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钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应对比分析:试验研究

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土木工程学报 2024年第4期57卷 1-11,22页

作者：金浏宋博张江兴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

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、... 详细信息

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、混凝土应变、纵筋应变及腹筋应变随结构尺寸变化的发展趋势。揭示了钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件抗剪强度尺寸效应规律,并分析了设计规范和计算方法的适用性。研究表明:(1)BFRP筋混凝土深受弯构件的极限荷载约为钢筋混凝土深受弯构件的0.3~0.5倍,而挠度约为钢筋混凝土深受弯构件的1.4~1.7倍;(2)梁高从300mm增至1200mm时(试验梁的水平及竖向腹筋率均为0.51%),钢筋混凝土深受弯构件的名义极限抗剪强度下降34.0%,而BFRP筋混凝土深受弯构件下降45.7%;(3)对于大尺寸构件的抗剪承载力,设计规范的计算结果安全储备不足,未能合理考虑尺寸效应;(4)提出的尺寸效应理论公式可以定量描述结构尺寸对钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件名义极限抗剪强度的影响。

关键词：深受弯构件 BFRP筋剪切破坏受剪性能尺寸效应

叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

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工程力学 2024年第3期41卷 39-49,105页

作者：钟紫蓝李广帆石少华赵密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

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面... 详细信息

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

关键词：叠合板式综合管廊灌浆套筒连接节点浆锚搭接连接节点拟静力试验面外性能

近场脉冲型地震作用下附加支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能研究

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工程力学 2024年第5期41卷 13-25页

作者：董慧慧古智钧杜修力苏灿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

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥... 详细信息

为了解决摇摆桥墩承载力和耗能能力不足的问题,该文提出一种附加人字形支撑的双柱式摇摆桥墩结构,支撑为纯耗能支撑或自复位耗能支撑,支撑通过连接装置安装在双柱式摇摆桥墩的盖梁和承台之间。为了研究新型附加人字形支撑双柱式摇摆桥墩的抗震性能,对其进行拟静力分析,将双柱式现浇桥墩和双柱式纯摇摆桥墩作为对比模型,研究附加纯耗能支撑和自复位耗能支撑双柱式摇摆桥墩的滞回性能;分别对这四种桥墩结构进行动力时程分析,探究这四种桥墩在近场对称脉冲、近场非对称脉冲和远场无脉冲地震动作用下的动力响应。研究结果表明:附加支撑的双柱式摇摆桥墩中的墩柱仍具有摇摆机制,可有效避免墩身出现塑性铰发生严重的损伤破坏,同时附加的支撑可以显著提高桥墩的承载能力和耗能能力,有效降低桥墩结构的位移响应,特别是自复位耗能支撑还可额外为桥墩提供自恢复力,有效提高结构的抗震性能。

关键词：桥梁抗震双柱式摇摆桥墩耗能支撑或自复位耗能支撑抗震性能近场脉冲地震动

考虑箍筋与CFRP布相互作用的CFRP布加固RC梁受剪承载力细观研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 208-219页

作者：金浏张江兴李冬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

为揭示CFRP布加固RC梁剪切破坏机理,采用同时考虑混凝土材料细观非均质性、钢筋与混凝土相互作用、CFRP布与混凝土相互作用的数值模拟方法,建立CFRP布加固RC梁三维细观数值分析模型。分析了箍筋、CFRP布及其相互作用对梁剪切破坏的影响... 详细信息

为揭示CFRP布加固RC梁剪切破坏机理,采用同时考虑混凝土材料细观非均质性、钢筋与混凝土相互作用、CFRP布与混凝土相互作用的数值模拟方法,建立CFRP布加固RC梁三维细观数值分析模型。分析了箍筋、CFRP布及其相互作用对梁剪切破坏的影响,建立了CFRP布加固RC梁截面名义抗剪强度修正计算式。研究表明:梁受剪承载力随配箍率(0%、0.2%、0.5%、0.8%)和配纤率(0%、0.066 8%、0.133 6%、0.267 2%)增大均有不同程度提高,但提高幅度随配箍率和配纤率增加而减小;箍筋应变和CFRP布应变均与主斜裂缝位置紧密相关,越靠近主斜裂缝位置的应变越大,且峰值应变随配箍率和配纤率增加而减小,当配纤率由0.066 8%增至0.267 2%时,CFRP布应变降低了45.9%,当配箍率由0.2%增至0.8%时,CFRP布应变减小了30.6%;箍筋和CFRP布之间存在不利相互作用,其对梁的剪切贡献不能简单叠加;建立的考虑配箍率、配纤率及其相互作用影响的CFRP布加固RC梁截面名义抗剪强度修正计算式计算值与试验值的误差小于20%,较为准确合理,可用于预测CFRP布加固RC梁的受剪承载力。

关键词：钢筋混凝土梁配箍率 CFRP配纤率细观分析剪切性能

考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算方法

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工程力学 2024年第4期41卷 19-28页

作者：金浏祝华杰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

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且... 详细信息

纤维增强聚合物(FRP)筋作为非腐蚀材料替代钢筋已成为解决锈蚀问题的创新方案,被应用于预应力结构、海洋平台、沿海码头和长期处于浸蚀性化学环境的构件中。关于FRP筋混凝土构件的纯扭承载力设计方法只有加拿大规范CSA S806-12提出,且以借鉴现有的钢筋混凝土构件纯扭承载力计算公式的形式给出,考虑了FRP筋与钢筋间材料力学参数的区别。该文通过已验证了的三维细观数值模拟方法,研究了最大横截面宽度为1000 mm的FRP筋混凝土柱纯扭破坏行为,揭示了其名义抗扭强度尺寸效应规律。基于模拟数据,对比了现有的FRP筋混凝土构件纯扭承载力计算公式,并在中国规范GB 50010-2010关于钢筋混凝土构件纯扭承载力计算方法的基础上,提出了考虑尺寸效应影响的FRP筋混凝土构件纯扭承载力的计算方法。通过对比现有的试验数据,验证了所提公式的正确性和合理性。

关键词： FRP筋纯扭承载力细观模拟尺寸效应计算方法

形状记忆合金滑动摩擦阻尼器自复位支撑受力性能研究

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 139-150页

作者：邱灿星杨勇波刘家旺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

当设置SMA滑动摩擦阻尼器延展为自复位支撑时,连接的刚度可能影响支撑的力学性能,支撑可能会出现面内旋转和整体失稳。为检验由形状记忆合金滑动摩擦阻尼器和钢管串联而成的自复位支撑能否实现预期的滞回性能,针对支撑的轴向刚度、转动... 详细信息

当设置SMA滑动摩擦阻尼器延展为自复位支撑时,连接的刚度可能影响支撑的力学性能,支撑可能会出现面内旋转和整体失稳。为检验由形状记忆合金滑动摩擦阻尼器和钢管串联而成的自复位支撑能否实现预期的滞回性能,针对支撑的轴向刚度、转动刚度和稳定性进行理论分析。通过往复加载试验获得了形状记忆合金棒的滞回曲线和摩擦机制的动摩擦系数。制作了1个1/3缩尺的支撑试件,并进行了拟静力试验和频率为1.0 Hz的动载试验,结果表明,轴向荷载作用下,支撑的荷载-位移滞回曲线呈光滑稳定的旗帜形,展示出优越的自复位能力和良好的耗能能力。基于滞回曲线,分析了支撑的承载力、割线刚度、耗散能量和等效黏滞阻尼比等滞回性能参数,发现其等效黏滞阻尼比可达16%。建立了支撑的三维有限元模型,数值模拟与试验数据吻合良好。通过数值模拟对钢管的轴向刚度予以分析,发现当钢管的轴向刚度降低至文中基准模型刚度的20%时,可能导致钢管屈服和支撑整体失稳。

关键词：自复位支撑形状记忆合金往复加载试验数值模拟滞回性能

基于环境DNA评价鸭绿江口底栖生态质量状况

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海洋学报 2024年第3期46卷 75-88页

作者：王桂营李宏俊邵魁双刘滨玮楚奇叶金清生态环境部国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

为研究环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况的应用潜力,本研究采集17份鸭绿江口底栖生物样品,分别利用环境DNA与形态学进行鉴定,并对所得生态质量评价指数(AMBI、BENTIX、香浓-维纳H'、M-AMBI)进行比较分析。结果显示:环境DNA鉴定生物... 详细信息

为研究环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况的应用潜力,本研究采集17份鸭绿江口底栖生物样品,分别利用环境DNA与形态学进行鉴定,并对所得生态质量评价指数(AMBI、BENTIX、香浓-维纳H'、M-AMBI)进行比较分析。结果显示:环境DNA鉴定生物隶属于10纲16目19科20属22种,形态学鉴定生物隶属于9纲27目43科55属57种,共有生物10种;两种鉴定方法得出的AMBI指数间(R=0.428,p=0.043,y=0.32x+1.08)、BENTIX指数间(R=0.430,p=0.043,y=0.28x+3.59)存在显著一致性,而香浓-维纳H'指数间存在显著差异性;两种鉴定方法得出的AMBI等级间、M-AMBI等级间相似性较高,分别为51.02%、44.90%;两种鉴定方法得出的AMBI与M-AMBI等级更符合实际情况,且评价鸭绿江口整体生态质量状况为良。本研究表明,基于环境DNA鉴定底栖生物评价生态质量状况,在海洋环境监测调查中具有较高的应用潜力。

关键词：环境DNA 底栖生物生态质量

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加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

材料导报 2024年第8期38卷 150-158页

作者：金浏张晓旺郭莉吴洁琼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

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%~8.7%)在不同加载速率(0.5~300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数... 详细信息

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%~8.7%)在不同加载速率(0.5~300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数值模拟,分析高加载速率(30~30000 mm/min,应变率10^(-4)~10^(-1)s^(-1))下锈蚀梁的粘结滑移力学行为。研究表明:(1)加载速率对锈蚀钢筋混凝土梁式试件的粘结应力-滑移曲线形状以及粘结强度与残余粘结强度的比值影响不大;(2)随着加载速率的增加,锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度和残余粘结强度显著增加,粘结区应力峰值显著增加并逐渐向加载端靠近;(3)本工作提出的考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式在0.5~30000 mm/min的加载速率范围内有很好的适用性。

关键词：加载速率钢筋锈蚀粘结性能数值模拟

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基于FMG与IMU的下肢运动意图识别

信息与控制 2024年

作者：杜妍辰杨良栋汪晓铭黎林荣廖文祥喻洪流上海康复器械工程技术研究中心民政部神经功能信息与康复工程重点实验室上海理工大学康复工程与技术研究所

对截肢者下肢运动意图的准确识别是提高下肢假肢人机交互性能，降低假肢使用者运动能耗的关键。本文通过自行设计的信号采集系统对股骨截肢者和健全受试者进行了7种不同步态模式下的下肢运动学信号采集，包括大腿残端肌压（FMG）信号和... 详细信息

对截肢者下肢运动意图的准确识别是提高下肢假肢人机交互性能，降低假肢使用者运动能耗的关键。本文通过自行设计的信号采集系统对股骨截肢者和健全受试者进行了7种不同步态模式下的下肢运动学信号采集，包括大腿残端肌压（FMG）信号和六自由度惯性测量单元（IMU）的大小腿角度、加速度等信号，同时，采用了特征融合的方法将两种信号的时域特征进行融合，并利用机器学习的方法研究了不同信息源融合下的下肢步态模式分类准确率情况。研究结果表明，在3种分类算法下，截肢受试者和健全受试者FMG-IMU信号的平均分类准确率比单一FMG信号与单一运动学信号训练模型的平均分类准确率分别最高提高了4.7%与9.5%，最高可达99.6%的平均分类准确率。这一结果表明基于FMG信号与IMU信号融合的下肢运动意图识别方案能取得良好的效果，有望进一步拓宽FMG信号在下肢运动意图识别领域的研究，同时为下肢假肢的进一步改进和优化提供理论支持和实践指导，具有一定的科学意义和应用价值。

关键词：肌压信号惯性测量单元股骨截肢者信号融合下肢运动意图识别