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采用有限元+边界元方法研究非饱和地基中群桩基础的动力阻抗

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岩土力学 2024年第3期45卷 895-907页

作者：李绍毅吉首大学土木工程与建筑学院湖南张家界427000

采用边界元结合有限元法研究了非饱和地基群桩基础动力阻抗。根据梁模型建立桩体动力控制方程,结合有限元方法建立群桩基础数值模型;基于非饱和多孔介质动力控制方程组,采用加权残余法和拉普拉斯变换,推导非饱和地基边界元法控制方程,... 详细信息

采用边界元结合有限元法研究了非饱和地基群桩基础动力阻抗。根据梁模型建立桩体动力控制方程,结合有限元方法建立群桩基础数值模型;基于非饱和多孔介质动力控制方程组,采用加权残余法和拉普拉斯变换,推导非饱和地基边界元法控制方程,根据伴随矩阵性质推导其Green函数基本解答。基于桩体和地基土接触面作用力平衡条件和位移相容原理,建立非饱和地基边界元模型和群桩基础有限元模型的耦合数值模型;研究土体饱和度、桩体间距、长度、数目和地基分层等参数对群桩基础动力阻抗的影响。研究发现:地基饱和度增加可降低群桩基础刚度系数;荷载频率较低时增大饱和度可减小群桩基础阻尼系数。增加桩基数目和地基饱和度可增大桩基与地基土相互作用。下卧基岩分层地基可提高桩基与土体的相互作用,且对群桩水平阻抗影响显著。

关键词：非饱和介质群桩基础动力阻抗有限元+边界元方法分层地基

基于脆弱性曲线的寿溪河流域村镇建筑洪灾风险评估

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 68-76页

作者：刘曙光郑伟强钟桂辉甄亿位韩征李艳鸽同济大学土木工程学院上海200092 中南大学土木工程学院湖南长沙410083

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象,采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征,结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式,建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线,开展洪灾风险评估。结果表明,寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状,洪水流... 详细信息

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象,采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征,结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式,建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线,开展洪灾风险评估。结果表明,寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状,洪水流速较大。低重现期下房屋以中低风险为主,高重现期下高风险与极高风险房屋主要分布在洪水发生点、洪水淹没区以及河坝村附近。建立的脆弱性曲线考虑了洪水流速的影响,能较好地刻画村镇建筑的结构损伤程度。

关键词：洪灾风险评估村镇建筑脆弱性曲线寿溪河流域情景模拟

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生物酶联合水泥固化淤泥力学性能及机理

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 46-54页

作者：林楚轩孙宏磊翁振奇浙江大学建筑工程学院杭州310058 浙江工业大学土木工程学院杭州310014

为改良淤泥强度,环保、高效解决疏浚淤泥处理问题,采用生物酶联合水泥对淤泥进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验初步分析了生物酶对水泥固化淤泥强度的影响规律,并通过阳离子交换量试验(CEC)、电动电位试验、扫描电镜... 详细信息

为改良淤泥强度,环保、高效解决疏浚淤泥处理问题,采用生物酶联合水泥对淤泥进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验初步分析了生物酶对水泥固化淤泥强度的影响规律,并通过阳离子交换量试验(CEC)、电动电位试验、扫描电镜测试(SEM)、X射线衍射试验(XRD)和红外光谱试验(FTIR)等手段进一步探究了其协同固化机理。结果表明:生物酶联合水泥固化处理对淤泥强度有明显提升效果,其强度最高可提升73.8%,且生物酶掺量、种类、养护龄期影响其固化效果,但生物酶不和土体内矿物发生化学反应;生物酶和水泥的联合固化作用主要通过促进淤泥内阳离子交换作用,降低土体的电动电位,提高水泥水化产物的胶凝作用,促进活性黏土矿物的胶结以及催化包膜结构的形成实现;各类生物酶中,路易酶的固化效果最好,其水泥固化淤泥7 d无侧限抗压强度达378.8 kPa、黏聚力达307 kPa、内摩擦角达52.3°,相比水泥固化淤泥分别提高73.8%、33.2%和55.2%。

关键词：生物酶水泥土淤泥固化固化机理无侧限抗压强度

含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

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爆炸与冲击 2024年第4期44卷 81-94页

作者：张海霞陈欢鞠士龙沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在... 详细信息

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

关键词： GFRP管-钢骨混凝土组合构件侧向冲击含钢率破坏模式

生物炭-铁锰氧化物复合材料修复As(Ⅲ)污染土

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岩土工程学报 2024年

作者：张文杰李西斌黄津祥台州学院建筑工程学院浙江农林大学风景园林与建筑学院上海大学土木工程系

生物炭（BC）已被广泛应用于重金属污染水土修复，但由于土中As(Ⅲ)以络阴离子形式存在，易与生物炭产生静电排斥，直接生物炭进行稳定化的效果不佳。制成生物炭-铁锰氧化物复合材料（FMO-BC）修复As(Ⅲ)污染土，利用锰氧化物将As(Ⅲ)... 详细信息

生物炭（BC）已被广泛应用于重金属污染水土修复，但由于土中As(Ⅲ)以络阴离子形式存在，易与生物炭产生静电排斥，直接生物炭进行稳定化的效果不佳。制成生物炭-铁锰氧化物复合材料（FMO-BC）修复As(Ⅲ)污染土，利用锰氧化物将As(Ⅲ)氧化为低移动性的As(V)，通过铁氧化物进行稳定化，并通过生物炭负载的方式解决铁锰氧化物（FMO）易团聚的问题。通过合成沉降淋滤试验、生物有效性试验、连续提取试验和光谱分析研究了FMO-BC修复As(Ⅲ)污染土的效果和机理。结果表明，FMO-BC的修复效果显著优于同掺量的FMO,7%的FMO-BC掺量下As稳定化效率达到98.6%;FMO经BC负载后具有更多活性点位可与As反应，从而降低了As的生物有效性；由于FMO和生物炭的中和作用，掺入FMO-BC后土体pH不会显著升高，从而避免了高pH导致的As浸出；FMO-BC修复后更多As被转化为稳定形态，环境风险大大降低；FMO-BC可将86.9%的As(Ⅲ)氧化为As(V),FMO-BC主要通过氧化、吸附、络合和沉淀反应实现As稳定化。

关键词： As(Ⅲ)污染土铁锰氧化物生物炭稳定化浸出毒性

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双耳板焊接空心球节点轴拉力学性能研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第4期40卷 678-689页

作者：焦晋峰刘佳敏马晋鲁陈鹏程路国运吕梁学院建筑与土木工程系山西吕梁033001 太原理工大学土木工程学院山西太原030024 山西潇河建筑产业有限公司山西太原030000

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对... 详细信息

目的探究双耳板焊接空心球节点的受拉力学特性,揭示破坏机理并探讨影响其承载力的主要因素。方法针对8个双耳板焊接空心球节点进行轴心受拉极限承载力试验,并采用ABAQUS有限元分析软件对节点进行参数化数值分析,重点讨论节点几何尺寸对其承载力的影响。结果在轴向拉力作用下,双耳板焊接空心球节点破坏形式分为空心球开裂破坏,耳板与空心球连接处焊缝失效,且个别试件出现球面局部起皮;空心球与耳板连接端部处应力集中明显,随着荷载增大,在空心球与耳板连接处沿径向逐步进入屈服阶段。结论节点轴拉极限承载力,与空心球直径、耳板宽度与球外径比、耳板厚度与球壁厚度比呈正相关,与空心球径厚比呈负相关,且上述影响因素中空心球壁厚与耳板厚度比对承载力影响相对较小。

关键词：双耳板焊接空心球节点轴心受拉破坏形式参数化分析

层板钉接木-混凝土组合楼板U型钉连接件抗剪性能研究

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土木工程学报 2024年

作者：何敏娟曲晓玮王希珺郝瀚李征同济大学土木工程学院建筑工程系同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室

层板钉接木-混凝土组合楼板是由层板钉接木上覆木基结构板、并通过抗剪连接件组合混凝土面层而成的重型木结构楼板体系，该体系充分利用可再生的木材资源，且具有较好的抗火性能和抗人致振动性能。本文提出用U型钉作为组合楼板中层板钉... 详细信息

层板钉接木-混凝土组合楼板是由层板钉接木上覆木基结构板、并通过抗剪连接件组合混凝土面层而成的重型木结构楼板体系，该体系充分利用可再生的木材资源，且具有较好的抗火性能和抗人致振动性能。本文提出用U型钉作为组合楼板中层板钉接木板与混凝土面层的抗剪连接，为评估U型钉连接下组合楼板面内抗剪性能，考虑U型钉钉入深度、间距和布置方式等影响因素，开展抗剪试验。试验结果表明：U型钉钉入深度与滑移刚度和极限抗剪承载力成正相关；U型钉间距对抗剪性能有较大影响，间距为100mm时滑移刚度和极限抗剪承载力分别是间距为150mm的2.34倍和1.47倍。在试验研究的基础上，提出了层板钉接木-混凝土组合楼板U型钉极限抗剪承载力的理论计算方法和有限元模拟方法，三者结果吻合较好。基于有限元方法量化了混凝土面层中分布钢筋直径和U型钉直径对抗剪性能的影响。结果表明：钢筋直径对抗剪性能影响较小；U型钉直径与滑移刚度和极限抗剪承载力均成正相关。

关键词：层板钉接木木-混凝土组合楼板抗剪性能 U型钉数值模拟

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连梁-桩结构荷载传递特性试验研究

应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1474-1485页

作者：邓友生张克钦赵明华李文杰宋虔马二立西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学桩承结构研究中心湖南大学土木工程学院

针对高层建筑地基易产生蝶形沉降的缺陷，提出一种便于施工且整体性较强的连梁-桩结构基础.为研究新型基础的竖向承载特性，开展了室内模型试验，并通过有限元方法进一步计算其特性.建立塑性损伤模型以研究结构受荷时的易损区域，为结... 详细信息

针对高层建筑地基易产生蝶形沉降的缺陷，提出一种便于施工且整体性较强的连梁-桩结构基础.为研究新型基础的竖向承载特性，开展了室内模型试验，并通过有限元方法进一步计算其特性.建立塑性损伤模型以研究结构受荷时的易损区域，为结构设计提供参考.试验与计算研究结果表明：连梁-桩结构的荷载-沉降曲线为缓变型，其沉降相较于群桩减小38.92%;轴力在连梁与桩连接处会产生突变减小，连梁对于桩体受力具有改善作用，不同位置桩体轴力分布大致相同，连梁轴力大于桩体；连梁内外摩阻力差异较大，内侧摩阻力接近于0而外侧摩阻力较大；连梁在受荷过程中能发挥良好荷载传递作用，产生较大的拉力；连梁-桩结构不存在传统基础的蝶形沉降现象；组合结构基础的主要受压损伤区域为下部桩体，连梁主要受拉损伤，连梁的四角处与桩-连梁连接处为结构易损面，应对其进行适当加固.

关键词：连梁-桩结构高层建筑地基基础模型试验有限元承载特性

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FDM-DEM耦合方法模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击试验

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计算力学学报 2024年

作者：李云丽杨振睿吴文平武汉工程大学土木工程与建筑学院岩土与地下工程系武汉大学土木工程学院工程力学系

全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮，下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探，涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法，开展了月壤水冰模拟物的分... 详细信息

全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮，下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探，涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法，开展了月壤水冰模拟物的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验模拟，研究了月壤水冰模拟物在冲击载荷下的动力学性能及损伤特性。通过与试验结果对比发现本文提出的FDM-DEM模型能够很好模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击测试。获得了月壤水冰模拟物峰值强度与应变率的关系，发现月壤水冰模拟物表现出应变率增强效应，即应变率越高，峰值应力越大，这与砂土的应变率不敏感性存在明显差异。冲击过程中，试样的损伤随着冲击速度的增加而增大，但损伤持续时间变短。损伤裂纹首先出现在试样与压杆的交界处，随着试样的压实，试样内部产生裂纹，最终内外部裂纹相互扩展交汇，直至破坏。研究结果为深入理解月球极地月壤水冰模拟物的动力学性能和失效行为提供了重要的参考。

关键词：月壤水冰模拟物分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 FDM-DEM耦合动态冲击特性破坏形态