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场地均质性对浅埋地铁车站地下结构地震易损性的影响

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振动与冲击 2024年第6期43卷 151-156,178页

作者：蒋家卫李文彪赵雅芝陈国兴杜修力南京工业大学岩土工程研究所南京211816 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

场地条件是影响地下结构地震响应的关键因素之一,该文旨在研究场地均质性对于地铁车站地下结构地震易损性的影响。以两层两跨地铁车站为研究对象,基于ABAQUS/Standard软件平台建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元分析模型。模型考虑... 详细信息

场地条件是影响地下结构地震响应的关键因素之一,该文旨在研究场地均质性对于地铁车站地下结构地震易损性的影响。以两层两跨地铁车站为研究对象,基于ABAQUS/Standard软件平台建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元分析模型。模型考虑了循环动力荷载作用下土体的非线性与钢筋混凝土的弹塑性力学行为。采用增量动力分析方法分别计算了结构在层层场地条件下与均质场地条件下结构的地震响应,并以层间位移角为损伤指标与地面峰值加速度为地震动强度指标绘制了地铁车站结构的地震易损性曲线。结果表明,层层场地条件下结构的响应均值要显著高于均质场地,但两者标准差一致。在地震动作用下,结构处于层层场地下的破坏概率要明显高于均质场地,这主要归因于层层场地中毗邻结构的土体产生了较大的剪切变形。上述结论可为地下结构基于性能的抗震设计提供科学参考。

关键词：地铁车站地下结构场地均质性地震易损性

MU10再生混凝土承重砌块力学性能与抗冻性试验研究

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材料导报 2024年第11期38卷 97-103页

作者：齐云鹏王秋生秦力商效瑀北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012

为进一步提高废弃混凝土利用率,促进严寒地区应用再生混凝土承重砌块,在分析再生骨料物理性能的基础上,考虑了100%再生粗骨料取代率、水胶比、用水量及粉煤灰掺量的影响,采用正交试验设计了C30再生混凝土配合比来制备MU10再生混凝土承... 详细信息

为进一步提高废弃混凝土利用率,促进严寒地区应用再生混凝土承重砌块,在分析再生骨料物理性能的基础上,考虑了100%再生粗骨料取代率、水胶比、用水量及粉煤灰掺量的影响,采用正交试验设计了C30再生混凝土配合比来制备MU10再生混凝土承重砌块,通过分析MU10再生混凝土承重砌块的力学性能,确定了MU10再生混凝土承重砌块的最佳配合比,利用环境模拟箱验证了MU10再生混凝土承重砌块的抗冻性。结果表明:再生骨料与天然骨料相比表面较粗糙,附着部分旧水泥砂浆,具有低密度,高孔隙率、吸水率和含泥量,压碎指标是天然骨料的两倍左右;MU10再生混凝土承重砌块的最佳配合比为再生粗骨料1 172 kg/m^(3)、天然河砂578 kg/m^(3)、水泥400 kg/m^(3)、粉煤灰100 kg/m^(3)、水150 kg/m^(3),其抗压强度为11.4 MPa,抗折强度为2.1 MPa,可用于承重及有抗震要求的砌体结构;经过50次冻融循环后,MU10再生混凝土承重砌块的质量损失为1.2%、强度损失为18.1%,抗冻性能符合要求,可以作为严寒地区新型墙体材料使用。

关键词：再生骨料再生混凝土承重砌块配合比力学性能抗冻性

SANISAND本构模型对不同荷载下桩土相互作用的适用性研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 619-627页

作者：孟晓伟翟恩地许成顺北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 金风科技股份有限公司北京100176

该文通过土体三轴试验数据确定本构参数,并建立场地试验和离心机试验的有限元模型,研究SANISAND本构模型对于静力、地震和循环荷载下桩土相互作用的适用性。结果表明,SANISAND本构模型能较好再现水平静力荷载下不同桩径的桩顶荷载-位移... 详细信息

该文通过土体三轴试验数据确定本构参数,并建立场地试验和离心机试验的有限元模型,研究SANISAND本构模型对于静力、地震和循环荷载下桩土相互作用的适用性。结果表明,SANISAND本构模型能较好再现水平静力荷载下不同桩径的桩顶荷载-位移特性,地震作用下加速度和孔压时程曲线变化趋势以及短期循环水平荷载下的桩变形特性,但无法较好地再现砂土由于剪胀引起的孔压负峰值和长期循环荷载下的累积变形,所以主要关注这些问题时建议选择更合适的本构模型。

关键词：海上风电单桩基础本构模型循环荷载地震

索桁架结构施工误差评估的孪生仿真与模型试验

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 107-119页

作者：史国梁刘占省路德春黄春及炜煜王泽强北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结... 详细信息

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结构参数化模型和施工误差空间模型,并获取了影响因素与结构受力性能间的非线性映射关系。在所提施工误差评估方法的基础上进行了四个基本输入参数的参数化分析,得到了不同类型施工误差耦合作用下结构受力性能的变化规律。并以带刚性环的索桁架结构为例,开发了数字孪生仿真平台,进一步验证了评估方法的有效性。研究结果表明:基于数字孪生的数据映射关系可以有效获取施工误差下的受力性能;通过评估方法获取的试验模型力学性能与试验值高度吻合,验证了该方法的可行性;减小径向索尺寸和增加拉索成形态索力是降低施工误差影响的有效措施;为满足索力误差不超出±10%的要求,制定了施工误差的控制指标,在满足结构自身成形态应力的要求下,应控制最不利组合工况下长度误差在索长的1/350以内。

关键词：索桁架结构数字孪生施工误差受力性能智能评估

非堆积型多颗粒阻尼器等效力学模型及其减振性能分析

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振动与冲击 2024年第6期43卷 19-28页

作者：李小军田超杰黄绪宏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520

为考虑颗粒群碰撞过程中时间效应对非堆积型多颗粒阻尼器(non-packed particle damper, NPPD)减振性能的影响,在现有考虑惯容的等效单颗粒力学模型(equivalent inertia single-particle model, EISM)研究基础上,提出了基于接触单元法的... 详细信息

为考虑颗粒群碰撞过程中时间效应对非堆积型多颗粒阻尼器(non-packed particle damper, NPPD)减振性能的影响,在现有考虑惯容的等效单颗粒力学模型(equivalent inertia single-particle model, EISM)研究基础上,提出了基于接触单元法的等效单颗粒力学模型(equivalent inertia single-particle model based on contact element method, EISM-CE),并基于Runge-Kutta算法建立了NPPD单自由度结构运动状态求解算法。设计进行附加NPPD单层钢框架结构振动台试验,探究不同填充率对结构顶层位移频响曲线的影响规律,提出了EISM-CE参数取值原则,进而进行力学模型试验验证及模型对比分析。在模型验证合理性基础上,基于EISM-CE依次进行了自由振动、简谐激励及记录强震动下减振性能及能量变化规律分析。研究结果表明,与现有EISM相比,提出的基于接触单元法的EISM-CE模型及参数取值原则更加合理有效。减振性能数值分析结果表明,不同激励下NPPD均具有较好的减振性能;考虑碰撞时间效应后EISM-CE与EISM对应减振性能及机理分析结果存在一定的差异。

关键词：非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD) 等效力学模型接触单元法减振效果

颗粒破碎对水合物沉积物基质宏-细观力学特性影响的离散元分析

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太阳能学报 2024年第6期45卷 680-690页

作者：徐爽徐佳琳许成顺焦爽北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 清华大学水利水电工程系北京100084

基于“颗粒碎片替换法”建立反映颗粒破碎行为的含水合物沉积物基质离散元模型,与不破碎模型开展对比三轴剪切试验,证明颗粒破碎对强度和剪胀特征具有重要影响。进而应用“粒径膨胀法”提高模型对体应变和颗粒破碎程度的模拟效果,通过... 详细信息

基于“颗粒碎片替换法”建立反映颗粒破碎行为的含水合物沉积物基质离散元模型,与不破碎模型开展对比三轴剪切试验,证明颗粒破碎对强度和剪胀特征具有重要影响。进而应用“粒径膨胀法”提高模型对体应变和颗粒破碎程度的模拟效果,通过一系列低-高有效围压下的模拟三轴排水剪切试验,研究高应力范围及剪切过程中细观力学特征的演化。结果表明:随着有效围压逐渐增大,试样强度、刚度和平均法向接触力均增大,力链网络更加密集且由环状演变为以竖向为主,试样顶部与底部沿轴向运动的颗粒数量增加。颗粒破碎主要发生在剪切初期,力学配位数、平均法向接触力随剪切进行逐渐增大,剪切后期出现贯穿试样的强力链结构,颗粒运动逐渐从杂乱无章变为由顶、底两端向内,试样内部逐渐出现近似“X”形的剪切带。

关键词：天然气水合物数值模拟力学特性砂土破碎粒径膨胀法

拉-压变轴力下小剪跨比RC剪力墙受剪试验研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 228-237页

作者：黄健康程小卫李易孙亚北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中国建筑设计研究院有限公司北京100044

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,... 详细信息

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

关键词：钢筋混凝土剪力墙拉-压变轴力往复受剪试验破坏模式承载力

基于OpenSees的饱和土场地中地下结构地震反应研究

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震灾防御技术 2024年第3期19卷 548-557页

作者：刘曦李亮李果北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

应用OpenSees有限元计算程序,选取某地铁车站结构为主要分析对象,构建了饱和土-地下结构体系地震反应运算模型,并利用该模型进行系统的地震反应计算。将现场饱和土动力反应视为饱和两相介质近场波动问题,选取时域显式数值算法进行计算,... 详细信息

应用OpenSees有限元计算程序,选取某地铁车站结构为主要分析对象,构建了饱和土-地下结构体系地震反应运算模型,并利用该模型进行系统的地震反应计算。将现场饱和土动力反应视为饱和两相介质近场波动问题,选取时域显式数值算法进行计算,同时考虑了土体的弹塑性。研究结果显示:(1)因选取弹塑性土体本构,土体-地下结构的位移反应时程和输入地震动的位移时程体现出了显著性差异。(2)对于两层三跨地下结构,在以剪切波形式输入的地震动作用下,顶板的峰值加速度和侧向位移最大,中板次之,底板最小,场地土体对地震波具有放大效应,顶层的层间位移大于底层。(3)在地震动作用下,地下结构不同区域应力时程的改变规律存在非常显著的差异。中柱底部与底板节点处的应力峰值最大。地震动输入结束时,结构存在残余应力。

关键词：饱和土地下结构地震反应 OpenSees 时域显式数值算法

基于ReCOVER体系的我国城市韧性演进特征分析

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自然灾害学报 2024年第1期33卷 19-29页

作者：钟紫蓝齐娜娜缪惠全侯本伟许成顺杜修力北京工业大学城建学部北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

城市化进程的加速和面临的多样化挑战使得城市韧性成为城市可持续发展的关键策略之一,深入研究我国城市韧性水平的演进特征对于全面了解我国城市发展的整体情况和提高城市防灾减灾能力具有重要意义。探究了2016—2020年我国31个省级行... 详细信息

城市化进程的加速和面临的多样化挑战使得城市韧性成为城市可持续发展的关键策略之一,深入研究我国城市韧性水平的演进特征对于全面了解我国城市发展的整体情况和提高城市防灾减灾能力具有重要意义。探究了2016—2020年我国31个省级行政区城市韧性水平的时空演进特征,基于城市韧性评价体系ReCOVER对5 a间各省级行政区城市韧性水平进行综合测算,从时间维度和空间维度两方面综合分析了各省级行政区城市韧性的演进特征。结果表明:在时间维度方面,我国城市韧性水平整体得到提升,但各省级行政区的演变特征存在多样性。分阶段而言,4个阶段的韧性水平整体均呈现出增长的趋势;分维度而言,除社区与人口维度韧性水平呈现下降趋势外,其余维度韧性水平均得到提升。在空间维度方面,各省级行政区城市韧性之间呈现出显著的空间正相关性,即城市韧性在空间分布上存在显著集聚的现象,且集聚趋势呈现一定的离散性;总体而言,我国城市韧性在空间上呈现出明显的东高西低格局,空间分布差异特征明显。研究结果有助于了解各省级行政区的韧性水平演进趋势以及驱动城市韧性的主要因素,从而可以基于韧性演进特征和区域城市特点,为未来的韧性提升提供科学的理论指导。

关键词：韧性城市城市韧性韧性评价时空演进韧性特征指标