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S35657不锈钢管混凝土柱压弯性能研究

建筑结构学报 2025年第03期 204-216+230页

作者：余鑫王涛王志滨张祖宽福州大学土木工程学院福建省闽设工程检测有限公司

奥氏体不锈钢S35657因高强度与低合金成本的特点而更适合用作结构钢，但其应用于钢管混凝土柱的研究有待深入。为了研究S35657不锈钢管混凝土柱压弯性能，以截面类型（圆形、方形）、长细比（22、26、43、50）及偏心距（0、40、60 mm）... 详细信息

奥氏体不锈钢S35657因高强度与低合金成本的特点而更适合用作结构钢，但其应用于钢管混凝土柱的研究有待深入。为了研究S35657不锈钢管混凝土柱压弯性能，以截面类型（圆形、方形）、长细比（22、26、43、50）及偏心距（0、40、60 mm）为主要参数，完成16根钢管混凝土柱压弯试验。结果表明：S35657不锈钢管混凝土柱的破坏模态与传统Q355碳钢柱类似，但压弯承载力较碳钢管混凝土柱提高约12%，且压弯承载力均随偏心距与长细比的增加而降低；目前既有规范（规程）对该类柱压弯承载力预测结果偏于保守。建立有限元分析模型并基于试验结果验证其适用性，继而通过验证的模型展开参数分析考察混凝土强度、含钢率和长细比对S35657不锈钢管混凝土柱承载力的影响，分析结果表明：构件稳定系数随着长细比与含钢率的增大而减小，混凝土强度对其影响不大；长细比、含钢率以及混凝土强度对相对轴力-相对弯矩相关曲线影响较大。基于参数分析结果，修正了T/CECS 952—2021《不锈钢管混凝土结构技术规程》中所推荐压弯承载力的计算方法，修正后的简化计算方法对压弯承载力的预测精度提高了约25%。

关键词： S35657奥氏体不锈钢钢管混凝土柱静力试验压弯性能压弯承载力简化计算

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基于幂函数风亏分布的三维偏航尾流模型

浙江大学学报(工学版) 2025年第1期59卷 187-195页

作者：周品涵沈炼韩艳许家陆米立华蔡春声长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙学院土木工程学院湖南长沙410022 东南大学交通学院江苏南京211189

为了提升风机尾流模拟精度,基于风亏幂函数分布假定和Jensen尾流模型建立质量通量守恒方程.将连续性方程与各向异性经验公式作为补充约束,结合Jiménez偏航尾流中心偏移假定提出新型风机三维尾流模型,实现近尾流区域到远尾流区域的风亏... 详细信息

为了提升风机尾流模拟精度,基于风亏幂函数分布假定和Jensen尾流模型建立质量通量守恒方程.将连续性方程与各向异性经验公式作为补充约束,结合Jiménez偏航尾流中心偏移假定提出新型风机三维尾流模型,实现近尾流区域到远尾流区域的风亏形状过渡.利用风洞试验数据验证所提模型的准确性,在不考虑偏航运行的情况下,近尾流区域拟合的最大误差不超过8%,在远尾流区域,模拟误差不超过5%.在考虑偏航的工况中,所提模型能够准确描述尾迹中心水平方向的挠曲;在展向剖面内,所提模型与风洞试验实测数据对比的平均绝对误差不超过5%.验证结果表明,所提模型可以精确描述有无偏航情况下的风机下游风速分布.

关键词：风力机解析模型三维尾流模型幂律函数偏航尾流

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L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱轴压性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 77-91页

作者：吴丽丽刘艳霞武海鹏韩港豪中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、... 详细信息

为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、U形管外伸长度和钢材强度等参数对构件承载力和延性等力学性能的影响。结果表明:该类试件的主要破坏形态为中上部局部鼓曲破坏,适量增大U形管外伸长度可以提高承载力,但增大到一定程度之后易发生弯扭破坏;承载力和延性随着钢管厚度和钢材强度增大而增加;混凝土强度对构件的初始刚度和峰值荷载的影响都很小,但对曲线下降段的影响较大;试件端部和中部截面阴角处的混凝土应力值比各边中部更大,说明采用U形钢管与方钢管组合的方式改善了阴角处钢管对混凝土约束普遍较弱的问题。基于“统一理论”,给出了两种承载力建议计算公式,与试验结果吻合较好,两种计算方法在0.44~1.94的约束效应系数范围内具有良好的适用性。

关键词： L形 U形管钢管混凝土柱轴心受压承载力

新型阶梯型节点悬臂段抗震性能试验及有限元分析

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 131-142页

作者：李赟程欣安毅杨旭路国运刘建飞太原理工大学土木工程学院太原030024

针对外伸悬臂式拼接全螺栓连接节点梁翼缘很难同时保证上下表面平齐与足够抗震性能的问题,提出一种新型阶梯型全螺栓连接梁柱节点。对两个不同端板连接面形式的悬臂型节点试件进行低周往复加载试验,通过对试件的破坏模式、滞回曲线、骨... 详细信息

针对外伸悬臂式拼接全螺栓连接节点梁翼缘很难同时保证上下表面平齐与足够抗震性能的问题,提出一种新型阶梯型全螺栓连接梁柱节点。对两个不同端板连接面形式的悬臂型节点试件进行低周往复加载试验,通过对试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性及耗能能力等进行分析,考察该类型节点的抗震性能,并分析厚端板与U型卡扣连接形式对抗震性能的影响。结果表明:不同连接面形式对节点的弹性段性能影响较小,对节点最终破坏形式影响较大;厚端板阶梯型节点具有良好的承载性能和变形性能,U型卡扣节点抗震性能较差。并以厚端板试件为例进行有限元模型的建立与校核,通过有限元软件改变参数探究端板厚度对新型节点抗震性能的影响,发现随着端板厚度的降低,节点初始刚度、承载能力及耗能能力均随之降低。

关键词：装配式钢结构阶梯型节点拟静力试验抗震性能有限元分析

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含初始损伤饱水花岗岩的冲击破坏规律

爆炸与冲击 2025年第1期45卷 51-64页

作者：褚怀保陈璐阳杨小林王东辉魏海霞孙博河南理工大学土木工程学院河南焦作454003

为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗... 详细信息

为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗岩的微观致裂机制。结果表明:饱水后花岗岩中角闪石、钠长石、微斜长石和石英的占比减少,高岭石占比显著提高;随着初始损伤的增大,花岗岩的动态峰值应力逐渐减小,而破碎程度和块度分形维数逐渐增大,且初始损伤对块度分形维数的影响大于饱水的影响;随着初始损伤的增加,断口出现更多的微裂纹和碎屑,断口图像的分形维数也逐渐增加;放大倍数在400~3200范围内时,断口图像分形维数随着图像放大倍数的增大而增加,超过3200后,分形维数减小。

关键词：岩石动力学矿物成分破碎块度断口微观形貌分形维数

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金属屋面围护系统风效应研究进展

建筑结构学报 2025年

作者：杨庆山梁启胜刘敏王泽重庆大学土木工程学院

金属屋面围护系统的风效应研究是其抗风设计的基础。从风荷载确定及构件力学分析模型、风致破坏机理及失效准则、基于性能水准的风致易损性、环境作用下的疲劳损伤以及抗风揭性能优化五方面，综述了金属围护系统风效应的研究进展，并归... 详细信息

金属屋面围护系统的风效应研究是其抗风设计的基础。从风荷载确定及构件力学分析模型、风致破坏机理及失效准则、基于性能水准的风致易损性、环境作用下的疲劳损伤以及抗风揭性能优化五方面，综述了金属围护系统风效应的研究进展，并归纳和总结了存在的局限性。结果表明：影响面法计算支座风荷载仅适用于小变形及线弹性阶段；面板承载力分析模型未考虑脱扣破坏模式；脱扣失效判别准则的应用高度依赖精确的结构响应；连接抗力的不确定性通过摩擦系数量化缺乏科学依据；风荷载分布特性对抗力的影响未明；风荷载序列检测疲劳损伤的适用性有待验证；风与温度耦合作用的致灾机理不清；加固装置可能会削弱结构适应温度变形的能力。基于此，对金属围护结构的抗风承载性能评估，多荷载耦合作用下承载力的演变及致灾机理，以及高性能系统开发等方面有待研究的关键科学问题进行了展望，以期提高结构的耐久性、安全性及可靠性。

关键词：金属屋面围护系统风荷载风致破坏机理失效准则风致易损性疲劳损伤抗风揭性能优化

高强钢绞线网/ECC加固RC柱抗震性能研究

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建筑结构学报 2025年

作者：卫垚鑫李可朱俊涛范家俊李世伟郑州大学土木工程学院

高强钢绞线网/工程用水泥基复合材料（ECC）具有高强度、超高延性和韧性、优异控裂能力等优点。为了研究高强钢绞线网/ECC对加固钢筋混凝土（RC）柱抗震性能的加固效果以及其工作机理，考虑加固方案、轴压比影响制作了五个加固柱和一个... 详细信息

高强钢绞线网/工程用水泥基复合材料（ECC）具有高强度、超高延性和韧性、优异控裂能力等优点。为了研究高强钢绞线网/ECC对加固钢筋混凝土（RC）柱抗震性能的加固效果以及其工作机理，考虑加固方案、轴压比影响制作了五个加固柱和一个未加固柱进行拟静力试验。结果表明：经高强钢绞线网/ECC加固后，RC柱破坏模式由弯剪破坏转变为弯曲破坏，滞回曲线更为饱满，变形能力显著提高，刚度退化减缓。相比未加固柱，加固柱峰值荷载提升20.1%～25.4%，延性提高9.0%～44.7%，累计耗能能力提升212.4%～474.6%。横、纵向钢绞线的加入显著提升了加固柱的延性、刚度以及耗能能力。在较大轴压比下，高强钢绞线网/ECC加固RC柱仍表现出良好的延性和耗能能力。最后，提出了高强钢绞线网/ECC加固柱峰值荷载计算方法，计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：高强钢绞线网工程用水泥基复合材料(ECC) 钢筋混凝土(RC)柱抗震性能加固方案轴压比

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氯离子环境下RC桥墩时变抗震韧性分析

哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：聂莹慧李镜培同济大学土木工程学院

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建... 详细信息

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建立桥墩分区腐蚀有限元模型，结合增量动力分析（IDA）得到墩顶位移响应，基于概率需求模型及损伤界限值构建了桥墩地震易损性模型。进而利用Pushover分析，将桥墩抗震性能随服役时间的退化作为灾前时变性能指标，灾后的性能指标通过量化地震作用导致的桥墩瞬间功能损失以及恢复程度来表征，提出了考虑分区腐蚀环境桥墩全寿命抗震韧性计算模型。结果表明，浪溅区钢筋锈蚀速度明显大于水下区及大气区，桥墩服役20 a到50 a的韧性退化值约为50 a到80 a的韧性退化值的2倍。因此在桥墩服役前期，决策者可依据实际提出合理的震前加固措施来增强抗震韧性。

关键词：氯离子环境桥墩地震易损性韧性全寿命

基于机器学习的总溶解气体预测模型构建与评估

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湖泊科学 2025年

作者：杨玲杨慧霞王云云姚云波王顺贵州大学土木工程学院

随着梯级水库的持续开发，大坝泄流产生的过饱和总溶解气体在河道内难以消散，这将导致鱼类患气泡病甚至死亡，因此，开发大坝下游总溶解气体预测模型对保护生物多样性具有重要意义。本文收集美国哥伦比亚河上3个大坝监测站点的日监测... 详细信息

随着梯级水库的持续开发，大坝泄流产生的过饱和总溶解气体在河道内难以消散，这将导致鱼类患气泡病甚至死亡，因此，开发大坝下游总溶解气体预测模型对保护生物多样性具有重要意义。本文收集美国哥伦比亚河上3个大坝监测站点的日监测数据（水温、气压、流量、大坝溢流以及总溶解气体饱和度），在此基础上利用BP神经网络、随机森林以及提升树3种机器学习算法预测总溶解气体饱和度，并对3种算法的预测性能进行评价和对比。研究发现，随着具有显著性相关性的输入变量个数增加，各模型预测性能呈上升趋势，且不同模型受输入因子的影响不同。在最佳输入变量方案下，随机森林（平均绝对误差(MAE)=1.273%,、均方根误差(RMSE)=1.775%, R2=0.952）和提升树（MAE=1.268%, RMSE=1.622%, R2=0.960）的预测性能最佳。在模型验证阶段，提升数模型可以将预测值与真实值的平均相对误差控制在2.4%以内。本研究所构建的模型能够快速准确地预测大坝泄流期间下游河道内总溶解气体饱和度，有助于提前评估过饱和风险，及时调整排放调度方案，对于局部鱼类保护区提前采取防护措施，从而减少总溶解气体对水生生态的影响。研究结果可为深入开展基于机器学习的总溶解气体预测模型提供一定的参考价值。

关键词：总溶解气体过饱和机器学习预测梯级水库