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2020年 第50卷 第8期
2020, 50(8): 1-4.
doi: 10.13204/j.gyjzG20081013
摘要:
在介绍国家重点研发计划《工业化建筑部品与构配件制造关键技术及示范》项目的立项目的和意义的基础上，重点对工业化建筑模数协调、产品体系、标准化与系列化的生产制造技术、柔性制造、钢结构智能制造方面的关键技术和产品研发成果进行总结，相关内容基本涵盖了目前工业化建筑制造领域的技术难点和行业热点。
在介绍国家重点研发计划《工业化建筑部品与构配件制造关键技术及示范》项目的立项目的和意义的基础上，重点对工业化建筑模数协调、产品体系、标准化与系列化的生产制造技术、柔性制造、钢结构智能制造方面的关键技术和产品研发成果进行总结，相关内容基本涵盖了目前工业化建筑制造领域的技术难点和行业热点。
2020, 50(8): 5-9.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052506
摘要:
为推动建立适用于我国的装配式建筑公差理论体系，在分析国际标准化组织有关建筑公差标准体系相关内容的基础上，基于概率统计理论，提出装配构件尺寸可变性作为公差或偏差分析的基本假定，并分析建筑公差计算公式的几何意义和空间关系，给出了确定部品部件目标尺寸的方法，同时也给出了有关组合件偏差分配的计算流程和方法，从完善我国工业化建筑公差体系的角度出发，论述了目前国际标准公差应用的有效性和应用价值，给出了完善我国工业化建筑公差体系的建议。
为推动建立适用于我国的装配式建筑公差理论体系，在分析国际标准化组织有关建筑公差标准体系相关内容的基础上，基于概率统计理论，提出装配构件尺寸可变性作为公差或偏差分析的基本假定，并分析建筑公差计算公式的几何意义和空间关系，给出了确定部品部件目标尺寸的方法，同时也给出了有关组合件偏差分配的计算流程和方法，从完善我国工业化建筑公差体系的角度出发，论述了目前国际标准公差应用的有效性和应用价值，给出了完善我国工业化建筑公差体系的建议。
2020, 50(8): 10-15.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052509
摘要:
建筑工业化的快速发展对预制构件和内装部品等组件的生产制造提出了更高的要求，产品数据和制造流程的信息化已经成为保障质量、提高效率的重要手段。对工业化建筑混凝土预制结构、集成一体式卫浴、集成厨房和内隔断四个重点部位相应组件的信息化生产制造技术现状进行总结，主要涉及这些组件在建筑设计、产品库、生产管理等重点环节的数字化表达，不同环节和信息载体之间的数据转换以及平台系统整合等方面。基于现状研究，提出一种包含四类组件的智能制造集成交互平台框架。
建筑工业化的快速发展对预制构件和内装部品等组件的生产制造提出了更高的要求，产品数据和制造流程的信息化已经成为保障质量、提高效率的重要手段。对工业化建筑混凝土预制结构、集成一体式卫浴、集成厨房和内隔断四个重点部位相应组件的信息化生产制造技术现状进行总结，主要涉及这些组件在建筑设计、产品库、生产管理等重点环节的数字化表达，不同环节和信息载体之间的数据转换以及平台系统整合等方面。基于现状研究，提出一种包含四类组件的智能制造集成交互平台框架。
2020, 50(8): 16-21.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052510
摘要:
混凝土3D打印凭借无模施工、节省人力、节材环保等优势，吸引了越来越多的关注，并得到了快速发展。混凝土3D打印技术的关键环节包括材料的制备、打印参数的确定以及3D打印混凝土硬化性能的形成。基于目前公开发表的研究成果，对3D打印混凝土的可打印性能与材料组成、打印参数与过程控制以及3D打印混凝土硬化性能等方面进行总结和分析，为混凝土3D打印工程实践和研究提供一定的参考。
混凝土3D打印凭借无模施工、节省人力、节材环保等优势，吸引了越来越多的关注，并得到了快速发展。混凝土3D打印技术的关键环节包括材料的制备、打印参数的确定以及3D打印混凝土硬化性能的形成。基于目前公开发表的研究成果，对3D打印混凝土的可打印性能与材料组成、打印参数与过程控制以及3D打印混凝土硬化性能等方面进行总结和分析，为混凝土3D打印工程实践和研究提供一定的参考。
2020, 50(8): 22-26,171.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052511
摘要:
3D打印混凝土与其他材料工业产品的打印具有较大区别，打印混凝土建模受到打印工艺参数和质量成型影响参数的影响。为了提出适用于混凝土打印成型的建模方法，首先对3D打印建模的步骤进行论述；之后对影响建模的四个因素——打印喷头行进速度、出料速度、抬升高度、搭接宽度进行了研究，对各个参数采用控制变量的方法，逐个探究每个变量对混凝土打印成型的影响，进而确定最优的变量。试验证明：当打印喷头行进速度在30 mm/s左右、螺旋杆转动速度在0.9~1.1 r/s之间、混凝土搭接宽度超过5 mm、层厚为13 mm时，打印混凝土的总体变形很小，打印线条宽度较为理想，模型成型质量较高。因此，在建模的过程中，考虑工艺参数等对建模成型的影响，能够极大地提高3D打印混凝土的成型质量。
3D打印混凝土与其他材料工业产品的打印具有较大区别，打印混凝土建模受到打印工艺参数和质量成型影响参数的影响。为了提出适用于混凝土打印成型的建模方法，首先对3D打印建模的步骤进行论述；之后对影响建模的四个因素——打印喷头行进速度、出料速度、抬升高度、搭接宽度进行了研究，对各个参数采用控制变量的方法，逐个探究每个变量对混凝土打印成型的影响，进而确定最优的变量。试验证明：当打印喷头行进速度在30 mm/s左右、螺旋杆转动速度在0.9~1.1 r/s之间、混凝土搭接宽度超过5 mm、层厚为13 mm时，打印混凝土的总体变形很小，打印线条宽度较为理想，模型成型质量较高。因此，在建模的过程中，考虑工艺参数等对建模成型的影响，能够极大地提高3D打印混凝土的成型质量。
2020, 50(8): 27-31,71.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052507
摘要:
预制混凝土夹芯保温墙内外叶墙板间的桁架连接件在外墙板重力和风吸力作用下处于拉剪受力状态。为研究桁架连接件的拉剪复合受力性能，针对佩克PD型桁架连接件，对6个拉剪模型进行试验研究。试验结果表明：在拉剪作用下，保温层厚度不变时，夹芯墙的抗剪承载力随着拉力的增大而减小；而在拉力不变条件下，随着保温层厚度的增加，夹芯墙的抗剪极限承载力和变形均增大；由试件的最终破坏形态可知，桁架连接件在拉剪复合受力下的破坏形式表现为受力较大腹杆拉断或节点处焊点拉开。由试验所得该类桁架连接件的拉剪承载力大于现行设计承载力取值，具备一定的安全储备。
预制混凝土夹芯保温墙内外叶墙板间的桁架连接件在外墙板重力和风吸力作用下处于拉剪受力状态。为研究桁架连接件的拉剪复合受力性能，针对佩克PD型桁架连接件，对6个拉剪模型进行试验研究。试验结果表明：在拉剪作用下，保温层厚度不变时，夹芯墙的抗剪承载力随着拉力的增大而减小；而在拉力不变条件下，随着保温层厚度的增加，夹芯墙的抗剪极限承载力和变形均增大；由试件的最终破坏形态可知，桁架连接件在拉剪复合受力下的破坏形式表现为受力较大腹杆拉断或节点处焊点拉开。由试验所得该类桁架连接件的拉剪承载力大于现行设计承载力取值，具备一定的安全储备。
2020, 50(8): 32-37,4.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052512
摘要:
通过2块标准墙板试件的四点弯曲加载试验，研究了轻钢龙骨混凝土组合墙板（简称SC墙板）的抗弯性能以及竖龙骨间距对墙板抗弯性能的影响。试验结果表明：墙板的抗弯破坏形态均以竖龙骨屈曲破坏为主，承载力由正常使用极限状态控制，竖龙骨间距对SC墙板的承载力有较大影响；采用ABAQUS软件建立了SC墙板的有限元模型，对比试验结果验证了模型的可靠性，并进行了相关参数分析。分析结果表明：龙骨厚度及腹板高度、保温材料类型、空气层以及剪力钉的间距对SC墙板的抗弯强度影响较为明显；取消空气层可大幅提高墙板的抗弯承载力；而采用泡沫混凝土作为保温材料可以有效限制竖龙骨的变形，提高墙板的抗弯承载力和耗能能力。
通过2块标准墙板试件的四点弯曲加载试验，研究了轻钢龙骨混凝土组合墙板（简称SC墙板）的抗弯性能以及竖龙骨间距对墙板抗弯性能的影响。试验结果表明：墙板的抗弯破坏形态均以竖龙骨屈曲破坏为主，承载力由正常使用极限状态控制，竖龙骨间距对SC墙板的承载力有较大影响；采用ABAQUS软件建立了SC墙板的有限元模型，对比试验结果验证了模型的可靠性，并进行了相关参数分析。分析结果表明：龙骨厚度及腹板高度、保温材料类型、空气层以及剪力钉的间距对SC墙板的抗弯强度影响较为明显；取消空气层可大幅提高墙板的抗弯承载力；而采用泡沫混凝土作为保温材料可以有效限制竖龙骨的变形，提高墙板的抗弯承载力和耗能能力。
2020, 50(8): 43-47.
doi: 10.13204/j.gyjzG20032604
摘要:
以当代观演建筑的形态塑造特征为研究对象，依据此类建筑基于功能工艺、技术美学和文化内涵的塑形动因，从空间操作、象征隐喻、材料优化等具体切入点出发，结合相应设计实例研究当代剧院、音乐厅等大型公共建筑形态塑造的生成逻辑及发展趋势，分析理性构筑与感性创意相结合的形态塑造途径。
以当代观演建筑的形态塑造特征为研究对象，依据此类建筑基于功能工艺、技术美学和文化内涵的塑形动因，从空间操作、象征隐喻、材料优化等具体切入点出发，结合相应设计实例研究当代剧院、音乐厅等大型公共建筑形态塑造的生成逻辑及发展趋势，分析理性构筑与感性创意相结合的形态塑造途径。
2020, 50(8): 48-53.
doi: 10.13204/j.gyjzG20012202
摘要:
随着人类社会从工业文明向信息文明发展，工业时代建设的城市中的工业建筑逐渐被闲置或废弃，而城市在不断更新发展的过程中由增量扩张转向了内涵提升，旧工业建筑作为城市中的存量必然会面临再次循环利用。以太原管子车间老厂房为例，通过引入再循环理念，将总体安全控制、自身循环再生、城市联动发展三步相结合，探索城市旧工业建筑联动再循环利用的要素及方法，旨在促进城市稳定持续地联动发展。
随着人类社会从工业文明向信息文明发展，工业时代建设的城市中的工业建筑逐渐被闲置或废弃，而城市在不断更新发展的过程中由增量扩张转向了内涵提升，旧工业建筑作为城市中的存量必然会面临再次循环利用。以太原管子车间老厂房为例，通过引入再循环理念，将总体安全控制、自身循环再生、城市联动发展三步相结合，探索城市旧工业建筑联动再循环利用的要素及方法，旨在促进城市稳定持续地联动发展。
2020, 50(8): 54-56,100.
doi: 10.13204/j.gyjzG20022111
摘要:
城市车行道的功能是供车辆通行，其下方检查井和排水管道则用来解决地面排水问题，而目前人行道几乎只具有供行人通行和分隔车与行人的功能，多数人行道的地下部分没有得到有效的利用。基于对利用人行道地下部分需要解决问题的分析，提出一种具有复合灌溉和防涝功能的城市生态型人行道与绿地构造做法，通过对蓄排水层、检查井、排水管、渗水管等进行系统设计，将人行道、车行道和园林绿地有机联系起来，提高城市道路排水效率，有效存储雨水用于植物灌溉，达到节约水资源的目的。
城市车行道的功能是供车辆通行，其下方检查井和排水管道则用来解决地面排水问题，而目前人行道几乎只具有供行人通行和分隔车与行人的功能，多数人行道的地下部分没有得到有效的利用。基于对利用人行道地下部分需要解决问题的分析，提出一种具有复合灌溉和防涝功能的城市生态型人行道与绿地构造做法，通过对蓄排水层、检查井、排水管、渗水管等进行系统设计，将人行道、车行道和园林绿地有机联系起来，提高城市道路排水效率，有效存储雨水用于植物灌溉，达到节约水资源的目的。
2020, 50(8): 57-64,115.
doi: 10.13204/j.gyjzG19111001
摘要:
针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足，提出一种螺杆外包活性粉末混凝土（RPC）的装配式复合连接件。推出试验结果表明：外包RPC层对复合连接件的抗剪性能有显著贡献，抗滑移刚度和抗剪承载力都随外包RPC厚度的增加而增大；影响连接件抗剪性能最重要的因素是连接件的外径，而不是螺杆直径；复合连接件同时具备高刚度和高延性，且适于装配施工。对采用复合连接件的两根装配式胶合竹-混凝土组合（BCC）梁开展了四点抗弯试验，结果表明：装配式BCC梁在受弯过程中表现为部分组合效应，靠近端部的复合连接件产生较为显著的剪切变形，使得组合梁在破坏前具有明显的征兆，复合连接件的竖向抗拔构造措施可靠；设置轻骨料混凝土叠合层，能在有效控制自重的前提下，显著提高BCC梁的抗弯刚度和承载力；采用欧洲标准5（EC 5）中的γ法对BCC梁的抗弯承载力进行了预测，结果显示该方法明显高估了试件的承载力，不能直接用于BCC梁抗弯承载力的预测。
针对现有凹槽连接件与销连接件性能上的不足，提出一种螺杆外包活性粉末混凝土（RPC）的装配式复合连接件。推出试验结果表明：外包RPC层对复合连接件的抗剪性能有显著贡献，抗滑移刚度和抗剪承载力都随外包RPC厚度的增加而增大；影响连接件抗剪性能最重要的因素是连接件的外径，而不是螺杆直径；复合连接件同时具备高刚度和高延性，且适于装配施工。对采用复合连接件的两根装配式胶合竹-混凝土组合（BCC）梁开展了四点抗弯试验，结果表明：装配式BCC梁在受弯过程中表现为部分组合效应，靠近端部的复合连接件产生较为显著的剪切变形，使得组合梁在破坏前具有明显的征兆，复合连接件的竖向抗拔构造措施可靠；设置轻骨料混凝土叠合层，能在有效控制自重的前提下，显著提高BCC梁的抗弯刚度和承载力；采用欧洲标准5（EC 5）中的γ法对BCC梁的抗弯承载力进行了预测，结果显示该方法明显高估了试件的承载力，不能直接用于BCC梁抗弯承载力的预测。
2020, 50(8): 65-71.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908210002
摘要:
在桩-桩相互作用为弹性假定基础上，利用剪切位移法分析了层状地基土中桩-承台-土相互作用，考虑了加筋和遮帘效应对群桩基础沉降的影响，建立了层状土中考虑桩-承台-土相互作用的群桩承载特性分析方法。最后，对该方法计算结果与有限元计算结果和实测值进行了对比，结果验证了该方法的正确性。
在桩-桩相互作用为弹性假定基础上，利用剪切位移法分析了层状地基土中桩-承台-土相互作用，考虑了加筋和遮帘效应对群桩基础沉降的影响，建立了层状土中考虑桩-承台-土相互作用的群桩承载特性分析方法。最后，对该方法计算结果与有限元计算结果和实测值进行了对比，结果验证了该方法的正确性。
2020, 50(8): 72-79.
doi: 10.13204/j.gyjzG201905250002
摘要:
结合甘肃庆阳某超高层综合体项目，以其桩筏基础沉降监测数据为依据，采用三点法、修正双曲线法、泊松曲线法及蠕变沉降实用算法分别对深厚黄土上超高层建筑进行沉降预测，并与现场实测数据进行对比分析。研究表明：修正双曲线法和蠕变沉降实用算法适用于大厚度黄土区超高层建筑的沉降预测，且后者在已知有限数据情况下能更好地预测其沉降变形；验证了蠕变沉降实用算法有效预测的合理性，在蠕变实用算法对超高层建筑展开沉降预测的基础之上，得出了根据已有实测数据时段计算误差在0.4 mm以内的修正双曲线法有效预测范围算式。
结合甘肃庆阳某超高层综合体项目，以其桩筏基础沉降监测数据为依据，采用三点法、修正双曲线法、泊松曲线法及蠕变沉降实用算法分别对深厚黄土上超高层建筑进行沉降预测，并与现场实测数据进行对比分析。研究表明：修正双曲线法和蠕变沉降实用算法适用于大厚度黄土区超高层建筑的沉降预测，且后者在已知有限数据情况下能更好地预测其沉降变形；验证了蠕变沉降实用算法有效预测的合理性，在蠕变实用算法对超高层建筑展开沉降预测的基础之上，得出了根据已有实测数据时段计算误差在0.4 mm以内的修正双曲线法有效预测范围算式。
2020, 50(8): 80-84.
doi: 10.13204/j.gyjzG201907080001
摘要:
大型动力机器基础、核电基础、陆地风电基础等基础结构都易受到机器扰力、地震作用、风荷载等动力作用的影响，在动力荷载作用下，运转机器的振动会引起地基基础的振动，这种振动会对地基产生不利影响，大幅降低地基的承载能力，导致地基基础出现差异沉降，影响机器的正常运转，乃致发生生产安全事故。双桩承台是这些基础中最常见的一种基础形式，结合实际试验项目设计了两组同样基础规格但不同布置方向的双桩承台基础，利用大功率机械式激振器分别对两台双桩承台基础在明置及埋置条件下进行竖向、水平回转向及扭转向基础动力振动测试，通过对测试结果的对比和进一步计算不同方向的双桩承台基础动力参数，结果显示虽然两台双桩承台基础规格一致但不同的结构布置方向会导致基础动力参数产生较大的差异，从而影响动力设备基础的设计，因此在双桩承台动力基础的设计中应当考虑基础布置的因素。
大型动力机器基础、核电基础、陆地风电基础等基础结构都易受到机器扰力、地震作用、风荷载等动力作用的影响，在动力荷载作用下，运转机器的振动会引起地基基础的振动，这种振动会对地基产生不利影响，大幅降低地基的承载能力，导致地基基础出现差异沉降，影响机器的正常运转，乃致发生生产安全事故。双桩承台是这些基础中最常见的一种基础形式，结合实际试验项目设计了两组同样基础规格但不同布置方向的双桩承台基础，利用大功率机械式激振器分别对两台双桩承台基础在明置及埋置条件下进行竖向、水平回转向及扭转向基础动力振动测试，通过对测试结果的对比和进一步计算不同方向的双桩承台基础动力参数，结果显示虽然两台双桩承台基础规格一致但不同的结构布置方向会导致基础动力参数产生较大的差异，从而影响动力设备基础的设计，因此在双桩承台动力基础的设计中应当考虑基础布置的因素。
2020, 50(8): 85-91.
doi: 10.13204/j.gyjzG19110708
摘要:
通过对不同的含水率（2.0%~5.5%）及强度等级（C30、C40和C50）混凝土进行各种低温（-40~-180℃）作用下劈裂抗拉试验，探讨作用低温、含水率和强度等级等3个关键因素对混凝土抗拉强度的影响，并拟合出它们的耦合作用关系。试验结果表明：强度等级和含水率越高的混凝土，温度越低时其破坏面越平整、粗骨料被劈裂也更明显。其他条件相同情况下，混凝土的抗拉强度随含水率的增加而升高，随温度的降低呈现出先增长后趋于稳定，甚至更高的含水率时会出现下降的变化趋势；而强度等级对混凝土低温抗拉强度的影响则相对较小，且含水率较高时强度等级越高的混凝土劈裂抗拉强度提升幅度越小。试验结果及其拟合的含有作用的低温、混凝土的含水率、强度等级等3个关键因素的混凝土低温劈裂抗拉强度表达式可为混凝土超低温环境下相关理论的完善以及超低温混凝土结构的设计和安全评估提供参考。
通过对不同的含水率（2.0%~5.5%）及强度等级（C30、C40和C50）混凝土进行各种低温（-40~-180℃）作用下劈裂抗拉试验，探讨作用低温、含水率和强度等级等3个关键因素对混凝土抗拉强度的影响，并拟合出它们的耦合作用关系。试验结果表明：强度等级和含水率越高的混凝土，温度越低时其破坏面越平整、粗骨料被劈裂也更明显。其他条件相同情况下，混凝土的抗拉强度随含水率的增加而升高，随温度的降低呈现出先增长后趋于稳定，甚至更高的含水率时会出现下降的变化趋势；而强度等级对混凝土低温抗拉强度的影响则相对较小，且含水率较高时强度等级越高的混凝土劈裂抗拉强度提升幅度越小。试验结果及其拟合的含有作用的低温、混凝土的含水率、强度等级等3个关键因素的混凝土低温劈裂抗拉强度表达式可为混凝土超低温环境下相关理论的完善以及超低温混凝土结构的设计和安全评估提供参考。
2020, 50(8): 92-100.
doi: 10.13204/j.gyjzG201905290010
摘要:
对48个超高性能混凝土（UHPC）立方体抗压试件采用洒水养护、热水养护、洒水-干热养护和热水-干热养护，对18个UHPC哑铃形抗拉试件进行热水养护和热水-干热组合养护，养护完成后分别测定抗压试件和抗拉试件高温作用后的残余抗压强度和残余抗拉强度。结果表明：采用洒水-干热（105℃）组合养护和热水-干热组合养护的立方体试件分别在348，370℃的高温作用下发生爆裂，且这两种组合养护方式下的试件抗压强度相较于单一洒水养护和单一热水养护方式下的分别降低36.73%和14.56%。采用洒水-干热（200℃）组合养护的立方体试件残余抗压强度随着目标温度的增加呈先上升后下降的趋势，临界温度为300℃，该养护方式不仅提高了UHPC的高温残余抗压强度，同时立方体试件均未发生爆裂。采用热水-干热（105℃）养护的哑铃型试件残余抗拉强度随目标温度的提升呈先上升后下降的趋势，该组合养护方式下试件的抗拉强度仅为热水养护的54.05%，当目标温度超过400℃时，哑铃型试件发生爆裂。
对48个超高性能混凝土（UHPC）立方体抗压试件采用洒水养护、热水养护、洒水-干热养护和热水-干热养护，对18个UHPC哑铃形抗拉试件进行热水养护和热水-干热组合养护，养护完成后分别测定抗压试件和抗拉试件高温作用后的残余抗压强度和残余抗拉强度。结果表明：采用洒水-干热（105℃）组合养护和热水-干热组合养护的立方体试件分别在348，370℃的高温作用下发生爆裂，且这两种组合养护方式下的试件抗压强度相较于单一洒水养护和单一热水养护方式下的分别降低36.73%和14.56%。采用洒水-干热（200℃）组合养护的立方体试件残余抗压强度随着目标温度的增加呈先上升后下降的趋势，临界温度为300℃，该养护方式不仅提高了UHPC的高温残余抗压强度，同时立方体试件均未发生爆裂。采用热水-干热（105℃）养护的哑铃型试件残余抗拉强度随目标温度的提升呈先上升后下降的趋势，该组合养护方式下试件的抗拉强度仅为热水养护的54.05%，当目标温度超过400℃时，哑铃型试件发生爆裂。
2020, 50(8): 101-104,159.
doi: 10.13204/j.gyjzG20010102
摘要:
盾构隧道施工在中国已进入一个快速发展阶段。当前，钢筋混凝土盾构管片仍是盾构隧道支护的主要形式，普通钢筋混凝土管片厚重，生产、搬运、施工中易损易裂。在管片中掺入钢纤维是提高管片抗裂性能、降低损坏率的有效手段。通过钢纤维混凝土配合比设计优化试验，得出二次合成法和等体积替代粗集料法所配制的钢纤维混凝土试件相较于普通混凝土试件抗压强度分别提高了17.7%和13.1%，劈裂抗拉强度分别提高了54.2%和51.1%；从材料用量上，等体积替代粗集料法相比二次合成法节约胶凝材料25.9%，对成本控制有利。钢纤维混凝土配合比设计采用等体积替代粗集料法更为经济合理。
盾构隧道施工在中国已进入一个快速发展阶段。当前，钢筋混凝土盾构管片仍是盾构隧道支护的主要形式，普通钢筋混凝土管片厚重，生产、搬运、施工中易损易裂。在管片中掺入钢纤维是提高管片抗裂性能、降低损坏率的有效手段。通过钢纤维混凝土配合比设计优化试验，得出二次合成法和等体积替代粗集料法所配制的钢纤维混凝土试件相较于普通混凝土试件抗压强度分别提高了17.7%和13.1%，劈裂抗拉强度分别提高了54.2%和51.1%；从材料用量上，等体积替代粗集料法相比二次合成法节约胶凝材料25.9%，对成本控制有利。钢纤维混凝土配合比设计采用等体积替代粗集料法更为经济合理。
2020, 50(8): 105-115.
doi: 10.13204/j.gyjzG19120404
摘要:
六安市体育中心体育馆形似十大著名茶品之一"六安瓜片"，采用89.7 m跨度的空间异形曲面钢桁架结构。通过对三种施工方案的技术先进性、施工安全性和经济合理性的综合对比，确定了馆内设提升架的多点不对称整体提升同步控制方案。研发了空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升同步控制技术，重点研究了提升设备与系统的不对称提升同步控制原理，提升点方案优化和提升架设计等；运用MIDAS进行了同步提升和不同步提升全过程的仿真模拟，为整体提升方案提供了参考。开发了针对体育馆钢结构的云平台海量数据处理和实时传输监测系统，并将实测结果与仿真模拟进行了对比。结果表明：多点不对称整体提升同步控制技术适用于六安体育中心体育馆大跨度钢结构屋盖结构的施工；采用的云监测技术和数值仿真技术可确保施工的安全性和可靠性。
六安市体育中心体育馆形似十大著名茶品之一"六安瓜片"，采用89.7 m跨度的空间异形曲面钢桁架结构。通过对三种施工方案的技术先进性、施工安全性和经济合理性的综合对比，确定了馆内设提升架的多点不对称整体提升同步控制方案。研发了空间异形曲面钢桁架结构多点不对称整体提升同步控制技术，重点研究了提升设备与系统的不对称提升同步控制原理，提升点方案优化和提升架设计等；运用MIDAS进行了同步提升和不同步提升全过程的仿真模拟，为整体提升方案提供了参考。开发了针对体育馆钢结构的云平台海量数据处理和实时传输监测系统，并将实测结果与仿真模拟进行了对比。结果表明：多点不对称整体提升同步控制技术适用于六安体育中心体育馆大跨度钢结构屋盖结构的施工；采用的云监测技术和数值仿真技术可确保施工的安全性和可靠性。
2020, 50(8): 116-119,188.
doi: 10.13204/j.gyjzG20042711
摘要:
针对潜孔钻机作业过程中关键部位易发生疲劳破坏的问题，基于拉格朗日方程和模态叠加法，建立了潜孔钻机工作装置的多柔体动力学模型，采用虚拟样机技术和ADAMS仿真，实现了潜孔钻机工作装置动力学分析。运用实测荷载谱得到了潜孔钻机工作装置关键部位的应力谱，基于名义应力法，实现了疲劳关注点的疲劳损伤评估。结果表明：包含工作装置运动姿态、钻孔轴压力和回转扭矩载荷的多柔体动力学仿真分析，能够准确获得疲劳关注点的应力，潜孔钻机工作装置上各个油缸与钻臂结构件铰接处和铰支座根部是疲劳破坏最危险位置。采用多柔体动力学仿真获得了各疲劳关注点的应力、疲劳损伤量和疲劳寿命，为工作装置的结构疲劳强度提升和轻量化设计提供了依据。
针对潜孔钻机作业过程中关键部位易发生疲劳破坏的问题，基于拉格朗日方程和模态叠加法，建立了潜孔钻机工作装置的多柔体动力学模型，采用虚拟样机技术和ADAMS仿真，实现了潜孔钻机工作装置动力学分析。运用实测荷载谱得到了潜孔钻机工作装置关键部位的应力谱，基于名义应力法，实现了疲劳关注点的疲劳损伤评估。结果表明：包含工作装置运动姿态、钻孔轴压力和回转扭矩载荷的多柔体动力学仿真分析，能够准确获得疲劳关注点的应力，潜孔钻机工作装置上各个油缸与钻臂结构件铰接处和铰支座根部是疲劳破坏最危险位置。采用多柔体动力学仿真获得了各疲劳关注点的应力、疲劳损伤量和疲劳寿命，为工作装置的结构疲劳强度提升和轻量化设计提供了依据。
2020, 50(8): 120-127.
doi: 10.13204/j.gyjzG201906060007
摘要:
现存工作年限较长且运行中的输电线路杆塔，其承载力降低，在强风中存在倒塌安全隐患。提出一种可在既有输电塔构件上进行Y字形加固的技术方案，该方案无需焊接，施工方便。针对此方案，完成了1个未加固试件、2个加固试件的轴压试验。结果表明：采用Y字形加固方案的试件，轴向极限承载力有显著提高；两个加固试件的极限承载力分别是未加固试件的1.25和1.53倍，说明该Y字形加固方案可有效提高主材的承载力。由夹具产生的主、副材之间的摩擦力能逐步地将主材截面的轴力传递至加固后的截面，使得加固部件和主材共同受力。在加载后期，各截面的传力效率趋于稳定，经过一定的距离传递后，其传力效率可达到40%~60%。
现存工作年限较长且运行中的输电线路杆塔，其承载力降低，在强风中存在倒塌安全隐患。提出一种可在既有输电塔构件上进行Y字形加固的技术方案，该方案无需焊接，施工方便。针对此方案，完成了1个未加固试件、2个加固试件的轴压试验。结果表明：采用Y字形加固方案的试件，轴向极限承载力有显著提高；两个加固试件的极限承载力分别是未加固试件的1.25和1.53倍，说明该Y字形加固方案可有效提高主材的承载力。由夹具产生的主、副材之间的摩擦力能逐步地将主材截面的轴力传递至加固后的截面，使得加固部件和主材共同受力。在加载后期，各截面的传力效率趋于稳定，经过一定的距离传递后，其传力效率可达到40%~60%。
2020, 50(8): 128-133.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908200007
摘要:
输电线路由基础、杆塔和架空导线组成，杆塔和架空导线的塔线耦合作用显著。为了研究地震作用下的塔线耦合作用，结合某220 kV输电线路工程，建立杆塔的单塔模型和三塔两跨的塔线耦联体系模型，并分别进行动力特性分析和地震时程响应分析，通过对比两个有限元模型的计算结果，发现：1）塔线耦联体系模型中杆塔频率小于单塔模型；2）低地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应高于单塔模型，而在高地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应出现低于单塔模型的情况；3）架空导线的质量效应使杆塔地震响应增大，同时架空导线可通过自身振动耗散一定的地震能量，这种非线性振动耗能减震效应随着地震动强度的增大而越发明显。
输电线路由基础、杆塔和架空导线组成，杆塔和架空导线的塔线耦合作用显著。为了研究地震作用下的塔线耦合作用，结合某220 kV输电线路工程，建立杆塔的单塔模型和三塔两跨的塔线耦联体系模型，并分别进行动力特性分析和地震时程响应分析，通过对比两个有限元模型的计算结果，发现：1）塔线耦联体系模型中杆塔频率小于单塔模型；2）低地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应高于单塔模型，而在高地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应出现低于单塔模型的情况；3）架空导线的质量效应使杆塔地震响应增大，同时架空导线可通过自身振动耗散一定的地震能量，这种非线性振动耗能减震效应随着地震动强度的增大而越发明显。
2020, 50(8): 134-137.
doi: 10.13204/j.gyjzG201906260002
摘要:
为研究矩形截面铝合金梁的受弯性能，对剪跨比为1.5、2、2.5的9根铝合金梁进行单调加载试验，分析各试件的典型破坏形态、荷载-挠度曲线和峰值荷载，对比其极限承载力计算值和实测结果。研究表明：随着剪跨比的增加，各试件的极限承载力逐渐降低，其跨中对应挠度逐渐增加；各试件极限承载力计算值与实测结果基本吻合；随着剪跨比的增加，试件由剪切变形为主向受弯变形为主转变。
为研究矩形截面铝合金梁的受弯性能，对剪跨比为1.5、2、2.5的9根铝合金梁进行单调加载试验，分析各试件的典型破坏形态、荷载-挠度曲线和峰值荷载，对比其极限承载力计算值和实测结果。研究表明：随着剪跨比的增加，各试件的极限承载力逐渐降低，其跨中对应挠度逐渐增加；各试件极限承载力计算值与实测结果基本吻合；随着剪跨比的增加，试件由剪切变形为主向受弯变形为主转变。
2020, 50(8): 138-144,53.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908130009
摘要:
为研究钢管混凝土缺陷构件的受压承载性能，进行了9组钢管混凝土缺陷构件的承载力试验，得到了钢管混凝土缺陷构件轴向变形随荷载强度的变化曲线。研究结果表明：缺陷对钢管混凝土构件的受压承载能力影响较大，相对于无缺陷构件，缺陷构件承载力损失程度最小达到14%，最大可达59%；缺陷位置相同时，钢管混凝土构件承载力损失值与缺陷率成正比；边缘缺陷引起的承载力损失值大于中心缺陷。通过有限元软件建立了钢管混凝土缺陷构件的仿真模型，扩展了结构类型，验证了试验结果的准确性。
为研究钢管混凝土缺陷构件的受压承载性能，进行了9组钢管混凝土缺陷构件的承载力试验，得到了钢管混凝土缺陷构件轴向变形随荷载强度的变化曲线。研究结果表明：缺陷对钢管混凝土构件的受压承载能力影响较大，相对于无缺陷构件，缺陷构件承载力损失程度最小达到14%，最大可达59%；缺陷位置相同时，钢管混凝土构件承载力损失值与缺陷率成正比；边缘缺陷引起的承载力损失值大于中心缺陷。通过有限元软件建立了钢管混凝土缺陷构件的仿真模型，扩展了结构类型，验证了试验结果的准确性。
2020, 50(8): 145-153,127.
doi: 10.13204/j.gyjzG19102302
摘要:
为研究不同距厚比下装配式钢-混凝土组合管（SRCT）剪力墙结构抗震性能，对3片装配式SRCT剪力墙试件进行了足尺拟静力试验，对SRCT剪力墙的开裂模式、破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等进行了较为系统的研究。SRCT剪力墙加载过程中混凝土与钢板协同受力良好，各部分材料受力功能明确，表现出良好的整体受力性能；SRCT剪力墙具有较高的承载力、刚度，可满足大震不倒的抗震设防目标；试件滞回曲线饱满，位移延性系数约为3，具有较好的塑性变形性能和耗能能力；距厚比对试件承载力和耗能影响不大，随着距厚比的减小，刚度退化较快，延性略有降低；随着距厚比减小，花纹钢板不易屈曲，破坏形态由U型钢被拉断带动花纹钢板屈服撕裂转变为花纹钢板与U型钢及法兰间焊缝破坏，预制构件在设计和制作时要保证薄钢板焊缝的承载力和焊接质量，避免焊接破坏的发生；同时也可以采用螺栓连接等其他连接方式。
为研究不同距厚比下装配式钢-混凝土组合管（SRCT）剪力墙结构抗震性能，对3片装配式SRCT剪力墙试件进行了足尺拟静力试验，对SRCT剪力墙的开裂模式、破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等进行了较为系统的研究。SRCT剪力墙加载过程中混凝土与钢板协同受力良好，各部分材料受力功能明确，表现出良好的整体受力性能；SRCT剪力墙具有较高的承载力、刚度，可满足大震不倒的抗震设防目标；试件滞回曲线饱满，位移延性系数约为3，具有较好的塑性变形性能和耗能能力；距厚比对试件承载力和耗能影响不大，随着距厚比的减小，刚度退化较快，延性略有降低；随着距厚比减小，花纹钢板不易屈曲，破坏形态由U型钢被拉断带动花纹钢板屈服撕裂转变为花纹钢板与U型钢及法兰间焊缝破坏，预制构件在设计和制作时要保证薄钢板焊缝的承载力和焊接质量，避免焊接破坏的发生；同时也可以采用螺栓连接等其他连接方式。
2020, 50(8): 154-159.
doi: 10.13204/j.gyjzG20030902
摘要:
为研究连续曲线组合梁桥在运营期的力学性能，以直埠南枢纽C匝道实际工程为背景，考虑横隔板连接方式和曲线半径的影响，设计了3根相较于实际案例缩尺比例为1∶10的连续曲线组合梁，进行4种运营工况下的静载试验，得到了试件在各工况下的荷载-挠度曲线、控制截面的应变沿梁高与横向的分布规律等。经对比研究发现：在4种运营工况下，对跨中挠度来说，荷载分布在外侧钢梁处为最不利工况；组合梁偏载系数约为1.30；曲线半径对曲线组合梁的受力性能有一定影响，横隔板的连接方式对其影响不大。
为研究连续曲线组合梁桥在运营期的力学性能，以直埠南枢纽C匝道实际工程为背景，考虑横隔板连接方式和曲线半径的影响，设计了3根相较于实际案例缩尺比例为1∶10的连续曲线组合梁，进行4种运营工况下的静载试验，得到了试件在各工况下的荷载-挠度曲线、控制截面的应变沿梁高与横向的分布规律等。经对比研究发现：在4种运营工况下，对跨中挠度来说，荷载分布在外侧钢梁处为最不利工况；组合梁偏载系数约为1.30；曲线半径对曲线组合梁的受力性能有一定影响，横隔板的连接方式对其影响不大。
2020, 50(8): 160-165,181.
doi: 10.13204/j.gyjzG201906150004
摘要:
为了探究长期荷载作用后钢-竹组合工字形梁的力学性能，以竹板厚度、钢板厚度和宽度、截面高度为参数，设计制作了8根钢-竹组合工字形梁试件，其中4根为长期加载试件，施加长期荷载后进行二次加载破坏试验，其余4根为短期试件，直接进行加载破坏试验，来作为对比。对长期加载试件和短期试件进行分析，对比破坏特征、破坏形态、破坏荷载，研究钢-竹组合工字形梁的荷载-应变关系、荷载-挠度关系、承载力衰减等力学性能的变化，探讨钢-竹组合工字形梁在长期荷载作用后承载力与挠度的计算方法。试验结果表明：钢-竹组合工字形梁在长期荷载作用后，仍具有良好的受力特性。长期荷载作用对钢-竹组合工字形梁的最终破坏形态无影响，组合梁二次加载破坏与直接加载破坏受力过程均呈弹性、屈服、开裂、极限四个阶段；长期试件的挠曲变形与短期试件的挠曲变形相差不大，增加竹板厚度、钢板厚度和宽度、截面高度，可提高长期加载试件的极限荷载，长期试件承载力的衰减程度约为10%；采用所提出的算式计算钢-竹组合工字形梁长期荷载作用后的承载力与挠度，理论值与试验值吻合较好。
为了探究长期荷载作用后钢-竹组合工字形梁的力学性能，以竹板厚度、钢板厚度和宽度、截面高度为参数，设计制作了8根钢-竹组合工字形梁试件，其中4根为长期加载试件，施加长期荷载后进行二次加载破坏试验，其余4根为短期试件，直接进行加载破坏试验，来作为对比。对长期加载试件和短期试件进行分析，对比破坏特征、破坏形态、破坏荷载，研究钢-竹组合工字形梁的荷载-应变关系、荷载-挠度关系、承载力衰减等力学性能的变化，探讨钢-竹组合工字形梁在长期荷载作用后承载力与挠度的计算方法。试验结果表明：钢-竹组合工字形梁在长期荷载作用后，仍具有良好的受力特性。长期荷载作用对钢-竹组合工字形梁的最终破坏形态无影响，组合梁二次加载破坏与直接加载破坏受力过程均呈弹性、屈服、开裂、极限四个阶段；长期试件的挠曲变形与短期试件的挠曲变形相差不大，增加竹板厚度、钢板厚度和宽度、截面高度，可提高长期加载试件的极限荷载，长期试件承载力的衰减程度约为10%；采用所提出的算式计算钢-竹组合工字形梁长期荷载作用后的承载力与挠度，理论值与试验值吻合较好。
2020, 50(8): 166-171.
doi: 10.13204/j.gyjzG20041404
摘要:
通过设置生死单元和Bao-Wierzbickis准则模拟荷载对节点造成的损伤、碳纤维加固以及再次加载的历程，并获得理想的计算精度。对主、支管直径比β介于0.63~0.76，主管半径与壁厚比γ介于9.70~16.92的111个T型圆管节点模型进行分析，通过对相贯线周围测点等效塑性应变的比较，分析了碳纤维复材（CFRP）加固作用的机理；通过与参照试件的对比，分析了不同损伤情况对节点承载能力的影响。研究结果表明：当主管的凹陷位移约为主管直径的1/5时，CFRP几乎失去了加固效果；受损节点的最大承载力随主管的直径、CFRP的弹性模量及其厚度的增加而增加，随主管厚度的增加而减小，CFRP的缠绕方式越接近环向时对受损节点的加固效果越好。
通过设置生死单元和Bao-Wierzbickis准则模拟荷载对节点造成的损伤、碳纤维加固以及再次加载的历程，并获得理想的计算精度。对主、支管直径比β介于0.63~0.76，主管半径与壁厚比γ介于9.70~16.92的111个T型圆管节点模型进行分析，通过对相贯线周围测点等效塑性应变的比较，分析了碳纤维复材（CFRP）加固作用的机理；通过与参照试件的对比，分析了不同损伤情况对节点承载能力的影响。研究结果表明：当主管的凹陷位移约为主管直径的1/5时，CFRP几乎失去了加固效果；受损节点的最大承载力随主管的直径、CFRP的弹性模量及其厚度的增加而增加，随主管厚度的增加而减小，CFRP的缠绕方式越接近环向时对受损节点的加固效果越好。
2020, 50(8): 172-176.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908060007
摘要:
为了研究硫酸盐腐蚀对碳纤维增强复合材料（CFRP）片材力学性能的影响，对11组77个CFRP试件进行单向受拉试验。试验着重考虑硫酸盐浓度和腐蚀时间对CFRP片材受拉破坏特征及抗拉强度、弹性模量、伸长率等力学性能的影响。结果表明：1）硫酸盐干湿循环作用对CFRP片材的破坏过程及破坏特征几乎没有影响；2）腐蚀前后CFRP片材的应力-应变关系均为线弹性；3） CFRP片材抗拉强度和伸长率随着腐蚀时间的增加逐渐下降，并且硫酸盐浓度越高下降越显著；4）硫酸盐干湿循环作用对CFRP片材的弹性模量影响很小。通过对试验数据的分析，提出了考虑腐蚀时间的抗拉强度计算方法，通过计算值与试验值的对比分析可知，该计算方法能很好地反映硫酸盐干湿循环作用下CFRP片材抗拉强度的退化规律。
为了研究硫酸盐腐蚀对碳纤维增强复合材料（CFRP）片材力学性能的影响，对11组77个CFRP试件进行单向受拉试验。试验着重考虑硫酸盐浓度和腐蚀时间对CFRP片材受拉破坏特征及抗拉强度、弹性模量、伸长率等力学性能的影响。结果表明：1）硫酸盐干湿循环作用对CFRP片材的破坏过程及破坏特征几乎没有影响；2）腐蚀前后CFRP片材的应力-应变关系均为线弹性；3） CFRP片材抗拉强度和伸长率随着腐蚀时间的增加逐渐下降，并且硫酸盐浓度越高下降越显著；4）硫酸盐干湿循环作用对CFRP片材的弹性模量影响很小。通过对试验数据的分析，提出了考虑腐蚀时间的抗拉强度计算方法，通过计算值与试验值的对比分析可知，该计算方法能很好地反映硫酸盐干湿循环作用下CFRP片材抗拉强度的退化规律。
2020, 50(8): 177-181.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908020013
摘要:
鉴于现有纤维筋锚具外型尺寸大而不利于工程应用的现状，提出一种新型多级锥体锚固结构，其外径小，且多级锥体可调节筋束的挤压应力，消减受荷端挤压应力集中。通过对多级锥体锚具开展静载拉伸试验，验证其有效性，对试验现象、锚固效率系数、筋束受荷端受到的挤压情况进行分析。结果表明：多锥体锚固结构均未发生滑脱现象，锚固效率系数达到90%以上，满足了拉索锚具设计标准的要求；锚具外周环向应力可反映内部筋束受到的径向挤压应力，两个内锥环向应力相差不大，说明新型锚具可有效减小筋材在锚具前端的挤压应力集中。
鉴于现有纤维筋锚具外型尺寸大而不利于工程应用的现状，提出一种新型多级锥体锚固结构，其外径小，且多级锥体可调节筋束的挤压应力，消减受荷端挤压应力集中。通过对多级锥体锚具开展静载拉伸试验，验证其有效性，对试验现象、锚固效率系数、筋束受荷端受到的挤压情况进行分析。结果表明：多锥体锚固结构均未发生滑脱现象，锚固效率系数达到90%以上，满足了拉索锚具设计标准的要求；锚具外周环向应力可反映内部筋束受到的径向挤压应力，两个内锥环向应力相差不大，说明新型锚具可有效减小筋材在锚具前端的挤压应力集中。
2020, 50(8): 182-188.
doi: 10.13204/j.gyjzG201908190001
摘要:
研究发现玻璃纤维复材（GFRP）拉挤管预紧力齿接头拉伸试验中会观察到纵向开裂现象，严重影响接头静态和疲劳性能。通过理论和数值模拟分析过盈量和外部拉伸荷载对接头应力状态的影响，进而解释中间GFRP管纵向开裂的机理。分析结果表明：采用内部铝套筒过盈施加预紧力的方式会导致GFRP管中出现过大的环向拉伸应力，当在GFRP管端部作用拉伸载荷时由于内部铝套筒的约束作用会进一步增大环向拉应力。对于单向纤维增强的GFRP拉挤复合材料管，其环向拉伸性能较差，故在工程中需要严格控制环向拉伸应力大小。
研究发现玻璃纤维复材（GFRP）拉挤管预紧力齿接头拉伸试验中会观察到纵向开裂现象，严重影响接头静态和疲劳性能。通过理论和数值模拟分析过盈量和外部拉伸荷载对接头应力状态的影响，进而解释中间GFRP管纵向开裂的机理。分析结果表明：采用内部铝套筒过盈施加预紧力的方式会导致GFRP管中出现过大的环向拉伸应力，当在GFRP管端部作用拉伸载荷时由于内部铝套筒的约束作用会进一步增大环向拉应力。对于单向纤维增强的GFRP拉挤复合材料管，其环向拉伸性能较差，故在工程中需要严格控制环向拉伸应力大小。
2020, 50(8): 189-193.
doi: 10.13204/j.gyjzG201903230004
摘要:
斯宾塞火车站建于20世纪60年代早期，曾经是澳大利亚墨尔本发展和繁荣的基础，为了改善老车站缺乏基础设施的状况（舒适的候车区、公共开放空间、站台的遮阳顶棚以及与地铁的便捷联系等），并借此推动车站周边区域的发展，改造采取了增加现代化设施、室内外公共空间、零售商店和餐馆以及公共汽车、出租车和地铁的换乘区域等措施和手段。通过改造，斯宾塞火车站将成为墨尔本的一处新地标——中央商务区和港口区之间的大门。
斯宾塞火车站建于20世纪60年代早期，曾经是澳大利亚墨尔本发展和繁荣的基础，为了改善老车站缺乏基础设施的状况（舒适的候车区、公共开放空间、站台的遮阳顶棚以及与地铁的便捷联系等），并借此推动车站周边区域的发展，改造采取了增加现代化设施、室内外公共空间、零售商店和餐馆以及公共汽车、出租车和地铁的换乘区域等措施和手段。通过改造，斯宾塞火车站将成为墨尔本的一处新地标——中央商务区和港口区之间的大门。
