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基于压电原理的装配式结构套筒灌浆饱满度检测方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 860-872页

作者：杜永潇孙晓立杨军全涌卞德存广州市市政工程试验检测有限公司广东广州510520 广州建筑股份有限公司广东广州510030 同济大学土木工程学院上海200092

为解决当前装配式结构套筒灌浆饱满度检测成本高、难以实时检测的技术难点,开发了基于压电测试原理的检测方法及设备,开展了相关的材料试验、模型测试和工程应用研究。首先,通过灌浆料的电学特性测试,探究灌浆料类型和凝固时间对压电测... 详细信息

为解决当前装配式结构套筒灌浆饱满度检测成本高、难以实时检测的技术难点,开发了基于压电测试原理的检测方法及设备,开展了相关的材料试验、模型测试和工程应用研究。首先,通过灌浆料的电学特性测试,探究灌浆料类型和凝固时间对压电测试结果的影响;然后,通过透明套筒的灌浆-漏浆循环试验,分析压电法对漏浆缺陷测试的有效性;进一步,通过预制模型试验,确定压电法判定灌浆饱满度的阈值;最后,依托广州东晓南路—广州南站连接线装配式桥梁工程,验证了压电法用于测试灌浆饱满度的有效性和实用性。研究结果表明:在埋没于灌浆料后,压电传感器测得的谐振电压显著降低,且该电压值在60 min内总体保持平稳,之后随着凝固时间的增加,电压值增长,且逐渐接近试验前初始电压值。在灌浆-漏浆循环试验中,无论传感器采用平放还是竖放的埋设方式,谐振电压均呈现出较明显的变化,说明压电法受传感器埋设方式的影响较小。对于套筒内灌浆饱满情况,其测量电压与灌浆前初始电压之比小于0.4,此数值可作为灌浆饱满度的判定阈值。工程应用结果表明,压电法现场操作方便,可指导现场对灌浆缺陷套筒进行补浆,满足对装配式结构套筒灌浆过程中的质量控制要求。研究结果为解决套筒灌浆质量检测难题提供了一种新途径和实践参考。

关键词：装配式结构灌浆套筒灌浆饱满度压电法模型试验工程应用

深中通道沉管隧道深层水泥搅拌桩复合地基沉降计算分析

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浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1397-1406页

作者：陈卓杰周佳锦陈伟乐刘健龚晓南浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 深中通道管理中心广东广州510600

基于深中通道沉管隧道深层水泥搅拌(DCM)桩复合地基现场试验结果,考虑厚垫层和高置换率DCM桩对复合地基荷载传递机理及沉降特性的影响,将碎石垫层、DCM桩复合地基和桩端下卧层作为协同作用的系统,考虑系统各部分在接触面上的应力与变形... 详细信息

基于深中通道沉管隧道深层水泥搅拌(DCM)桩复合地基现场试验结果,考虑厚垫层和高置换率DCM桩对复合地基荷载传递机理及沉降特性的影响,将碎石垫层、DCM桩复合地基和桩端下卧层作为协同作用的系统,考虑系统各部分在接触面上的应力与变形协调,通过分析典型单元体,推导海底DCM桩复合地基桩土应力比和沉降的理论计算公式.将理论计算得到的DCM桩复合地基荷载-位移曲线和桩土应力比变化曲线与现场静载试验实测曲线进行对比,相对误差均不超过±10%,验证了所提理论计算公式的合理性.分析置换率和垫层柔度系数对海底DCM桩复合地基的荷载传递机理及沉降特性的影响规律,结果表明:复合地基沉降随垫层柔度系数的增大而增大,随置换率的增大而减小;复合地基桩土应力比随置换率的增大而增大,随垫层柔度系数的增大而减小;置换率对复合地基沉降和桩土应力比的影响较垫层柔度系数更大.

关键词：沉管隧道海底深层水泥搅拌桩复合地基碎石垫层置换率沉降计算

随机激励下带滞变阻尼的调谐质量阻尼器减振性能研究

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工程力学 2024年第1期41卷 171-181页

作者：向越谭平贺辉陈倩敏广州大学土木工程学院广州510006 广州大学工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广州510006 湖南工学院土木与建筑工程学院衡阳421002

近年来,阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现,其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD,即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic d... 详细信息

近年来,阻尼力与位移呈线性关系的新型调谐质量阻尼器(Tuned mass damper, TMD)相继出现,其参数分析优化原理大部分属于动力数值分析缺乏理论参数优化指导。该文对白噪声作用下具有上述特性的TMD,即滞变阻尼调谐质量阻尼器(Hysteretic damping tuned mass damper, HD-TMD)进行减振优化研究。总结了HD-TMD的力学机理并推导出相应的结构-HD-TMD系统运动方程;提出适用于HD-TMD的H_(2)优化和性能平衡设计,并通过数值拟合技术得到了最优参数公式和基于容忍度的性能平衡设计流程;以真实可用的变摩擦摆式调谐质量阻尼器(VFP-TMD)为HD-TMD的实际算例,检验所提出的优化方法对风振激励的减振性能影响。结果表明:H_(2)优化和性能平衡设计下的HD-TMD可以提供略优于传统黏滞阻尼TMD的控制效果。H_(2)优化的最优参数能使HD-TMD发挥最大的潜能从而实现最好的减振率,但面临VFP-TMD行程过大导致的摆动非线性问题。性能平衡设计下的最优参数可以控制VFP-TMD行程在线性范围内,同时发挥出良好且稳定的减振控制效果实现双赢。与最优参数公式结果相比,性能平衡设计的峰值减振率和均方差峰值减振率仅损失3.19%和0.74%。

关键词：结构减振控制调谐质量阻尼器滞变阻尼 H_(2)优化性能平衡设计

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双向渗流下考虑应力时空效应的组合桩复合地基固结理论研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 184-196页

作者：张玉国杨文兵赵雅纯王闯赵亚敏中原工学院建筑工程学院河南郑州450007

碎石桩和不排水桩联合使用的组合型复合地基,既可以提高地基承载力,又可以加快土体固结,对处理饱和软黏土地基有很高的应用价值。基于双向渗流的轴对称固结计算模型,考虑中心及外围碎石桩的体积压缩、桩体施工的扰动效应,建立了组合碎石... 详细信息

碎石桩和不排水桩联合使用的组合型复合地基,既可以提高地基承载力,又可以加快土体固结,对处理饱和软黏土地基有很高的应用价值。基于双向渗流的轴对称固结计算模型,考虑中心及外围碎石桩的体积压缩、桩体施工的扰动效应,建立了组合碎石桩-不排水桩复合地基固结微分方程,采用解析法推导了附加应力随时间和深度变化下的组合桩复合地基固结解析解,包括碎石桩、桩间土的平均超静孔隙水压力解和复合地基整体平均固结度解。进行退化研究,并与已有解分析对比;验证了此解的正确性,且通过参数分析研究了复合地基的固结性状。结果表明:复合地基底部附加应力越小、碎石桩与不排水桩布置越密集,固结越快;碎石桩施工的扰动效应对复合地基影响大于不排水桩;忽略碎石桩体积压缩的影响会高估复合地基固结速率,且桩径比越小,误差越大;理论解预测的复合地基固结度与实测值拟合性较好。

关键词：复合地基双向渗流体积压缩附加应力解析解

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承压含水层深基坑降水引起地表沉降试验研究

地下空间与工程学报 2024年第3期20卷 917-928页

作者：杨清源王子珺广州番禺职业技术学院建筑工程学院广州511483 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

由于受到经济或技术因素影响,当基坑所在承压水层埋深范围较大时,承压水层未被地连墙完全隔离,基坑内外水流在地连墙底部流动。为研究在基坑内外承压水层未完全隔离条件下基坑内不完整井降水引起坑外地表沉降变化,以深圳某地铁车站基坑... 详细信息

由于受到经济或技术因素影响,当基坑所在承压水层埋深范围较大时,承压水层未被地连墙完全隔离,基坑内外水流在地连墙底部流动。为研究在基坑内外承压水层未完全隔离条件下基坑内不完整井降水引起坑外地表沉降变化,以深圳某地铁车站基坑工程为例,采用模型试验及理论分析研究手段,揭示了典型承压水层绕渗引起水位变化规律,提出了承压水层不完整井降水有效影响深度确定方法、坑外水位变化曲线公式及绕渗区范围确定方法。基于上述理论研究,提出考虑绕渗影响坑外地表沉降计算方法,通过与试验对比,可较准确反映绕渗作用下坑外地表沉降变化。上述成果为类似区域基坑降水引起坑外地表沉降的研究提供了理论基础。

关键词：承压含水层模型试验有效影响深度降水曲线地表沉降

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正方形布置四圆柱结构流致振动响应特性研究

力学学报 2024年第3期56卷 670-681页

作者：胡中明王嘉松孙远坤郑瀚旭范迪夏黄淮学院建筑工程学院河南驻马店463000 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海201100 西湖大学工学院杭州310030

通过风洞实验研究了正方形布置四圆柱的流致振动特性,实验雷诺数Re=3200~28900,圆柱间距比S/D=1.5~4.0(S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径),质量比m^(*)≈345.0.结果表明,当S/D≤2.0时,上游圆柱1和2呈现涡激振动和类弛振耦合响应,下游圆柱3... 详细信息

通过风洞实验研究了正方形布置四圆柱的流致振动特性,实验雷诺数Re=3200~28900,圆柱间距比S/D=1.5~4.0(S为两圆柱圆心间距,D为圆柱直径),质量比m^(*)≈345.0.结果表明,当S/D≤2.0时,上游圆柱1和2呈现涡激振动和类弛振耦合响应,下游圆柱3和4呈现涡激共振和尾流弛振耦合响应;当S/D=2.5~3.0,上游圆柱1和2除了在约化速度超过一定值时存在弱振动外,基本接近单圆柱涡激振动响应,下游圆柱3和4表现为分离的涡激共振和尾流弛振响应;当S/D=4.0时,上游圆柱1和2振动响应几乎和单圆柱一样,而圆柱3和4仍呈现分离的涡激共振和尾流弛振响应.当圆柱呈现涡激振动(上游圆柱)或涡激共振(下游圆柱)时,涡脱频率f_(s)锁定于固有频率f_(n)的1倍谐频,而当圆柱呈现剧烈的类弛振响应(上游圆柱)或尾流弛振响应(下游圆柱)时,f_(s)则会出现明显的多倍谐频;圆柱模型振动频率f_(o)主频始终锁定于fn的1倍谐频.通过对比正方形四圆柱和双圆柱流致振动特性,发现双圆柱动力学响应规律在一定程度上仍适用于正方形布置四圆柱.

关键词：流致振动风洞实验正方形四圆柱涡激振动流固耦合

温湿度养护环境对CFRP-钢板界面粘结性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：邓宗才李宏斌高立北京工业大学建筑工程学院宿迁学院建筑工程学院

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分... 详细信息

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分析了静载拉伸过程中CFRP-钢粘结界面力学性能及破坏过程。研究结果表明：在60℃与60%相对湿度养护条件下粘结峰值荷载较高；低温和高湿环境都更易导致钢-胶界面失效；温度升高和湿度增加均会导致界面剪应力峰值降低与滑移量增加；粘结长度的增加有助于更广泛分散区域应力，而较薄(0.5mm)的胶层有助于提高界面剪应力峰值和改善应力分布。最后，基于试验数据通过平滑法得到了简化的三折线剪切-滑移模型，为CFRP加固钢板结构的工程应用提供了理论支持和设计参考。

关键词： CFRP-钢板双剪试验 3D-DIC 平滑法剪切-滑移

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深部硬岩脆-延性转化行为的细观损伤模型

工程科学与技术 2024年第3期56卷 11-20页

作者：胡坤赵伦洋李鹏飞刘思利陈曦淮阴工学院建筑工程学院江苏淮安223021 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 江苏开放大学建筑工程学院江苏南京210036

既有试验研究表明,在压缩荷载作用下,围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要影响。在围压不断增大的条件下,硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本文基于细观力学方法分析硬岩的脆-延性破坏机理,探究脆-延性... 详细信息

既有试验研究表明,在压缩荷载作用下,围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要影响。在围压不断增大的条件下,硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本文基于细观力学方法分析硬岩的脆-延性破坏机理,探究脆-延性转化过程中非弹性变形、损伤与围压的定量关系,继而构建细观损伤力学模型以描述深部硬岩在不同压缩荷载作用下的脆-延性转化力学行为。为了验证所构建模型的合理性和有效性,通过UMAT子程序将其嵌入有限元软件Abaqus模拟低孔隙率砂岩(围压10~120 MPa)和Tavel石灰岩(围压10~150 MPa)在常规三轴加载下的力学行为。对比发现,数值模拟结果与试验数据具有较好的一致性,说明细观损伤力学模型能够较好地捕捉硬岩随着围压增加表现出的从脆性到延性转化的力学特性,也初步表明基于细观力学的分析方法可以为解译深部岩石的力学行为提供理论支撑。

关键词：脆性-延性转化围压效应摩擦滑移损伤临界值细观力学模型

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矿渣在不同浓度氢氧化钠溶液中的反应过程

硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1508-1519页

作者：李静陈东彬余其俊殷素红广西大学土木建筑工程学院南宁530004 华南理工大学材料科学与工程学院广州510641

为了探究氧化钠含量对碱激发矿渣胶凝材料产物分布的影响,采用偏光显微镜原位观测了矿渣颗粒在不同浓度氢氧化钠溶液中的早期溶解行为,并通过电感耦合等离子体发射光谱法、扫描电子显微镜技术、X射线衍射技术、选择性溶解法、压汞法等... 详细信息

为了探究氧化钠含量对碱激发矿渣胶凝材料产物分布的影响,采用偏光显微镜原位观测了矿渣颗粒在不同浓度氢氧化钠溶液中的早期溶解行为,并通过电感耦合等离子体发射光谱法、扫描电子显微镜技术、X射线衍射技术、选择性溶解法、压汞法等研究了矿渣的离子溶出、产物分布、物相演变、反应程度及硬化体孔结构。结果表明:氢氧化钠浓度较低时,矿渣颗粒周围先形成了一圈凝胶新相区,而后缩聚致密化,产物分布范围广。氢氧化钠浓度较高时,矿渣快速解聚,致使氢氧化钙的饱和指数大于0而析出六方板状的羟钙石,同时矿渣颗粒表面迅速沉积了一层反应产物层,产物分布范围较窄。虽然低氢氧化钠浓度有助于增大产物在孔隙中的分布范围,但矿渣的反应程度随着氢氧化钠浓度的增加而增大,因此随着氧化钠含量的增大,碱激发矿渣硬化体的孔隙率降低,但最可几孔径尺寸增大。

关键词：碱激发矿渣氧化钠含量反应过程产物分布