削弱程度越大,剪切微裂缝数量比例越高,且随着纤维含量增加,纤维桥接作用的增强效果有所降低;由于纤维分布的随机性,力学性能指标衰减系数与剪切裂缝数量占比衰减系数之间的关系呈非线性。

关键词： 3D打印碳纤维混凝土各向异性断裂静力试验材料完整性微观开裂

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初始剪应力作用下饱和粉土液化流动特性试验研究

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岩土力学 2024年

作者：周正龙华凌霄徐令宇赵凯吴琪陈国兴南京工业大学土木工程学院南京工业大学岩土工程研究所

饱和粉土在地震作用下会发生液化变形，从而导致建立在其上的建（构）筑物发生破坏。工程场地区域内粉土单元通常存在初始剪应力作用，为探究初始剪应力对饱和粉土液化特性的影响，将液化后粉土视为流体进行了一系列循环扭剪试验研究。... 详细信息

饱和粉土在地震作用下会发生液化变形，从而导致建立在其上的建（构）筑物发生破坏。工程场地区域内粉土单元通常存在初始剪应力作用，为探究初始剪应力对饱和粉土液化特性的影响，将液化后粉土视为流体进行了一系列循环扭剪试验研究。试验结果表明，初始剪应力对饱和粉土剪应力-剪应变率曲线影响显著，随着初始剪应力τs的增大，剪应力-剪应变率曲线由“椭圆形”向“哑铃形”过渡逐渐转变为由“镰刀形”向“椭圆形”至“锤形”过渡；表观黏度η与振次N的衰减曲线随着τs的增大先降低再抬升，平均流动系数κ 与振次N的增长曲线发展速度随着τs的增大先加快后减慢，固液相变孔压比ruth随着τs的增大先减小后增大，当τs=5 kPa时饱和粉土的ruth最小。

关键词：饱和粉土初始剪应力液化流动循环扭剪试验

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串联式锚定板抗拔承载特性及影响因素分析

中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1537-1550页

作者：刘杰邹希全湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007

为提高锚定板抗拔承载能力,设计串联式锚定板锚固系统。借鉴侧向受荷桩的“M”法,通过锚固系统受力平衡条件及位移连续性条件,提出串联式矩形锚定板锚固系统抗拔力-位移关系的理论分析方法。基于FLAC3D有限差分软件,建立锚定板锚固系统... 详细信息

为提高锚定板抗拔承载能力,设计串联式锚定板锚固系统。借鉴侧向受荷桩的“M”法,通过锚固系统受力平衡条件及位移连续性条件,提出串联式矩形锚定板锚固系统抗拔力-位移关系的理论分析方法。基于FLAC3D有限差分软件,建立锚定板锚固系统与土相互作用的数值模拟模型,进行埋设于黏性土中不同尺寸的方形锚定板抗拔承载力室内模型试验。结合室内模型试验及数值模拟结果,通过拟合分析,获得串联式矩形锚定板锚固系统抗拔力-位移关系的近似解析解,将3个工程案例中不同尺寸及埋深的锚定板抗拔力-位移的现场试验结果与理论分析及数值模拟结果对比,验证理论分析方法及数值模拟结果的正确性。探讨串联式方形锚定板锚固系统埋深及相邻锚定板间距对锚固系统抗拔承载力的影响。研究结果表明:当锚定板锚固系统埋深H<5b(b为锚定板边长)时,其破坏模式呈现浅埋锚定板的破坏特征;当埋设深度H≥5b时,其破坏模式呈现深埋锚定板破坏特征。对于串联式锚定板锚固系统,为避免相邻锚定板相互影响而降低锚固系统的抗拔承载能力,相邻锚定板间距应满足L≥3b。

关键词：串联式锚定板锚固系统抗拔承载力抗拔力-位移关系解析解数值模拟

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基于改进Mask R-CNN的钢桥多病害智能识别

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中国公路学报 2024年第2期37卷 100-109页

作者：彭卫兵张明见全柳萌李珉赵宇欣浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023

钢桥在现代交通基础设施中扮演着重要的角色,然而,由于长期服役与环境影响,钢桥可能出现涂层锈蚀、螺栓脱落等病害。为解决传统的钢桥病害检测需要人工参与,费时费力且主观性强的问题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害检智能识别方法... 详细信息

钢桥在现代交通基础设施中扮演着重要的角色,然而,由于长期服役与环境影响,钢桥可能出现涂层锈蚀、螺栓脱落等病害。为解决传统的钢桥病害检测需要人工参与,费时费力且主观性强的问题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害检智能识别方法。利用无人机在图像采集方面的优势,采集大量高清病害图像,经图像增强、标注后建立钢桥病害图像库,用于模型的训练和测试;引入掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)构建钢桥病害识别模型,实现钢桥病害的自动识别;并通过更换骨干网络的方式进一步提升模型性能。研究结果表明:将骨干网络由传统的ResNet101替换为VoVNet后模型性能显著提升,交并比阈值为0.5与0.5∶0.95时,优化后模型的识别平均精确率分别为0.84与0.59;相同交并比阈值下较之优化前有约10%的提升。将改进的模型应用于上莘桥表观病害检测,其对涂层锈蚀、螺栓锈蚀与螺栓脱落的识别准确率分别达到了89.3%、85.7%、73.1%;改进的Mask R-CNN模型在钢桥病害识别任务中表现出了优异的性能,无人机与深度学习相结合的方法能够实现钢桥病害的高精度、自动化检测,具有重要的科学研究和工程应用价值。

关键词：桥梁工程病害识别 Mask R-CNN 钢桥无人机图像采集图像分割

基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 30-41页

作者：王晓磊王浠铭阎卫东吕大刚沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为了合理地考虑竖向地震作用和实现水平和竖向地震动的联合选取,提出了基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法:扩展广义条件强度参数的基本理论,提出水平和竖向地震动广义条件强度参数分布的构建方法,并与“无条件分布”... 详细信息

为了合理地考虑竖向地震作用和实现水平和竖向地震动的联合选取,提出了基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法:扩展广义条件强度参数的基本理论,提出水平和竖向地震动广义条件强度参数分布的构建方法,并与“无条件分布”对比,提出基于广义条件强度参数的水平和竖向地震动联合选取方法的基本理论,给出以水平强度参数作为条件的实际算例,利用现有水平-水平、水平-竖向强度参数相关系数模型构建水平和竖向地震动广义条件强度参数目标分布,对目标地震动数据库进行联合选取,将选取结果与传统选取方法进行对比,说明该方法的合理性。结果表明:构建出的水平和竖向广义条件强度参数分布与“无条件”分布之间存在一定差异;水平和竖向地震动联合选取结果与目标理论分布匹配良好;与仅考虑水平向广义条件强度参数地震动选取方法相比,联合选取方法能够考虑竖向地震动特性,并且不会对水平向造成影响,提出的水平和竖向地震动联合选取方法能够更加合理地、全面地考虑水平和竖向地震动特性,为工程结构在水平和竖向地震动作用下的抗震性能研究提供地震动输入基础。

关键词：水平和竖向地震动广义条件强度参数(GCIM) 地震动选取相关系数模型概率地震危险性分析

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混杂纤维高强轻骨料混凝土单轴受压试验研究

材料导报 2024年第2期38卷 126-131页

作者：崔涛涛宁宝宽郜殿伟夏旭东沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870

为了改善高强轻骨料混凝土(HSLC)的脆性破坏特征,采用钢纤维(SF)和聚丙烯纤维(PF)对HSLC进行增强,通过单轴受压试验研究两种纤维对HSLC单轴受压性能的影响。结果表明:SF和PF的体积掺量分别为2.0%和0.2%时具有最优的混杂效应,应力-应变... 详细信息

为了改善高强轻骨料混凝土(HSLC)的脆性破坏特征,采用钢纤维(SF)和聚丙烯纤维(PF)对HSLC进行增强,通过单轴受压试验研究两种纤维对HSLC单轴受压性能的影响。结果表明:SF和PF的体积掺量分别为2.0%和0.2%时具有最优的混杂效应,应力-应变曲线拐点处应力和收敛点处应变较单掺SF时分别提高了10.0%和56.5%,较单掺PF时分别提高了99.1%和150%;混杂纤维使HSLC的峰值应力、峰值应变和弹性模量最高分别提升了19.0%、1.20%和16.9%。最后,基于试验数据,提出了考虑两种纤维混杂效应的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,建立了双参数混杂纤维增强HSLC的单轴受压本构模型,并且其与试验曲线吻合较好。该研究结果可为纤维增强HSLC的结构设计提供理论参考。

关键词：混杂纤维高强轻骨料混凝土应力-应变曲线混杂效应本构模型

基于透明土试验的带承台缩径基桩承载力的可靠度研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3151-3160页

作者：徐志军田江涛王云泰河南工业大学土木工程学院河南郑州450001

基桩易产生缩径缺陷,限制桩的侧摩阻力发挥,导致桩承载力可靠度指标降低,给工程造成安全隐患。基于透明土试验,对1根完整桩及7根带承台缩径基桩(缩径桩)进行竖向加载试验,分析缩径桩承载力折减系数的变化规律。利用全概率公式分析缩径参... 详细信息

基桩易产生缩径缺陷,限制桩的侧摩阻力发挥,导致桩承载力可靠度指标降低,给工程造成安全隐患。基于透明土试验,对1根完整桩及7根带承台缩径基桩(缩径桩)进行竖向加载试验,分析缩径桩承载力折减系数的变化规律。利用全概率公式分析缩径参数(长度、位置和直径)对可靠度指标的影响规律。然后,利用MatPIV程序对桩周土体颗粒的散斑场进行处理,得到桩周土体变形规律,揭示缩径限制桩侧摩阻力发挥导致可靠度指标降低的原因。研究表明:承载力折减系数与可靠度指标变化趋势一致,随着缩径长度的增加、缩径位置距离桩顶越近、缩径直径的减小,承载力折减系数与可靠度指标越小,基桩承载力损失越严重。

关键词：桩基工程带承台缩径基桩折减系数透明土试验侧摩阻力可靠度指标

城镇住宅家庭用能画像构建——以京津冀地区为例

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1482-1491页

作者：刘心男宋来昊纪颖波北方工业大学土木工程学院北京100144

为精准引导城镇住宅家庭节能,该文基于用户画像理论从多维度视角构建了城镇住宅家庭用能画像模型。以京津冀地区城镇住宅家庭为研究对象,基于文献研究从家庭属性、建筑特征、家电设备、用能行为、能源消耗以及可再生能源使用6个维度构... 详细信息

为精准引导城镇住宅家庭节能,该文基于用户画像理论从多维度视角构建了城镇住宅家庭用能画像模型。以京津冀地区城镇住宅家庭为研究对象,基于文献研究从家庭属性、建筑特征、家电设备、用能行为、能源消耗以及可再生能源使用6个维度构建了家庭用能画像标签体系,采用调查问卷及半结构化访谈方法获取351份家庭用能数据。基于标签平均轮廓系数,采用向后特征选择法确定画像标签最优子集,采用k-means算法对城镇住宅家庭聚类分析。结果表明:城镇住宅家庭用能画像标签最优子集包括家庭人口、建筑面积、房屋使用方式、家电设备数量、空调行为、年用电量、年用气量和太阳能设备8个标签;可将京津冀地区城镇住宅家庭划分为用能品质型、节能潜力型、用能规律型和节能环保型4类。该研究结果可为制定家庭节能精准引导策略提供理论参考。

关键词：城镇住宅家庭家庭用能画像 k-means聚类特征选择