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基于多尺度模型的平面管桁架稳定性分析

山西建筑 2024年第8期50卷 49-52页

作者：刘晟湖南方圆建筑工程设计有限公司湖南长沙430000

平面管桁架在大跨度屋盖结构、幕墙结构中应用较广,由于其腹杆与弦杆相贯节点的半刚性,其平面外的稳定性难以进行准确的分析,而往往通过设置次桁架或支撑的方式予以保证,对建筑效果造成影响。以某体育馆平面管桁架结构屋盖为例,在设计... 详细信息

平面管桁架在大跨度屋盖结构、幕墙结构中应用较广,由于其腹杆与弦杆相贯节点的半刚性,其平面外的稳定性难以进行准确的分析,而往往通过设置次桁架或支撑的方式予以保证,对建筑效果造成影响。以某体育馆平面管桁架结构屋盖为例,在设计过程中取消了大部分次桁架,在下弦平面外未设支撑。基于MIDAS GEN及MIDAS FEA NX建立了多尺度模型,并通过与刚接和铰接模型的对比,对结构在风吸力作用下的整体稳定性进行了分析。结果表明:节点刚度对结构平面外稳定影响显著,简单地采用刚接或者铰接假定进行稳定性分析,将导致较大的误差。多尺度计算模型可以真实地反映节点的刚度,本例钢结构屋盖在风吸力作用下的结构稳定性可以满足要求。

关键词：多尺度模型平面管桁架稳定性分析 MIDAS FEA NX MIDAS GEN

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四平市体育馆结构设计分析

工程技术研究 2024年第9期9卷 200-202页

作者：刘晟湖南方圆建筑工程设计有限公司湖南长沙430000

四平市体育馆下部结构采用钢筋混凝土框架结构,比赛馆大跨度屋盖采用钢桁架结构,中央采光天窗区域局部采用索承网壳的混合结构体系。各框架柱的荷载差异较大,采用独立基础与复合桩基两种基础形式,有效地控制了柱间沉降差。针对楼板缺失... 详细信息

四平市体育馆下部结构采用钢筋混凝土框架结构,比赛馆大跨度屋盖采用钢桁架结构,中央采光天窗区域局部采用索承网壳的混合结构体系。各框架柱的荷载差异较大,采用独立基础与复合桩基两种基础形式,有效地控制了柱间沉降差。针对楼板缺失及薄弱连接,进行楼板应力分析,并根据分析结果对局部楼板有针对性地进行加强。计算采用下部钢筋混凝土结构和钢结构屋盖整体模型,通过罕遇地震作用下的静力弹塑性分析表明,结构可以满足既定的C级性能目标。

关键词：四平市体育馆复合桩基大跨度钢结构静力弹塑性分析楼板应力分析

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某大型城市地下空间项目楼板应力分析

山西建筑 2024年第10期50卷 46-49页

作者：刘晟湖南方圆建筑工程设计有限公司湖南长沙430000

大型城市地下空间结构平面尺度大、功能多样,结构楼板在温度作用、楼板开洞等复杂因素的影响下呈现出较为复杂的应力状态。以某大型地下空间项目为例,对地下结构温度荷载取值需要考虑的因素进行了详细的介绍,采用MidasGEN建立了有限元模... 详细信息

大型城市地下空间结构平面尺度大、功能多样,结构楼板在温度作用、楼板开洞等复杂因素的影响下呈现出较为复杂的应力状态。以某大型地下空间项目为例,对地下结构温度荷载取值需要考虑的因素进行了详细的介绍,采用MidasGEN建立了有限元模型,对超长结构在温度荷载作用下的楼板应力进行了分析。同时,针对地下室顶板开设较大的洞口,对土压力作用下洞口周边板带的受力进行了较为深入的研究。结果表明:在温度作用下,结构楼板在较大洞口周边、墙体转角处存在应力集中的现象,在下沉广场处温差较大,楼板应力相对较大,结构设计应进行有针对性的加强。在土压力的作用下,局部板带呈现出平面内受弯的受力特点,应加强楼板的配筋构造,对靠近洞边区域楼板根据计算应力进行配筋设计。有关分析方法和结论可供同类工程项目参考。

关键词：地下空间结构楼板应力分析超长结构 MidasGEN

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导流洞复合式出口消能体型的研究与应用

人民黄河 2024年第4期46卷 157-162页

作者：闫秀秀尹进步张曜吴伟杜振康阳洲西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 五凌电力有限公司湖南长沙410004

狭窄河谷中高水头、大流量、复杂地质条件的工程前期导流工程面临高速水流泄洪问题,对消能体型要求较高。基于水工物理模型试验对某水利枢纽导流洞出口消能体型进行优化探索,先后提出右岸导向、洞线偏移、左岸分流、强迫消能+左岸分流4... 详细信息

狭窄河谷中高水头、大流量、复杂地质条件的工程前期导流工程面临高速水流泄洪问题,对消能体型要求较高。基于水工物理模型试验对某水利枢纽导流洞出口消能体型进行优化探索,先后提出右岸导向、洞线偏移、左岸分流、强迫消能+左岸分流4种布置方案,通过对水流流态、流速和冲刷特性等水力参数进行测定和比选,最终推荐强迫消能+左岸分流的复合式消能体型,并对推荐体型对大小流量工况的适应性进行导流全过程试验分析。结果表明:复合式消能体型在各工况下消能效率较高,围堰及左岸近岸流速明显降低,分散水流能有效封堵回流,水面波动强度减弱,主流顺利归槽,冲淤情况良好,保护左岸免受冲刷。该复合式消能体型能够满足工程消能及安全稳定要求,可为具有类似特点的导流洞工程的出口设计提供参考。

关键词：导流洞消能体型消能效果流态冲淤特性

水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 513-524页

作者：魏贺贺勇阳栋张可能娄伟史继彪冯德山中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410004 湖南省和清环境科技有限公司湖南长沙410221 徐州中矿岩土技术股份有限公司江苏徐州221116

为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计“五因素... 详细信息

为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计“五因素四水平”正交试验确定复合固化剂最佳配比;采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析,并结合XRD和SEM试验探究复合有机-无机固化剂的作用机理。研究结果表明:无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数,下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠;14 d养护龄期的试验13(A4B1C4D4E1)固化土无侧限抗压强度达1217.58 kPa,重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L,满足相关规范要求;水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素,水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素;固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关,具体表现为固化土无侧限抗压强度越大,重金属铬的稳定化效果越明显;大量的自由水被消耗、pH升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因;当固化土强度增大时,重金属铬的物理封闭作用增强;此外,发生水化反应形成的较高pH也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀,从而降低固化土重金属铬浸出毒性。

关键词：铬污染盾构渣土复合固化材料正交试验无侧限抗压强度浸出毒性微观机制

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梯形正交加劲钢板剪力墙抗侧性能分析

河南科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 56-68,M0005,M0006页

作者：郑宏蔡乐乐江力强孙鸿宇孙志伟长安大学建筑工程学院陕西西安710061 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南林业科技大学建筑工程学院湖南长沙410004 同圆设计集团股份有限公司山东济南250101

提出了一种梯形正交加劲钢板剪力墙(TSW)结构,利用有限元软件ABAQUS创建了TSW模型,在验证了有限元建模方法的准确性后,进行了TSW与网格密肋钢板剪力墙(GSW)结构的非线性推覆对比和滞回性能对比分析,并对TSW进行参数分析。结果表明:在单... 详细信息

提出了一种梯形正交加劲钢板剪力墙(TSW)结构,利用有限元软件ABAQUS创建了TSW模型,在验证了有限元建模方法的准确性后,进行了TSW与网格密肋钢板剪力墙(GSW)结构的非线性推覆对比和滞回性能对比分析,并对TSW进行参数分析。结果表明:在单调加载下的非线性推覆对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、峰值荷载和屈服荷载分别提升了9%、18%和26%;在水平往复荷载下的滞回性能对比中,相较于GSW,TSW的初始刚度、屈服荷载、峰值荷载和延性分别提高9%、26%、16%和5%。TSW对钢板剪力墙的面外变形的抑制效果大于GSW。内嵌钢板设置梯形加劲肋可以改善其过早发生整体屈曲。加劲肋厚度和加劲肋高度可以显著提高TSW的抗震性能,但加劲肋底边宽度对TSW的影响可以忽略不计。建议加劲肋厚度为6 mm、加劲肋高度不超过60 mm。

关键词：有限元分析梯形正交加劲滞回性能参数分析

增材制造CFRP-II型层间断裂韧性的缺层置换测试法及其参数化分析

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复合材料学报 2024年

作者：赵煜熊家豪药天运贾梦怡胡海洋杨冰晨长安大学公路学院长安大学建筑工程学院西安桥邦工程检测有限公司

为实现增材制造碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer-CFRP)Ⅱ型层间断裂韧性的测试分析，并量化打印参数对Ⅱ型层间断裂韧性的影响规律，推进增材制造CFRP技术在桥梁结构中的应用，本文分别从试验及仿真分析两方... 详细信息

为实现增材制造碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer-CFRP)Ⅱ型层间断裂韧性的测试分析，并量化打印参数对Ⅱ型层间断裂韧性的影响规律，推进增材制造CFRP技术在桥梁结构中的应用，本文分别从试验及仿真分析两方面展开了相关研究。首先，对打印工艺进行优化并提出了一种新型层间预制裂纹制备方法，即缺层置换法，并利用该方法探索了两类关键打印参数(打印温度、打印速度)对增材制造CFRP-Ⅱ型层间断裂韧性的影响规律。其次，基于内聚区理论建立了不同打印工况下预制裂纹试件端部缺口梁三点弯曲(End notched flexure-ENF)试验的仿真模型，并完成了仿真结果与试验数据的对比分析。结果表明：两类关键打印参数对增材制造CFRP-Ⅱ型层间断裂韧性的影响明显，且打印温度的影响更强。当打印温度从245℃提升至285℃，试验荷载峰值的变化幅度范围为18%～27%，层间断裂韧性的变化幅度范围为14%～32%；当打印速度从20 mm/s提升至60 mm/s，试验荷载峰值的变化幅度范围为4%～31%，层间断裂韧性的变化幅度范围为4%～16%。同时，仿真结果与试验数据的相对误差均控制在10%以内，表明本次所获试验数据合理且稳定，故缺层置换法可用于制备增材制造CFRP预制裂纹试件，且传统工艺复合材料仿真方法同样适用于增材制造CFRP的仿真分析。因此，本研究可为后续增材制造CFRP桥梁结构层间力学性能的量化分析提供技术支撑。

关键词：桥梁结构增材制造CFRP Ⅱ型层间断裂韧性缺层置换法内聚区理论

基于截面增大法的扣放角钢焊接加固负载H型钢的轴压承载力研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 530-543页

作者：刘红波张卓航陈志华陈蕙芸曹爽秋张清沛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 苏州科技大学土木工程学院苏州215129 天津建工科技集团有限公司天津300499 中国建筑第八工程局有限公司华北基础设施分公司天津300450

负载下焊接加固是既有结构加固的重要形式,然而当前对加固形式及加固效果的研究仍然较为缺乏.因此,提出了一种新型负载焊接加固构造,设计了8组扣放角钢焊接加固H型钢试验.研究了焊接过程中的截面应力重分布规律以及焊接加固H型钢柱的轴... 详细信息

负载下焊接加固是既有结构加固的重要形式,然而当前对加固形式及加固效果的研究仍然较为缺乏.因此,提出了一种新型负载焊接加固构造,设计了8组扣放角钢焊接加固H型钢试验.研究了焊接过程中的截面应力重分布规律以及焊接加固H型钢柱的轴压力学性能.试验中加固构件的截面为加固前的1.53倍~1.55倍,焊接加固后构件极限承载增大为加固前的1.74倍~1.90倍;加固构件和原构件协同工作,获得了良好的加固效果,虽然焊接热输入降低了构件焊缝间隔处的屈曲应力,但负载加固的构件表现出相对零载加固构件更高的极限承载力.随后建立并验证了一种新型焊接加固H型钢柱的数值模拟方法,探究了不同截面面积加固构件的加固效果;揭示了不同焊缝间隔以及焊接热效应对加固构件极限承载力的影响,并建立了相应的设计方法.

关键词： H型钢轴压性能负载焊接应力重分布加固后力学性能数值模拟方法

超高性能混凝土断裂全过程声发射分形特征及损伤机理

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长安大学学报（自然科学版） 2024年第3期44卷 93-103页

作者：袁明邓俊杰刘昀颜东煌黄练韩怀志长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 广西交投科技有限公司广西南宁531400 湖南交通职业技术学院路桥工程学院湖南长沙410132 广西民族大学建筑工程学院广西南宁530006

为研究超高性能混凝土(UHPC)轴拉破坏全过程的声发射(AE)机理和分形特征,首先,开展了不同钢纤维(端钩形、微波纹形和直圆形)增强的UHPC轴拉试件破坏试验,得到UHPC轴拉破坏过程中的声发射信号;其次,利用快速傅里叶变换计算信号的主频,分... 详细信息

为研究超高性能混凝土(UHPC)轴拉破坏全过程的声发射(AE)机理和分形特征,首先,开展了不同钢纤维(端钩形、微波纹形和直圆形)增强的UHPC轴拉试件破坏试验,得到UHPC轴拉破坏过程中的声发射信号;其次,利用快速傅里叶变换计算信号的主频,分析主频在试验过程中的分布特征;然后,基于分形理论利用分形盒维度计算方法对信号进行分形分析,并探究分形盒维度与主频之间的关联性;最后,利用小波包变换方法计算破坏过程中的平均频带能量,分析不同应力状态下各频带能量的演变规律。试验结果表明:变形纤维的端钩和波纹与基体滑移过程产生较高的主频信号,而直圆纤维与基体滑移过程产生较低的主频信号;试件破坏阶段主频段信号分布增多,但依然以基体微裂和钢纤维相对滑移为主;分形盒维度在试件开裂前分布较集中,且在即将破坏时分形盒维度增大,开裂后变分散,新生微裂纹产生的信号分形盒维度与开裂前类似,宏观裂纹扩展产生的信号分形盒维度降低;平均分形盒维度随主频的增大而增大,呈近似二阶多项式变化,主频越高的信号复杂程度越高;AE信号能量集中于1~4频段,不同纤维增强试件的主要能量在频段上的分布不同,但在即将破坏时所有试件能量均由低频向高频转变。说明声发射信号具有良好的分形特征,且能很好地反映UHPC轴拉破坏过程中的损伤特性。

关键词：桥梁工程超高性能混凝土声发射裂缝扩展信号分类波形分形频谱特征