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基于非平衡热力学理论的黏土多组分重金属吸附模型

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岩土工程学报 2019年第5期41卷 829-835页

作者：张志红张嘉培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

黏土垫层土颗粒的吸附特性是控制溶质运移的重要关键因素,进而影响对防渗屏障长期服役性能的准确评估。在传统单组分吸附模型的基础上,基于非平衡热力学和Ziegler最大耗散率原理,通过构建弥散型自由能函数和弥散型耗散率函数,采用连续... 详细信息

黏土垫层土颗粒的吸附特性是控制溶质运移的重要关键因素,进而影响对防渗屏障长期服役性能的准确评估。在传统单组分吸附模型的基础上,基于非平衡热力学和Ziegler最大耗散率原理,通过构建弥散型自由能函数和弥散型耗散率函数,采用连续介质力学方法建立了非理想状态体系下适用于多组分重金属离子的非平衡态吸附模型。所建模型预测的多组分重金属离子吸附行为与已有试验结果吻合度较好,对比分析结果表明:所建非平衡态吸附模型能够正确揭示多组分重金属离子在黏土中的吸附动力学机制。

关键词：非平衡吸附多组分非平衡热力学黏土垫层

细观均匀化方法预测非饱和混凝土宏观力学性质

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水利学报 2013年第11期44卷 1317-1325,1332页

作者：杜修力金浏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

混凝土宏观力学行为由其细观结构和组成决定,孔隙水的存在影响湿态混凝土的力学性质。在细观尺度下,将非饱和混凝土看作是由混凝土基质、孔隙水、干燥及非饱和孔隙组成的多相复合材料,提出了预测非饱和混凝土力学性质的两步均匀化方法... 详细信息

混凝土宏观力学行为由其细观结构和组成决定,孔隙水的存在影响湿态混凝土的力学性质。在细观尺度下,将非饱和混凝土看作是由混凝土基质、孔隙水、干燥及非饱和孔隙组成的多相复合材料,提出了预测非饱和混凝土力学性质的两步均匀化方法。基于该方法建立了非饱和混凝土宏观力学性质,包括弹性模量、泊松比、拉伸强度及峰值拉伸应变与孔隙率及饱和度之间的定量关系。本文理论结果与试验结果吻合良好,证明了方法的合理性。研究表明:湿态混凝土弹性模量、泊松比、拉伸强度和峰值拉伸应变均随饱和度的增大而增大;低饱和度混凝土的峰值拉伸应变随孔隙率的增大而减小,而高饱和度混凝土则呈现先减小后逐渐增大的趋势。

关键词：非饱和混凝土孔隙率饱和度弹性模量拉伸强度峰值应变

地震作用下桥台非线性力-位移能力预测及其应用

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中国公路学报 2016年第7期29卷 96-102,158页

作者：周雨龙韩强陈敬一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

为给考虑桥台非线性行为的桥梁整体抗震设计提供参考,针对非线性土-桥台-桥梁结构相互作用,采用土的双曲线应力-应变关系,给出了桥台纵桥向非线性力-位移行为;并基于全尺寸桥台试验数据,提出了一种桥台非线性力-位移关系的双曲线简化适... 详细信息

为给考虑桥台非线性行为的桥梁整体抗震设计提供参考,针对非线性土-桥台-桥梁结构相互作用,采用土的双曲线应力-应变关系,给出了桥台纵桥向非线性力-位移行为;并基于全尺寸桥台试验数据,提出了一种桥台非线性力-位移关系的双曲线简化适用计算公式;将此简化公式应用于有限元模型中,分析了桥梁上部结构-桥台背墙-回填土相互作用对桥梁结构地震反应的影响。结果表明:给出的预测模型和简化公式可准确评估桥台纵桥向非线性力-位移能力,且便于应用到桥梁抗震设计中;桥台非线性力-位移滞回性能对桥梁结构地震反应影响显著,在桥梁抗震设计中应合理考虑。

关键词：桥梁工程土-桥台相互作用预测模型本构关系时程分析

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分体柱在地下车站结构中的减震效果研究

岩土工程学报 2021年第4期43卷 624-633页

作者：许成顺汪洋筱珊杜修力许紫刚张梓鸿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

已有研究表明,对于浅埋框架式地下结构,高轴压下中柱水平变形能力不足是导致地震破坏的关键因素。分体柱在承载能力与整体柱相当的情况下,具有更好的变形和耗能能力而广泛应用于地上结构,探讨了分体柱在地下结构抗震领域中的应用可行性... 详细信息

已有研究表明,对于浅埋框架式地下结构,高轴压下中柱水平变形能力不足是导致地震破坏的关键因素。分体柱在承载能力与整体柱相当的情况下,具有更好的变形和耗能能力而广泛应用于地上结构,探讨了分体柱在地下结构抗震领域中的应用可行性。基于ABAQUS有限元平台,建立土–地下结构整体三维数值分析模型,通过Pushover和动力时程分析方法对比研究了采用分体柱的新型地下车站结构与原型车站结构的抗震性能,分析了分体柱的减震效果。研究结果表明,采用分体柱的新型地下车站结构中柱的层间位移地震响应有所增大,但相对于中柱变形能力的提升,其影响程度并不显著;分体柱替换现浇整体柱,会使得结构截面内力重分布,中柱所承担的剪力大幅减小,侧墙的剪力变化不明显。总体上,采用分体柱的新型地下车站结构显著改善了在高轴压比下中柱和侧墙变形不协调的问题,能够有效提升其抗震性能。

关键词：地下车站分体柱减震效果变形能力内力分布

薄厚岩组合型斜坡动力响应与破坏机制的振动台模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2022年第11期41卷 2173-2185页

作者：郭明珠王晨谷坤生王志颖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

以青藏高原金沙江流域雪隆囊地区贡扎滑坡滑前斜坡为原型,设计并完成薄厚岩组合型反倾岩体斜坡振动台模型试验,研究薄厚岩组合型反倾岩体斜坡的动力响应和破坏机制。试验结果表明,在斜坡1/2坡高以上PGA放大系数增大明显;在斜坡不同高程... 详细信息

以青藏高原金沙江流域雪隆囊地区贡扎滑坡滑前斜坡为原型,设计并完成薄厚岩组合型反倾岩体斜坡振动台模型试验,研究薄厚岩组合型反倾岩体斜坡的动力响应和破坏机制。试验结果表明,在斜坡1/2坡高以上PGA放大系数增大明显;在斜坡不同高程处,由坡内到坡表,PGA放大系数变化规律不同;在斜坡高陡区PGA放大系数增大,在斜坡坡脚处PGA放大系数减小。输入地震波的频率、幅值和时间压缩比均会对斜坡动力响应产生比较大的影响。当输入波幅值比较大时,高频波激励下斜坡PGA放大系数显著增大;当输入波频率小于斜坡自振频率时,随输入波频率增加,PGA放大系数增大,超过斜坡自振频率后,坡表PGA放大系数减小,坡内PGA放大系数先减小后增大。输入波幅值对斜坡动力响应的影响与输入波类型有关,不同类型输入波激励下斜坡动力响应规律不同。不同倍数时间压缩比下,斜坡动力响应有较大变化。综合分析斜坡动力响应和高速摄像机拍照记录,坡表高陡区PGA放大系数最大,坡内PGA放大系数沿高程变化规律基本遵循高程效应。斜坡自振频率在0.2 g幅值输入波激励时下降显著,此时斜坡结构在地震作用下发生变化。斜坡破坏模式为:高陡区上部坡肩出现裂缝→裂缝区向下扩展→高陡区右上侧出现局部失稳破坏→失稳区扩大为整个高陡区域→高陡区岩体由上到下被震落同时伴随着部分下部薄岩块被震落,破坏过程中伴随着斜坡下半段轻微隆起。该试验揭示了薄厚岩组合型反倾岩体斜坡在地震作用下的动力响应规律和破坏机制,为此类斜坡的防治提供了依据。

关键词：岩石力学薄厚岩组合型斜坡振动台试验动力响应破坏机制反倾岩体斜坡

不同黏性土的残余强度及其抗剪强度指标特性研究

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岩土工程学报 2017年第3期39卷 436-443页

作者：许成顺王馨杜修力戴福初王国盛高岩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

利用环剪仪系统地研究了17种不同塑性指数的饱和黏性土在不同固结状态下的残余强度的变化规律,分析了当前法向应力、超固结比、塑性指数和多级剪切方式对残余强度的影响,重点给出了大变形条件下的抗剪强度指标随塑性指数的变化规律及实... 详细信息

利用环剪仪系统地研究了17种不同塑性指数的饱和黏性土在不同固结状态下的残余强度的变化规律,分析了当前法向应力、超固结比、塑性指数和多级剪切方式对残余强度的影响,重点给出了大变形条件下的抗剪强度指标随塑性指数的变化规律及实用公式。试验结果表明:残余强度随当前法向应力的增大而增大;超固结比对残余强度没有显著的影响;随着塑性指数的增大,残余强度逐渐减小;残余强度在较小的当前法向应力水平下具有明显的非线性;在大变形条件下,残余内摩擦角随塑性指数的增大而减小;最后给出了残余内摩擦角与塑性指数的函数关系式。

关键词：残余强度塑性指数超固结比残余内摩擦角

地震动强度参数与地铁车站结构动力响应指标分析

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岩土工程学报 2020年第3期42卷 486-494页

作者：钟紫蓝申轶尧甄立斌张成明赵密杜修力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

影响地铁车站动力响应的地震动强度参数有多种,研究地震动强度参数和结构地震响应指标的关联性对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。为了研究近场地震动作用下适用于评价地铁地下车站的地震动强度参数,以大开地铁车站为原型,基于非... 详细信息

影响地铁车站动力响应的地震动强度参数有多种,研究地震动强度参数和结构地震响应指标的关联性对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。为了研究近场地震动作用下适用于评价地铁地下车站的地震动强度参数,以大开地铁车站为原型,基于非线性时程分析结果,通过对22个地震动强度参数与结构地震响应指标进行双对数线性回归分析,从有效性、实用性和效益性对地震动强度参数与结构地震响应指标进行分析评价。研究结果表明:以地表峰值加速度PGA为代表的加速度型地震动参数以和加速度谱强度ASI为代表的谱相关型地震动参数更适合用于研究单层地铁车站结构,适合用于预测结构在地震作用下的动力响应;顶底板层间位移角、中柱底部剪力和中柱底部弯矩适合作为预测地铁地下结构的动力响应指标。

关键词：地震动强度参数非线性动力分析地震响应指标有效性

基于修正混凝土塑性损伤模型的大应变FRP约束混凝土有限元分析

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工程力学 2023年第4期40卷 129-143页

作者：白玉磊杨洪龙贾俊峰梅世杰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

精确的有限元分析(FEA)依赖于材料的准确定义。通过编写用户子程序UMAT实现了大断裂应变纤维增强聚合物(LRS FRP)在纤维方向上拉伸特性的定义。基于Abaqus中混凝土塑性损伤模型的理论框架,提出了一种改进的混凝土塑性损伤模型用于定义LR... 详细信息

精确的有限元分析(FEA)依赖于材料的准确定义。通过编写用户子程序UMAT实现了大断裂应变纤维增强聚合物(LRS FRP)在纤维方向上拉伸特性的定义。基于Abaqus中混凝土塑性损伤模型的理论框架,提出了一种改进的混凝土塑性损伤模型用于定义LRS FRP约束混凝土的材料特性。这些改进包括:通过LRS FRP约束混凝土的实验数据校准了与屈服准则相关的参数K;硬化/软化准则与约束刚度相关;流动法则与轴向塑性应变相关。采用修改后的材料模型进行FEA,结果表明:FEA预测的应力-应变曲线与实验结果吻合。基于FEA的结果,讨论了矩形柱截面上应力分布的不均匀性,根据约束效果可分为有效约束区域和弱约束区域,且在约束有效区域上应力分布不均匀性随着截面比(长边/短边)的增加而增加。

关键词：纤维增强聚合物(FRP) 大应变FRP 约束混凝土混凝土塑性损伤模型有限元分析

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孔隙率变化规律及其对混凝土变形过程的影响

工程力学 2013年第6期30卷 183-190页

作者：金浏杜修力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

混凝土内部随机分布的微裂纹和孔洞等细观缺陷影响其破坏机理及宏观力学性能,且孔隙率随着外荷载的变化而不断变化。该文中将含缺陷(微裂纹、各种空隙等)混凝土复合材料简化为空心球力学模型,基于弹性力学理论推导并获得了混凝土当前孔... 详细信息

混凝土内部随机分布的微裂纹和孔洞等细观缺陷影响其破坏机理及宏观力学性能,且孔隙率随着外荷载的变化而不断变化。该文中将含缺陷(微裂纹、各种空隙等)混凝土复合材料简化为空心球力学模型,基于弹性力学理论推导并获得了混凝土当前孔隙率与材料初始孔隙率及体应变之间的定量关系;推导并得到了含孔隙混凝土的有效弹性模量、有效泊松比及峰值应变等与孔隙率的定量关系,进而得到了单轴加载条件下含孔隙混凝土细观单元的等效多折线本构关系模型。最后,采用细观单元等效化力学模型,研究了单轴加载(拉伸和压缩)情况下不同孔隙率混凝土材料的破坏过程及宏观力学性能,探讨了孔隙率变化规律及其对混凝土变形过程的影响。

关键词：混凝土孔隙孔隙率体应变细观破坏宏观力学性能

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