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2023年 第53卷 第10期
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2023, 53(10): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjzG22080820
摘要:
随着全民健身活动的开展和人们生活水平的提升，当今体育建筑的发展如火如荼。传统的体育场馆已经暴露出交通不便、功能单一、设施分散、利用率低下等问题，城市土地集约化的要求也对体育建筑的构型方式提出了重新审视。实践表明：利用建筑竖向空间将全民健身功能置入更为高效的立体空间是一种新的设计方法。依据全民健身设施适宜的空间尺度和功能特征以及当今大跨度建筑的结构技术和材料，将4~5层的综合运动馆作为典型代表，从"叠合空间"的角度进行设计策略的研究；可在促使此类建筑为城市提供公共空间和活力场所的同时，实现大型公共建筑的可持续发展的目的。
随着全民健身活动的开展和人们生活水平的提升，当今体育建筑的发展如火如荼。传统的体育场馆已经暴露出交通不便、功能单一、设施分散、利用率低下等问题，城市土地集约化的要求也对体育建筑的构型方式提出了重新审视。实践表明：利用建筑竖向空间将全民健身功能置入更为高效的立体空间是一种新的设计方法。依据全民健身设施适宜的空间尺度和功能特征以及当今大跨度建筑的结构技术和材料，将4~5层的综合运动馆作为典型代表，从"叠合空间"的角度进行设计策略的研究；可在促使此类建筑为城市提供公共空间和活力场所的同时，实现大型公共建筑的可持续发展的目的。
2023, 53(10): 10-16.
doi: 10.13204/j.gyjzG22020907
摘要:
运河滨水区作为重要的城市公共空间之一，其滨水景观质量是衡量城市滨水景观好坏的重要标准。但目前缺乏量化数据的支撑，对滨水景观质量的影响因素缺乏优先级的排序，从而无法提出促进滨水景观品质改善的针对性策略。以苏州上塘河为例，通过问卷调研、IPA-KANO模型等分析方法，对苏州上塘河进行滨水景观质量评价研究。依托指标体系并通过构建"显隐性矩阵"，形成影响古运河滨水景观质量的三类要素，结合三类要素的实际表现，提出优化策略，打造特色文化景观节点，构建生态文化空间，挖掘古运河水文化资源。
运河滨水区作为重要的城市公共空间之一，其滨水景观质量是衡量城市滨水景观好坏的重要标准。但目前缺乏量化数据的支撑，对滨水景观质量的影响因素缺乏优先级的排序，从而无法提出促进滨水景观品质改善的针对性策略。以苏州上塘河为例，通过问卷调研、IPA-KANO模型等分析方法，对苏州上塘河进行滨水景观质量评价研究。依托指标体系并通过构建"显隐性矩阵"，形成影响古运河滨水景观质量的三类要素，结合三类要素的实际表现，提出优化策略，打造特色文化景观节点，构建生态文化空间，挖掘古运河水文化资源。
2023, 53(10): 17-22.
doi: 10.13204/j.gyjzG22062304
摘要:
我国城市发展步入存量提升的新阶段，城区腾退后的工业遗存地成为城市更新的重要组成部分。基于景观都市主义理论对工业遗存地提出景观作为整体空间形态，场地记忆介入历时过程，开放边界激活空间活力，生态可持续发展的整体性、历时性、开放性和生态性等更新原则。对平原县老啤酒厂地块采取从融入城市公共空间、延续场地历史记忆、丰富场地界面空间、构建场地生态系统等更新设计策略，挖掘景观都市主义在城市更新中的潜力，以期为工业遗存地更新提供参考。
我国城市发展步入存量提升的新阶段，城区腾退后的工业遗存地成为城市更新的重要组成部分。基于景观都市主义理论对工业遗存地提出景观作为整体空间形态，场地记忆介入历时过程，开放边界激活空间活力，生态可持续发展的整体性、历时性、开放性和生态性等更新原则。对平原县老啤酒厂地块采取从融入城市公共空间、延续场地历史记忆、丰富场地界面空间、构建场地生态系统等更新设计策略，挖掘景观都市主义在城市更新中的潜力，以期为工业遗存地更新提供参考。
2023, 53(10): 23-28.
doi: 10.13204/j.gyjzG22042606
摘要:
内蒙古地区地域辽阔，西与甘肃毗邻，东部与俄罗斯接壤，东西直线距离达2 400多公里。作为中国北疆边界的省份以及工业大省之一，地域差异和历史背景不同造成东西部地区工业遗产建筑风格上形成了明显差别。采用实地调查、文献查阅等研究方法，选取部分具有代表性的内蒙古东部和中西部工业建筑遗产，对内蒙古地区工业遗产的建筑结构、工艺等方面进行对比分析，展示内蒙古工业遗产的丰富性和多样性，为区域工业遗产整体保护策略提供现实依据。
内蒙古地区地域辽阔，西与甘肃毗邻，东部与俄罗斯接壤，东西直线距离达2 400多公里。作为中国北疆边界的省份以及工业大省之一，地域差异和历史背景不同造成东西部地区工业遗产建筑风格上形成了明显差别。采用实地调查、文献查阅等研究方法，选取部分具有代表性的内蒙古东部和中西部工业建筑遗产，对内蒙古地区工业遗产的建筑结构、工艺等方面进行对比分析，展示内蒙古工业遗产的丰富性和多样性，为区域工业遗产整体保护策略提供现实依据。
2023, 53(10): 29-35.
doi: 10.13204/j.gyjzG22060901
摘要:
乡村地区大量的旧产业建筑、设施设备和工业生产遗存是当前乡村振兴战略进程中重要的可利用资源。结合国际视野和国内现状廓清了乡村产业遗产的概念内涵，并基于苏南地区的田野调查结果总结梳理了乡村产业遗产的类型和特征。在现行的工业遗产价值体系基础上按照乡村地区的特殊性，完善和构建其价值认知体系。为乡村地区的相关研究和实践提供了理论基础，也是乡村振兴进程中建设可持续的城乡环境和留住乡愁的必要工作。
乡村地区大量的旧产业建筑、设施设备和工业生产遗存是当前乡村振兴战略进程中重要的可利用资源。结合国际视野和国内现状廓清了乡村产业遗产的概念内涵，并基于苏南地区的田野调查结果总结梳理了乡村产业遗产的类型和特征。在现行的工业遗产价值体系基础上按照乡村地区的特殊性，完善和构建其价值认知体系。为乡村地区的相关研究和实践提供了理论基础，也是乡村振兴进程中建设可持续的城乡环境和留住乡愁的必要工作。
2023, 53(10): 36-43,35.
doi: 10.13204/j.gyjzG21111518
摘要:
建筑形态作为建筑方案设计阶段需要重点考虑的设计因素，对建筑的多项性能指标有直接的影响。以严寒地区不同子气候区的气象参数为研究背景，将建筑形态分解为8个量化因子，以建筑能耗和基于ANSI/ASHRAE 55-2004《人类居住热环境条件》评价标准的建筑全年不舒适时间为优化指标，基于EnergyPlus仿真模拟平台获取评价指标的原始数据，引入径向基函数（RBF）神经网络建立影响因子与优化指标之间的快速反应模型，结合正交试验法分别对各研究地区的中小型办公建筑能耗与全年不舒适时间进行了单目标寻优计算，分析了严寒地区3个代表城市中小型办公建筑的形态因子对于不同优化指标的影响权重以及优化潜力，并进一步探究了各研究地区形态因子基于节能与舒适的最佳组合方案与最不利组合方案。结果表明：建筑形态的量化设计参数对于降低建筑能耗以及建筑的全年不舒适时间均有比较可观的优化潜力。
建筑形态作为建筑方案设计阶段需要重点考虑的设计因素，对建筑的多项性能指标有直接的影响。以严寒地区不同子气候区的气象参数为研究背景，将建筑形态分解为8个量化因子，以建筑能耗和基于ANSI/ASHRAE 55-2004《人类居住热环境条件》评价标准的建筑全年不舒适时间为优化指标，基于EnergyPlus仿真模拟平台获取评价指标的原始数据，引入径向基函数（RBF）神经网络建立影响因子与优化指标之间的快速反应模型，结合正交试验法分别对各研究地区的中小型办公建筑能耗与全年不舒适时间进行了单目标寻优计算，分析了严寒地区3个代表城市中小型办公建筑的形态因子对于不同优化指标的影响权重以及优化潜力，并进一步探究了各研究地区形态因子基于节能与舒适的最佳组合方案与最不利组合方案。结果表明：建筑形态的量化设计参数对于降低建筑能耗以及建筑的全年不舒适时间均有比较可观的优化潜力。
2023, 53(10): 44-50.
doi: 10.13204/j.gyjzG22042520
摘要:
锈蚀影响下先张预应力混凝土（PC）构件预应力传递长度评估对此类结构性能评价至关重要。首先基于厚壁圆筒理论，分析了预应力放张引起的端部混凝土开裂及传递界面受力特征。然后，考虑钢绞线七丝横截面锈胀特征，将初始放张开裂与锈胀开裂相结合，分析锈蚀影响下传递长度范围内混凝土二次开裂特征，得到传递长度范围内钢绞线侵蚀深度、锈蚀率与界面锈胀位移关系，并考虑开裂混凝土抗拉软化，推导传递长度内开裂混凝土及箍筋共同约束下钢绞线径向压应力计算模型，求得黏结应力分布。最后，基于黏结应力与预应力平衡关系，求得钢绞线与混凝土应变分布，确定锈胀开裂下预应力传递长度。将试验与理论结果对比表明所提出的方法可合理预测先张PC构件在不同锈蚀位置、锈蚀程度下的传递长度发展规律。
锈蚀影响下先张预应力混凝土（PC）构件预应力传递长度评估对此类结构性能评价至关重要。首先基于厚壁圆筒理论，分析了预应力放张引起的端部混凝土开裂及传递界面受力特征。然后，考虑钢绞线七丝横截面锈胀特征，将初始放张开裂与锈胀开裂相结合，分析锈蚀影响下传递长度范围内混凝土二次开裂特征，得到传递长度范围内钢绞线侵蚀深度、锈蚀率与界面锈胀位移关系，并考虑开裂混凝土抗拉软化，推导传递长度内开裂混凝土及箍筋共同约束下钢绞线径向压应力计算模型，求得黏结应力分布。最后，基于黏结应力与预应力平衡关系，求得钢绞线与混凝土应变分布，确定锈胀开裂下预应力传递长度。将试验与理论结果对比表明所提出的方法可合理预测先张PC构件在不同锈蚀位置、锈蚀程度下的传递长度发展规律。
2023, 53(10): 51-60.
doi: 10.13204/j.gyjzG22092406
摘要:
为研究翼缘缺口对于倒T形混凝土梁力学性能的影响，设计了2根倒T形梁进行静力试验，通过对比两个试件承载力、破坏模式、裂缝发展、钢筋应力应变等方面进行分析。利用有限元软件ANSYS建模并验证合理性，以此为基础，定量分析材料强度、纵筋配筋率和箍筋间距等参数变化对于缺口梁力学性能的影响。结果表明：倒T形缺口梁完整侧翼缘在加载过程中逐步参与受压，试件破坏状态为典型的弯扭破坏，相对于完整倒T形梁，倒T形缺口梁的抗弯承载力明显下降，但具有更好的位移延性。减小箍筋间距、提高纵筋配筋率均能显著增加缺口梁的正常使用极限状态特征荷载和承载能力，提高缺口梁的抗弯刚度，减小结构变形，使缺口梁有效抵抗扭转。
为研究翼缘缺口对于倒T形混凝土梁力学性能的影响，设计了2根倒T形梁进行静力试验，通过对比两个试件承载力、破坏模式、裂缝发展、钢筋应力应变等方面进行分析。利用有限元软件ANSYS建模并验证合理性，以此为基础，定量分析材料强度、纵筋配筋率和箍筋间距等参数变化对于缺口梁力学性能的影响。结果表明：倒T形缺口梁完整侧翼缘在加载过程中逐步参与受压，试件破坏状态为典型的弯扭破坏，相对于完整倒T形梁，倒T形缺口梁的抗弯承载力明显下降，但具有更好的位移延性。减小箍筋间距、提高纵筋配筋率均能显著增加缺口梁的正常使用极限状态特征荷载和承载能力，提高缺口梁的抗弯刚度，减小结构变形，使缺口梁有效抵抗扭转。
2023, 53(10): 61-67,93.
doi: 10.13204/j.gyjzG22092808
摘要:
目前，3D打印混凝土建造的房屋建筑其楼板主要采用预制打印构件现场拼装的方法，但随着大型混凝土3D打印机的深入研发，原位打印房屋的实践也在加速探索中。板构件的现场原位打印需要底模才能实现，为此模拟设临时底模的现场原位打印及分别用打印混凝土叠合板与压型钢板作为永久底模的建造方法，设计了原位打印混凝土板构件受力性能试验，研究其破坏形态、裂缝分布、挠度发展和特征荷载。试验表明，用打印混凝土板为永久模板的构件与使用临时模板整体打印的混凝土板构件均呈现与普通混凝土板类似的整体破坏模式，叠加打印的混凝土层之间以及预制叠合打印的混凝土层间能够形成较好的黏结；而应用压型钢板作为永久底模的板构件则出现压型钢板与打印混凝土间的滑移。
目前，3D打印混凝土建造的房屋建筑其楼板主要采用预制打印构件现场拼装的方法，但随着大型混凝土3D打印机的深入研发，原位打印房屋的实践也在加速探索中。板构件的现场原位打印需要底模才能实现，为此模拟设临时底模的现场原位打印及分别用打印混凝土叠合板与压型钢板作为永久底模的建造方法，设计了原位打印混凝土板构件受力性能试验，研究其破坏形态、裂缝分布、挠度发展和特征荷载。试验表明，用打印混凝土板为永久模板的构件与使用临时模板整体打印的混凝土板构件均呈现与普通混凝土板类似的整体破坏模式，叠加打印的混凝土层之间以及预制叠合打印的混凝土层间能够形成较好的黏结；而应用压型钢板作为永久底模的板构件则出现压型钢板与打印混凝土间的滑移。
2023, 53(10): 68-74.
doi: 10.13204/j.gyjzG20102914
摘要:
以天津市津南区某医院住院用房加固项目为工程背景，基于性能化的减震控制目标，采用三种消能减震加固方案，即方案1（防屈曲支撑加固）、方案2（黏滞阻尼器加固）及方案3（防屈曲支撑+黏滞阻尼器加固），利用SAUSAGE软件对原结构与三种加固结构进行时程分析，并对比三种消能减震加固方案在高层结构中的减震效果。结果表明：多遇地震下采用方案2加固结构，减震效果最好；在罕遇地震作用下，方案1和方案3均优于方案2；采用方案2加固该结构能够达到性能3的减震目标，但不能满足该建筑在罕遇地震下的不间断运行的要求，采用方案1和方案3加固结构均能达到性能2的减震目标，但是结合对结构弱轴方向顶点位移的控制可以看出方案3加固效果要优于方案1。
以天津市津南区某医院住院用房加固项目为工程背景，基于性能化的减震控制目标，采用三种消能减震加固方案，即方案1（防屈曲支撑加固）、方案2（黏滞阻尼器加固）及方案3（防屈曲支撑+黏滞阻尼器加固），利用SAUSAGE软件对原结构与三种加固结构进行时程分析，并对比三种消能减震加固方案在高层结构中的减震效果。结果表明：多遇地震下采用方案2加固结构，减震效果最好；在罕遇地震作用下，方案1和方案3均优于方案2；采用方案2加固该结构能够达到性能3的减震目标，但不能满足该建筑在罕遇地震下的不间断运行的要求，采用方案1和方案3加固结构均能达到性能2的减震目标，但是结合对结构弱轴方向顶点位移的控制可以看出方案3加固效果要优于方案1。
2023, 53(10): 75-82.
doi: 10.13204/j.gyjzG21072302
摘要:
基于草原地区冷弯型钢蒙古包研究的基础，以其一榀平面刚架为研究对象。对5榀刚架进行稳定性试验及有限元模拟研究，分析其破坏模态、承载力、柱顶侧移、屈服机制等，探究斜梁坡度及高跨比对刚架稳定性的影响。结果表明：刚架破坏主要是以梁上、下端C型钢局部屈曲导致整体平面内失稳；增大斜梁坡度和减小高跨比均能提高刚架承载力，提高刚架整体稳定性；刚架柱顶侧移随着斜梁坡度增加而增大，高跨比对柱顶侧移影响较小；刚架斜梁坡度和高跨比的增大均会使刚架柱顶部屈曲破坏提前，改变刚架整体破坏模态；设计时应综合考虑斜梁坡度对柱顶侧移和承载力的影响，合理增加刚架柱刚度，可防止柱顶侧移过大导致刚架失稳。最后采用有限元与试验进行对比并相互验证，为此类结构深入研究提供参考。
基于草原地区冷弯型钢蒙古包研究的基础，以其一榀平面刚架为研究对象。对5榀刚架进行稳定性试验及有限元模拟研究，分析其破坏模态、承载力、柱顶侧移、屈服机制等，探究斜梁坡度及高跨比对刚架稳定性的影响。结果表明：刚架破坏主要是以梁上、下端C型钢局部屈曲导致整体平面内失稳；增大斜梁坡度和减小高跨比均能提高刚架承载力，提高刚架整体稳定性；刚架柱顶侧移随着斜梁坡度增加而增大，高跨比对柱顶侧移影响较小；刚架斜梁坡度和高跨比的增大均会使刚架柱顶部屈曲破坏提前，改变刚架整体破坏模态；设计时应综合考虑斜梁坡度对柱顶侧移和承载力的影响，合理增加刚架柱刚度，可防止柱顶侧移过大导致刚架失稳。最后采用有限元与试验进行对比并相互验证，为此类结构深入研究提供参考。
2023, 53(10): 83-87,99.
doi: 10.13204/j.gyjzG21071404
摘要:
大跨空间结构风敏感性突出，极易遭受下击暴流影响。针对目前缺乏大跨空间结构抗下击暴流性能评估方法的问题，对下击暴流作用下单层球面网壳结构的易损性进行了研究，提出了针对下击暴流荷载的结构易损性分析方法。综合考虑下击暴流荷载的随机性与结构参数的不确定性，采用随机增量动力分析法求解不同荷载强度下的结构响应。结合易损性分析理论和二次回归分析，计算得到结构易损性函数，并进一步绘制易损性曲线，实现结构的抗下击暴流性能评估。研究结果表明：通过随机增量动力分析法和易损性分析的结合，能够对结构的抗下击暴流性能进行有效评估。在下击暴流这种极端风荷载作用下，单层球面网壳结构可能达到倒塌防止性态点（CP），而达到整体失稳性态点（GI）的概率则相对较小。
大跨空间结构风敏感性突出，极易遭受下击暴流影响。针对目前缺乏大跨空间结构抗下击暴流性能评估方法的问题，对下击暴流作用下单层球面网壳结构的易损性进行了研究，提出了针对下击暴流荷载的结构易损性分析方法。综合考虑下击暴流荷载的随机性与结构参数的不确定性，采用随机增量动力分析法求解不同荷载强度下的结构响应。结合易损性分析理论和二次回归分析，计算得到结构易损性函数，并进一步绘制易损性曲线，实现结构的抗下击暴流性能评估。研究结果表明：通过随机增量动力分析法和易损性分析的结合，能够对结构的抗下击暴流性能进行有效评估。在下击暴流这种极端风荷载作用下，单层球面网壳结构可能达到倒塌防止性态点（CP），而达到整体失稳性态点（GI）的概率则相对较小。
2023, 53(10): 88-93.
doi: 10.13204/j.gyjzG21081001
摘要:
温度作用对大跨空间结构的影响不容忽视。由于温度作用的取值与地区有关，以乌鲁木齐站钢屋盖网架结构为工程实例，结合乌鲁木齐的气象数据及流场分析结果，提出不同类型温度作用的取值方法，然后将不同类型的温度作用分别加到结构的有限元模型中进行温度效应分析，依据结构的变形及受力情况得出极端日升温温差和极端年降温温差为最不利荷载，在以后的结构设计中应重点考虑，并用实测数据进行了验证。
温度作用对大跨空间结构的影响不容忽视。由于温度作用的取值与地区有关，以乌鲁木齐站钢屋盖网架结构为工程实例，结合乌鲁木齐的气象数据及流场分析结果，提出不同类型温度作用的取值方法，然后将不同类型的温度作用分别加到结构的有限元模型中进行温度效应分析，依据结构的变形及受力情况得出极端日升温温差和极端年降温温差为最不利荷载，在以后的结构设计中应重点考虑，并用实测数据进行了验证。
2023, 53(10): 94-99.
doi: 10.13204/j.gyjzG22071404
摘要:
基于L9（34）正交试验设计的方法，选择了4个常见的工程因素（墙体高宽比、砂浆强度、轴向压力和芯柱数量），通过9个墙体试件的低周往复加载试验，深入研究了小砌块墙体抗剪性能和刚度退化特性随这些因素的变化而受到的影响。结果表明：砂浆强度对砌块墙体的抗剪性能影响最显著，其次是轴向压力；芯柱数量对墙体刚度退化特性的影响最显著；高宽比对砌块墙的抗剪性能和刚度退化特性影响均相对较小。针对以往砌块墙体刚度退化计算方法存在的问题，通过拟合筛选找到一种新模型。这种模型不仅能较好地描述墙体的刚度退化特性，还可以为统计分析提供合理的计算参数。
基于L9（34）正交试验设计的方法，选择了4个常见的工程因素（墙体高宽比、砂浆强度、轴向压力和芯柱数量），通过9个墙体试件的低周往复加载试验，深入研究了小砌块墙体抗剪性能和刚度退化特性随这些因素的变化而受到的影响。结果表明：砂浆强度对砌块墙体的抗剪性能影响最显著，其次是轴向压力；芯柱数量对墙体刚度退化特性的影响最显著；高宽比对砌块墙的抗剪性能和刚度退化特性影响均相对较小。针对以往砌块墙体刚度退化计算方法存在的问题，通过拟合筛选找到一种新模型。这种模型不仅能较好地描述墙体的刚度退化特性，还可以为统计分析提供合理的计算参数。
2023, 53(10): 100-104.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070902
摘要:
黄土是一种具有特殊结构性的非饱和土。为探讨非饱和黄土基质吸力与构度、压缩屈服变形间的定量关系，对不同场地的黄土试样分别做原状、重塑及原状饱和状态下的单轴抗压强度试验，分析不同含水率黄土的构度变化规律，并测试对应黄土试样的土-水特征曲线，测得不同含水率下的原状黄土的基质吸力指标；在综合物理量与构度定量关系的基础上，建立了基质吸力与构度的关系，并论证了其适用性。通过等向压缩试验，测试确定了等向压缩屈服应力与构度的关系，建立了Q2、Q3黄土的压缩屈服应力与构度的关系。通过黄土的构度与压缩屈服应力及等向压缩屈服变形的关系，建立了Q2、Q3黄土的构度-压缩屈服-压缩变形的关系式。
黄土是一种具有特殊结构性的非饱和土。为探讨非饱和黄土基质吸力与构度、压缩屈服变形间的定量关系，对不同场地的黄土试样分别做原状、重塑及原状饱和状态下的单轴抗压强度试验，分析不同含水率黄土的构度变化规律，并测试对应黄土试样的土-水特征曲线，测得不同含水率下的原状黄土的基质吸力指标；在综合物理量与构度定量关系的基础上，建立了基质吸力与构度的关系，并论证了其适用性。通过等向压缩试验，测试确定了等向压缩屈服应力与构度的关系，建立了Q2、Q3黄土的压缩屈服应力与构度的关系。通过黄土的构度与压缩屈服应力及等向压缩屈服变形的关系，建立了Q2、Q3黄土的构度-压缩屈服-压缩变形的关系式。
2023, 53(10): 105-111.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070421
摘要:
为研究不同因素对天津地铁7号线冻结软黏土力学特性的影响，对人工冻结软黏土进行了不同温度、不同围压以及不同加载速率条件下的三轴压缩试验。结果表明：不同冻结温度、不同围压下冻结软黏土的应力-应变曲线均为应变硬化型；在试验条件下，冻结软黏土的抗压强度与围压、加载速率呈正相关，与冻结负温呈负相关；随着冻结负温的降低，试样破坏模式由鼓胀变形变为局部剪切破坏，围压水平对抗压强度的影响逐渐减小；在试验冻结负温范围内，黏聚力随冻结负温降低而增大，变化范围为0.897~3.281 MPa，内摩擦角随冻结负温降低而减小，变化范围为7.7°~20.6°，两者与冻结负温均有良好的线性关系；采用四种冻土应力-应变关系对实测数据进行拟合，验证了改进Duncan-Chang模型对冻结软黏土的适用性。
为研究不同因素对天津地铁7号线冻结软黏土力学特性的影响，对人工冻结软黏土进行了不同温度、不同围压以及不同加载速率条件下的三轴压缩试验。结果表明：不同冻结温度、不同围压下冻结软黏土的应力-应变曲线均为应变硬化型；在试验条件下，冻结软黏土的抗压强度与围压、加载速率呈正相关，与冻结负温呈负相关；随着冻结负温的降低，试样破坏模式由鼓胀变形变为局部剪切破坏，围压水平对抗压强度的影响逐渐减小；在试验冻结负温范围内，黏聚力随冻结负温降低而增大，变化范围为0.897~3.281 MPa，内摩擦角随冻结负温降低而减小，变化范围为7.7°~20.6°，两者与冻结负温均有良好的线性关系；采用四种冻土应力-应变关系对实测数据进行拟合，验证了改进Duncan-Chang模型对冻结软黏土的适用性。
2023, 53(10): 112-118.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070517
摘要:
为探讨桩身、自由场土体以及桩土接触面在不同比例地震波作用下的响应规律，利用OpenSees软件建立了桩-土模型，其中桩土间接触采用p-y、q-z、τ-z弹簧单元模拟。分别将50%、75%和100%比例的El Centro波、Kobe波输入到模型中，结果表明：自由场土体和桩身的加速度均有放大，其中地表处和桩头承台的加速度峰值放大倍数范围分别为1.73~2.26和2.63~3.92；随着输入波比例值的增大，地表处土体和桩头承台处的加速度放大倍数逐渐降低；桩头承台最大位移比和桩身最大剪切力比均与地面峰值加速度比近似呈线性关系；在地面下3 m处和桩底处的抗力较大，地表处抗力最小；地表处的土体因塑性变形而产生残余位移，对于不同深度处的土体在地震作用下先发生剪胀后剪缩现象。
为探讨桩身、自由场土体以及桩土接触面在不同比例地震波作用下的响应规律，利用OpenSees软件建立了桩-土模型，其中桩土间接触采用p-y、q-z、τ-z弹簧单元模拟。分别将50%、75%和100%比例的El Centro波、Kobe波输入到模型中，结果表明：自由场土体和桩身的加速度均有放大，其中地表处和桩头承台的加速度峰值放大倍数范围分别为1.73~2.26和2.63~3.92；随着输入波比例值的增大，地表处土体和桩头承台处的加速度放大倍数逐渐降低；桩头承台最大位移比和桩身最大剪切力比均与地面峰值加速度比近似呈线性关系；在地面下3 m处和桩底处的抗力较大，地表处抗力最小；地表处的土体因塑性变形而产生残余位移，对于不同深度处的土体在地震作用下先发生剪胀后剪缩现象。
2023, 53(10): 119-125.
doi: 10.13204/j.gyjzG22071510
摘要:
为解决深部地下工程岩爆倾向性预测问题，提出主成分（PCA）与改进支持向量机（GWO-SVM算法）组合的岩爆倾向性预测模型。依据岩爆形成机理，选取围岩最大切向应力σθ、岩石单轴抗压强度σc、岩石单轴抗拉强度σt、岩石应力系数σθ/σc、岩石脆性系数σc/σt、弹性能量指数Wet作为岩爆倾向性评价指标，利用PCA优化评价指标结构，获得3个符合岩爆特征的评价指标（F1、F2、F3），减小了计算的复杂度。搜集国内外64组岩爆实测案例构建原始岩爆数据集，将原始岩爆数据集与PCA预处理后的岩爆数据集分别作为4种机器学习模型（PNN模型、Elman模型、SVM模型、GWO-SVM模型）的输入向量，综合模型预测准确率、运行时间等方面，对比不同输入组合下各模型的预测性能。结果表明：经PCA优化后模型整体性能有了显著提升（准确率提升了6.25%~12.5%，运行时间缩短了11.20%~58.42%），且与PCA结合的GWO-SVM模型预测准确率最高可达93.75%。
为解决深部地下工程岩爆倾向性预测问题，提出主成分（PCA）与改进支持向量机（GWO-SVM算法）组合的岩爆倾向性预测模型。依据岩爆形成机理，选取围岩最大切向应力σθ、岩石单轴抗压强度σc、岩石单轴抗拉强度σt、岩石应力系数σθ/σc、岩石脆性系数σc/σt、弹性能量指数Wet作为岩爆倾向性评价指标，利用PCA优化评价指标结构，获得3个符合岩爆特征的评价指标（F1、F2、F3），减小了计算的复杂度。搜集国内外64组岩爆实测案例构建原始岩爆数据集，将原始岩爆数据集与PCA预处理后的岩爆数据集分别作为4种机器学习模型（PNN模型、Elman模型、SVM模型、GWO-SVM模型）的输入向量，综合模型预测准确率、运行时间等方面，对比不同输入组合下各模型的预测性能。结果表明：经PCA优化后模型整体性能有了显著提升（准确率提升了6.25%~12.5%，运行时间缩短了11.20%~58.42%），且与PCA结合的GWO-SVM模型预测准确率最高可达93.75%。
2023, 53(10): 126-134.
doi: 10.13204/j.gyjzG23030409
摘要:
由于混凝土内部温度场的不均匀分布，使得大体积混凝土容易产生不同程度的温度裂缝，而这些温度裂缝往往直接影响着混凝土的施工质量，关系建筑物的结构安全。因此，对于大体积混凝土温度场的准确计算就显得尤为重要，能够为温度裂缝的控制提供有效的依据和措施。在温度场的计算中，一维差分法作为混凝土施工常用的便捷计算方法，因其计算简便、原理易于理解，被广泛应用于各类复杂施工条件下的大体积混凝土温度场计算。但是，传统的一维差分法并没有考虑混凝土热力学参数随胶凝材料水化反应而变化的特点，使得计算结果与实际温升值存在较大的差距。基于不同热力学参数随水泥水化度的变化特点，建立热力学参数调整系数，并纳入环境温度的周期变化影响，研究提出了一种基于一维差分法考虑水泥水化度的大体积混凝土理论温升预测的改进优化方法。通过对比分析现场大体积混凝土试块的测温数据，表明提出的方法能够更加准确地反映混凝土中心点处最高温升值以及其出现的时间。
由于混凝土内部温度场的不均匀分布，使得大体积混凝土容易产生不同程度的温度裂缝，而这些温度裂缝往往直接影响着混凝土的施工质量，关系建筑物的结构安全。因此，对于大体积混凝土温度场的准确计算就显得尤为重要，能够为温度裂缝的控制提供有效的依据和措施。在温度场的计算中，一维差分法作为混凝土施工常用的便捷计算方法，因其计算简便、原理易于理解，被广泛应用于各类复杂施工条件下的大体积混凝土温度场计算。但是，传统的一维差分法并没有考虑混凝土热力学参数随胶凝材料水化反应而变化的特点，使得计算结果与实际温升值存在较大的差距。基于不同热力学参数随水泥水化度的变化特点，建立热力学参数调整系数，并纳入环境温度的周期变化影响，研究提出了一种基于一维差分法考虑水泥水化度的大体积混凝土理论温升预测的改进优化方法。通过对比分析现场大体积混凝土试块的测温数据，表明提出的方法能够更加准确地反映混凝土中心点处最高温升值以及其出现的时间。
2023, 53(10): 135-142.
doi: 10.13204/j.gyjzG23050809
摘要:
为探究混掺纤维对橡胶混凝土工作性能和力学性能的作用，以混掺钢-玻璃纤维增强橡胶混凝土为研究对象，进行了坍落度测试，以及轴心抗压、劈裂抗拉和四点弯曲试验，分析了钢纤维掺量、玻璃纤维掺量和玻璃纤维长度对橡胶混凝土工作性能、力学性能和脆性系数的影响规律。研究结果表明：掺入钢纤维和玻璃纤维会使橡胶混凝土的工作性能变差，当体积掺量相同时，玻璃纤维的影响更大；不论是单掺纤维试件还是混掺纤维试件，橡胶混凝土的力学性能总体上随钢纤维掺量增加而增大，而随玻璃纤维掺量的增加先增大后降低；更长的玻璃纤维可以更有效地抑制裂缝的发展，从而更有效地提高橡胶混凝土的力学性能；混掺纤维能有效降低橡胶混凝土的脆性系数，提高橡胶混凝土的韧性。
为探究混掺纤维对橡胶混凝土工作性能和力学性能的作用，以混掺钢-玻璃纤维增强橡胶混凝土为研究对象，进行了坍落度测试，以及轴心抗压、劈裂抗拉和四点弯曲试验，分析了钢纤维掺量、玻璃纤维掺量和玻璃纤维长度对橡胶混凝土工作性能、力学性能和脆性系数的影响规律。研究结果表明：掺入钢纤维和玻璃纤维会使橡胶混凝土的工作性能变差，当体积掺量相同时，玻璃纤维的影响更大；不论是单掺纤维试件还是混掺纤维试件，橡胶混凝土的力学性能总体上随钢纤维掺量增加而增大，而随玻璃纤维掺量的增加先增大后降低；更长的玻璃纤维可以更有效地抑制裂缝的发展，从而更有效地提高橡胶混凝土的力学性能；混掺纤维能有效降低橡胶混凝土的脆性系数，提高橡胶混凝土的韧性。
2023, 53(10): 143-150,82.
doi: 10.13204/j.gyjzG23051513
摘要:
为研究再生骨料的掺入对混凝土横向变形性能的影响，以再生骨料取代率及混凝土水灰比为主要参数，对14组共计42个150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块进行轴压试验研究，量化了不同水灰比下取代率对横向变形系数的影响。基于两相复合材料理论，推导建立了可考虑不同水灰比下再生骨料影响差异的横向变形系数预测模型，并将模型预测结果与试验结果进行对比，验证了预测模型的可靠性。研究表明，再生粗、细骨料对横向变形系数耦合影响显著，且该影响随水灰比的提高而增大；所提模型预测结果与试验数据之比的平均值为1.000，变异系数为0.250。
为研究再生骨料的掺入对混凝土横向变形性能的影响，以再生骨料取代率及混凝土水灰比为主要参数，对14组共计42个150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块进行轴压试验研究，量化了不同水灰比下取代率对横向变形系数的影响。基于两相复合材料理论，推导建立了可考虑不同水灰比下再生骨料影响差异的横向变形系数预测模型，并将模型预测结果与试验结果进行对比，验证了预测模型的可靠性。研究表明，再生粗、细骨料对横向变形系数耦合影响显著，且该影响随水灰比的提高而增大；所提模型预测结果与试验数据之比的平均值为1.000，变异系数为0.250。
2023, 53(10): 151-156,28.
doi: 10.13204/j.gyjzG23021512
摘要:
为改善3D打印水泥基材料干燥收缩性能，将粉煤灰（FA）和矿粉（S）两种矿物掺和料以单掺和复掺的形式加入机制砂制备的3D打印水泥基材料中，研究不同胶凝组成对3D打印水泥基材料力学性能和干燥收缩性能的影响，并通过扫描电镜试验和压泵法测孔技术，分析其微观形貌和孔结构。试验结果表明：在单掺的情况下，粉煤灰和矿粉较低的活性抑制了材料强度的发展，其中粉煤灰在X方向的抑制效果最强，分别使28d抗压强度和抗折强度下降41%和23%。但矿物掺和料的骨架填充效应与火山灰效应可改善材料的孔隙结构，降低孔隙间的连通，减少水分消耗，抑制3D打印水泥基材料的干燥收缩；相同掺量下，粉煤灰与矿粉使总孔隙率降低了15.2%、9.8%，最可几孔径降低了43.2%、16.5%；掺量为30%粉煤灰和掺量为20%矿粉的试验组分别使材料28d干燥收缩值降低了41%和22%。复掺粉煤灰和矿粉使材料抗压强度和抗折强度分别降低27.5%和13.9%，对干燥收缩的抑制效果介于二者单掺之间，使28 d干燥收缩降低了23%~25%。
为改善3D打印水泥基材料干燥收缩性能，将粉煤灰（FA）和矿粉（S）两种矿物掺和料以单掺和复掺的形式加入机制砂制备的3D打印水泥基材料中，研究不同胶凝组成对3D打印水泥基材料力学性能和干燥收缩性能的影响，并通过扫描电镜试验和压泵法测孔技术，分析其微观形貌和孔结构。试验结果表明：在单掺的情况下，粉煤灰和矿粉较低的活性抑制了材料强度的发展，其中粉煤灰在X方向的抑制效果最强，分别使28d抗压强度和抗折强度下降41%和23%。但矿物掺和料的骨架填充效应与火山灰效应可改善材料的孔隙结构，降低孔隙间的连通，减少水分消耗，抑制3D打印水泥基材料的干燥收缩；相同掺量下，粉煤灰与矿粉使总孔隙率降低了15.2%、9.8%，最可几孔径降低了43.2%、16.5%；掺量为30%粉煤灰和掺量为20%矿粉的试验组分别使材料28d干燥收缩值降低了41%和22%。复掺粉煤灰和矿粉使材料抗压强度和抗折强度分别降低27.5%和13.9%，对干燥收缩的抑制效果介于二者单掺之间，使28 d干燥收缩降低了23%~25%。
2023, 53(10): 157-163,134.
doi: 10.13204/j.gyjzG23010509
摘要:
近年来国内钢桥、钢-混组合梁桥等钢结构桥梁的应用十分广泛。为保障桥梁的安全耐久，深入开展钢桥疲劳状态评估研究至关重要。这其中，将数字图像采集和传输等现代化技术应用于疲劳监测和评估是研究的热点之一。为了解数字图像在钢桥构造细节疲劳研究中的形态和数据特征，采用常用桥梁钢Q345qD试件进行疲劳与三维数字应变图像同步测量试验。针对图像最大应变，研究自动处理和快速提取方法。分析图像最大应变随疲劳次数变化的形态特征，将试验数据拟合形成实测曲线函数并予以优化。结合疲劳S-N曲线方程研究应变随疲劳过程变化的计算通式。试验结果表明：通过批处理程序对实测最大应变值图像进行剪裁、识别和数字转换，可满足快速提取需求；实测应变曲线随着疲劳次数增加呈现指数函数的上升趋势，且趋势线伴随疲劳加载的往复具有一定的宽度；提取疲劳加载峰值点数据，则可在大约70%寿命或者更早时段出现应变明显上升变化。研究表明：数字图像应变曲线是疲劳S-N曲线上单个测点损伤过程的细化；所提出的应变曲线与S-N曲线相融合的ε-N'通式，体现出疲劳构造细节固有的损伤特征。
近年来国内钢桥、钢-混组合梁桥等钢结构桥梁的应用十分广泛。为保障桥梁的安全耐久，深入开展钢桥疲劳状态评估研究至关重要。这其中，将数字图像采集和传输等现代化技术应用于疲劳监测和评估是研究的热点之一。为了解数字图像在钢桥构造细节疲劳研究中的形态和数据特征，采用常用桥梁钢Q345qD试件进行疲劳与三维数字应变图像同步测量试验。针对图像最大应变，研究自动处理和快速提取方法。分析图像最大应变随疲劳次数变化的形态特征，将试验数据拟合形成实测曲线函数并予以优化。结合疲劳S-N曲线方程研究应变随疲劳过程变化的计算通式。试验结果表明：通过批处理程序对实测最大应变值图像进行剪裁、识别和数字转换，可满足快速提取需求；实测应变曲线随着疲劳次数增加呈现指数函数的上升趋势，且趋势线伴随疲劳加载的往复具有一定的宽度；提取疲劳加载峰值点数据，则可在大约70%寿命或者更早时段出现应变明显上升变化。研究表明：数字图像应变曲线是疲劳S-N曲线上单个测点损伤过程的细化；所提出的应变曲线与S-N曲线相融合的ε-N'通式，体现出疲劳构造细节固有的损伤特征。
2023, 53(10): 164-168.
doi: 10.13204/j.gyjzG23040405
摘要:
为了改善碳纤维复合材料板的锚固性能，同时为了提高碳纤维复合材料板的拉伸性能，通过静载试验研究了碳纤维复合材料板的破坏现象、锚固树脂的种类、基体树脂的种类、纤维体积含量对拉伸性能的影响。结果表明：爆炸式破坏是最合理的破坏模式，最能反映碳纤维复合材料板的拉伸性能，拉伸强度大于脆性断裂的强度；锚固树脂剪切强度越大，越利于锚固，建议采用环氧胶膜进行锚固；基体树脂的黏性，对拉伸性能影响较大；对于1.2 mm的碳纤维板，随着纤维体积含量的增加，拉伸强度先增加后降低，弹性模量逐步增加，本次最优配合比为66%。
为了改善碳纤维复合材料板的锚固性能，同时为了提高碳纤维复合材料板的拉伸性能，通过静载试验研究了碳纤维复合材料板的破坏现象、锚固树脂的种类、基体树脂的种类、纤维体积含量对拉伸性能的影响。结果表明：爆炸式破坏是最合理的破坏模式，最能反映碳纤维复合材料板的拉伸性能，拉伸强度大于脆性断裂的强度；锚固树脂剪切强度越大，越利于锚固，建议采用环氧胶膜进行锚固；基体树脂的黏性，对拉伸性能影响较大；对于1.2 mm的碳纤维板，随着纤维体积含量的增加，拉伸强度先增加后降低，弹性模量逐步增加，本次最优配合比为66%。
2023, 53(10): 169-178,118.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070904
摘要:
1964年以来，世界范围内发生了多次产生大面积液化现象的破坏性地震，如新瀉、阪神、唐山和汶川地震等，地震中可液化场地桩基桥梁震害事例不在少数，造成了很大的经济损失和人员伤亡。在调研国内外大量相关文献的基础上，统计了近年来国内外桥梁基础震害的典型实例，重点总结国内外学者关于桩基抗液化的试验、数值模拟和理论分析方面的研究进展，并进行了相关的总结和分析，以期对桥梁桩基液化的进一步研究提供参考。
1964年以来，世界范围内发生了多次产生大面积液化现象的破坏性地震，如新瀉、阪神、唐山和汶川地震等，地震中可液化场地桩基桥梁震害事例不在少数，造成了很大的经济损失和人员伤亡。在调研国内外大量相关文献的基础上，统计了近年来国内外桥梁基础震害的典型实例，重点总结国内外学者关于桩基抗液化的试验、数值模拟和理论分析方面的研究进展，并进行了相关的总结和分析，以期对桥梁桩基液化的进一步研究提供参考。
2023, 53(10): 179-183.
doi: 10.13204/j.gyjzG23091908
摘要:
行业标准JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》局部修订工作自2019年启动，2023版修订条文已批准发布，将于2023年11月1日起实施。从局部修订的背景及重点内容等方面进行了深入分析与总结，便于相关技术人员充分认识标准修订的主要技术内容，在新的工程应用中准确地开展标准的应用。
行业标准JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》局部修订工作自2019年启动，2023版修订条文已批准发布，将于2023年11月1日起实施。从局部修订的背景及重点内容等方面进行了深入分析与总结，便于相关技术人员充分认识标准修订的主要技术内容，在新的工程应用中准确地开展标准的应用。
2023, 53(10): 184-189,60.
doi: 10.13204/j.gyjzG23042608
摘要:
超声波法与层析成像技术相结合是实现混凝土孔洞缺陷可视化检测的常用方法。针对以单一声参数为超声判据易导致缺陷误判漏判的问题，提出超声波多参数耦合的缺陷综合判别方法；针对以初始波速经验赋值和走时误差均匀分配为特征的层析成像精度不高的问题，提出基于反演初始值修正的图像重建方法。并开展多种孔洞尺寸、孔洞数量工况下的混凝土超声检测试验，检验了改进方法的有效性。结果表明：基于声速-幅值-频率三参数耦合的缺陷综合判别可实现混凝土孔洞缺陷的精准定位，其精度优于单参数或双参数耦合的判别方法；基于反演初始值修正的超声层析成像方法能准确赋值波速迭代初始值并使走时误差分配更符合缺陷分布规律，可准确识别直径5 mm以上的孔洞。
超声波法与层析成像技术相结合是实现混凝土孔洞缺陷可视化检测的常用方法。针对以单一声参数为超声判据易导致缺陷误判漏判的问题，提出超声波多参数耦合的缺陷综合判别方法；针对以初始波速经验赋值和走时误差均匀分配为特征的层析成像精度不高的问题，提出基于反演初始值修正的图像重建方法。并开展多种孔洞尺寸、孔洞数量工况下的混凝土超声检测试验，检验了改进方法的有效性。结果表明：基于声速-幅值-频率三参数耦合的缺陷综合判别可实现混凝土孔洞缺陷的精准定位，其精度优于单参数或双参数耦合的判别方法；基于反演初始值修正的超声层析成像方法能准确赋值波速迭代初始值并使走时误差分配更符合缺陷分布规律，可准确识别直径5 mm以上的孔洞。
