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2024年 第54卷  第5期

大型公共建筑智能建造技术
基于物联网技术的三大建筑超大基坑安全监测孪生系统
陈宏达, 李欣, 俞财照, 何猛, 刘占省, 佟丽
2024, 54(5): 1-8. doi: 10.3724/j.gyjzG23111319
摘要:
随着经济蓬勃发展与城市化快速推进,超大基坑工程的规模与数量激增,然而,超大地下空间结构施工面临着地下环境复杂、致险因素众多等挑战,其安全问题日渐显著。针对超大地下空间结构施工过程中面临的复杂问题,通过引入物联网技术和数字孪生理念,提出了一个适用于超大地下空间结构施工的智能化安全监测孪生系统,同时探究了物联网和数字孪生的融合机理。该孪生系统利用BIM技术建立对应的物理施工模型,并通过物联网技术实时采集多源异构监测数据实现虚拟施工模型与物理施工模型的信息交互,借助孪生系统对多源异构数据进行实时安全分析,得到结构的安全状态并反馈在应用服务层中,通过实例项目验证了孪生系统在超大基坑施工中的有效性和实用性。
基于BIM和本体的大型地下空间精益建造方法研究
王海涛, 俞财照, 王泽林, 何猛, 刘占省, 李璐
2024, 54(5): 9-15. doi: 10.3724/j.gyjzG23111318
摘要:
自21世纪以来,我国经济飞速发展,城市土地资源的利用趋于饱和,大型地下空间的建造开发成为提高土地利用率的重要途径之一。然而,大型地下空间在开发过程中面临着地质条件复杂、施工难度大、多学科交叉管理等方面的难题。为了实现大型地下空间的高效管理和施工,本研究基于精益建造理念,通过融合BIM和本体技术构建了一个大型地下空间精益建造方法框架。该框架由数据层、知识层、本体层和应用层构成,通过有效整合各类信息并利用本体的查询和语义推理能力,为施工团队提供一个基于知识库和规则系统的决策支持平台,促进大型地下空间精益建造知识的共享。并以三大建筑共享配套设施的大型地下空间工程为案例对该方法进行应用,验证了该框架的可行性和有效性。
融合多源多维数据的大型地下空间数字化交付方法
俞财照, 王海涛, 宋天帅, 郑家榕, 刘占省, 杨凯, 刘俊杰
2024, 54(5): 16-24. doi: 10.3724/j.gyjzG23111320
摘要:
随着信息化水平的不断提高,传统竣工交付模式的弊端日益凸显。为解决大型地下空间场景下传统竣工交付效率低、交付数据可利用性差的问题,提出一种以数据库为核心的融合多源多维数据的数字化交付方法。首先建立面向大型地下空间的数字孪生框架,并依托这套框架提出数字化交付流程,同时提出交付数据的采集、传输、存储与管理方法;然后根据大型地下空间场景交付数据存在多源多维的特点,对交付平台的设计原则、交付内容、功能框架以及应用场景展开详细论述;最后结合工程实例开展数字化交付工作。结果表明,所提交付方法能够显著提高交付效率并节约管理成本,同时形成具有一定经济与信息价值的数据资产。
低碳目标下的大型地下空间施工方案智能优化方法
宋天帅, 俞财照, 秦彦龙, 史国梁, 刘占省, 周恩恺
2024, 54(5): 25-32. doi: 10.3724/j.gyjzG23111317
摘要:
大型地下空间的建设是建筑行业转型升级的重要领域。在大型地下空间的施工过程中,如何获取最优化的施工方案,到达绿色环保的目标是亟待解决的问题。以低碳为目标,本研究提出了大型地下空间施工智能优化方法。根据碳排放量的计算方法形成了施工方案优化架构,获取了影响施工能耗的关键因素。基于关键因素的分析,明确了各类构件和施工路径对碳排放的影响机制。在改进的Dijkstra算法的驱动下形成了施工路径的智能优化方法。在此基础上,基于遗传算法优化的BP神经网络形成了碳排放与施工方案的耦合关系。在低碳目标下精准获取最优化的施工方案。以城市副中心三大建筑共享配套设施项目施工现场为例进行案例分析,验证所提出方法的可行性。并通过分析施工碳排放,形成了最佳施工路径。
新型监测、检测技术的工程应用
核电站安全壳密封性能测试研究进展综述
王友刚, 孙运轮, 马鹏举, 解玉建, 吴震, 贺敏, 侯钢领
2024, 54(5): 33-42. doi: 10.13204/j.gyjzG23010608
摘要:
安全壳是核电站发生事故后,有效防止放射性物质泄漏的最后一道屏障,也是保障核电站安全稳定运行的重要设施之一,因此其密封性能至关重要。在核电站调试和运行期间均需要开展核电站安全壳密封性试验,以测试其密封性能。介绍了国内外关于核电站安全壳密封性试验的最新研究成果。从安全壳整体密封性测试、局部密封性测试以及涉及密封性测试的其他方面三个角度总结了相关研究进展。对安全壳整体密封性试验和局部密封性试验的不同方法进行了比较,并总结了方法特点。此外,对安全壳密封性测试相关的部件优化、泄漏率预测和数值模拟与软件开发进行了总结,还分析了目前安全壳密封性测试研究存在的不足,探讨了安全壳密封性测试未来发展的方向,可为安全壳密封性研究及其发展应用提供相关借鉴。
基于HHT和RDT的结构运行模态参数识别方法
王明俊, 饶瑞, 叶婉玲, 苏梓僖
2024, 54(5): 43-50. doi: 10.3724/j.gyjzG22122504
摘要:
为提高结构自振频率识别精度和识别工作的自动化水平,提出基于希尔伯特-黄变换(HHT)和随机减量技术(RDT)的结构模态参数识别方法。首先利用傅里叶变换、巴特沃斯滤波获得目标频段动力响应,接着用经验模态分解(EMD)获得系列固有模态函数(IMF),采用RDT提取每个IMF的自由衰减振动信号,通过Hilbert变换,获得相位曲线和振幅曲线,最后拟合曲线斜率,获得自振频率和阻尼比。研究发现,无论是线性平稳信号还是非平稳信号,提出的方法在鲁棒性和准确性上均较传统的快速傅里叶变换(FFT)和HHT有优势,且无须人工介入判断模态真伪。对于非线性短信号,为获得更好的分析效果,推荐截取阈值取1.2σ,自由衰减时长取75 s。
基于可见光和红外图像融合的建筑外墙空鼓与脱落识别方法研究
王玮, 米庆仁, 肖云, 杨新聪
2024, 54(5): 51-59. doi: 10.13204/j.gyjzG22112305
摘要:
建筑外墙空鼓与脱落的识别对于确保城市老旧建筑物周围公共安全至关重要。传统的人工原位检测方法需要耗费大量人力物力且存在一定的安全风险,此外识别结果也会受到专业人员的工作经验和工作状态等主观因素的影响。近年来,采用无人机进行图像采集并通过人工智能模型对建筑外墙缺陷进行识别的方法逐渐流行开来。然而,目前对于缺陷检测的研究仅针对单一模态的可见光图像或者红外图像,往往只能对某一缺陷进行检测,且没有考虑缺陷之间的转换关系。针对这一问题,通过融合建筑外墙的可见光和红外图像,结合两种模态的图像信息,并通过不同深度的UNet和Res-UNet模型对融合后图像进行建筑外墙缺陷识别,比较了不同深度模型的识别效果。试验结果表明,深度为4的Res-UNet模型对建筑外墙的空鼓和脱落具有很好的识别效果。
基于三维重建的结构表面裂缝检测方法
张昊宇, 丁勇, 李登华
2024, 54(5): 60-67. doi: 10.13204/j.gyjzG22102611
摘要:
针对传统基于数字图像处理的裂缝监测方法缺乏对裂缝区域参数集成化表达,提出一种基于三维重建的结构表面裂缝检测方法。该方法在提高裂缝边缘识别精度的同时,实现了裂缝的区域集成及参数计算。使用二维裂缝映射到三维模型的方法完成裂缝的定位。根据建筑物的立面高度和结构特点,规划摄影路径、采集影像数据、构建针对建筑裂缝的影像数据集;结合SfM重建技术建立裂缝所在外立面区域三维模型,根据相机光心到裂缝所在拟合平面的距离,实现无测距设备条件下物距信息的获取;利用级联神经网络完成结构表面裂缝的识别与分割;利用实景三维模型获取像素解析度完成裂缝参数的计算。试验结果表明,所提方法可准确识别建筑外立面裂缝,同时计算裂缝宽度和长度,最终完成裂缝集成与定位。裂缝宽度相对误差小于1.5%,具有良好的实用价值。
基于点云数据与BIM模型配准方法的研究
张桂林, 王敬德, 韩阳, 魏栋, 邢蓉
2024, 54(5): 68-74. doi: 10.13204/j.gyjzG22091503
摘要:
随着建筑行业的飞速发展,3D点云扫描技术与BIM模型的自动配准成为一大研究热点。现如今建筑工程的科技化发展已经成为必然趋势,且只有依靠现代科技才能实现更高水平的施工工作。基于此,随着BIM技术高速发展、3D激光扫描技术的三维展示性脱颖而出,能够非接触高速精确地获取目标物的三维坐标数据,经过业内软件处理,建立目标建筑物的三维数字模型。点云数据具有几何信息精度高,可真实还原建筑现场的优点,BIM具有丰富的构件几何信息。提出了一种利用BIM网格模型对3D点云进行粗配准的方法,重点以平面作为几何特征,用于将3D点云与BIM网格对齐,从而实现对建筑物施工进度的监测,为建筑行业实现智能化与精确化提供了可能。
城乡规划和建筑理论
日本多宝塔的设计方法及形制溯源
邵继中, 李坤洋, 松本康隆, 郗皎如, 宋其泽, 张晓思
2024, 54(5): 75-85. doi: 10.3724/j.gyjzG22083022
摘要:
基于对史料的整理及现有遗存的调研,系统性梳理了日本多宝塔的发展过程和现存样式风格,发现在长期发展过程中,日本多宝塔融入了具有本土特色的"国风文化",被赋予了新的营造思想观念和造型艺术,形成二重结构——圆形龟腹的固定建筑形制。从这一线索出发,进一步分析日本多宝塔的建筑设计思想方法,并从密宗思想引入和融合、汉地建筑形制影响及本土化吸收和创造等方面追溯其固有建筑形制的演变脉络。结果表明:日本多宝塔形制的演变过程深刻反映出日本僧人和工匠在消化、吸收来自中国汉地建筑形式和技艺的同时,创造性地使之与本民族文化相结合,形成了具有日本本土特色的木结构塔类建筑体系。
触媒联动下兰州火车站片区微更新与优化设计研究
薛乾明, 黄跃昊, 尚永涛
2024, 54(5): 86-94. doi: 10.3724/j.gyjzG23060709
摘要:
在存量更新的大趋势下,旧城火车站片区的发展瓶颈日渐凸显,如何促使旧城车站片区优化升级,焕发片区活力是当前城市更新中亟需解决的难题。以兰州火车站为例,在对该片区进行合理范围界定和现状梳理后,通过触媒联动理念对火车站片区进行微更新与优化设计,确立以站前广场为点要素、站前道路和沿街商业带为线要素、站前地块为面要素,将"多点聚合,线状串点,点线面联动发展"作为更新优化方针,明确当前片区优化方案,促进兰州火车站旧城片区更新改造、优化升级。
皖南小三线建筑及其历史遗存价值研究
徐震, 王磊, 彭金强
2024, 54(5): 95-106. doi: 10.3724/j.gyjzG23091410
摘要:
在国家三线建设背景下,上海于20世纪60年代起在安徽皖南地区建设了合计81家企、事业单位,作为上海的后方基地,称皖南小三线。皖南小三线建设是国家三线建设的重要组成部分,皖南小三线的空间格局具备典型"山、散、洞"特征,但也与皖南山地水系格局相关;其建筑单体和建造活动不仅体现出上海向内地的技术转移,还反映出当时技术背景下的自主创新,同时体现出地方性本土建造特征。皖南小三线作为规模最大的小三线建设项目,不仅是我国的工业化进程的物质见证,还是特定历史时期自主创新精神的物质丰碑,在建筑技术转移、低机械建造、区域发展等方面都具有历史价值与纪念价值。
旱涝灾害适应性:营建机制与当代启示——以太行山区传统村落为例
韩刘伟, 林祖锐, 赵之枫
2024, 54(5): 107-116. doi: 10.3724/j.gyjzG22071501
摘要:
太行山区先民因地制宜地将集水、蓄水、用水、排水完美于村落空间营建中,为农耕文明下应对旱涝灾害并存的区域环境提供了核心支持,体现出丰富的生态智慧和人文内涵,其中的营建机制对现代城镇生态建设同样具有重要借鉴意义。以太行山区内传统村落为例,运用归纳总结与典型案例分析相结合的方法,解析传统村落基于"趋利-避害"考量的村落整体生态格局、集成"蓄水—排水"一体的村落水组织体系、兼顾"旱时—涝时"情境的多功能复合空间、综合"生产—生活"需求的旱涝自平衡设施和形成调控"人-水"关系的非制度性人文观念的旱涝灾害适应性营建机制。最后从系统性思维、融合性策略和共建性理念3方面出发提出对当代城乡建设的启示与借鉴。
考虑主观评分差异影响的历史建筑价值评估指标赋权研究
王德才, 宋文辉, 丁娜, 缪俊杰
2024, 54(5): 117-125. doi: 10.3724/j.gyjzG23072807
摘要:
历史建筑价值评估的指标赋权是基于各指标间相对重要性来赋予指标权重向量,通常忽视了主观评分差异对权重的影响。而主观评分差异反映了评分数据的可靠性和对高价值指标的重视程度,将其作为指标赋权的影响因素可使评估结果更加客观准确。研究引入信息量权重法与强制分布法,以传统赋权方法得到的指标权重为基础,一方面通过信息量权重法,以专家对同一指标评分数据的一致性为依据进行赋权,弥补指标赋权未考虑专家对同一指标评分差异的缺失;另一方面利用强制分布法基于已有指标间评分高低差异构建的赋权变权模型,对其变权区间进行优化,提高区间界限参数确定的合理性。模拟验证两种方法的可行性和优越性后,以歙县许村大宅祠与吴氏支祠为例,进一步验证上述两种方法的实践意义,使价值评估能够更可靠有效地指导历史建筑保护工作。
基于网络照片数据的工业遗产旅游地意象分析:以上海国际时尚中心为例
孙德龙, 宋祎琳, 张抒妍, 陈心睿, 郝心, 王雯丽
2024, 54(5): 126-134. doi: 10.3724/j.gyjzG23090102
摘要:
城市更新之下,工业遗产在转型中的历史信息与空间文化如何传播和被公众感知需要被重视。基于大数据的城市意象研究已经成为重要趋势,但受制于数据、方法等限制,对工业遗产地等微观尺度的研究相对缺乏。以上海国际时尚中心(SIFC)为研究对象,对社交媒体上采集的与建成环境相关的12 578张图片进行分类,并基于三维模型结合人工校正对拍摄者点位进行批量还原和标记,进而分析上海时尚中心在公共活动、公共空间、标志物和自然景观方面的意象构成特征及季节性变化特征,并揭示其空间结构特征和意象演变特征。研究发现:1)游客对改造后园区的感知意象主要体现在公共空间和公共生活层面,其次才是对工业遗产的感知;2)原有工业遗产的主要空间结构在重新开发后基本保留,但诸如街道等部分元素受到的关注程度不足;3)商业艺术要素在重新赋予场所活力的同时也削弱了人们对工业文化元素的感知。对于自下而上的主观感知特征的揭示,可为进一步认识工业遗产的价值传播规律和区域特色营造提供参考。
工程结构和结构防灾
预应力节段预制拼装梁接缝直剪承载力计算方法
孙长军, 宋守坛
2024, 54(5): 135-140. doi: 10.3724/j.gyjzG21092507
摘要:
对预应力混凝土节段预制拼装梁接缝直剪受剪承载力进行对比分析研究。通过对接缝直剪破坏的研究进行梳理总结,采用文献中的184个接缝直剪试验数据,对已有接缝承载力预测模型的准确性进行验证,并对不同类型接缝的抗剪强度进行对比。分析结果表明:多键齿接缝直剪承载力小于单键齿接缝,胶接单齿接缝承载力最高,干接多键齿接缝承载力最低,胶接平面接缝介于两者之间。美国节段桥梁规范计算式对干接单键齿接缝预测结果较好,干接多键齿预测结果偏于不安全。通过对比给出了建议的接缝承载力计算模型。接缝直剪承载力和规范最小抗剪截面承载力对比分析结果表明,按中国公路桥梁规范(JTG 3362—2018)设计的结构,截面高度小于5 m时,基本不会出现胶接键齿直剪破坏。
全框支厚板转换高层结构质心偏心率振动台试验与数值模拟研究
李浩, 汪大洋, 赵东卓, 谢桢
2024, 54(5): 141-149. doi: 10.3724/j.gyjzG23032007
摘要:
全框支厚板转换高层结构体系目前在地铁上盖物业开发中逐渐应用,为探究上部多塔结构竖向收进引起的结构整体质心偏心率的改变对全框支厚板转换结构的影响,设计制作了1∶35缩尺比的全框支厚板转换结构多塔钢结构缩尺模型,计算其综合质心偏心率,进行振动台试验研究,并采用有限元软件Etabs建立7个有限元模型进行整体偏心率参数分析。结果表明:全框支厚板转化结构的竖向收进,会造成结构的整体偏心率发生改变,结构的加速度响应呈现随着结构质心偏心率增大而增大的趋势。同时试验与数值计算结果均表明全框支厚板转换结构的扭转效应随着整体偏心率e增加而增加,数值计算结果有效验证了试验结果。
配筋工程水泥基复合材料复合受扭柱抗震性能研究和损伤分析
洪宇, 邵永健, 祁明涛
2024, 54(5): 150-158. doi: 10.3724/j.gyjzG23051113
摘要:
为研究配筋工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite, ECC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,对11根配筋ECC试件和1根钢筯混凝土(Reinforcement Concrete, RC)试件进行拟静力试验,探究轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、纤维含量、原材料等参数对抗震性能和损伤指数的影响。结果表明:相较于RC柱,ECC柱的抗变形能力更强,复合受扭承载力和抗震性能也有显著提升;达到极限位移后ECC柱的扭矩下降平缓,其损伤进程也较为缓慢;对于ECC试件,适当提高轴压比、扭弯比、剪跨比和纤维含量能够有效抑制地震作用下构件的损伤;配箍率对于ECC柱的复合受扭承载力影响不大,但配置箍筋是必要的。
内嵌复合轻集料隔墙大板的装配式混凝土框架抗震性能试验研究
王波, 王宁, 王静峰, 陈刚, 程涛
2024, 54(5): 159-169. doi: 10.3724/j.gyjzG23052901
摘要:
为了研究内嵌复合轻集料隔墙大板装配式钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对1榀装配式混凝土空框架、1榀加气混凝土砌块填充墙-装配式混凝土框架和1榀复合轻集料墙板-装配式混凝土框架进行了低周往复荷载试验。研究了地震作用下墙板与框架的协同受力性能和工作机理,分析了结构的破坏特征、荷载-位移曲线、刚度退化、延性性能以及耗能能力等。试验结果表明:复合轻集料隔墙大板内嵌连接安全可靠,有效确保了复合轻集料墙板与框架在地震作用下的协同工作;与加气混凝土填充墙相比,复合轻集料大板对框架的极限水平承载力和初始刚度均显著提高;复合轻集料墙板-装配式RC框架的弹性位移角平均值θy及弹塑性极限位移角平均值θu均满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求;基于试验结果,提出了结构的恢复力模型,并验证了模型具有很好的吻合度,为内嵌复合轻集料隔墙大板在装配式结构中的应用提供了理论依据。
高强钢T形圆管相贯节点轴向滞回性能试验研究
袁智深, 尹思广, 姚尧, 唐翔, 袁健, 罗学文
2024, 54(5): 170-178. doi: 10.3724/j.gyjzG23111510
摘要:
为研究高强钢T形圆钢管相贯节点的轴向滞回性能,对5个不同支管与主管截面外径比的高强钢T形圆管节点进行了支管轴向往复加载试验研究及有限元分析。从节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能和延性等方面展开了分析,重点考察了节点几何参数的影响。试验结果表明:在支管轴向往复荷载的作用下,节点破坏模式为支主管相贯线处冠部附近主管壁开裂且裂缝沿主管横截面扩展,这与普通强度钢材T形圆管相贯节点的破坏模式有所不相同;各节点的滞回曲线均呈饱满的梭形,表明高强钢T形圆管相贯节点具有良好的抗震性能。分析研究表明:主管截面尺寸相同的试件的滞回曲线外形接近,主管截面尺寸是影响这类节点滞回性能的主要因素之一;有限元建模计算得到的节点破坏模式、滞回曲线和骨架曲线均与试验结果吻合良好,所建立的有限元模型能较好地模拟高强钢T形圆管相贯节点轴向滞回性能。
基于能力谱法的铸钢节点抗震性能设计研究
任靖哲, 黄细军, 邹启令, 邢沛霖
2024, 54(5): 179-183. doi: 10.3724/j.gyjzG22042409
摘要:
基于能力谱法提出了以延性为性能指标的铸钢节点抗震性能设计的一般方法。该方法包含3个步骤:1)建立节点的延性能力曲线;2)建立节点的延性需求曲线;3)根据能力谱法计算节点的性能点。以Y型铸钢节点为例,对不同设计参数取值节点的滞回性能进行分析,并计算出其在特定自振周期下的性能点。研究结果表明:1)满足CECS 235∶2008《铸钢节点应用技术规程》构造要求的Y型铸钢节点具备良好的延性性能;2)最优的d/D取值与结构基本自振周期有关,CSCS 235∶2008中规定的d/D取值范围不是所有结构的最优d/D取值;满足CECS 235∶2008构造要求的Y型铸钢节点才存在理论上的性能点;3)在建立不同阻尼和场地类别下的延性需求曲线后,采用能力谱法可以量化地对规则铸钢节点进行基于延性的抗震性能设计。
岩土和地下工程
深埋斜井隧道衬砌外水压力折减系数研究
刘彦文, 田威, 郭健
2024, 54(5): 184-191. doi: 10.3724/j.gyjzG23091113
摘要:
为研究衬砌外水压力对煤矿斜井隧道衬砌结构的影响,以穿越含水量大、富水性弱地层的斜井隧道工程为背景,通过分析地下水渗流过程中水力学特性、地层性质等因素引起的水头降低,得出衬砌外水压力折减系数的解析式。同时以该工程为依托,采用有限元模拟的方法评价和验证衬砌外水压力折减系数算式的合理性。在此基础上,探究了注浆圈半径、注浆圈渗透系数、隧道半径等三个工程可控因素对衬砌外水压力折减系数的影响。结果表明:注浆圈厚度的增大会明显降低衬砌外水压力折减系数,而注浆圈渗透系数及隧道半径的增大,会使得衬砌外水压力折减系数显著增大。
h型抗滑桩和悬臂式双排抗滑桩的力学特性分析
何刚, 郑琦七, 杨松, 李登峰, 梅雪峰, 李泽洲
2024, 54(5): 192-197. doi: 10.3724/j.gyjzG22092609
摘要:
为探索h型抗滑桩和双排抗滑桩中较优的抗滑结构形式,利用有限元软件MIDAS/GTS,分别建立了h型抗滑桩和双排抗滑桩的三维有限元分析模型,并对比分析了两种抗滑桩结构的桩身位移、内力分布以及坡体支挡效果。结果表明:1)h型抗滑桩与双排桩抗滑桩在桩身位移、内力均存在显著差异。在协调前、后排桩弯矩、剪力和减小桩身位移方面,h型抗滑桩较双排桩表现更优;2)h型抗滑桩支护后,较双排抗滑桩支护更显著,边坡稳定安全系数提高了21.8%、最大剪应变降低了63.6%;3)理论计算的h型抗滑桩前后排桩内力分布,较双排桩更合理,表明了h型抗滑桩协调内力的优势。
温度循环变化条件下高铁路基改良粗颗粒填料温缩特性研究
赵嘉, 崔宏环, 谢直树, 胡峻晖
2024, 54(5): 198-204. doi: 10.13204/j.gyjzG22091902
摘要:
针对高铁在寒冷地区运行稳定的高要求,选取河北地区代表性的两个温差环境进行温度循环,研究填料种类、温度循环次数、温差区间对改良粗颗粒填料温缩应变特性的影响。结果表明:水泥改良填料具有较大的温缩应变和温缩系数,粉煤灰的掺入减小了水泥改良填料的最大温缩应变和平均温缩系数,但粉煤灰掺量不宜过大;随着温度循环的进行,填料的最大温缩应变先增大,经历第三次循环后逐渐平稳。对比不同温度循环环境下改良填料的温缩系数,得出经历多次温度循环后改良填料对温度变化的敏感程度降低;提出应变损失率和应变恢复率的概念,得出在水泥粉煤灰改良填料中少量增大水泥掺量有助于提高填料应变恢复率,但该作用在-20~30 ℃环境并不明显;推荐在河北地区的高铁路基建设中使用水泥掺量3%~5%、粉煤灰掺量12%~20%的改良粗颗粒填料。
带齿塑料土工格栅拉拔试验研究
方薇, 周鹏, 王骄, 沈洪宇
2024, 54(5): 205-211. doi: 10.3724/j.gyjzG22092708
摘要:
为提升普通塑料土工格栅与填料之间的界面强度,在格栅横肋上部固定角铝作为齿筋,构造一种新型立体筋材——带齿塑料格栅。通过开展不同组合工况下带齿塑料格栅室内拉拔试验,探索其在砂土填料中的抗拔特性及其参数特征。研究结果表明:1)法向应力较低时,拉拔曲线出现明显峰值,在考察范围内表现为应变软化特征;2)随着法向应力的增大,带齿塑料格栅极限拉拔力明显增大。同一法向应力下,极限拉拔阻力与齿筋高度近似呈线性正相关;3)带齿塑料格栅的加筋效果系数、界面抗剪强度参数、似摩擦系数、拉拔系数均随着齿筋高度的增大而增大,表明含有齿筋的三维立体筋材可以切实有效地提高加筋土复合体的抗拔强度,对改善土体稳定性具有积极意义。
刚性嵌岩桩的地基水平抗力常系数法的修正
王洪庆, 黄钺, 赵学亮, 何润财, 李宇, 田伟辉
2024, 54(5): 212-219. doi: 10.3724/j.gyjzG22091912
摘要:
随着建筑规模的不断扩大和海洋工程的发展,桩基础须承受的荷载也变得越来越复杂,水平荷载对基础的影响变得越来越显著。JTG 3363—2019《公路桥涵地基与基础设计规范》中对于桩基嵌岩段地基水平抗力系数的计算过于简单,对于大直径嵌岩桩的尺寸效应也没有较好的考虑。针对刚性嵌岩桩的受力特点,基于地基水平抗力常系数的假设考虑了竖向侧摩阻力的影响,提出刚性嵌岩桩水平受荷响应的计算方法,该方法相较于未考虑侧摩阻力的计算结果更加精确。基于现场试验数据通过有限差分软件建立了嵌岩桩数值模型,对岩体力学参数和桩基参数等影响桩岩相互作用的因素进行参数分析,提出了基于地基水平抗力常系数假设的地基水平抗力系数拟合计算式。
高性能建筑材料
聚丙烯粗纤维混凝土拉伸软化本构关系研究
刘金慧, 刘晓龙, 刘涛, 董伟
2024, 54(5): 220-225. doi: 10.3724/j.gyjzG23091904
摘要:
为了揭示聚丙烯粗纤维的增强增韧机理,开展了聚丙烯粗纤维混凝土拉伸软化本构关系的研究,选取了三种纤维长度,即20、30、40 mm,和三种纤维质量掺量,即0.13%、0.17%、0.21%,通过劈裂拉伸试验与三点弯曲断裂试验研究聚丙烯粗纤维混凝土的力学及断裂性能,包括抗拉强度、起裂荷载和峰值荷载。采用改进J积分法推导聚丙烯粗纤维混凝土的拉伸软化本构关系。结果表明:随着裂缝张开位移的增加,黏聚应力快速降低;与普通混凝土相比,聚丙烯粗纤维混凝土应力自由张开位移显著增大,混凝土断裂过程区长度显著增加,材料脆性程度显著降低。根据Wittmann推荐的简化方法,提出了聚丙烯粗纤维混凝土双线型软化曲线,曲线中的转折点处的黏聚应力σs = 0.135ft,转折点处的裂缝张开位移ws = 0.054Gf/ft,应力自由张开位移w0 = 14.417Gf/ft。随着纤维长度与质量掺量的增加,应力自由张开位移w0显著提高,表明材料脆性程度显著降低。
高温下混杂纤维自密实混凝土管片试验研究及数值分析
雒斌, 王欢, 白连伟, 任兆卿, 王姗姗
2024, 54(5): 226-237. doi: 10.3724/j.gyjzG23071115
摘要:
为研究预加荷载对混杂纤维自密实混凝土管片高温力学性能的影响,对5块缩尺管片进行高温试验,获得管片炉温、混凝土温度、变形和破坏模式等发展规律。此外,基于ABAQUS软件,建立升降温混杂纤维混凝土各阶段本构关系计算子程序,重点分析了显(隐)式瞬态热应变和预加荷载等对试件位移和等效塑性拉应变的影响规律。结果表明:随着预加荷载增加,管片侧面裂缝数量变多且长度变小,外弧面裂缝数量变少,内弧面裂缝分布更均匀;纤维的掺入有助于降低裂缝平均间距以及管片拱脚处混凝土高温损伤。瞬态热应变对降温阶段管片等效塑性拉应变分布有重要影响,采用显式瞬态热应变时,管片等效塑性拉应变分布与试验裂缝区域较为一致。