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移动荷载作用下层状横观各向同性饱和土中排桩的隔振效应

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1263-1269页

作者：杨帅贾敏才同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

利用有限元-边界元耦合法评估了移动荷载下层状横观各向同性饱和土体中排桩的隔振效果。利用有限元法将排桩离散成单桩以及桩单元,基于Bernoulli-Euler梁理论得到桩的有限元矩阵方程;在桩-土边界,土体单元与桩单元进行了等节点离散,并... 详细信息

利用有限元-边界元耦合法评估了移动荷载下层状横观各向同性饱和土体中排桩的隔振效果。利用有限元法将排桩离散成单桩以及桩单元,基于Bernoulli-Euler梁理论得到桩的有限元矩阵方程;在桩-土边界,土体单元与桩单元进行了等节点离散,并以层状饱和地基的解析层元基本解作为核函数,利用边界积分法得到桩-土界面处地基的柔度矩阵;基于两阶段理论,将侧摩阻力响应与移动荷载直接引起的振动进行耦合,结合边界元法得到饱和地基的边界元方程;考虑Bernoulli-Euler梁和土体之间不发生相对滑移和脱开的位移协调条件,耦合有限元和边界元方程,得到排桩的动力响应方程;计算有无排桩隔振下某一观测点的位移,即可结合隔振理论分析排桩的隔振效率。在验证所提方法准确性的基础上,分析了桩长、桩身刚度、移动荷载速度以及横观各向同性参数对排桩隔振效应的影响。结果表明:最优桩长约等于2倍瑞利波长,超过该值隔振效果提高不大;桩与地基的刚度差越大,隔振效果越好;荷载速度超过剪切波速,桩基隔振表现反而更好。

关键词：层状横观各向同性饱和土排桩移动荷载隔振效应有限元-边界元耦合法

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地下结构地震响应分析的高效混合模拟方法

岩土工程学报 2024年第1期46卷 45-53页

作者：禹海涛王治坤同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系... 详细信息

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系的地震响应仍是亟待解决的关键问题。基于区域缩减法(DRM)将边界元和有限元相融合的核心思想,旨在建立能够合理模拟地下结构-地层系统地震响应特征的高效混合分析方法。首先将地下结构-地层整体模型划分为近场地层-结构内域子模型和远场地层外域子模型,通过构造重合节点保证内域-外域耦合边界处的位移连续性;其次,基于边界元求解外域自由场或地形影响下的非自由场地震动特征,并采用DRM构造矩阵方程将外域动力响应转化为等效地震荷载,可以在保证地震动合理输入的前提下极大地缩减外域模型尺寸,进而实现对内域中地下结构地震响应的快速参数化分析;最后,设计了两组典型算例以检验该方法的可靠性和高效性。结果表明:对于无地形影响下的双线隧道地震响应模拟,通过与远置边界参考解对比验证了方法的有效性;对于受地形条件影响下的双线隧道地震响应模拟,本方法在保证精度要求的基础上极大缩减了包括地形在内的外域模型范围,相比远置边界法和传统黏弹性法,可使计算模型尺度分别缩减97%和83%,计算时间减少72%和58%。此外,该方法还可推广到斜入射地震动作用下地下结构的动力响应分析。

关键词：地下结构混合方法区域缩减法非自由场地震输入

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基于线路模型参数辨识的微电网保护方案

电力系统及其自动化学报 2024年

作者：徐瑞洁牟龙华薛林燚陈国振同济大学电子与信息工程学院

微电网运行方式多变，故障电流幅值小且受微电源控制策略影响，传统保护方案适用性较差。针对该问题，提出一种不依赖微电源特性，基于模型辨识理论的微电网保护方案。首先，利用全量网络的时域信息，分析微电网在内部、外部故障时的差... 详细信息

微电网运行方式多变，故障电流幅值小且受微电源控制策略影响，传统保护方案适用性较差。针对该问题，提出一种不依赖微电源特性，基于模型辨识理论的微电网保护方案。首先，利用全量网络的时域信息，分析微电网在内部、外部故障时的差动量故障特征；结合微电网的结构特点，对有无T接负荷两种情况下的线路故障模型进行分析，分别讨论其在区内外故障时的模型特性差异，采用最小二乘模型进行参数辨识，据此提出含T接负荷以辨识电阻值、无T接负荷时以辨识电感值为判据的保护方案；最后，在MATLAB/Simulink中搭建基于IEEE9节点配电系统的环形微电网模型，仿真结果验证了保护方案的可行性。

关键词：微电网保护方案模型辨识参数辨识故障特征

氟化温度对双向拉伸聚丙烯薄膜直流击穿性能的影响

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武汉大学学报（工学版） 2024年第6期57卷 738-745页

作者：卓妙金王鑫安振连同济大学电气工程系上海201804

为提升双向拉伸聚丙烯(bi-axially oriented polypropylene,BOPP)膜的介电性能,在25℃、45℃和60℃下对BOPP膜进行60 min的直接氟化处理。通过直流击穿实验研究试样的直流击穿性能,采用红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜表征试样的... 详细信息

为提升双向拉伸聚丙烯(bi-axially oriented polypropylene,BOPP)膜的介电性能,在25℃、45℃和60℃下对BOPP膜进行60 min的直接氟化处理。通过直流击穿实验研究试样的直流击穿性能,采用红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜表征试样的表面物化特征。直流击穿实验表明:25℃、45℃和60℃氟化使BOPP膜的直流击穿场强相对氟化前分别提高了18.35%、22.75%和14.48%。表面物化特征分析表明:直接氟化改变了BOPP膜表层的化学组成和结构,形成了随着氟化温度升高而增厚的氟化层。另外,60℃较高温度氟化使试样表面出现了明显的微裂纹。击穿性能的提升主要是由于氟化引起的界面电场或电极电荷注入的降低及氟化层对电荷进入体内的阻挡,较高温度下氟化产生的试样表面微裂纹对氟化层的电荷阻挡效应有负面影响。

关键词：双向拉伸聚丙烯直接氟化氟化温度击穿场强氟化层界面电场电荷阻挡

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氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响

电气工程学报 2024年

作者：蓝海荃张成龙王鑫安振连同济大学电气工程系

为研究氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响，在实验室反应釜中使用F2体积分数为12.5%的F2/N2混合气于25℃、55℃或85℃下对环氧试样进行了30min的直接氟化，随后对其进行了物化特征的表征与电性能的测量试验。直流闪络试验表明，直... 详细信息

为研究氟化温度对环氧绝缘直流闪络性能的影响，在实验室反应釜中使用F2体积分数为12.5%的F2/N2混合气于25℃、55℃或85℃下对环氧试样进行了30min的直接氟化，随后对其进行了物化特征的表征与电性能的测量试验。直流闪络试验表明，直接氟化显著提升了环氧绝缘在SF6气体中的直流闪络电压，且直流闪络电压随氟化温度的升高而增大。衰减全反射红外分析和扫描电子显微镜观察表明，直接氟化改变了环氧试样的表层化学组成和结构，形成了随氟化温度升高而增厚、表面微观粗化的氟化层。表面电位衰减和表面电导率测量表明，直接氟化提高了环氧绝缘的表面电传导，且表面电导率随氟化温度的升高而增大。环氧绝缘直流闪络性能的提升主要归因于表面电传导的增加对表面电荷积累的抑制作用。

关键词：环氧绝缘直接氟化直流闪络表面电传导气体绝缘开关

直接氟化对颗粒填充复合液体硅橡胶直流闪络性能的提升

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电气工程学报 2024年

作者：许靖涛葛张鑫王鑫安振连同济大学电气工程系

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，... 详细信息

在0.1 MPa和85℃下使用氟气(F2)体积含量为12.5%的氟氮混合气(F2/N2)对填充有18 phr白炭黑和15 phr三聚氰胺氰尿酸盐的复合液体硅橡胶进行120 min直接氟化。采用指形电极/片状试样结构评价试样氟化前后的直流闪络性能。试验结果表明，氟化使复合液体硅橡胶试样的直流闪络电压提高了30.6%。衰减全反射红外分析(ATR-IR)表明氟化层中存在C—F键，X射线光电子能谱分析(XPS)表明直接氟化不仅形成了C—F键、还形成了Si—F键和N—F键。扫描电子显微镜(SEM)观察揭示了氟化使复合硅橡胶试样表面纳米结构化，形成了微米级厚度的氟化层。表面电导率和表面电位衰减的测量结果表明，氟化提高了复合液体硅橡胶的表面电传导，使电荷难以在试样表面积累，这是氟化改善其直流闪络性能的主要原因。

关键词：颗粒填充复合液体硅橡胶直接氟化直流闪络表面物化特性表面电学特性

集成黏滞阻尼伸臂减震装置超高层建筑结构续建改造设计

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 1-11页

作者：胡道航赵昕同济大学建筑工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并... 详细信息

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并提出了续建改造多状态矩阵,分析了续建改造项目典型驱动因素,总结了集成黏滞阻尼伸臂减震装置的超高层建筑结构续建改造设计策略,最后以工程实例验证该方法的有效性及准确性。结果表明:黏滞阻尼伸臂适用于以弯曲变形为主的超高层建筑结构,变形放大系数可近似为区格的跨度与高度之比,理论放大系数一般为2~3;采用基于阻尼耗能排序不变假定的黏滞阻尼伸臂设计方法,仅需对结构进行一次满布阻尼计算分析即可确定耗能排序及各附加阻尼方案;在以弯曲变形为主的框架核心筒结构中,阻尼伸臂布置在中、高区减震效果最好,距离该位置越远,耗能效果越差,相邻两道伸臂式阻尼提供的附加阻尼比相差约15%;在续建改造项目中布置黏滞阻尼减震系统,黏滞阻尼器提供的附加阻尼并非越大越好,存在使结构综合成本最低的集成减震设计方案;黏滞阻尼伸臂减震集成设计方法在提升结构抗震性能的同时有效降低了结构续建改造成本,具有实际工程价值。

关键词：超高层建筑结构续建改造设计敏感性优化方法续建改造多状态矩阵黏滞阻尼伸臂减震集成设计

基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 143-152页

作者：张明辉周德源何斌陈洪兵孔庆钊同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学电子与信息工程学院上海200092 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 上海韧性城市与智能防灾工程技术研究中心上海200092

混凝土结构损伤的早期预警与精准量化是土木工程结构健康监测领域的热点。提出了一种基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法,通过对混凝土材料中骨料、砂浆基体以及界面过渡区的二维细观有限元建模,揭示了探测应力波在不均匀... 详细信息

混凝土结构损伤的早期预警与精准量化是土木工程结构健康监测领域的热点。提出了一种基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法,通过对混凝土材料中骨料、砂浆基体以及界面过渡区的二维细观有限元建模,揭示了探测应力波在不均匀性混凝土材料及损伤界面的传播机制。结合传感器阵列的损伤可视化机理,设计了一种嵌入式压电传感器阵列模块,为精准量化混凝土损伤,结合概率损伤成像方法,通过基线相减法和希尔伯特变换从探测信号中提取损伤散射波的传播时间信息,引入累积分布函数,实现对混凝土损伤区域的可视化重构。试验结果表明,嵌入式传感模块可实现对混凝土结构的三维损伤成像,且识别出损伤中心位置与真实损伤中心位置在二维投影面上的误差为1.0 cm,验证了该方法对混凝土损伤感知的有效性与准确性。相比于现有嵌入式稀疏分布传感器,多传感单元集成的阵列模块可明显提升对混凝土局部损伤的探知能力,同时降低传感器系统在服役期的运维成本。

关键词：结构健康监测混凝土结构细观有限元模型压电传感器嵌入式压电传感阵列模块概率损伤成像

基于切口梁弯曲响应的UHPC受拉性能反演分析

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工程力学 2024年第4期41卷 151-160页

作者：郭义庆王俊颜同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学建筑工程系上海200092

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变... 详细信息

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变硬化或应变软化特征的多折线UHPC受拉应力-应变关系。通过5种钢纤维掺量的UHPC切口梁弯曲试验和轴拉试验的验证以及模型参数分析表明:在切口梁弯曲响应的离散性较低时,提出的计算模型能够准确地预测应变硬化和应变软化UHPC的受拉初裂强度和极限强度;随弯曲响应的离散性增大,轴拉应力的预测值与实测值的偏差越大;特征长度及特征点数量对应变软化UHPC受拉应力-缝宽曲线预测结果的影响较小,但对于应变硬化UHPC,特征长度的增大和特征点的减少都会导致其极限强度预测值偏高。通过应用表明:采用基于荷载-CMOD响应的非线性铰模型预测UHPC的受拉性能具有较好的可行性。

关键词：超高性能混凝土拉伸性能切口梁四点弯非线性铰模型反演分析