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2017年 第47卷 第1期
2017, 47(1): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjz201701001
摘要:
安全壳是防止核电站核泄漏的最后一道防线,安全壳性能老化是影响核电站正常运营的关键因素,西方发达国家已经建立并完善了核电厂安全壳老化管理体系。通过对西方发达国家核电建设的归纳总结,对西方发达国家核电站安全壳老化管理的研究现状,包括安全壳老化机理、检测技术、老化修复措施等以及未来的研究问题进行了介绍和探讨。
安全壳是防止核电站核泄漏的最后一道防线,安全壳性能老化是影响核电站正常运营的关键因素,西方发达国家已经建立并完善了核电厂安全壳老化管理体系。通过对西方发达国家核电建设的归纳总结,对西方发达国家核电站安全壳老化管理的研究现状,包括安全壳老化机理、检测技术、老化修复措施等以及未来的研究问题进行了介绍和探讨。
2017, 47(1): 10-15.
doi: 10.13204/j.gyjz201701002
摘要:
核电站安全壳及相关设施老化对核电站安全运营有重要影响。根据美国核管会和国际原子能组织的调查报告,对核电站安全壳及相关设施的老化特征进行了分析和总结。分析表明:安全壳混凝土最常见的老化问题为混凝土裂缝、材料剥离和孔洞;预应力系统为预应力筋锈蚀、预应力损失过大、预应力锚具开裂或失效和预应力筋孔道漏浆;内衬及钢结构构件为局部锈蚀和疲劳损伤。加强老化管理可有效提高安全壳结构的运营寿命。
核电站安全壳及相关设施老化对核电站安全运营有重要影响。根据美国核管会和国际原子能组织的调查报告,对核电站安全壳及相关设施的老化特征进行了分析和总结。分析表明:安全壳混凝土最常见的老化问题为混凝土裂缝、材料剥离和孔洞;预应力系统为预应力筋锈蚀、预应力损失过大、预应力锚具开裂或失效和预应力筋孔道漏浆;内衬及钢结构构件为局部锈蚀和疲劳损伤。加强老化管理可有效提高安全壳结构的运营寿命。
2017, 47(1): 16-20.
doi: 10.13204/j.gyjz201701003
摘要:
为研究内压荷载作用下材料参数不确定性对CPR1000安全壳结构实际性能的影响,对CPR1000安全壳结构建立了三维非线性有限元模型。按照欧洲标准、中国标准和某安全壳实测数据给出的材料随机参数,利用蒙特卡罗方法形成较大的安全壳计算模型样本空间。分析各个模型样本内压荷载作用下的破坏模式,根据给定的安全壳结构性破坏准则,进行易损性分析,进而比较按照欧洲标准、中国标准设计的安全壳和某实际安全壳内压荷载作用下的概率意义下的安全性能。计算结果表明,某实际安全壳的内压载荷下的安全性高于按中国标准设计的安全壳,低于按欧洲标准设计的安全壳。
为研究内压荷载作用下材料参数不确定性对CPR1000安全壳结构实际性能的影响,对CPR1000安全壳结构建立了三维非线性有限元模型。按照欧洲标准、中国标准和某安全壳实测数据给出的材料随机参数,利用蒙特卡罗方法形成较大的安全壳计算模型样本空间。分析各个模型样本内压荷载作用下的破坏模式,根据给定的安全壳结构性破坏准则,进行易损性分析,进而比较按照欧洲标准、中国标准设计的安全壳和某实际安全壳内压荷载作用下的概率意义下的安全性能。计算结果表明,某实际安全壳的内压载荷下的安全性高于按中国标准设计的安全壳,低于按欧洲标准设计的安全壳。
2017, 47(1): 21-26.
doi: 10.13204/j.gyjz201701004
摘要:
安全壳是核电厂中防止放射性物质外泄的最后一道屏障。为研究安全壳在飞行物撞击下的响应,以CPR1000核电厂安全壳为研究对象,依据弹性力-重力相似律,设计建造了一个几何比尺为1∶20的仿真混凝土安全壳模型。以小型飞机(新舟600)和大型商用飞机(波音737-800)为原型飞行物,在相同相似关系下以刚性物为模型飞行物来模拟飞机撞击安全壳的模型试验,研究安全壳结构在飞机撞击作用下的动力响应、破坏现象和损伤破坏过程。试验结果表明:核电厂安全壳结构在小型飞机撞击作用下会出现局部冲剪破坏,结构能保持弹性完整性;在大型商用飞机的第1次撞击作用下,安全壳会出现大量的宏观裂纹,但整体能保持基本完好,没有出现整体性的破坏和倒塌现象,而在第2次撞击作用下,安全壳则发生倒塌。
安全壳是核电厂中防止放射性物质外泄的最后一道屏障。为研究安全壳在飞行物撞击下的响应,以CPR1000核电厂安全壳为研究对象,依据弹性力-重力相似律,设计建造了一个几何比尺为1∶20的仿真混凝土安全壳模型。以小型飞机(新舟600)和大型商用飞机(波音737-800)为原型飞行物,在相同相似关系下以刚性物为模型飞行物来模拟飞机撞击安全壳的模型试验,研究安全壳结构在飞机撞击作用下的动力响应、破坏现象和损伤破坏过程。试验结果表明:核电厂安全壳结构在小型飞机撞击作用下会出现局部冲剪破坏,结构能保持弹性完整性;在大型商用飞机的第1次撞击作用下,安全壳会出现大量的宏观裂纹,但整体能保持基本完好,没有出现整体性的破坏和倒塌现象,而在第2次撞击作用下,安全壳则发生倒塌。
2017, 47(1): 27-32.
doi: 10.13204/j.gyjz201701005
摘要:
某核电站厂房由于工艺需要进行设计改进,作为翻版设计的核电站需要评估此设计改进厂房的地基适宜性。基于美国ASCE 4-98《核电结构的地震安全性分析及解说》推荐的集总参数地基模型,针对一系列的均质场地,计算了设计改进厂房典型楼层的反应谱,评估此设计改进对该核电站厂房地基适宜性的影响。计算结果表明:对于剪切波速大于1 500 m/s的均质场地,此设计改进厂房是完全适宜的。
某核电站厂房由于工艺需要进行设计改进,作为翻版设计的核电站需要评估此设计改进厂房的地基适宜性。基于美国ASCE 4-98《核电结构的地震安全性分析及解说》推荐的集总参数地基模型,针对一系列的均质场地,计算了设计改进厂房典型楼层的反应谱,评估此设计改进对该核电站厂房地基适宜性的影响。计算结果表明:对于剪切波速大于1 500 m/s的均质场地,此设计改进厂房是完全适宜的。
2017, 47(1): 33-35.
doi: 10.13204/j.gyjz201701006
摘要:
结构-地基动力相互作用数值分析是核电与水工领域大型工程结构抗震评价的重要技术手段,但随着问题的复杂性增加,工程求解规模的日益增大,给研究人员研发程序带来了极大困难。其中之一就是具有复杂性态的大规模动力平衡方程的可靠求解问题。基于MATLAB的超大规模稀疏矩阵求解,提出VC++与MATLAB混合编程模式,其中以一维仅存非零元的模式来存储总体刚度矩阵,以MATLAB动态链接库求解器开发为接口媒介,实现结构动力平衡方程的求解。最后以算例的形式验证了它的有效性与精度。
结构-地基动力相互作用数值分析是核电与水工领域大型工程结构抗震评价的重要技术手段,但随着问题的复杂性增加,工程求解规模的日益增大,给研究人员研发程序带来了极大困难。其中之一就是具有复杂性态的大规模动力平衡方程的可靠求解问题。基于MATLAB的超大规模稀疏矩阵求解,提出VC++与MATLAB混合编程模式,其中以一维仅存非零元的模式来存储总体刚度矩阵,以MATLAB动态链接库求解器开发为接口媒介,实现结构动力平衡方程的求解。最后以算例的形式验证了它的有效性与精度。
2017, 47(1): 36-39.
doi: 10.13204/j.gyjz201701007
摘要:
以我国自主设计的某第三代核电站反应堆厂房内置换料水箱和外层安全壳外挂水箱抗震设计为背景,采用附加质量法、光滑粒子流体动力学法(SPH)和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法进行了流固耦合分析,并对三种方法的计算结果和优缺点进行了对比。分析表明:相比于其他两种方法,附加质量法计算结果明显偏于保守;当粒子的数量足够多时,SPH法的计算结果与CEL法较为接近,但大量粒子的引入会影响计算效率;CEL法是三种分析方法中计算精度最高的一种,但用CEL法分析复杂异形水箱时容易出现漏水问题。针对实际工程中不同的流固耦合问题,应选择合适的分析方法。
以我国自主设计的某第三代核电站反应堆厂房内置换料水箱和外层安全壳外挂水箱抗震设计为背景,采用附加质量法、光滑粒子流体动力学法(SPH)和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法进行了流固耦合分析,并对三种方法的计算结果和优缺点进行了对比。分析表明:相比于其他两种方法,附加质量法计算结果明显偏于保守;当粒子的数量足够多时,SPH法的计算结果与CEL法较为接近,但大量粒子的引入会影响计算效率;CEL法是三种分析方法中计算精度最高的一种,但用CEL法分析复杂异形水箱时容易出现漏水问题。针对实际工程中不同的流固耦合问题,应选择合适的分析方法。
2017, 47(1): 40-43.
doi: 10.13204/j.gyjz201701008
摘要:
以采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基进行地基处理的核电站为研究对象,探究该地基处理方案在核电厂建设中的使用可行性,建立了基于拟静力法的核电站CFG桩复合地基地震承载力分析模型。对模型施加三向地震动作用,分析复合地基在地震作用下的极限承载力以及极限状态下应力、应变和塑性区的分布特征。由模拟结果可知,CFG桩复合地基的地震承载力基本满足要求,只要适当增大复合地基角桩的截面尺寸,采用CFG桩复合地基方案来处理核电天然厂址是可行的。同时,综合考虑土体变形、CFG桩的失效来判断复合地基的破坏是合理的。
以采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基进行地基处理的核电站为研究对象,探究该地基处理方案在核电厂建设中的使用可行性,建立了基于拟静力法的核电站CFG桩复合地基地震承载力分析模型。对模型施加三向地震动作用,分析复合地基在地震作用下的极限承载力以及极限状态下应力、应变和塑性区的分布特征。由模拟结果可知,CFG桩复合地基的地震承载力基本满足要求,只要适当增大复合地基角桩的截面尺寸,采用CFG桩复合地基方案来处理核电天然厂址是可行的。同时,综合考虑土体变形、CFG桩的失效来判断复合地基的破坏是合理的。
2017, 47(1): 44-49.
doi: 10.13204/j.gyjz201701009
摘要:
传统村落是在特定的环境中产生的,其建造方式是传统建筑文化的体现,极具地域特色。但是,传统村落的研究多侧重于空间形态、建筑类型和人居环境方面,对其安全防御体系的探讨相对较少。以湖南传统村落为研究对象,在实地调研的基础上,从规划选址、聚落空间布局、民居构造技术三个层次对传统村落的安全防御性进行归纳和总结,以其为社区安全环境设计、新农村规划设计和传统建筑的保护规划提供参考,进而推动湖南传统人居理念的继承与发展。
传统村落是在特定的环境中产生的,其建造方式是传统建筑文化的体现,极具地域特色。但是,传统村落的研究多侧重于空间形态、建筑类型和人居环境方面,对其安全防御体系的探讨相对较少。以湖南传统村落为研究对象,在实地调研的基础上,从规划选址、聚落空间布局、民居构造技术三个层次对传统村落的安全防御性进行归纳和总结,以其为社区安全环境设计、新农村规划设计和传统建筑的保护规划提供参考,进而推动湖南传统人居理念的继承与发展。
2017, 47(1): 50-55.
doi: 10.13204/j.gyjz201701010
摘要:
工业遗产作为城市工业发展的载体,兼具传承城市文脉和衍生城市新文化业态的历史使命。在城市"退二进三"和空间功能置换的背景下,保护利用具有重要历史文化价值的工业遗产和繁荣城市文化创意产业,是城市经济社会实践热点与难点。以宁波和丰创意广场为研究对象,梳理和丰纱厂百年历史及其丰富的历史、文化价值,采用参与式观察与半结构访谈量测和丰创意广场生产、消费及公益三类文化创意业态及其空间利用。对比分析和丰创意广场文化创意业态与和丰纱厂历史文化价值之关联逻辑,阐释其成功实现工业建筑历史文化价值与文化创意业态空间共融的空间生产机制。
工业遗产作为城市工业发展的载体,兼具传承城市文脉和衍生城市新文化业态的历史使命。在城市"退二进三"和空间功能置换的背景下,保护利用具有重要历史文化价值的工业遗产和繁荣城市文化创意产业,是城市经济社会实践热点与难点。以宁波和丰创意广场为研究对象,梳理和丰纱厂百年历史及其丰富的历史、文化价值,采用参与式观察与半结构访谈量测和丰创意广场生产、消费及公益三类文化创意业态及其空间利用。对比分析和丰创意广场文化创意业态与和丰纱厂历史文化价值之关联逻辑,阐释其成功实现工业建筑历史文化价值与文化创意业态空间共融的空间生产机制。
2017, 47(1): 56-61.
doi: 10.13204/j.gyjz201701011
摘要:
通过搜集、整理国内外色彩规划成果并对其色彩运用原则进行挖掘,实地调研分析鹤壁市新区的色彩现状,运用蒙赛尔色彩体系对鹤壁市自然环境、人文环境、建筑环境等色彩特征和色彩规律进行详细梳理;从不同层面探研具有鹤壁市历史和文化脉络的色彩语言。在宏观上把控新区整体色彩定位,中观层面进行色彩分区和控制分级,微观层面对建筑要素和重要区域节点进行专门设计。规划内容包括色彩规划目标、原则、主色调定位以及居住类、行政办公类、商业金融类、科教文卫类和工业类建筑色彩推荐色谱及色彩示意,对于中心商务区、重要区域、地段的建筑给出明确的配色原则和示意。
通过搜集、整理国内外色彩规划成果并对其色彩运用原则进行挖掘,实地调研分析鹤壁市新区的色彩现状,运用蒙赛尔色彩体系对鹤壁市自然环境、人文环境、建筑环境等色彩特征和色彩规律进行详细梳理;从不同层面探研具有鹤壁市历史和文化脉络的色彩语言。在宏观上把控新区整体色彩定位,中观层面进行色彩分区和控制分级,微观层面对建筑要素和重要区域节点进行专门设计。规划内容包括色彩规划目标、原则、主色调定位以及居住类、行政办公类、商业金融类、科教文卫类和工业类建筑色彩推荐色谱及色彩示意,对于中心商务区、重要区域、地段的建筑给出明确的配色原则和示意。
2017, 47(1): 62-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201701012
摘要:
历史文化风貌是城市历史的累积与文化的载体,是城市活的标本与记忆。对历史文化风貌的相近概念与价值构成进行解读,分析了提篮桥的地理环境与历史沿革。认为提篮桥历史文化风貌区独具犹太特色并具有多重价值。提篮桥历史文化风貌的价值主要体现在它是上海多元文化的重要组成部分,保存了提篮桥的城市记忆与建筑类型的多样性,体现了人道主义的普世价值,呈现出历史街区的原生形态与人居环境空间的多样性,成为中犹政治文化交流的环境载体与民族友谊沟通的桥梁,在当下具有旅游与经济商业价值。
历史文化风貌是城市历史的累积与文化的载体,是城市活的标本与记忆。对历史文化风貌的相近概念与价值构成进行解读,分析了提篮桥的地理环境与历史沿革。认为提篮桥历史文化风貌区独具犹太特色并具有多重价值。提篮桥历史文化风貌的价值主要体现在它是上海多元文化的重要组成部分,保存了提篮桥的城市记忆与建筑类型的多样性,体现了人道主义的普世价值,呈现出历史街区的原生形态与人居环境空间的多样性,成为中犹政治文化交流的环境载体与民族友谊沟通的桥梁,在当下具有旅游与经济商业价值。
2017, 47(1): 68-72.
doi: 10.13204/j.gyjz201701013
摘要:
考虑建筑结构与地震动的双重不确定性对地震易损性分析的影响,采用人工合成地震波及拉丁超立方体抽样来考虑地震动与结构的不确定性,形成了300个"结构-地震动"的随机样本,借助于Open SEES有限元平台对混凝土平面框架结构分别进行概率地震需求分析与概率能力分析,绘制混凝土框架建筑物的地震易损性曲线,并分别讨论结构高宽比及轴压比对混凝土框架结构抗震性能的影响。研究表明:地震动与结构的双重不确定性对地震易损性评估的结果影响显著,结构的地震易损性性能受轴压比影响较为明显,所提及的方法对于地震易损性分析具有很好的应用前景。
考虑建筑结构与地震动的双重不确定性对地震易损性分析的影响,采用人工合成地震波及拉丁超立方体抽样来考虑地震动与结构的不确定性,形成了300个"结构-地震动"的随机样本,借助于Open SEES有限元平台对混凝土平面框架结构分别进行概率地震需求分析与概率能力分析,绘制混凝土框架建筑物的地震易损性曲线,并分别讨论结构高宽比及轴压比对混凝土框架结构抗震性能的影响。研究表明:地震动与结构的双重不确定性对地震易损性评估的结果影响显著,结构的地震易损性性能受轴压比影响较为明显,所提及的方法对于地震易损性分析具有很好的应用前景。
2017, 47(1): 73-78.
doi: 10.13204/j.gyjz201701014
摘要:
为深入研究腐蚀环境下预应力桥梁结构的疲劳性能,对不同腐蚀率试验梁进行了等幅疲劳试验,探讨试验梁的疲劳寿命、最大位移、混凝土最大压应变和残余应变的发展规律,并分析裂缝对腐蚀后试验梁的自振频率的影响。研究结果表明:在等幅疲劳荷载作用下,腐蚀率的增加会导致试验梁的疲劳寿命骤然减小;腐蚀率越大,梁的最大位移增长速度越快,腐蚀后的试验梁受压区混凝土残余应变与疲劳试验次数符合双对数线性关系;裂缝宽度对结构自振频率有明显影响,随着最大裂缝宽度的增大,试验梁的自振频率降低。
为深入研究腐蚀环境下预应力桥梁结构的疲劳性能,对不同腐蚀率试验梁进行了等幅疲劳试验,探讨试验梁的疲劳寿命、最大位移、混凝土最大压应变和残余应变的发展规律,并分析裂缝对腐蚀后试验梁的自振频率的影响。研究结果表明:在等幅疲劳荷载作用下,腐蚀率的增加会导致试验梁的疲劳寿命骤然减小;腐蚀率越大,梁的最大位移增长速度越快,腐蚀后的试验梁受压区混凝土残余应变与疲劳试验次数符合双对数线性关系;裂缝宽度对结构自振频率有明显影响,随着最大裂缝宽度的增大,试验梁的自振频率降低。
2017, 47(1): 79-83.
doi: 10.13204/j.gyjz201701015
摘要:
将毛竹代替钢筋运用于混凝土单向板内,提高了板的空心率,达到减轻自重的目的。为研究竹芯竹筋混凝土单向板的受力性能,对3块配筋率不同的竹筋板进行均布荷载下的抗弯试验。通过试验分析构件的开裂荷载、极限荷载、应变、挠度及破坏全过程,研究表明:板破坏时,其跨中挠度可以达到l0/25以上,延性很好;竹筋板受弯过程,呈两阶段特征,即开裂前弹性阶段和开裂后带裂缝工作直至破坏;将毛竹材料力学试验及板的加载试验数据结果综合分析,对毛竹材料分项系数提供了建议值,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》提供的计算承载力方法推导出竹芯竹筋混凝土单向板的抗弯设计算式及相关构造措施。
将毛竹代替钢筋运用于混凝土单向板内,提高了板的空心率,达到减轻自重的目的。为研究竹芯竹筋混凝土单向板的受力性能,对3块配筋率不同的竹筋板进行均布荷载下的抗弯试验。通过试验分析构件的开裂荷载、极限荷载、应变、挠度及破坏全过程,研究表明:板破坏时,其跨中挠度可以达到l0/25以上,延性很好;竹筋板受弯过程,呈两阶段特征,即开裂前弹性阶段和开裂后带裂缝工作直至破坏;将毛竹材料力学试验及板的加载试验数据结果综合分析,对毛竹材料分项系数提供了建议值,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》提供的计算承载力方法推导出竹芯竹筋混凝土单向板的抗弯设计算式及相关构造措施。
2017, 47(1): 84-88.
doi: 10.13204/j.gyjz201701016
摘要:
根据自由板一阶扭转振型,应用能量法导出了混凝土剪切模量与自由板一阶扭转频率的关系式。给出了混凝土弹性模量和自由板一阶弯曲频率关系式。说明了根据悬臂板一阶弯曲振型测试混凝土泊松比的原理和方法,并用稳态正弦激励测试了混凝土的泊松比。对于抗压强度为22.6 MPa的混凝土,用瞬态激励实测了混凝土变形模量、用稳态正弦激励测试了泊松比。结论表明:实测的混凝土E、G和μ之间近似满足E=2G(1+μ)关系;实测的剪切模量与弹性模量之比为0.405。
根据自由板一阶扭转振型,应用能量法导出了混凝土剪切模量与自由板一阶扭转频率的关系式。给出了混凝土弹性模量和自由板一阶弯曲频率关系式。说明了根据悬臂板一阶弯曲振型测试混凝土泊松比的原理和方法,并用稳态正弦激励测试了混凝土的泊松比。对于抗压强度为22.6 MPa的混凝土,用瞬态激励实测了混凝土变形模量、用稳态正弦激励测试了泊松比。结论表明:实测的混凝土E、G和μ之间近似满足E=2G(1+μ)关系;实测的剪切模量与弹性模量之比为0.405。
2017, 47(1): 89-95.
doi: 10.13204/j.gyjz201701017
摘要:
为深入了解土体强度折减法所存在的问题,对土体强度折减法的提出、发展和应用进行系统的研究和总结。分类概述了强度折减法的理论概念、边坡破坏面的位置和方向以及基于强度折减法数值分析等方面的研究进展及存在的问题,重点对强度折减法用于分析成层土及带有结构物边坡的合理性、边坡失稳判据和安全系数等三个方面存在的不足进行评述,并对其进一步的研究和应用提出了建议。
为深入了解土体强度折减法所存在的问题,对土体强度折减法的提出、发展和应用进行系统的研究和总结。分类概述了强度折减法的理论概念、边坡破坏面的位置和方向以及基于强度折减法数值分析等方面的研究进展及存在的问题,重点对强度折减法用于分析成层土及带有结构物边坡的合理性、边坡失稳判据和安全系数等三个方面存在的不足进行评述,并对其进一步的研究和应用提出了建议。
2017, 47(1): 96-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201701018
摘要:
采用GDS应力路径三轴仪对杭州原状软黏土开展了一系列不同应力比条件下的排水试验,包括三轴压缩和三轴伸长试验,主要研究p-q平面内应力路径旋转对K0固结原状软黏土小应变刚度和变形特性的影响。试验结果表明:三轴剪切条件下原状软黏土存在显著的小应变刚度特性,在广义剪应变小于0.01%时,小应变刚度变化较小,广义剪应变在0.01%~0.1%阶段,试样小应变刚度衰减最快,剪应变在0.1%时的刚度仅为剪切初始阶段的10%左右。归一化后的原状软黏土小应变刚度随剪应变变化规律可以近似采用指数函数拟合。应力路径旋转对原状软黏土小应变阶段的应力-应变关系及刚度特性都有显著的影响。三轴伸长和压缩排水剪切时,K0固结原状软黏土都发生显著的体缩变形,剪应力对原状软黏土体应变的累积影响更为显著。
采用GDS应力路径三轴仪对杭州原状软黏土开展了一系列不同应力比条件下的排水试验,包括三轴压缩和三轴伸长试验,主要研究p-q平面内应力路径旋转对K0固结原状软黏土小应变刚度和变形特性的影响。试验结果表明:三轴剪切条件下原状软黏土存在显著的小应变刚度特性,在广义剪应变小于0.01%时,小应变刚度变化较小,广义剪应变在0.01%~0.1%阶段,试样小应变刚度衰减最快,剪应变在0.1%时的刚度仅为剪切初始阶段的10%左右。归一化后的原状软黏土小应变刚度随剪应变变化规律可以近似采用指数函数拟合。应力路径旋转对原状软黏土小应变阶段的应力-应变关系及刚度特性都有显著的影响。三轴伸长和压缩排水剪切时,K0固结原状软黏土都发生显著的体缩变形,剪应力对原状软黏土体应变的累积影响更为显著。
2017, 47(1): 102-106.
doi: 10.13204/j.gyjz201701019
摘要:
研究纤维增强材料(FRP)锚杆与砂浆的黏结-滑移行为对岩土锚杆结构的拉拔性能、设计理论及工程应用具有重要的理论意义。通过对玻璃纤维增强材料(GFRP)锚杆与砂浆界面黏结性能的试验,获取锚杆内力分布规律及锚杆界面任一点的黏结应力与滑移的变化规律,提出组合函数界面模型用来描述GFRP界面的单峰值非线性位移软化特性,并通过ABAQUS的子程序FRIC对GFRP砂浆锚杆的拉拔试验进行数值模拟。结果表明:该界面模型能反映GFRP砂浆锚杆的极限抗剪强度、残余抗剪强度及界面的变刚度特性,模型参数物理意义明确。
研究纤维增强材料(FRP)锚杆与砂浆的黏结-滑移行为对岩土锚杆结构的拉拔性能、设计理论及工程应用具有重要的理论意义。通过对玻璃纤维增强材料(GFRP)锚杆与砂浆界面黏结性能的试验,获取锚杆内力分布规律及锚杆界面任一点的黏结应力与滑移的变化规律,提出组合函数界面模型用来描述GFRP界面的单峰值非线性位移软化特性,并通过ABAQUS的子程序FRIC对GFRP砂浆锚杆的拉拔试验进行数值模拟。结果表明:该界面模型能反映GFRP砂浆锚杆的极限抗剪强度、残余抗剪强度及界面的变刚度特性,模型参数物理意义明确。
2017, 47(1): 107-112.
doi: 10.13204/j.gyjz201701020
摘要:
北方地区存在冻融和干湿循环对土的破坏问题,为此完成了冻融和干湿循环条件下的SH固土剂联合石灰固化土、石灰固化土的抗压试验和两种固化土路用性能的现场试验。试验表明:土的抗压强度随固土剂掺量的增大而增大;随冻融次数和干湿循环次数的增加而减小;冻融6~8次或干湿循环4~7次时,强度降幅稳定;随固土剂掺量的增大,现场加州承载比和回弹模量增大,回弹弯沉量减小。电镜扫描显示:固土剂干燥后形成的胶膜包裹土颗粒,并形成弹性立体丝网;使得土的憎水性和胶结能力增强,同时约束了土的变形。这种固化方法可满足高地下水位和寒冷地区高等级路堤填筑的要求。
北方地区存在冻融和干湿循环对土的破坏问题,为此完成了冻融和干湿循环条件下的SH固土剂联合石灰固化土、石灰固化土的抗压试验和两种固化土路用性能的现场试验。试验表明:土的抗压强度随固土剂掺量的增大而增大;随冻融次数和干湿循环次数的增加而减小;冻融6~8次或干湿循环4~7次时,强度降幅稳定;随固土剂掺量的增大,现场加州承载比和回弹模量增大,回弹弯沉量减小。电镜扫描显示:固土剂干燥后形成的胶膜包裹土颗粒,并形成弹性立体丝网;使得土的憎水性和胶结能力增强,同时约束了土的变形。这种固化方法可满足高地下水位和寒冷地区高等级路堤填筑的要求。
2017, 47(1): 113-117.
doi: 10.13204/j.gyjz201701021
摘要:
以橡胶颗粒部分取代细集料砂子配制高强混凝土,研究橡胶颗粒不同取代率(体积分数)对高强混凝土工作性、高温后质量和强度的损失,并用电镜表征高温前后硬化水泥基体的微观结构。研究结果表明:常温下橡胶集料高强混凝土的表观密度随着橡胶颗粒掺量的递增而下降。抗压强度随橡胶颗粒掺量的递增表现为先减后增,当掺量为6%时强度最低。硬化水泥基体微观结构致密,水泥水化产物结晶发达,600℃高温作用后,混凝土表观密度、抗压和劈拉强度明显下降,但适当掺入橡胶颗粒可以明显提高混凝土强度剩余百分率。高温后硬化水泥基体微观结构疏松、孔隙增大,粗集料以及水泥基体均产生裂纹,水泥水化产物结晶消失。
以橡胶颗粒部分取代细集料砂子配制高强混凝土,研究橡胶颗粒不同取代率(体积分数)对高强混凝土工作性、高温后质量和强度的损失,并用电镜表征高温前后硬化水泥基体的微观结构。研究结果表明:常温下橡胶集料高强混凝土的表观密度随着橡胶颗粒掺量的递增而下降。抗压强度随橡胶颗粒掺量的递增表现为先减后增,当掺量为6%时强度最低。硬化水泥基体微观结构致密,水泥水化产物结晶发达,600℃高温作用后,混凝土表观密度、抗压和劈拉强度明显下降,但适当掺入橡胶颗粒可以明显提高混凝土强度剩余百分率。高温后硬化水泥基体微观结构疏松、孔隙增大,粗集料以及水泥基体均产生裂纹,水泥水化产物结晶消失。
2017, 47(1): 118-122.
doi: 10.13204/j.gyjz201701022
摘要:
混凝土结构是应用最广泛的结构形式之一,应用于各种领域,然而混凝土结构耐久性问题也是混凝土结构的一大缺点,尤其是钢筋锈蚀。结合不同的修复技术,对锈损钢筋混凝土试件修复6年后,通过外观损伤检查、电化学法评估不同修复方法的修复效果,提出在不同环境下钢筋混凝土结构耐久性修复应选择最佳的修复方法。
混凝土结构是应用最广泛的结构形式之一,应用于各种领域,然而混凝土结构耐久性问题也是混凝土结构的一大缺点,尤其是钢筋锈蚀。结合不同的修复技术,对锈损钢筋混凝土试件修复6年后,通过外观损伤检查、电化学法评估不同修复方法的修复效果,提出在不同环境下钢筋混凝土结构耐久性修复应选择最佳的修复方法。
2017, 47(1): 123-125.
doi: 10.13204/j.gyjz201701023
摘要:
通过对11组聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(PVA-ECC)试件的抗压强度、抗折强度及单面盐冻试验,探究粉煤灰掺量和纤维掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:抗压强度与抗折强度均随粉煤灰掺量的增加而降低;纤维掺量对抗折强度影响较大,而对抗压强度影响很小。单面盐冻试验中,试件单位面积质量损失与相对动弹性模量损失率均随冻融循环次数增加而增长,粉煤灰掺量为45%~50%、纤维掺量为1.75%时,抗冻性能达到最佳。
通过对11组聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(PVA-ECC)试件的抗压强度、抗折强度及单面盐冻试验,探究粉煤灰掺量和纤维掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:抗压强度与抗折强度均随粉煤灰掺量的增加而降低;纤维掺量对抗折强度影响较大,而对抗压强度影响很小。单面盐冻试验中,试件单位面积质量损失与相对动弹性模量损失率均随冻融循环次数增加而增长,粉煤灰掺量为45%~50%、纤维掺量为1.75%时,抗冻性能达到最佳。
2017, 47(1): 126-130.
doi: 10.13204/j.gyjz201701024
摘要:
抗压性能是再生砂浆多孔砖砌体最主要的基本力学性能,通过标准砌体构件抗压试验,研究了再生砂浆多孔砖砌体的抗压强度、弹性模量、应力-应变规律及泊松比性能,并与GB 50003—2011《砌体结构设计规范》中的普通多孔砖砌体计算式相比较,给出了再生砂浆多孔砖砌体抗压强度设计值的建议取值。试验及结果分析表明:再生砂浆多孔砖砌体具有良好的抗压强度和变形能力。
抗压性能是再生砂浆多孔砖砌体最主要的基本力学性能,通过标准砌体构件抗压试验,研究了再生砂浆多孔砖砌体的抗压强度、弹性模量、应力-应变规律及泊松比性能,并与GB 50003—2011《砌体结构设计规范》中的普通多孔砖砌体计算式相比较,给出了再生砂浆多孔砖砌体抗压强度设计值的建议取值。试验及结果分析表明:再生砂浆多孔砖砌体具有良好的抗压强度和变形能力。
2017, 47(1): 131-134.
doi: 10.13204/j.gyjz201701025
摘要:
通过介绍半主动控制系统的工作原理,简要概括半主动控制技术近年来的发展现状,综述其在控制理论、试验研究方面的进展以及在实际工程中的应用。最后,以主动变刚度控制系统AVS为例,阐述半主动控制系统在结构中发挥的作用及其安装调试的一般过程。
通过介绍半主动控制系统的工作原理,简要概括半主动控制技术近年来的发展现状,综述其在控制理论、试验研究方面的进展以及在实际工程中的应用。最后,以主动变刚度控制系统AVS为例,阐述半主动控制系统在结构中发挥的作用及其安装调试的一般过程。
2017, 47(1): 135-143.
doi: 10.13204/j.gyjz201701026
摘要:
在大型空间结构和大跨结构中,采用预应力钢结构技术,可优化结构形式,减小结构自重,降低结构造价,因此被广泛应用于各类基础设施中。其通过预应力作用获得结构整体刚度,如在偶然荷载或环境因素等作用下构件产生的损伤或断裂,将使剩余结构产生新的预应力损失,降低结构整体刚度,甚至导致局部或整体倒塌,严重威胁公共安全,因此开展预应力钢结构的性能诊治技术研究意义重大。分别从结构损伤诊断、抗倒塌分析、性能提升三方面,对预应力钢结构诊治技术的国内外研究与应用现状进行系统总结,在此基础上提出其亟待解决的关键技术问题。
在大型空间结构和大跨结构中,采用预应力钢结构技术,可优化结构形式,减小结构自重,降低结构造价,因此被广泛应用于各类基础设施中。其通过预应力作用获得结构整体刚度,如在偶然荷载或环境因素等作用下构件产生的损伤或断裂,将使剩余结构产生新的预应力损失,降低结构整体刚度,甚至导致局部或整体倒塌,严重威胁公共安全,因此开展预应力钢结构的性能诊治技术研究意义重大。分别从结构损伤诊断、抗倒塌分析、性能提升三方面,对预应力钢结构诊治技术的国内外研究与应用现状进行系统总结,在此基础上提出其亟待解决的关键技术问题。
2017, 47(1): 144-150.
doi: 10.13204/j.gyjz201701027
摘要:
提出了一种基于折杆剪式单元新型径向开合屋盖结构,该径向开合屋盖下部为折杆网格结构与外圈的滑移杆组成的径向伸缩网壳结构,上部设有能够满足结构开合功能要求的新型开合膜单元,且通过驱动台车的牵引,能够实现屋盖开合的机械化与自动化。同时,借助ABAQUS有限元分析软件,对该类径向开合屋盖在闭合状态和开启过程中的应力、位移及支座反力等进行计算。分析结果表明:该类型的开合屋盖受力合理,能满足使用功能要求,并兼有可展网架快速建造、可重复使用、便于运输与膜结构轻质等优点。
提出了一种基于折杆剪式单元新型径向开合屋盖结构,该径向开合屋盖下部为折杆网格结构与外圈的滑移杆组成的径向伸缩网壳结构,上部设有能够满足结构开合功能要求的新型开合膜单元,且通过驱动台车的牵引,能够实现屋盖开合的机械化与自动化。同时,借助ABAQUS有限元分析软件,对该类径向开合屋盖在闭合状态和开启过程中的应力、位移及支座反力等进行计算。分析结果表明:该类型的开合屋盖受力合理,能满足使用功能要求,并兼有可展网架快速建造、可重复使用、便于运输与膜结构轻质等优点。
2017, 47(1): 151-157.
doi: 10.13204/j.gyjz201701028
摘要:
钢网格式框架结构是一种新型钢结构抗侧力体系,它是由小截面钢柱、小截面横梁以及楼层圈梁形成的网格式框架墙板,现场浇筑工业石膏废料作为墙体填充材料。由于其框架作用要强于普通钢框架,所以其侧向变形性能更加优异,分别采用柔度法和D值法推导了钢网格式框架的剪切变形计算式和整体弯曲变形计算式。通过算例,对比分析算式计算结果与有限元分析结果可知:剪切变形柔度法计算公式精度较高。分析表明:钢网格式框架侧向变形必须充分考虑杆件弯矩、剪力及轴力引起的剪切变形和倾覆弯矩引起的整体弯曲变形;钢网格式框架的剪切变形计算不能采用普通钢框架的D值法,应当采用柔度法。
钢网格式框架结构是一种新型钢结构抗侧力体系,它是由小截面钢柱、小截面横梁以及楼层圈梁形成的网格式框架墙板,现场浇筑工业石膏废料作为墙体填充材料。由于其框架作用要强于普通钢框架,所以其侧向变形性能更加优异,分别采用柔度法和D值法推导了钢网格式框架的剪切变形计算式和整体弯曲变形计算式。通过算例,对比分析算式计算结果与有限元分析结果可知:剪切变形柔度法计算公式精度较高。分析表明:钢网格式框架侧向变形必须充分考虑杆件弯矩、剪力及轴力引起的剪切变形和倾覆弯矩引起的整体弯曲变形;钢网格式框架的剪切变形计算不能采用普通钢框架的D值法,应当采用柔度法。
2017, 47(1): 158-162.
doi: 10.13204/j.gyjz201701029
摘要:
钢板剪力墙内嵌钢板的主要作用是抵抗水平荷载,其抗侧刚度的确定对分析整个结构体系在水平荷载作用下的结构反应有很重要的作用。对钢板剪力墙的弹性抗侧刚度进行了研究,首先在分析内嵌钢板与边缘框架之间相互作用的基础上,推导了钢板剪力墙的抗侧刚度理论表达式。其次,采用ABAQUS软件建立了多个算例的有限元模型;最后,将理论结果与有限元分析结果进行了对比研究,结果表明所推导的抗侧刚度的理论公式是精确可靠的。
钢板剪力墙内嵌钢板的主要作用是抵抗水平荷载,其抗侧刚度的确定对分析整个结构体系在水平荷载作用下的结构反应有很重要的作用。对钢板剪力墙的弹性抗侧刚度进行了研究,首先在分析内嵌钢板与边缘框架之间相互作用的基础上,推导了钢板剪力墙的抗侧刚度理论表达式。其次,采用ABAQUS软件建立了多个算例的有限元模型;最后,将理论结果与有限元分析结果进行了对比研究,结果表明所推导的抗侧刚度的理论公式是精确可靠的。
2017, 47(1): 163-167.
doi: 10.13204/j.gyjz201701030
摘要:
为研究在钢筋混凝土剪力墙中配置碳纤维复材筋对剪力墙变形能力的影响,制作了1个普通钢筋混凝土剪力墙和1个碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙足尺试件,进行水平荷载作用下的拟静力试验,研究剪力墙的延性性能、耗能能力和侧向变形等。试验结果表明:与钢筋混凝土剪力墙相比,碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙的延性和耗能能力较低,但其极限变形能力较大,残余变形很小,具有优异的变形恢复能力。
为研究在钢筋混凝土剪力墙中配置碳纤维复材筋对剪力墙变形能力的影响,制作了1个普通钢筋混凝土剪力墙和1个碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙足尺试件,进行水平荷载作用下的拟静力试验,研究剪力墙的延性性能、耗能能力和侧向变形等。试验结果表明:与钢筋混凝土剪力墙相比,碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙的延性和耗能能力较低,但其极限变形能力较大,残余变形很小,具有优异的变形恢复能力。
2017, 47(1): 168-173.
doi: 10.13204/j.gyjz201701031
摘要:
为解决具有多处局部损伤的钢压杆经纤维复合材料FRP加固后屈曲临界力的计算缺乏实用方法的问题,采用能量方法,推导FRP加固多处局部损伤钢压杆的屈曲临界力,建立了适用于各种杆端约束条件的准欧拉公式。在此基础上,提出了FRP抗屈曲加固多处局部损伤钢压杆的设计方法。利用ANSYS有限元软件验证了准欧拉公式的正确性与可靠性,对影响多处局部损伤空心圆管抗屈曲性能的主要参数,如FRP的厚度、边界条件及加固材料弹性模量等进行计算与分析,得到了它们的影响规律。以一根多处翼缘板局部损伤的H型钢支柱为例设计FRP加固方案,并进行稳定计算与分析。结果表明:按照所提出的加固方案实施加固,试件等效稳定系数均有所提高,能够恰好恢复或适当增强损伤构件的抗屈曲性能。
为解决具有多处局部损伤的钢压杆经纤维复合材料FRP加固后屈曲临界力的计算缺乏实用方法的问题,采用能量方法,推导FRP加固多处局部损伤钢压杆的屈曲临界力,建立了适用于各种杆端约束条件的准欧拉公式。在此基础上,提出了FRP抗屈曲加固多处局部损伤钢压杆的设计方法。利用ANSYS有限元软件验证了准欧拉公式的正确性与可靠性,对影响多处局部损伤空心圆管抗屈曲性能的主要参数,如FRP的厚度、边界条件及加固材料弹性模量等进行计算与分析,得到了它们的影响规律。以一根多处翼缘板局部损伤的H型钢支柱为例设计FRP加固方案,并进行稳定计算与分析。结果表明:按照所提出的加固方案实施加固,试件等效稳定系数均有所提高,能够恰好恢复或适当增强损伤构件的抗屈曲性能。
2017, 47(1): 174-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201701032
摘要:
为研究无机胶植筋后锚固连接的抗震性能,对4榀钢筋混凝土框架构件进行有机胶与无机胶植筋低周反复加载试验,其中1榀整浇注构件,3榀植筋构件。在设计试件时考虑了节点植筋形式和植筋胶种类两种影响因素。分析研究4榀构件在低周反复荷载下的破坏机理、钢筋的锚固性能、承载能力、抗震性能。试验结果表明:植筋胶种类和节点植筋形式对结构的抗震性能有较大影响。无机胶植筋试件在低周反复荷载作用下最终发生锚固破坏,有机胶植筋试件的破坏形态同整浇注试件,采用无机胶梁单独植筋试件具有较好的抗震性能。
为研究无机胶植筋后锚固连接的抗震性能,对4榀钢筋混凝土框架构件进行有机胶与无机胶植筋低周反复加载试验,其中1榀整浇注构件,3榀植筋构件。在设计试件时考虑了节点植筋形式和植筋胶种类两种影响因素。分析研究4榀构件在低周反复荷载下的破坏机理、钢筋的锚固性能、承载能力、抗震性能。试验结果表明:植筋胶种类和节点植筋形式对结构的抗震性能有较大影响。无机胶植筋试件在低周反复荷载作用下最终发生锚固破坏,有机胶植筋试件的破坏形态同整浇注试件,采用无机胶梁单独植筋试件具有较好的抗震性能。
2017, 47(1): 180-183.
doi: 10.13204/j.gyjz201701033
摘要:
针对深圳第二高级技工学校建筑不能满足抗震设防要求的情况以及学校建筑特殊的使用要求,采用屈曲约束支撑进行加固设计。计算表明:采用屈曲约束支撑可以实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,较之普通钢支撑,屈曲约束支撑加固后的建筑物基底地震剪力和倾覆弯矩大幅降低,建筑物原结构构件基本无需再加固,使加固费用大幅降低。
针对深圳第二高级技工学校建筑不能满足抗震设防要求的情况以及学校建筑特殊的使用要求,采用屈曲约束支撑进行加固设计。计算表明:采用屈曲约束支撑可以实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,较之普通钢支撑,屈曲约束支撑加固后的建筑物基底地震剪力和倾覆弯矩大幅降低,建筑物原结构构件基本无需再加固,使加固费用大幅降低。
2017, 47(1): 184-187.
doi: 10.13204/j.gyjz201701034
摘要:
传统工业厂房设计仅为提供工业生产的基本使用性,忽略了其外在表现力。随着对生活环境要求的提高,无论民用、工业建筑,都需考虑其节能环保的建筑性能及可持续发展的可能性,将平淡的工业厂房变得有艺术感染力、辐射城市面貌。通过绿色节能技术应用,对工业类建筑进行富有活力的艺术设计,在使用性、艺术性、技术性以及绿色节能、可持续发展性能上有一个良好的统一,在建筑艺术与工业建筑之间找到一条纽带。
传统工业厂房设计仅为提供工业生产的基本使用性,忽略了其外在表现力。随着对生活环境要求的提高,无论民用、工业建筑,都需考虑其节能环保的建筑性能及可持续发展的可能性,将平淡的工业厂房变得有艺术感染力、辐射城市面貌。通过绿色节能技术应用,对工业类建筑进行富有活力的艺术设计,在使用性、艺术性、技术性以及绿色节能、可持续发展性能上有一个良好的统一,在建筑艺术与工业建筑之间找到一条纽带。
