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曲线钢箱梁桥面板力学行为及构造优化研究

铁道工程学报 2024年第5期41卷 19-27页

作者：郑小博蒋昆昆侯炜周勇军沈传东长安大学西安710064 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 中建二局第三建筑工程有限公司北京100700

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲... 详细信息

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲线钢箱梁桥面板力学行为,并基于正交试验方法,利用IntelliJ IDEA软件开发曲线钢箱梁桥面板构造优化程序,实现桥面板多目标构造参数优化。研究结论:(1)边跨最大正弯矩截面为大多数控制细节的最不利荷载控制截面,其中车轮荷载作用于边跨最大正弯矩位置时控制细节3(横隔板过焊孔圆弧位置)的主应力明显大于最大负弯矩和零弯矩位置,且车轮荷载作用于曲线钢箱梁外侧会增大桥面系应力;(2)车轮荷载作用于纵肋正上方和中间时产生的各控制细节主应力较相近,但作用于横隔板中间与正上方造成的局部应力具有显著差异,进而确定曲线钢箱梁正交异性桥面板各控制细节的最不利荷载作用位置;(3)通过多目标优化构造运算确定的曲线钢箱梁正交异性组合桥面板的合理构造,可显著改善桥面板力学特性;(4)本研究成果可为曲线钢箱梁正交异性桥面系构造设计和养护方法提供优化建议。

关键词：桥梁工程局部应力多目标优化正交异性钢桥面板曲线钢箱梁

集成黏滞阻尼伸臂减震装置超高层建筑结构续建改造设计

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 1-11页

作者：胡道航赵昕同济大学建筑工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并... 详细信息

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并提出了续建改造多状态矩阵,分析了续建改造项目典型驱动因素,总结了集成黏滞阻尼伸臂减震装置的超高层建筑结构续建改造设计策略,最后以工程实例验证该方法的有效性及准确性。结果表明:黏滞阻尼伸臂适用于以弯曲变形为主的超高层建筑结构,变形放大系数可近似为区格的跨度与高度之比,理论放大系数一般为2~3;采用基于阻尼耗能排序不变假定的黏滞阻尼伸臂设计方法,仅需对结构进行一次满布阻尼计算分析即可确定耗能排序及各附加阻尼方案;在以弯曲变形为主的框架核心筒结构中,阻尼伸臂布置在中、高区减震效果最好,距离该位置越远,耗能效果越差,相邻两道伸臂式阻尼提供的附加阻尼比相差约15%;在续建改造项目中布置黏滞阻尼减震系统,黏滞阻尼器提供的附加阻尼并非越大越好,存在使结构综合成本最低的集成减震设计方案;黏滞阻尼伸臂减震集成设计方法在提升结构抗震性能的同时有效降低了结构续建改造成本,具有实际工程价值。

关键词：超高层建筑结构续建改造设计敏感性优化方法续建改造多状态矩阵黏滞阻尼伸臂减震集成设计

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北京大兴国际机场航站楼风场和风压特性实测

建筑结构学报 2024年第7期45卷 120-130页

作者：万华平胡鹏华刘玄张文杰秦凯罗尧治浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

大跨度空间结构是典型的风敏感结构,其风场和风压具有强随机性和时空分布特性,因此有必要开展全面、系统的结构风场和风压同步实测研究。基于北京大兴国际机场航站楼的风速和风压实测数据,开展航站楼屋面风场和风压特性研究,分析航站楼... 详细信息

大跨度空间结构是典型的风敏感结构,其风场和风压具有强随机性和时空分布特性,因此有必要开展全面、系统的结构风场和风压同步实测研究。基于北京大兴国际机场航站楼的风速和风压实测数据,开展航站楼屋面风场和风压特性研究,分析航站楼屋面不同位置处的风场特性以及不同风场特性之间的关系,结合实测风场特性研究航站楼屋面风压的时空分布规律和非高斯特性,并对比分析脉动风压功率谱密度和脉动风速功率谱密度。结果表明:航站楼屋面不同位置处风场特性存在较大差异,平均风速与湍流强度及阵风因子呈负相关,湍流强度与阵风因子呈正相关;屋面风压在易产生特征湍流的迎风边缘和连廊位置具有复杂的时空分布特性,屋面大部分区域风压为偏度小于0和峰度大于3的非高斯分布,脉动风压功率谱密度和脉动风速功率谱密度受屋面特征湍流影响显著。

关键词：北京大兴国际机场现场实测风场特性风压分布非高斯特性

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塔吊与工人空间交互下危险场景自动检测

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 198-204页

作者：张知田王园园罗柱邦郭子扬郭红领清华大学建设管理系北京100084 中交第三公路工程局有限公司建筑工程分公司北京100020

塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点,导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性,该文基于信息化手段,提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建... 详细信息

塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点,导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性,该文基于信息化手段,提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建筑信息模型(BIM)、传感器和计算机视觉等技术,通过获取塔吊运行状态与工人作业状态,分析两者之间的空间交互关系,在判别规则的基础上实现了危险场景自动检测。案例应用表明,该自动检测方法是可行的和有效的。

关键词：施工安全塔吊工人危险场景自动检测

复杂温度路径下非饱和土的热-水-力耦合响应特性

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应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1294-1306页

作者：陈佩佩金铭张桓伟郭志光白冰诸瑞松北京建筑大学理学院北京建筑大学土木与交通工程学院中国建筑土木建设有限公司北京交通大学土木建筑工程学院

复杂温度路径下非饱和土热-水-力多场耦合研究在交通岩土和工程地质等方面有着重要的意义.考虑孔隙比和温度影响效应修正经典土水特征曲线模型，从而更准确地确定热-水-力耦合数值建模所涉及的关键耦合参数.通过与室内模型试验结果的对... 详细信息

复杂温度路径下非饱和土热-水-力多场耦合研究在交通岩土和工程地质等方面有着重要的意义.考虑孔隙比和温度影响效应修正经典土水特征曲线模型，从而更准确地确定热-水-力耦合数值建模所涉及的关键耦合参数.通过与室内模型试验结果的对比验证，证实了数值模型的精度和可靠性.针对周期循环和指数增长两类典型的温度路径作用下非饱和土热-水-力多场耦合响应特性开展分析，研究结果表明：周期温度荷载作用下温度和饱和度循环变化过程呈现出与温度荷载相同的周期；且其周期变化中均有相位延滞和波幅衰减现象，且距离热源越远，波幅衰减越大；测点总位移亦随温度荷载发生相同周期的循环变化，然而并未出现相位延滞情况，距离热源越近，总位移的波幅越大.在指数增长温度路径下，各测点的饱和度和温度具体表现为先减小后增大，越靠近热源的测点，减小的程度越大且越早达到极低点，而后迅速抬升到稳定阶段；然而总位移曲线却呈现为与温度曲线不同的演变特征.

关键词：复杂温度路径 VG模型修正热-水-力耦合试验验证数值分析

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套筒灌浆搭接及对接接头高应力反复拉压试验

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 151-164页

作者：余琼白汶鑫唐子鸣郭霖范宝秀张志陈振海同济大学土木工程学院上海200092 山西建筑工程集团有限公司太原030006 山西二建集团有限公司太原030013

为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力... 详细信息

为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,两种接头承载力均有所提高,但接头初始刚度和延性下降;防偏转措施可减少搭接接头残余变形,但其约束刚度有限,搭接接头残余变形略大于对接接头,防偏转搭接接头及对接接头残余变形基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,搭接接头套筒中部截面在加载前期纵向受拉、环向受压,加载后期纵向受压、环向受拉,对接接头套筒加载过程中均为纵向受拉、环向受压;高应力反复拉压结束后单拉时,防偏转、不防偏转搭接接头套筒中部截面近钢筋侧最大纵向拉应变分别为对接接头的0.10~0.39倍、0.13~0.18倍,最大环向压应变分别为对接接头的0.09~0.49倍、0.02~0.32倍,搭接接头对套筒材性要求较低;钢筋直径相同时搭接接头材料成本较对接接头降低约35%。

关键词：搭接接头对接接头单向拉伸高应力反复拉压防偏转

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考虑中间主应力影响的非饱和黄土边坡抗滑桩间距研究

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岩土力学 2024年第S1期45卷 517-524页

作者：宋丽许领李杭州李伟西安交通大学人居环境与建筑工程学院土木工程系陕西建工铁建工程有限公司

理论研究和工程应用中土体破坏准则的合理选用对研究和设计结果影响较大，同时由于中间主应力效应的影响，导致平面应变试验和常规三轴试验的试验结果的差异也被广泛证实。基于土拱破坏理论，采用理论推导的方式将统一强度理论、统一滑... 详细信息

理论研究和工程应用中土体破坏准则的合理选用对研究和设计结果影响较大，同时由于中间主应力效应的影响，导致平面应变试验和常规三轴试验的试验结果的差异也被广泛证实。基于土拱破坏理论，采用理论推导的方式将统一强度理论、统一滑移线场理论和土拱破坏理论应用于非饱和黄土边坡抗滑桩间距研究中，并根据试验数据确定了非饱和黄土中间主应力参数b，推导了基于土拱理论的非饱和黄土边坡抗滑桩间距表达式。通过工程实例研究了非饱和黄土边坡抗滑桩间距随中间主应力参数b和基质吸力的变化规律。研究结果表明，考虑中间主应力效应的影响可增大抗滑桩设计间距，从而降低工程造价。研究对优化非饱和黄土地区抗滑桩间距具有重要的参考价值。

关键词：统一强度理论土拱非饱和黄土边坡抗滑桩

设置结构缝的矩形高层建筑风荷载及风致响应研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2663-2676页

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕中冶南方城市建设工程技术有限公司湖北武汉430063 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江理工大学建筑工程学院浙江杭州310018

大长宽比的矩形高层建筑往往需要设置结构缝,设缝后建筑物的风压分布仍由整体建筑外形决定,但各建筑单元的风荷载及风致响应与单一建筑相比会有很大不同。为探究设缝建筑中各单元的风荷载和风振特性,本文以长宽比为3的单一建筑为参照对... 详细信息

大长宽比的矩形高层建筑往往需要设置结构缝,设缝后建筑物的风压分布仍由整体建筑外形决定,但各建筑单元的风荷载及风致响应与单一建筑相比会有很大不同。为探究设缝建筑中各单元的风荷载和风振特性,本文以长宽比为3的单一建筑为参照对象,对长宽比分别为6和9、在长边分别设置1道和2道结构缝的矩形高层建筑进行了同步测压风洞试验;分析正交风向下不同建筑单元的三分力系数、功率谱和整体体型系数特性;对不同建筑单元采用同一结构参数计算其风振响应,探讨不同单元的顶层位移和加速度响应随风向角的变化特点,考察正交风向下这些响应的频谱特性。研究结果表明:不同单元的气动力系数和气动力谱差别明显,且短边迎风时的差异大于长边迎风时的差异;考虑全风向角情况,设置结构缝的建筑两侧单元整体体型系数比同等长宽比的单一建筑的小,中间单元整体体型系数与单一建筑的基本相同;两侧单元的顶层平动风振响应比单一建筑的小,扭转风振响应比单一建筑的略大,中间单元的平动和扭转响应都明显比单一建筑的小。因此,设置结构缝的矩形高层建筑不同单元的抗侧力构件应采取差异化布置。

关键词：高层建筑风洞试验结构缝气动力系数整体体型系数风振响应

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强迫振动下垂直管道固液两相流数值模拟研究

力学学报 2024年第3期56卷 586-596页

作者：万初一范祖相周岱韩兆龙朱宏博包艳上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海齐耀动力技术有限公司上海200240

粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫... 详细信息

粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫振动管道中的粗颗粒动力学特性以及管内流场变化特性.其中,将管道的振动简化为一维径向振动,将实际工况中的柔性管道假定为刚体管道.研究表明,在管道振动过程中,大颗粒相比小颗粒的惯性更大,而流体也需要更大的速度产生更大的曳力推动大颗粒,导致更大的轴向流场速度以及更大的轴向颗粒速度.随着粒径增大,大颗粒对流场的扰动更大,导致流体与壁面间的作用力更大;并且大颗粒与壁面间的碰撞和摩擦作用力更大,因此壁面剪应力增大.同时,大颗粒与流体间摩擦损耗的能量也更大.因此管道需要更大的能量将其输运,导致振动管道内的压降增加.增大管道振动频率与振幅会导致颗粒在截面上的分布更加分散,同时对流场扰动更大,然而对轴向流场速度的影响相对较小.增大进料浓度使颗粒间、颗粒与流场间的作用更加频繁,导致颗粒分布发生变化,并导致更大的轴向流场速度和湍动能.

关键词：深海采矿 CFD-DEM 固液两相流管道输运强迫振动