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侵彻爆炸联合作用下超高性能混凝土遮弹层设计

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爆炸与冲击 2025年第1期45卷 88-101页

作者：程月华吴昊岑国华张瑜同济大学土木工程学院上海200092

为了准确评估超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)遮弹层在战斗部侵彻爆炸作用下的损伤破坏并建立可靠的计算方法,首先,开展了UHPC靶体抗105 mm口径弹体侵彻和5 kg TNT炸药爆炸联合作用试验,获取了侵彻作用后以及侵... 详细信息

为了准确评估超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)遮弹层在战斗部侵彻爆炸作用下的损伤破坏并建立可靠的计算方法,首先,开展了UHPC靶体抗105 mm口径弹体侵彻和5 kg TNT炸药爆炸联合作用试验,获取了侵彻作用后以及侵彻与爆炸联合作用后弹靶的损伤破坏数据;然后,建立了UHPC靶体抗弹体侵彻与爆炸作用的有限元模型,通过对上述试验和已有的有限厚UHPC板埋置装药爆炸试验进行数值仿真分析,验证了有限元模型和分析方法的可靠性;最后,对比了SDB、WDU-43/B和BLU-109/B等3种典型原型战斗部侵彻与爆炸联合作用下,UHPC遮弹层和普通混凝土遮弹层的临界贯彻和震塌厚度。结果表明:3种战斗部侵彻爆炸联合作用下,遮弹层的临界贯穿厚度和震塌厚度范围分别为1.30~2.60 m和1.70~5.00 m,相应的临界贯穿系数和震塌系数范围分别为1.81~2.17和2.46~4.17;与普通混凝土遮弹层对比,3种战斗部侵彻爆炸联合作用下UHPC遮弹层的开坑直径减小了34.4%~42.4%,临界贯穿和震塌厚度分别减小了7.1%~31.6%和39.7%~52.8%。研究结果可为UHPC遮弹层的抗力评估和设计提供参考。

关键词：超高性能混凝土遮弹层侵彻爆炸防护设计

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多根带状弹簧卷绕与松脱分析

振动与冲击 2025年第3期44卷 1-8页

作者：刘丰源吴明儿项平同济大学土木工程学院上海200092

当带状弹簧以卷绕伸展的形式应用于空间可展结构时,常出现松脱问题,因此提出了一种多根带状弹簧卷绕松脱模型:将松脱后的卷绕段分为外部阿基米德螺线状的膨胀区与内部半圆弧状的过渡区,建立应变能解析模型。根据最小势能原理求解了稳定... 详细信息

当带状弹簧以卷绕伸展的形式应用于空间可展结构时,常出现松脱问题,因此提出了一种多根带状弹簧卷绕松脱模型:将松脱后的卷绕段分为外部阿基米德螺线状的膨胀区与内部半圆弧状的过渡区,建立应变能解析模型。根据最小势能原理求解了稳定松脱内径与稳定松脱形态,推导了临界中心体半径、稳定端部力与临界端部力。用ABAQUS软件建立多根带状弹簧卷绕松脱的有限元模型,将稳定松脱内径、稳定松脱形态、临界中心体半径与临界端部力的数值分析结果与理论模型计算结果进行比较,并通过试验验证了稳定松脱形态与稳定松脱内径,证明了理论模型的准确性。

关键词：带状弹簧多根卷绕松脱形态端部力临界条件

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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

陕西蓝田某隧道围岩关键块体的确定及稳定性分析

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应用基础与工程科学学报 2025年第1期33卷 236-243页

作者：张敏思林才泽韩健勇舒帆杨勇段绪清东华理工大学土木与建筑工程学院山东建筑大学土木工程学院东北大学资源与土木工程学院

针对节理发育隧道中块体识别与稳定性分析问题，提出了一种集结构面信息获取与块体准确识别于一体的创新方法.该方法利用摄影测量技术实现了隧道围岩结构面信息的快速采集；在网格化块体识别方法中引入曲面切割单元算法，通过多面体切... 详细信息

针对节理发育隧道中块体识别与稳定性分析问题，提出了一种集结构面信息获取与块体准确识别于一体的创新方法.该方法利用摄影测量技术实现了隧道围岩结构面信息的快速采集；在网格化块体识别方法中引入曲面切割单元算法，通过多面体切割与单元组合技术实现了对复杂块体形态的准确识别.阐述了围岩网格建模、块体识别及稳定性分析流程.以陕西省蓝田县隧道工程为例，成功识别出关键块体，分析结果与现场调查相吻合.研究结果表明，断层和节理对隧道稳定起控制作用，关键块体的失稳会引发连锁反应，危及隧道结构安全，因此准确识别与加固关键块体是一项必要的工作.

关键词：块体理论结构面识别块体识别稳定性分析隧道开挖曲面块体

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震后变电站瓷柱型设备性能快速评估方法

振动工程学报 2025年第1期38卷 68-77页

作者：朱旺张秀丽谢强同济大学土木工程学院上海200092 华南农业大学水利与土木工程学院广东广州510640

当前电力系统的抗震研究技术主要针对震前设计、分析与防灾减震。为了快速辅助震后应急响应工作,本文提出了利用监测数据预测结构地震响应的瓷柱型设备震后性能评估方法。该方法在震前融合机器学习和用于算法架构优化的群体智能演化技... 详细信息

当前电力系统的抗震研究技术主要针对震前设计、分析与防灾减震。为了快速辅助震后应急响应工作,本文提出了利用监测数据预测结构地震响应的瓷柱型设备震后性能评估方法。该方法在震前融合机器学习和用于算法架构优化的群体智能演化技术以构建设备地震响应替代模型,建立瓷柱型设备精细化仿真模型,通过输入大量地震动形成结构响应数据库,进而对替代模型进行训练和性能评价。地震中监测结构响应,震后可利用替代模型快速提供设备根部应力响应以判断设备抗震性能。采用1100 kV变压器套管‐支架体系进行案例研究,并通过振动台试验和分布参数体系理论进行了验证。结果表明利用瓷柱型设备加速度响应数据可在震后准确评估根部应力;粒子群算法能有效调整替代模型的内部结构,提升模型准确性;振动台试验和理论分析结果验证了替代模型评估结果的准确性。

关键词：瓷柱型设备振动台试验快速评估机器学习群体智能演化分布参数体系

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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

切角措施对串列方柱气动性能影响的大涡模拟研究

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振动工程学报 2025年第1期38卷 214-222页

作者：刘帅永祝志文郑德乾祝瑜哲 MOHAMMED Elhassan 汕头大学土木与智慧建设工程系广东汕头515063 河南工业大学土木工程学院河南郑州450001 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 同济大学土木工程学院上海200092

串列双方柱的干扰效应受方柱气动外形的影响显著,方柱角部形状的变化将导致周边流场的改变,进而影响上、下游方柱的气动性能,串列双方柱的风荷载干扰效应相关影响及机理还有待进一步研究。本文采用基于空间平均的大涡模拟方法,以亚临界... 详细信息

串列双方柱的干扰效应受方柱气动外形的影响显著,方柱角部形状的变化将导致周边流场的改变,进而影响上、下游方柱的气动性能,串列双方柱的风荷载干扰效应相关影响及机理还有待进一步研究。本文采用基于空间平均的大涡模拟方法,以亚临界间距比和超临界间距比的串列方柱为对象,分别对上、下游方柱考虑有、无切角(切角率均为10%)两种情况,研究两类典型间距比下不同切角措施对串列方柱风荷载的影响及其机理。将标准串列方柱风压系数与风洞试验结果对比,验证本文模拟方法及参数设置的有效性;从气动力系数统计值及自谱、平均和脉动风压系数分布等角度,对比分析了两种典型间距比下不同切角措施对串列双方柱气动性能的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行机理分析。结果表明,两种典型间距比下,不同位置的切角措施均会影响方柱周围流动分离,从而引起流态变化,其中上、下游方柱均采取切角措施,可以更有效地减弱方柱的平均和脉动风荷载。

关键词：高层建筑串列方柱切角措施大涡模拟气动性能流场机理

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氯离子环境下RC桥墩时变抗震韧性分析

哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：聂莹慧李镜培同济大学土木工程学院

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建... 详细信息

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建立桥墩分区腐蚀有限元模型，结合增量动力分析（IDA）得到墩顶位移响应，基于概率需求模型及损伤界限值构建了桥墩地震易损性模型。进而利用Pushover分析，将桥墩抗震性能随服役时间的退化作为灾前时变性能指标，灾后的性能指标通过量化地震作用导致的桥墩瞬间功能损失以及恢复程度来表征，提出了考虑分区腐蚀环境桥墩全寿命抗震韧性计算模型。结果表明，浪溅区钢筋锈蚀速度明显大于水下区及大气区，桥墩服役20 a到50 a的韧性退化值约为50 a到80 a的韧性退化值的2倍。因此在桥墩服役前期，决策者可依据实际提出合理的震前加固措施来增强抗震韧性。

关键词：氯离子环境桥墩地震易损性韧性全寿命

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铝盐对磷酸钾镁水泥性能和水化的影响

硅酸盐学报 2025年

作者：许碧莞张秋实赵翊舟同济大学土木工程学院

铝盐能够延缓磷酸钾镁水泥凝结，但不同铝盐对其性能和水化的影响差异和机理尚未清晰。通过凝结时间测试、强度测试、水化热实验、XRD衍射、热重和Fourier红外光谱分析、pH值与电导率测试以及离子浓度测试实验研究了3种常见铝盐对磷酸... 详细信息

铝盐能够延缓磷酸钾镁水泥凝结，但不同铝盐对其性能和水化的影响差异和机理尚未清晰。通过凝结时间测试、强度测试、水化热实验、XRD衍射、热重和Fourier红外光谱分析、pH值与电导率测试以及离子浓度测试实验研究了3种常见铝盐对磷酸钾镁水泥性能和水化的影响。结果表明：与等质量掺量的硼酸钠相比，AlCl3、Al(NO3)3和Al2(SO4)3作用下的净浆凝结时间可分别延长80%、45%和25%，表现相对较好缓凝作用。相比Al2(SO4)3和Al(NO3)3，AlCl3对净浆体积稳定性影响较为明显，导致体积膨胀与开裂。添加Al2(SO4)3和Al(NO3)3均会降低净浆早期强度，其中Al2(SO4)3弱化作用主要发生在3 h之前，而Al(NO3)3主要在12 h之前，与其较好缓凝作用相符；但二者对净浆后期强度无不利影响。添加Al(NO3)3和Al2(SO4)3能降低水化体系pH，延缓水化进程，降低水化热，并轻微抑制钾基-鸟粪石生成。铝盐中Al3+沉淀为无定型含铝物相，而NO3–和SO42–在低水灰比下分别沉淀为硝酸钾和硫酸钾，影响宏观性能。

关键词：磷酸钾镁水泥铝盐凝结力学性能水化