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组合阻尼伸臂桁架系统最优阻尼参数模型与抗震性能评估

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建筑结构 2023年

作者：武大洋邢丽丽青岛理工大学土木工程学院

在双伸臂桁架或多伸臂桁架系统中组合使用位移型和速度型阻尼装置可以满足不同地震强度下差异化的阻尼需求。由此形成的组合伸臂桁架系统中位移型阻尼和速度型阻尼的参数取值成为该类体系设计需要解决的重要问题。为此，以双组合伸臂桁... 详细信息

在双伸臂桁架或多伸臂桁架系统中组合使用位移型和速度型阻尼装置可以满足不同地震强度下差异化的阻尼需求。由此形成的组合伸臂桁架系统中位移型阻尼和速度型阻尼的参数取值成为该类体系设计需要解决的重要问题。为此，以双组合伸臂桁架系统为研究对象，通过建立简化模型推导得到了影响该类体系性能的刚度和阻尼参数，同时根据复模态振型分解反应谱法建立了动力响应的计算方法。通过动力响应的参数分析，得到了以无量纲参数表达的最优阻尼计算公式。同时，通过易损性分析评估发现，相比于传统伸臂桁架系统和单一阻尼类型阻尼伸臂桁架系统，组合伸臂桁架系统在地震作用下具有更小的损伤概率，同样条件下具备更高的抗震性能。

关键词：组合阻尼伸臂桁架系统复模态振型叠加最优阻尼参数无量纲分析易损性分析

基于DIC与应变测试的混凝土中钢筋锈胀应力分析

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材料导报 2019年第16期33卷 2690-2696页

作者：王潇舷金祖权姜玉丹陈凡秀青岛理工大学土木工程学院

钢筋锈胀应力超过混凝土抗拉强度将导致混凝土开裂,直接测试钢筋锈胀应力有助于预测混凝土的开裂时间。本工作对钢筋混凝土外渗海水并进行恒电位加速腐蚀,采用数字图像相关(DIC)技术测试混凝土表面应变,利用空心钢筋测试钢筋内表面应变... 详细信息

钢筋锈胀应力超过混凝土抗拉强度将导致混凝土开裂,直接测试钢筋锈胀应力有助于预测混凝土的开裂时间。本工作对钢筋混凝土外渗海水并进行恒电位加速腐蚀,采用数字图像相关(DIC)技术测试混凝土表面应变,利用空心钢筋测试钢筋内表面应变,基于弹性力学推导钢筋锈胀应力模型。结果表明:利用DIC和空心钢筋可以测试混凝土表面及钢筋表面的应变随时间的演变规律;混凝土上表面凹槽边缘存在应力集中,钢筋上表面产生压应力并导致混凝土保护层开裂;外渗海水的恒电位加速腐蚀导致混凝土中钢筋出现非均匀锈蚀,混凝土开裂的锈胀应力在3 MPa,开裂时间在25 h。

关键词：混凝土钢筋锈蚀数字图像相关(DIC) 钢筋内应变锈胀力

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刚性挡土墙粘性填土被动土压力简化计算

工程力学 2022年第5期39卷 204-209,223页

作者：彭俊国朱彦鹏兰州理工大学土木工程学院兰州730050

利用水平条分法计算刚性挡土墙粘性填土的被动土压力,得到了刚性挡土墙粘性填土时被动土压力的非线性分布表达式且计算模型满足切应力互等定理。根据摩尔-库仑准则得到侧压力系数的计算公式,并且得到了被动土压力合力的简便公式。通过... 详细信息

利用水平条分法计算刚性挡土墙粘性填土的被动土压力,得到了刚性挡土墙粘性填土时被动土压力的非线性分布表达式且计算模型满足切应力互等定理。根据摩尔-库仑准则得到侧压力系数的计算公式,并且得到了被动土压力合力的简便公式。通过两种计算模型讨论了土条带间切应力增量对被动土压力影响。将计算结果与现有经典理论进行对比分析,结果表明:当挡土墙墙背光滑且无均布荷载时该文计算公式退化为Rankine公式,当填土为无粘性土时,该文方法所得结果与考虑土拱效应的经典文献结论趋于一致,并且与现有的试验结论保持一致。

关键词：被动土压力刚性挡土墙水平条分法粘性土切应力互等定理

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基于耗能保险丝的桥梁双柱墩减震控制研究

振动与冲击 2022年第14期41卷 190-198,263页

作者：秦洪果李萍石岩王瑞兰州理工大学土木工程学院兰州730050

双柱式排架墩被广泛应用于桥梁下部结构,同时在历次破坏性地震中震害普遍且严重。基于保险丝的损伤控制理念,可通过设置防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)等可更换的耗能装置来提升双柱墩的侧向承载力和耗能能力。当BRB按人字... 详细信息

双柱式排架墩被广泛应用于桥梁下部结构,同时在历次破坏性地震中震害普遍且严重。基于保险丝的损伤控制理念,可通过设置防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)等可更换的耗能装置来提升双柱墩的侧向承载力和耗能能力。当BRB按人字形和单斜式布置时,其耗能能力不能得到充分利用。该研究将肘节式支撑系统和BRB相结合,发展一种能够放大BRB位移的肘节式耗能减震体系,从而提升了BRB的耗能减震能力,并针对此保险丝体系,推导出由桥墩材料、几何属性和位移放大系数等无量纲参数控制的BRB核心段长度取值范围表达式,还绘制了位移放大系数的三维等高线图用于保险丝的设计。选择具有不同破坏形式的两个双柱墩进行保险丝设计,确定BRB的设计参数,建立动力分析模型并输入4组不同类型的地震动进行增量动力分析,考察了人字形、单斜式和肘节式BRB保险丝体系在不同地震动强度下对双柱墩的减震效果。结果表明:同等设计条件下肘节式BRB体系的减震效果最好,BRB的变形得到了放大并充分发挥了其滞回耗能作用,从而将双柱墩的地震损伤控制在轻微破坏甚至于弹性状态,而对应的人字形BRB体系减震效果则最差。

关键词：双柱式排架墩结构保险丝防屈曲支撑(BRB) 肘节式BRB体系耗能

主动转动惯量驱动控制系统对多类型灾害源激励悬吊结构摆振响应控制研究

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振动与冲击 2019年第23期38卷 25-32页

作者：张春巍王昊青岛理工大学土木工程学院

传统的结构防灾设计中,通常将各种灾害对结构的作用分开考虑,较少考虑多类型灾害的作用。针对悬吊结构摆振运动振动控制问题,调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)、主动质量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)均无法进行有效的控制,另... 详细信息

传统的结构防灾设计中,通常将各种灾害对结构的作用分开考虑,较少考虑多类型灾害的作用。针对悬吊结构摆振运动振动控制问题,调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)、主动质量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)均无法进行有效的控制,另一方面调谐转动惯量阻尼器(Tuned Rotary Inertia Damper,TRID)存在对调谐参数等十分敏感、鲁棒性差、无法在多灾害作用下起到有效控制作用的问题,提出了主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)的概念,设计了小型比例模型振动台试验,运用Simulink进行了数值模拟分析。建立了附加ARID系统的悬吊结构平面摆振运动方程,并对运动方程进行了线性化处理,对系统控制算法进行了设计;用单轴振动台进行了正弦激励输入下结构自由衰减振动、正弦激励输入下结构强迫振动、正弦扫频激励、模拟地震动输入、模拟海洋波浪等5种类型荷载作用下,结构小型比例模型试验,利用Simulink进行了模拟多灾害输入下体系运动方程求解,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,主动转动惯量驱动控制系统可以较好地实现悬吊结构摆振控制,且在不同类型单一灾害源激励作用下均表现出稳定性好、鲁棒性好的控制性能,从机理上证明了该系统对多类型灾害源激励结构摆振响应控制应用的可行性。

关键词：摆振控制主动控制主动转动惯量驱动控制系统多类型灾害源振动台试验

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二维插层功能材料的制备及应用研究进展

化工新型材料 2022年第5期50卷 32-37页

作者：赵而法华旭江亓东美吴聪刘昭君尹兵侯东帅青岛理工大学土木工程学院青岛266033

独特的微观结构使二维材料展现出许多奇特的性质,并且其层状结构提供了可扩展的二维空间,便于客体材料(如离子、分子、纳米颗粒和聚合物链等)的插入,由此产生的插层材料表现出不同于原始二维材料与客体的性质。通过调控插层方法与过程,... 详细信息

独特的微观结构使二维材料展现出许多奇特的性质,并且其层状结构提供了可扩展的二维空间,便于客体材料(如离子、分子、纳米颗粒和聚合物链等)的插入,由此产生的插层材料表现出不同于原始二维材料与客体的性质。通过调控插层方法与过程,可以优化二维插层材料的结构与性能。综述了二维插层材料与插层化学领域的创新,较全面地介绍了二维插层材料的插层机理、方法和应用,讨论了二维插层材料的潜在应用、挑战和未来的机遇。

关键词：二维材料微观结构插层机制插层方法功能应用

纳米氧化锆和氧化硅混合体系剪切增稠液的流变性能

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材料导报 2019年第12期33卷 1969-1974页

作者：魏明海孙丽张春巍齐佩佩朱洁大连理工大学土木工程学院沈阳建筑大学土木工程学院青岛理工大学土木工程学院

剪切增稠液体（STF）是由微纳米颗粒均匀分散在某种分散剂中形成的一种新型纳米复合材料,当外界能量迫使其剪切速率超过某一定值后,STF粘度将非线性瞬时增大,表现出优异的耗能能力,从而起到缓冲、减振作用。本实验通过超声波技术和机械... 详细信息

剪切增稠液体（STF）是由微纳米颗粒均匀分散在某种分散剂中形成的一种新型纳米复合材料,当外界能量迫使其剪切速率超过某一定值后,STF粘度将非线性瞬时增大,表现出优异的耗能能力,从而起到缓冲、减振作用。本实验通过超声波技术和机械搅拌法制备不同质量分数配合比的纳米氧化锆（ZrO;）/氧化硅（SiO;）混合体系的剪切增稠液体（ZrO;/SiO;-STF）,详细研究了ZrO;纳米颗粒对硅基剪切增稠液流变行为的影响。首先利用扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪对纳米SiO;和ZrO;及ZrO;/SiO;粉末进行微观表征;然后利用旋转流变仪分别研究ZrO;的质量分数对纳米ZrO;/SiO;-STF稳态和动态流变性能的影响。微观研究表明,ZrO;/SiO;颗粒间具有显著的团聚效应;流变测试表明ZrO;/SiO;-STF体系具有显著的剪切增稠效应和剪切稀化行为,但不同颗粒间影响机制不同导致两种行为并不随着ZrO;质量分数的增加而增加。进一步研究表明,当纳米ZrO;质量分数为12%时,ZrO;/SiO;-STF体系的性能达到最优,此时,该体系不仅具有明显的剪切稀化行为,而且临界剪切增稠速率相对较小,表观粘度峰值较大。因此,所制备的ZrO;/SiO;-STF可为自适应结构提供更加有效的时变阻尼和刚度。

关键词：剪切增稠液体二氧化锆二氧化硅储能模量耗能模量

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适用于RAC框架结构的地震动强度指标研究

振动．测试与诊断 2022年第6期42卷 1084-1091,1241页

作者：侯红梅刘文锋陈冠君青岛理工大学土木工程学院青岛266033 滨州学院建筑工程学院滨州256600

再生混凝土结构的合理地震动强度指标是预测和评价其抗震响应的映射判据。基于3种层数和5种再生骨料取代率的15个结构模型,选取120条地震动记录进行时程分析,综合考虑结构高度、再生骨料取代率、地震动震源机制和是否脉冲型地震动等因... 详细信息

再生混凝土结构的合理地震动强度指标是预测和评价其抗震响应的映射判据。基于3种层数和5种再生骨料取代率的15个结构模型,选取120条地震动记录进行时程分析,综合考虑结构高度、再生骨料取代率、地震动震源机制和是否脉冲型地震动等因素的影响,评估了28个地震动强度指标与4个关键工程需求参数的相关性、有效性和充分性。研究表明:谱强度指标与工程需求参数之间具有较强的相关性;基于结构高度和再生骨料取代率的变化,不同地震动强度指标与工程需求参数相关性存在明显差异,谱速度是与4个工程需求参数综合相关性最强的地震动强度指标;再生骨料取代率、震源机制和是否脉冲型地震动都会影响相关性系数;谱强度指标表征工程需求参数具有良好的有效性和充分性。

关键词：再生混凝土框架结构地震动强度指标工程需求参数相关性有效性充分性

偏高岭土-矿渣地聚物宏观性能试验及Lasso回归模型

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复合材料学报 2022年第11期39卷 5474-5485页

作者：钟卿瑜粟淼彭晖长沙理工大学土木工程学院长沙410114

设计120组偏高岭土-矿渣地聚物净浆试验,探讨了碱激发剂浓度、模数、液固比这三个变量对地聚物净浆抗压强度、流动度和凝结时间的影响规律。基于获得的试验数据,建立Lasso多元回归模型预测了偏高岭土-矿渣地聚物净浆7天和28天抗压强度... 详细信息

设计120组偏高岭土-矿渣地聚物净浆试验,探讨了碱激发剂浓度、模数、液固比这三个变量对地聚物净浆抗压强度、流动度和凝结时间的影响规律。基于获得的试验数据,建立Lasso多元回归模型预测了偏高岭土-矿渣地聚物净浆7天和28天抗压强度、流动度、初凝及终凝时间。试验结果表明:(1)抗压强度随碱激发剂浓度的增大而提高,随液固比增大而降低,随模数的增大先提高后降低;(2)液固比增大,凝结时间延长;而模数和浓度对凝结时间的影响由碱激发剂的硅含量和碱含量决定;(3)流动度主要与碱激发剂的黏稠程度和液固比有关。模型验证结果表明:采用Lasso算法对回归模型进行正则化,避免了回归系数过大而导致的过拟合现象,提出的回归模型能准确预测偏高岭土-矿渣地聚物净浆各项宏观性能,测试集数据中的预测值与试验值的相关性系数均大于0.92。

关键词：碱激发抗压强度流动度凝结时间机器学习地聚物