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跨越V形峡谷的桥梁抗震分析:多水平成层非均匀介质V形场地多点地震动模拟

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中国公路学报 2017年第12期30卷 150-158页

作者：柳国环冯啸天津大学建筑工程学院天津300072

为了解峡谷地形对地震波场分布的特殊影响,重点发展和实现了V形非均匀多层介质峡谷的多点地震动场模拟,其理论依据是在长期假设均匀介质峡谷场地的基础上引入分层效应模型,其优点在于考虑了地下土层分布不均匀对地震动的影响。具体理论... 详细信息

为了解峡谷地形对地震波场分布的特殊影响,重点发展和实现了V形非均匀多层介质峡谷的多点地震动场模拟,其理论依据是在长期假设均匀介质峡谷场地的基础上引入分层效应模型,其优点在于考虑了地下土层分布不均匀对地震动的影响。具体理论包括:稳态波场被分为封闭区和开放区,同时引入波函数展开法和大圆弧法,经推导得到了V形峡谷在SH波入射激励下稳态波场的分布频域解析解,进而得到分布于V形峡谷表面的频域谱;然后,简述导出的基于V形峡谷地形的"平-凹"相干函数模型;进而,利用两步骤传递函数法(水平自由表面→V形峡谷表面→峡谷地下)推导得到地下频域谱;由此,形成并阐明了非均匀多层介质V形峡谷表面和地下的多点地震动具体模拟方法;最后,开发了依据上述途径的V形场地多点地震动模拟程序并实现其可视化,验证了计算结果的合理性和可靠性。分析结果表明:波场幅值在峡谷两侧水平场地与峡谷底部具有明显差异,峡谷效应的多点相干性因各土层分界面与峡谷边界稳态波场中的散射成分存在而被降低。

关键词：桥梁工程 V形峡谷地震动模拟波函数多点地震动非均匀介质

逆有限元法在船体加筋板结构变形重构中的应用

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中国造船 2023年第1期64卷 168-179页

作者：闫宏生白超迪贾同宇刘春利天津大学建筑工程学院天津300072 河北省地方海事局天津300461

对结构变形重构技术进行了研究,利用基于最小二乘变分原理的逆有限元法对多种案例的船体加筋板结构进行位移重构,研究了逆有限元模型网格对重构误差的影响,通过MPE误差分析验证了逆有限元法的可行性以及对复杂结构的适用性。为了使逆有... 详细信息

对结构变形重构技术进行了研究,利用基于最小二乘变分原理的逆有限元法对多种案例的船体加筋板结构进行位移重构,研究了逆有限元模型网格对重构误差的影响,通过MPE误差分析验证了逆有限元法的可行性以及对复杂结构的适用性。为了使逆有限元法更具有工程实用性,结合改进的遗传算法为离散测点的数量和位置选择提供了依据,结果表明通过优化测点布置,可以在保持高精度逆有限元重构结果的同时,大量减少逆有限元模型中测点的数量。

关键词：逆有限元法变形重构加筋板改进遗传算法

灌浆插筋式模块钢结构连接节点力学性能试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 311-320页

作者：陈志华孟凡贵刘红波尚静媛崔萌闫翔宇天津大学建筑工程学院天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038 天津津贝尔建筑工程试验检测技术有限公司天津300130 天津建工科技有限公司天津300403

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结... 详细信息

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结果表明:①在轴向压力作用下,此节点上下两侧空钢管发生屈曲破坏,轴压承载力约为钢管截面屈服承载力的97%,表明此节点具有较好的抗压承载能力;不同钢筋直径试件的荷载-位移曲线基本一致,表明节点的抗压承载力与钢筋直径无关;②在轴向拉力作用下,试件在节点的连接缝隙处发生分离,灌浆料表面呈现了斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的极限抗拉承载力为钢管极限承载力的28%~32%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小;③在弯矩作用下,试件一侧受拉、另一侧受压,在节点的连接缝隙处钢管发生分离,受拉区灌浆料形成斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的抗弯承载力为钢管承载力的37%~47%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小,试件的屈服位移和极限位移均增大.

关键词：模块钢结构节点水泥基灌浆料轴压性能轴拉性能抗弯性能

考虑施工质量影响的碾压混凝土坝地震动力响应

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河海大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 215-222页

作者：钟登华刘肖军佟大威王振宋文帅天津大学建筑工程学院

针对现有碾压混凝土坝地震动力响应分析未考虑施工质量影响的问题,提出一种考虑施工质量影响的碾压混凝土坝分析方法。基于碾压混凝土坝施工质量实时监控系统数据,分析施工质量对物理力学参数的影响;建立考虑施工质量影响的有限元分析模... 详细信息

针对现有碾压混凝土坝地震动力响应分析未考虑施工质量影响的问题,提出一种考虑施工质量影响的碾压混凝土坝分析方法。基于碾压混凝土坝施工质量实时监控系统数据,分析施工质量对物理力学参数的影响;建立考虑施工质量影响的有限元分析模型,并结合实际工程,进行地震动力响应计算。结果表明,该方法可以分析施工质量对地震动力响应的影响,为抗震设计提供科学依据。

关键词：碾压混凝土坝地震动力响应施工质量影响施工质量实时监控系统

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非饱和粉质黏土坡面降雨非正交入渗试验研究

岩土力学 2015年第S1期36卷 49-54页

作者：王成华万正义天津大学建筑工程学院天津300072

传统降雨入渗分析是以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨的非正交入渗规律。为了研究非饱和粉质黏土的非正交入渗规律性,首先通过对正交入渗理论的综述,揭示并分析目前降雨入渗理论在坡面流模型和边界条件方面的... 详细信息

传统降雨入渗分析是以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨的非正交入渗规律。为了研究非饱和粉质黏土的非正交入渗规律性,首先通过对正交入渗理论的综述,揭示并分析目前降雨入渗理论在坡面流模型和边界条件方面的缺陷。采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和粉质黏土进行不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,结果表明,非饱和粉质黏土坡面降雨入渗是并非简单正交分解入渗而是非正交入渗;对于坡角和孔隙比为定值的土坡,具有最大坡面入渗的最优雨强;土的孔隙比越小,降雨初期入渗率随时间变化越快,入渗率趋于稳定状态越快;入渗率和累积入渗量并不是随坡角的增大呈单调变化,而存在对应入渗水量最少的最优坡角。

关键词：非饱和土非正交入渗降雨试验入渗率

平面转弯有压输水隧洞对进/出水口水力特性影响研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第5期56卷 524-534页

作者：高学平刘帅刘殷竹朱洪涛袁野天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

受地形、地质等条件的限制,与抽水蓄能电站侧式进/出水口衔接的输水隧洞会存在平面转弯段.当输水隧洞的平面转弯段距进/出水口较近时,转弯角度、转弯半径R以及转弯后直隧洞长度L等参数对出流工况下进/出水口水力特性有着重要影响.平面... 详细信息

受地形、地质等条件的限制,与抽水蓄能电站侧式进/出水口衔接的输水隧洞会存在平面转弯段.当输水隧洞的平面转弯段距进/出水口较近时,转弯角度、转弯半径R以及转弯后直隧洞长度L等参数对出流工况下进/出水口水力特性有着重要影响.平面转弯输水隧洞转弯段若布置不当,出流工况水流进入进/出水口时可能会出现偏流现象,直接影响进/出水口流量分配,然而目前缺乏平面转弯输水隧洞各参数的设计建议值.以抚宁抽水蓄能电站侧式进/出水口为研究对象,通过数值模拟的方法研究了平面转弯有压输水隧洞对进/出水口出流水力特性的影响并进行了偏流成因分析.结果表明:对于设计合理的进/出水口体型,平面转弯有压输水隧洞转弯段若布置不当,水流在进入转弯段后会形成二次流,导致转弯段后隧洞横断面流速分布不均匀,转弯段外侧流速大于内侧,进/出水口会产生偏流现象,直接影响各孔口流量分配;转弯角度的增加会使各孔口流量分配越不均匀;R和L的增加能有效改善进入进/出水口时的水流条件;当R≥30.0D(D为输水隧洞洞径)同时保证L≥10D时,或L≥40D时,水流进入进/出水口时的偏流现象可以得到有效改善.研究成果可为抽水蓄能电站侧式进/出水口连接隧洞的平面转弯布置提供设计依据.

关键词：侧式进/出水口平面转弯隧洞转弯半径转弯后直隧洞长度偏流成因分析水力特性数值模拟

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S30408不锈钢角焊缝低温力学性能试验

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第8期55卷 820-827页

作者：高喜峰杨怡昕刘红波李景周婷天津大学建筑工程学院天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038 中铁十八局集团建筑安装工程有限公司天津300222 天津大学建筑学院天津300072

焊接接头作为压力容器的重要组成,其低温下的力学性能直接影响容器的安全性.目前针对奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能研究主要集中在对接焊缝连接件,且试验温度多为常温和-196℃,对角焊缝在不同温度下的研究较少.为了研究S30408不锈钢... 详细信息

焊接接头作为压力容器的重要组成,其低温下的力学性能直接影响容器的安全性.目前针对奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能研究主要集中在对接焊缝连接件,且试验温度多为常温和-196℃,对角焊缝在不同温度下的研究较少.为了研究S30408不锈钢角焊缝接头的低温力学性能,采用100 t万能试验机,在-60~20℃的温度范围内,进行了一批正面和侧面角焊缝接头试件低温下的拉伸试验,绘制其在各温度下的应力-应变曲线,以及焊缝强度、变形和破坏特征.采用热场发射扫描电子显微镜JSF对断口形貌进行了观测研究,分析其组织特点.试验结果表明:-60℃相较于20℃,正面角焊缝构件屈服强度提高了18%、抗拉强度提高了25%,侧面角焊缝构件分别提高了约35%和30%,低温强化效应显著;正面角焊缝构件的抗拉强度与侧面件的比值略小于理论值1.5;正面角焊缝受到拉力和剪力共同作用,20℃时其弹性模量为198 GPa,侧面构件仅受剪力作用,其弹性模量约102 GPa;弹性模量随温度降低增长缓慢,正面构件的弹性模量最大增幅为6%,侧面构件为9%;正面角焊缝的断口呈多边形韧窝形貌,侧面为剪切型韧窝形貌,温度降低,韧窝数量均减少,颜色变浅,塑性变形能力减弱,但仍旧为韧性断裂.

关键词：奥氏体不锈钢角焊缝拉伸试验低温性能

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砂土中桩靴插桩对临近筒型基础的影响研究

太阳能学报 2024年第2期45卷 95-101页

作者：乐丛欢胡灏王昕任建宇张浦阳丁红岩天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

通过物理模型试验和有限元法研究砂土中风电安装船桩靴插桩对临近筒型基础的影响。首先通过物理模型试验,验证有限元模型的合理性,初步确定桩靴在砂土中贯入的影响范围大致在2.5倍桩靴直径。基于有限元CEL方法进一步研究桩靴和筒型基础... 详细信息

通过物理模型试验和有限元法研究砂土中风电安装船桩靴插桩对临近筒型基础的影响。首先通过物理模型试验,验证有限元模型的合理性,初步确定桩靴在砂土中贯入的影响范围大致在2.5倍桩靴直径。基于有限元CEL方法进一步研究桩靴和筒型基础的净距与桩靴直径之比(S/D)对筒型基础在位稳定性的影响。结果表明:筒型基础的倾斜率、最大竖向位移以及筒壁应力随着S/D的增大而逐渐减小,插桩过程中,靠近桩靴一侧的筒裙和分舱板应力远大于远离桩靴一侧的筒型基础应力,且筒顶的土压力远小于筒底土压力。

关键词：海上风电自升式安装船数值模拟插桩筒型基础

新型半潜式浮式风机在不同流速下的动力响应特性研究

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船舶力学 2023年第2期27卷 185-194页

作者：乐丛欢李阔张浦阳丁红岩天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

本文提出一种适用于50~120 m水深的新型半潜式浮式风机,用频域法研究浮式平台的水动力特性,通过建立风机-塔筒-浮式平台-系泊系统全耦合分析模型,考虑二阶差频波浪力作用,对其开展风、浪、流联合作用下的时域分析,重点分析不同流速条件... 详细信息

本文提出一种适用于50~120 m水深的新型半潜式浮式风机,用频域法研究浮式平台的水动力特性,通过建立风机-塔筒-浮式平台-系泊系统全耦合分析模型,考虑二阶差频波浪力作用,对其开展风、浪、流联合作用下的时域分析,重点分析不同流速条件下新型半潜式浮式风机耦合动力响应特性。分析结果表明:新型半潜式浮式风机结构设计合理,其固有周期能较好地避开波浪能量密集的周期范围,有效避免了共振发生;风浪条件一定的情况下,流速增大将使新型半潜式浮式风机的最大纵荡响应和锚链拉力显著增大,但对纵摇和艏摇响应有一定程度的抑制作用。流速变化对基础垂荡运动和发电功率影响较小。

关键词：海上风电半潜式浮式风机流速耦合动力响应