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功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

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紧急疏散情况下的公交车运行计划优化研究

交通运输系统工程与信息 2009年第6期9卷 154-160页

作者：宋瑞何世伟章力北京交通大学交通运输学院北京100044 美国密西西比州立大学土木与环境工程学院美国密西西比州39762

提出飓风等自然灾害条件下运用公交车进行居民紧急疏散的优化模型.最优公交车疏散运行计划问题可转化为不确定性需求的选址—路径优化模型,目标函数是使总疏散时间最小.选址—路径优化模型用于确定最有效的公交车集结点服务区域和将人... 详细信息

提出飓风等自然灾害条件下运用公交车进行居民紧急疏散的优化模型.最优公交车疏散运行计划问题可转化为不确定性需求的选址—路径优化模型,目标函数是使总疏散时间最小.选址—路径优化模型用于确定最有效的公交车集结点服务区域和将人员从受灾区域转移到指定避难所或安全地区的最优线路,并设计遗传算法、神经网络算法和爬山算法结合的混合启发式算法.通过美国密西西比州格尔夫波特市的实际数据对所提出的模型进行验证.实验结果表明,混合遗传算法在求解效果和效率上都优于传统的遗传算法.

关键词：紧急疏散选址—路径优化混合遗传算法公共交通不确定性优化

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超高性能混凝土早期收缩性能及神经网络预测模型

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硅酸盐学报 2025年

作者：蒋志鹏高畅汤金辉胡张莉王磊长沙理工大学土木工程学院东南大学材料科学与工程学院

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有高强、高耐久性的先进水泥基材料，但早期收缩大是影响其结构体积稳定性，并带来潜在开裂风险的重要影响因素。本文探究了胶砂比、水胶比、不同纤维种类与掺量及养护环境对UHPC早期收缩性能的影响，并结... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有高强、高耐久性的先进水泥基材料，但早期收缩大是影响其结构体积稳定性，并带来潜在开裂风险的重要影响因素。本文探究了胶砂比、水胶比、不同纤维种类与掺量及养护环境对UHPC早期收缩性能的影响，并结合BPNN和WOA-BPNN神经网络建立了UHPC早期收缩模型。结果表明：细集料对UHPC早期干燥收缩和自收缩有抑制作用，当胶砂比从1.2降低至0.8时，其早期干燥收缩及自收缩分布增加了108%和60%；UHPC的早期干燥收缩和自收缩随着水胶比的降低而增加，水胶比的降低导致UHPC自干燥现象提前；聚丙烯纤维的掺入对其早期干燥收缩和自收缩具有抑制作用，呈先增后减的趋势，聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时效果最好；养护方式对其早期干燥收缩和自收缩的影响较大，干燥养护条件下的干燥收缩率是标养条件下的2.5倍，干燥养护条件下的自收缩率是标养条件下的1.2倍；WOA-BPNN神经网络构建的UHPC早期干燥收缩和自收缩预测模型相比于BPNN体现出更好的精准性和鲁棒性。

关键词：超高性能混凝土早期干燥收缩早期自收缩机器学习算法

高延性水泥基复合材料拉伸开裂行为多尺度模拟研究进展

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硅酸盐学报 2025年第01期53卷 173-189页

作者：雷东移武志盈贾昊瑄于龙王冰汤金辉李莹李炎隆刘加平青岛理工大学土木工程学院海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心东南大学材料科学与工程学院西安理工大学水利水电学院

高延性水泥基复合材料(ECC)克服了普通混凝土延性差、裂缝控制能力弱的缺点，当前针对混凝土断裂力学的机理分析主要依据微、宏观试验数据进行，但该过程耗时耗力且无法直观展示开裂过程中纤维–基体间的应力传递及异相物质间的分子或... 详细信息

高延性水泥基复合材料(ECC)克服了普通混凝土延性差、裂缝控制能力弱的缺点，当前针对混凝土断裂力学的机理分析主要依据微、宏观试验数据进行，但该过程耗时耗力且无法直观展示开裂过程中纤维–基体间的应力传递及异相物质间的分子或原子交互作用，而计算机模拟技术凭借高效、可视化、低成本的优势为精准预测、深入分析试验结果提供了强力支撑。为全面了解当前ECC拉伸开裂行为多尺度模拟的研究现状，将分子动力学、数值模拟(有限元模拟)、近场动力学和人工神经网络按纳、介、宏观3类尺度、4类方法分类概述其对ECC拉伸开裂行为的模拟。纳观尺度方面，分子动力学从分子或原子层面出发，着重分析未改性及改性纤维对ECC变形过程中纤维–基体界面结合性能的影响机理。介观尺度方面，数值(有限元)模拟重点关注纤维、基体及其界面特性等宏、细观因素对ECC拉伸应变硬化行为的影响规律。宏观尺度方面：近场动力学模拟针对ECC多缝开裂特性研究较少，其主要基于非局部作用分析了普通及纤维增强混凝土在不同方向荷载下的开裂演化行为；人工神经网络对ECC的力学性能预测有一定研究，但该方法主要通过建立预测模型，实现混凝土配合比设计并预测相关参数与力学性能之间的关联性。同时，论述了4种模拟技术在ECC拉伸开裂行为中的不足及发展趋势。

关键词：高延性拉伸应变硬化分子动力学数值(有限元) 近场动力学人工神经网络

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Q550E高强钢及焊接接头的疲劳裂纹扩展研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 142-151页

作者：马亚飞程尔祥吴显顺何羽王磊长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

焊接构造是钢桥的薄弱部位,在反复车辆荷载作用下,疲劳损伤正逐步成为影响桥梁服役安全的关键问题之一。以Q550E高强钢为研究对象,开展母材和对接焊缝接头的静力拉伸和疲劳裂纹扩展试验,建立母材及焊接连接件的疲劳裂纹增长模型,揭示了... 详细信息

焊接构造是钢桥的薄弱部位,在反复车辆荷载作用下,疲劳损伤正逐步成为影响桥梁服役安全的关键问题之一。以Q550E高强钢为研究对象,开展母材和对接焊缝接头的静力拉伸和疲劳裂纹扩展试验,建立母材及焊接连接件的疲劳裂纹增长模型,揭示了应力比对高强钢焊接节点疲劳裂纹扩展速率的影响规律;开展基于FRANC3D和ABAQUS的联合仿真模拟分析,通过敏感性分析明确关键影响参数。结果表明:随着应力比的增大,疲劳裂纹扩展速率参数m增大、lg C减小,应力强度因子门槛值减小;对接焊缝m值约为母材的2倍,对接焊缝裂纹门槛值大于母材,且对应力比更敏感;联合仿真方法可准确预测高强钢焊接接头疲劳寿命,高应力比下试件厚度和初始裂纹深度对疲劳扩展影响显著。

关键词：桥梁工程 Q550E高强钢焊接接头疲劳裂纹有限元分析

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全装配式L形截面双面叠合剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2025年第1期 61-72页

作者：李祚华田得元芦静夫田春雨赵英男曾庆瀚滕军哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院中建科技集团有限公司

传统装配式L形截面双面叠合剪力墙(DSW)通过在工厂预制双面叠合墙板和现浇L形截面边缘构件的方式制作，现场施工效率低且墙体延性不足。为此，研发了一种边缘构件预制的全装配式L形截面双面叠合剪力墙(FDSW)。通过2个FDSW试件、2个L形... 详细信息

传统装配式L形截面双面叠合剪力墙(DSW)通过在工厂预制双面叠合墙板和现浇L形截面边缘构件的方式制作，现场施工效率低且墙体延性不足。为此，研发了一种边缘构件预制的全装配式L形截面双面叠合剪力墙(FDSW)。通过2个FDSW试件、2个L形截面现浇剪力墙(RCW)对比试件以及1个DSW对比试件的足尺拟静力试验，研究了轴压比(n为0.1、0.3)、接缝、波纹管设置等对FDSW抗震性能影响。试验结果表明：FDSW破坏模式主要为水平接缝、竖向接缝破坏；随着轴压比增大，FDSW水平接缝受拉破坏减小，竖向接缝受剪破坏增加；在高轴压比(n=0.3)下，FDSW边缘构件破坏程度明显低于RCW、DSW，且滞回曲线饱满，未出现捏缩效应，主要原因为波纹管能够有效约束边缘构件混凝土变形，提升边缘构件的承载能力和变形能力；相较于RCW,FDSW承载力提高8.1%～11.2%，耗能总量提高49.6%，延性系数提高28.3%，具有较好的抗震性能。

关键词：双面叠合剪力墙全装配式 L形截面波纹管拟静力试验抗震性能

温-力耦合环境效应下土工格栅蠕变特性及分数阶损伤本构模型研究

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铁道学报 2025年

作者：靳静陈何塘梁小勇杨广庆周诗广寇凌曦河北科技大学建筑工程学院石家庄铁道大学交通运输学院石家庄铁道大学土木工程学院中国铁道学会中国铁路北京局集团有限公司

为研究温-力耦合环境效应下土工格栅蠕变全过程的变形特征，开展温-力耦合环境效应下的土工格栅室内蠕变试验，基于试验结果，考虑土工格栅蠕变过程中随时间产生劣化效应引入损伤变量，修正分数阶损伤本构模型，并进行参数敏感性分析。... 详细信息

为研究温-力耦合环境效应下土工格栅蠕变全过程的变形特征，开展温-力耦合环境效应下的土工格栅室内蠕变试验，基于试验结果，考虑土工格栅蠕变过程中随时间产生劣化效应引入损伤变量，修正分数阶损伤本构模型，并进行参数敏感性分析。结果表明：当温度一定时，随着应力比的提高，土工格栅蠕变较快进入加速蠕变阶段；当温度升高时，土工格栅蠕变速率显著增大，达到相同应变所施加的应力比有所降低；当温度为40 ℃，应力比从43%增至50%时，蠕变应变增幅为363.77%，所需时间由1 098 h缩短至6.21 h；在温-力耦合环境效应下，土工格栅的割线模量随时间呈反比递减趋势，而应力比的提高显著加速了时效割线模量的衰减；修正后的损伤本构模型可以较好地描述土工格栅在高温条件下土工格栅蠕变全过程，泊松比v随着温度的升高急剧上升，流阻因子A与温度呈现负相关。

关键词：温-力耦合环境效应土工格栅蠕变特性损伤变量分数阶本构模型

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真空热固结联合强夯处理工程废浆试验研究

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 18-26页

作者：吴建奇陶建伟符洪涛李校兵周晨阳陈腾江西理工大学土木与测绘工程学院江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 温州大学建筑工程学院浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室浙江温州325035

为解决真空热固结过程中热量与真空负压在土体中衰减而导致土体加固效果不均匀的问题,利用强夯法能改善土体密实度的特性,将真空热固结法与强夯法联合应用于工程废浆的加固处理,通过4组室内模型试验研究不同夯击时机对土体加固效果的影... 详细信息

为解决真空热固结过程中热量与真空负压在土体中衰减而导致土体加固效果不均匀的问题,利用强夯法能改善土体密实度的特性,将真空热固结法与强夯法联合应用于工程废浆的加固处理,通过4组室内模型试验研究不同夯击时机对土体加固效果的影响。结果表明:沉降速率为每3 d沉降4 cm时为最佳夯击时机,土体表面沉降比其他试验组提高26.55%、11.72%和3.74%,对工程废泥浆的处理效果最佳,能有效解决真空热固结下深层土体加固效果差的问题,并提高土体的均匀性。通过微观结构分析发现,合适的夯击时机下,由于土颗粒之间的孔隙重分布,导致土体密实程度更高,十字板剪切强度随之增大。此外,内部孔隙重分布产生微裂缝形成的排水通道对排水有一定的促进作用,进一步提升了固结效果,在合适的夯击时机下,对土体的十字板剪切强度与固结度均有促进作用。

关键词：真空热固结夯击时机微观结构工程废浆固结度

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建筑能量桩用三元复合相变混凝土的制备及其性能

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土木与环境工程学报(中英文) 2025年

作者：宫玉辉张鹏魏敏李治辉唐雨孜于佳林青岛理工大学土木工程学院青岛西海岸新区交通运输局

针对当前相变混凝土存在的部分缺陷与不足，将癸酸-月桂酸-棕榈酸复合相变材料掺入混凝土中制备相变混凝土。开展真空吸附试验，并对多孔骨料采用两种封装方式进行封装定型，对不同封装方式下的相变混凝土粗骨料以及不同配比的相变混凝... 详细信息

针对当前相变混凝土存在的部分缺陷与不足，将癸酸-月桂酸-棕榈酸复合相变材料掺入混凝土中制备相变混凝土。开展真空吸附试验，并对多孔骨料采用两种封装方式进行封装定型，对不同封装方式下的相变混凝土粗骨料以及不同配比的相变混凝土进行抗压强度试验和导热性能试验;判断不同封装方式在多次相变循环下的变化，对两种不同封装方式的相变混凝土粗骨料和不同配比的相变混凝土进行相变循环试验。结果表明，相变混凝土在经过100次相变循环后，相变粗骨料掺量为10%、20%、30%时，水泥净浆法封装的抗压强度损失率比环氧树脂+水泥粉法封装抗压强度损失率分别低0.69%、0.44%、1.09%，水泥净浆法封装更能满足能量桩长期运行下桩身混凝土的需求；当相变粗骨料掺量为20%时，相变混凝土的抗压强度、导热性能、相变循环稳定性较好，适用范围更广。

关键词：能量桩相变材料传热性能力学性能相变混凝土