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筋材布设方式对加筋土挡墙动力响应的影响

河北科技大学学报 2024年第1期45卷 82-90页

作者：靳静张森李智广梁小勇于远亮河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心(筹) 河北石家庄050018

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^(3D)数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压... 详细信息

针对目前加筋土挡墙设计和施工中筋材布设方式大多为等长形的问题,提出一种倒梯形的筋材布设方式,并基于挡墙位移分区理论和有限差分Flac^(3D)数值模拟,建立加筋土挡墙三维分析模型,探讨不同峰值加速度下3种加筋土挡墙对位移、水平土压力、筋材拉应力及潜在破裂面的影响。结果表明,随峰值加速度增大,挡墙位移逐渐增大,同一荷载作用下,改变筋材布设方式,侧向水平位移减少9.3%,竖向沉降减少5.3%;3种形式挡墙水平土压力相差不大,最大水平土压力分布在挡墙的中下部;筋材拉应力随峰值加速度的增大,沿墙高从单峰型转化为双峰型分布,最大值位于挡墙中下部;潜在破裂面填土区破裂带的形状与筋材的布设方式有关。所提出的倒梯形筋材布设方式对加筋土挡墙的抗震效果更好,可为施工设计中加筋土挡墙筋材布设提供参考。

关键词：地基基础工程加筋土挡墙位移分区理论数值模拟布筋形式抗震性能

考虑余震和耗能梁损伤的K-EBF结构抗震性能分析

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河北科技大学学报 2024年

作者：于海丰朱怿凡靳天姣马康李勇河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心(筹) 河北科技大学建筑工程学院智能低碳装配式建筑技术研究中心

针对构件失效会改变结构原有受力状态，同时建筑物可能会因余震的影响而产生严重破坏甚至倒塌的问题，研究了耗能梁构件损伤失效和余震对K形偏心支撑钢框架(K-EBF)结构抗震性能的影响。对12和18层K-EBF结构算例以最大层间位移角(θmax)... 详细信息

针对构件失效会改变结构原有受力状态，同时建筑物可能会因余震的影响而产生严重破坏甚至倒塌的问题，研究了耗能梁构件损伤失效和余震对K形偏心支撑钢框架(K-EBF)结构抗震性能的影响。对12和18层K-EBF结构算例以最大层间位移角(θmax)为地震需求参数，峰值地震加速度(PGA)为地震动强度参数进行了增量动力分析、结构易损性分析和抗倒塌性能评估。结果表明：同时考虑余震以及耗能梁损伤失效与均不考虑相比，12层和18层结构在设防地震时的最大层间侧移角θmax分别增大2.3%和8.4%，重度损伤失效概率分别增大0.6%和2.8%；罕遇地震时的θmax分别增大21.0%和42.1%，重度损伤失效概率分别增大11.6%和19.4%；另外，12层和18层结构的最小抗倒塌储备系数分别下降了32.1%和31.2%；总体上，余震会加剧结构造成损伤累积，其对结构的影响程度会随地震动强度的变大而增加，而在考虑耗能梁构件损伤失效后，结构不同极限状态下失效概率会进一步增大，造成结构的最小抗倒塌储备系数进一步下降，因此，在K-EBF结构抗震性能分析时应充分考虑余震和耗能梁损伤失效所造成的影响，以真实反映结构地震作用下的响应。传统的抗震性能研究往往只考虑结构类型这一单一因素，本文将耗能梁的损伤失效和余震的影响同时纳入考虑范围，更全面地分析了K-EBF结构的抗震性能，为抗震设计提供了更可靠的依据。

关键词：结构设计偏心支撑结构主余震抗倒塌性能易损性分析耗能梁失效

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不同横肋间距的土工格栅界面特性宏细观研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：靳静温馨梁小勇王迪杨广庆周诗广河北科技大学建筑工程学院河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心石家庄铁道大学土木工程学院中国铁道学会

土工格栅与土之间界面特性是影响加筋土结构稳定的关键因素。为研究不同横肋间距土工格栅的界面摩擦特性，对3种横肋间距（28、35、50 cm）土工格栅进行室内宏观拉拔试验和离散元细观模拟，宏观层面分析不同横肋间距下拉拔力与拉拔位移... 详细信息

土工格栅与土之间界面特性是影响加筋土结构稳定的关键因素。为研究不同横肋间距土工格栅的界面摩擦特性，对3种横肋间距（28、35、50 cm）土工格栅进行室内宏观拉拔试验和离散元细观模拟，宏观层面分析不同横肋间距下拉拔力与拉拔位移的关系、界面摩擦特性的变化规律，细观层面上研究颗粒配位数、孔隙率、位移场，以及拉拔过程中土体内部力链的变化规律。研究结果表明：拉拔力-拉拔位移关系曲线呈非线性，随着横肋间距的减小，峰值拉拔力不断增大。在法向应力为200 kPa作用下，横肋间距由50 cm减至28 cm时，峰值拉拔力提高70%,28 cm横肋间距的土工格栅抗剪强度较强。筋土界面的黏聚力和摩擦角也随横肋间距的减小而增大。在细观层面，较小横肋间距的土工格栅砂土密实性更好，土体内部颗粒分布更均匀。同时，随着拉拔位移的增加，筋土界面配位数随之减小，使得土体发生一定的剪胀现象。随着横肋间距的减小，土体整体孔隙率下降，密实性明显提高，土工格栅对土体嵌固作用增强。在拉拔过程中土工格栅横肋附近的颗粒旋转，横肋间距较大时，土体内部难以形成贯通的剪切带。较小横肋间距的土工格栅在横肋节点附近力链分布更强。研究结果可为土工格栅加筋土结构设计与应用提供一定的参考。

关键词：土工格栅横肋间距拉拔试验离散元法筋土界面

基于三线性应变软化模型的综采工作面煤壁片帮深度解析预测

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 1-10页

作者：迟国铭李刚张春会徐刚辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000 河北科技大学河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心河北石家庄050018 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为预测综采工作面煤壁片帮深度,以煤壁为研究对象,煤壁煤体视作三线性应变软化材料;将直接顶和基本顶视作宏观顶板,建立了宏观顶板与煤层、支架相互作用的承载力学模型,结合边界条件推导了综采工作面煤壁片帮深度解析计算公式,利用该公... 详细信息

为预测综采工作面煤壁片帮深度,以煤壁为研究对象,煤壁煤体视作三线性应变软化材料;将直接顶和基本顶视作宏观顶板,建立了宏观顶板与煤层、支架相互作用的承载力学模型,结合边界条件推导了综采工作面煤壁片帮深度解析计算公式,利用该公式研究上湾煤矿12401工作面煤壁片帮情况,分析影响煤壁片帮的因素及影响规律,结果表明:①推导获得的煤壁片帮深度计算公式能够较准确计算综采工作面煤壁片帮深度,能够定量分析顶板特性和支架参数等对煤壁片帮深度的影响。②增加支架初撑力能够降低煤壁片帮深度;增加支架刚度能够降低煤壁片帮深度,但效果较差;增加支架护帮板支护强度,煤壁片帮深度近似线性减小。③顶板厚度和抗拉强度增加,煤壁片帮深度增长,但增长速率随顶板厚度和抗拉强度增加逐渐趋缓。这主要由于顶板厚度和抗拉强度增加,顶板破断步距增大,向采空区内旋转下沉角度增大所致。④综采采高对煤壁片帮深度有很大影响,综采采高增大,煤壁片帮深度近似线性增长。⑤煤体单轴抗压强度增大,煤壁片帮深度减小,顶底板与煤层界面之间的摩擦因数增大,煤壁片帮深度减小。⑥顶板动载系数增大,煤壁片帮深度近似线性增大。

关键词：综采工作面煤壁片帮深度预测液压支架宏观顶板结构

带竖向连杆的偏心支撑钢框架结构抗震性能评估

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工程抗震与加固改造 2024年第3期46卷 45-54页

作者：于海丰李佳琦靳天姣王纯河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心(筹) 河北石家庄050018 智能低碳装配式建筑技术研究中心河北石家庄050018

带竖向连杆的偏心支撑钢框架结构通过在耗能梁两端增设竖向连杆,以改善传统偏心支撑钢框架结构中耗能梁非弹性变形不均匀的问题。本文分别根据考虑高阶振型影响的设计方法和原有设计方法,设计了带竖向连杆的偏心支撑钢框架算例,并增加传... 详细信息

带竖向连杆的偏心支撑钢框架结构通过在耗能梁两端增设竖向连杆,以改善传统偏心支撑钢框架结构中耗能梁非弹性变形不均匀的问题。本文分别根据考虑高阶振型影响的设计方法和原有设计方法,设计了带竖向连杆的偏心支撑钢框架算例,并增加传统K形偏心支撑钢框架结构对比算例,通过增量动力分析和易损性分析,从结构的破坏状态概率、易损性指数和抗倒塌储备系数三个方面对比结构的抗震性能。结果表明,3种结构均可满足我国抗震规范中“小震不坏”“中震可修”和“大震不倒”的抗震设计要求。由于竖向连杆的变形调节作用,带竖向连杆的偏心支撑钢框架结构出现软弱层的概率更低,其发生较重程度损伤的概率也更低,具有更好的抗倒塌性能。在地震动强度较大时,考虑高阶振型影响的设计方法设计的带竖向连杆的偏心支撑钢框架结构整体参与耗能,各层耗能梁塑性发展更加均匀,抗震性能更好。

关键词：偏心支撑竖向连杆耗能梁易损性分析抗震性能

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基于机器学习的水泥基灌浆料强度预测方法

河北科技大学学报 2024年第3期45卷 308-317页

作者：李其廉陈佳尧敦彦茹曹宪锋刘毅河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心河北石家庄050018 河北省建筑科学研究院有限公司河北石家庄050227 宁晋县住建局河北邢台055550

针对采用小直径芯样法准确预测水泥基灌浆料抗压强度的问题,使用压力试验机分别对水泥基灌浆料标准尺寸试块和小直径芯样进行抗压强度试验,并基于试验数据,采用支持向量机回归(SVR)和随机森林回归(RFR)对水泥基灌浆料抗压强度进行回归... 详细信息

针对采用小直径芯样法准确预测水泥基灌浆料抗压强度的问题,使用压力试验机分别对水泥基灌浆料标准尺寸试块和小直径芯样进行抗压强度试验,并基于试验数据,采用支持向量机回归(SVR)和随机森林回归(RFR)对水泥基灌浆料抗压强度进行回归预测。结果表明:标准尺寸试块均呈正反相接的四角锥体破坏形态,而高径比为0.7和1.0的小直径芯样呈正反相接的圆锥体破坏形态,高径比为1.2的小直径芯样呈斜裂缝剪切破坏形态;标准尺寸试块和小直径芯样的抗压强度值均服从正态分布,且无离群值;随着龄期的增长,标准尺寸试块和小直径芯样的抗压强度提高,且具有早期强度较高的特性;直径46 mm芯样的抗压强度较小,且更易受加工精度的影响;在给定的龄期和直径下,高径比为0.7的芯样抗压强度值最大,抗压强度离散程度最小;RFR预测模型对水泥基灌浆料抗压强度的预测效果更优。所提方法可较准确预测水泥基灌浆料抗压强度,为水泥基灌浆料抗压强度的预测研究提供了参考。

关键词：非金属建筑材料水泥基灌浆料机器学习小直径芯样抗压强度

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铀矿储层改造裂隙网络渗流模型参数优化研究

岩石力学与工程学报 2024年

作者：王奇智王嘉纬王伟袁维牛庆合王文张春会河北科技大学建筑工程学院河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 石家庄铁道大学土木工程学院

铀矿储层改造过程中，爆破是提高低渗透铀矿储层渗透率的有效手段之一，爆破参数设计优化是影响爆破效果的关键因素。因此，本文首先设计了三因素五水平的正交数值试验，基于模拟结果确定了储层改造中与岩层参数相适应的微差爆破参数，... 详细信息

铀矿储层改造过程中，爆破是提高低渗透铀矿储层渗透率的有效手段之一，爆破参数设计优化是影响爆破效果的关键因素。因此，本文首先设计了三因素五水平的正交数值试验，基于模拟结果确定了储层改造中与岩层参数相适应的微差爆破参数，研究了不同爆破方式对储层改造裂隙网络生成效果的影响规律，综合多角度评判储层改造裂隙网络的优劣。随后进行不同注液压力模拟试验，量化了储层中溶浸液流量随时间的变化规律。结果表明，在微差时间为5 ms、爆破荷载峰值压力为5 GPa、压力上升时间为150μs的爆破参数组合下，所研究储层渗透流量改造效果最优。本文拓展了对铀矿储层改造的认识，为未来相关研究提供了重要参考。

关键词：采矿工程储层改造微差爆破裂隙网络渗流数值模拟

不同推进比下螺旋桩在砂土中安装力的离散元研究

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1166-1176页

作者：王乐李钰徐志军刘波张春会田英辉天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 河南工业大学土木工程学院河南郑州450001 香港理工大学土木与环境工程学系中国香港999077 河北科技大学建筑工程学院河北石家庄050018 河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心河北石家庄050018 墨尔本大学基础设施工程系维多利亚3010

螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在... 详细信息

螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在不同推进比下安装时螺旋桩连杆侧壁、连杆端部、螺旋叶片上下表面的受力变化规律;微观上,分析了螺旋桩安装过程中桩周土体孔隙率、配位数及应力变化规律。研究表明:随着推进比的减小,螺旋桩安装时受到的竖向力与扭矩也随之降低,对桩周土体的扰动也更小;螺旋桩在推进比为1时安装与在推进比小于1时安装存在两种不同的安装机制。研究结果对进一步确定螺旋桩在不同推进比下的安装条件具有一定意义。

关键词：螺旋桩推进比砂土离散元法

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循环动载作用下土工格栅筋土界面特性宏细观研究

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铁道学报 2024年

作者：梁小勇王迪靳静温馨杨广庆邵明杰河北科技大学建筑工程学院河北省岩土与结构体系防灾减灾技术创新中心石家庄铁道大学交通运输学院石家庄铁道大学土木工程学院河北建工集团有限责任公司建筑设计研究院

为探究循环动载作用下土工格栅-砂土界面特性，通过土工格栅的室内动载拉拔试验和离散元模拟，从宏、细观角度对土工格栅-砂土界面开展研究，结果表明：循环动荷载频率和幅值水平均与土工格栅峰值拉拔力呈现正向相关性；动荷载频率和幅... 详细信息

为探究循环动载作用下土工格栅-砂土界面特性，通过土工格栅的室内动载拉拔试验和离散元模拟，从宏、细观角度对土工格栅-砂土界面开展研究，结果表明：循环动荷载频率和幅值水平均与土工格栅峰值拉拔力呈现正向相关性；动荷载频率和幅值较大时筋土界面抗剪性能更强，界面摩擦角随荷载频率和幅值的增大而逐渐增大，黏聚力与之相反，荷载频率从2 Hz增至6 Hz时界面摩擦角提升133.22%，黏聚力降低70.87%；循环动荷载幅值的增大或频率的减小会使砂土颗粒配位数显著增大，此时砂土内部颗粒运动也更剧烈，荷载频率2 Hz时砂土配位数波峰与波谷的差值比6 Hz时大7倍；增大循环动荷载幅值可使砂土孔隙率明显减小，砂土颗粒的竖向位移也会得到更大限制。研究结论为进一步揭示土工格栅的加筋机理提供了科学依据。

关键词：土工格栅加筋土结构循环动荷载拉拔试验离散元法