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板柱节点考虑弯剪相关性的受冲切承载力计算方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 65-76页

作者：郑文忠吕盛先郑博文王英结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

对于同时受到竖向荷载和不平衡弯矩作用的板柱节点,目前已有方法大多将不平衡弯矩等效为竖向荷载,从而给出其受冲切承载力计算方法。但该方法所涉及的不平衡弯矩比例系数的计算还存在较大争议,且没有考虑竖向荷载与不平衡弯矩耦合的影... 详细信息

对于同时受到竖向荷载和不平衡弯矩作用的板柱节点,目前已有方法大多将不平衡弯矩等效为竖向荷载,从而给出其受冲切承载力计算方法。但该方法所涉及的不平衡弯矩比例系数的计算还存在较大争议,且没有考虑竖向荷载与不平衡弯矩耦合的影响。因此,本文首先通过推导给出仅有竖向荷载作用的板柱节点受冲切承载力计算公式和仅有不平衡弯矩作用的板柱节点受弯承载力计算公式,并与试验结果进行对比,验证了所提公式的合理性。然后基于板柱节点在竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下的试验结果,拟合得到板柱节点考虑弯剪相关性的受冲切承载力计算公式。最后对所提计算方法与不同规范计算方法进行对比,结果表明本文计算方法能够更加准确地预测板柱节点受冲切承载力。

关键词：板柱节点竖向荷载不平衡弯矩受冲切承载力计算方法

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钢筋螺旋肋灌浆套筒连接性能试验分析

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 110-119页

作者：魏嘉奇李明越姜洪斌哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料... 详细信息

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料”,钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间形成了更加紧密的机械锁合,显著提高了构件连接后的承载力。该技术具有成本低廉、施工简便、灌浆质量易于保证等优点。为了探究该连接体系下钢筋的最小锚固长度及钢筋对中对接与偏置对接在连接性能上的差异,通过对34个接头试件进行单向拉伸试验,分析了试件的破坏模式及各项结构性能指标。研究结果表明:钢筋在套筒内部偏置对接与对中对接在连接性能上差别不大;滚压套筒内的内凸肋显著增强了对灌浆料滑移的阻抗作用,可提供足够的黏结锚固以达到连接性能要求。初步结果显示,在该连接方式下钢筋的最小锚固长度可采用10倍钢筋直径,并采用偏置对接方式。

关键词：螺旋肋灌浆套筒钢筋偏置对接单拉试验锚固长度黏结强度

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应

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双壁波纹钢管混凝土构件短柱轴压力学性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 56-64页

作者：路博崔燕方勇王玉银李豪哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式... 详细信息

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式,对比不同参数下构件的承载力、峰值应变、延性系数等关键力学指标,获得荷载-波纹钢管应变关系曲线以揭示试件的约束机理并验证外波纹钢管类型的影响。试验结果表明:外波纹钢管可为夹层混凝土提供约束作用,且螺旋角越小,外波纹钢管的约束作用越强;内波纹钢管则主要为夹层混凝土内壁提供有效支撑,以保持截面的完整性。名义约束效应系数与空心率相近时,由于咬口滑移影响,大螺旋角双壁波纹钢管混凝土比小螺旋角双壁波纹钢管混凝土的峰值应力、峰值应变与延性系数分别降低15.5%、21.8%与16.7%。在总用钢量相近的情况下,小螺旋角双壁波纹钢管混凝土柱的承载力、峰值应变与延性系数分别比空心钢筋混凝土柱提高10.6%、36.2%与50.0%。基于试验结果,检验了3种典型承载力公式的适用性,并提出了相应设计建议。

关键词：组合结构空心钢筋混凝土波纹钢管双壁构件约束机理

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多炮孔岩体等离子体爆破定向致裂机理研究

工程科学学报 2025年第2期47卷 259-270页

作者：李雪王传兵王雁冰梅洪嘉李琰庆王兆阳肖殿才淮南矿业(集团)有限责任公司深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院

为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果，开展等离子体电脉冲定向致裂试验，探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果，对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定... 详细信息

为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果，开展等离子体电脉冲定向致裂试验，探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果，对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向断裂贯通效果.结果表明，与正楔形切缝管和平切形切缝管相比，切缝管岩石试件中倒楔形结构中产生的应力峰值最大，聚能效果最显著，其定向贯通岩石效果更显著.预切槽岩石的电爆聚能致裂效果随着钻孔切槽间距的增加而减小.切槽间距为40 mm时，预切槽岩石试件等离子体电脉冲的聚能效果优异，产生定向裂纹的效果明显优于切槽间距为50 mm和60 mm的预切槽岩石试件.同时，预切槽定向形式的等离子体爆破定向致裂效果相对于切缝管定向致裂效果更为显著.

关键词：等离子体电脉冲爆破定向致裂切缝管预切槽数值模拟

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考虑构件震害影响的城市桥梁震后通行功能损失评估方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 35-45页

作者：李天翊张东昱张晓宇哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100120

桥梁作为城市交通网络重要节点,其车辆通行能力在震后救灾和重建过程中起着至关重要的作用。但现有城市桥梁震后损失研究多集中于结构损伤维修成本方面,对桥梁震后车辆通行功能损失研究关注不足,难以为震后紧急救援和桥梁修复决策提供... 详细信息

桥梁作为城市交通网络重要节点,其车辆通行能力在震后救灾和重建过程中起着至关重要的作用。但现有城市桥梁震后损失研究多集中于结构损伤维修成本方面,对桥梁震后车辆通行功能损失研究关注不足,难以为震后紧急救援和桥梁修复决策提供有效指导。因此,本文提出了综合考虑桥梁构件震害破坏及其对车辆通行影响的桥梁震后通行功能损失评估方法。首先,为了更准确地分析地震对桥梁结构整体系统的影响,采用copula函数,开展了考虑桥梁构件破坏相关性的桥梁系统地震易损性分析;其次,提出了地震导致桥梁车辆通行能力损失的评估方法。该方法综合考虑了桥梁结构损伤、承载力下降导致的开放车道减少以及桥梁伸缩缝损坏导致的车辆行驶速度降低等因素影响,因而可以更准确地反映震后桥梁车辆通行能力;最后,通过一个4跨连续梁桥算例发现相较于现有评估方法,本文提出的城市桥梁震后通行功能损失评估方法具有准确度更高、离散程度和不确定性更小的特点。与传统的定性和主观震后桥梁功能损失评估方法相比,本项研究提出的分析方法从物理层面考虑了桥梁构件震害对桥梁车辆通行能力的具体影响,为震后决策过程提供了一个数学模型。

关键词：桥梁易损性构件破坏相关性车辆通行能力桥梁通行功能损失

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关废矿山(地)热能开发与储用

科学通报 2025年第01期 8-16页

作者：褚召祥田家丰李晓昭中国矿业大学力学与土木工程学院深地科学与工程云龙湖实验室自然资源部矿山生态效应与系统修复重点实验室

2023年5月和8月, Science连续发表面向关废矿山的资源和能源开发利用文章[1,2],尝试回答部分学者在Nature提出的“能源危机:2023年需要回答的5个问题”之“How will the industrial landscape shift?”[3],引起了该领域国内外学者的广...

2023年5月和8月, Science连续发表面向关废矿山的资源和能源开发利用文章[1,2],尝试回答部分学者在Nature提出的“能源危机:2023年需要回答的5个问题”之“How will the industrial landscape shift?”[3],引起了该领域国内外学者的广泛关注.

关键词：

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煤体注水渗流模型构建及微观主控影响规律

工程科学学报 2025年第2期47卷 271-281页

作者：王恩茂王刚解树亮魏宏钊冯净梁瀚丹山东科技大学安全与环境工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一，起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加，煤体孔隙率相对较低，极大影响煤层注水的润湿效果.因此，为了提高煤层注水的效果，结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素，首先... 详细信息

煤层注水技术是目前矿井除尘的主要技术手段之一，起到润湿煤体、源头减尘的作用.但随着开采深度的增加，煤体孔隙率相对较低，极大影响煤层注水的润湿效果.因此，为了提高煤层注水的效果，结合煤体固有属性、孔隙尺度等影响因素，首先，引入连通孔隙率，建立了包含孔喉、等效孔径、有效孔隙率、毛细管束、迂曲度、流动路径在内的渗流模型；其次，采用高精度射线显微镜（μ-CT）对内蒙古煤矿、同富新煤矿、梅花井煤矿、大黄山煤矿以及磁窖沟煤矿5个煤矿的不同变质程度煤进行扫描，三维重建可视化煤体微观有效孔隙结构，运用分形理论，提取煤体有效连通孔隙结构参数进行计算；再次，通过实验对5个煤矿不同变质程度的煤进行渗透率实测；最后，引入“敏感度”来表征每种影响因素对渗流量的影响程度，运用Morris筛选法，将数值分析法与渗流模型相耦合，定量筛选了煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数、孔喉半径等主控因素，并分析了各主控因素对注水能力的影响规律.本研究建立了一个综合煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径的渗流模型.分析表明，影响注水能力的主控因素依次为煤体坚固性系数、迂曲度分形维数、有效孔隙率、体积分形维数和孔喉半径.注水能力与煤体坚固性系数呈正弦函数关系，随着有效孔隙率的增加，迂曲度分形维数和体积分形维数的减小，注水能力增强.研究结果可为进一步完善煤层注水渗流理论、增强煤层注水润湿效果，防治矿井粉尘灾害提供理论依据.

关键词：煤层注水有效连通孔隙渗流模型主控因素计算机断层扫描

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