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2017年 第47卷 第2期
2017, 47(2): 1-6.
doi: 10.13204/j.gyjz201702001
摘要:
由于CECS 77∶96《钢结构加固技术规范》多年未经修订,从技术层面和执行效力层面已无法适应我国钢结构快速发展、隐患较多的现状,因此自2013年起启动编制国家标准《钢结构加固设计规范》。为此,全面归纳了包括粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强复合材料加固法、组合加固法等在内的多种钢结构加固新技术,并简要阐述了其应用研究现状。结合新版国家标准编制的需要,提出了各种新技术纳入规范时的关键技术问题和可能的解决思路,为该技术标准编制工作提供参考。
由于CECS 77∶96《钢结构加固技术规范》多年未经修订,从技术层面和执行效力层面已无法适应我国钢结构快速发展、隐患较多的现状,因此自2013年起启动编制国家标准《钢结构加固设计规范》。为此,全面归纳了包括粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强复合材料加固法、组合加固法等在内的多种钢结构加固新技术,并简要阐述了其应用研究现状。结合新版国家标准编制的需要,提出了各种新技术纳入规范时的关键技术问题和可能的解决思路,为该技术标准编制工作提供参考。
2017, 47(2): 7-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201702002
摘要:
对19根不同长细比、偏心率和初应力比的内填混凝土加固钢管构件进行了偏压试验研究。试验结果表明:负载下内填混凝土加固钢管偏压构件的破坏特征表现为弯曲失稳破坏,其挠曲线基本符合正弦曲线假设;初应力的存在会降低内填混凝土钢管偏压构件的极限承载力,且随着初应力的增加,构件承载力下降越明显。在此基础上对试验试件进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。
对19根不同长细比、偏心率和初应力比的内填混凝土加固钢管构件进行了偏压试验研究。试验结果表明:负载下内填混凝土加固钢管偏压构件的破坏特征表现为弯曲失稳破坏,其挠曲线基本符合正弦曲线假设;初应力的存在会降低内填混凝土钢管偏压构件的极限承载力,且随着初应力的增加,构件承载力下降越明显。在此基础上对试验试件进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。
2017, 47(2): 13-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201702003
摘要:
钢结构负载下焊接加固技术在目前加固工程中已应用广泛,但技术本身影响因素众多,过程控制综合复杂,国内外尚未有系统研究和实用结论。结合影响因素分析结果、国内外试验结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》的计算结果对比,提出了新的负载下焊接加固钢构件的焊接残余变形的建议系数计算式以及负载下焊接加固压弯构件的平面外稳定承载力计算的改进建议。
钢结构负载下焊接加固技术在目前加固工程中已应用广泛,但技术本身影响因素众多,过程控制综合复杂,国内外尚未有系统研究和实用结论。结合影响因素分析结果、国内外试验结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》的计算结果对比,提出了新的负载下焊接加固钢构件的焊接残余变形的建议系数计算式以及负载下焊接加固压弯构件的平面外稳定承载力计算的改进建议。
2017, 47(2): 18-22.
doi: 10.13204/j.gyjz201702004
摘要:
将外包混凝土加固轴心受压钢柱中纵筋、核心型钢对正截面承载力的贡献通过组合截面换算法等效为混凝土强度的提高,并考虑箍筋的横向约束力对混凝土强度的提高作用,综合以上因素以及混凝土本身的强度,推导出外包混凝土加固轴心受压钢柱正截面承载力的计算式,并将所收集到的外包混凝土加固轴心受压钢柱正截面承载力的试验值、模拟值与计算值进行比较分析,验证所推导计算模型的合理性及可靠性。
将外包混凝土加固轴心受压钢柱中纵筋、核心型钢对正截面承载力的贡献通过组合截面换算法等效为混凝土强度的提高,并考虑箍筋的横向约束力对混凝土强度的提高作用,综合以上因素以及混凝土本身的强度,推导出外包混凝土加固轴心受压钢柱正截面承载力的计算式,并将所收集到的外包混凝土加固轴心受压钢柱正截面承载力的试验值、模拟值与计算值进行比较分析,验证所推导计算模型的合理性及可靠性。
2017, 47(2): 23-27.
doi: 10.13204/j.gyjz201702005
摘要:
为了研究钢框架梁柱节点通过梁翼缘焊接盖板加固后的受力性能,为新编国标《钢结构加固设计规范》提供依据,建立4个梁柱节点模型,采用循环加载方式,利用ABAQUS有限元软件研究节点在不同初始负载等级下的抗震性能,重点分析节点的破坏形式、极限承载力、滞回特性、延性和耗能能力、刚度退化现象,并与加固前对比。结果发现:盖板法加固钢框架梁柱节点能够有效地提高节点的极限承载力和延性,并成功地将梁端塑性铰外移至距盖板末端约1/4梁高位置处,避免了梁柱节点焊缝位置处的破坏,实现了盖板法加固钢框架梁柱节点的效果。
为了研究钢框架梁柱节点通过梁翼缘焊接盖板加固后的受力性能,为新编国标《钢结构加固设计规范》提供依据,建立4个梁柱节点模型,采用循环加载方式,利用ABAQUS有限元软件研究节点在不同初始负载等级下的抗震性能,重点分析节点的破坏形式、极限承载力、滞回特性、延性和耗能能力、刚度退化现象,并与加固前对比。结果发现:盖板法加固钢框架梁柱节点能够有效地提高节点的极限承载力和延性,并成功地将梁端塑性铰外移至距盖板末端约1/4梁高位置处,避免了梁柱节点焊缝位置处的破坏,实现了盖板法加固钢框架梁柱节点的效果。
2017, 47(2): 28-32.
doi: 10.13204/j.gyjz201702006
摘要:
大跨度钢桁架常采用工厂分段制作、现场焊接拼接连接的方法进行施工安装,杆件拼接连接焊接施工质量直接影响结构承载能力和结构安全性。针对工程检测中发现的杆件拼接焊接的严重质量缺陷,考虑构件受力特点,采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固。为了验证加固设计的有效性,对构件焊接拼接节点处的受力性能进行数值模拟分析和施工过程节点应力状态监测。通过对比分析数值模拟结果与钢桁架梁焊接拼接节点处应变实测结果,验证钢桁架梁采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固的传力有效性。
大跨度钢桁架常采用工厂分段制作、现场焊接拼接连接的方法进行施工安装,杆件拼接连接焊接施工质量直接影响结构承载能力和结构安全性。针对工程检测中发现的杆件拼接焊接的严重质量缺陷,考虑构件受力特点,采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固。为了验证加固设计的有效性,对构件焊接拼接节点处的受力性能进行数值模拟分析和施工过程节点应力状态监测。通过对比分析数值模拟结果与钢桁架梁焊接拼接节点处应变实测结果,验证钢桁架梁采用腹板补强增大截面法进行焊接拼接节点加固的传力有效性。
2017, 47(2): 33-37.
doi: 10.13204/j.gyjz201702007
摘要:
采用"壳-弹簧-壳"的有限元模型对碳纤维复材(CFRP)布加固轴压圆管柱进行有限元分析,通过有限元模拟结果与CFRP加固轴压足尺圆钢管柱的试验结果的对比分析,验证了模型的有效性。对采用不同CFRP粘贴方式的轴压圆管柱的极限承载力的分析发现:纵向粘贴CFRP对轴压圆管柱的加固效果较好,而先纵后环的粘贴方式效果相对较差。采用正交设计法分析了CFRP层数、长细比和初弯曲三个关键参数对CFRP纵向粘贴加固的轴压圆管柱的极限承载力的影响。分析结果表明:影响效果从大到小依次为CFRP层数、长细比和初弯曲,且CFRP层数与轴压圆管柱的极限承载力近似呈正比例关系,而长细比和初弯曲与轴压圆管柱的极限承载力近似呈反比例关系。
采用"壳-弹簧-壳"的有限元模型对碳纤维复材(CFRP)布加固轴压圆管柱进行有限元分析,通过有限元模拟结果与CFRP加固轴压足尺圆钢管柱的试验结果的对比分析,验证了模型的有效性。对采用不同CFRP粘贴方式的轴压圆管柱的极限承载力的分析发现:纵向粘贴CFRP对轴压圆管柱的加固效果较好,而先纵后环的粘贴方式效果相对较差。采用正交设计法分析了CFRP层数、长细比和初弯曲三个关键参数对CFRP纵向粘贴加固的轴压圆管柱的极限承载力的影响。分析结果表明:影响效果从大到小依次为CFRP层数、长细比和初弯曲,且CFRP层数与轴压圆管柱的极限承载力近似呈正比例关系,而长细比和初弯曲与轴压圆管柱的极限承载力近似呈反比例关系。
2017, 47(2): 38-42.
doi: 10.13204/j.gyjz201702008
摘要:
对有初始荷载作用的钢压杆的预应力加固分析方法进行研究,建立相应钢压杆预应力加固有限元模型,进行数值计算以及参数分析,计算得到预应力-加固钢压杆极限承载力关系曲线,通过拟合得到有初始荷载作用的预应力加固钢压杆极限承载力的简化计算方法。经与数值模拟结果比较,误差小于5%,表明简化公式有效。
对有初始荷载作用的钢压杆的预应力加固分析方法进行研究,建立相应钢压杆预应力加固有限元模型,进行数值计算以及参数分析,计算得到预应力-加固钢压杆极限承载力关系曲线,通过拟合得到有初始荷载作用的预应力加固钢压杆极限承载力的简化计算方法。经与数值模拟结果比较,误差小于5%,表明简化公式有效。
2017, 47(2): 43-46.
doi: 10.13204/j.gyjz201702009
摘要:
以典型简支钢梁粘贴钢板加固为例,进行了三点加载钢梁和四点加载钢梁的受力性能分析,基于黏聚力模型建立了粘钢加固的钢梁精细有限元分析模型,对结构胶结层的界面应力情况和数值结果的分布规律进行了系统性的比较分析,表明采用该模型进行分析是正确和可靠的,可应用于实际工程中。
以典型简支钢梁粘贴钢板加固为例,进行了三点加载钢梁和四点加载钢梁的受力性能分析,基于黏聚力模型建立了粘钢加固的钢梁精细有限元分析模型,对结构胶结层的界面应力情况和数值结果的分布规律进行了系统性的比较分析,表明采用该模型进行分析是正确和可靠的,可应用于实际工程中。
2017, 47(2): 47-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201702010
摘要:
在我国推进数字信息技术改革和大力发展创新的环境下,孵化器建筑逐渐成为新型工业园区建设中体现信息的力量和开展技术创新的核心建筑。数字信息技术的介入、创新创业空间的营造、孵化办公功能与工业建筑属性的融合,形成了同一建筑内复杂异质功能协调的新课题。为此,从建筑使用流程、功能设置的角度出发探讨孵化器建筑的功能组织设计方法,以期对现代工业园区建设中孵化器的建筑设计有所裨益。
在我国推进数字信息技术改革和大力发展创新的环境下,孵化器建筑逐渐成为新型工业园区建设中体现信息的力量和开展技术创新的核心建筑。数字信息技术的介入、创新创业空间的营造、孵化办公功能与工业建筑属性的融合,形成了同一建筑内复杂异质功能协调的新课题。为此,从建筑使用流程、功能设置的角度出发探讨孵化器建筑的功能组织设计方法,以期对现代工业园区建设中孵化器的建筑设计有所裨益。
2017, 47(2): 52-56.
doi: 10.13204/j.gyjz201702011
摘要:
彰显城市的多元特色,关键在于紧紧抓住城市特征。洛阳是十三朝古都,拥有大量大遗址区;洛阳城市的山水环境,具有独特自然特征。如何将大遗址保护与洛阳的"山水城市"建设结合起来,体现其民族特色、地域特色和古都特色,洛阳市在建设中做了一种有益的尝试。
彰显城市的多元特色,关键在于紧紧抓住城市特征。洛阳是十三朝古都,拥有大量大遗址区;洛阳城市的山水环境,具有独特自然特征。如何将大遗址保护与洛阳的"山水城市"建设结合起来,体现其民族特色、地域特色和古都特色,洛阳市在建设中做了一种有益的尝试。
2017, 47(2): 57-62.
doi: 10.13204/j.gyjz201702012
摘要:
从"营建方式、设计方式、产业培育方式"三方面,构建河北农村以"自立式受援"为特征的农宅产业化建设的实施框架,并结合村民的意见反馈及农宅成本分析对研究构想的可行性进行初步探讨。
从"营建方式、设计方式、产业培育方式"三方面,构建河北农村以"自立式受援"为特征的农宅产业化建设的实施框架,并结合村民的意见反馈及农宅成本分析对研究构想的可行性进行初步探讨。
2017, 47(2): 63-66.
doi: 10.13204/j.gyjz201702013
摘要:
考虑地震动的随机性对层间隔震结构损伤破坏造成的差异性,选取16条随机地震动,利用Open SEES平台分别对两种隔震结构进行增量动力分析,同时结合改进的Park-Ang局部损伤模型和加权秩和比的统计分析方法分别对层间隔震结构和柱顶隔震结构的损伤破坏模式进行统计分析。研究表明:两种隔震结构的失效均主要表现为隔震层支座、上部子结构梁构件和下部子结构柱构件的损伤破坏,但两种结构各子结构的损伤破坏顺序和破坏机理存在很大差异。层间隔震结构的主要破坏模式顺序依次为:隔震层、上部子结构梁构件、下部子结构柱构件;而柱顶隔震结构破坏依次为上部子结构梁构件、隔震层、下部子结构柱构件。
考虑地震动的随机性对层间隔震结构损伤破坏造成的差异性,选取16条随机地震动,利用Open SEES平台分别对两种隔震结构进行增量动力分析,同时结合改进的Park-Ang局部损伤模型和加权秩和比的统计分析方法分别对层间隔震结构和柱顶隔震结构的损伤破坏模式进行统计分析。研究表明:两种隔震结构的失效均主要表现为隔震层支座、上部子结构梁构件和下部子结构柱构件的损伤破坏,但两种结构各子结构的损伤破坏顺序和破坏机理存在很大差异。层间隔震结构的主要破坏模式顺序依次为:隔震层、上部子结构梁构件、下部子结构柱构件;而柱顶隔震结构破坏依次为上部子结构梁构件、隔震层、下部子结构柱构件。
2017, 47(2): 67-70.
doi: 10.13204/j.gyjz201702014
摘要:
采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。
采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。
2017, 47(2): 71-75.
doi: 10.13204/j.gyjz201702015
摘要:
预制横向空心混凝土条形板是灌芯装配式混凝土板的预制构件,对受力钢筋分别为8和6的两种预制横向空心混凝土条形板试件进行静力加载试验。试验结果表明:试件的实际极限承载力高于理论计算极限承载力,属于受弯构件塑性破坏方式;试件的开裂荷载较施工阶段预制横向空心混凝土条形板需承载的荷载大,能够满足试件在施工阶段挠度、裂缝的要求;而且预留孔洞对试件抗弯刚度的影响很小,采用刚度解析法进行开裂后刚度计算具有安全储备。
预制横向空心混凝土条形板是灌芯装配式混凝土板的预制构件,对受力钢筋分别为8和6的两种预制横向空心混凝土条形板试件进行静力加载试验。试验结果表明:试件的实际极限承载力高于理论计算极限承载力,属于受弯构件塑性破坏方式;试件的开裂荷载较施工阶段预制横向空心混凝土条形板需承载的荷载大,能够满足试件在施工阶段挠度、裂缝的要求;而且预留孔洞对试件抗弯刚度的影响很小,采用刚度解析法进行开裂后刚度计算具有安全储备。
2017, 47(2): 76-81.
doi: 10.13204/j.gyjz201702016
摘要:
为研究现浇空心楼盖板柱增强节点的抗冲切性能,在试验研究的基础上,对纵筋配筋率、暗梁箍筋加密区间距、弯起钢筋直径进行数值分析研究。结果表明:现浇空心楼盖板柱增强节点的裂缝分布规律具有与普通双向板类似的板底"饱满X型"、板顶"椭圆形",节点的破坏形态为弯曲破坏;纵筋配筋率的增加能够提高板柱增强节点的极限承载力和刚度,但纵筋配筋率超过2.54%,极限承载力已不能明显提高。随着纵筋配筋率的增加,节点的破坏形态由弯曲破坏向冲切破坏转变;暗梁加密区箍筋间距的减小和弯起钢筋截面积的增大均可提高板柱增强节点的极限承载力,但提高不明显;现浇空心楼盖板柱增强节点的受冲切承载力可参考普通实心板柱节点的理论计算方法,计算值与试验值吻合较好。
为研究现浇空心楼盖板柱增强节点的抗冲切性能,在试验研究的基础上,对纵筋配筋率、暗梁箍筋加密区间距、弯起钢筋直径进行数值分析研究。结果表明:现浇空心楼盖板柱增强节点的裂缝分布规律具有与普通双向板类似的板底"饱满X型"、板顶"椭圆形",节点的破坏形态为弯曲破坏;纵筋配筋率的增加能够提高板柱增强节点的极限承载力和刚度,但纵筋配筋率超过2.54%,极限承载力已不能明显提高。随着纵筋配筋率的增加,节点的破坏形态由弯曲破坏向冲切破坏转变;暗梁加密区箍筋间距的减小和弯起钢筋截面积的增大均可提高板柱增强节点的极限承载力,但提高不明显;现浇空心楼盖板柱增强节点的受冲切承载力可参考普通实心板柱节点的理论计算方法,计算值与试验值吻合较好。
2017, 47(2): 82-86.
doi: 10.13204/j.gyjz201702017
摘要:
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)利用微生物自身代谢产物诱导碳酸钙沉淀的形成,使生成的沉淀附着在颗粒表面及孔隙中,将原本松散的土颗粒胶结起来,达到固化土体的目的。选用巴氏芽孢八叠球菌,采用4种不同的固化方式来固化砂土,对固化后的砂柱进行表观分析、电镜扫描和无侧限抗压强度试验来对比不同固化方式对固化砂土强度的影响。试验发现:灌浆速率为50 m L/h的分步灌浆方式对砂土的固化效果要优于浸泡方式的固化效果,其无侧限抗压强度均值提高了15.58%,在同样浸泡的条件下,胶结液成分的改变使固化砂土的无侧限抗压强度均值提高了16.62%。此外,降低砂土饱和度,也是提高其固化效果的重要因素。
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)利用微生物自身代谢产物诱导碳酸钙沉淀的形成,使生成的沉淀附着在颗粒表面及孔隙中,将原本松散的土颗粒胶结起来,达到固化土体的目的。选用巴氏芽孢八叠球菌,采用4种不同的固化方式来固化砂土,对固化后的砂柱进行表观分析、电镜扫描和无侧限抗压强度试验来对比不同固化方式对固化砂土强度的影响。试验发现:灌浆速率为50 m L/h的分步灌浆方式对砂土的固化效果要优于浸泡方式的固化效果,其无侧限抗压强度均值提高了15.58%,在同样浸泡的条件下,胶结液成分的改变使固化砂土的无侧限抗压强度均值提高了16.62%。此外,降低砂土饱和度,也是提高其固化效果的重要因素。
2017, 47(2): 87-93.
doi: 10.13204/j.gyjz201702018
摘要:
桥梁桩基长期受到恒定和循环载荷的影响,研究其服役期的沉降、承载性能与桩侧摩阻力、循环载荷与土层性质之间的关系,对桥梁的改扩建有重要的意义。采用钢管粘贴光纤光栅(串)的方式设计出了理想模型桩,用于加载试验系统。通过模型试验,对黄土地基中桩基在竖向循环荷载作用下承载特性进行研究,基于桩顶沉降、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩周土体应力等数据分析,揭示试验加载次数与桩基承载特性间的关系,拟合了黄土中模型试验桩基在静载作用下桩基的承载力与桩顶沉降关系以及循环荷载作用下的桩顶沉降与循环次数间的变化关系。
桥梁桩基长期受到恒定和循环载荷的影响,研究其服役期的沉降、承载性能与桩侧摩阻力、循环载荷与土层性质之间的关系,对桥梁的改扩建有重要的意义。采用钢管粘贴光纤光栅(串)的方式设计出了理想模型桩,用于加载试验系统。通过模型试验,对黄土地基中桩基在竖向循环荷载作用下承载特性进行研究,基于桩顶沉降、桩身轴力、桩侧摩阻力及桩周土体应力等数据分析,揭示试验加载次数与桩基承载特性间的关系,拟合了黄土中模型试验桩基在静载作用下桩基的承载力与桩顶沉降关系以及循环荷载作用下的桩顶沉降与循环次数间的变化关系。
2017, 47(2): 94-98.
doi: 10.13204/j.gyjz201702019
摘要:
为分析砂土中隧道施工条件下管线与土体相互作用的机理,利用室内模型试验,自制模型箱,以江砂为填料,选取高密度聚乙烯管材进行试验。结果表明:在砂土中,与穿既有管线轴线相垂直的下穿隧道施工过程中,管线中间部位主要受下拉效应影响,而上拱效应则支配着管线两侧的变形;管线的存在对土层位移的影响范围约为水平向距管线轴线3倍的直径;随着地层损失量的增大,管线与土层的变形曲率比值逐渐减小,管线的弯矩与应变相应增大;隧道施工条件下管线上覆荷载有增大的趋势,管线中间部位管底土压力逐渐趋于零,管线与土层分离区宽度随着地层损失量的增大逐渐增大并趋于一恒定值;通过对管土相互作用机理的探讨,明确了沉降槽宽度系数i、中心最大沉降量smax以及管线埋深与管径比值H/D等因素对管土相对刚度的影响,基于室内模型试验结果提出了管土相对刚度的计算式。
为分析砂土中隧道施工条件下管线与土体相互作用的机理,利用室内模型试验,自制模型箱,以江砂为填料,选取高密度聚乙烯管材进行试验。结果表明:在砂土中,与穿既有管线轴线相垂直的下穿隧道施工过程中,管线中间部位主要受下拉效应影响,而上拱效应则支配着管线两侧的变形;管线的存在对土层位移的影响范围约为水平向距管线轴线3倍的直径;随着地层损失量的增大,管线与土层的变形曲率比值逐渐减小,管线的弯矩与应变相应增大;隧道施工条件下管线上覆荷载有增大的趋势,管线中间部位管底土压力逐渐趋于零,管线与土层分离区宽度随着地层损失量的增大逐渐增大并趋于一恒定值;通过对管土相互作用机理的探讨,明确了沉降槽宽度系数i、中心最大沉降量smax以及管线埋深与管径比值H/D等因素对管土相对刚度的影响,基于室内模型试验结果提出了管土相对刚度的计算式。
2017, 47(2): 99-104.
doi: 10.13204/j.gyjz201702020
摘要:
目前对用抗滑桩整治边坡段隧道以及对抗滑桩工作性能的研究较多,但对降雨和桩-隧间距差异对隧道-边坡稳定的影响研究较少。为研究降雨及桩-隧间距对抗滑桩受力及隧道变形的影响,分别采用桩-隧间距为80,160 cm的埋入式抗滑桩布置于滑体主滑段,通过模拟不同强度降雨,以研究降雨及桩-隧间距对隧道变形、抗滑桩桩头变形的影响。试验表明:1)小雨阶段,雨水渗入浅层滑体,桩-隧间距差异对抗滑桩受力分布及桩头位移变化影响不大;2)中—大雨阶段,雨水逐渐渗入到深层滑体,动水压增大,下滑力较快增大,桩-隧间距差异对抗滑桩受力影响较大,较小的桩-隧间距,不利于坡体的稳定。3)从隧道变形曲线来看,隧道山侧应变比河侧应变要大,且桩-隧间距为80 cm的隧道应变比160 cm段的应变大。
目前对用抗滑桩整治边坡段隧道以及对抗滑桩工作性能的研究较多,但对降雨和桩-隧间距差异对隧道-边坡稳定的影响研究较少。为研究降雨及桩-隧间距对抗滑桩受力及隧道变形的影响,分别采用桩-隧间距为80,160 cm的埋入式抗滑桩布置于滑体主滑段,通过模拟不同强度降雨,以研究降雨及桩-隧间距对隧道变形、抗滑桩桩头变形的影响。试验表明:1)小雨阶段,雨水渗入浅层滑体,桩-隧间距差异对抗滑桩受力分布及桩头位移变化影响不大;2)中—大雨阶段,雨水逐渐渗入到深层滑体,动水压增大,下滑力较快增大,桩-隧间距差异对抗滑桩受力影响较大,较小的桩-隧间距,不利于坡体的稳定。3)从隧道变形曲线来看,隧道山侧应变比河侧应变要大,且桩-隧间距为80 cm的隧道应变比160 cm段的应变大。
2017, 47(2): 105-112.
doi: 10.13204/j.gyjz201702021
摘要:
城市地区密集的基坑群施工中,有时会遇上两个甚至多个基坑在同一时期进行开挖施工的情况。相邻基坑开挖的失效机理、破坏模式与基坑单独开挖存在较大的差异,目前尚缺乏考虑相邻基坑开挖的基坑失效机理和破坏模式研究。以某实际相邻双基坑工程为原型,利用Rockscience Phase2有限元软件建立相邻基坑开挖的二维模型,采用应变剪切带判别基坑破坏模式,采用强度折减法分析基坑稳定性,探讨影响相邻基坑稳定性的主要因素。结果表明:相邻基坑破坏模式主要表现为上部倾覆破坏或下部滑移破坏或两者组合破坏形式。开挖深度、基坑间距、锚杆长度、支护桩嵌固深度、土体强度、支护方式和软土层厚度等对相邻基坑破坏模式产生明显的影响。
城市地区密集的基坑群施工中,有时会遇上两个甚至多个基坑在同一时期进行开挖施工的情况。相邻基坑开挖的失效机理、破坏模式与基坑单独开挖存在较大的差异,目前尚缺乏考虑相邻基坑开挖的基坑失效机理和破坏模式研究。以某实际相邻双基坑工程为原型,利用Rockscience Phase2有限元软件建立相邻基坑开挖的二维模型,采用应变剪切带判别基坑破坏模式,采用强度折减法分析基坑稳定性,探讨影响相邻基坑稳定性的主要因素。结果表明:相邻基坑破坏模式主要表现为上部倾覆破坏或下部滑移破坏或两者组合破坏形式。开挖深度、基坑间距、锚杆长度、支护桩嵌固深度、土体强度、支护方式和软土层厚度等对相邻基坑破坏模式产生明显的影响。
2017, 47(2): 113-118.
doi: 10.13204/j.gyjz201702022
摘要:
实际工程中基坑渗流量的估算仍采用JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》推荐的算式,而规范中的大井法并没有考虑隔水层之上悬挂止水帷幕对基坑渗流的影响。基于Schwarz-Christoffel映射理论,建立隔水层之上悬挂止水帷幕基坑渗流简化模型,并考虑成层土条件下的等效渗透系数,推导出理想边界下该类基坑渗流量式。以云南某基坑为例,运用简化模型推导的算式计算基坑渗流量,与实际渗流量进行比较,以此验证模型的有效性。
实际工程中基坑渗流量的估算仍采用JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》推荐的算式,而规范中的大井法并没有考虑隔水层之上悬挂止水帷幕对基坑渗流的影响。基于Schwarz-Christoffel映射理论,建立隔水层之上悬挂止水帷幕基坑渗流简化模型,并考虑成层土条件下的等效渗透系数,推导出理想边界下该类基坑渗流量式。以云南某基坑为例,运用简化模型推导的算式计算基坑渗流量,与实际渗流量进行比较,以此验证模型的有效性。
2017, 47(2): 119-122.
doi: 10.13204/j.gyjz201702023
摘要:
窑洞作为陕北黄土高原上所特有的居住形式,研究该种民居形式对其继承与发展具有十分重要的意义。借助大型有限元分析软件COMSOL对陕北地区的黄土窑洞进行模拟,通过分析不同黏聚力、内摩擦角、窑洞大小尺寸以及窑洞开挖高度对黄土窑洞受力的影响,为陕北地区黄土窑洞的保护和建造提供理论依据。
窑洞作为陕北黄土高原上所特有的居住形式,研究该种民居形式对其继承与发展具有十分重要的意义。借助大型有限元分析软件COMSOL对陕北地区的黄土窑洞进行模拟,通过分析不同黏聚力、内摩擦角、窑洞大小尺寸以及窑洞开挖高度对黄土窑洞受力的影响,为陕北地区黄土窑洞的保护和建造提供理论依据。
2017, 47(2): 123-127.
doi: 10.13204/j.gyjz201702024
摘要:
通过对5组钢纤维自密实混凝土的抗弯性能试验,对其抗弯性能进行分析,采用新方法统计和分析钢纤维自密实混凝土试件断面纤维的分布规律,对比钢纤维自密实混凝土力学性能与纤维分布的关系。研究结果表明:钢纤维掺量越大或纤维长度越长,抗弯性能和弯曲韧性越好;纤维掺量越多,在混凝土中纤维根数越多,断面处纤维分布越均匀;钢纤维掺量、钢纤维在试件断面处分布的均匀程度、根数及钢纤维外露长度与角度的不同,影响钢纤维自密实混凝土试件的抗弯强度与弯曲韧性。
通过对5组钢纤维自密实混凝土的抗弯性能试验,对其抗弯性能进行分析,采用新方法统计和分析钢纤维自密实混凝土试件断面纤维的分布规律,对比钢纤维自密实混凝土力学性能与纤维分布的关系。研究结果表明:钢纤维掺量越大或纤维长度越长,抗弯性能和弯曲韧性越好;纤维掺量越多,在混凝土中纤维根数越多,断面处纤维分布越均匀;钢纤维掺量、钢纤维在试件断面处分布的均匀程度、根数及钢纤维外露长度与角度的不同,影响钢纤维自密实混凝土试件的抗弯强度与弯曲韧性。
2017, 47(2): 128-132.
doi: 10.13204/j.gyjz201702025
摘要:
为研究织物增强混凝土与再生保温混凝土界面的黏结性能,设计了3组6种不同界面黏结推出试件,分析不同处理方式下推出件的荷载-位移曲线及试件的破坏形态。试验结果表明:预留沟槽推出试件对阻止界面滑移和剥离影响效果明显,在极限荷载时,预制纤维编织网增强混凝土(TRC)板肋被剪断,试件整体破坏形式呈脆性破坏;带纤维增强复材(FRP)剪力连接件剪切构件承载能力相对较好,荷载-位移曲线下降段较为平缓,试验过程中产生多条裂缝,沿着剪切面呈延性破坏,整个试验过程并未发生FRP连接件脆断、界面剥离现象;本试验合理的推出件设计和加载方案避免了对刚性模量较低夹芯层进行直接加载导致位移-荷载曲线不符合实际的试验要求。
为研究织物增强混凝土与再生保温混凝土界面的黏结性能,设计了3组6种不同界面黏结推出试件,分析不同处理方式下推出件的荷载-位移曲线及试件的破坏形态。试验结果表明:预留沟槽推出试件对阻止界面滑移和剥离影响效果明显,在极限荷载时,预制纤维编织网增强混凝土(TRC)板肋被剪断,试件整体破坏形式呈脆性破坏;带纤维增强复材(FRP)剪力连接件剪切构件承载能力相对较好,荷载-位移曲线下降段较为平缓,试验过程中产生多条裂缝,沿着剪切面呈延性破坏,整个试验过程并未发生FRP连接件脆断、界面剥离现象;本试验合理的推出件设计和加载方案避免了对刚性模量较低夹芯层进行直接加载导致位移-荷载曲线不符合实际的试验要求。
2017, 47(2): 133-140.
doi: 10.13204/j.gyjz201702026
摘要:
传统泡沫混凝土因原材料来源的广泛性和配合比限制,导致其物理力学性能差异较大,尤其是立模现浇时,其无法避免的裂缝问题是制约该轻质材料工程应用的关键。采用页岩陶砂或和页岩陶粒为集料,通过物理发泡方法配制出新型泡沫混凝土,具有不分层、不开裂、强度高的显著特征,并通过工程应用得到证明。通过对全轻页岩陶粒泡沫混凝土的强度、干表观密度和导热系数等影响因素进行试验,结果表明:掺入适量的碎石型页岩陶粒,可有效提高强度;水胶比和发泡时间对泡沫混凝土的影响是相互的,但发泡时间影响更大;超量粉煤灰掺量和砂胶比对泡沫混凝土的影响规律相似,但都有一个最佳值;导热系数与强度等级和密度呈反比关系,但影响因素更为复杂。
传统泡沫混凝土因原材料来源的广泛性和配合比限制,导致其物理力学性能差异较大,尤其是立模现浇时,其无法避免的裂缝问题是制约该轻质材料工程应用的关键。采用页岩陶砂或和页岩陶粒为集料,通过物理发泡方法配制出新型泡沫混凝土,具有不分层、不开裂、强度高的显著特征,并通过工程应用得到证明。通过对全轻页岩陶粒泡沫混凝土的强度、干表观密度和导热系数等影响因素进行试验,结果表明:掺入适量的碎石型页岩陶粒,可有效提高强度;水胶比和发泡时间对泡沫混凝土的影响是相互的,但发泡时间影响更大;超量粉煤灰掺量和砂胶比对泡沫混凝土的影响规律相似,但都有一个最佳值;导热系数与强度等级和密度呈反比关系,但影响因素更为复杂。
2017, 47(2): 141-144.
doi: 10.13204/j.gyjz201702027
摘要:
针对国家重点工程淮河入海水道淮阴衡河涵闸搅拌桩应用中的一些问题进行分析,发现该工程搅拌桩不达标的原因是软土中细颗粒含量较高引起的。通过工艺改进、现场调试和钻孔检测,提出了适合该工程搅拌桩施工工艺、质量检测和评价标准,解决了在苏北地区黏性很大的软土中搅拌桩成桩质量难于保证的问题。
针对国家重点工程淮河入海水道淮阴衡河涵闸搅拌桩应用中的一些问题进行分析,发现该工程搅拌桩不达标的原因是软土中细颗粒含量较高引起的。通过工艺改进、现场调试和钻孔检测,提出了适合该工程搅拌桩施工工艺、质量检测和评价标准,解决了在苏北地区黏性很大的软土中搅拌桩成桩质量难于保证的问题。
2017, 47(2): 145-150.
doi: 10.13204/j.gyjz201702028
摘要:
研究应用断裂力学理论和有限元方法来数值模拟和预测焊接钢结构疲劳寿命的方法。首先基于两种具有不同焊接构造细节的钢梁疲劳试验中裂纹形成位置和扩展途径,建立了基于应力强度因子概念的疲劳裂纹扩展模型及相关参数;然后讨论如何利用有限元软件ABAQUS进行疲劳裂纹扩展过程中裂纹前缘的单元网格划分和应力强度因子的J积分计算,给出了疲劳寿命预测计算流程。最后经预测结果与试验结果的比较,验证了焊接钢结构疲劳寿命的数值分析模型和方法的适用性。
研究应用断裂力学理论和有限元方法来数值模拟和预测焊接钢结构疲劳寿命的方法。首先基于两种具有不同焊接构造细节的钢梁疲劳试验中裂纹形成位置和扩展途径,建立了基于应力强度因子概念的疲劳裂纹扩展模型及相关参数;然后讨论如何利用有限元软件ABAQUS进行疲劳裂纹扩展过程中裂纹前缘的单元网格划分和应力强度因子的J积分计算,给出了疲劳寿命预测计算流程。最后经预测结果与试验结果的比较,验证了焊接钢结构疲劳寿命的数值分析模型和方法的适用性。
2017, 47(2): 151-157.
doi: 10.13204/j.gyjz201702029
摘要:
采用开口薄壁杆件理论及考虑腹板局部变形的拉条有效刚度,提出单跨跨中设置拉条的连续两跨C形冷弯薄壁檩条的弯扭屈曲的总势能;经过ANSYS的壳单元分析,从广泛的参数范围考察了檩条的屈曲模态;应用Ritz法得到风吸力作用下连续两跨C形檩条的近似临界荷载计算式,并将其临界弯矩与半跨纯弯简支檩条的临界弯矩进行比较,最终得到临界弯矩系数。
采用开口薄壁杆件理论及考虑腹板局部变形的拉条有效刚度,提出单跨跨中设置拉条的连续两跨C形冷弯薄壁檩条的弯扭屈曲的总势能;经过ANSYS的壳单元分析,从广泛的参数范围考察了檩条的屈曲模态;应用Ritz法得到风吸力作用下连续两跨C形檩条的近似临界荷载计算式,并将其临界弯矩与半跨纯弯简支檩条的临界弯矩进行比较,最终得到临界弯矩系数。
2017, 47(2): 158-162.
doi: 10.13204/j.gyjz201702030
摘要:
假定方钢管混凝土偏压柱钢板四边均为固定约束,建立基于有限条法的偏压下方钢管混凝土柱钢板局部屈曲模型。利用所建立模型计算了不同应力梯度下方钢管混凝土偏压柱钢板局部临界屈曲系数,从而得到偏压下方钢管混凝土柱的局部屈曲强度。为了验证模型正确性,对基于所述模型的方钢管混凝土偏压柱钢板局部临界屈曲系数计算值与基于能量变分法公式的计算值进行比较,两者非常吻合。同时,基于本文模型的局部屈曲强度计算值与先前试验结果比较,亦整体吻合良好。从而进一步验证了所述模型的正确性。最后,研究了偏压下方钢管混凝土柱钢板合理的宽厚比限值,给出了不同应力比时方钢管混凝土柱钢板合理的宽厚比限值,以便于工程设计应用。
假定方钢管混凝土偏压柱钢板四边均为固定约束,建立基于有限条法的偏压下方钢管混凝土柱钢板局部屈曲模型。利用所建立模型计算了不同应力梯度下方钢管混凝土偏压柱钢板局部临界屈曲系数,从而得到偏压下方钢管混凝土柱的局部屈曲强度。为了验证模型正确性,对基于所述模型的方钢管混凝土偏压柱钢板局部临界屈曲系数计算值与基于能量变分法公式的计算值进行比较,两者非常吻合。同时,基于本文模型的局部屈曲强度计算值与先前试验结果比较,亦整体吻合良好。从而进一步验证了所述模型的正确性。最后,研究了偏压下方钢管混凝土柱钢板合理的宽厚比限值,给出了不同应力比时方钢管混凝土柱钢板合理的宽厚比限值,以便于工程设计应用。
2017, 47(2): 163-170.
doi: 10.13204/j.gyjz201702031
摘要:
利用ANSYS有限元对梁柱三面受火无侧移单层单跨箱形钢柱组合框架受火后的性能进行数值模拟分析,得出了组合梁和钢柱温度场变化规律及框架受火后的变形和内力情况。分析表明:梁、柱沿截面高度、宽度方向均存在变化的温度场,温度梯度随受火时间的增加先逐渐增大后逐渐减小,且升温速度越快其最大值出现越早;三面受火的单层单跨箱形钢柱组合框架典型破坏模式为钢柱平面内对称屈曲破坏,破坏位置位于节点下部1.0~1.2倍钢梁高处;约束轴力是影响组合梁弯矩变化的关键因素。
利用ANSYS有限元对梁柱三面受火无侧移单层单跨箱形钢柱组合框架受火后的性能进行数值模拟分析,得出了组合梁和钢柱温度场变化规律及框架受火后的变形和内力情况。分析表明:梁、柱沿截面高度、宽度方向均存在变化的温度场,温度梯度随受火时间的增加先逐渐增大后逐渐减小,且升温速度越快其最大值出现越早;三面受火的单层单跨箱形钢柱组合框架典型破坏模式为钢柱平面内对称屈曲破坏,破坏位置位于节点下部1.0~1.2倍钢梁高处;约束轴力是影响组合梁弯矩变化的关键因素。
2017, 47(2): 171-175.
doi: 10.13204/j.gyjz201702032
摘要:
纤维复材(FRP)板在桥梁结构和水工结构领域有着极大的发展潜力,研究其动力性能十分有必要。通过对两边简支FRP空心板进行的一系列集中荷载冲击试验,来验证FRP板的抗冲击性能并分析其动力响应。分析了相同质量落锤在不同冲击势能冲击下,FRP板各点的位移、应变以及加速度的响应模式,包括时程分析以及最大值分析,得到了加速度在试验板内的峰值分布规律及最大挠度和最大应变随冲击势能的变化趋势。结果表明:FRP空心板具有良好的抗冲击性能及消能性能。试验还设置了三组对照组,对比了不同质量落锤、相同初始势能的荷载工况下FRP板的最大挠度及最大应变。
纤维复材(FRP)板在桥梁结构和水工结构领域有着极大的发展潜力,研究其动力性能十分有必要。通过对两边简支FRP空心板进行的一系列集中荷载冲击试验,来验证FRP板的抗冲击性能并分析其动力响应。分析了相同质量落锤在不同冲击势能冲击下,FRP板各点的位移、应变以及加速度的响应模式,包括时程分析以及最大值分析,得到了加速度在试验板内的峰值分布规律及最大挠度和最大应变随冲击势能的变化趋势。结果表明:FRP空心板具有良好的抗冲击性能及消能性能。试验还设置了三组对照组,对比了不同质量落锤、相同初始势能的荷载工况下FRP板的最大挠度及最大应变。
2017, 47(2): 176-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201702033
摘要:
绍兴锡麟影剧院现需要改造为黄酒小镇规划展示馆,对原大空间舞台需进行隔层改造设计。为使旧结构的检测加固满足项目进度,结合该工程介绍了既有建筑内部布置柱下联合基础,地梁层钢结构箱型悬挑梁上起柱,上部结构毗邻旧墙体设柱的空间改造方法。该设计方案解决了新旧基础碰触的问题,且满足了新建楼层中部无柱的使用功能要求。此外,重点分析了有关设计、施工方面应用到的技术处理措施,包括建筑内部施工方式、转换层结构在设计方案中的结构安全性、钢结构构件加工工艺、施工方案中关键构件的质量保证措施。
绍兴锡麟影剧院现需要改造为黄酒小镇规划展示馆,对原大空间舞台需进行隔层改造设计。为使旧结构的检测加固满足项目进度,结合该工程介绍了既有建筑内部布置柱下联合基础,地梁层钢结构箱型悬挑梁上起柱,上部结构毗邻旧墙体设柱的空间改造方法。该设计方案解决了新旧基础碰触的问题,且满足了新建楼层中部无柱的使用功能要求。此外,重点分析了有关设计、施工方面应用到的技术处理措施,包括建筑内部施工方式、转换层结构在设计方案中的结构安全性、钢结构构件加工工艺、施工方案中关键构件的质量保证措施。
2017, 47(2): 180-183.
doi: 10.13204/j.gyjz201702034
摘要:
自从进入现代主义以来,艺术与设计领域就开始了对"行为"的关注,特别是近几年,科技发展带来的智能化趋势使得建筑设计师利用互动技术来设计实现拥有自身行为的建筑变得可能。从建筑设计形式对"行为"的学习入手,进入对建筑动态行为的探索。通过对建筑被动性适应环境产生的动态行为和建筑智能性主动与人进行互动的行为两个方面的论述,揭示当下互动建筑的主要展现形式。最后以实例的方式描绘面向生物行为的互动建筑发展方向。
自从进入现代主义以来,艺术与设计领域就开始了对"行为"的关注,特别是近几年,科技发展带来的智能化趋势使得建筑设计师利用互动技术来设计实现拥有自身行为的建筑变得可能。从建筑设计形式对"行为"的学习入手,进入对建筑动态行为的探索。通过对建筑被动性适应环境产生的动态行为和建筑智能性主动与人进行互动的行为两个方面的论述,揭示当下互动建筑的主要展现形式。最后以实例的方式描绘面向生物行为的互动建筑发展方向。
