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圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土构件压扭性能研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 136-147页

作者：邓然周绪红王宇航冀卫东文浩重庆大学土木工程学院重庆400045 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077 金风科创风电设备有限公司北京100176

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和... 详细信息

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和轴压比。在试验的基础上,建立TLHR-CFDST压扭构件的有限元模型,进一步分析其工作机理和参数影响。结果表明:在压扭荷载作用下,TLHR-CFDST构件在上部截面发生破坏;当锥角增大时,构件的抗扭刚度和受扭承载力下降,而空心率对受扭承载力影响较小;当轴压比不超过0.4时,构件表现出良好的延性,但当轴压比大于0.4后,构件的扭矩-扭转角曲线出现下降段,受扭承载力有较大程度的降低;在钢管的约束下,混凝土受扭开裂后可以继续承担荷载;构件在不同参数下的压扭承载力相关曲线基本一致。基于承载力相关方程,建立了适用于TLHR-CFDST构件的压扭承载力计算方法,该方法预测的承载力与试验及数值计算结果吻合较好。

关键词：中空夹层钢管混凝土构件锥角大空心率复合荷载作用静力试验有限元分析压扭性能

单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究

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岩土力学 2024年第2期45卷 353-363,374页

作者：张思奇裴华富谭道远朱鸿鹄大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 香港理工大学土木与环境工程学系中国香港南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化... 详细信息

由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化规律进行了定量分析。研究表明:在脱湿过程中孔隙分布曲线存在平移、缩放等变换。构建了t分布和双t分布函数,提取了孔隙分布曲线的自由度、峰值、峰值对应的孔隙直径作为特征参数来表征孔隙分布变化规律,发现了特征参数和土样孔隙比之间存在较好的线性关系。基于试验结果,建立了含水率-孔隙比-孔隙分布曲线关系,提出了一个考虑孔隙结构变化的重塑黏土土-水特征曲线计算框架。最后,与试验测得的土-水特征曲线进行比较,验证了所提出的计算方法的准确性。

关键词：黏土非饱和土孔隙分布曲线压汞试验土-水特征曲线干缩试验

落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

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工程地质学报 2024年第2期32卷 719-727页

作者：赵雷廖林绪刘耀鹏余志祥齐欣许浒金云涛西南交通大学土木工程学院成都610031 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基... 详细信息

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

关键词：落石被动柔性防护网非线性静力分析设计方法荷载模式试验验证

浮式风机气动推力和扭矩同时满足相似条件的模型试验方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 86-101页

作者：郝红彬郑兴陈淑玲香港理工大学土木与环境工程学系中国香港999077 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

在风浪水池中基于弗劳德相似开展的浮式风机模型试验无法同时满足雷诺相似,导致模型风机难以同时满足推力和扭矩相似。基于气动推力和扭矩相似条件,应用模型叶片几何重构方法重新求解模型风机的叶轮转速和叶片桨距角,提出了一种风机气... 详细信息

在风浪水池中基于弗劳德相似开展的浮式风机模型试验无法同时满足雷诺相似,导致模型风机难以同时满足推力和扭矩相似。基于气动推力和扭矩相似条件,应用模型叶片几何重构方法重新求解模型风机的叶轮转速和叶片桨距角,提出了一种风机气动推力和扭矩同时满足相似要求的试验方法。首先进行风洞模型试验,验证模型风机可在全风速范围内同时满足推力相似和扭矩相似要求;然后通过数值模拟验证实型和模型关于风机和浮式支撑平台之间相互作用的相似性,结果表明缩尺模型试验能较准确地预报实型系统的运动响应以及风机的气动推力和扭矩。

关键词：模型试验浮式风机气动推力相似气动扭矩相似

应用深度学习模型预测复杂平面房间内的火灾温度场

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消防科学与技术 2024年第1期43卷 51-55,64页

作者：曾彦夫李逸舟黄鑫炎香港理工大学建筑环境及能源工程学系中国香港999077

目前火灾探测系统的设计和评估主要依赖于经验模型,虽然这些模型简化了顶棚射流的特性,却未考虑建筑结构对火灾烟气行为的影响。因此,本研究采用了一种基于UNet架构的深度学习模型,以实现对复杂平面房间内顶棚下火灾温度场的快速而准确... 详细信息

目前火灾探测系统的设计和评估主要依赖于经验模型,虽然这些模型简化了顶棚射流的特性,却未考虑建筑结构对火灾烟气行为的影响。因此,本研究采用了一种基于UNet架构的深度学习模型,以实现对复杂平面房间内顶棚下火灾温度场的快速而准确的预测。模型的训练数据包括136种不同火灾工况的数值模拟结果,其中包含各种房间平面布局、火源位置和房间高度的变化。研究结果表明,该模型能够在数秒内准确预测任何给定房间平面设计中的火灾温度场,准确率高达88%。该研究可为复杂建筑的消防系统设计和优化提供人工智能视角的参考。

关键词：火灾温度场火灾探测建筑防火设计复杂建筑平面智慧消防

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超硫水泥对有害离子的固化以及长期性能研究

建筑材料学报 2024年

作者：班加星陆建鑫潘智生香港理工大学土木与环境工程学系中国地质大学(北京)水资源与环境学院

普通硅酸盐水泥（OPC）是一种广泛使用的胶凝材料，其生产会伴随大量的碳排放，为了实现碳中和，本文制备出一种由矿渣、磷石膏和阴极射线管玻璃组成的新型低碳超硫水泥（SPCS），并将其固化和长期性能与OPC进行了对比。阴极射线管玻璃... 详细信息

普通硅酸盐水泥（OPC）是一种广泛使用的胶凝材料，其生产会伴随大量的碳排放，为了实现碳中和，本文制备出一种由矿渣、磷石膏和阴极射线管玻璃组成的新型低碳超硫水泥（SPCS），并将其固化和长期性能与OPC进行了对比。阴极射线管玻璃是含有多种重金属的危险废弃物，本研究将玻璃粉作为胶凝材料以及玻璃砂作为骨料应用到SPCS与OPC中，对比了两种胶凝体系对重金属的固化效果以及耐久性。结果表明，SPCS比OPC具有更致密的孔结构，更优异的重金属固化效果以及耐久性，同时也能更显著地抑制碱骨料反应。

关键词：低碳胶凝材料固化稳定化重金属耐久性废弃玻璃

考虑随机场的盾构下穿条件下既有高铁交会行车安全性

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 95-103页

作者：唐钱龙彭立敏邓锷雷明锋吴波施成华中南大学土木工程学院湖南长沙410075 江西交通职业技术学院江西南昌330013 香港理工大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心(香港分中心)/土木及环境工程学系中国香港999077 东华理工大学土木与建筑工程学院江西南昌330013

针对路基段高铁行车安全分析常将地基土视作具有确定性参数的介质的问题,文中基于随机场理论,将地基土视为具有纵向一致性的三维介质,建立了盾构下穿既有高铁的数值模型,并基于数论选点方法模拟地基土横截面的参数随机性。为更进一步研... 详细信息

针对路基段高铁行车安全分析常将地基土视作具有确定性参数的介质的问题,文中基于随机场理论,将地基土视为具有纵向一致性的三维介质,建立了盾构下穿既有高铁的数值模型,并基于数论选点方法模拟地基土横截面的参数随机性。为更进一步研究盾构下穿高速铁路对高铁行车安全性的影响,文中建立了31自由度的高铁列车模型,结合Fluent 3D流体仿真软件和动网格技术,获得了高速列车的气动荷载时程曲线。基于概率密度演化理论分析了高铁列车以300、350和400 km/h的速度交会时的脱轨系数及其概率密度演化信息。结果表明:随机场的存在使得车辆的轮重减载率和脱轨系数具有一定的概率分布范围;在气动荷载和隧道下穿引起的既有高铁线路基变形影响下,垂向轮轨力曲线有明显的波动情况;轮重减载率最大值出现在地表沉降最大值两侧的下降段;垂向气动荷载大于横向气动荷载;随着车速的增加,轮重减载率及脱轨系数的各上限均在逐渐增大,为保证高铁交会行车的安全性,建议在盾构下穿既有线地段的高铁列车运行速度应不超过300 km/h。

关键词：行车安全性概率密度演化理论随机场地基土隧道

原位激发微生物矿化处理铅污染土的工程特性与环境安全性研究

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岩土工程学报 2024年

作者：张宇张庆王逸杰蔡国军董晓强杜延军蒋宁俊太原理工大学土木工程学院香港理工大学土木及环境工程学系东南大学岩土工程研究所安徽建筑大学土木工程学院

随着城市化进程的加速，重金属污染场地的修复、开发和再利用日益受到社会关注。以典型重金属污染物铅为研究对象，利用原位激发微生物矿化方法探究了铅浓度对土壤酸碱度、活菌数以及尿素和铵根浓度等细菌活性指标的影响，通过测试固化... 详细信息

随着城市化进程的加速，重金属污染场地的修复、开发和再利用日益受到社会关注。以典型重金属污染物铅为研究对象，利用原位激发微生物矿化方法探究了铅浓度对土壤酸碱度、活菌数以及尿素和铵根浓度等细菌活性指标的影响，通过测试固化土的无侧限抗压强度、渗透系数和毒性浸出浓度，评估了铅污染土的固化效果。结果表明，原位激发方法可以实现低铅浓度污染土中脲酶菌的富集，激发7d后土中活菌数最高可达到109CFU/g数量级，但高浓度的铅污染物将显著抑制微生物的生长与活性。原位激发MICP处理铅污染土的强度和防渗性均随固化时间呈增长趋势，其中40 mM铅污染土固化14d的强度大幅提高，渗透系数可降低至6.5×10-6m/s。铅的浸出浓度随固化时间均不断降低，低铅浓度污染土固化14d后在中性或弱酸性环境下的浸出浓度可低于0.1 mg/L。根据固化铅污染土的工程特性与环境安全性试验结果，结合环境扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和微生物16s全基因组重测序等手段，揭示了原位激发微生物矿化处理铅污染土的固化机理。

关键词：原位激发微生物诱导碳酸钙沉淀铅污染土工程特性环境安全性

考虑加载次序影响的沥青非线性疲劳损伤累积研究

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工程力学 2024年第5期41卷 68-76页

作者：房辰泽冷真郭乃胜李辉蒋继望陆国阳王昊鹏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港九龙999077 诺丁汉大学诺丁汉交通工程中心英国诺丁汉NG72RD

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累... 详细信息

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。通过开展应力控制的沥青恒幅加载疲劳试验,采用耗散伪应变能(DPSE)表征沥青疲劳损伤,分析恒幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;采用低-高和高-低两种加载次序,开展应力控制的沥青变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;基于损伤等效准则,建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,分析加载次序对疲劳损伤累积的影响。结果表明:应力控制模式下的沥青疲劳损伤,呈先缓慢后急剧的非线性增加演化趋势;恒幅加载下沥青疲劳损伤服从Miner’s准则发生线性累积,且累积寿命分数等于1;变幅加载下沥青疲劳损伤不服从Miner’s准则而发生非线性累积。低-高和高-低变幅加载次序下,沥青累积疲劳寿命随一级寿命分数的增大而分别增加和减小,累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可克服Miner’s准则缺陷,并较为准确地表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。

关键词：道路工程沥青材料非线性疲劳损伤累积加载次序耗散伪应变能疲劳寿命

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