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木-混凝土螺栓连接力学性能试验及承载力计算模型

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 34-48页

作者：熊海贝武喆欧阳禄王治方陈佳炜同济大学土木工程学院上海200092 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Crosslaminated timber,CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir,SPF)... 详细信息

连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Crosslaminated timber,CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir,SPF)规格材-混凝土螺栓连接作为试验对象,设计了27组单调加载试验和低周往复加载试验,归纳并对比了两类木-混凝土螺栓连接的典型破坏模式.结果表明:木-混凝土螺栓连接节点承载力大小与螺栓屈服模式相关,CLT-混凝土螺栓连接相较于SPF-混凝土螺栓连接更易发生双铰破坏,且CLT-混凝土螺栓连接具有更好的延性.基于对两类连接力学性能差异的影响机理分析,考虑钢垫板对承载力的影响,并引入CLT等效截面,提出了木-混凝土螺栓连接的承载力力学模型.计算结果与试验结果对比的平均误差为12.18%,表明计算值与试验值吻合良好,可为木-混凝土螺栓连接的设计与应用提供参考.

关键词：木-混凝土混合结构螺栓连接破坏模式力学性能计算模型

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睾丸类器官培养技术的进展

中华生殖与避孕杂志 2025年第1期45卷 96-102页

作者：黄明昊杜国尧吴登龙乐威同济大学医学院上海同济大学附属同济医院泌尿外科上海

随着男性生殖系统疾病和生育障碍发病率的增加, 男性不育的诊治及生育力保存成为需要临床克服的难题。类器官是一种利用成体干细胞或胚胎干细胞在体外不同微环境中培养的细胞产物, 具备和天然组织类似的组织解剖和生理功能。近年来, 睾... 详细信息

随着男性生殖系统疾病和生育障碍发病率的增加, 男性不育的诊治及生育力保存成为需要临床克服的难题。类器官是一种利用成体干细胞或胚胎干细胞在体外不同微环境中培养的细胞产物, 具备和天然组织类似的组织解剖和生理功能。近年来, 睾丸类器官在体外诱导精子增殖、分化等方面的技术有所突破, 为解决上述问题提供了新的思路。本文对常见的睾丸类器官技术(微孔培养法、微流体培养法、三层梯度系统、气-液平面培养法、细胞外基质水凝胶支架、悬滴培养法、3D打印技术)进行了简要介绍, 包括技术特点、研究情况和技术瓶颈等, 并简要概述了部分常见的类器官培养液在睾丸类器官领域应用的特点和应用情况。

关键词：睾丸类器官生物支架 3D培养

抗8000 kJ能级落石冲击被动柔性防护网设计

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爆炸与冲击 2025年第3期45卷 168-188页

作者：吴昊吴逸凡马亮亮同济大学土木工程学院上海200092

采用数值模拟方法开展了8000kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先,基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对典型被动柔性防护网单环和三环环链拉伸试验、网片顶破试验以及2000kJ能级落石冲击足尺防护网试验进行数值... 详细信息

采用数值模拟方法开展了8000kJ能级被动柔性防护网的抗落石冲击分析与设计工作。首先,基于显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA对典型被动柔性防护网单环和三环环链拉伸试验、网片顶破试验以及2000kJ能级落石冲击足尺防护网试验进行数值模拟复现,通过与网环最大破断力、破断位移和破坏特征、落石冲击全过程以及防护网钢丝绳内力时程等试验数据进行对比,验证了所采用数值模拟方法的可靠性。然后,分析了钢柱倾角、跨距、高度以及消能装置规格等参数对落石冲击下防护网动力行为的影响,结果表明:消能装置规格是控制防护网内力与位移的关键参数;钢柱倾角建议取10°;增大钢柱跨距会降低结构的面内刚度,而对横向锚固力的影响较小;增加钢柱高度会显著提升柱底支反力;改变钢柱高度和跨距需同时合理调整各钢丝绳的锚固位置。最后,通过调整防护网几何尺寸、消能装置规格和添加横向辅助支撑绳等措施给出了2种8000 kJ能级防护网设计方案,均通过EAD 340059-00-0106标准检验。

关键词：被动柔性防护网落石冲击参数影响结构设计

450级大U肋正交异性组合桥面板静力力学性能

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 17-25页

作者：武彧曾明根苏庆田同济大学土木工程学院上海200092

为了研究大U肋正交异性组合桥面板的静力力学性能,以U肋开口宽为450mm的正交异性钢桥面作为研究对象,引入超高性能混凝土,设计制作了两个足尺的大U肋正交异性超高性能混凝土组合桥面板,通过静力加载试验测试了大U肋正交异性组合桥面板... 详细信息

为了研究大U肋正交异性组合桥面板的静力力学性能,以U肋开口宽为450mm的正交异性钢桥面作为研究对象,引入超高性能混凝土,设计制作了两个足尺的大U肋正交异性超高性能混凝土组合桥面板,通过静力加载试验测试了大U肋正交异性组合桥面板的承载能力、破坏形态及主要截面上的应变;在此基础上,建立基于UHPC塑性损伤的有限元模型展开参数化分析。试验结果表明:大U肋正交异性组合桥面板的U肋厚度由8mm提升到10mm,屈服荷载与极限承载力提升了24.86%与47.48%,纯弯段混凝土裂缝数量减少,裂缝间距增大,加劲肋厚度的改变对于结构静力性能的影响主要体现在结构的非线性阶段。参数化分析结果表明:改变450级大U肋截面构造尺寸对结构屈曲变形能力有不同程度的影响,顶板厚度的改变对结构极限状态时的安全系数影响较小,提高U肋厚度可以大幅提高结构安全储备。依据试验结果与有限元分析提出了450级大U肋钢-UHPC组合桥面板的屈曲折减系数经验公式,该系数同U肋高厚比与U肋底板宽厚比更为相关。

关键词：正交异性组合桥面板试验研究大U肋超高性能混凝土有限元模拟

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延性抗震设计理念的发展及应用研究综述

东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 30-40页

作者：贾良玖罗旭亮王立军项平同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 华诚博远工程技术集团有限公司北京100040

延性抗震设计旨在通过结构发生较大弹塑性变形来降低结构地震响应。这一抗震设计理念广泛应用于大多数国家抗震规范中,其核心思路是通过使用强度折减系数对设防地震反应谱进行折减,使结构通过非弹性变形耗散地震能量。强度折减系数主要... 详细信息

延性抗震设计旨在通过结构发生较大弹塑性变形来降低结构地震响应。这一抗震设计理念广泛应用于大多数国家抗震规范中,其核心思路是通过使用强度折减系数对设防地震反应谱进行折减,使结构通过非弹性变形耗散地震能量。强度折减系数主要由延性折减系数和结构超强系数决定。同时,能力设计法是实现延性抗震的主要工具,该方法要求体系内的非延性构件在延性构件进入非线性阶段前后都保持弹性,以实现整个结构体系的延性设计。通过梳理延性抗震设计理念的研究历史,简要介绍了延性系数、结构周期、场地条件、阻尼比等因素对延性折减系数的影响,阐述了现有强度折减系数的组成和计算方法。最后,总结了中国、美国、欧洲、日本抗震规范中延性设计的应用情况。

关键词：延性抗震设计能力设计法强度折减系数延性折减系数抗震设计规范

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基于混合监测理论的桥梁全局响应重构方法

振动与冲击 2025年第3期44卷 107-114页

作者：孙海彬李轶贤孙利民同济大学土木工程学院上海200092 香港理工大学环境与土木工程系香港999077

卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)和最大化后验概率法(maximum a posteriori,MAP)是结构荷载识别中常见的两类广义贝叶斯滤波算法,KF法计算效率高但数值稳定性较差,MAP法适用性强却需要复杂的矩阵求逆运算,加之这两类方法对荷载形式和测点... 详细信息

卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)和最大化后验概率法(maximum a posteriori,MAP)是结构荷载识别中常见的两类广义贝叶斯滤波算法,KF法计算效率高但数值稳定性较差,MAP法适用性强却需要复杂的矩阵求逆运算,加之这两类方法对荷载形式和测点布置的苛刻要求,目前仅适用于简单荷载的识别。为此,该研究提出了针对任意分布式荷载的贝叶斯全局响应重构方法,从在线和离线两个角度改进了现有方法。针对在线KF方法,该研究从结构动力特性中导出等效荷载向量来降低未知荷载的维度,得到满足可控性条件的等效系统模型,并采用输入状态联合估计方法同时识别等效荷载和全局响应。针对离线MAP方法,引入考虑了空间相关性的荷载先验分布,采用MAP策略同时对等效荷载和观测噪声进行迭代估计,随后根据识别得到的等效荷载重构全局响应。改进后的在线和离线方法均不需要提前获取荷载位置或分布形式。通过青州大桥在风荷载和交通荷载下采集的响应数据对所提方法的精度和适用性进行了验证。

关键词：卡尔曼滤波(KF) 最大化后验概率(MAP) 混合监测全局响应重构

六层自复位钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

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土木工程学报 2025年第1期58卷 1-11页

作者：李扬赵斌强国平熊学玉吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 上海浦东建筑设计研究院有限公司上海201206 同济大学土木工程学院上海200092

为研究多层自复位框架结构整体抗震性能,进行一个1/4缩尺比六层自复位框架结构模型的模拟地震振动台试验,研究该结构的动力特性及其在7度多遇至7度极罕遇4个水准地震作用下的动力反应和破坏情况。试验结果表明:在多遇以及设计基本地震... 详细信息

为研究多层自复位框架结构整体抗震性能,进行一个1/4缩尺比六层自复位框架结构模型的模拟地震振动台试验,研究该结构的动力特性及其在7度多遇至7度极罕遇4个水准地震作用下的动力反应和破坏情况。试验结果表明:在多遇以及设计基本地震作用下,结构构件无可见裂缝和损伤;随着输入地震动峰值的增加,结构损伤增加,但损伤主要集中在梁、柱端的表面混凝土,构件自身几乎没有损伤,表明自复位混凝土框架结构的抗震性能良好;在7度罕遇地震作用下,主体结构最大层间位移角为1/62,自复位框架的节点开始张开;在7度极罕遇地震作用下,模型节点张开更加明显,角钢进入屈服阶段,而主体结构的最大残余位移角仅为1/2533,证明结构具有很强的自复位能力。

关键词：自复位结构振动台试验残余变形抗震性能

负刚度惯性阻尼器控制高层结构振动的试验与模拟研究

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振动与冲击 2025年第2期44卷 167-176页

作者：赵玮伟全涌同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

建立了控制多自由度高层建筑风致振动的负刚度惯性调谐阻尼器(negative stiffness-tuned viscous mass damper, NS-TVMD)系统的理论模型,通过3D打印技术设计制造了以齿轮齿条式惯容器元件和预压弹簧式负刚度元件组装而成的NS-TVMD系统,... 详细信息

建立了控制多自由度高层建筑风致振动的负刚度惯性调谐阻尼器(negative stiffness-tuned viscous mass damper, NS-TVMD)系统的理论模型,通过3D打印技术设计制造了以齿轮齿条式惯容器元件和预压弹簧式负刚度元件组装而成的NS-TVMD系统,并将该系统安装在一个6自由度高层建筑气动弹性模型上进行了风洞试验研究。然后通过数值模拟和试验结果相互验证,并分析得到了NS-TVMD的最优参数。结果表明,准确调谐的NS-TVMD系统比传统调谐惯性黏滞阻尼器系统对高层建筑的风致振动具有更好的控制效果。由于负刚度组件在静态情况下具有高刚度,而在动态情况下具有低刚度,当NS-TVMD系统被调频至受控结构的一阶自振频率附近时,它不仅能有效控制结构的一阶模态响应,还能通过其低动态刚度特性控制结构的高阶模态响应。

关键词：惯性阻尼器负刚度弹簧风洞试验风振控制

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利用混凝土双轴强度试验的概率反问题研究

同济大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 1-8页

作者：陈欣李杰同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于概率密度演化理论和混凝土随机损伤力学,从概率密度的角度,建立了一类随机建模准则。以混凝土双轴强度试验为背景,利用遗传算法,提出了一类概率反问题求解方法。利用混凝土双轴试验数据及提出的求解方法,对混凝土弹塑性随机损伤本... 详细信息

基于概率密度演化理论和混凝土随机损伤力学,从概率密度的角度,建立了一类随机建模准则。以混凝土双轴强度试验为背景,利用遗传算法,提出了一类概率反问题求解方法。利用混凝土双轴试验数据及提出的求解方法,对混凝土弹塑性随机损伤本构模型中的断裂应变统计参数进行识别,获得了本构模型的基本参数。研究表明,据此识别的模型参数能从概率密度与统计矩两个层面准确地反映混凝土强度的随机性。该研究为概率反问题的求解提供一种可行的途径。

关键词：混凝土概率反问题本构关系随机损伤力学概率密度演化