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框拼式竹管网格结构体系及工程实践

建筑结构学报 2024年第3期45卷 43-51页

作者：卓新董石麟浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310007

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了... 详细信息

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了较充裕的增强空间,制作平面化的多边形框单元工艺简单,采用螺栓连接使结构成形的安装方法快捷方便,施工定位因仅需控制框单元角部的竖向坐标而极大地简化了复杂曲面结构的施工难度,且可通过原位替换劣化框单元的方法来延长结构的使用寿命。建成的柱面、球面和双曲抛物面等形式的工程,证明了该结构体系的可行性与合理性;提出了叠层和桁架两种增强型的结构形式,并采用组合构件的加载试验验证了增强形式对提高结构承载力和刚度的有效性。此外,指出了在新型结构研发中,提升生产过程的工业化水平和降低建造各环节的成本对于推广应用至关重要;建立竹管结构分析和设计理论还将面临材料非线性、几何非线性、界面接触等关键问题。

关键词：框拼式竹管网格结构节点形式多边形框单元结构安装延长使用寿命结构增强方法

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冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征研究

中国公路学报 2024年第5期37卷 188-200页

作者：王银辉石宝斌陈闯罗征浙江大学建筑工程学院浙江杭州310000 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院浙江宁波315100

由于节段拼装梁在接缝处混凝土和钢筋均不连续,导致其剪切破坏机制更加突出,冲击荷载作用会进一步加剧其破坏向更具局部特征的剪切破坏演变。为了解冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征,开展了试验梁落锤冲击试验,并结合LS-DYNA数值... 详细信息

由于节段拼装梁在接缝处混凝土和钢筋均不连续,导致其剪切破坏机制更加突出,冲击荷载作用会进一步加剧其破坏向更具局部特征的剪切破坏演变。为了解冲击荷载下节段拼装梁的响应与破坏特征,开展了试验梁落锤冲击试验,并结合LS-DYNA数值模拟分析,得到冲击荷载作用下梁的裂缝发展、破坏过程、形态等破坏特征,获得梁体变形、支座反力、内力分布等动力响应,揭示了节段长度、冲击能量、冲击作用位置等因素对节段拼装梁的动力响应与破坏特征的影响规律。结果表明:冲击荷载作用下节段拼装梁的局部剪切破坏特征突出,损伤和破坏位置集中于冲击作用点所在节段及接缝,典型破坏形式有斜截面破坏和接缝截面直剪破坏2种,冲击作用点与接缝的相对位置对破坏形式影响显著;混凝土和预应力筋的变形是冲击能量耗散的主要原因,普通钢筋耗能贡献可以忽略;梁体变形在接缝位置呈折线状,位移响应时间比整体梁更长,残余变形小;冲击作用点附近截面剪力峰值达到冲击力峰值的40%左右,较大剪力是导致节段拼装梁在局部形成斜截面破坏和直剪破坏的主要原因。

关键词：桥梁工程冲击破坏特征落锤冲击试验节段预制拼装梁数值模拟

剪力滞对CFRP板-钢梁加固界面应力的影响

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1020-1028页

作者：朱佩云李晓章余明明谢旭浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程.通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的... 详细信息

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程.通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的正确性.开展不同弯矩作用下的工字型钢梁黏结层界面切应力和法向应力参数分析.结果表明,剪力滞引起的翼缘板纵向位移沿横向3次抛物线分布的假定是合理的.剪力滞效应对CFRP加固工字钢梁弯曲变形下的端部界面应力影响不可忽略,影响程度随着截面弯矩和翼缘板宽度的增加而增大.

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP) 工字型钢梁加固剪力滞能量变分法界面应力

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混凝土芯水泥土复合桩竖向承载特性分析方法

岩土力学 2024年第1期45卷 173-183页

作者：张晓笛段冰吴健王金昌杨仲轩龚晓南徐荣桥浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310058 浙江数智交院科技股份有限公司浙江杭州310006 浙江交工地下工程有限公司浙江杭州310051 公路数智养护浙江省工程研究中心浙江杭州310051

基于Euler梁理论和状态空间法,建立了综合考虑非线性芯桩-水泥土-桩周土界面作用的双层叠合直梁分析模型及其状态方程,推导了成层土中不同组合形式的复合桩截面内力与变形的统一解析解,有效地考虑了复合桩分析中土与结构相互作用、结构... 详细信息

基于Euler梁理论和状态空间法,建立了综合考虑非线性芯桩-水泥土-桩周土界面作用的双层叠合直梁分析模型及其状态方程,推导了成层土中不同组合形式的复合桩截面内力与变形的统一解析解,有效地考虑了复合桩分析中土与结构相互作用、结构局部参数发生变化等难点。通过与已有文献中现场试验和数值计算结果对比,验证了该方法的有效性,并讨论了桩径比、芯长比和水泥土弹性模量对桩承载特性的影响。研究结果表明:(1)桩径比增大,可提供的桩侧摩阻力和桩端阻力增大,复合桩竖向承载力基本呈线性增长;(2)芯长比增大,复合桩竖向承载力的增长幅度逐渐增大;(3)水泥土弹性模量对于桩竖向承载力影响较小。

关键词：混凝土芯水泥土复合桩竖向受荷桩-土相互作用 Euler梁状态空间法

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软黏土中吸力锚承载特性离心试验研究

岩土力学 2024年第5期45卷 1472-1480页

作者：熊根付栋康朱斌赖莹中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加... 详细信息

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加载倾角和系泊点位置对吸力锚破坏姿态与极限承载力的影响。研究发现,系泊点位置在锚体约2/3高度时,吸力锚发生平动破坏,当加载倾角由35°变化至20°时,在相同的系泊点位置,吸力锚发生后仰破坏,归一化极限承载力稍增大,并且达到极限承载力后仍保持一定的承载力余量;系泊点位置在锚体2/3高度以上时,吸力锚发生前倾破坏,归一化极限承载力降低了25%左右,并且破坏后的承载力余量大大降低。无论破坏模式如何,均未发现锚内土塞与锚有明显分离。

关键词：离心模型试验吸力锚加载倾角系泊点位置破坏姿态极限承载力

氧化还原电位对污染土固化体中砷浸出行为的影响

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1039-1046页

作者：张文杰王仕方余海生李西斌台州学院建筑工程学院浙江台州318000 上海建工集团股份有限公司上海200080 浙江农林大学风景园林与建筑学院浙江杭州311300

砷(As)的价态和迁移性与氧化还原电位(EH)密切相关,固化/稳定化后的As污染土处于复杂的氧化还原环境中,EH的变化可能导致固化体中As浸出风险增加,目前对EH变化情况下固化体中As浸出行为的研究尚不多见。通过半动态浸出试验研究了稳定化... 详细信息

砷(As)的价态和迁移性与氧化还原电位(EH)密切相关,固化/稳定化后的As污染土处于复杂的氧化还原环境中,EH的变化可能导致固化体中As浸出风险增加,目前对EH变化情况下固化体中As浸出行为的研究尚不多见。通过半动态浸出试验研究了稳定化/固化修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土在不同氧化还原条件下的As浸出行为,通过X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究了浸出试验前后土中矿物成分和As价态的变化,揭示了相关机理。结果表明,浸出液中As的浸出总量与浸提液EH密切相关,浸提液EH越低,As浸出浓度越高;当浸提液EH为0 mV时,As的扩散系数达到3.11×10^(-13)m^(2)/s,可浸出指数达到了8.72,表明修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土不适合在强还原性环境中堆放和再利用;XRD分析表明,随着浸提液EH降低,土中的铁氧化物/氢氧化物发生还原溶解,进一步导致As的解吸附;XPS分析表明,随着浸提液EH降低,土中的As(Ⅴ)被还原为高迁移性的As(Ⅲ),从而增加了As的潜在移动风险。该研究为高浓度As(Ⅲ)污染土的长期安全处置提供了科学依据。

关键词： As(Ⅲ)污染土氧化还原电位半动态浸出稳定化/固化浸出行为

钢结构工程高强度螺栓微小松动视觉检测方法研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 125-141页

作者：姚志东陈志华刘红波卢佳祁天津大学建筑工程学院天津300072 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对... 详细信息

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对钢结构螺栓连接节点,提出了基于深度学习的螺栓松动视觉检测方法。首先,基于YOLOv5检测螺栓目标。针对螺栓感兴趣区域(RoI),基于鲁棒性较高的Attention U-Net提取螺栓轮廓边缘直线。为了提高螺栓目标检测精度,目标检测模型应设定较低置信度阈值以保证目标无漏检,再通过螺栓RoI提取的边缘直线数量筛除伪螺栓。使用透视变换法对节点图像进行矫正,变换所需的参考点是根据螺栓检测框之间空间移动后的相交关系自动定位的。最后,根据矫正图像中的螺栓轮廓边缘直线计算螺栓角度,通过检测螺栓和基准螺栓之间的角度差异判断松动情况。研究结果表明:螺栓目标检测的AP值为0.97;螺栓轮廓边缘检测的准确率、召回率和F1的均值分别为0.846、0.807与0.825,且在多种复杂背景干扰下具有较高的鲁棒性;伪螺栓筛除法可过滤掉99.82%的伪螺栓目标;提出的图像矫正法适用于常见的多种螺栓排列形式的连接节点;当松动判别阈值仅为2.8°时,螺栓松动检测的准确率可达99.7%。该方法在大型钢结构螺栓连接节点自动化运维方面具有较好的应用前景。

关键词：桥梁工程螺栓微小松动检测计算机视觉与深度学习连接节点目标检测轮廓边缘直线检测透视矫正

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釉质防护涂层的湿化学法制备及劣化性能

材料导报 2024年第4期38卷 75-79页

作者：卜锦超唐中华徐凯何财兵王敏嘉浙江理工大学建筑工程学院杭州310018 浙江临金高速公路有限公司杭州310024 浙江玉釉新材料科技有限公司杭州310051

防护涂层是提升室外工程结构耐久性的重要保障。本工作采用湿化学法在还原性气氛中制备出釉质涂层,并通过XRD、FTIR、SEM、EDS等表征手段对涂层的物相结构和微观形貌进行深入研究,同时测试涂层在冻融循环、氙灯和紫外辐照前后的形貌结... 详细信息

防护涂层是提升室外工程结构耐久性的重要保障。本工作采用湿化学法在还原性气氛中制备出釉质涂层,并通过XRD、FTIR、SEM、EDS等表征手段对涂层的物相结构和微观形貌进行深入研究,同时测试涂层在冻融循环、氙灯和紫外辐照前后的形貌结构演变、铅笔硬度、附着力、光泽度及厚度变化。结果表明:涂层的微观结构为有机硅-无机硅复合网络体系,其他无机相通过有机基团及分子间的配位键共同形成致密化交联。无机相中,微细Ti和TiO_(2)粉在还原气氛中会通过高能机械化学反应生成TiO,TiO拥有较高的抗侵蚀能力。NaAlO_(2)和Al 2O 3容易包覆在未参加反应的TiO_(2)表面,屏蔽TiO_(2)光催化活性对自身耐候性劣化的影响。因此,釉质涂层耐久性优异,在冻融循环和氙灯辐照前后表面宏观/微观形貌、色泽、光泽度、铅笔硬度及附着力基本不变。釉质涂层的铅笔硬度为8H,附着力为1级,60°角光泽度为64.5GU,紫外辐照失光率为1.7%。所有劣化过程中,紫外辐照会削弱涂层的附着力,提升铅笔硬度,且减薄明显。这是由于紫外光子能量高,能促使活性的SiO_(2)发生交联反应生成有机硅,使涂层内部结构更加致密,并能断键产生CH_(2)基团,从而削弱涂层与基体的结合。本研究可为室外工程结构表面防护涂层的发展提供支持。

关键词：防护涂层有机硅-无机硅复合湿化学法劣化性能

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