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考虑二次受力的UHPC加固RC墩偏压极限承载力

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工程力学 2024年第7期41卷 212-225页

作者：夏樟华王明鎏林上顺林龙镁黎雅乐福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省土木工程新技术与信息化重点试验室(福建工程学院) 福建福州350118 江苏开放大学建筑工程学院江苏南京210036

为揭示考虑二次受力UHPC加固桥墩偏压受力的损伤机理和极限状态,设计制作了UHPC加固RC墩和未加固墩构件,并进行了相应的试验研究和理论分析,并与未加固墩进行了比较。开展了考虑二次受力的UHPC增大截面法加固RC桥墩的小偏压试验,研究了... 详细信息

为揭示考虑二次受力UHPC加固桥墩偏压受力的损伤机理和极限状态,设计制作了UHPC加固RC墩和未加固墩构件,并进行了相应的试验研究和理论分析,并与未加固墩进行了比较。开展了考虑二次受力的UHPC增大截面法加固RC桥墩的小偏压试验,研究了不同初始受力条件下加固墩的破坏模式和极限承载力。结合有限元模型讨论了UHPC抗压强度、加固层的厚度和配筋率对极限承载力的影响。根据极限状态下的受力特性和平衡关系,推导了UHPC加固RC墩偏压极限承载力计算公式。结果表明:UHPC搭配钢筋网加固墩小偏压承载力与未加固墩相比,提升幅度达到了183%以上。UHPC强度对试件极限承载力的影响较大,UHPC厚度增大对加固试件承载力提高也较明显,加固层配筋率对构件承载力的提高影响较小。初始荷载的增大会降低原墩的混凝土利用率,降低加固墩的极限承载力。所提出考虑二次受力公式的计算承载力与实测值误差在3%之内,与有限元计算值误差在8%之内,具有较高的计算精度。研究结果可以为UHPC加固RC墩偏压承载力计算提供理论依据。

关键词：桥墩 UHPC加固二次受力偏压极限承载力

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基于微分法的大跨度桥梁三维颤振敏感性分析

振动与冲击 2024年第7期43卷 205-213页

作者：翁祥颖董锐葛耀君福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 福州大学土木工程学院福州350118 同济大学土木工程防灾减灾国家重点实验室上海200092

桥梁颤振敏感性表征设计参数对颤振临界风速的影响,是探究桥梁颤振机理与提升颤振性能的重要工具。为帮助设计人员在设计阶段高效精准地获取结构动力特性及颤振导数对大跨度桥梁颤振性能的影响规律,提出一种基于直接微分法的桥梁三维颤... 详细信息

桥梁颤振敏感性表征设计参数对颤振临界风速的影响,是探究桥梁颤振机理与提升颤振性能的重要工具。为帮助设计人员在设计阶段高效精准地获取结构动力特性及颤振导数对大跨度桥梁颤振性能的影响规律,提出一种基于直接微分法的桥梁三维颤振敏感性分析方法。该方法基于系统矩阵的左右特征向量正交特性,构建在设计参数小幅摄动时桥梁多模态耦合颤振规格化条件,结合颤振临界条件得到系统特征值及颤振临界风速对设计参数的敏感性。为检验该方法,以理想薄平板断面简支梁桥为算例,与有限差分方法进行比较,表明该方法具有较高的精度和计算效率。将该方法用于一座大跨度悬索桥的颤振敏感性分析,结果表明:对于采用闭口流线型主梁断面的大跨度桥梁,一阶对称竖弯和一阶对称扭转模态对桥梁颤振影响最大;增大桥梁结构的阻尼比、模态质量及基础扭弯频率比,均会提升桥梁颤振临界风速;颤振导数中,A_(2)^(*)影响最显著,A_(3)^(*)、A_(1)^(*)和H_(3)^(*)的影响次之,其它颤振导数的影响则基本可以忽略。

关键词：敏感性桥梁颤振微分法动力特性颤振导数

冲击荷载作用下钢管再生混凝土柱损伤评估分析

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振动与冲击 2024年第12期43卷 97-108页

作者：陈华艳刘用滨罗才松黄建忠许力付朝江祁皑福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 福州大学土木工程学院福州350116

为研究钢管再生混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤,进行了16根钢管再生混凝土柱的落锤冲击试验。在试验的基础上建立了钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析不同冲击速度、冲击质量、截面含钢率对钢管再生混凝土柱损伤程度的影响。通过控制... 详细信息

为研究钢管再生混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤,进行了16根钢管再生混凝土柱的落锤冲击试验。在试验的基础上建立了钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析不同冲击速度、冲击质量、截面含钢率对钢管再生混凝土柱损伤程度的影响。通过控制冲击质量与冲击速度,基于损伤因子d_(s)和弹塑性转角θ,划分损伤评估等级,拟合钢管再生混凝土柱损伤评估曲线。结果表明:建立的有限元模型能很好地吻合落锤冲击试验的结果,最大误差不超过10%;冲击过程中跨中挠度峰值出现时间远远滞后于冲击力峰值出现的时间,冲量是动量的1.23倍;随着冲击速度的增加,跨中挠度呈抛物线形的增长趋势,冲击质量增加对冲击力峰值影响较小,但对跨中挠度有较大影响,随着截面含钢率的增加,构件的耗能几乎稳定在90%附近;从损伤曲线图可以快速判断钢管再生混凝土柱的整体损伤情况及局部损伤情况。

关键词：钢管再生混凝土柱落锤冲击有限元模拟冲击能量损伤评估

地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋黏结-滑移试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 249-261页

作者：郑永乾肖彦君庄金平叶建峰福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118

为解决地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋的协同工作问题,进行了96个地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的中心拉拔试验,分析了再生砖骨料取代率(0、25%、50%、75%、100%)、矿渣掺量(25%、40%)、水胶比(0.45、0.5、0.55)、钢筋直径d(12~22 mm... 详细信息

为解决地聚物再生砖骨料混凝土与钢筋的协同工作问题,进行了96个地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的中心拉拔试验,分析了再生砖骨料取代率(0、25%、50%、75%、100%)、矿渣掺量(25%、40%)、水胶比(0.45、0.5、0.55)、钢筋直径d(12~22 mm)、相对保护层厚度(2.63、4.19、5.75)、黏结长度(1d~8d)、养护条件(常温、80℃养护24 h)对黏结性能的影响。试验结果表明:提高保护层厚度、减小钢筋直径或减小黏结长度都可以提高黏结强度,有效防止地聚物再生砖骨料混凝土发生劈裂破坏;增大矿渣掺量、减小水胶比或采用80℃养护,都提高了地聚物再生砖骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度和与钢筋的黏结强度,峰值滑移增大,但更容易发生劈裂破坏;随着再生砖骨料取代率的增大,黏结强度不断下降,再生砖骨料取代率50%时黏结强度下降19.77%~30.6%,再生砖骨料取代率100%时黏结强度下降37.0%~49.63%。根据试验结果,提出了地聚物再生砖骨料混凝土与变形钢筋的黏结-滑移模型,模型预测结果与试验结果吻合良好。

关键词：地聚物混凝土再生砖骨料变形钢筋拉拔试验黏结强度黏结-滑移模型

不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱轴压受力性能研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 175-188页

作者：郑永乾何多艺 MBANDA Erneste 福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118

为研究不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱受压力学性能,进行了6个圆形和6个方形截面轴压短柱的试验研究,主要研究参数为不锈钢管厚度(1.4、1.9 mm)、再生砖骨料掺量(0%、50%、100%)和柱类型(不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱、不锈钢管钢... 详细信息

为研究不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱受压力学性能,进行了6个圆形和6个方形截面轴压短柱的试验研究,主要研究参数为不锈钢管厚度(1.4、1.9 mm)、再生砖骨料掺量(0%、50%、100%)和柱类型(不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱、不锈钢管钢筋再生混凝土短柱和钢筋再生混凝土短柱),获得了破坏形态、荷载-应变关系、极限荷载、刚度和延性等性能。结果表明:不锈钢管的约束作用提高了短柱的承载力和延性,承载力随再生砖骨料掺量增加而减小,再生砖骨料掺量100%时圆形和方形截面短柱承载力比无掺入情况分别下降23.6%和39.5%;再生砖骨料掺量越大,短柱的轴压刚度越小,不锈钢管壁厚从1.4 mm变化到1.9 mm对轴压刚度影响不大;再生砖骨料高掺量情况或增加不锈钢管厚度可显著提高短柱延性。同时,修正了现有圆形截面的约束混凝土本构模型,建立了不锈钢管约束钢筋再生混凝土短柱的有限元模型进行轴压性能分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。对114个不同参数下短柱模型进行计算,提出了圆形和方形截面不锈钢管约束再生混凝土短柱轴压承载力和刚度设计方法。

关键词：钢筋再生混凝土短柱不锈钢管约束轴压性能有限元分析承载力轴压刚度

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圆钢管再生镍铁渣混凝土柱偏压力学性能研究

应用力学学报 2024年第3期41卷 546-556页

作者：罗才松王枫轩付朝江祁皑福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 福州大学土木工程学院福州350108

为了研究再生粗骨料取代率和偏心距对圆钢管再生镍铁渣混凝土柱力学性能的影响,设计了13个试件进行轴心和偏心受压试验,分析试件的荷载-跨中挠度曲线、侧向挠度曲线、刚度退化和耗能。在普通钢管混凝土的研究结果基础上,回归拟合适用于... 详细信息

为了研究再生粗骨料取代率和偏心距对圆钢管再生镍铁渣混凝土柱力学性能的影响,设计了13个试件进行轴心和偏心受压试验,分析试件的荷载-跨中挠度曲线、侧向挠度曲线、刚度退化和耗能。在普通钢管混凝土的研究结果基础上,回归拟合适用于钢管再生混凝土的压弯承载力预测公式。结果表明:偏压试件的挠度沿柱高呈对称分布,形状符合正弦半波曲线;加载过程中截面中性轴的位置向受压区偏移,表明受压区面积逐渐缩小,受压区高度减小;当取代率超过30%后,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的极限承载力降低,刚度逐渐退化,试件破坏时的耗能系数表现为降低的趋势;随着偏心距的增大,试件的极限承载力降低,侧向挠度曲线的包络面积逐渐增大,刚度逐渐退化;根据拟合的压弯承载力计算公式得到的计算值与试验结果吻合较好。

关键词：钢管再生混凝土镍铁渣偏压试验刚度退化耗能能力承载力公式

基于轻量化网络与迁移学习的桥梁水下桩墩结构表观病害轮廓提取

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中国公路学报 2024年第2期37卷 88-99页

作者：王威姜绍飞宋华霖李朋泽王圣贤苏振恒福州大学土木工程学院福建福州350108 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350108

水下桩墩作为桥梁结构的重要组成部分,由于其所处复杂的水文环境,通常会在其表面产生各种表观病害。现有的光学检测方法存在2个方面的问题:①水下图像模糊不清,色彩严重失真;②无法定量化识别病害尺寸大小,且检测效率低。针对这些问题,... 详细信息

水下桩墩作为桥梁结构的重要组成部分,由于其所处复杂的水文环境,通常会在其表面产生各种表观病害。现有的光学检测方法存在2个方面的问题:①水下图像模糊不清,色彩严重失真;②无法定量化识别病害尺寸大小,且检测效率低。针对这些问题,提出了图像融合增强算法与深度学习模型相结合的水下桩墩表观病害轮廓提取方法。首先,提出了一种基于点锐度权重的图像像素级融合算法,不仅能够融合2种单一增强图像,而且在保证有效色彩校正的同时还能显著提高图像的对比度。其次,对DeepLabv3+语义分割网络模型进行轻量化改进,使其保证精度的情况下,尽可能降低模型所需的权重参数量;随后采用陆上建筑结构中的表观病害公开数据集训练主干特征提取网络层,并采用迁移学习方法将其运用到目标域的检测任务中。最后,利用水下试验与实际工程采集到的图像数据集对轻量化改进模型进行训练,建立起水下桩墩表观病害轮廓提取模型,然后对其进行验证与测试,并从3个方面进行了比较与讨论,即与其他5种常用算法的比较、图像融合前后的检测结果以及噪声影响,验证了所提出改进方法的鲁棒性和有效性。结果表明:提出的图像融合增强算法可以有效地增强病害图像轮廓的细节特征,且所提的轻量化改进模型不仅具有最高的识别精度,还能够保持较高的检测效率与鲁棒性,适合植入小型水下机器人中用于实际桥梁结构的水下桩墩表观病害轮廓的实时化、定量化检测。

关键词：桥梁工程水下结构检测轻量化网络迁移学习桥梁结构水下桩墩表观病害

钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点滞回性能试验研究

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工程科学与技术 2024年

作者：刘如月吴俭滨吴应雄颜桂云王昊福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建理工大学福州大学土木工程学院

为研究不同耗能机制的钢板阻尼器对装配式钢框架梁柱节点力学性能的影响，本文对两个钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点试件进行拟静力试验研究。获得试件的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、滑移曲线和应变发展情况，分析试件的承载力、... 详细信息

为研究不同耗能机制的钢板阻尼器对装配式钢框架梁柱节点力学性能的影响，本文对两个钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点试件进行拟静力试验研究。获得试件的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、滑移曲线和应变发展情况，分析试件的承载力、延性、耗能能力、弯矩-转角等性能指标。研究结果表明：钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点具有较好的承载性能和耗能性能，且在试验过程中未发现梁、柱主体构件及节点核心区破坏现象，可将损伤集中控制于钢板阻尼连接处。耗能钢板圆形开孔的承压型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点(试件BSDC)主要为螺栓与耗能钢板孔壁挤压而导致的受拉破坏，长圆形开孔的摩擦型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点(试件FSDC)出现明显的滑移行为，在钢板阻尼连接处产生明显的弯曲残余变形。试件FSDC的承载力略低于试件BSDC，且由于往复荷载下的摩擦系数和预紧力损伤，在加载后期试件FSDC承载力出现轻微下降，但其滞回曲线较为饱满，滞回行为稳定，而试件BSDC由于耗能钢板断裂导致承载力急剧下降。试件FSDC的耗能能力和延性均优于试件BSDC，其中摩擦型钢板阻尼连接耗能占比为88%，承压型钢板阻尼连接为67%，实现了集中耗能，且钢板阻尼连接处的滑移行为可改善试件的耗能性能和变形能力。

关键词：装配式边柱减震节点钢板阻尼连接滑移行为损伤控制耗能集中

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不同固结路径下钙质砂固结排水强度性状研究

岩土力学 2024年第8期45卷 2290-2298页

作者：陈军浩张艳娥王刚王恒福建理工大学地下工程福建省高校重点实验室福建福州350118 福建理工大学土木工程学院福建福州350118 福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118

钙质砂是我国南海岛礁建设的主要吹填材料,岛礁建筑施工中钙质砂地基将受到不同固结路径外荷载作用,开展不同固结路径下钙质砂的固结排水强度特性研究是岛礁地基建设的迫切需求。对取自我国南海某吹填岛礁的钙质砂开展不同固结路径三轴... 详细信息

钙质砂是我国南海岛礁建设的主要吹填材料,岛礁建筑施工中钙质砂地基将受到不同固结路径外荷载作用,开展不同固结路径下钙质砂的固结排水强度特性研究是岛礁地基建设的迫切需求。对取自我国南海某吹填岛礁的钙质砂开展不同固结路径三轴固结排水剪切试验,探究钙质砂的强度参数和颗粒破碎程度随固结路径的演变规律。研究结果表明:钙质砂的应变软化和剪胀特性随平均有效应力的增大、有效主应力比的增大而逐渐减弱;与等向固结工况相比,随着有效主应力比减小至0.45时,钙质砂固结排水峰值强度折减系数介于0.60~0.95之间;在常规应力范围内,当有效主应力比增大,峰值内摩擦角呈减小趋势,介于38°~53°之间。在固结阶段,颗粒破碎程度随偏应力的增大而变大,但在剪切完成后颗粒破碎程度反而最小,剪切阶段的颗粒破碎占主导地位;验证了不同固结路径下峰值内摩擦角与相对破碎率的定量关系式,计算得到的峰值内摩擦角预测值为实测值的0.8~1.2倍。固结应力路径和固结压力不同引起的颗粒破碎程度差异,是导致剪切后钙质砂固结排水强度性质差异的主要原因。

关键词：钙质砂应力路径固结排水强度颗粒破碎内摩擦角