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2021年 第51卷  第9期

钢管混凝土多肢柱多层肩梁力学性能研究
钢管混凝土双肢边柱双层肩梁受力性能试验研究
门进杰, 张博雅, 兰涛, 秦广冲, 何浩
2021, 51(9): 1-8,137. doi: 10.13204/j.gyjzG20082306
摘要:
为了研究钢管混凝土双肢边柱双层肩梁的受力性能,在前期有限元分析的基础上,以中柱内肢在下肩梁的作用位置为主要变量,共设计了3个试件,并对其进行单调加载试验。根据试验结果分析了试件的屈服机制、破坏模式、承载力以及主要部位的受力情况。结果表明:双肢边柱双层肩梁试件屈服是由下肩梁内肢侧腹板的剪切屈服引起的,破坏源于下肩梁内肢侧腹板较大的凸曲变形;构件屈服荷载以下肩梁内肢侧腹板角部测点的屈服和荷载-位移曲线为依据确定;在中柱内肢向外侧偏移的过程中,下肩梁内肢侧剪力减小,试件承载力提高。
钢管混凝土双肢边柱双层肩梁设计方法研究
门进杰, 彭泰, 范栋鑫, 兰涛, 张辉煌, 何浩
2021, 51(9): 9-15,131. doi: 10.13204/j.gyjzG20082313
摘要:
为研究双肢边柱双层肩梁的设计方法,建立了4个双肢边柱双层肩梁的有限元模型,采用数值模拟的方法对上肩梁高度、中柱内肢中心距、下肩梁高跨比、中柱内肢高度、中柱内肢断面高度等参数对边柱双层肩梁承载力、破坏模式和内力分配规律的影响进行研究。结果表明:当内肢侧腹板先全断面屈服时,构件弹性承载力对应内肢侧腹板的全断面屈服时的承载力;当外肢侧腹板先全断面屈服时,构件的弹性承载力可偏保守取下肩梁内、外两侧剪力相等时对应的弹性承载力;下肩梁内肢侧剪力计算同单层肩梁;同时给出了不同情况时下肩梁主要断面的剪力计算式,并以此推出下肩梁内、外两侧剪力相等的临界值,用于判定下肩梁内、外两侧的屈服顺序;并结合断面应力分布特点提出了双层肩梁的设计方法。
钢管混凝土双肢中柱双层肩梁单向加载试验及肩梁承载力计算模型
兰涛, 李泽旭, 傅彦青, 门进杰, 齐松鑫
2021, 51(9): 16-23,81. doi: 10.13204/j.gyjzG20082308
摘要:
针对一种新型的钢管混凝土双肢中柱双层肩梁构造形式,通过对两个试件进行平面内单方向加载试验,研究试件的破坏过程、破坏模式、应变分布。结果表明:在水平力作用下,荷载大部分传至试件的下层肩梁,最终在下层肩梁受压区格腹板处发生剪切破坏,试件的延性非常好,试件水平承载力很大程度上取决于下层肩梁腹板截面;试件的上、下层肩梁腹板的承载力主要受切应变控制,焊缝附近的应变分布与理论所得应变分布不同;肩梁翼缘处存在应变集中现象。基于分析结果,提出钢管混凝土双肢中柱双层肩梁水平承载力计算模型及算式。
钢管混凝土三肢边柱双层肩梁受力性能试验研究
兰涛, 秦广冲, 傅彦青, 门进杰, 何浩
2021, 51(9): 24-32. doi: 10.13204/j.gyjzG20082311
摘要:
为了研究双层肩梁的受力性能和破坏模式,以便更好地为双层肩梁的设计提供理论支持,设计了3个三肢边柱双层肩梁试件,并对其进行单调加载试验,通过改变中柱内肢在下肩梁的作用位置,分析其对试件的屈服荷载、主要部位的应变、屈服机制和破坏模式的影响。结果表明:下肩梁内肢侧腹板的屈服对试件的屈服荷载起控制因素,并能很好反映试件的屈服,可以腹板的屈服来确定试件的屈服荷载;在中柱内肢向外侧偏移的过程中,双层肩梁的承载力提高;试件的破坏是由于下肩梁内肢侧腹板发生剪切型凸曲变形。
钢管混凝土三肢中柱双层肩梁承载力分析及计算
兰涛, 张博雅, 李泽旭, 门进杰, 傅彦青, 廖钒志
2021, 51(9): 33-40,149. doi: 10.13204/j.gyjzG20082305
摘要:
由于三肢中柱双层肩梁特殊的结构形式使得内力分配相比于双肢及四肢中柱双层肩梁有所不同。为了建立三肢中柱双层肩梁的水平承载力计算式,在试验及有限元研究的基础上,设计了42个模型,对影响三肢中柱双层肩梁水平承载力的关键参数进行有限元分析,探讨上层与下层肩梁截面高度比(高度比)、中柱与下层肩梁截面高度比(柱梁高度比),下层肩梁跨高比(跨高比)对三肢中柱双层肩梁水平承载力的影响规律。分析了模型的特征承载力和位移,并给出参数取值范围。结果表明:高度比对模型承载力影响很小;柱梁高度比越大,模型越接近脆性破坏,特征承载力越大;跨高比越大,模型承载力越大,但受力后期,承载力下降速度也越快。基于分析结果,提出了三种三肢中柱双层肩梁破坏形式和水平承载力计算式;并基于模型的延性破坏,修正了计算式的误差。
焊接应力对钢管混凝土多肢中柱双层肩梁力学性能的影响及承载试验设计
兰涛, 李然, 门进杰, 张亮, 廖钒志
2021, 51(9): 41-46,165. doi: 10.13204/j.gyjzG20082303
摘要:
为研究钢管混凝土多肢中柱双层肩梁在水平刹车荷载作用下的受力性能,结合实际工程,共设计了6个多肢中柱双层肩梁试件,考虑焊接对试件受力性能的影响,对多焊缝相交处进行有限元分析。结果表明:距离多焊缝汇接点4 cm范围内的温度和应力变化剧烈,焊接完成后变形较大,对试件的力学性能具有很大的影响,故在试件制作中应将次焊道断开,汇接点与主焊道最小间距不小于4 cm。同时,详细分析了肩梁试件的制作方法,最大程度地降低试件加工制作对其力学性能的影响。
钢管混凝土多肢中柱双层肩梁承载力分析和计算
门进杰, 王鸿霄, 兰涛, 李然, 廖钒志
2021, 51(9): 47-55,74. doi: 10.13204/j.gyjzG20082310
摘要:
为了建立钢管混凝土双肢及四肢中柱双层肩梁的水平承载力计算式,在前期试验和有限元模拟结果基础上,对两种双层肩梁分别设计了43和44个模型,从模型的特征承载力及位移方面分析上、下层肩梁截面高度比(简称"高度比")、中柱与下层肩梁截面高度比(简称"柱梁高度比")、双肢中柱下层肩梁长跨的跨高比及四肢中柱下层肩梁短跨及长跨的跨高比(简称"跨高比")对两种双层肩梁水平承载力的影响,并给出了参数的取值范围。结果表明:两种双层肩梁在各参数变化下的水平承载力变化规律相似;随着柱梁高度比的增加,模型刚度变大,屈服位移降低,承载力呈抛物线上升;随着跨高比的增加,模型承载力呈线性上升,但延性变差;四肢中柱双层肩梁模型随着短跨跨高比增加,翼缘面积增大,承载力小幅上升。基于参数分析结果,确定了荷载在各截面的分配比例,提出模型水平承载力计算式,并基于延性破坏,对计算式进行了修正。
城乡规划和建筑理论
西江流域历史聚落的迷宫文化图式与防御性关系研究
周彝馨, 吕唐军
2021, 51(9): 56-64. doi: 10.13204/j.gyjzG21032705
摘要:
基于对文献、地图、田野、航拍图像等的分析,发现了西江流域部分具有历史特色的聚落。通过对其形态、起源、选址、防御措施等的深化分析,得出西江流域迷宫文化图式聚落的相似性。此类型聚落的建村历史相似,选址理念相近,同样运用了军事防御原理指导聚落建设,从而保障了聚落发展的完整和可持续性。鉴于迷宫图式聚落三种类型——纵横型迷宫图式、放射型迷宫图式、无序型迷宫图式的划分,对聚落迷宫文化图式与聚落防御的关系进行分析,发现两者均有边界围蔽、密集型肌理和错综复杂的道路系统等特点,聚落图式与防御形态有同构和耦合的关系。迷宫图式聚落的规划建设具有典型的防御性目的,通过迷宫图式及多种防御原理以保证聚落安全。西江流域的迷宫图式聚落表面是聚落形态对迷宫文化图式的趋同,本质是聚落对最佳防御方式、最优生存方式的探索,是在聚落形态图式层面对聚落最优生存方式的应对。
社区生活圈视角下养老设施布局公平性研究
陈星安, 肖艳阳
2021, 51(9): 65-74. doi: 10.13204/j.gyjzG20072313
摘要:
公共服务设施作为承载公共资源和社会公平的重要内容,其配套布局公平与否直接影响居民获取公共资源的公平程度。因此,立足于社区生活圈规划,在综合考虑服务水平、可达性、社会公平绩效等测度指标的基础上,基于ArcGIS平台构建社区生活圈养老设施布局公平性评价模型,并对长沙市雨花区养老设施布局进行公平性评价分析,结果表明:1)长沙市雨花区养老设施供给水平层次不齐,各单元服务水平差异大,呈现出沿南二环等道路圈层化递减特征;2)养老设施可获取程度(即可达性)各单元差异大,呈现从中心城区往外递减趋势;3)养老设施资源分布与老年人口分布之间存在"空间失配"现象,仅有少部分老年人口能够享受到较多的养老设施资源,同时设施服务水平与人均获取资源量间不对等。针对以上问题,建议实行"评价先行、空间单元分区、设施分级分类"的社区生活圈规划策略。
产业变迁对工业遗存改造中物质真实性影响研究
楚童, 赵誉行, 孙淼
2021, 51(9): 75-81. doi: 10.13204/j.gyjzG21011801
摘要:
工业遗存改造是产业变迁在物质空间的映射。根据改革开放以来上海产业变迁的历程,将工业遗存改造划分为4个阶段。通过建立"建筑、场地、景观、其他工业要素"4个方面的物质真实性评价框架,评析不同阶段的代表性案例,验证了产业变迁中的城市宏观产业结构和改造对象的微观产业功能对工业遗存改造中物质真实性特征存续的不同影响,指出物质真实性是产业催生下城市经济发展真实需求的完整写照。研究结果可为上海在新一轮产业转型中的工业遗存改造提供参考。
工程结构与结构防灾
基于超高性能混凝土连接的装配式剪力墙抗震性能试验研究
郑七振, 李会炎, 龙莉波, 陈刚
2021, 51(9): 82-89. doi: 10.13204/j.gyjzG20042601
摘要:
介绍了一种运用超高性能混凝土(UHPC)连接的新型装配式剪力墙,对5榀足尺的装配式剪力墙结构在不同轴压比情况下进行拟静力试验,研究其抗震性能。试验结果表明:底部设置水平缝的装配式剪力墙试件和整浇剪力墙破坏形态均为理想的压弯破坏,装配式剪力墙后浇区上方混凝土发生压溃破坏;墙中部设置竖缝的装配式剪力墙沿着与地梁的接缝发生微小侧移,竖向钢筋有被剪断趋势,试件发生弯剪破坏。轴压比为0.35的装配式剪力墙试件,由于浇筑质量原因,底部UHPC保护层厚度较小,导致后浇区钢筋锚固不足。研究表明这种新型连接能够有效地传递钢筋应力;轴压比相同时,带水平缝和竖缝的装配式剪力墙的承载力均较整浇剪力墙略有提高,位移延性、耗能能力基本与整浇试件处于同一水平。5榀试件的极限位移角都大于1/100,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求。
带构造边缘构件的T形双面叠合剪力墙抗震性能研究
骆玉琦, 谷倩, 赵端锋, 田水, 谭园
2021, 51(9): 90-97. doi: 10.13204/j.gyjzG21010604
摘要:
为研究带构造边缘构件的T形装配整体式双面叠合剪力墙的抗震性能,完成了两个T形足尺剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明:在0.2轴压比下,叠合试件与现浇试件均表现为典型的弯剪破坏特征;与现浇试件相比,叠合试件翼缘受拉和翼缘受压时的极限承载力分别降低了15.7%和3.0%;翼缘受拉时的延性系数与现浇试件的相同,而翼缘受压时的延性系数则低于现浇试件的;两者刚度退化规律基本一致,叠合试件累积耗能明显低于现浇试件的;叠合试件腹板、翼缘板和T形后浇边缘部位的水平连接方式整体工作性能良好;根据试验结果,建议提高叠合试件构造边缘构件的体积配箍率。
无腹筋沙漠砂混凝土深梁抗剪性能研究
秦拥军, 李向阳, 崔壮, 王博
2021, 51(9): 98-105. doi: 10.13204/j.gyjzG20081505
摘要:
为了对沙漠砂混凝土深梁受剪性能进行研究,对8根无腹筋沙漠砂混凝土深梁进行集中荷载作用下的受剪试验,分析剪跨比、配筋率和沙漠砂掺量对深梁试件的跨中挠度、开裂荷载、极限荷载、混凝土应变和钢筋应变的影响规律以及深梁的破坏形态和裂缝发展情况。试验结果表明:试件破坏时已不符合平截面假定,极限荷载随着剪跨比的增加而减小,随着配筋率的增加而增大,随沙漠砂掺量的增加先增大后减小,沙漠砂掺量为20%时最大;在相同荷载作用下跨中挠度随着剪跨比、配筋率和沙漠砂掺量的增大先增大后减小。并对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》以及美国、加拿大和欧洲标准的深梁计算方法进行修正,最后得出沙漠砂深梁抗剪承载计算式。
考虑点蚀效应的箍筋约束混凝土时变应力-应变模型
王斌, 冯博强, 孙勇峰, 杨倩, 王家滨
2021, 51(9): 106-112,155. doi: 10.13204/j.gyjzG20092906
摘要:
为研究点蚀效应对锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变的影响,基于已有研究成果,通过分析钢筋表面点蚀坑的深度及其随锈蚀时间的分布概率,得到考虑均匀锈蚀与点蚀耦合影响的锈蚀钢筋时变损伤模型;并通过分析点蚀对锈蚀箍筋约束混凝土的影响,进一步对已有约束混凝土应力-应变模型进行修正,最终建立考虑点蚀效应的锈蚀箍筋约束混凝土时变应力-应变模型;将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,验证模型的可靠性。分析结果表明:该模型可较好地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能的变化,为氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土结构精细化数值分析提供参考。
考虑设计标准差异及耐久性的老旧建筑结构地震易损性评估
赵鑫丽, 何浩祥, 闫维明, 程时涛
2021, 51(9): 113-120,201. doi: 10.13204/j.gyjzG21020604
摘要:
在目前的老旧钢筋混凝土框架结构的地震易损性研究中,没有同时考虑不同抗震设计标准差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响,且表征结构易损性的损伤指数在阈值范围和动力分析中存在局限。有鉴于此,针对不同抗震设计标准造成的结构性能差异,同时考虑混凝土碳化和钢筋锈蚀对结构性能的影响,并根据结构已服役时间对老旧建筑结构的地震作用取值进行调整,构建了3个典型5层钢混框架结构建筑,建立相应的有限元模型并进行增量动力时程分析,采用弹塑性耗能差率和最大层间位移角表征结构损伤并进行地震易损性分析和对比。结果表明:随着抗震设计标准的提升,结构的设计抗震能力有较显著提高而易损性有一定的下降;同一结构的地震易损性因混凝土碳化作用先降低后增加。采用弹塑性耗能差率表征既有建筑结构的地震易损性效果优于最大层间位移角。
采用高强度螺栓连接件的钢-混凝土组合梁力学性能研究
盛永军
2021, 51(9): 121-126. doi: 10.13204/j.gyjzG21061514
摘要:
为研究高强度螺栓作为抗剪连接件的钢-混凝土组合梁力学性能,通过改变高强螺栓的布置间距,对4根组合梁试件进行单点静力加载。由试验得到荷载-挠度曲线、荷载-滑移曲线和沿截面高度的应变分布曲线,进而分析端部螺栓间距和预紧力两个变量对组合梁抗弯承载力、初始刚度、横截面应变分布的影响。试验结果表明:集中荷载作用下,试验梁为典型弯曲破坏;减小端部螺栓布置间距可以提高组合梁的承载力及初始刚度;而提高预紧力也可提高组合梁初始刚度,但对极限承载力影响较小。
施工缝及现浇楼板对混凝土平面框架“强柱弱梁”影响的试验研究
孙焱焱, 王振波, 徐菁
2021, 51(9): 127-131. doi: 10.13204/j.gyjzG19082003
摘要:
为研究施工缝及现浇楼板对混凝土平面框架"强柱弱梁"的影响,对3个一榀两跨混凝土平面框架进行水平低周反复试验,分析各试件的破坏形态、滞回曲线。结果表明:在梁端设置施工缝的平面框架为梁铰破坏机制,带有现浇楼板的平面框架为柱铰破坏机制;梁端设置施工缝会降低框架的整体性,更易出现"强柱弱梁"破坏机制,结构整体抗震性能较差;现浇楼板的存在增强了框架梁的承载力,提高了结构的屈服荷载、极限荷载、极限位移,增加了结构耗能。
高延性水泥基复合材料加固空斗墙抗震性能试验研究
周铁钢, 王鑫, 张再昱, 马奔, 朱瑞召, 邓明科
2021, 51(9): 132-137. doi: 10.13204/j.gyjzG20061402
摘要:
为改善具有中国传统特色的空斗墙民居的抗震性能,采用高延性水泥基复合材料(ECC)对墙体两面进行抹面加固,分为边框式、边框+十字式和全抹面式等加固方案。共设计4片墙体,采用拟静力试验对不同ECC加固方案的效果进行研究,分析不同加固方案的破坏机理和抗震性能。试验结果表明:ECC与空斗墙体具有良好的黏结性能,两者能够共同抵抗水平荷载;采用ECC加固后的墙体在承载能力、变形能力和耗能能力等方面均有所提升;边框式加固墙体的延性变形能力最优,且初始刚度较大;十字式加固墙体的耗能能力最优,滞回环面积饱满;全抹面式加固墙体具有最好的承载能力,相应的开裂荷载也较高。所提出的三种加固方案均有不同的优点,可根据实际工程需要进行选用。
新型自复位摩擦耗能阻尼器的设计及数值模拟分析
常召群, 刘伯权, 韩萌, 白涛, 邢国华, 王双兵
2021, 51(9): 138-142,221. doi: 10.13204/j.gyjzG20080402
摘要:
利用形状记忆合金(SMA)的超弹性性能设计出了一种新型的自复位摩擦耗能阻尼器,该阻尼器主要由基于大直径SMA棒的自复位装置和摩擦耗能装置两大部分组成,其构造简单、传力明确。为了验证该阻尼器的有效性及可靠性,首先在常温下对大直径SMA棒(10 mm)开展滞回性能试验研究,其次利用ABAQUS数值分析软件建立阻尼器的有限元数值模型,分析不同位移幅值、摩擦力、SMA预拉力等变量下,阻尼器等效刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比和残余变形比等力学参数的变化规律。研究结果表明:该新型自复位摩擦耗能阻尼器具有良好的自复位能力和耗能能力,可通过改变摩擦力和SMA预拉力以调控阻尼器残余变形的大小。
基于弹性地基梁法的钢填板胶合木销钉连接承载力计算分析
苏三庆, 韩松, 王威, 李昱, 姜浩
2021, 51(9): 143-149. doi: 10.13204/j.gyjzG20121417
摘要:
在木结构工程中钢填板销连接节点是常见的节点连接形式,为便于木结构的设计分别进行了销槽承压试验和钢填板销连接承载力试验,提出了基于弹性地基梁计算方法的钢填板销连接承载力计算式。试验和计算结果表明:荷载作用下钢填板销连接节点有三种屈服模式,与GB 50005—2017《木结构设计标准》中的屈服模式相吻合,并且屈服模式可通过计算预估;运用所提出的钢填板销连接承载力计算式所得出的计算结果与试验结果基本吻合。
基于车辆响应的连续梁桥频率识别
亓兴军, 杨晓天, 王珊珊, 丁晓岩, 肖志全
2021, 51(9): 150-155. doi: 10.13204/j.gyjzG20061301
摘要:
通过车辆振动响应识别桥梁动力特性具有方便高效和不影响交通等突出优点,采用约束方程模拟车辆与桥面接触,编制车桥耦合振动有限元计算程序,基于车辆振动方程中包含的桥梁频率信息,采用傅立叶变换对连续梁桥频率进行识别,并对车速、车辆质量和路面不平整度进行分析。结果表明:在路面平整状况下,利用车辆振动加速度识别的桥梁前三阶频率与理论计算结果吻合较好;在路面粗糙状况下,使用前、后两车在桥梁同一位置的加速度相减,通过对加速度差值进行快速傅里叶变换,可以大大降低桥面粗糙度的不利影响;车速对频率识别结果影响的规律性不明显,较低车速更为合适;车辆质量对识别结果基本没有影响;不同等级的桥面粗糙度对于桥梁频率的识别结果基本没有影响。
深湾汇云中心塔吊爬升阶段临时支承竖向荷载动力放大系数的试验研究
谢楠, 潘明栋, 郑海涛
2021, 51(9): 156-160. doi: 10.13204/j.gyjzG20041201
摘要:
爬升阶段是内爬式塔吊临时支承十分不利的工况,由于受力时间较短,竖向荷载会产生明显的动力效应。依据建筑高度近350 m的深湾汇云中心J座塔楼的实测数据,分析了荷载作用下临时支承的内力和变形特征,揭示了临时支承中不同部位杆件的受力特点,并给出了不同部位杆件的竖向荷载动力放大系数。有限元分析结果表明,采用荷载放大系数的仿真计算结果和实测结果较为接近。
内爬式塔吊临时支承竖向荷载分配系数研究
张将, 孙延龙, 谢楠
2021, 51(9): 161-165. doi: 10.13204/j.gyjzG20041202
摘要:
临时支承将内爬式动臂塔吊上的荷载传递给永久结构,是超高层建筑施工中的重要临时结构。以两栋超高层建筑施工时采用的两种不同内爬式动臂塔吊及临时支承为研究对象,通过有限元计算,完成了各类荷载作用下临时支承的受力分析,研究最不利荷载出现的位置和相应的竖向荷载分配系数,提出了改善外挂式塔吊临时支承竖向荷载分配不均匀性的措施,并分析了措施的有效性。
土-结构动力相互作用等效电路试验研究
尚艳亮
2021, 51(9): 166-172,126. doi: 10.13204/j.gyjzG20051003
摘要:
以往的的相关研究已提出各种广义的用来有效替代无限域土动力行为的系统化集中参数模式,仅由弹簧与阻尼器两项最基本力学组件通过串联或并联所组成的系统化集中参数模式,由于其精简的数学形式和单纯的物理对应,可以通过等效电路系统对其进行类比。本研究在等效电路仿真土系统化集中参数模式的基础之上,进一步考虑基础与上部结构质量,深入探讨简易电路试验来替代完整的土-结构相互作用的仿真。依次在原有替代土壤的集中参数模式中加入基础质量、单自由度上部结构和多自由度上部结构,从而逐步建立完整土-结构相互作用系统的等效电路,进行3种不同地震谱作用下的模拟试验,并探讨其精确度与可行性。通过上述各种不同系统的比较,力学分析、电路仿真软件计算结果和等效电路试验结果的误差均在10%以内,从而证明所提出的完整土-结构相互作用等效电路具有良好的试验效果与精度。
岩土及地下工程
单桩荷载传递规律及桩侧注浆合理位置确定
马海龙, 包彦冉, 马宇飞, 姚文宏
2021, 51(9): 173-176,196. doi: 10.13204/j.gyjzG20091705
摘要:
为研究不同加载点及不同加载方向对单桩荷载传递特性的影响,进行了相同条件下的桩端无土顶压桩、桩端有土顶压桩和底托桩的室内模型试验,得到了不同加载方式下桩身轴力、桩侧摩阻力等分布规律。研究结果表明:达到负摩阻力极限值所需要的桩土相对位移比正摩阻力的小,不同加载位置显著影响桩侧摩阻力的分布形式,桩侧摩阻力最大值出现在距离加载点1/3桩长处。对于承受竖向荷载的抗压桩,应充分利用好中上部地层,对承受竖向抗拔荷载的底托桩,应充分利用好中下部地层。为提高单桩竖向承载力进行桩侧注浆时,对于抗压桩,注浆位置宜取在桩的中上部分,而对于底托抗拔桩,注浆位置则宜取在桩的中下部分。
含水量对土体导热系数的影响
李顺群, 吴琼, 张翻, 李丽君
2021, 51(9): 177-180. doi: 10.13204/j.gyjzG20070106
摘要:
基于试验得到了土骨架的导热系数。结合土颗粒矿物与孔隙水相互作用的微观机理,对孔隙水含量对冻土导热系数的影响进行分析。随着孔隙水含量的增大,土体导热系数变化曲线将出现两个特征点,分别为"土结构控制点"和"土结构离散点"。这两个变化特征点将导热系数变化曲线分为三个阶段:1)土骨架与强结合水结合阶段;2)孔隙水填充土孔隙阶段;3)孔隙水破坏土骨架阶段。在此基础上利用传热物理模型研究土体导热系数在这三个阶段的变化规律,并基于电晶格模型理论得到简便实用的导热系数计算式。
含有不同裂纹数量的岩石破裂试验和模拟
李国庆, 马海春, 钱家忠, 张庆
2021, 51(9): 181-187. doi: 10.13204/j.gyjzG20090802
摘要:
采用岩石力学伺服试验机,对含有预制裂纹的辉石似长岩进行单轴压缩试验,分析不同裂隙数目的岩石的裂纹启裂、扩展和贯通破坏规律,并利用扩展有限元软件XFEM模拟解释分析试验现象。研究结果表明:辉石似长岩的单轴抗压强度随着裂纹数量的增加而呈线性下降;随着裂纹数量的增加,裂纹尖端位置与远离裂纹位置应变比值增加;多裂纹岩石出现次生裂纹时,试件应力达到峰值之后有应力回弹现象;对单裂纹、双裂纹、三裂纹试件的萌生、扩展及贯通过程的模拟表明,与试验岩石翼裂纹萌生、扩展破坏过程相似度较高。
高性能建筑材料
形状记忆合金纤维在高延性水泥基复合材料中的黏结性能试验研究
杨曌, 窦楠, 董浩
2021, 51(9): 188-196. doi: 10.13204/j.gyjzG21022004
摘要:
高延性水泥基复合材料与超弹性形状记忆合金的协同工作能够提高结构的耗能能力及自修复能力。使用形状记忆合金纤维能够有效克服形状记忆合金棒材或绞线存在的一些问题,具有更广阔应用前景。将不同直径和不同端头形状的超弹性形状记忆合金纤维以不同深度埋入拉伸应变可达3%的高延性水泥基材料中制作了多组试验试件,并通过位移控制加载对其进行拉拔试验,得到了拉拔应力-应变曲线,分析了各因素对形状记忆合金纤维与高延性水泥基复合材料黏结性能的影响。结果表明:打结型端头能有效提高形状记忆合金纤维在高延性水泥基复合材料基体中的黏结强度,为形状记忆合金纤维发挥其超弹性提供足够锚固力,各类型打结型试件的最大拉拔应力均在900 MPa以上,最大可达到1 142.52 MPa,其中1.2 mm打结型形状记忆合金纤维埋深为40 mm的试件的受力性能良好,纤维利用率较高。
常年冻土区混凝土孔隙结冰规律对抗压强度的影响
王萧萧, 刘畅, 张菊, 刘曙光, 闫长旺, 李恒
2021, 51(9): 197-201. doi: 10.13204/j.gyjzG20072117
摘要:
为了探究常年冻土区混凝土孔隙结冰规律对抗压强度的影响,使用自制低温压力机测试混凝土抗压强度,并借助核磁共振仪测试混凝土中不同孔径的孔隙结冰规律。基于灰色理论分析了孔隙结冰量对抗压强度的影响规律,并建立了孔隙结冰量与抗压强度的关系模型。结果表明:0~-10℃时,混凝土毛细孔和过渡孔由于孔径较大,快速结冰,使得此温度区间内结冰量和抗压强度迅速增长。过渡孔是混凝土的主要孔隙,-10℃时99.7%的毛细孔和55.8%的过渡孔已经结冰,此时凝胶孔占比增大且不易结冰,结冰量和抗压强度增长缓慢。混凝土过渡孔结冰量对抗压强度影响最为显著,其灰熵关联度为0.985 0,基于GM (0,2)模型的混凝土抗压强度计算值与试验值的平均相对误差为3.33%。
复合材料变截面压杆稳定性问题研究
马森, 赵启林
2021, 51(9): 202-206,229. doi: 10.13204/j.gyjzG20051212
摘要:
以复合材料圆形变截面压杆构件作为研究对象,基于等效参数思想和能量法推导了复合材料圆形变截面压杆稳定理论计算式。首先基于等效参数思想将复合材料压杆壁板等效为主轴方向与压杆轴向一致的正交异性壳,此时复合材料压杆可近似为正交异性压杆;然后针对该正交异性压杆,给出了受压失稳挠曲线方程,基于能量法推导了稳定理论荷载计算式;最后,利用有限元软件对该计算式的准确性进行了验证和讨论。结果表明:在薄壁区域刚度比较小的情况下,该稳定理论计算式能够较准确地预测复合材料变截面压杆的稳定临界荷载。
结构安全性评定及加固
结构安全性评定及加固灌浆套筒构件密实度超声波层析成像无损检测研究
渠明, 邵志伟, 赵伟涛, 查晓雄
2021, 51(9): 207-215. doi: 10.13204/j.gyjzG21020316
摘要:
对于灌浆套筒构件,可将灌浆套筒内水泥基灌浆料看作广义上的混凝土,为研究超声波层析成像技术对灌浆套筒构件密实度无损检测的可行性,分别从理论研究、有限元模拟和试验测试三个方面对套筒内灌浆料的密实度进行分析。研究结果表明:超声波将无法直接透过灌浆料全部脱空的套筒传播,而是会按照最短路径发生绕射;因套筒脱空所导致的声速分布图差异化不明显,从声速分布图上无法有效识别密实及脱空状态所对应的低声速区;对于斜口斜导管检测方式,可通过观察斜导管内灌浆料流失情况来推断套筒内灌浆的料密实度情况。
历史建筑的维护和修复
历史建筑的维护和修复历史建筑济南修女楼的整体迁移设计和实践
夏风敏, 谭天乐, 贾留东, 张鑫, 傅传巍, 刘闵
2021, 51(9): 216-221. doi: 10.13204/j.gyjzG21012703
摘要:
济南市修女楼为二层加阁楼的砖木结构建筑,建于1893年,为历史性建筑。2020年6月采用自行式模块运输车对其进行了迁移,是当时国内采用拖车移位的最大的砌体结构建筑物。着重对移位方案、移位前对建筑物的维修和加固、车辆布置、托换结构设计及基础和地下室设计等进行介绍。对托换结构按车辆与上部结构协同受力及分别受力计算进行了分析,得出了拖车移位的砌体结构,其车架受力可按倒梁法计算,建筑物轮廓范围内托换结构可按支承车辆的底框结构进行设计,外挑于建筑物外的托换结构需要按悬挑构件进行加强。根据地下室的逆作法施工要求,宜采用桩柱一体的设计。
海外科技交流
英国铁路遗产景观发展历程与保护利用策略
田璐瑶, 宁雅萱, 尹豪
2021, 51(9): 222-229. doi: 10.13204/j.gyjzG20070708
摘要:
通过对英国铁路遗产景观概念与内涵的深入剖析,对英国铁路发展的早期历程、铁路遗产的产生及其保护历程进行系统性梳理;揭示了政府机关、社会组织和铁路爱好者等不同社会力量在铁路遗产保护中的推动作用和协同机制;总结了英国铁路遗产景观在建筑遗产保护利用、博物收藏体验、旅游开发、线路观光、引导城市更新等方面的保护和利用策略。最后,结合我国铁路遗产的情况,从政府管理职能、社会组织力量两个方面提出借鉴建议,指出我国铁路遗产景观应从突出人文价值、带动乡村发展、联动旅游区建设、引导城市更新与再利用四个方面探寻未来的发展方向。