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疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展仿真方法

机械科学与技术 2025年第02期 361-372页

作者：赵秋唐琨吴维青李英豪邓俊逸陈鹏福州大学土木工程学院福州大学福建省高校测试中心

为建立适用于多晶金属钢疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展的数值分析方法，基于Roe-Siegmund循环内聚力本构及Voronoi图法生成具有疲劳累计损伤特性的微观晶粒组织模型，同时考虑晶粒微观层面的力学特性，赋予各晶粒随机局部坐标系及各向异性... 详细信息

为建立适用于多晶金属钢疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展的数值分析方法，基于Roe-Siegmund循环内聚力本构及Voronoi图法生成具有疲劳累计损伤特性的微观晶粒组织模型，同时考虑晶粒微观层面的力学特性，赋予各晶粒随机局部坐标系及各向异性线弹性常数，最后研究了气孔、夹杂等微观缺陷对裂纹萌生路径及寿命的影响。结果表明：上述方法在裂纹萌生路径上符合实际情况，存在穿晶及沿晶两种断裂模式并以后者为主，能够获取符合正态分布的裂纹萌生寿命范围值，并与文献试验结果相吻合；气孔及夹杂附件萌生出裂纹并与主裂纹汇合，影响裂纹萌生路径并改变裂纹萌生寿命。

关键词：金属疲劳断裂循环内聚力模型微观缺陷 Voronoi图法 Cohesive单元

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UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能

西南交通大学学报 2025年第1期60卷 63-71页

作者：欧智菁陈伟隆曹磊福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 福建工程学院土木工程学院福建福州350118

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗... 详细信息

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗能能力、刚度退化等方面抗震性能.分析结果表明:UHPC预制管混凝土组合柱试件的滞回曲线较为饱满,破坏形态基本相同,均为整体压弯破坏;与传统钢筋混凝土(RC)柱相比,UHPC预制管混凝土组合柱刚度、屈服荷载、延性性能均有提升;随着UHPC强度增大,组合柱试件的滞回曲线更为饱满,耗能能力增强,残余位移小,水平峰值荷载和位移延性系数分别提高了20.60%和6.40%,表现出良好的整体抗震性能;采用ABAQUS程序建立组合柱的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合良好;轴压比、长细比、UHPC强度是影响UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能的重要参数,可为同类工程设计提供参考.

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 组合柱抗震性能拟静力试验有限元分析

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整体桥柔性台身-RC桩-土体系振动台试验

中国公路学报 2025年第02期 175-184页

作者：黄福云李岚何凌峰汤程罗小烨福州大学土木工程学院福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室龙岩学院资源工程学院

整体桥常通过台底柔性混凝土桩基(RC桩)来适应上部结构的水平变形，但RC桩的抗变形能力较低，地震作用下易开裂且不易维修。因此，通过柔性台身来适应结构的水平变形已成为整体桥新的发展方向，并已应用于实际工程中。为研究整体桥柔性... 详细信息

整体桥常通过台底柔性混凝土桩基(RC桩)来适应上部结构的水平变形，但RC桩的抗变形能力较低，地震作用下易开裂且不易维修。因此，通过柔性台身来适应结构的水平变形已成为整体桥新的发展方向，并已应用于实际工程中。为研究整体桥柔性台身-RC桩-土动力相互作用机制、破坏模式以及地震响应特点，以深圳马峦山整体桥为工程背景，进行了整体桥柔性台身-RC桩-土体系振动台试验。试验研究表明：Ⅵ度设防以下地震作用时，柔性台身-RC桩结构未发生开裂，仅台后土体出现少量沉降变形；Ⅷ度设防地震作用时，台身与主梁连接处以及桩基埋深-1.69 m处出现了细微裂缝，但试验结束后这些微裂缝已基本闭合。地震作用下，受台后土的侧向运动的影响，整体桥柔性台身-RC桩-土体系的一阶振型为台身-桩基共同向外凸，这揭示了实际工程中大量薄壁式桥台出现“鼓肚子”破坏的原因。试验还表明，柔性台身-桩基-土体系的最大加速度和最大位移响应均在台底处，而非台顶处或墩顶处。当台底达到峰值位移时，柔性台身-桩基-土体系的变形以一阶振型为主，并少量叠加二阶振型；当台顶达到峰值位移时，则以三阶振型为主；在台顶、底达到峰值位移时，台身均出现了较大的剪切变形，其剪切位移角界于弹性位移角和塑性位移角之间。

关键词：桥梁工程整体桥振动台试验柔性台身结构-土相互作用动力特性

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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

侧向冲击作用下圆形双钢管混凝土柱损伤评估模型研究

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振动与冲击 2025年第2期44卷 21-29页

作者：阳霞王久元吴杰陈誉陈娟长江大学城市建设学院湖北荆州434023 武汉轻工大学土木工程与建筑学院武汉430023 福州大学土木工程学院福州350116

基于落锤冲击试验和数值模拟研究了侧向冲击下圆形双钢管混凝土(concrete-filled double-tube, CFDT)柱的损伤模式;以弯矩-转角关系作为评估指标,建立了圆形CFDT柱的冲击质量-冲击速度、冲击能量-冲击质量损伤评估模型;讨论了冲击位置... 详细信息

基于落锤冲击试验和数值模拟研究了侧向冲击下圆形双钢管混凝土(concrete-filled double-tube, CFDT)柱的损伤模式;以弯矩-转角关系作为评估指标,建立了圆形CFDT柱的冲击质量-冲击速度、冲击能量-冲击质量损伤评估模型;讨论了冲击位置、外钢管强度、内钢管径厚比和轴压比等参数对损伤评估模型的影响规律。结果表明:在冲击能量不变的情况下,圆形CFDT柱的损伤程度随冲击质量与冲击速度比值的增大而显著增加。圆形CFDT柱的临界冲击能量曲线随冲击质量的增大逐渐下降后趋于平缓,收敛于水平渐近线;不同损伤程度对应的临界冲击能量间存在显著差别。当冲击质量恒定时,增大内钢管径厚比、外钢管强度以及冲击点距自由端距离,可以提高圆形CFDT柱的临界冲击能量;增大轴压比则会使临界冲击能量呈先增大后减小的趋势。各参数对临界冲击质量的影响随着冲击速度的增大而减小,其中外钢管强度对损伤评估模型的影响最大,轴压比和冲击位置次之,内钢管径厚比的影响最小。

关键词：圆形双钢管混凝土(CFDT)柱损伤评估模型有限元分析冲击性能弯矩-转角关系

模拟残障人员和健全人员组成的异质人群运动教学实验平台设计

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实验技术与管理 2025年第2期42卷 52-58页

作者：傅丽碧刘宇星施永乾福州大学土木工程学院福建福州350108 福州大学环境与安全工程学院福建福州350108

为克服开展真实残障人员运动实验的挑战,设计并研制了一个能够模拟残障人员和健全人员组成的异质人群运动教学实验平台。结合文献调研、可控实验、图像处理等方法,设计了通道中残障人员和健全人员组成的异质人群单向运动实验方案,模拟... 详细信息

为克服开展真实残障人员运动实验的挑战,设计并研制了一个能够模拟残障人员和健全人员组成的异质人群运动教学实验平台。结合文献调研、可控实验、图像处理等方法,设计了通道中残障人员和健全人员组成的异质人群单向运动实验方案,模拟真实的异质人群运动过程。基于理论分析,从人员运动轨迹、典型行为特征、速度、密度、流量等角度分析异质人群的基本运动规律,结果符合经验结论,验证了该平台模拟异质人群运动的可行性和合理性。该实验平台可为交通安全、安全管理等领域的实验研究与教学创新提供参考。

关键词：残障人员运动特征异质人群实验平台图像处理

陕西蓝田某隧道围岩关键块体的确定及稳定性分析

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应用基础与工程科学学报 2025年第1期33卷 236-243页

作者：张敏思林才泽韩健勇舒帆杨勇段绪清东华理工大学土木与建筑工程学院山东建筑大学土木工程学院东北大学资源与土木工程学院

针对节理发育隧道中块体识别与稳定性分析问题，提出了一种集结构面信息获取与块体准确识别于一体的创新方法.该方法利用摄影测量技术实现了隧道围岩结构面信息的快速采集；在网格化块体识别方法中引入曲面切割单元算法，通过多面体切... 详细信息

针对节理发育隧道中块体识别与稳定性分析问题，提出了一种集结构面信息获取与块体准确识别于一体的创新方法.该方法利用摄影测量技术实现了隧道围岩结构面信息的快速采集；在网格化块体识别方法中引入曲面切割单元算法，通过多面体切割与单元组合技术实现了对复杂块体形态的准确识别.阐述了围岩网格建模、块体识别及稳定性分析流程.以陕西省蓝田县隧道工程为例，成功识别出关键块体，分析结果与现场调查相吻合.研究结果表明，断层和节理对隧道稳定起控制作用，关键块体的失稳会引发连锁反应，危及隧道结构安全，因此准确识别与加固关键块体是一项必要的工作.

关键词：块体理论结构面识别块体识别稳定性分析隧道开挖曲面块体

机制砂粒形对砂浆抗Cl-与CO2耦合侵蚀性能的影响

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建筑材料学报 2025年

作者：王晓敏罗素蓉丁金龙汤国华福建江夏学院工程学院福州大学土木工程学院福建省宏武建设工程有限公司

采用数字图像法测定并分析标准砂、河砂与3种机制砂的粒形指数，研究Cl-与CO2耦合作用下机制砂粒形对砂浆抗侵蚀性能的影响. 结果表明：机制砂的粒形指数低于河砂，受片状颗粒含量影响明显. Cl-与CO2耦合侵蚀下，砂浆对流区终点的pH值为... 详细信息

采用数字图像法测定并分析标准砂、河砂与3种机制砂的粒形指数，研究Cl-与CO2耦合作用下机制砂粒形对砂浆抗侵蚀性能的影响. 结果表明：机制砂的粒形指数低于河砂，受片状颗粒含量影响明显. Cl-与CO2耦合侵蚀下，砂浆对流区终点的pH值为12.0～12.5；随着细骨料粒形指数的降低，砂浆中的自由Cl-含量、表观Cl-扩散系数先下降后上升，与50nm以上风险孔占比呈正相关，且受CO2侵蚀时长影响. 骨料粒形指数的降低提高了曲折效应对外界侵蚀的阻滞效果，建议取机制砂“合理粒形指数”为0.8.

关键词：机制砂粒形指数耦合侵蚀自由Cl 含量表观Cl 扩散系数 pH值

预应力连接UHPC预制拼装管廊受力性能试验研究

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应用基础与工程科学学报 2025年第1期33卷 289-299页

作者：朱三凡胡超夏樟华许有胜姜绍飞健研检测集团有限公司华侨大学土木工程学院福州大学土木工程学院深圳市市政设计研究院有限公司

相比于钢筋混凝土(RC)管廊，超高性能混凝土(UHPC)管廊可以减小结构板厚，获得更大使用空间，并可以提升耐久性和使用寿命.为比较两种管廊在受力情况下的损伤机理和破坏模式，以及开裂荷载、刚度、极限承载力和接缝张开量等指标，进行... 详细信息

相比于钢筋混凝土(RC)管廊，超高性能混凝土(UHPC)管廊可以减小结构板厚，获得更大使用空间，并可以提升耐久性和使用寿命.为比较两种管廊在受力情况下的损伤机理和破坏模式，以及开裂荷载、刚度、极限承载力和接缝张开量等指标，进行了预应力筋连接UHPC管廊和RC管廊的静力作用下的受力性能试验，并通过有限元模型分析了预应力度对UHPC管廊纵向刚度的影响规律，研究了纵向刚度的简化计算方法.研究结果表明：相较于RC管廊，UHPC管廊的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了84%、36%、45.5%;UHPC管廊抗弯刚度大于RC管廊；在达到极限荷载时，UHPC管廊接头竖向错位相较于RC管廊小38.0%,说明UHPC管廊接头性能优于RC管廊，根据有限元分析得到的刚度计算式可为UHPC管廊的设计计算提供依据.

关键词： UHPC 预应力综合管廊破坏模式承载力抗弯刚度接头