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2023年 第53卷 第4期
2023, 53(4): 1-7,74.
doi: 10.13204/j.gyjzG21100918
摘要:
国家大跨越输电线路建设方兴未艾,这些新建的长距离电力输送通道档距大且铁塔高,同时面临恶劣环境的严峻挑战。在大跨越超高输电铁塔的施工中,双平臂抱杆是最重要的吊装施工装备。在施工期内高空作业的双平臂抱杆面临复杂的风环境,高长细比的柔性结构特征也对其抗风安全提出了更高的要求。针对组立江阴长江大跨越385 m高塔的双平臂抱杆,开展了高频天平测力风洞试验研究。在多个来流风向角下,针对各个抱杆构件的多种工作姿态完成了高频天平测力试验。由风洞试验可知:抱杆标准节整体体型系数在各风向角下的变化存在线性规律;抱杆整体结构体型系数的规范取值会偏于风险,应在抱杆结构抗风验算中予以重视。同时,还提出了基于构件总计法的抱杆标准节风荷载精细化计算方法。
国家大跨越输电线路建设方兴未艾,这些新建的长距离电力输送通道档距大且铁塔高,同时面临恶劣环境的严峻挑战。在大跨越超高输电铁塔的施工中,双平臂抱杆是最重要的吊装施工装备。在施工期内高空作业的双平臂抱杆面临复杂的风环境,高长细比的柔性结构特征也对其抗风安全提出了更高的要求。针对组立江阴长江大跨越385 m高塔的双平臂抱杆,开展了高频天平测力风洞试验研究。在多个来流风向角下,针对各个抱杆构件的多种工作姿态完成了高频天平测力试验。由风洞试验可知:抱杆标准节整体体型系数在各风向角下的变化存在线性规律;抱杆整体结构体型系数的规范取值会偏于风险,应在抱杆结构抗风验算中予以重视。同时,还提出了基于构件总计法的抱杆标准节风荷载精细化计算方法。
2023, 53(4): 8-14.
doi: 10.13204/j.gyjzG21070113
摘要:
为研究电力架空导线自然风作用下的振动响应特征以及其受覆冰、防振锤等因素的影响,以某地区典型大跨度输电导线为研究对象,基于随机过程理论的谐波叠加法建立了设定工况下的脉动风模型,并进一步获得了自然风荷载的数学模型。采用通用有限元软件ANSYS对导线进行动力响应分析,对比了在自阻尼情况下裸导线和覆冰导线的风振响应特征。最后,通过将防振锤简化为弹簧振子,对覆冰导线-防振锤体系进行动力响应模拟,验证了多点集中布置防振锤对于控制导线在顺风向与垂直风向的振动响应均有一定的效果。
为研究电力架空导线自然风作用下的振动响应特征以及其受覆冰、防振锤等因素的影响,以某地区典型大跨度输电导线为研究对象,基于随机过程理论的谐波叠加法建立了设定工况下的脉动风模型,并进一步获得了自然风荷载的数学模型。采用通用有限元软件ANSYS对导线进行动力响应分析,对比了在自阻尼情况下裸导线和覆冰导线的风振响应特征。最后,通过将防振锤简化为弹簧振子,对覆冰导线-防振锤体系进行动力响应模拟,验证了多点集中布置防振锤对于控制导线在顺风向与垂直风向的振动响应均有一定的效果。
2023, 53(4): 15-21.
doi: 10.13204/j.gyjzG20121012
摘要:
参照输电塔现行设计规范,首先,获得了风荷载作用下单塔结构的能力曲线,并依据结构构件的受力特征,以塔顶位移角为指标讨论了3种首次超越破坏的界限状态。其次,基于拉丁超立方抽样技术获得的结构等效静力计算样本,对界限值划分的合理性进行验证。最后,结合不确定分析样本的统计特性,计算塔架在最不利风向角下,不同顶点位移角限值的易损性曲线,并对比了采用动力可靠性分析获得的"三塔两线"体系计算结果。HCLPF(High Confidence, Low Probability of Failure)对应风速值表明,不同方法的计算结果较为接近,但单塔结构计算效率较高。
参照输电塔现行设计规范,首先,获得了风荷载作用下单塔结构的能力曲线,并依据结构构件的受力特征,以塔顶位移角为指标讨论了3种首次超越破坏的界限状态。其次,基于拉丁超立方抽样技术获得的结构等效静力计算样本,对界限值划分的合理性进行验证。最后,结合不确定分析样本的统计特性,计算塔架在最不利风向角下,不同顶点位移角限值的易损性曲线,并对比了采用动力可靠性分析获得的"三塔两线"体系计算结果。HCLPF(High Confidence, Low Probability of Failure)对应风速值表明,不同方法的计算结果较为接近,但单塔结构计算效率较高。
2023, 53(4): 22-28.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042308
摘要:
以周边临近多条高压输电铁塔且采用钻爆法施工的某拟建输水隧洞为工程依托,建立了爆破动荷载下基于无限元边界的动力数值计算模型,借此研究了高压输电铁塔的动力响应特征与隧洞围岩振速的衰减规律,并结合相应规范对拟订爆破施工方案予以评估与优化。研究结果表明,无限元边界可较好地反映爆破能量向半无限介质传播的真实情况,避免其在计算域内往复震荡;在爆破荷载作用下,隧洞围岩合振速随距爆破中心点距离的增加大致呈指数级衰减。基于相应规范选取了以2.0 cm/s的峰值振动速度为安全判定标准,借此确定了三种拟订爆破施工方案的临界安全距离,进一步根据输水隧洞围岩工程特性与高压输电铁塔的相对位置关系,明确并优化了三种爆破施工方案在该输水隧洞中的分区施工范围。
以周边临近多条高压输电铁塔且采用钻爆法施工的某拟建输水隧洞为工程依托,建立了爆破动荷载下基于无限元边界的动力数值计算模型,借此研究了高压输电铁塔的动力响应特征与隧洞围岩振速的衰减规律,并结合相应规范对拟订爆破施工方案予以评估与优化。研究结果表明,无限元边界可较好地反映爆破能量向半无限介质传播的真实情况,避免其在计算域内往复震荡;在爆破荷载作用下,隧洞围岩合振速随距爆破中心点距离的增加大致呈指数级衰减。基于相应规范选取了以2.0 cm/s的峰值振动速度为安全判定标准,借此确定了三种拟订爆破施工方案的临界安全距离,进一步根据输水隧洞围岩工程特性与高压输电铁塔的相对位置关系,明确并优化了三种爆破施工方案在该输水隧洞中的分区施工范围。
2023, 53(4): 29-34,93.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070403
摘要:
研究了台风"莫兰蒂"过境厦门时,500 kV漳泉Ⅱ路输电铁塔在风速、风向、微地形风速加速比三者共同作用下的受力状态与倒塌成因。基于历史气象数据和铁塔破坏形态,确定了最有可能导致铁塔倒塌的风速、风向输入条件;基于CFD仿真分析,确定了倒塔塔位处24个风向角下的风速加速比,分析了两个符合现场破坏形态的风向角下铁塔主材、斜材应力,明确了输电铁塔破坏形态同风速、风向和风速加速比的内在联系,指出了福建沿海高电压等级输电线路抗台风设计时,也应当综合考虑风速、风向以及山区微地形广泛存在的风速加速比的影响。
研究了台风"莫兰蒂"过境厦门时,500 kV漳泉Ⅱ路输电铁塔在风速、风向、微地形风速加速比三者共同作用下的受力状态与倒塌成因。基于历史气象数据和铁塔破坏形态,确定了最有可能导致铁塔倒塌的风速、风向输入条件;基于CFD仿真分析,确定了倒塔塔位处24个风向角下的风速加速比,分析了两个符合现场破坏形态的风向角下铁塔主材、斜材应力,明确了输电铁塔破坏形态同风速、风向和风速加速比的内在联系,指出了福建沿海高电压等级输电线路抗台风设计时,也应当综合考虑风速、风向以及山区微地形广泛存在的风速加速比的影响。
2023, 53(4): 35-40.
doi: 10.13204/j.gyjzG21113012
摘要:
结合500 kV凤城—梅里长江大跨越塔工程设计实例,开展跨越塔下横担压杆连接节点选型,分别比选了相贯焊节点、焊接空心球节点和铸钢相贯节点。铸钢节点采用整体浇铸技术,有效解决了多根杆件空间交会的问题,避免了复杂的焊接工艺,根据选型结果采用铸钢相贯节点,铸钢材料为G20Mn5QT。通过非线性有限元分析,对铸钢节点的受力特性和极限承载力进行研究,并计算得到不同工况下节点的设计承载力。结果表明:铸钢节点是安全可靠的,可在超高跨越塔中推广应用。
结合500 kV凤城—梅里长江大跨越塔工程设计实例,开展跨越塔下横担压杆连接节点选型,分别比选了相贯焊节点、焊接空心球节点和铸钢相贯节点。铸钢节点采用整体浇铸技术,有效解决了多根杆件空间交会的问题,避免了复杂的焊接工艺,根据选型结果采用铸钢相贯节点,铸钢材料为G20Mn5QT。通过非线性有限元分析,对铸钢节点的受力特性和极限承载力进行研究,并计算得到不同工况下节点的设计承载力。结果表明:铸钢节点是安全可靠的,可在超高跨越塔中推广应用。
2023, 53(4): 41-45.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011406
摘要:
针对变电站高耸避雷针的风致倒塌事故,以一代表性工程为例展开风灾易损性分析,以明确结构的抗风安全性。采用结构拉丁超立方抽样和脉动风场模拟以同时考虑结构和风荷载作用的随机性,通过考虑材料非线性的静力Pushover计算和增量动力时程计算获取结构静动力响应;在基于性能的分析框架下,确定结构顶端位移为损伤指标并给出了4种性能水准的量化值;通过对结构响应需求与荷载强度的回归分析和易损性函数获得易损性曲线,明确了结构的抗风性能。另外,对结构响应需求与荷载强度的回归拟合方式也进行了讨论,认为双对数形式更为合理。
针对变电站高耸避雷针的风致倒塌事故,以一代表性工程为例展开风灾易损性分析,以明确结构的抗风安全性。采用结构拉丁超立方抽样和脉动风场模拟以同时考虑结构和风荷载作用的随机性,通过考虑材料非线性的静力Pushover计算和增量动力时程计算获取结构静动力响应;在基于性能的分析框架下,确定结构顶端位移为损伤指标并给出了4种性能水准的量化值;通过对结构响应需求与荷载强度的回归分析和易损性函数获得易损性曲线,明确了结构的抗风性能。另外,对结构响应需求与荷载强度的回归拟合方式也进行了讨论,认为双对数形式更为合理。
2023, 53(4): 46-53,45.
doi: 10.13204/j.gyjzG21090704
摘要:
为解决行人在地下轨道站点中容易迷失方向的问题,基于行人的需求和空间句法的相关理论,通过分析空间拓扑关系得到了可达性、空间视域关系得到了可视性及通过实测空间距离得到了步行距离三项评价指标,结合调研数据量化分析了行人在地下轨道站点中步行感知度。最后,以南京新街口地下轨道站点为例说明评价方法在实际案例中的应用,并提出增强空间连续性、优化出口可感知性、减小体量过大的核心空间、合理布局站台层等优化策略。
为解决行人在地下轨道站点中容易迷失方向的问题,基于行人的需求和空间句法的相关理论,通过分析空间拓扑关系得到了可达性、空间视域关系得到了可视性及通过实测空间距离得到了步行距离三项评价指标,结合调研数据量化分析了行人在地下轨道站点中步行感知度。最后,以南京新街口地下轨道站点为例说明评价方法在实际案例中的应用,并提出增强空间连续性、优化出口可感知性、减小体量过大的核心空间、合理布局站台层等优化策略。
2023, 53(4): 54-61.
doi: 10.13204/j.gyjzG22010419
摘要:
建筑外环境低影响开发(LID)是实现城市高效径流控制与雨水资源利用的重要途径,但目前在LID设施布局时存在设施规模过大、径流利用效率低等建设浪费问题。基于建筑外环境径流特点,依据不同LID设施功能特征,耦合了SWMM模型与NSGA-II算法,构建兼顾径流控制、雨水资源利用率及LID设施成本的建筑外环境经济型低影响开发设计模式,以南阳一中校园为试验对象,运用该设计模式,获取其LID设施优化布局方案,并以2021年降雨模拟验证其径流控制与节水效果。模拟结果表明,在2021年降雨情景中实验对象LID设施优化布局方案的年径流控制率达82.0%,年可节约用水成本5.19万元。研究结果细化了LID设施布局应用场景,弥补了传统低影响开发设计方法对雨水资源利用、LID设施成本量化的缺失,有助于优化LID设施建设投资,推进我国"海绵城市"的高绩效、高质量建设。
建筑外环境低影响开发(LID)是实现城市高效径流控制与雨水资源利用的重要途径,但目前在LID设施布局时存在设施规模过大、径流利用效率低等建设浪费问题。基于建筑外环境径流特点,依据不同LID设施功能特征,耦合了SWMM模型与NSGA-II算法,构建兼顾径流控制、雨水资源利用率及LID设施成本的建筑外环境经济型低影响开发设计模式,以南阳一中校园为试验对象,运用该设计模式,获取其LID设施优化布局方案,并以2021年降雨模拟验证其径流控制与节水效果。模拟结果表明,在2021年降雨情景中实验对象LID设施优化布局方案的年径流控制率达82.0%,年可节约用水成本5.19万元。研究结果细化了LID设施布局应用场景,弥补了传统低影响开发设计方法对雨水资源利用、LID设施成本量化的缺失,有助于优化LID设施建设投资,推进我国"海绵城市"的高绩效、高质量建设。
2023, 53(4): 62-66,21.
doi: 10.13204/j.gyjzG21020501
摘要:
地震纪念性景观空间叙事是近年来叙事地理学的前沿领域。以青川东河口园区地震纪念性景观为研究对象,揭示封闭空间与开放空间中不同的景观叙事的叙事过程、类型与策略。研究发现点叙事、顺序叙事、混合叙事3种叙事策略以及地震纪念碑叙事、地震纪念广场叙事、东河口故事村观光线路叙事等10种叙事类型。通过点叙事和顺序叙事的空间配置,形成了"地震纪念""遗址探寻"和"重建参观"的主题线路,凸显了"铭记震灾,展望未来"的核心价值。
地震纪念性景观空间叙事是近年来叙事地理学的前沿领域。以青川东河口园区地震纪念性景观为研究对象,揭示封闭空间与开放空间中不同的景观叙事的叙事过程、类型与策略。研究发现点叙事、顺序叙事、混合叙事3种叙事策略以及地震纪念碑叙事、地震纪念广场叙事、东河口故事村观光线路叙事等10种叙事类型。通过点叙事和顺序叙事的空间配置,形成了"地震纪念""遗址探寻"和"重建参观"的主题线路,凸显了"铭记震灾,展望未来"的核心价值。
2023, 53(4): 67-74.
doi: 10.13204/j.gyjzG22061308
摘要:
工业遗产的保护更新对城市历史文化传承起到了重要作用,也是当前城市发展转型过程中宝贵的空间资源。基于网络文本分析、业态类型分析和空间句法分析等方法,对金陵机器制造局工业遗产保护更新项目进行遗产价值公众感知、功能转换的适宜性评价和空间重组后遗产价值彰显度分析。探寻工业遗产更新利用中价值传承的成效和改善方法,并为其他工业遗产更新改造案例提供借鉴。
工业遗产的保护更新对城市历史文化传承起到了重要作用,也是当前城市发展转型过程中宝贵的空间资源。基于网络文本分析、业态类型分析和空间句法分析等方法,对金陵机器制造局工业遗产保护更新项目进行遗产价值公众感知、功能转换的适宜性评价和空间重组后遗产价值彰显度分析。探寻工业遗产更新利用中价值传承的成效和改善方法,并为其他工业遗产更新改造案例提供借鉴。
2023, 53(4): 75-82.
doi: 10.13204/j.gyjzG22060807
摘要:
石油工业遗产见证了城市工业文化的发展历程,是一座城市工业文明发展的缩影。工业遗产阐释作为联系公众与遗产地之间的纽带,是遗产解读与保护运用最多的一种方式。通过分析石油工业遗产特性和目前文化遗产阐释存在的问题,引入情境阐释理论,提出通过构建遗产情境的方式解读遗产,并且借助数字可视化表达的方法,再现遗产的历史情景,将遗产置入特定的历史情境中进行解读。以大庆石油工业遗产——萨55井为研究对象,运用情境叙事性的阐释方式,从遗产宏观和微观维度对石油生产场景进行情境化解读,希望为建立遗产的情境阐释模式提供参考。
石油工业遗产见证了城市工业文化的发展历程,是一座城市工业文明发展的缩影。工业遗产阐释作为联系公众与遗产地之间的纽带,是遗产解读与保护运用最多的一种方式。通过分析石油工业遗产特性和目前文化遗产阐释存在的问题,引入情境阐释理论,提出通过构建遗产情境的方式解读遗产,并且借助数字可视化表达的方法,再现遗产的历史情景,将遗产置入特定的历史情境中进行解读。以大庆石油工业遗产——萨55井为研究对象,运用情境叙事性的阐释方式,从遗产宏观和微观维度对石油生产场景进行情境化解读,希望为建立遗产的情境阐释模式提供参考。
2023, 53(4): 94-101.
doi: 10.13204/j.gyjzG22052611
摘要:
在大气边界层风洞中对异形曲面屋盖进行测压试验,获得了作用于屋盖表面脉动风荷载时间序列,分析了屋盖脉动风压的偏度、峰度、概率密度、相关系数和相干性,并采用峰值因子法和Sadek-Simiu法评价了非高斯区域典型测点的峰值因子。结果表明:屋盖前缘及弧度变化较大处的脉动风压偏度、峰度和概率密度函数与高斯分布存在明显的差异,具有显著的非高斯特性;测点相关系数随测点间距的增大而减小,边缘测点相关性高于中间测点;测点脉动风压相干性在低频段随频率的增大而减小,高频段维持在0.2左右,相干性随测点间距的增大而减小;Sadek-Simiu法求得的峰值因子能更安全地估计非高斯区域测点的极值风压。
2023, 53(4): 102-107,147.
doi: 10.13204/j.gyjzG20122208
摘要:
为研究在节点核心区及键槽区等后浇区部分采用纤维改性混凝土对梁柱节点抗震性能的影响,基于此概念设计了改进的预制预应力装配式梁柱节点。以试件SJ1和SJ4为研究对象,系统分析梁柱节点设计参数对节点性能的影响,包括后浇区混凝土强度及延性、梁纵筋强度和后浇区箍筋间距。结果表明:后浇区混凝土受压延性的降低会加剧高配筋率节点试件强度退化及位移延性降低;提高梁纵筋强度等级可以显著提高装配式框架梁柱节点的承载能力,同时会降低其位移延性;增大后浇区的箍筋间距会降低节点试件的位移延性,并且高配筋率梁柱节点的抗震性能对后浇区箍筋间距的调整更敏感。
为研究在节点核心区及键槽区等后浇区部分采用纤维改性混凝土对梁柱节点抗震性能的影响,基于此概念设计了改进的预制预应力装配式梁柱节点。以试件SJ1和SJ4为研究对象,系统分析梁柱节点设计参数对节点性能的影响,包括后浇区混凝土强度及延性、梁纵筋强度和后浇区箍筋间距。结果表明:后浇区混凝土受压延性的降低会加剧高配筋率节点试件强度退化及位移延性降低;提高梁纵筋强度等级可以显著提高装配式框架梁柱节点的承载能力,同时会降低其位移延性;增大后浇区的箍筋间距会降低节点试件的位移延性,并且高配筋率梁柱节点的抗震性能对后浇区箍筋间距的调整更敏感。
2023, 53(4): 108-114,40.
doi: 10.13204/j.gyjzG22042810
摘要:
以珠海某高层多塔连体结构工程为例,研究高位连接复杂多塔结构表面的风压特征与体型系数分布,为此类结构的抗风设计提供计算依据,保障结构安全。采用CFD方法对高层多塔连体结构及周围干扰建筑进行数值风洞模拟,分析不同风向角工况下结构主表面及局部构造处的体形系数,并与物理风洞试验结果以及规范值进行比较。结构迎风面的体型系数一般呈现中间大两边小的分布,多塔楼之间存在互相干扰作用;裙房处可能存在体型系数绝对值较大的情况,斜向气流在相邻表面易形成较大风压;相比于物理风洞试验结果,数值风洞模拟的结果与荷载规范值更为接近,且分布相对更为均匀;不规则高位连接体凹面处会产生较大的体型系数,但对整体结构的体型系数影响有限。在抗风设计过程中,多塔楼间的干扰作用及不规则高位连接体的影响应予以考虑。
以珠海某高层多塔连体结构工程为例,研究高位连接复杂多塔结构表面的风压特征与体型系数分布,为此类结构的抗风设计提供计算依据,保障结构安全。采用CFD方法对高层多塔连体结构及周围干扰建筑进行数值风洞模拟,分析不同风向角工况下结构主表面及局部构造处的体形系数,并与物理风洞试验结果以及规范值进行比较。结构迎风面的体型系数一般呈现中间大两边小的分布,多塔楼之间存在互相干扰作用;裙房处可能存在体型系数绝对值较大的情况,斜向气流在相邻表面易形成较大风压;相比于物理风洞试验结果,数值风洞模拟的结果与荷载规范值更为接近,且分布相对更为均匀;不规则高位连接体凹面处会产生较大的体型系数,但对整体结构的体型系数影响有限。在抗风设计过程中,多塔楼间的干扰作用及不规则高位连接体的影响应予以考虑。
2023, 53(4): 115-119,28.
doi: 10.13204/j.gyjzG22012509
摘要:
为推广装配式建造技术及钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁中的应用,有必要对各类构造细节的组合梁疲劳寿命进行试验研究,本论文通过对6根组合梁(其中5根叠合板组合梁,1根现浇板组合梁)施加等幅疲劳荷载,并采用双对数函数对其中5根发生Z2类构造细节疲劳破坏组合梁试验数据进行线性拟合,得到了基于Z2类构造细节组合梁疲劳破坏时的S-N曲线。试验结果与欧洲钢结构协会(ECCS)的规定十分接近,与GB 50017—2003《钢结构设计规范》符合得很好,但与现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》有一定偏差,主要是因为新旧标准对构造细节分类有所不同。采用新标准结果偏于不安全,现阶段在整梁试验数据有限的情况下进行组合梁的设计时,建议按照GB 50017—2003中的相关规定进行复核。
为推广装配式建造技术及钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁中的应用,有必要对各类构造细节的组合梁疲劳寿命进行试验研究,本论文通过对6根组合梁(其中5根叠合板组合梁,1根现浇板组合梁)施加等幅疲劳荷载,并采用双对数函数对其中5根发生Z2类构造细节疲劳破坏组合梁试验数据进行线性拟合,得到了基于Z2类构造细节组合梁疲劳破坏时的S-N曲线。试验结果与欧洲钢结构协会(ECCS)的规定十分接近,与GB 50017—2003《钢结构设计规范》符合得很好,但与现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》有一定偏差,主要是因为新旧标准对构造细节分类有所不同。采用新标准结果偏于不安全,现阶段在整梁试验数据有限的情况下进行组合梁的设计时,建议按照GB 50017—2003中的相关规定进行复核。
2023, 53(4): 120-124,179.
doi: 10.13204/j.gyjzG21100816
摘要:
为确定装配式组合结构柱高强钢管连接节点常用的ϕ114×25、ϕ152×16和ϕ194×10截面规格Q420连接钢管的黏结长度及构造,开展了在不同黏结长度(600 mm、800 mm)、不同黏结材料(C35混凝土、M50灌浆料)及钢管外壁增设ϕ6@50螺旋筋条件下的钢管推出试验。通过对比分析荷载-位移/滑移曲线及黏结强度,探讨钢管连接节点的界面黏结性能。试验及分析结果表明,600 mm黏结长度即可保证节点具备满足相关规范要求的黏结强度,黏结长度增大可延缓滑移,但黏结强度随之降低;高强度灌浆料明显提高峰值点荷载大小,对曲线走势无明显影响;长细比与径厚比影响规律不明显;条件相同的情况下ϕ114×25截面钢管可获得较高的黏结强度;螺旋筋可有效提高黏结强度,延缓界面滑移,且施工简便,建议采用。
为确定装配式组合结构柱高强钢管连接节点常用的ϕ114×25、ϕ152×16和ϕ194×10截面规格Q420连接钢管的黏结长度及构造,开展了在不同黏结长度(600 mm、800 mm)、不同黏结材料(C35混凝土、M50灌浆料)及钢管外壁增设ϕ6@50螺旋筋条件下的钢管推出试验。通过对比分析荷载-位移/滑移曲线及黏结强度,探讨钢管连接节点的界面黏结性能。试验及分析结果表明,600 mm黏结长度即可保证节点具备满足相关规范要求的黏结强度,黏结长度增大可延缓滑移,但黏结强度随之降低;高强度灌浆料明显提高峰值点荷载大小,对曲线走势无明显影响;长细比与径厚比影响规律不明显;条件相同的情况下ϕ114×25截面钢管可获得较高的黏结强度;螺旋筋可有效提高黏结强度,延缓界面滑移,且施工简便,建议采用。
2023, 53(4): 125-130,140.
doi: 10.13204/j.gyjzG23010601
摘要:
为研制轻质高强桁架节点构造及其承载力,对Q345B方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点和基本型节点进行了静力加载试验,考察了支主管间设置加劲板和支主管内浇灌轻骨料混凝土对节点破坏模式和承载力的影响。试验结果表明:加劲节点的破坏模式有加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板被加劲板拉开、剪压支管在靠近加劲板外端截面剪压破坏;基本型节点的破坏模式为支主管焊缝开裂;支主管间设置的加劲板明显推迟了节点的屈服和断裂进程,支主管内浇灌轻骨料混凝土有效防止了方钢管屈曲,显著提高了节点承载力,加劲节点的焊缝开裂荷载和极限承载力较基本型节点分别提高63.3%和18.3%。根据加劲X形节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递和扩散效应的方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点的加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板拉开、剪压支管剪压破坏的力学计算模型和承载力计算式。建议的加劲X形节点的承载力计算式的计算误差为-27.8%~+3.7%。
为研制轻质高强桁架节点构造及其承载力,对Q345B方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点和基本型节点进行了静力加载试验,考察了支主管间设置加劲板和支主管内浇灌轻骨料混凝土对节点破坏模式和承载力的影响。试验结果表明:加劲节点的破坏模式有加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板被加劲板拉开、剪压支管在靠近加劲板外端截面剪压破坏;基本型节点的破坏模式为支主管焊缝开裂;支主管间设置的加劲板明显推迟了节点的屈服和断裂进程,支主管内浇灌轻骨料混凝土有效防止了方钢管屈曲,显著提高了节点承载力,加劲节点的焊缝开裂荷载和极限承载力较基本型节点分别提高63.3%和18.3%。根据加劲X形节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递和扩散效应的方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点的加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板拉开、剪压支管剪压破坏的力学计算模型和承载力计算式。建议的加劲X形节点的承载力计算式的计算误差为-27.8%~+3.7%。
2023, 53(4): 131-135.
doi: 10.13204/j.gyjzG22050705
摘要:
岩石地基极限承载力是岩石力学领域一个广泛讨论和研究的课题,基于Hoek-Brown准则,通过MIDAS/GTS软件建立有限元模型,分别针对不同的地质强度指标、岩石力学参数、扰动因子、坡顶距和斜坡角探究条形基础下临坡岩石地基极限承载力问题。结果表明:1)基于Hoek-Brown准则,使用有限元软件MIDAS/GTS按照平面应变问题建立的临坡岩石地基数值模型计算条形基础下临坡岩石地基极限承载力的方法是可靠的;2)定义了一个无量纲参数Nσ来衡量临坡对岩石地基极限承载力的影响,Nσ随着地质强度指标的增大而增大,随着岩石力学参数的增大而增大,随着扰动因子的增大而减小;3)随着坡顶距的增大,Nσ逐渐增大,而不同斜坡角对应的Nσ越来越接近,最终临坡岩石地基的极限承载力会慢慢趋于水平岩石地基极限承载力;4)随着斜坡角的减小,Nσ逐渐增大,而不同坡顶距对应的Nσ越来越近似,最终临坡岩石地基的极限承载力会逐渐趋于水平岩石地基极限承载力。
岩石地基极限承载力是岩石力学领域一个广泛讨论和研究的课题,基于Hoek-Brown准则,通过MIDAS/GTS软件建立有限元模型,分别针对不同的地质强度指标、岩石力学参数、扰动因子、坡顶距和斜坡角探究条形基础下临坡岩石地基极限承载力问题。结果表明:1)基于Hoek-Brown准则,使用有限元软件MIDAS/GTS按照平面应变问题建立的临坡岩石地基数值模型计算条形基础下临坡岩石地基极限承载力的方法是可靠的;2)定义了一个无量纲参数Nσ来衡量临坡对岩石地基极限承载力的影响,Nσ随着地质强度指标的增大而增大,随着岩石力学参数的增大而增大,随着扰动因子的增大而减小;3)随着坡顶距的增大,Nσ逐渐增大,而不同斜坡角对应的Nσ越来越接近,最终临坡岩石地基的极限承载力会慢慢趋于水平岩石地基极限承载力;4)随着斜坡角的减小,Nσ逐渐增大,而不同坡顶距对应的Nσ越来越近似,最终临坡岩石地基的极限承载力会逐渐趋于水平岩石地基极限承载力。
2023, 53(4): 136-140.
doi: 10.13204/j.gyjzG22062002
摘要:
为解决深基坑中并联支撑体系服役安全使用问题,分析了深基坑并联支撑体系中混凝土支撑受力破坏模式,以郑州市地铁站8号线小营站基坑工程为研究对象,基于结构可靠度分析理论和失效概率论,建立了深基坑并联支撑体系安全状态模型,同时对混凝土支撑设计进行"去心优化"处理,解决混凝土支撑实测值远超理论值的问题。结合原位试验表明:影响并联支撑体系失效概率的因素与该支撑体系中概率权重较大的支撑有关;"去心优化"后的大、小混凝土支撑截面材料使用量分别降低约8.5%和11.9%,较大程度地节约了施工成本。
为解决深基坑中并联支撑体系服役安全使用问题,分析了深基坑并联支撑体系中混凝土支撑受力破坏模式,以郑州市地铁站8号线小营站基坑工程为研究对象,基于结构可靠度分析理论和失效概率论,建立了深基坑并联支撑体系安全状态模型,同时对混凝土支撑设计进行"去心优化"处理,解决混凝土支撑实测值远超理论值的问题。结合原位试验表明:影响并联支撑体系失效概率的因素与该支撑体系中概率权重较大的支撑有关;"去心优化"后的大、小混凝土支撑截面材料使用量分别降低约8.5%和11.9%,较大程度地节约了施工成本。
2023, 53(4): 141-147.
doi: 10.13204/j.gyjzG22050701
摘要:
基于FLAC3D建立了加筋土挡土墙数值模型,在验证模型有效性的基础上,通过调整墙面倾角,分析墙面倾角对模块式加筋土挡土墙的侧向变形、土压力和筋材拉力的影响。结果表明:当墙面倾角由90°逐渐减小至65°时,模块式加筋土挡墙的侧向变形、面墙后的土压力和筋材拉力均出现减小;侧向变形模式由外倾-平移式转为平移、平移-鼓胀式;面板后水平土压力沿墙高的分布规律由线性分布转变为非线性分布;墙内筋材的拉力峰值与墙面倾角间呈线性关系,筋材与模块连接处的拉力与墙面倾角间呈指数关系;75°是模块式加筋土挡土墙的合理倾角,不仅便于墙面绿化,而且可减少挡土墙变形,提高挡土墙的稳定性。
基于FLAC3D建立了加筋土挡土墙数值模型,在验证模型有效性的基础上,通过调整墙面倾角,分析墙面倾角对模块式加筋土挡土墙的侧向变形、土压力和筋材拉力的影响。结果表明:当墙面倾角由90°逐渐减小至65°时,模块式加筋土挡墙的侧向变形、面墙后的土压力和筋材拉力均出现减小;侧向变形模式由外倾-平移式转为平移、平移-鼓胀式;面板后水平土压力沿墙高的分布规律由线性分布转变为非线性分布;墙内筋材的拉力峰值与墙面倾角间呈线性关系,筋材与模块连接处的拉力与墙面倾角间呈指数关系;75°是模块式加筋土挡土墙的合理倾角,不仅便于墙面绿化,而且可减少挡土墙变形,提高挡土墙的稳定性。
2023, 53(4): 148-153,61.
doi: 10.13204/j.gyjzG22082207
摘要:
为研究结合面露骨料处理对混凝土试件压剪承载力的影响,设计了120个结合面露骨料处理试件和30个整浇试件。基于激光扫描技术获取结合面形貌信息,通过编程运算得到其粗糙度表征参数;采用自主设计的抗剪试验夹具进行压剪承载力试验,得到露骨料处理下不同粗糙度混凝土结合面内聚力、内摩擦角等压剪承载力参数的变化规律。结果表明:对结合面进行适当露骨料处理,可以提高试件压剪强度,但过度处理会降低其压剪强度;基于激光扫描技术得到的二维粗糙度参数,可以用来表征露骨料试件压剪强度;提高后浇层混凝土强度,试件压剪承载力参数未得到显著提高;露骨料试件压剪承载力参数与整浇试件相比有一定差距,结合面露骨料处理工艺尚无法完全达到等同整浇的要求。
为研究结合面露骨料处理对混凝土试件压剪承载力的影响,设计了120个结合面露骨料处理试件和30个整浇试件。基于激光扫描技术获取结合面形貌信息,通过编程运算得到其粗糙度表征参数;采用自主设计的抗剪试验夹具进行压剪承载力试验,得到露骨料处理下不同粗糙度混凝土结合面内聚力、内摩擦角等压剪承载力参数的变化规律。结果表明:对结合面进行适当露骨料处理,可以提高试件压剪强度,但过度处理会降低其压剪强度;基于激光扫描技术得到的二维粗糙度参数,可以用来表征露骨料试件压剪强度;提高后浇层混凝土强度,试件压剪承载力参数未得到显著提高;露骨料试件压剪承载力参数与整浇试件相比有一定差距,结合面露骨料处理工艺尚无法完全达到等同整浇的要求。
2023, 53(4): 154-160,172.
doi: 10.13204/j.gyjzG22063018
摘要:
通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化,系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理,揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制;同时,结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明:自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为;随着养护湿度的增加,混凝土裂缝修复率不断增大,潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用,促进裂缝自愈合特性,延长服役寿命;浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳,裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土;裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀,大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝;混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。
通过检测表观形貌特征、气体渗透性、水分传输性和抗压强度的变化,系统研究了不同湿度环境下混凝土损伤劣化规律和裂缝修复机理,揭示了在不同湿度环境下环境响应型高分子修复剂对损伤混凝土自愈合的激励机制;同时,结合扫描电子显微镜、能谱分析和X射线衍射研究了裂缝自愈合的微观结构和演变机理。结果表明:自然空气和相对湿度30%的养护环境不利于混凝土裂缝的自修复行为;随着养护湿度的增加,混凝土裂缝修复率不断增大,潮湿环境有利于环境响应型高分子修复剂充分发挥激励作用,促进裂缝自愈合特性,延长服役寿命;浸水环境下高分子修复剂的修复效果最佳,裂缝愈合率可达70.38%,其耐久性和抗压强度等性能都明显优于素混凝土;裂缝愈合的主要原因是修复剂吸水膨胀,大量碳酸钙和钙矾石等凝胶沉淀物填充裂缝;混凝土裂缝自修复行为是物理变化和化学变化共同作用的结果。
2023, 53(4): 161-172.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062705
摘要:
采用薄碳纤维层外包裹玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋,制备碳-玻璃纤维混杂筋(HFRP筋),提升芯层GFRP筋长期力学性能,在海工结构中具有巨大的应用潜力。对水,强、弱碱,盐碱等溶液下GFRP、HFRP裸筋吸湿行为和层间剪切强度变化规律进行研究,同时与水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的层间剪切强度进行对比分析。研究表明:强碱、盐碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率小于GFRP裸筋,HFRP裸筋层间剪切强度保留率大于GFRP裸筋,碳纤维层延缓芯层GFRP筋劣化速率;水、弱碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率大于GFRP裸筋,60 ℃下HFRP裸筋层间剪切强度保留率小于GFRP裸筋。水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的破坏模式和层间剪切强度变化与水、弱碱溶液下GFRP和HFRP裸筋相似。基于Arrhenius理论,预测了强碱、盐碱溶液下GFRP和HFRP裸筋在4,17,21 ℃下的长期层间剪切强度。
采用薄碳纤维层外包裹玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋,制备碳-玻璃纤维混杂筋(HFRP筋),提升芯层GFRP筋长期力学性能,在海工结构中具有巨大的应用潜力。对水,强、弱碱,盐碱等溶液下GFRP、HFRP裸筋吸湿行为和层间剪切强度变化规律进行研究,同时与水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的层间剪切强度进行对比分析。研究表明:强碱、盐碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率小于GFRP裸筋,HFRP裸筋层间剪切强度保留率大于GFRP裸筋,碳纤维层延缓芯层GFRP筋劣化速率;水、弱碱溶液下,HFRP裸筋吸湿率大于GFRP裸筋,60 ℃下HFRP裸筋层间剪切强度保留率小于GFRP裸筋。水、模拟海水溶液下砂浆包裹GFRP和HFRP筋的破坏模式和层间剪切强度变化与水、弱碱溶液下GFRP和HFRP裸筋相似。基于Arrhenius理论,预测了强碱、盐碱溶液下GFRP和HFRP裸筋在4,17,21 ℃下的长期层间剪切强度。
2023, 53(4): 173-179.
doi: 10.13204/j.gyjzG22082212
摘要:
为探究冲击荷载作用下养护条件对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响,采用分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)对不同养护龄期(1 d、3 d、7 d、14 d、28 d)及养护相对湿度(35%、55%、75%、95%)的玄武岩纤维混凝土开展动态单轴压缩试验,分析养护龄期及养护相对湿度对试件的平均应变率、峰值应力、能量耗散及分形维数的影响规律。结果表明:相同冲击荷载作用下试件平均应变率会随养护龄期的增长、相对湿度的增大而降低,峰值应力随之增大,养护龄期与平均应变率间呈指数负相关,与峰值应力间呈指数正相关;冲击荷载作用下试件能量时程曲线可分为三个阶段,其透射能、耗散能及破碎耗能密度均随养护龄期的增长、相对湿度的增大而增大,反射能随之降低,养护龄期的增长、相对湿度的增大会使试件水化产物增多,增强试件整体性;养护相对湿度为95%时,相较于养护龄期为1 d试件,养护龄期为3 d、7 d、14 d、28 d试件分形维数降幅分别为8.61%、13.91%、23.58%、26.68%,养护龄期减少、相对湿度降低会使试件破碎程度增加,分形维数随之增大。
为探究冲击荷载作用下养护条件对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响,采用分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)对不同养护龄期(1 d、3 d、7 d、14 d、28 d)及养护相对湿度(35%、55%、75%、95%)的玄武岩纤维混凝土开展动态单轴压缩试验,分析养护龄期及养护相对湿度对试件的平均应变率、峰值应力、能量耗散及分形维数的影响规律。结果表明:相同冲击荷载作用下试件平均应变率会随养护龄期的增长、相对湿度的增大而降低,峰值应力随之增大,养护龄期与平均应变率间呈指数负相关,与峰值应力间呈指数正相关;冲击荷载作用下试件能量时程曲线可分为三个阶段,其透射能、耗散能及破碎耗能密度均随养护龄期的增长、相对湿度的增大而增大,反射能随之降低,养护龄期的增长、相对湿度的增大会使试件水化产物增多,增强试件整体性;养护相对湿度为95%时,相较于养护龄期为1 d试件,养护龄期为3 d、7 d、14 d、28 d试件分形维数降幅分别为8.61%、13.91%、23.58%、26.68%,养护龄期减少、相对湿度降低会使试件破碎程度增加,分形维数随之增大。
2023, 53(4): 180-189.
doi: 10.13204/j.gyjzG23012403
摘要:
数字孪生以万物生数、数生万物为基础,将城市、建筑、个人多层次时空发展孪结成一个虚实叠境的城市更新场景迭代耦合体。聚焦数字孪生关键技术和城市更新行业融合应用的新发展理念,较为详细地阐释了数字孪生城市、数字孪生建筑、数字孪生个体的新发展格局,深入解析新发展阶段数字孪生技术体系与城市体检、装配式建筑、个体时空索引的典型应用场景构建。围绕城市更新开展数字孪生理论架构、技术应用、场景构建等研究工作,旨在为城市更新数智化转型与城市现代化治理提供应用参考和有益借鉴,以数字孪生技术为数字化转型整体驱动核心要素,分圈层差异化创新引领城市更新的有序推进。
数字孪生以万物生数、数生万物为基础,将城市、建筑、个人多层次时空发展孪结成一个虚实叠境的城市更新场景迭代耦合体。聚焦数字孪生关键技术和城市更新行业融合应用的新发展理念,较为详细地阐释了数字孪生城市、数字孪生建筑、数字孪生个体的新发展格局,深入解析新发展阶段数字孪生技术体系与城市体检、装配式建筑、个体时空索引的典型应用场景构建。围绕城市更新开展数字孪生理论架构、技术应用、场景构建等研究工作,旨在为城市更新数智化转型与城市现代化治理提供应用参考和有益借鉴,以数字孪生技术为数字化转型整体驱动核心要素,分圈层差异化创新引领城市更新的有序推进。
2023, 53(4): 190-198.
doi: 10.13204/j.gyjzG22042612
摘要:
3D打印技术的潜在建造优势对推动建筑工业化具有重要意义,将其应用到生土建筑中是目前国内外关注和研究的重点之一。首先从3D打印生土原材料的组成、生土满足3D打印需要的流变性、生土干燥引起的收缩开裂等方面综述了3D打印生土原材料的制备技术,总结了生土从打印喷嘴的可挤出性、可打印的最大高度,分析了喷嘴形状和尺寸、打印速度和路径等工艺参数对3D打印生土成型的影响,重点综述了3D打印生土硬化后的抗压强度、层间黏结强度的研究现状,最后介绍了3D打印生土建筑技术面临的问题以及对未来的展望,为3D打印生土建筑技术的研究与发展提供参考。
3D打印技术的潜在建造优势对推动建筑工业化具有重要意义,将其应用到生土建筑中是目前国内外关注和研究的重点之一。首先从3D打印生土原材料的组成、生土满足3D打印需要的流变性、生土干燥引起的收缩开裂等方面综述了3D打印生土原材料的制备技术,总结了生土从打印喷嘴的可挤出性、可打印的最大高度,分析了喷嘴形状和尺寸、打印速度和路径等工艺参数对3D打印生土成型的影响,重点综述了3D打印生土硬化后的抗压强度、层间黏结强度的研究现状,最后介绍了3D打印生土建筑技术面临的问题以及对未来的展望,为3D打印生土建筑技术的研究与发展提供参考。
2023, 53(4): 199-203.
doi: 10.13204/j.gyjzG21123004
摘要:
随着矿产资源的枯竭和产业升级转型,矿业废弃地大量涌现并逐渐进入公众视野。为充分利用废弃场地,实现变废为宝,促进城市生态修复和空间修补,针对七色山矿坑花园及其游客中心项目,开展了基于场地条件的适应性构建探索,以期为相关领域的设计工作提供借鉴。
随着矿产资源的枯竭和产业升级转型,矿业废弃地大量涌现并逐渐进入公众视野。为充分利用废弃场地,实现变废为宝,促进城市生态修复和空间修补,针对七色山矿坑花园及其游客中心项目,开展了基于场地条件的适应性构建探索,以期为相关领域的设计工作提供借鉴。
