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井下动水截流施工骨料堆积生长机制研究

煤炭科学技术 2024年第5期52卷 209-221页

作者：苏培莉杨述刘锋西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

灌注骨料形成阻水屏障实现截流降速是井下治水工程的关键所在。为定量描述骨料堆积生长的时空演化机理,提出了将骨料沉降堆积过程切分为具有一定厚度的片状颗粒层堆叠过程的分析计算方法,以及动水环境中骨料灌注后从沉降到堆积全过程关... 详细信息

灌注骨料形成阻水屏障实现截流降速是井下治水工程的关键所在。为定量描述骨料堆积生长的时空演化机理,提出了将骨料沉降堆积过程切分为具有一定厚度的片状颗粒层堆叠过程的分析计算方法,以及动水环境中骨料灌注后从沉降到堆积全过程关键参量(颗粒水平移距xd,动水休止角ψ,未接顶区流速U,骨料留存临界流速U_(cr))的理论计算公式,在此基础上构建了骨料堆积体生长预测模型。通过CFD-DEM双向耦合算法研究了骨料灌注期间流场分布演化特征和骨料堆积形态差异,并验证了预测模型合理性。研究表明:空间上,依据初始流速U_(s)是否超过骨料起动流速U_(c)或骨料留存临界流速U_(cr),可将截流初期骨料沉积主域的所在位置划分为3个区域,若沉积主域位于③区,则将其视为无效灌注;时间上,骨料堆积体生长过程可归结为3个阶段:高度快速增长阶段、高度长度同步生长阶段、仅水平向伸长阶段;初始流速决定了第1阶段的有无,而灌注条件(骨料粒径、灌注速度)主导着第1阶段所持续的时间;基于泥沙运动力学中推移质输沙率、起动流速等概念,得出了堵孔现象发生及骨料能否留存的临界判据;数值模拟试验结果表明,预测模型能够较好地刻画骨料灌注后的堆积生长规律,骨料堆积稳定后,理论计算值与模拟试验值相对误差小于10%。

关键词：煤矿突水骨料灌注临界流速沉积主域固–液两相流

高渗压与循环加卸载环境下开挖卸荷岩体力学特性试验研究

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 737-745页

作者：陈兴周白亚妮陈莉丽马彬王文瑞龚盛西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

探究高渗压与循环加卸载环境下深部开挖卸荷岩体力学特性的演化规律,有助于揭示复合荷载作用下工程开挖卸荷围岩的变形破坏机理。从区分开挖扰动强度与渗压量级入手,以高渗压环境下遭受开挖扰动的卸荷岩体为对象,开展了考虑特定孔压与... 详细信息

探究高渗压与循环加卸载环境下深部开挖卸荷岩体力学特性的演化规律,有助于揭示复合荷载作用下工程开挖卸荷围岩的变形破坏机理。从区分开挖扰动强度与渗压量级入手,以高渗压环境下遭受开挖扰动的卸荷岩体为对象,开展了考虑特定孔压与循环荷载复合作用条件下的三轴加卸载试验。结果表明:(1)卸荷量级直接影响循环加卸载过程岩样的变形规律及其破坏强度,孔隙水压促进了岩样循环加卸载过程的拉剪破坏;(2)孔压增幅加剧了同量级卸荷岩样循环加卸载过程的延性变形及强度衰减,且卸荷岩样的轴向、环向与体积变形曲线均在2MPa孔压时产生波动;(3)伴随孔压增加,岩样卸荷量级为30%时的环向变形呈先增加后减小的趋势,而岩样卸荷量级为60%时的环向变形呈现先减小后增加的规律;(4)伴随卸荷量级与孔压增加,岩样破坏时端部裂隙的倾角逐渐增大,沿岩样轴向产生的拉剪破裂面愈加凸显。

关键词：深部岩体开挖卸荷高渗压循环加卸载力学特性

两边连接木盖板屈曲约束钢板剪力墙抗侧力性能试验研究

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建筑结构 2024年第10期54卷 53-58页

作者：李奉阁杨东霖赵科内蒙古科技大学土木工程学院包头014010

从环保角度提出一种钢木组合形式的两边连接防屈曲钢板剪力墙。基于已有的研究成果,设计两个试件,一个是没有木盖板约束的钢板剪力墙,另一个是覆盖木板作为钢板面外屈曲约束的钢板剪力墙。对试件采用位移控制加载方式进行拟静力试验,得... 详细信息

从环保角度提出一种钢木组合形式的两边连接防屈曲钢板剪力墙。基于已有的研究成果,设计两个试件,一个是没有木盖板约束的钢板剪力墙,另一个是覆盖木板作为钢板面外屈曲约束的钢板剪力墙。对试件采用位移控制加载方式进行拟静力试验,得到试件的滞回曲线。根据试验结果,分析了试件的骨架曲线、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,木盖板抑制钢板屈曲效果较好,能够有效减小鼓曲声音;与无木盖板试件相比,有木盖板试件具有更高的承载力和更强的耗能能力。在试件破坏后,对试件进行拆卸,发现钢板腹部木盖板覆盖区域能够保持平整,拆卸后的木盖板在加载后也能保持完整。采用软件ABAQUS进行有限元分析,模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。

关键词：两边连接钢木组合结构抗侧力性能试验研究防屈曲钢板剪力墙

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混凝土叠合板分类及研究综述

建筑结构 2024年第1期54卷 138-144页

作者：冯鑫陈明田志昌内蒙古科技大学土木工程学院包头014010

叠合板因为施工方便快捷、整体性好,近几年在我国得到快速发展和应用。开展叠合板的研究,可以进一步优化叠合板相关性能,拓宽叠合板应用范围,推动其在装配式建筑中的应用,有利于加速推进建筑工业化发展进程。根据底板构造形式不同将叠... 详细信息

叠合板因为施工方便快捷、整体性好,近几年在我国得到快速发展和应用。开展叠合板的研究,可以进一步优化叠合板相关性能,拓宽叠合板应用范围,推动其在装配式建筑中的应用,有利于加速推进建筑工业化发展进程。根据底板构造形式不同将叠合板分为平板型、钢筋桁架型、预制带肋型、空心底板型、双向密肋夹芯叠合板几大类,全面系统地论述了不同类型叠合板的研究进展,并对各类型叠合板以及不同类型板间连接技术的优缺点进行了归纳总结,提出现阶段叠合板研究中的问题和不足。

关键词：叠合板平板型叠合板钢筋桁架型叠合板预制带肋型叠合板新型叠合板

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连梁-桩结构荷载传递特性试验研究

应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1474-1485页

作者：邓友生张克钦赵明华李文杰宋虔马二立西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学桩承结构研究中心湖南大学土木工程学院

针对高层建筑地基易产生蝶形沉降的缺陷，提出一种便于施工且整体性较强的连梁-桩结构基础.为研究新型基础的竖向承载特性，开展了室内模型试验，并通过有限元方法进一步计算其特性.建立塑性损伤模型以研究结构受荷时的易损区域，为结... 详细信息

针对高层建筑地基易产生蝶形沉降的缺陷，提出一种便于施工且整体性较强的连梁-桩结构基础.为研究新型基础的竖向承载特性，开展了室内模型试验，并通过有限元方法进一步计算其特性.建立塑性损伤模型以研究结构受荷时的易损区域，为结构设计提供参考.试验与计算研究结果表明：连梁-桩结构的荷载-沉降曲线为缓变型，其沉降相较于群桩减小38.92%;轴力在连梁与桩连接处会产生突变减小，连梁对于桩体受力具有改善作用，不同位置桩体轴力分布大致相同，连梁轴力大于桩体；连梁内外摩阻力差异较大，内侧摩阻力接近于0而外侧摩阻力较大；连梁在受荷过程中能发挥良好荷载传递作用，产生较大的拉力；连梁-桩结构不存在传统基础的蝶形沉降现象；组合结构基础的主要受压损伤区域为下部桩体，连梁主要受拉损伤，连梁的四角处与桩-连梁连接处为结构易损面，应对其进行适当加固.

关键词：连梁-桩结构高层建筑地基基础模型试验有限元承载特性

同方期刊数据库

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波纹钢板-混凝土界面能耗及其本构关系

复合材料学报 2024年第3期41卷 1588-1600页

作者：王威李鹏洛林忠良米佳鑫王小飞续鉴贾煜西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为了研究波纹钢板-混凝土的界面粘结滑移性能,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、锚固长度及配箍率,完成了12个波纹钢板-混凝土试件的推出试验,对试件的破坏形态进行归纳分析,基于界面粘结滑移机制分析了不同阶段界面粘结力的组成,并... 详细信息

为了研究波纹钢板-混凝土的界面粘结滑移性能,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、锚固长度及配箍率,完成了12个波纹钢板-混凝土试件的推出试验,对试件的破坏形态进行归纳分析,基于界面粘结滑移机制分析了不同阶段界面粘结力的组成,并从界面耗能角度对波纹钢板-混凝土的粘结性能进行了研究。结果表明:波谷处的混凝土裂缝由外向内发展,波脊处的混凝土在界面压应力和箍筋拉力作用下,裂缝与波脊延伸线呈45°;界面的极限粘结强度在0.99~1.86 MPa之间,残余粘结强度在0.25~0.63 MPa之间;增大锚固长度可提高界面的弹性变形能,使界面的极限粘结强度得到有效提高。最后考虑4个影响因素提出了波纹钢板-混凝土界面粘结应力-滑移本构关系表达式,并通过有限元分析对其进行验证,发现模拟所得曲线与试验曲线吻合度较高,表明所提出的本构关系表达式较为合理准确,可为波纹钢板-混凝土结构的有限元分析提供参考依据。

关键词：波纹钢板-混凝土粘结滑移界面耗能本构关系有限元分析

混杂钢纤维超高性能混凝土轴拉力学性能及本构模型

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复合材料学报 2024年第1期41卷 383-394页

作者：王秋维梁林史庆轩西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

通过单轴受拉试验,研究了平直型(短直、长直)和端钩钢纤维混掺的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)轴心受拉力学性能,基于试验结果分析了钢纤维掺量和混杂配比对UHPC抗拉强度、应变能力、韧性等的影响。结果表明:U... 详细信息

通过单轴受拉试验,研究了平直型(短直、长直)和端钩钢纤维混掺的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)轴心受拉力学性能,基于试验结果分析了钢纤维掺量和混杂配比对UHPC抗拉强度、应变能力、韧性等的影响。结果表明:UHPC轴拉试件发生多缝延性破坏,且宏观主裂缝的倾斜、弯曲程度随端钩纤维的混掺越发明显;混杂短直和端勾钢纤维UHPC的轴拉性能随着端勾纤维掺量的增大而显著提升,而混掺长直和端勾钢纤维UHPC的轴拉性能呈相反变化趋势;混杂钢纤维在UHPC受拉过程中呈现出逐级、分层次、相互作用的阻裂增韧特点,短直和端钩钢纤维掺量均为1.0vol%的UHPC轴拉力学性能最佳,其抗拉强度、应变能力和韧性同比单掺短直纤维试件分别提高28.2%、147%和31.1%。基于实测轴拉应力-应变曲线分析,提出了考虑纤维相互作用和纤维增强因子的混杂钢纤维UHPC轴拉本构模型,与相关试验曲线吻合良好,可用于预测UHPC受拉应力-应变关系。

关键词： UHPC 混杂钢纤维应力-应变曲线轴拉力学性能本构模型

CFRP条带和混凝土帆布联合加固混凝土短柱声发射性能研究

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材料导报 2024年第14期38卷 105-112页

作者：王俊相泽辉牛建刚许文明内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014000 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014000 内蒙古自治区建筑结构防灾减灾工程技术研究中心内蒙古包头014000 内蒙古建筑职业技术学院呼和浩特010000 重庆大学土木工程学院重庆400000

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)条带与混凝土帆布联合加固混凝土短柱的力学性能及破坏机理,对联合加固试件进行单轴压缩-声发射试验;分析了CFRP条带宽度、CFRP层数、截面形式等因素对联合加固试件的加载损伤破坏声发射过程。结果表明:... 详细信息

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)条带与混凝土帆布联合加固混凝土短柱的力学性能及破坏机理,对联合加固试件进行单轴压缩-声发射试验;分析了CFRP条带宽度、CFRP层数、截面形式等因素对联合加固试件的加载损伤破坏声发射过程。结果表明:配置钢筋和混凝土强度等级对联合加固试件的承载力影响较小,增加CFRP条带的宽度和CFRP条带层数可以提高联合加固试件的强度和变形能力,试件在加载过程中释放的声发射(AE)信号强度就会越大;根据声发射特征参数与时间应力曲线的相关性,将联合加固试件内部的破坏分为三个阶段:混凝土内部微裂纹的萌生阶段、内部裂纹稳定发展阶段和内部宏观裂纹形成破坏阶段;通过b值分析法可以有效地反映联合加固试件内部损伤的衍化,随着荷载的增加b值总体上减小,表明试件内部的开裂程度不断增加。

关键词： CFRP条带混凝土帆布声发射振铃计数能量

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柔性层状石墨烯感应元件制备及其力敏特性

浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 150-160页

作者：吴志强卫军董荣珍信阳师范大学建筑与土木工程学院河南信阳464000 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为了弥补现有传感器在混凝土非连续变形监测上的不足,采用特殊构型法,以还原氧化石墨烯-纳米纤维素(RGO-CNF)为传感层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基层,设计和制备了PDMS/RGO-CNF/PDMS层状感应元件,对其力学、电学和力敏性能进行测试和分析... 详细信息

为了弥补现有传感器在混凝土非连续变形监测上的不足,采用特殊构型法,以还原氧化石墨烯-纳米纤维素(RGO-CNF)为传感层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基层,设计和制备了PDMS/RGO-CNF/PDMS层状感应元件,对其力学、电学和力敏性能进行测试和分析.结果表明,CNF能够有效地协助RGO在异丙醇中均匀分散,经化学溶胀和孔隙填充构建的传感层与基底层紧密结合,能够承受超过100%的拉伸应变.感应元件经过约10次循环拉伸后,应变电阻响应达到稳定状态,表现出良好的可回复性和可重复性.在0~10%应变下,感应元件的电阻变化率近似呈线性变化,灵敏系数可达15,随应变继续增大,电阻变化率呈指数型增长.应变电阻响应强度随应变速率的增大而提高,利用建立的考虑应变率效应的应变电阻响应模型,能够较好地预测感应元件的力敏行为.

关键词：石墨烯层状感应元件力敏性应变电阻响应模型纳米纤维素