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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

基于新的改进Bouc-Wen模型的预制RC桥墩滞回模型研究

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工程力学 2024年第2期41卷 180-193页

作者：徐亚洲魏克伦丁艳琼西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

Bouc-Wen-Baber-Noori(BWBN)模型是改进的Bouc-Wen模型。BWBN模型可以较好地描述钢筋混凝土结构在强震作用下的捏缩效应,但由于BWBN模型中“捏缩效应”函数复杂且参数较多,其计算效率较低。针对该问题,该文基于近似狄拉克δ函数构建更... 详细信息

Bouc-Wen-Baber-Noori(BWBN)模型是改进的Bouc-Wen模型。BWBN模型可以较好地描述钢筋混凝土结构在强震作用下的捏缩效应,但由于BWBN模型中“捏缩效应”函数复杂且参数较多,其计算效率较低。针对该问题,该文基于近似狄拉克δ函数构建更简单、高效的“捏缩效应”函数,进而提出了新的改进Bouc-Wen(MBW)模型,它可以用更少的参数来实现捏缩效应。基于预制RC桥墩的拟静力试验数据来验证MBW模型的有效性,利用MATLAB遗传算法工具箱对BWBN模型和MBW模型进行参数识别,结果表明,该文提出的MBW模型具有更高的计算精度。

关键词：预制RC桥墩滞回模型狄拉克δ函数捏缩效应参数识别

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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

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台后设置拱形结构的无缝桥梁整体受力性能

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1016-1027页

作者：赵秋陈鹏赵煜炜余澳福州大学土木工程学院福州350108 武汉工程科技学院信息工程学院武汉430200

基于实际连续预应力混凝土无缝桥结构的试设计,提出了一种台后设置拱形结构的新型整体式无缝桥梁。通过建立该新型结构的三维杆系计算模型与实体有限元模型,考虑桩基与桩周土之间相互作用,并按相似比原则设计半桥有机玻璃模型试验以验... 详细信息

基于实际连续预应力混凝土无缝桥结构的试设计,提出了一种台后设置拱形结构的新型整体式无缝桥梁。通过建立该新型结构的三维杆系计算模型与实体有限元模型,考虑桩基与桩周土之间相互作用,并按相似比原则设计半桥有机玻璃模型试验以验证模拟方法的正确性。采用经验证的数值模型建立台后设置拱形结构的全桥杆系模型与实体模型,分析矢跨比与桩长对桥梁整体受力性能的影响。分析结果表明:模型试验的位移和应力值与杆系模型差异分别为8%和21%,与实体模型差异分别为-3%和5.3%;随着矢跨比的增大、桩长的减小,拱脚所受的水平约束减小,拱顶的竖向位移相对减小,主梁所受的轴力逐渐减小,弯矩变化范围也逐渐降低。因此,选择桩长较短、矢跨比较大的无缝桥梁的整体受力性能更加优越。

关键词：桥梁工程整体式无缝桥梁有机玻璃试验数值模拟拱形结构整体受力性能

新型耗能连接正交胶合木剪力墙抗侧力性能试验

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 697-706页

作者：陈佳炜熊海贝彭增鑫王瑞明南京林业大学土木工程学院江苏南京210037 同济大学土木工程学院上海200092 联领建筑科技(上海)有限公司上海202172

为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进... 详细信息

为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进行对比试验,获取并分析了剪力墙的破坏过程、力学性能参数及各项因素对抗侧力性能的影响规律。结果表明:新型耗能连接正交胶合木剪力墙在侧向力下的损伤主要集中在耗能连接的软钢耗能段屈服断裂与耗能橡胶脱胶破坏,墙体板材与自攻螺钉未见损伤;增大顶部竖向荷载可有效提升墙体的抗侧力性能,而增大高宽比主要可增加墙体的变形能力与延性;与普通金属连接墙体相比,耗能连接墙体的最大承载力相近,但延性提升26%,耗能能力提升38%,最大层间位移角可达1/23,且在原位替换耗能连接修复的墙体与原墙体的抗侧力性能相近,表明新型耗能连接正交胶合木剪力墙具有较好抗震性能,可实现强震后连接可更换、结构可修复的设计目标。

关键词：正交胶合木剪力墙结构新型耗能连接抗侧力性能破坏模式

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蜂窝梁腹板的局部屈曲及高厚比限值研究

工程力学 2024年

作者：毕然贾连光王庆贺耿凯辽宁科技学院资源与土木工程学院沈阳建筑大学土木工程学院

为避免蜂窝梁腹板局部屈曲对结构产生不利影响，应明确孔参数对腹板局部屈曲的影响并确定腹板的高厚比限值。采用试验和有限元分析方法，研究在静载和往复荷载作用下，楼板、腹板开孔率、横向加劲肋和腹板高厚比对蜂窝梁破坏模式、承载... 详细信息

为避免蜂窝梁腹板局部屈曲对结构产生不利影响，应明确孔参数对腹板局部屈曲的影响并确定腹板的高厚比限值。采用试验和有限元分析方法，研究在静载和往复荷载作用下，楼板、腹板开孔率、横向加劲肋和腹板高厚比对蜂窝梁破坏模式、承载能力、延性和耗能性能的影响；给出考虑径高比、孔型和边界条件的开孔板剪切屈曲系数计算公式和蜂窝梁不发生弹塑性屈曲的腹板高厚比限值。研究结果表明，楼板组合作用使腹板的屈曲滞后，设置横向加劲肋能够避免腹板的屈曲，增大腹板开孔率使孔角更易进入塑性而形成塑性铰破坏模式。随腹板高厚比的增加(48.0～85.3)，承载力和极限位移降低43%和33%，延性和耗能降低15%和36%。径高比在0.2～0.8变化时，圆孔板和六边形孔板蜂窝钢梁的腹板高厚比限值为79.7～48.4和76.7～47.0倍的钢号修正系数。

关键词：蜂窝梁腹板高厚比剪切屈曲系数静载往复荷载

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震试验研究

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建筑钢结构进展 2024年第4期26卷 20-28页

作者：方有珍高怡杨勇孙敏孙国华苏州科技学大学土木工程学院江苏苏州215011 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为系统研究梁柱采用自复位连接组合框架的抗震机理,选取预拉杆长度设置、PEC柱截面强弱轴布置和柱脚连接方式3个设计参数,设计制作了4榀PEC柱-钢梁梁柱摩擦耗能部分自复位连接组合框架1∶2缩尺试件并进行拟静力抗震试验。通过试验现象... 详细信息

为系统研究梁柱采用自复位连接组合框架的抗震机理,选取预拉杆长度设置、PEC柱截面强弱轴布置和柱脚连接方式3个设计参数,设计制作了4榀PEC柱-钢梁梁柱摩擦耗能部分自复位连接组合框架1∶2缩尺试件并进行拟静力抗震试验。通过试验现象观察和数据分析,对试件的滞回特性、抗侧刚度退化、复位能力、滞回耗能等抗震性能进行研究。结果表明:摩擦耗能部分自复位连接通过T形件长圆孔合理设置实现了“设计地震水平阶段实现复位,大震设计水平阶段自复位连接连接转化为伴随出现螺栓承压型受力实现部分自复位”的性能化设计目标;设计地震阶段,试件主要通过辅助摩擦耗能件耗能,且卸载残余侧移小于自复位结构侧移限值(0.3%),在大震作用阶段,试件通过辅助摩擦耗能件与结构构件损伤联合耗能,承载能力仍继续增大,且仍具有部分自复位能力;预拉杆设置有限长度可显著增强结构整体性,PEC柱弱轴布置一定程度上降低了结构整体性,而PEC柱脚采用铰接可显著削弱结构整体性。

关键词：摩擦耗能部分自复位连接 PEC柱-钢梁组合框架复位能力滞回耗能拟静力试验

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黄土地基中能量桩群桩承载变形性状模型试验

太阳能学报 2024年第1期45卷 415-422页

作者：曹卫平李庆赵敏李清源罗龙平西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安工业大学建筑工程学院西安710021

基于室内缩尺试验研究了含能量桩群桩在4次冷热循环过程中的桩身热力学特性及桩基承载变形特性变化规律,分析冷热循环对桩土温度、承台沉降、桩顶荷载及桩身摩阻力的影响。试验结果表明:冷热循环过程中能量桩较浅位置处桩身及桩侧土温... 详细信息

基于室内缩尺试验研究了含能量桩群桩在4次冷热循环过程中的桩身热力学特性及桩基承载变形特性变化规律,分析冷热循环对桩土温度、承台沉降、桩顶荷载及桩身摩阻力的影响。试验结果表明:冷热循环过程中能量桩较浅位置处桩身及桩侧土温度始终高于较深处,热循环过程中能量桩的传热效率高于冷循环过程。冷热循环会使承台顶面的工作荷载及群桩中各基桩的桩顶荷载发生往复变化,相应地引起承台发生往复倾斜,热循环引起的承台倾斜稍大于冷循环。热循环引起的能量桩桩身上部摩阻力为负,下部为正,冷循环时则相反。

关键词：能量桩黄土模型试验承载变形性状冷热循环传热效率承台

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地震动过程的时域降维建模

振动与冲击 2024年第6期43卷 311-319页

作者：阮鑫鑫刘章军姜云木信阳师范大学建筑与土木工程学院河南信阳464000 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过... 详细信息

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过程的时域表达形式,通过引入随机函数的降维思想,实现了地震动过程的时域降维表达。同时,基于实测强震记录,给出了地震动时域降维模型的参数识别方法,进而获得模型中基本参数的确定性取值或概率分布。最后,通过地震动过程的降维模拟分析,并与实测强震记录的反应谱和傅里叶幅值谱对比分析。结果表明,地震动过程的时域降维模型具有良好的精度、收敛性和工程适用性,生成的代表性地震动时程能够反映地震动的自然变异性。

关键词：非平稳地震动时域表达降维建模参数识别自然变异性