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2020年 第50卷 第4期
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2020, 50(4): 10-18.
doi: 10.13204/j.gyjz202004003
摘要:
钢筋桁架叠合楼板具有良好的整体性能和抗震性能，并且能够减少模板用量，在装配式钢结构中得到广泛应用。但是，在混凝土结构工程中，梁、墙与板分开浇筑混凝土，梁或墙的浇筑完成上表面不平整的，一般的叠合楼板难以调整高度和位置使板面平整并达到预定标高，影响了装配效果和施工质量，为此提出高度可调节的装配式钢筋桁架叠合楼板。为研究该叠合楼板的受力性能，测得两块楼板施工阶段的钢筋的累计应变和挠度并进行使用阶段的静力承载力试验，分析了两块楼板的裂缝分布规律、钢筋应变和挠度变化规律。研究结果表明：在设计荷载下，受拉纵向钢筋并未屈服，处于开裂弹性阶段，楼板有较大的强度富余。从屈服到破坏楼板有一定的安全储备，达到极限荷载后，没有发生脆性的破坏，具有良好的延性。通过理论分析结合试验结果，对该叠合楼板使用阶段的短期刚度简化公式进行了研究，并对不同的计算方式进行对比。
钢筋桁架叠合楼板具有良好的整体性能和抗震性能，并且能够减少模板用量，在装配式钢结构中得到广泛应用。但是，在混凝土结构工程中，梁、墙与板分开浇筑混凝土，梁或墙的浇筑完成上表面不平整的，一般的叠合楼板难以调整高度和位置使板面平整并达到预定标高，影响了装配效果和施工质量，为此提出高度可调节的装配式钢筋桁架叠合楼板。为研究该叠合楼板的受力性能，测得两块楼板施工阶段的钢筋的累计应变和挠度并进行使用阶段的静力承载力试验，分析了两块楼板的裂缝分布规律、钢筋应变和挠度变化规律。研究结果表明：在设计荷载下，受拉纵向钢筋并未屈服，处于开裂弹性阶段，楼板有较大的强度富余。从屈服到破坏楼板有一定的安全储备，达到极限荷载后，没有发生脆性的破坏，具有良好的延性。通过理论分析结合试验结果，对该叠合楼板使用阶段的短期刚度简化公式进行了研究，并对不同的计算方式进行对比。
2020, 50(4): 19-23.
doi: 10.13204/j.gyjz202004004
摘要:
GQFGJX改进型模数式伸缩装置作为一种新型的桥梁结构构件，广泛应用于都香高速公路六威段上。针对此种新型伸缩装置的中梁及横梁建立了3组足尺试验模型，并进行了静载试验，以研究此种新型伸缩装置在车辆荷载作用下所选用的中梁、横梁的强度和刚度是否满足JTG D60—2015《公路桥涵设计通用规范》要求。结果表明：中梁面外抗弯刚度一般小于面内抗弯刚度，伸缩装置在车辆荷载作用下的最终破坏形式为中梁跨中面外屈曲导致失稳破坏。横梁间距不大于1.8 m时，中梁、横梁的刚度和强度均满足JTG D60—2015的要求，减小横梁间距可显著提高伸缩装置的承载能力。
GQFGJX改进型模数式伸缩装置作为一种新型的桥梁结构构件，广泛应用于都香高速公路六威段上。针对此种新型伸缩装置的中梁及横梁建立了3组足尺试验模型，并进行了静载试验，以研究此种新型伸缩装置在车辆荷载作用下所选用的中梁、横梁的强度和刚度是否满足JTG D60—2015《公路桥涵设计通用规范》要求。结果表明：中梁面外抗弯刚度一般小于面内抗弯刚度，伸缩装置在车辆荷载作用下的最终破坏形式为中梁跨中面外屈曲导致失稳破坏。横梁间距不大于1.8 m时，中梁、横梁的刚度和强度均满足JTG D60—2015的要求，减小横梁间距可显著提高伸缩装置的承载能力。
2020, 50(4): 24-29.
doi: 10.13204/j.gyjz202004005
摘要:
与普通抗震结构不同，由于隔震支座会发生竖向变形，基础隔震结构在地震作用下将会发生一定的刚体转动，进而影响上部结构的侧向刚度，而这种刚体转动在剪力墙结构中表现得尤为明显。采用ABAQUS有限元分析软件对基础隔震双肢剪力墙结构进行了非线性有限元数值模拟计算，建立30个有限元模型，通过改变隔震支座拉压刚度比值、墙体轴压比、高宽比，对比分析了隔震支座竖向变形引起的隔震层转动对双肢剪力墙隔震结构抗震性能的影响。结果表明：增大隔震支座拉压刚度比与轴压比、减小剪力墙高宽比可以减小隔震支座竖向变形引起的上部结构转动；由于上部结构转动的影响，隔震上部结构抗侧刚度明显低于相同条件抗震结构，在工程设计中应引起重视。
与普通抗震结构不同，由于隔震支座会发生竖向变形，基础隔震结构在地震作用下将会发生一定的刚体转动，进而影响上部结构的侧向刚度，而这种刚体转动在剪力墙结构中表现得尤为明显。采用ABAQUS有限元分析软件对基础隔震双肢剪力墙结构进行了非线性有限元数值模拟计算，建立30个有限元模型，通过改变隔震支座拉压刚度比值、墙体轴压比、高宽比，对比分析了隔震支座竖向变形引起的隔震层转动对双肢剪力墙隔震结构抗震性能的影响。结果表明：增大隔震支座拉压刚度比与轴压比、减小剪力墙高宽比可以减小隔震支座竖向变形引起的上部结构转动；由于上部结构转动的影响，隔震上部结构抗侧刚度明显低于相同条件抗震结构，在工程设计中应引起重视。
2020, 50(4): 30-38.
doi: 10.13204/j.gyjz202004006
摘要:
为验证悬吊煤斗质量调谐阻尼器（TMD）对火电厂结构的减震效果，建立结构有限元模型进行单向和双向地震作用下减震效果对比分析，制作缩尺比例为1∶12的结构试验模型，进行三组不同地震波在三水准地震强度下的双向振动台试验，进行煤斗与楼层固接的常规方案和采用弹性及阻尼元件与楼层连接的悬吊煤斗TMD方案的对比试验，另外，对多遇地震作用下设置悬吊煤斗TMD有无阻尼的减震效果也进行对比试验。结果表明：悬吊煤斗TMD沿结构水平纵向（X向）和横向（Y向）的耦合作用较小，可基于TMD理论对结构的水平纵向和横向分别进行参数优化，优化后的悬吊煤斗TMD对不同水准作用下结构位移控制效果显著，对多遇地震水准下加速度也有良好控制效果，且有阻尼悬吊煤斗TMD结构的位移和加速度减震效果皆优于无阻尼悬吊煤斗TMD结构。
为验证悬吊煤斗质量调谐阻尼器（TMD）对火电厂结构的减震效果，建立结构有限元模型进行单向和双向地震作用下减震效果对比分析，制作缩尺比例为1∶12的结构试验模型，进行三组不同地震波在三水准地震强度下的双向振动台试验，进行煤斗与楼层固接的常规方案和采用弹性及阻尼元件与楼层连接的悬吊煤斗TMD方案的对比试验，另外，对多遇地震作用下设置悬吊煤斗TMD有无阻尼的减震效果也进行对比试验。结果表明：悬吊煤斗TMD沿结构水平纵向（X向）和横向（Y向）的耦合作用较小，可基于TMD理论对结构的水平纵向和横向分别进行参数优化，优化后的悬吊煤斗TMD对不同水准作用下结构位移控制效果显著，对多遇地震水准下加速度也有良好控制效果，且有阻尼悬吊煤斗TMD结构的位移和加速度减震效果皆优于无阻尼悬吊煤斗TMD结构。
2020, 50(4): 39-43,38.
doi: 10.13204/j.gyjz202004007
摘要:
采用有限元方法建立了液态天然气储液罐模型，考虑流固耦合作用，通过接触方法实现了支承柱的负向位移约束并允许正向提离，完成水平单向地震作用下的动力分析，结合竖向地震进行对比，得到了锚固罐和带耗能柱脚阻尼器提离罐的地震响应，主要包括结构的位移、罐壁的等效应力、支承柱的内应力、基底剪力、倾覆弯矩和液体晃动以及支柱的提离。结果表明：柱底提离能有效降低结构应力，竖向地震对提离储液罐的动力响应有放大作用。
采用有限元方法建立了液态天然气储液罐模型，考虑流固耦合作用，通过接触方法实现了支承柱的负向位移约束并允许正向提离，完成水平单向地震作用下的动力分析，结合竖向地震进行对比，得到了锚固罐和带耗能柱脚阻尼器提离罐的地震响应，主要包括结构的位移、罐壁的等效应力、支承柱的内应力、基底剪力、倾覆弯矩和液体晃动以及支柱的提离。结果表明：柱底提离能有效降低结构应力，竖向地震对提离储液罐的动力响应有放大作用。
2020, 50(4): 44-48,65.
doi: 10.13204/j.gyjz202004008
摘要:
针对外粘贴玄武岩增强复材（BFRP）布加固杨木矩形长柱在力学性能上存在差异，分别采用间隔粘贴1层、间隔粘贴2层对木柱进行轴压力学性能试验，获得了长柱破坏形态、极限承载力、荷载-应变关系、荷载-位移关系、延性指标等。试验结果表明：杨木长柱以典型的中部弯曲破坏形式为主，与未加固长柱比较，木柱极限承载力分别提高8.75%、30.00%，横向粘贴BFRP纤维布能有效约束木柱横向变形，提高纵向变形能力，延性得到进一步改善。
针对外粘贴玄武岩增强复材（BFRP）布加固杨木矩形长柱在力学性能上存在差异，分别采用间隔粘贴1层、间隔粘贴2层对木柱进行轴压力学性能试验，获得了长柱破坏形态、极限承载力、荷载-应变关系、荷载-位移关系、延性指标等。试验结果表明：杨木长柱以典型的中部弯曲破坏形式为主，与未加固长柱比较，木柱极限承载力分别提高8.75%、30.00%，横向粘贴BFRP纤维布能有效约束木柱横向变形，提高纵向变形能力，延性得到进一步改善。
2020, 50(4): 49-53.
doi: 10.13204/j.gyjz202004009
摘要:
利用GDS动三轴试验系统，采用单轴加载的方式对红砂岩风化土进行多组固结不排水三轴试验，研究不同围压及固结应力比对红砂岩风化土动强度变化规律的影响。研究表明：循环荷载作用下红砂岩风化土的变形发展规律在不等向与等向固结条件下有很大差异；在等向固结条件下，围压的增加有助于动强度的提高；而由于红砂岩风化土的崩解破裂性和固结静偏力的剪切作用，使红砂岩风化土在不等向固结条件下的动强度小于等向固结条件下的动强度；不同围压对红砂岩风化土动应力比与振次的影响效果不显著，试样都在1 000个循环振次内发生破坏。最后，根据选定的破坏标准给出了相应的动强度曲线和动抗剪强度指标。
利用GDS动三轴试验系统，采用单轴加载的方式对红砂岩风化土进行多组固结不排水三轴试验，研究不同围压及固结应力比对红砂岩风化土动强度变化规律的影响。研究表明：循环荷载作用下红砂岩风化土的变形发展规律在不等向与等向固结条件下有很大差异；在等向固结条件下，围压的增加有助于动强度的提高；而由于红砂岩风化土的崩解破裂性和固结静偏力的剪切作用，使红砂岩风化土在不等向固结条件下的动强度小于等向固结条件下的动强度；不同围压对红砂岩风化土动应力比与振次的影响效果不显著，试样都在1 000个循环振次内发生破坏。最后，根据选定的破坏标准给出了相应的动强度曲线和动抗剪强度指标。
2020, 50(4): 54-59,18.
doi: 10.13204/j.gyjz202004010
摘要:
输电线塔混凝土基础的沉降计算是输电线路设计的重要依据，混凝土基础的沉降监测是发现输电线塔倾斜的常用手段。分层总和法是工程中常用的地基沉降计算方法，根据已有监测沉降预测未来沉降的曲线拟合算式较多，蠕变沉降实用算法是其中参数较少、物理意义较为明确的一种。分别采用分层总和法、蠕变沉降实用算法、三点法和双曲线法对山西省阳泉市铝土矿回填场地架空输电线塔基础的沉降进行计算和长期预测，结果表明蠕变沉降实用算法具有较好的适用性。为了解决曲线拟合式的可信预测区间问题，蠕变沉降实用算法给出了有效预测区间原理，预测了混凝土基础在给定误差限时的有效预测时间。
输电线塔混凝土基础的沉降计算是输电线路设计的重要依据，混凝土基础的沉降监测是发现输电线塔倾斜的常用手段。分层总和法是工程中常用的地基沉降计算方法，根据已有监测沉降预测未来沉降的曲线拟合算式较多，蠕变沉降实用算法是其中参数较少、物理意义较为明确的一种。分别采用分层总和法、蠕变沉降实用算法、三点法和双曲线法对山西省阳泉市铝土矿回填场地架空输电线塔基础的沉降进行计算和长期预测，结果表明蠕变沉降实用算法具有较好的适用性。为了解决曲线拟合式的可信预测区间问题，蠕变沉降实用算法给出了有效预测区间原理，预测了混凝土基础在给定误差限时的有效预测时间。
2020, 50(4): 60-65.
doi: 10.13204/j.gyjz202004011
摘要:
针对某变电站填方地基边坡处理实际工程，开展不同土工加筋方式处理的填方边坡模型试验，测试坡体竖向沉降及侧向位移，对比素土边坡（未加筋）、普通加筋边坡和包裹式加筋边坡的变形和稳定性。在此基础上开展有限元分析，并将数值结果与试验结果进行对比。结果表明：加筋效应随着荷载增大而增大；普通加筋和包裹式加筋能有效减小边坡坡顶沉降和侧向位移；加筋对坡体塑性区贯通产生隔断效应，由此提高边坡稳定性；普通加筋和包裹式加筋的极限荷载分别是素土边坡的1.7和1.9倍；包裹式加筋的极限荷载是普通加筋方式的1.12倍。
针对某变电站填方地基边坡处理实际工程，开展不同土工加筋方式处理的填方边坡模型试验，测试坡体竖向沉降及侧向位移，对比素土边坡（未加筋）、普通加筋边坡和包裹式加筋边坡的变形和稳定性。在此基础上开展有限元分析，并将数值结果与试验结果进行对比。结果表明：加筋效应随着荷载增大而增大；普通加筋和包裹式加筋能有效减小边坡坡顶沉降和侧向位移；加筋对坡体塑性区贯通产生隔断效应，由此提高边坡稳定性；普通加筋和包裹式加筋的极限荷载分别是素土边坡的1.7和1.9倍；包裹式加筋的极限荷载是普通加筋方式的1.12倍。
2020, 50(4): 66-70.
doi: 10.13204/j.gyjz202004012
摘要:
以在建地铁隧道下穿既有工程为研究对象，对既有车行隧道结构变形以及地层土体变形影响情况进行综合分析并提出新建盾构隧道合理的掘进方案。主要研究工作：以广州地铁21号线黄村站—世界大观站盾构区间下穿既有车行隧道案例为依托，利用有限元软件和有限差分软件分别进行数值建模和计算分析，制定左右线新建隧道不同错距的掘进方案，研究左右线新建盾构掘进面错距大小对其下穿既有车行隧道的变形影响，得到合理的施工错距范围。
以在建地铁隧道下穿既有工程为研究对象，对既有车行隧道结构变形以及地层土体变形影响情况进行综合分析并提出新建盾构隧道合理的掘进方案。主要研究工作：以广州地铁21号线黄村站—世界大观站盾构区间下穿既有车行隧道案例为依托，利用有限元软件和有限差分软件分别进行数值建模和计算分析，制定左右线新建隧道不同错距的掘进方案，研究左右线新建盾构掘进面错距大小对其下穿既有车行隧道的变形影响，得到合理的施工错距范围。
2020, 50(4): 71-75.
doi: 10.13204/j.gyjz202004013
摘要:
竹材是中国传统建筑中常用的建筑材料，不但轻质高强，而且绿色环保，具有"植物钢筋"的美誉。在发展绿色节能建筑方面，生长速度快、可分解再生、固碳效率高的竹子具有天然优势。然而，生物质材料力学强度具有离散性大等缺点，原竹的工程应用受到一定限制。为此，对湖北咸宁产毛竹采用无损预测，研究变量包括节间长度、外周长、截面积、壁厚、维管束面积占比、含水率变化等。在表观属性分析以及轴压试验的基础上，提出毛竹承载力评估模型，为竹材的工程应用提供参考。
竹材是中国传统建筑中常用的建筑材料，不但轻质高强，而且绿色环保，具有"植物钢筋"的美誉。在发展绿色节能建筑方面，生长速度快、可分解再生、固碳效率高的竹子具有天然优势。然而，生物质材料力学强度具有离散性大等缺点，原竹的工程应用受到一定限制。为此，对湖北咸宁产毛竹采用无损预测，研究变量包括节间长度、外周长、截面积、壁厚、维管束面积占比、含水率变化等。在表观属性分析以及轴压试验的基础上，提出毛竹承载力评估模型，为竹材的工程应用提供参考。
2020, 50(4): 76-81.
doi: 10.13204/j.gyjz202004014
摘要:
采用钠水玻璃（Na2O·mSiO2）激发高活性偏高岭土和粉煤灰的混合物制备地聚物混凝土，研究地聚物混凝土在盐溶液中（3.5% NaCl溶液、3.5% Na2SO4溶液、3.5% Na2SO4溶液+3.5% NaCl溶液和纯水）经过冻融循环后的损伤程度，分析各冻融循环周期下试件的表观形貌变化、质量损失率变化和相对动弹性模量变化规律。结果表明：盐侵蚀作用下，随着冻融次数的增加，试件表面浆体的剥落现象越来越明显，质量和相对动弹性模量损失严重。由质量损失率和相对动弹性模量变化曲线可知，在四种溶液中相同冻融次数下，地聚物混凝土的冻融破坏程度由强到弱依次为复合盐冻、氯盐冻、水冻、硫酸盐冻，说明复盐环境对地聚物混凝土的抗冻性能最不利。研究成果可为盐水与冻融环境中的地聚物混凝土结构工程设计提供一些理论参考。
采用钠水玻璃（Na2O·mSiO2）激发高活性偏高岭土和粉煤灰的混合物制备地聚物混凝土，研究地聚物混凝土在盐溶液中（3.5% NaCl溶液、3.5% Na2SO4溶液、3.5% Na2SO4溶液+3.5% NaCl溶液和纯水）经过冻融循环后的损伤程度，分析各冻融循环周期下试件的表观形貌变化、质量损失率变化和相对动弹性模量变化规律。结果表明：盐侵蚀作用下，随着冻融次数的增加，试件表面浆体的剥落现象越来越明显，质量和相对动弹性模量损失严重。由质量损失率和相对动弹性模量变化曲线可知，在四种溶液中相同冻融次数下，地聚物混凝土的冻融破坏程度由强到弱依次为复合盐冻、氯盐冻、水冻、硫酸盐冻，说明复盐环境对地聚物混凝土的抗冻性能最不利。研究成果可为盐水与冻融环境中的地聚物混凝土结构工程设计提供一些理论参考。
2020, 50(4): 82-87.
doi: 10.13204/j.gyjz202004015
摘要:
为解决混凝土排水管使用过程中受污水腐蚀而过早破坏的问题，提出采用超高性能混凝土（UHPC）替代普通混凝土的技术思路。为研究其可行性，进行了UHPC抗污水腐蚀性能的试验研究。采用模拟工业废水、无机酸、有机酸等三种模拟污水溶液，对比研究UHPC和普通混凝土的抗污水腐蚀性能。研究表明：在三种不同溶液浸泡情况下，UHPC也会受到腐蚀，但其抗污水腐蚀性能要明显优于普通混凝土；在腐蚀最为严重的有机酸溶液中，普通混凝土浸泡6个月后抗压强度几乎丧失，而UHPC还能保持70%的抗压强度；UHPC内部结构十分致密，孔隙率极低，外界腐蚀离子只能通过表层进行腐蚀，这是其具有优异抗污水腐蚀性能的主要原因。以UHPC取代普通混凝土，能够有效解决混凝土排水管易受污水腐蚀、寿命不足的问题。虽然UHPC排水管的材料单价较高，但其壁厚和自重较低、管道寿命大幅延长、维修次数大幅减少，其全寿命周期的综合成本将低于普通混凝土排水管。
为解决混凝土排水管使用过程中受污水腐蚀而过早破坏的问题，提出采用超高性能混凝土（UHPC）替代普通混凝土的技术思路。为研究其可行性，进行了UHPC抗污水腐蚀性能的试验研究。采用模拟工业废水、无机酸、有机酸等三种模拟污水溶液，对比研究UHPC和普通混凝土的抗污水腐蚀性能。研究表明：在三种不同溶液浸泡情况下，UHPC也会受到腐蚀，但其抗污水腐蚀性能要明显优于普通混凝土；在腐蚀最为严重的有机酸溶液中，普通混凝土浸泡6个月后抗压强度几乎丧失，而UHPC还能保持70%的抗压强度；UHPC内部结构十分致密，孔隙率极低，外界腐蚀离子只能通过表层进行腐蚀，这是其具有优异抗污水腐蚀性能的主要原因。以UHPC取代普通混凝土，能够有效解决混凝土排水管易受污水腐蚀、寿命不足的问题。虽然UHPC排水管的材料单价较高，但其壁厚和自重较低、管道寿命大幅延长、维修次数大幅减少，其全寿命周期的综合成本将低于普通混凝土排水管。
2020, 50(4): 88-92.
doi: 10.13204/j.gyjz202004016
摘要:
喷射混凝土具有凝结时间短、黏结强度高、支护效果好等优点，但目前喷射混凝土施工过程中普遍存在回弹率过大、喷射质量不达标等不足。以重庆红岩村隧道项目初支喷射混凝土为工程背景，采用现场试验和数值模拟方法研究了聚乙烯醇短切纤维喷射混凝土中纤维的最优掺量，以及对喷射混凝土回弹率和隧道洞室的稳定性、围岩变形等方面的影响。研究结果表明：一定量的聚乙烯醇短切纤维会降低隧道喷射混凝土的回弹率，其最优掺量为0.132%；相比于普通喷射混凝土，采用聚乙烯醇短切纤维喷射混凝土可使隧道洞室失稳时的竖向位移和水平位移减小，最大减小幅度分别可达2.0%和4.3%；喷射混凝土层最大应力较普通混凝土可增大14.3%。
喷射混凝土具有凝结时间短、黏结强度高、支护效果好等优点，但目前喷射混凝土施工过程中普遍存在回弹率过大、喷射质量不达标等不足。以重庆红岩村隧道项目初支喷射混凝土为工程背景，采用现场试验和数值模拟方法研究了聚乙烯醇短切纤维喷射混凝土中纤维的最优掺量，以及对喷射混凝土回弹率和隧道洞室的稳定性、围岩变形等方面的影响。研究结果表明：一定量的聚乙烯醇短切纤维会降低隧道喷射混凝土的回弹率，其最优掺量为0.132%；相比于普通喷射混凝土，采用聚乙烯醇短切纤维喷射混凝土可使隧道洞室失稳时的竖向位移和水平位移减小，最大减小幅度分别可达2.0%和4.3%；喷射混凝土层最大应力较普通混凝土可增大14.3%。
2020, 50(4): 93-96.
doi: 10.13204/j.gyjz202004017
摘要:
在旧城区改造建设过程中，时常针对影响拟建工程的天然或人工构筑物进行清障工作。在清障过程中对关键构筑物实施保护越来越成为建筑工程师们关注的焦点。为此，结合上海软土地层中采用全回转套筒钻机进行拔桩工程实例，通过实测数据分析拔桩的施工工序及对邻近构筑物的沉降影响。分析结果表明：为控制邻近构筑物沉降变形，需要合理安排清障的施工顺序并及时对施工过程中发生的事故进行工程应急处理。
在旧城区改造建设过程中，时常针对影响拟建工程的天然或人工构筑物进行清障工作。在清障过程中对关键构筑物实施保护越来越成为建筑工程师们关注的焦点。为此，结合上海软土地层中采用全回转套筒钻机进行拔桩工程实例，通过实测数据分析拔桩的施工工序及对邻近构筑物的沉降影响。分析结果表明：为控制邻近构筑物沉降变形，需要合理安排清障的施工顺序并及时对施工过程中发生的事故进行工程应急处理。
2020, 50(4): 97-102,92.
doi: 10.13204/j.gyjz202004018
摘要:
在考虑覆膜效应基础上，对无内环支结构整体模型进行协同找形研究，同时给出了协同找形步骤，并论证了找形结果的正确性。最后，对结构进行了静力分析、参数化分析以及动力特性分析。结果表明：索承式膜屋盖具有抵抗外荷载的能力，但考虑膜面排水、褶皱以及单片膜面的面积，该类屋盖适用于中小型跨度结构；膜材自重、泊松比以及边索预应力对索承式膜屋盖影响较小，而膜材的弹性模量和初始预张力对膜屋盖的影响较大；结构的振型主要表现为上、下振动并伴随平面索桁架的局部扭转，因此对整体结构受力并无不利影响。
在考虑覆膜效应基础上，对无内环支结构整体模型进行协同找形研究，同时给出了协同找形步骤，并论证了找形结果的正确性。最后，对结构进行了静力分析、参数化分析以及动力特性分析。结果表明：索承式膜屋盖具有抵抗外荷载的能力，但考虑膜面排水、褶皱以及单片膜面的面积，该类屋盖适用于中小型跨度结构；膜材自重、泊松比以及边索预应力对索承式膜屋盖影响较小，而膜材的弹性模量和初始预张力对膜屋盖的影响较大；结构的振型主要表现为上、下振动并伴随平面索桁架的局部扭转，因此对整体结构受力并无不利影响。
2020, 50(4): 103-110.
doi: 10.13204/j.gyjz202004019
摘要:
索拱桁架-单层柱面网壳结构综合了索拱桁架与单层网壳结构的优点，可减小支座水平推力、减小单层网壳纵向跨度、提高结构的稳定性，从而实现结构更大跨度的跨越。以一拟建198 m跨、且需支承于15 m高单排混凝土柱列的大跨度煤棚钢结构屋盖为工程背景，开展大跨度索拱桁架-单层柱面网壳结构的设计分析工作，对结构的预应力设计值进行优化分析并在此基础上详细分析结构静动力特性，论证借助索拱桁架-单层柱面网壳结构跨越近200 m级跨度的可行性，揭示结构在各种可能荷载工况下的内力及变形分布规律，并利用ANSYS有限元软件计算了结构的线弹性屈曲特征值和考虑材料和几何双重非线性的极限承载力。
索拱桁架-单层柱面网壳结构综合了索拱桁架与单层网壳结构的优点，可减小支座水平推力、减小单层网壳纵向跨度、提高结构的稳定性，从而实现结构更大跨度的跨越。以一拟建198 m跨、且需支承于15 m高单排混凝土柱列的大跨度煤棚钢结构屋盖为工程背景，开展大跨度索拱桁架-单层柱面网壳结构的设计分析工作，对结构的预应力设计值进行优化分析并在此基础上详细分析结构静动力特性，论证借助索拱桁架-单层柱面网壳结构跨越近200 m级跨度的可行性，揭示结构在各种可能荷载工况下的内力及变形分布规律，并利用ANSYS有限元软件计算了结构的线弹性屈曲特征值和考虑材料和几何双重非线性的极限承载力。
2020, 50(4): 111-117,87.
doi: 10.13204/j.gyjz202004020
摘要:
为了研究内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器的刚度匹配关系对波形钢板剪力墙抗震性能的影响，设计了1个带阻尼器的钢板剪力墙试件，针对更换阻尼器前后的试件进行了两次拟静力加载。试验结果表明：阻尼器腹板厚度过大使内嵌钢板先于阻尼器腹板发生变形，导致剪力墙试件耗能能力不能充分发挥；降低阻尼器腹板厚度，可以提高剪力墙的耗能能力，但其承载力下降。证明内嵌钢板与阻尼器的刚度匹配关系对剪力墙的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能有关键影响。为了探究两者的合理匹配关系，通过ABAQUS有限元软件建立32个模型进行数值模拟，通过改变阻尼器腹板厚度、内嵌钢板的波纹肋方向和钢板厚度来改变阻尼器与内嵌钢板的匹配刚度，对比数值分析结果和试验结果得出：有限元分析结果和试验结果吻合度较高，波纹肋沿水平方向使试件承载力下降较大；波纹肋沿竖直方向，内嵌钢板厚度和阻尼器腹板厚度分别为5，6 mm时，试件承载力较高、延性较好，抗震性能较好。
为了研究内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器的刚度匹配关系对波形钢板剪力墙抗震性能的影响，设计了1个带阻尼器的钢板剪力墙试件，针对更换阻尼器前后的试件进行了两次拟静力加载。试验结果表明：阻尼器腹板厚度过大使内嵌钢板先于阻尼器腹板发生变形，导致剪力墙试件耗能能力不能充分发挥；降低阻尼器腹板厚度，可以提高剪力墙的耗能能力，但其承载力下降。证明内嵌钢板与阻尼器的刚度匹配关系对剪力墙的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能有关键影响。为了探究两者的合理匹配关系，通过ABAQUS有限元软件建立32个模型进行数值模拟，通过改变阻尼器腹板厚度、内嵌钢板的波纹肋方向和钢板厚度来改变阻尼器与内嵌钢板的匹配刚度，对比数值分析结果和试验结果得出：有限元分析结果和试验结果吻合度较高，波纹肋沿水平方向使试件承载力下降较大；波纹肋沿竖直方向，内嵌钢板厚度和阻尼器腹板厚度分别为5，6 mm时，试件承载力较高、延性较好，抗震性能较好。
2020, 50(4): 118-124.
doi: 10.13204/j.gyjz202004021
摘要:
为改善楼板保温和受力性能，结合M型型钢与保温板特点，提出一种新型构造形式的楼板——M型型钢桁架楼板。通过对两块不同型钢厚度M型型钢桁架楼板的静力试验，基于M型型钢的特点并结合现有理论提出适用于M型型钢桁架楼板的型钢等效计算式和对应楼板开裂荷载、承载力计算式。试验与理论计算结果表明：该楼板整体刚度和承载力较大，当均布荷载达到荷载设计值时，楼板跨中变形远小于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求，具有较大安全储备；楼板截面符合平截面假定；峰值荷载理论计算结果与试验结果误差较小，型钢等效计算式和承载力计算式合理有效。
为改善楼板保温和受力性能，结合M型型钢与保温板特点，提出一种新型构造形式的楼板——M型型钢桁架楼板。通过对两块不同型钢厚度M型型钢桁架楼板的静力试验，基于M型型钢的特点并结合现有理论提出适用于M型型钢桁架楼板的型钢等效计算式和对应楼板开裂荷载、承载力计算式。试验与理论计算结果表明：该楼板整体刚度和承载力较大，当均布荷载达到荷载设计值时，楼板跨中变形远小于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求，具有较大安全储备；楼板截面符合平截面假定；峰值荷载理论计算结果与试验结果误差较小，型钢等效计算式和承载力计算式合理有效。
2020, 50(4): 125-131,144.
doi: 10.13204/j.gyjz202004022
摘要:
为分析不锈钢T形件螺栓连接的静力承载性能，建立了能够准确考虑不锈钢材料力学性能、接触关系和撬力作用的有限元模型，对其进行数值分析，得出了主要参数对T形件连接静力承载性能影响规律：随着翼缘厚度的增加，T形件破坏模式由翼缘完全屈服（模式1）逐渐变为螺栓断裂（模式3）；螺栓孔到腹板边缘距离的增大及翼缘材料名义屈服强度的降低仅会降低属于破坏模式1和翼缘屈服同时螺栓断裂（模式2）的T形件的承载力；螺栓直径的增大会提高T形件的承载力。考虑不锈钢材料的应变硬化能力，对翼缘板塑性弯矩进行修正，提出了不锈钢T形件螺栓连接的承载力建议计算方法。
为分析不锈钢T形件螺栓连接的静力承载性能，建立了能够准确考虑不锈钢材料力学性能、接触关系和撬力作用的有限元模型，对其进行数值分析，得出了主要参数对T形件连接静力承载性能影响规律：随着翼缘厚度的增加，T形件破坏模式由翼缘完全屈服（模式1）逐渐变为螺栓断裂（模式3）；螺栓孔到腹板边缘距离的增大及翼缘材料名义屈服强度的降低仅会降低属于破坏模式1和翼缘屈服同时螺栓断裂（模式2）的T形件的承载力；螺栓直径的增大会提高T形件的承载力。考虑不锈钢材料的应变硬化能力，对翼缘板塑性弯矩进行修正，提出了不锈钢T形件螺栓连接的承载力建议计算方法。
2020, 50(4): 132-137.
doi: 10.13204/j.gyjz202004023
摘要:
为评估混凝土时变特性对组合梁长期性能的影响，以某钢-混凝土组合梁长期试验为对象，进行有限元模拟分析，通过定义混凝土材料徐变函数、有效模量法和调整钢混结合面抗剪刚度3种方法模拟混凝土的长期性能，根据计算分析提出一种组合梁长期挠度的计算方法。结果表明：采用3种模拟方法均能较好地模拟组合梁的长期变形，但只调整钢混结合面抗剪刚度的模拟方法不能用于分析结构的局部应力分布；计算得到的组合梁长期挠度与试验实测值吻合良好，并与多个不同组合梁试验结果一致。
为评估混凝土时变特性对组合梁长期性能的影响，以某钢-混凝土组合梁长期试验为对象，进行有限元模拟分析，通过定义混凝土材料徐变函数、有效模量法和调整钢混结合面抗剪刚度3种方法模拟混凝土的长期性能，根据计算分析提出一种组合梁长期挠度的计算方法。结果表明：采用3种模拟方法均能较好地模拟组合梁的长期变形，但只调整钢混结合面抗剪刚度的模拟方法不能用于分析结构的局部应力分布；计算得到的组合梁长期挠度与试验实测值吻合良好，并与多个不同组合梁试验结果一致。
2020, 50(4): 138-144.
doi: 10.13204/j.gyjz202004024
摘要:
依托大跨度桥梁构建观光平台和提升旅游景点，是开发旅游资源、谋求经济和社会利益的重大举措。在大跨度悬索桥桥塔顶部建设观光平台，需依附现有塔柱布设电梯井。电梯井的布置将改变塔柱的外形，并显著增大风荷载作用截面，可能影响桥梁的安全与正常使用。通过采用基于SST k-ω湍流模型的RANS方程，对新增观光电梯的桥塔进行了多工况计算流体动力学计算（雷诺数Re=7.7×106），获得了新桥塔多工况下横向阻力系数。结果表明：增设电梯与楼梯井导致桥塔风荷载显著增大；电梯和楼梯井与原桥塔连接的镂空处理和平面棱角的圆角处理，可以显著降低桥塔横向阻力系数；塔柱截面的增大导致上下游塔柱间气动干扰效应增大，但这种干扰效应随风向角变化；JTG/T 3360-01—2018《公路桥梁抗风设计规范》中基于单桥塔的横向阻力系数建议值可能不安全，也无法反映塔柱之间的干扰效应；桥塔横桥向风荷载的显著增大可能导致桥塔横梁抗剪承载力不足，在大桥上建造此类观光结构时，应注意横梁的抗剪设计。
依托大跨度桥梁构建观光平台和提升旅游景点，是开发旅游资源、谋求经济和社会利益的重大举措。在大跨度悬索桥桥塔顶部建设观光平台，需依附现有塔柱布设电梯井。电梯井的布置将改变塔柱的外形，并显著增大风荷载作用截面，可能影响桥梁的安全与正常使用。通过采用基于SST k-ω湍流模型的RANS方程，对新增观光电梯的桥塔进行了多工况计算流体动力学计算（雷诺数Re=7.7×106），获得了新桥塔多工况下横向阻力系数。结果表明：增设电梯与楼梯井导致桥塔风荷载显著增大；电梯和楼梯井与原桥塔连接的镂空处理和平面棱角的圆角处理，可以显著降低桥塔横向阻力系数；塔柱截面的增大导致上下游塔柱间气动干扰效应增大，但这种干扰效应随风向角变化；JTG/T 3360-01—2018《公路桥梁抗风设计规范》中基于单桥塔的横向阻力系数建议值可能不安全，也无法反映塔柱之间的干扰效应；桥塔横桥向风荷载的显著增大可能导致桥塔横梁抗剪承载力不足，在大桥上建造此类观光结构时，应注意横梁的抗剪设计。
2020, 50(4): 145-150.
doi: 10.13204/j.gyjz202004025
摘要:
欧洲标准4（EN 1994-2）将徐变不利影响表示为混凝土弹性模量的折减系数，该系数是用定值徐变因子和徐变系数表示的时间的函数。但定值徐变因子不能反映钢梁高度等重要参数，有必要推导解析算式作为补充。基于徐变微分本构方程，在合理简化基础上推导轴压徐变因子和弯曲徐变因子的算式，分别用于换算混凝土等效钢的面积和惯性矩。通过微分方程组的电算解验证，这两个算式可行。对钢梁高度进行参数分析，结果表明：EN 1994-2的折减系数符合组合梁挠曲刚度随时间增长而降低的规律，但会低估各种不利影响，而且随着钢梁高度的增加偏差加大。
欧洲标准4（EN 1994-2）将徐变不利影响表示为混凝土弹性模量的折减系数，该系数是用定值徐变因子和徐变系数表示的时间的函数。但定值徐变因子不能反映钢梁高度等重要参数，有必要推导解析算式作为补充。基于徐变微分本构方程，在合理简化基础上推导轴压徐变因子和弯曲徐变因子的算式，分别用于换算混凝土等效钢的面积和惯性矩。通过微分方程组的电算解验证，这两个算式可行。对钢梁高度进行参数分析，结果表明：EN 1994-2的折减系数符合组合梁挠曲刚度随时间增长而降低的规律，但会低估各种不利影响，而且随着钢梁高度的增加偏差加大。
2020, 50(4): 151-155.
doi: 10.13204/j.gyjz202004026
摘要:
考虑复材纤维（FRP）筋与混凝土之间的拉伸刚化现象，建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序，对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型，该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上，探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。
考虑复材纤维（FRP）筋与混凝土之间的拉伸刚化现象，建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序，对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型，该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上，探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。
2020, 50(4): 156-161,137.
doi: 10.13204/j.gyjz202004027
摘要:
通过对再生粗骨料取代率、剪跨比、配筋率为参考因素的玄武岩复材（BFRP）筋再生混凝土梁抗剪性能试验研究，分析梁的裂缝扩展和破坏模式以及再生粗骨料取代率、剪跨比和配筋率对试验梁抗剪承载力的影响，并将试验结果与中、美、日、加四个国家的技术标准推荐算式的计算结果进行比较。结果表明：BFRP筋混凝土梁主要发生两种剪切破坏，其中9根试验梁发生剪压破坏，2根试验梁发生斜拉破坏；BFRP筋混凝土梁挠度随BFRP配筋率和剪跨比的增大均减小，当再生粗骨料取代率为30%、60%时，BFRP筋再生混凝土梁挠度与BFRP筋普通混凝土梁差别不大；BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力低于BFRP筋普通混凝土梁；美国标准ACI 440.1R-15的计算值最保守，中国标准GB 50608—2010、日本标准JSCE 1997次之，而加拿大标准CSA.S 806-12在计算BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力时吻合度更好并具有安全度。
通过对再生粗骨料取代率、剪跨比、配筋率为参考因素的玄武岩复材（BFRP）筋再生混凝土梁抗剪性能试验研究，分析梁的裂缝扩展和破坏模式以及再生粗骨料取代率、剪跨比和配筋率对试验梁抗剪承载力的影响，并将试验结果与中、美、日、加四个国家的技术标准推荐算式的计算结果进行比较。结果表明：BFRP筋混凝土梁主要发生两种剪切破坏，其中9根试验梁发生剪压破坏，2根试验梁发生斜拉破坏；BFRP筋混凝土梁挠度随BFRP配筋率和剪跨比的增大均减小，当再生粗骨料取代率为30%、60%时，BFRP筋再生混凝土梁挠度与BFRP筋普通混凝土梁差别不大；BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力低于BFRP筋普通混凝土梁；美国标准ACI 440.1R-15的计算值最保守，中国标准GB 50608—2010、日本标准JSCE 1997次之，而加拿大标准CSA.S 806-12在计算BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力时吻合度更好并具有安全度。
2020, 50(4): 162-167,150.
doi: 10.13204/j.gyjz202004028
摘要:
针对500 kV线路和220 kV线路采用玻璃纤维增强复合材料制造的复合横担开展受力性能研究，进行不同荷载工况下两类复合横担的静力试验和数值分析，考察承载和变形性能，分析极限承载能力。研究结果表明：各试验工况下复合横担整体稳定，连接可靠；各应变或位移测点的有限元曲线与试验曲线比较吻合且基本呈线性关系；各测点的残余应变或位移在卸载后均较小；两类复合横担整体均处于弹性工作阶段且均具有一定安全储备，500 kV线路和220 kV线路复合横担的极限承载为各自最不利工况下设计荷载的2.9倍和1.7倍。
针对500 kV线路和220 kV线路采用玻璃纤维增强复合材料制造的复合横担开展受力性能研究，进行不同荷载工况下两类复合横担的静力试验和数值分析，考察承载和变形性能，分析极限承载能力。研究结果表明：各试验工况下复合横担整体稳定，连接可靠；各应变或位移测点的有限元曲线与试验曲线比较吻合且基本呈线性关系；各测点的残余应变或位移在卸载后均较小；两类复合横担整体均处于弹性工作阶段且均具有一定安全储备，500 kV线路和220 kV线路复合横担的极限承载为各自最不利工况下设计荷载的2.9倍和1.7倍。
2020, 50(4): 168-174,155.
doi: 10.13204/j.gyjz202004029
摘要:
紫禁城古建筑屋顶施工快要完成时，施工人员会在正脊的正中埋设宝匣，宝匣内放置镇物，并举行隆重的"合龙"仪式。为更好地保护古建筑，基于工程实例与史料文献相结合的方法，对紫禁城古建筑宝匣、镇物及"合龙"仪式的文化内涵进行分析。结果表明：宝匣作为安放镇物的盒子，其材质和尺寸因建筑而各异；宝匣安放在正脊正中的位置与古代"天人合一""王者居中"的思想密切相关；宝匣内镇物内容为祈福辟邪的物品，数量多为五，其主要原因在于数字"五"代表古人的宇宙空间观念；宝匣的合龙仪式为古代祭祀礼仪的一种，未婚男工是"合龙"的主要执行者，其主要原因与古代"神灵教化""阳气驱邪"等观念密切相关。
紫禁城古建筑屋顶施工快要完成时，施工人员会在正脊的正中埋设宝匣，宝匣内放置镇物，并举行隆重的"合龙"仪式。为更好地保护古建筑，基于工程实例与史料文献相结合的方法，对紫禁城古建筑宝匣、镇物及"合龙"仪式的文化内涵进行分析。结果表明：宝匣作为安放镇物的盒子，其材质和尺寸因建筑而各异；宝匣安放在正脊正中的位置与古代"天人合一""王者居中"的思想密切相关；宝匣内镇物内容为祈福辟邪的物品，数量多为五，其主要原因在于数字"五"代表古人的宇宙空间观念；宝匣的合龙仪式为古代祭祀礼仪的一种，未婚男工是"合龙"的主要执行者，其主要原因与古代"神灵教化""阳气驱邪"等观念密切相关。
2020, 50(4): 175-179.
doi: 10.13204/j.gyjz202004030
摘要:
随着基础建设越来越完善，基建作业复杂性逐渐增加，相应的风险因素也随之增多。为营造安全良好的施工环境，降低工程风险，提升基建人员的安全风险管控意识，开展了基于物联网技术的基建安全风险研究，分析高支模、深基坑等关键性施工部位的风险因素，排除了大部分施工过程中的风险。模拟表现：智能监控系统能够在危险发生前及时预警，为现场工作人员提供安全警示，同时也能辅助管理人员进行安全风险管控。物联网技术自动化、实时性的特点提高了现场安全监测的频率，缩短了异常响应的时间，提高了施工现场的安全监测及预警水平，形成了涉及临时支撑监测风险作业面的实时感知、及时传输、智能识别和分析预警的整体解决方案，有效推动了泛在电力物联网与输变电工程基建工作的融合。
随着基础建设越来越完善，基建作业复杂性逐渐增加，相应的风险因素也随之增多。为营造安全良好的施工环境，降低工程风险，提升基建人员的安全风险管控意识，开展了基于物联网技术的基建安全风险研究，分析高支模、深基坑等关键性施工部位的风险因素，排除了大部分施工过程中的风险。模拟表现：智能监控系统能够在危险发生前及时预警，为现场工作人员提供安全警示，同时也能辅助管理人员进行安全风险管控。物联网技术自动化、实时性的特点提高了现场安全监测的频率，缩短了异常响应的时间，提高了施工现场的安全监测及预警水平，形成了涉及临时支撑监测风险作业面的实时感知、及时传输、智能识别和分析预警的整体解决方案，有效推动了泛在电力物联网与输变电工程基建工作的融合。
2020, 50(4): 180-185.
doi: 10.13204/j.gyjz202004031
摘要:
英国是遗产大国，从世界文化遗产名录来看，其数量和保护情况，都有着独一无二的优势。这源于在漫长的遗产保护过程中，英国有着自己的保护理念和方式、方法，且累积了丰富的遗产保护经验。在文化维度下，研究英国的两座古城——约克和巴斯的遗产保护情况，通过对古城中的建筑，街巷及周边环境，城墙等的比较分析，探析在人文视角下的英国遗产的保护与传承的经验，进而讨论了这些经验对我国遗产保护的启示。
英国是遗产大国，从世界文化遗产名录来看，其数量和保护情况，都有着独一无二的优势。这源于在漫长的遗产保护过程中，英国有着自己的保护理念和方式、方法，且累积了丰富的遗产保护经验。在文化维度下，研究英国的两座古城——约克和巴斯的遗产保护情况，通过对古城中的建筑，街巷及周边环境，城墙等的比较分析，探析在人文视角下的英国遗产的保护与传承的经验，进而讨论了这些经验对我国遗产保护的启示。
