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CFRP布加固无腹筋混凝土梁的抗剪作用试验研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 118-129页

作者：金浏蒋轩昂杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

对12根几何相似的CFRP加固无腹筋钢筋混凝土简支梁进行剪切破坏试验,分析梁深、配纤率对梁剪切破坏模式与失效机制的影响,获得了CFRP条带的全过程应变分布情况,讨论梁深和CFRP配纤率对CFRP条带抗剪贡献的定量影响,进而提出CFRP抗剪贡献... 详细信息

对12根几何相似的CFRP加固无腹筋钢筋混凝土简支梁进行剪切破坏试验,分析梁深、配纤率对梁剪切破坏模式与失效机制的影响,获得了CFRP条带的全过程应变分布情况,讨论梁深和CFRP配纤率对CFRP条带抗剪贡献的定量影响,进而提出CFRP抗剪贡献的计算公式,并与试验结果及规范计算结果等进行对比分析。结果表明,梁深对CFRP布抗剪贡献影响明显,即梁深增大时,CFRP布名义抗剪强度显著降低。梁高由300 mm变化至1200 mm时,CFRP名义抗剪强度下降约50%,具有明显的尺寸效应;不同尺寸下,CFRP布名义抗剪强度均随着配纤率的增大而增大,但名义抗剪强度增大幅度随着配纤率的增大而减小,呈现出非线性增长趋势;建立的CFRP抗剪承载力计算公式能较准确地预测不同配纤率及截面尺寸下的CFRP抗剪承载能力。

关键词：混凝土梁配纤率梁深剪切破坏抗剪贡献试验研究

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二维有自由面渗流问题的等几何分析求解

计算力学学报 2025年

作者：王闯江巍欧阳晔吴怡郑宏三峡库区地质灾害教育部重点实验室防灾减灾湖北省重点实验室三峡大学土木与建筑学院北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

采用传统移动网格法求解有自由面渗流问题时，自由面迭代修正引发的计算网格调整由于受有限元单元形状限制往往不便。借鉴等几何结构优化的思路，将自由面确定问题视为饱和区上界曲线的位置优化问题。针对二维问题将饱和区表征为NURBS... 详细信息

采用传统移动网格法求解有自由面渗流问题时，自由面迭代修正引发的计算网格调整由于受有限元单元形状限制往往不便。借鉴等几何结构优化的思路，将自由面确定问题视为饱和区上界曲线的位置优化问题。针对二维问题将饱和区表征为NURBS曲面，使用等几何分析求解渗流场，以自由面控制点水头值和纵坐标差异最小为目标进行优化，获得最终的自由面位置。通过将自由面控制点纵坐标修改为其水头值实现自由面的更新，渗流区域的NURBS曲面将自动重新生成从而完成计算网格调整。采用均质矩形土坝、均质梯形土坝、非均质矩形土坝等数值算例验证本文方法的有效性和实用性。结果表明：本文提出方法可有效求解二维有自由面渗流问题且具备良好的数值精度；同时可实现自由面修改后计算网格的实时快捷更新，克服传统移动网格法网格调整不便的局限性。

关键词：有自由面渗流问题移动网格法等几何分析优化

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快中子诱发蛇纹石混凝土力学性能退化研究

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

工程力学 2025年第1期42卷 32-43页

作者：陈凤娟高成琛金浏杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

基于三维细观数值模拟方法，考虑快中子辐照(MeV>1.0)诱发的温度与骨料膨胀联合作用对混凝土力学行为及破坏形态的影响规律，该文提出了可有效预测辐照混凝土残余力学性能的二阶段数值模型计算方法，开展了蛇纹石骨料混凝土力学性能退... 详细信息

基于三维细观数值模拟方法，考虑快中子辐照(MeV>1.0)诱发的温度与骨料膨胀联合作用对混凝土力学行为及破坏形态的影响规律，该文提出了可有效预测辐照混凝土残余力学性能的二阶段数值模型计算方法，开展了蛇纹石骨料混凝土力学性能退化研究，并借助物理试验进行了模型验证。此外，基于数值模拟结果，提出了蛇纹石骨料膨胀作用下混凝土力学响应及残余力学性能的理论计算公式。该文提出的三维细观数值模型旨在为评估辐照混凝土力学响应及残余力学性能提供有效工具，为揭示辐照混凝土力学性能退化机理提供分析工具，为进行辐照混凝土基准研究提供理论依据，后期可为核反应堆混凝土防护墙延寿评估提供一定的理论指导。

关键词：快中子辐照诱导骨料膨胀力学性能三维细观数值模型蛇纹石骨料混凝土

来源：博看期刊评论

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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

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能源地铁车站物化阶段碳排放计算方法

北京工业大学学报 2025年 317-326页

作者：赵旭孟亚娟张国柱陶连金孙凯悦北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京工业大学城市建设学部东南大学岩土工程研究所

能源地铁车站是一种利用地温能对地铁车站进行温度控制的新型能源地下结构。选取能源地铁车站为研究对象,结合建设特点对其施工过程进行分部分项划分,以排放因子法为基础,建立了考虑地源热泵的盐水管系统施工的能源地铁车站物化阶段碳... 详细信息

能源地铁车站是一种利用地温能对地铁车站进行温度控制的新型能源地下结构。选取能源地铁车站为研究对象,结合建设特点对其施工过程进行分部分项划分,以排放因子法为基础,建立了考虑地源热泵的盐水管系统施工的能源地铁车站物化阶段碳排放计算方法。并以北京市某地铁车站为例,计算了地铁车站加设地源热泵的盐水管系统后物化阶段的碳排放,最后对结果进行分析验证。目前尚缺乏地下结构的碳排放细化计算方法,该方法的建立不仅可以为类似工程碳排放核算工作提供理论和计算参考,还能满足基础设施建设行业发展需求,对推动我国碳排放核算体系的建立与完善有重要意义。

关键词：排放因子法能源地铁车站盐水管地源热泵物化阶段分部分项

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大底盘多塔地铁车辆段车致环境振动分析

交通运输工程学报 2025年

作者：赵密鹿成麟曹胜涛王维凝申家旭杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室清华珠三角研究院北京城安建设工程检测有限公司

为探究大底盘多塔结构形式的地铁车辆段在列车振动荷载作用下的振动响应规律，采用精细化数值分析模型与高效率分析技术，基于子结构方法将振动的产生和传播拆分为2个子结构；基于半构架列车荷载简化计算方法推导出半车模型轮轨力解析... 详细信息

为探究大底盘多塔结构形式的地铁车辆段在列车振动荷载作用下的振动响应规律，采用精细化数值分析模型与高效率分析技术，基于子结构方法将振动的产生和传播拆分为2个子结构；基于半构架列车荷载简化计算方法推导出半车模型轮轨力解析表达式，建立了轨道-土体-建筑系统精细化有限元模型，将轮轨力荷载施加于有限元模型以求解系统动力响应，并通过多图形处理器（GPU）异构并行显式算法实现了高效率分析；以某地铁车辆段为研究对象，结合现场实测数据验证了数值模拟的准确性；通过对比不同算法对同一模型的求解时长，验证了多GPU异构并行显式算法的高效性；在此基础上，重点分析了振动在运用库及其上盖建筑中的传播规律。分析结果表明：在运用库内，列车运行产生的振动以中低频为主，源强的优势频段集中在10～50 Hz，峰值频率在30 Hz附近；库柱脚的振级随水平振源距的增加线性衰减，但由于边柱相对于其他柱受到结构整体的约束作用最小，库最外侧边柱上的振动响应有所增大；由于列车直接在结构底层的立柱间通行，振动传播路径短，衰减效果弱，上盖建筑的振动频谱丰富，楼板振动的优势频段集中在20.0～31.5 Hz；上盖建筑楼板在低频时呈现出整体振动的规律，跨中最大Z振级在靠近顶层时最大，楼板振动强度受其自振频率和源强频谱特性的共同影响，位于源强振动优势频段的范围越多，越容易产生共振现象。

关键词：轨道交通环境振动子结构法列车荷载快捷建模多GPU异构并行显式算法振动分布

三维应力状态下LYP225钢的循环本构模型及断裂准则研究

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土木工程学报 2025年

作者：王苑佐刘笛黎燕文杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室华南理工大学土木与交通学院华南理工大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室

为研究三维应力状态下低屈服点钢（LYP225）的力学行为和失效准则，设计光滑圆棒试件、圆周槽口试件、双边圆周槽口平板试件和四边圆周槽口平板试件，分别开展单调拉伸和超低周滞回试验（滞回圈数＜100）。基于单调拉伸试验结果，确定LY... 详细信息

为研究三维应力状态下低屈服点钢（LYP225）的力学行为和失效准则，设计光滑圆棒试件、圆周槽口试件、双边圆周槽口平板试件和四边圆周槽口平板试件，分别开展单调拉伸和超低周滞回试验（滞回圈数＜100）。基于单调拉伸试验结果，确定LYP225钢在三维应力状态下的单调力学性能和断裂延性，研究应力三轴度和Lode角对LYP225钢断裂延性的影响。基于滞回试验结果，研究在循环加载和三维应力状态下LYP225钢的力学性能和超低周断裂延性。LYP225钢在循环加载下呈现出等向强化和随动强化，利用粒子群优化算法标定了LYP225钢的非线性混合强化本构模型参数。提出了同时考虑延性损伤累积和延性损伤阈值衰减的断裂准则，并验证了其应用于LYP225钢在单调和循环荷载作用下断裂预测的有效性。

关键词：低屈服点钢本构模型断裂准则三维应力

基于融合注意力机制BP神经网络的深基坑变形预测方法

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北京交通大学学报 2025年

作者：张明聚秦胜旺李鹏飞葛辰贺杨萌谢治天北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室中建二局第三建筑工程有限公司北京市市政工程研究院

地连墙变形和地表沉降是深基坑施工过程中重要的稳定性评价指标，在二者的预测任务中，针对单一BP（Back Propagation）神经网络泛化性差以及容易出现局部最优解的问题，本文将遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）和注意力机制（Attentio... 详细信息

地连墙变形和地表沉降是深基坑施工过程中重要的稳定性评价指标，在二者的预测任务中，针对单一BP（Back Propagation）神经网络泛化性差以及容易出现局部最优解的问题，本文将遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）和注意力机制（Attention Mechanism）的优点融合到BP神经网络中，提出了GA/PSO-Attention-BP神经网络。依托南京双子座基坑工程，采用PLAXIS 2D构建了680组不同工况下围护结构及地表的变形特征以及20组南京地区基坑实测监测数据作为训练集。采用均方误差MSE（Mean Squared Error）、平均绝对误差MAE（Mean Absolute Error）和决定系数R2（R-Square）作为评价指标，将不同神经网络在测试集上的预测结果对比分析可知：GA-Attention-BP和PSO-Attention-BP的测试集上的MSE分别为3.47和3.22，MAE分别为1.59和1.47，R2分别为0.93和0.96，较BP和Attention-BP神经网络有较大的性能提升，预测效果较好；基于注意力机制权重分配结果，对比不同参数明确了基坑的深度和地连墙的厚度是影响基坑变形最主要的因素，分别占权重1.33和1.17。

关键词：深基坑工程 PLAXIS 2D 注意力机制 BP神经网络 GA遗传算法 PSO粒子群算法

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偏心荷载作用下钢楔式活络端力学性能研究

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 59-71页

作者：谢治天牛晓凯李鹏飞张明聚刘晓宋伟北京工业大学材料与制造学部北京摇100124 北京市市政工程研究院北京100037 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为了解决钢楔式活络端在偏心荷载作用下工作机理的研究相对较少的问题,该文定量研究钢楔式活络端的抗弯性能,首先建立经过试验结果验证的有限元模型,然后通过数值分析的方法,系统研究偏心载荷作用下钢楔式活络端的变形和受力机理,并对... 详细信息

为了解决钢楔式活络端在偏心荷载作用下工作机理的研究相对较少的问题,该文定量研究钢楔式活络端的抗弯性能,首先建立经过试验结果验证的有限元模型,然后通过数值分析的方法,系统研究偏心载荷作用下钢楔式活络端的变形和受力机理,并对钢楔式活络端的抗弯性能进行参数化分析,基于参数分析结果,建立适用于钢楔式活络端的弯矩-转角模型。研究结果显示:钢楔式活络端的抗弯性能随偏心距、钢楔高度和中肋板高度的增加而降低,随钢楔长度、钢楔宽度、槽钢厚度和钢管壁厚的增加而增加,同时本文所建立的弯矩-转角模型能够准确地预测钢楔式活络端的弯矩-转角曲线、初始抗弯刚度和塑性抗弯承载力。

关键词：基坑工程钢楔式活络端抗弯性能弯矩-转角模型有限元模型参数分析