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非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法

岩土力学 2024年第4期45卷 1003-1013,1025页

作者：彭俊国黄宇豪兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动... 详细信息

锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动土压力。根据土体内部平衡求出每层锚托板所需承担的拉力,得到了锚托板尺寸的计算方法,根据滑移面的位置得到了锚托板自由段拉杆的最小设计长度。将主动土压力计算结果与现有的经典文献进行了对比分析,发现主动土压力系数变化趋势与现有结论一致。分析了降雨工况和地震工况对锚托板尺寸的影响,结果表明,在降雨强度较小时对锚托板锚固尺寸的影响可以忽略,但在同时考虑强降雨和地震时,会显著增加所需的锚托板锚固尺寸,最大增大幅度可达136.71%。分析结果可为锚托板锚固尺寸的设计提供参考。

关键词：锚托板非饱和土主动土压力降雨地震

应变硬化水泥基复合材料氯盐传输行为的细观数值分析

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2137-2147页

作者：鲍玖文孔令艳张心钰张鹏秦玲郭伟娜青岛理工大学土木工程学院青岛266520

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)因其具有高延性、裂缝宽度可控等优点已被广泛应用于海洋腐蚀严重区域的混凝土结构加固与修复工程中。基于此,提出了海洋干湿循环作用下SHCC中氯离子传输的对流-扩散模型,并利用COMSOL仿真软件建立考虑纤... 详细信息

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)因其具有高延性、裂缝宽度可控等优点已被广泛应用于海洋腐蚀严重区域的混凝土结构加固与修复工程中。基于此,提出了海洋干湿循环作用下SHCC中氯离子传输的对流-扩散模型,并利用COMSOL仿真软件建立考虑纤维乱向分布的二维细观模型;通过开展人工室内模拟海洋浪溅区SHCC氯离子传输试验,分析了不同干湿循环比(3.0∶1、11.0∶1和85.4∶1)和不同暴露时间(30天、90天和180天)下的氯离子含量时空分布规律,对比验证了模拟氯盐传输行为的细观数值模型的有效性。结果表明:随着暴露时间的延长,SHCC氯离子峰值浓度增大,且随着干湿循环比的增加峰值浓度升高;随着渗透深度增大,氯离子浓度迅速下降并最终趋于稳定,使氯离子浓度整体表现出峰值浓度较高而传输深度较小的规律;基于Fick第二定律解析解并考虑对流区的影响,SHCC的表面氯离子浓度(Cs)和表观氯离子扩散系数(Dapp)均呈现明显的时变性,干湿循环比一定时,随着暴露时间的延长而分别增大和减小;当干湿循环比为85.4∶1,暴露时间为90天和180天时Cs相较于30天分别提高了51.72%和83.45%,Dapp分别降低了27.71%和48.50%;暴露时间一定时,随着干湿循环比的增加,Cs和Dapp均呈现先增大后减小的趋势;最后将氯离子含量分布实测值与计算值进行对比,验证了所建立的干湿循环作用下氯盐传输的扩散-对流模型的适用性。

关键词：应变硬化水泥基复合材料干湿循环氯离子传输细观数值模拟

湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为

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力学学报 2024年第1期56卷 141-148页

作者：陈央刘晓军彭旭龙陈得良长沙理工大学土木工程学院长沙410114

圆管作为重要的工程结构,广泛应用于各个领域,其几何特征特殊,传统的梁理论不能满足其内外表面切应力为0的边界条件,采用合适的梁理论对其进行研究至关重要.文章采用一种修正的高阶剪切变形梁理论,研究了湿热环境下多孔功能梯度圆管的... 详细信息

圆管作为重要的工程结构,广泛应用于各个领域,其几何特征特殊,传统的梁理论不能满足其内外表面切应力为0的边界条件,采用合适的梁理论对其进行研究至关重要.文章采用一种修正的高阶剪切变形梁理论,研究了湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为.考虑材料物性与温度相关,基于修正的高阶剪切变形梁理论和von Kármán非线性理论,利用最小势能原理,建立了多孔功能梯度圆管的非线性弯曲控制方程,采用二次摄动法对控制方程进行求解,通过数值算例讨论了孔隙分布模型、孔隙率、梯度指数、内半径、湿度和温度对多孔功能梯度圆管非线性弯曲行为的影响.提出了针对湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为分析方法,得到了该问题的半解析解,将为优化多孔功能梯度圆管的结构和材料参数提供理论依据.结果表明:当孔隙率较大时,非均匀孔隙分布模型比均匀孔隙分布模型的多孔功能梯度圆管具有更好的抗弯曲变形能力,因此在实际轻量化设计过程中,孔隙分布应优先采用非均匀分布模型.

关键词：多孔功能梯度材料湿热环境修正高阶梁理论非线性弯曲几何非线性

悬浮隧道支撑锚索在管体运动状态下的动频率与湿模态

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振动与冲击 2024年第2期43卷 271-279页

作者：朱灿刘炎易壮鹏长沙理工大学土木工程学院长沙410114

悬浮隧道(submerged floating tunnel,SFT)是一种潜力巨大的水下交通结构,其支撑锚索频率、模态的精确获取对识别结构动力性能至关重要。该研究提出了一种管体运动状态下求解锚索“动频率”和“湿模态”的新颖方法,将锚索等效为梁或弦... 详细信息

悬浮隧道(submerged floating tunnel,SFT)是一种潜力巨大的水下交通结构,其支撑锚索频率、模态的精确获取对识别结构动力性能至关重要。该研究提出了一种管体运动状态下求解锚索“动频率”和“湿模态”的新颖方法,将锚索等效为梁或弦建立了四类考虑锚索抗弯刚度、湿重等因素的力学模型。在对运动悬浮隧道结构进行拟静态处理,及通过静平衡时锚索顶张力与该索支撑范围内净浮力相等的原则确定结构基本参数的前提下,研究了管体竖向周期运动过程中锚索动频率与湿模态的分布规律。获取了锚索动频率带及其上限、下限与管体浮重比、锚索倾角、竖向高度及管体运动幅值之间的对应关系与参数敏感区间,得到了锚索湿模态对湿重展向效应、竖向高度等因素的敏感程度,可为进一步深入研究锚索涡振频率锁定、参数振动提供新的处理思路。

关键词：悬浮隧道(SFT) 支撑锚索管体运动动频率湿模态

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玄武岩-聚乙烯醇纤维水泥基材料的高温性能

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 633-641页

作者：沈思正庄金平王浩鲁聪杨宇朱小杰东南大学土木工程学院江苏南京210096 福建理工大学土木工程学院福建福州350118

为改善工程水泥基复合材料在高温环境下的服役性能,本文制备了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维工程水泥基复合材料。利用圆柱体抗压和狗骨型抗拉试件探讨玄武岩纤维对高温后力学性能的影响,并使用扫描电子显微镜和纤维断裂空间方法进行机理分... 详细信息

为改善工程水泥基复合材料在高温环境下的服役性能,本文制备了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维工程水泥基复合材料。利用圆柱体抗压和狗骨型抗拉试件探讨玄武岩纤维对高温后力学性能的影响,并使用扫描电子显微镜和纤维断裂空间方法进行机理分析。试验结果表明:玄武岩纤维在高温后依旧填充在基体内部并传递微裂缝间的应力,其最佳的替换掺量为0.9%,此时抗压强度、弹性模量和抗拉初裂强度在600℃后分别较基准组提高了80.08%,101.83%和114.38%。同时机理分析表明:玄武岩纤维在受拉时往往在脱粘阶段发生断裂,过早失去对桥连裂缝的贡献,使其无法改善聚乙烯醇纤维融化引起的受拉脆性。

关键词：混杂纤维高温力学性能玄武岩纤维纤维断裂空间替换掺量微观机理水泥基材料

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近断层脉冲地震动下桥梁排架墩基于保险丝的损伤控制研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 223-237页

作者：石岩张智超秦洪果裴银海兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为增强临近断层区域桥梁双柱式排架墩的横向抗震性能,基于结构保险丝理念,引入防屈曲支撑(Buckling-Restrained Brace, BRB)作为牺牲性保险丝进行抗震性能提升.针对近断层脉冲型地震动的特点,采用单一函数解析模型模拟一组以矩震级、断... 详细信息

为增强临近断层区域桥梁双柱式排架墩的横向抗震性能,基于结构保险丝理念,引入防屈曲支撑(Buckling-Restrained Brace, BRB)作为牺牲性保险丝进行抗震性能提升.针对近断层脉冲型地震动的特点,采用单一函数解析模型模拟一组以矩震级、断层距为主要参数的低频脉冲分量,并叠加强震动记录滤波后的高频分量作为研究输入地震动.以一座公路桥梁中的典型排架墩为原型,建立动力分析模型,通过非线性地震反应时程分析,系统研究了BRB布置形式(人字、单斜和肘节式)、矩震级、断层距和脉冲数对排架墩损伤控制效果及抗震性能的影响.结果表明,采用BRB作为保险丝可明显提升排架墩的抗震性能,显著降低其地震损伤;位移放大型肘节式BRB体系较传统单斜式和人字形的耗能能力更强,在小位移情况下尤为显著.

关键词：桥梁工程近断层地震动双柱式排架墩防屈曲支撑损伤控制地震响应抗震性能

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双钢管混凝土构件滞回性能试验与分析

建筑结构学报 2024年第1期45卷 128-138页

作者：王文达陈亚明纪孙航史艳莉兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为研究双钢管混凝土构件滞回性能,完成12个外方内圆双钢管混凝土构件的拟静力试验,考察轴压比(0.2、0.4和0.6)和内钢管径厚比(30、44.5和57)对构件破坏形态、水平荷载-位移曲线和抗震性能的影响。采用ABAQUS软件和纤维梁单元子程序iFibe... 详细信息

为研究双钢管混凝土构件滞回性能,完成12个外方内圆双钢管混凝土构件的拟静力试验,考察轴压比(0.2、0.4和0.6)和内钢管径厚比(30、44.5和57)对构件破坏形态、水平荷载-位移曲线和抗震性能的影响。采用ABAQUS软件和纤维梁单元子程序iFiberLUT建立有限元模型对试验结果进行模拟,分析各参数对构件水平荷载-位移骨架曲线的影响。试验结果表明:双钢管混凝土构件下部外钢管的环向局部鼓曲随着轴压比增大逐渐显著,但内钢管径厚比对变形能力无明显影响;文中参数范围内构件的水平荷载-位移滞回曲线较为饱满,其位移延性系数和黏滞阻尼系数平均值分别为3.26和0.6,展现出良好的变形和耗能能力;随着轴压比增大,构件的峰值荷载、位移延性系数和抗侧刚度均有所减小,但承载力退化不明显,轴压比从0.2增大到0.6时,峰值荷载平均降低53.4%。参数分析表明,随着外方钢管宽厚比增加,内钢管径厚比增大对峰值荷载的提高作用越明显,增大轴压比会降低内钢管径厚比变化对峰值荷载的影响。

关键词：双钢管混凝土轴压比拟静力试验有限元分析抗震性能

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泡沫混凝土气泡性能与基体材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 706-724页

作者：宋强邹颖杰张鹏鲍玖文薛善彬青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性... 详细信息

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性能和基体材料,全面总结和分析发泡剂和稳泡剂的种类及用量,基体材料种类和用量以及纤维、外加剂等研究现状,阐明宏观性能及微观结构关联机制,以期为中国泡沫混凝土材料和建筑节能事业提供有益参考。

关键词：泡沫混凝土气泡性能基体材料

低速冲击下钢纤维混凝土梁的动力学行为与三维细观仿真

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 189-202页

作者：张周马钢张佳寅都思哲常雅坤李波太原理工大学土木工程学院太原030024

钢纤维的掺入可有效增强混凝土的整体性与基体韧性,满足实际工程中对混凝土材料高强度与高韧性的性能要求,但现阶段对于钢纤维混凝土增强增韧机理与破坏机制的研究主要基于宏观试验,难以全面揭示材料内部损伤破坏过程及钢纤维增韧机理... 详细信息

钢纤维的掺入可有效增强混凝土的整体性与基体韧性,满足实际工程中对混凝土材料高强度与高韧性的性能要求,但现阶段对于钢纤维混凝土增强增韧机理与破坏机制的研究主要基于宏观试验,难以全面揭示材料内部损伤破坏过程及钢纤维增韧机理。通过建立钢纤维增强混凝土梁的三维细观模型,更为直观地分析钢纤维掺量和冲击速率对于钢纤维混凝土梁抗冲击性能与破坏形态的影响。结果表明:利用三维钢纤维增强混凝土梁细观模型可有效反映动态冲击条件下梁的力学性能与破坏形式;在低速冲击下,钢纤维的掺入可提升混凝土的耗能与抗冲击性能,且钢纤维存在最优掺量;当冲击速率低于10 m/s时,钢纤维的增强效果更为显著。该成果可为复杂动力环境中或低速冲击威胁下钢纤维混凝土受弯构件的工程应用与安全评估提供参考。

关键词：钢纤维混凝土细观模型落锤冲击抗冲击性能