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2024年 第54卷 第10期
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2024, 54(10): 1-8.
doi: 10.3724/j.gyjzG24091907
摘要:
预应力混凝土结构自引入我国以来,经历了几十年消化吸收和再创新过程,已成为实现结构性能再提升和满足多样化设计需求的重要结构形式之一,应用广泛,且目前已建成了大量的预应力混凝土建、构筑物。从发展历程、性能评价需求、预应力检测监测技术、服役性能评价方法等方面阐述了预应力混凝土结构服役性能评价领域的关键技术和发展现状;从理论、技术、应用三方面展望了预应力混凝土结构未来发展趋势;重点提出了不确定性评价理论、材料-结构一体化评价技术和智能化服役性能评价方法等未来发展方向;旨在为预应力混凝土结构领域研究和实践提供参考。
预应力混凝土结构自引入我国以来,经历了几十年消化吸收和再创新过程,已成为实现结构性能再提升和满足多样化设计需求的重要结构形式之一,应用广泛,且目前已建成了大量的预应力混凝土建、构筑物。从发展历程、性能评价需求、预应力检测监测技术、服役性能评价方法等方面阐述了预应力混凝土结构服役性能评价领域的关键技术和发展现状;从理论、技术、应用三方面展望了预应力混凝土结构未来发展趋势;重点提出了不确定性评价理论、材料-结构一体化评价技术和智能化服役性能评价方法等未来发展方向;旨在为预应力混凝土结构领域研究和实践提供参考。
2024, 54(10): 9-20.
doi: 10.3724/j.gyjzG24100801
摘要:
预制预应力混凝土结构兼有预制混凝土结构和预应力混凝土结构的特点,在建筑和基础设施领域中具有良好的应用前景。系统总结了包括本课题组在内的国内外研究团队关于预制预应力混凝土框架、剪力墙和综合管廊结构受力性能的研究进展,研究对象主要包括预制预应力混凝土框架结构(预制节点核心区和现浇节点核心区两类)、预制预应力混凝土剪力墙结构和预制预应力混凝土综合管廊结构。已有研究表明:上述三种预制预应力混凝土结构均具有良好的承载力和变形恢复能力;采用现浇节点核心区的框架结构总体抗震性能"等同现浇",而相比之下,采用预制节点核心区的预制预应力混凝土框架结构则具有典型的半刚性特征,延性和耗能稍差;预制预应力混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形以刚体转动为主,墙体自身损伤和残余变形均较小,延性和耗能较差;预制预应力混凝土综合管廊整体结构具有良好的防水性能、较高的承载力与变形恢复能力。此外,还介绍了上述三种预制预应力混凝土结构的工程应用和技术标准现状。最后,对预制预应力混凝土结构的研究方向进行了展望。
预制预应力混凝土结构兼有预制混凝土结构和预应力混凝土结构的特点,在建筑和基础设施领域中具有良好的应用前景。系统总结了包括本课题组在内的国内外研究团队关于预制预应力混凝土框架、剪力墙和综合管廊结构受力性能的研究进展,研究对象主要包括预制预应力混凝土框架结构(预制节点核心区和现浇节点核心区两类)、预制预应力混凝土剪力墙结构和预制预应力混凝土综合管廊结构。已有研究表明:上述三种预制预应力混凝土结构均具有良好的承载力和变形恢复能力;采用现浇节点核心区的框架结构总体抗震性能"等同现浇",而相比之下,采用预制节点核心区的预制预应力混凝土框架结构则具有典型的半刚性特征,延性和耗能稍差;预制预应力混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形以刚体转动为主,墙体自身损伤和残余变形均较小,延性和耗能较差;预制预应力混凝土综合管廊整体结构具有良好的防水性能、较高的承载力与变形恢复能力。此外,还介绍了上述三种预制预应力混凝土结构的工程应用和技术标准现状。最后,对预制预应力混凝土结构的研究方向进行了展望。
2024, 54(10): 21-30.
doi: 10.3724/j.gyjzG24090902
摘要:
预应力结构作为桥隧结构的主要构件常服役于高湿或变湿环境,为了研究预应力梁在不同环境湿度下的长期变形发展及长期预应力损失,基于DuCOM-COM3多场多尺度有限元计算程序对不同环境湿度下的预应力混凝土结构进行了有限元分析,并与试验结果进行对比,结果表明:混凝土梁的预应力损失受到环境湿度的影响,环境湿度增大有利于减小构件的长期变形从而减缓预应力结构的预应力损失与长期挠度。这表明基于多尺度微观孔隙结构的材料本构可以考虑孔隙结构的微观变形,通过计算混凝土材料内部的微观行为和水分传输可以得到混凝土结构的力学性能。通过对比试验与计算证明了混凝土结构的多场多尺度分析能分析变化的环境对预应力混凝土结构的长期性能的影响。通过水-热-力学耦合的多场多尺度分析机理,模拟环境湿度为40%、60%以及80%情况下的预应力混凝土梁的预应力损失与长期挠度情况。得出环境湿度大小与收缩、徐变以及长期变形、预应力损失情况之间的关系。
预应力结构作为桥隧结构的主要构件常服役于高湿或变湿环境,为了研究预应力梁在不同环境湿度下的长期变形发展及长期预应力损失,基于DuCOM-COM3多场多尺度有限元计算程序对不同环境湿度下的预应力混凝土结构进行了有限元分析,并与试验结果进行对比,结果表明:混凝土梁的预应力损失受到环境湿度的影响,环境湿度增大有利于减小构件的长期变形从而减缓预应力结构的预应力损失与长期挠度。这表明基于多尺度微观孔隙结构的材料本构可以考虑孔隙结构的微观变形,通过计算混凝土材料内部的微观行为和水分传输可以得到混凝土结构的力学性能。通过对比试验与计算证明了混凝土结构的多场多尺度分析能分析变化的环境对预应力混凝土结构的长期性能的影响。通过水-热-力学耦合的多场多尺度分析机理,模拟环境湿度为40%、60%以及80%情况下的预应力混凝土梁的预应力损失与长期挠度情况。得出环境湿度大小与收缩、徐变以及长期变形、预应力损失情况之间的关系。
2024, 54(10): 31-37.
doi: 10.3724/j.gyjzG24091802
摘要:
为了促进装配式混凝土框架在强震区的应用,针对一种新型预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系(BRB-PPCF),进行了20条地震波作用下6、9和12层BRB-PPCF算例的动力时程分析。结果表明:在罕遇地震烈度和极罕遇地震烈度下,BRB-PPCFs的最大层间位移角(θmax)平均值均远小于2.0%,最大残余层间位移角(θr)均小于0.5%。随BRB-PPCF中抗弯子框架(MSF)与抗侧子桁架(TSS)的层间初始刚度比αc的减少,BRB-PPCFs的θmax和θr均逐渐减少,可有效提升其抗震能力和震后可恢复性能。在线性极限状态下MSF的层间剪力与在屈服时TSS的层间剪力的比值ψ增加,BRB-PPCFs的θmax和θr均表现出先减少后增加,但影响相对较小。预应力筋的初张应力与其比例极限强度的比值σpi/σpl对BRB-PPCF的θmax和θr的影响可以忽略。
为了促进装配式混凝土框架在强震区的应用,针对一种新型预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系(BRB-PPCF),进行了20条地震波作用下6、9和12层BRB-PPCF算例的动力时程分析。结果表明:在罕遇地震烈度和极罕遇地震烈度下,BRB-PPCFs的最大层间位移角(θmax)平均值均远小于2.0%,最大残余层间位移角(θr)均小于0.5%。随BRB-PPCF中抗弯子框架(MSF)与抗侧子桁架(TSS)的层间初始刚度比αc的减少,BRB-PPCFs的θmax和θr均逐渐减少,可有效提升其抗震能力和震后可恢复性能。在线性极限状态下MSF的层间剪力与在屈服时TSS的层间剪力的比值ψ增加,BRB-PPCFs的θmax和θr均表现出先减少后增加,但影响相对较小。预应力筋的初张应力与其比例极限强度的比值σpi/σpl对BRB-PPCF的θmax和θr的影响可以忽略。
2024, 54(10): 38-45.
doi: 10.3724/j.gyjzG24091003
摘要:
传统自复位混凝土框架的刚度和耗能能力不易满足结构的大震需求,使结构在地震过程中的层间位移角过大。且为满足结构的完全复位,须对预应力筋进行高张拉,进一步降低了结构的耗能比β。提出的坡面摩擦低预应力自复位混凝土(SF-SCPC)框架结构将低预应力和高耗能比β引入到自复位混凝土框架中,允许结构出现一定的残余位移,从而实现结构在罕遇地震下的高耗能。以某8度设防地区的钢筋混凝土结构为原型,分别设计了低预应力坡面摩擦半自复位混凝土(SF-PSCPC)框架、带平面摩擦耗能器的半自复位混凝土(PF-PSCPC)框架和带坡面摩擦耗能器的完全自复位混凝土(SF-CSCPC)框架。对结构进行设防烈度地震、罕遇地震和极罕遇地震下的非线性动力时程分析,研究了耗能器形式与初始预应力等参数对层间位移角、残余层间位移角和梁柱损伤等结构抗震性能指标的影响。结果表明:在预应力自复位混凝土框架中充分结合坡面摩擦耗能机制和低预应力复位机制可有效降低结构的层间位移角,减少主体构件的损伤;SF-PSCPC框架中的节点滞回曲线面积明显大于PF-PSCPC框架和SF-CSCPC框架,表现出较高的耗能能力;SF-PSCPC结构在罕遇地震下虽有一定的残余位移,但均小于结构经济可修的限值。
传统自复位混凝土框架的刚度和耗能能力不易满足结构的大震需求,使结构在地震过程中的层间位移角过大。且为满足结构的完全复位,须对预应力筋进行高张拉,进一步降低了结构的耗能比β。提出的坡面摩擦低预应力自复位混凝土(SF-SCPC)框架结构将低预应力和高耗能比β引入到自复位混凝土框架中,允许结构出现一定的残余位移,从而实现结构在罕遇地震下的高耗能。以某8度设防地区的钢筋混凝土结构为原型,分别设计了低预应力坡面摩擦半自复位混凝土(SF-PSCPC)框架、带平面摩擦耗能器的半自复位混凝土(PF-PSCPC)框架和带坡面摩擦耗能器的完全自复位混凝土(SF-CSCPC)框架。对结构进行设防烈度地震、罕遇地震和极罕遇地震下的非线性动力时程分析,研究了耗能器形式与初始预应力等参数对层间位移角、残余层间位移角和梁柱损伤等结构抗震性能指标的影响。结果表明:在预应力自复位混凝土框架中充分结合坡面摩擦耗能机制和低预应力复位机制可有效降低结构的层间位移角,减少主体构件的损伤;SF-PSCPC框架中的节点滞回曲线面积明显大于PF-PSCPC框架和SF-CSCPC框架,表现出较高的耗能能力;SF-PSCPC结构在罕遇地震下虽有一定的残余位移,但均小于结构经济可修的限值。
2024, 54(10): 46-52.
doi: 10.13204/j.gyjzG22122906
摘要:
根据预应力混凝土叠合受弯构件受力机理提出了考虑施工阶段与使用阶段两阶段受力的先张法预应力混凝土叠合梁使用阶段钢筋应力计算方法,填补了我国现行规范空白,并修正了规范中预应力混凝土叠合梁使用阶段裂缝宽度计算方法。参考美国ACI 318规范通过名义拉应力控制预应力构件裂缝的有关规定,基于具体工程提出了我国规范体系下先张法预应力混凝土T形叠合梁针对不同裂缝限值的名义拉应力控制建议值。
根据预应力混凝土叠合受弯构件受力机理提出了考虑施工阶段与使用阶段两阶段受力的先张法预应力混凝土叠合梁使用阶段钢筋应力计算方法,填补了我国现行规范空白,并修正了规范中预应力混凝土叠合梁使用阶段裂缝宽度计算方法。参考美国ACI 318规范通过名义拉应力控制预应力构件裂缝的有关规定,基于具体工程提出了我国规范体系下先张法预应力混凝土T形叠合梁针对不同裂缝限值的名义拉应力控制建议值。
2024, 54(10): 53-61.
doi: 10.3724/j.gyjzG24061205
摘要:
为了探究预应力混凝土多齿块厚板锚固区的受力分布特征,以上海大歌剧院旋转楼梯中最长一根悬挑梁的锚固区为研究对象,进行了足尺试验。通过对各齿块预应力筋分批施加张拉力,得到了拉应力集中位置处钢筋和混凝土的应力发展规律。建立了有限元模型并进行了参数分析,得到了多齿块厚板锚固区的力流分布特征和各因素对锚固区局部作用效应的影响规律。试验和有限元计算结果表明:多齿块厚板锚固区中局部弯曲效应不明显,且只有最后的齿块存在锚后牵拉效应;各齿块的锚下劈裂效应、悬臂效应和径向力效应相互独立;板内抵抗水平剪力的箍筋应力随着各齿块预应力筋的张拉而不断累积;厚板中锚下劈裂效应引起的拉应力流主要分布在锚下一半齿块长度范围内;锚后牵拉效应力存在分叉的现象;齿块角度越大,锚后牵拉效应和悬臂效应越小;板厚越小、齿块距离板前端越远,局部弯曲效应越大。
为了探究预应力混凝土多齿块厚板锚固区的受力分布特征,以上海大歌剧院旋转楼梯中最长一根悬挑梁的锚固区为研究对象,进行了足尺试验。通过对各齿块预应力筋分批施加张拉力,得到了拉应力集中位置处钢筋和混凝土的应力发展规律。建立了有限元模型并进行了参数分析,得到了多齿块厚板锚固区的力流分布特征和各因素对锚固区局部作用效应的影响规律。试验和有限元计算结果表明:多齿块厚板锚固区中局部弯曲效应不明显,且只有最后的齿块存在锚后牵拉效应;各齿块的锚下劈裂效应、悬臂效应和径向力效应相互独立;板内抵抗水平剪力的箍筋应力随着各齿块预应力筋的张拉而不断累积;厚板中锚下劈裂效应引起的拉应力流主要分布在锚下一半齿块长度范围内;锚后牵拉效应力存在分叉的现象;齿块角度越大,锚后牵拉效应和悬臂效应越小;板厚越小、齿块距离板前端越远,局部弯曲效应越大。
2024, 54(10): 62-69.
doi: 10.3724/j.gyjzG24082107
摘要:
以中金大厦索网幕墙的设计为案例,研究了一种跨转角微曲面索网幕墙的分析和设计方法,从索网结构整体分析计算、关键节点分析、幕墙系统设计等方面提出了关键技术细节。采用"微曲面"的单层索网结构支撑的建筑幕墙,可以实现建筑立面转角的造型需求;对索网结构整体分析时,除应考虑主体结构刚度和施工过程的影响外,还应考虑索网节点处不同构件之间的空间关系;幕墙系统设计时应重点关注玻璃面板支撑点在幕墙平面内、外的位移,严格控制面板翘曲,采取措施防止面板滑移出连接件范围。
以中金大厦索网幕墙的设计为案例,研究了一种跨转角微曲面索网幕墙的分析和设计方法,从索网结构整体分析计算、关键节点分析、幕墙系统设计等方面提出了关键技术细节。采用"微曲面"的单层索网结构支撑的建筑幕墙,可以实现建筑立面转角的造型需求;对索网结构整体分析时,除应考虑主体结构刚度和施工过程的影响外,还应考虑索网节点处不同构件之间的空间关系;幕墙系统设计时应重点关注玻璃面板支撑点在幕墙平面内、外的位移,严格控制面板翘曲,采取措施防止面板滑移出连接件范围。
2024, 54(10): 70-76.
doi: 10.3724/j.gyjzG24090204
摘要:
进行了4组12个预应力胶合木-混凝土组合梁试件的受弯试验,试验参数为抗剪连接型式,包括凹槽连接、凹槽加螺钉连接、多种组合连接。结果表明:预应力胶合木-混凝土组合梁试件的主要破坏模式为木材的受弯破坏;对于同样采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件,施加预应力后的平均受弯承载力提高了20.3%、破坏刚度提高了10.1%。组合梁试件破坏时,剪力连接处发生明显的滑移;采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件在破坏时整体性和受弯承载力均优于其余两组组合梁试件,连接效果较好。
进行了4组12个预应力胶合木-混凝土组合梁试件的受弯试验,试验参数为抗剪连接型式,包括凹槽连接、凹槽加螺钉连接、多种组合连接。结果表明:预应力胶合木-混凝土组合梁试件的主要破坏模式为木材的受弯破坏;对于同样采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件,施加预应力后的平均受弯承载力提高了20.3%、破坏刚度提高了10.1%。组合梁试件破坏时,剪力连接处发生明显的滑移;采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件在破坏时整体性和受弯承载力均优于其余两组组合梁试件,连接效果较好。
2024, 54(10): 77-83.
doi: 10.3724/j.gyjzG21081606
摘要:
预应力型钢混凝土(简称PSRC)是预应力混凝土技术和型钢组合结构技术的优势结合,可为实现更大跨度、更大空间的建筑创造条件。PSRC连续梁的塑性内力重分布和弯矩调幅具有不同特点,现有研究极少见于报道,国家相关规范也无规定,因此有必要对PSRC连续梁的弯矩调幅理论进行研究。通过对2根4 m+4 m的两跨PSRC连续梁塑性内力重分布和弯矩调幅试验以及一系列PSRC连续梁算例的非线性模拟计算分析,研究支座截面相对受压区高度、支座与跨中强度比、含钢率及次弯矩对PSRC连续梁塑性内力重分布和弯矩调幅的影响规律。
预应力型钢混凝土(简称PSRC)是预应力混凝土技术和型钢组合结构技术的优势结合,可为实现更大跨度、更大空间的建筑创造条件。PSRC连续梁的塑性内力重分布和弯矩调幅具有不同特点,现有研究极少见于报道,国家相关规范也无规定,因此有必要对PSRC连续梁的弯矩调幅理论进行研究。通过对2根4 m+4 m的两跨PSRC连续梁塑性内力重分布和弯矩调幅试验以及一系列PSRC连续梁算例的非线性模拟计算分析,研究支座截面相对受压区高度、支座与跨中强度比、含钢率及次弯矩对PSRC连续梁塑性内力重分布和弯矩调幅的影响规律。
2024, 54(10): 84-93.
doi: 10.3724/j.gyjzG24093001
摘要:
为了预测混凝土的非线性徐变,需要建立合理的混凝土细观有限元模型。从混凝土非线性徐变的计算方法和原理出发,采用ABAQUS有限元分析软件并通过二次开发构建了考虑骨料、砂浆基质及界面过渡区的细观三相混凝土数值模型。研究提出了"骨料放缩法"以在二相有限元模型中生成均匀的界面过渡区,并用于后续建立三相模型。在考虑线性徐变的基础上引入损伤引起的应变增量,可有效模拟非线性徐变效应。细观三相混凝土数值模型成功模拟了混凝土的复杂细观结构,并通过递推公式计算了混凝土徐变,对混凝土在持荷后应变变化的模拟效果良好。最后通过已有混凝土圆柱体和棱柱体试件的徐变试验数据验证了模型的准确性。
为了预测混凝土的非线性徐变,需要建立合理的混凝土细观有限元模型。从混凝土非线性徐变的计算方法和原理出发,采用ABAQUS有限元分析软件并通过二次开发构建了考虑骨料、砂浆基质及界面过渡区的细观三相混凝土数值模型。研究提出了"骨料放缩法"以在二相有限元模型中生成均匀的界面过渡区,并用于后续建立三相模型。在考虑线性徐变的基础上引入损伤引起的应变增量,可有效模拟非线性徐变效应。细观三相混凝土数值模型成功模拟了混凝土的复杂细观结构,并通过递推公式计算了混凝土徐变,对混凝土在持荷后应变变化的模拟效果良好。最后通过已有混凝土圆柱体和棱柱体试件的徐变试验数据验证了模型的准确性。
2024, 54(10): 94-105.
doi: 10.3724/j.gyjzG23091217
摘要:
广东阳江南华古村是粤西地区保存至今为数不多的清代传统客家大型围屋建筑之一。通过实地调研对该古村进行详细记录,从历史背景、中轴秩序、围合向心、堂居整合等方面分析南华古村空间形态特征,并借助空间基因理论对传统围屋建筑如何适应地域的"复制-表达"机理加以对比提炼,以期为传统建筑空间形态组织方式挖掘以及客家文化内涵深入认知提供辅助参考。
广东阳江南华古村是粤西地区保存至今为数不多的清代传统客家大型围屋建筑之一。通过实地调研对该古村进行详细记录,从历史背景、中轴秩序、围合向心、堂居整合等方面分析南华古村空间形态特征,并借助空间基因理论对传统围屋建筑如何适应地域的"复制-表达"机理加以对比提炼,以期为传统建筑空间形态组织方式挖掘以及客家文化内涵深入认知提供辅助参考。
2024, 54(10): 106-116.
doi: 10.3724/j.gyjzG23063009
摘要:
城市通风廊道是改善城市微气候、降低城市热岛效应、缓解空气污染的有效途径之一。通过构建城市街区通风效能评估理论框架,定量评估合肥市主城区57个街区的通风效能,其中通风效能最差的为双岗街道,进而提出基于老旧街区的风环境空间优化策略。结果表明:1)合肥市通风效能形成以老城区(二环路内)、新城区(滨湖新区)为主的"一主一次"双中心分布结构,通风效能由核心向外先小幅度降低后升高,平均值为3.27。2)运用计算流体动力学(CFD)数值模拟,分析冬、夏季多种空间布局方案,通过构建顺应主导风向的潜在通风廊道、更改街区阻碍点的建筑群高度及建筑密度等空间优化策略,可以改善街区的风环境质量、促进污染物的扩散、提高居民的舒适度,为老旧街区生态化更新改造提供理论支持。
城市通风廊道是改善城市微气候、降低城市热岛效应、缓解空气污染的有效途径之一。通过构建城市街区通风效能评估理论框架,定量评估合肥市主城区57个街区的通风效能,其中通风效能最差的为双岗街道,进而提出基于老旧街区的风环境空间优化策略。结果表明:1)合肥市通风效能形成以老城区(二环路内)、新城区(滨湖新区)为主的"一主一次"双中心分布结构,通风效能由核心向外先小幅度降低后升高,平均值为3.27。2)运用计算流体动力学(CFD)数值模拟,分析冬、夏季多种空间布局方案,通过构建顺应主导风向的潜在通风廊道、更改街区阻碍点的建筑群高度及建筑密度等空间优化策略,可以改善街区的风环境质量、促进污染物的扩散、提高居民的舒适度,为老旧街区生态化更新改造提供理论支持。
2024, 54(10): 117-130.
doi: 10.3724/j.gyjzG23083146
摘要:
作为见证技术革新、推动历史进步、体现多重价值的"中国式"工业遗产,三线建设建成遗产的合理保存与延续是本文研究的目的与意义。而三线建设时期遗留的工业建筑遗址数量巨大,并非所有都具有保存价值。因此,整体性保护成为土地增量转存量、城市有机更新背景下的首要思路。本文通过研究三线建设建成遗产的系列要素从而明确建筑价值、环境风貌价值、非物质价值、当代价值"四位一体"的价值体系,从而建立系统的价值评价体系,并引入口述历史、公允值范围共同确定评价因子权重。经实证,该体系为评价结果提供了纵向与横向、单一与多元比较的条件,既可横向对比分析不同厂区价值差异,也可纵向对比同一厂区各项价值的相对重要性,最终指导三线建设建成遗产的整体性保护,也为未来我国城市更新中将工业"锈带"转变为生活"秀带"提供了一种工具与方法。
作为见证技术革新、推动历史进步、体现多重价值的"中国式"工业遗产,三线建设建成遗产的合理保存与延续是本文研究的目的与意义。而三线建设时期遗留的工业建筑遗址数量巨大,并非所有都具有保存价值。因此,整体性保护成为土地增量转存量、城市有机更新背景下的首要思路。本文通过研究三线建设建成遗产的系列要素从而明确建筑价值、环境风貌价值、非物质价值、当代价值"四位一体"的价值体系,从而建立系统的价值评价体系,并引入口述历史、公允值范围共同确定评价因子权重。经实证,该体系为评价结果提供了纵向与横向、单一与多元比较的条件,既可横向对比分析不同厂区价值差异,也可纵向对比同一厂区各项价值的相对重要性,最终指导三线建设建成遗产的整体性保护,也为未来我国城市更新中将工业"锈带"转变为生活"秀带"提供了一种工具与方法。
2024, 54(10): 131-137.
doi: 10.3724/j.gyjzG23092503
摘要:
采用风洞试验研究高层建筑风帆型塔冠的风荷载,给出典型风向下风帆型塔冠的平均风压和脉动风压分布特征,以及主要分区体型系数随风向角的变化;采用极值分析方法得到风帆型塔冠的极值净风压分布,并探讨了典型风向下塔冠风荷载谱特征。研究表明:风帆型塔冠三面合围形成半开放的腔体,其内侧风压分布比较均匀;风帆开口迎风时,形成显著的兜风效应,但由于高层建筑顶部气流向上流出,风帆开口迎风的净风体型系数仅为1.09;由于气流分离使塔冠两侧翼边缘产生强大的风吸力和压力脉动,局部净风压极值较大;风帆型塔冠特殊的外形使得风帆开口迎风或背风时的横风向涡脱落强度要明显弱于侧翼迎风时的横风向涡脱落强度。
采用风洞试验研究高层建筑风帆型塔冠的风荷载,给出典型风向下风帆型塔冠的平均风压和脉动风压分布特征,以及主要分区体型系数随风向角的变化;采用极值分析方法得到风帆型塔冠的极值净风压分布,并探讨了典型风向下塔冠风荷载谱特征。研究表明:风帆型塔冠三面合围形成半开放的腔体,其内侧风压分布比较均匀;风帆开口迎风时,形成显著的兜风效应,但由于高层建筑顶部气流向上流出,风帆开口迎风的净风体型系数仅为1.09;由于气流分离使塔冠两侧翼边缘产生强大的风吸力和压力脉动,局部净风压极值较大;风帆型塔冠特殊的外形使得风帆开口迎风或背风时的横风向涡脱落强度要明显弱于侧翼迎风时的横风向涡脱落强度。
2024, 54(10): 138-146.
doi: 10.3724/j.gyjzG22020911
摘要:
板肋加劲板是钢结构桥梁中钢箱、钢塔以及钢拱等结构的基本组成构件,为研究板肋加劲板的整体稳定性能,采用经试验验证的有限元模型进行整体稳定分析,考虑不同本构关系、初始几何缺陷以及焊接残余应力对整体稳定承载力的影响,批量计算得到整体稳定系数拟合曲线。研究发现:采用理想弹塑性本构模型可以较安全地描述板肋加劲板受压整体稳定性能;增大初弯曲与偏心距幅值会削弱板肋加劲板的整体稳定承载力,当缺陷幅值为计算长度的1/1 000时,板肋侧初弯曲的模型承载力相对较低,但被加劲板侧初弯曲的模型对缺陷更为敏感;增大焊接残余压应力峰值会降低板肋加劲板整体轴向刚度以及轴向极限平均应力,在所研究的相对长细比范围内,拟合的计算公式曲线低于试验值与等强钢U肋柱子曲线,整体接近JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》中b类柱子曲线,高于日本规范、美国规范对应的柱子曲线,可以偏安全地用于板肋加劲板整体稳定计算。
板肋加劲板是钢结构桥梁中钢箱、钢塔以及钢拱等结构的基本组成构件,为研究板肋加劲板的整体稳定性能,采用经试验验证的有限元模型进行整体稳定分析,考虑不同本构关系、初始几何缺陷以及焊接残余应力对整体稳定承载力的影响,批量计算得到整体稳定系数拟合曲线。研究发现:采用理想弹塑性本构模型可以较安全地描述板肋加劲板受压整体稳定性能;增大初弯曲与偏心距幅值会削弱板肋加劲板的整体稳定承载力,当缺陷幅值为计算长度的1/1 000时,板肋侧初弯曲的模型承载力相对较低,但被加劲板侧初弯曲的模型对缺陷更为敏感;增大焊接残余压应力峰值会降低板肋加劲板整体轴向刚度以及轴向极限平均应力,在所研究的相对长细比范围内,拟合的计算公式曲线低于试验值与等强钢U肋柱子曲线,整体接近JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》中b类柱子曲线,高于日本规范、美国规范对应的柱子曲线,可以偏安全地用于板肋加劲板整体稳定计算。
2024, 54(10): 147-152.
doi: 10.3724/j.gyjzG24051001
摘要:
为研究常温下圆铝管混凝土柱的界面黏结性能,考虑了混凝土的强度和铝管混凝土柱界面黏结长度两个因素,对圆铝管混凝土短柱进行了推出试验,获得了试件荷载-滑移相关关系、不同荷载下的铝管纵向应变分布规律,分析了现有的钢管混凝土柱黏结滑移本构模型对于评估圆铝管混凝土柱峰值黏结强度和剩余黏结强度的可行性。研究结果表明:各试件荷载-滑移曲线趋势基本一致;铝管表面的纵向应变与其到加载端之间的距离总体呈正比例,黏结应力沿界面长度均匀分布;混凝土强度、界面黏结长度减小都会导致界面黏结强度降低,且受到混凝土强度的影响程度更大。在此基础上,提出了适用于常温下圆铝管混凝土柱界面黏结强度的计算公式。
为研究常温下圆铝管混凝土柱的界面黏结性能,考虑了混凝土的强度和铝管混凝土柱界面黏结长度两个因素,对圆铝管混凝土短柱进行了推出试验,获得了试件荷载-滑移相关关系、不同荷载下的铝管纵向应变分布规律,分析了现有的钢管混凝土柱黏结滑移本构模型对于评估圆铝管混凝土柱峰值黏结强度和剩余黏结强度的可行性。研究结果表明:各试件荷载-滑移曲线趋势基本一致;铝管表面的纵向应变与其到加载端之间的距离总体呈正比例,黏结应力沿界面长度均匀分布;混凝土强度、界面黏结长度减小都会导致界面黏结强度降低,且受到混凝土强度的影响程度更大。在此基础上,提出了适用于常温下圆铝管混凝土柱界面黏结强度的计算公式。
2024, 54(10): 153-159.
doi: 10.3724/j.gyjzG22011910
摘要:
利用静力平衡方程,求解了外荷载作用下双模量矩形玻璃的中面位置,考虑了单层玻璃受力时的中面拉力;同时研究了外荷载作用下中空玻璃空腔体积改变与空腔内气体压强的关系;利用静力平衡方程、几何变形方程及物理方程,推导出了内、外层玻璃的挠度微分方程,建立了反映中空玻璃内、外层之间传力性能的中空玻璃的挠度计算公式,并将考虑中空玻璃内、外层之间传力的理论计算结果、规范公式计算结果与有限元计算结果进行比较。研究结果表明:考虑中空玻璃内、外层之间传力的理论计算结果是可靠的。
利用静力平衡方程,求解了外荷载作用下双模量矩形玻璃的中面位置,考虑了单层玻璃受力时的中面拉力;同时研究了外荷载作用下中空玻璃空腔体积改变与空腔内气体压强的关系;利用静力平衡方程、几何变形方程及物理方程,推导出了内、外层玻璃的挠度微分方程,建立了反映中空玻璃内、外层之间传力性能的中空玻璃的挠度计算公式,并将考虑中空玻璃内、外层之间传力的理论计算结果、规范公式计算结果与有限元计算结果进行比较。研究结果表明:考虑中空玻璃内、外层之间传力的理论计算结果是可靠的。
2024, 54(10): 160-167.
doi: 10.3724/j.gyjzG23091701
摘要:
提出外贴L形背钩式石材幕墙连接节点形式。为研究该连接节点的受力性能,进行了81个外贴背钩式石材幕墙节点试件的平面外加载试验,分析不同背钩厚度、背钩与石板黏结长度、石材面板厚度条件下连接节点的破坏形态和承载力。试验结果表明:连接节点的破坏形态有背钩转角处断裂、黏结处背钩拉裂、石材面板断裂三种,均呈现脆性特征,且破坏前的变形不明显;当石材面板厚度一定时,增大背钩厚度、背钩与石板黏结长度可提高连接节点的极限承载力,直至发生石材面板断裂破坏,实现"强节点"要求。通过受力分析,提出不同破坏形态对应的外贴背钩式石材幕墙节点的平面外承载力计算方法,并给出实际工程可采用的外贴背钩式节点构造建议。
提出外贴L形背钩式石材幕墙连接节点形式。为研究该连接节点的受力性能,进行了81个外贴背钩式石材幕墙节点试件的平面外加载试验,分析不同背钩厚度、背钩与石板黏结长度、石材面板厚度条件下连接节点的破坏形态和承载力。试验结果表明:连接节点的破坏形态有背钩转角处断裂、黏结处背钩拉裂、石材面板断裂三种,均呈现脆性特征,且破坏前的变形不明显;当石材面板厚度一定时,增大背钩厚度、背钩与石板黏结长度可提高连接节点的极限承载力,直至发生石材面板断裂破坏,实现"强节点"要求。通过受力分析,提出不同破坏形态对应的外贴背钩式石材幕墙节点的平面外承载力计算方法,并给出实际工程可采用的外贴背钩式节点构造建议。
2024, 54(10): 168-174.
doi: 10.3724/j.gyjzG22101822
摘要:
为研究泥炭土在高海拔季节温差作用下其力学特征变化规律,通过室内冻结和冻融下的抗剪强度试验,分析土体在冻结和融化过程中其强度变化规律,并建立冻融循环下泥炭土黏聚力拟合曲线。结果表明:降低冻结温度和延长冻结时间会增强土体抗剪强度,且冻结时间对强度影响更加显著;土体冻融过程中融化阶段对土体强度劣化作用大于冻结阶段的强化作用,含水率越低,这种劣化效应越大;随着冻融次数增加,土体黏聚力对含水率敏感程度降低,而内摩擦角对含水率敏感性增高;含水率为51%~63%是冻融作用和润滑作用对土体黏聚强度的控制阈值;冻融过程强度的劣化既受孔隙水相变的影响,也一定程度上受有机质含量的干扰。冻融次数、含水率与土体黏聚力的关系曲线被拟合,该曲线能够较好预测土体强度的劣化进程。
为研究泥炭土在高海拔季节温差作用下其力学特征变化规律,通过室内冻结和冻融下的抗剪强度试验,分析土体在冻结和融化过程中其强度变化规律,并建立冻融循环下泥炭土黏聚力拟合曲线。结果表明:降低冻结温度和延长冻结时间会增强土体抗剪强度,且冻结时间对强度影响更加显著;土体冻融过程中融化阶段对土体强度劣化作用大于冻结阶段的强化作用,含水率越低,这种劣化效应越大;随着冻融次数增加,土体黏聚力对含水率敏感程度降低,而内摩擦角对含水率敏感性增高;含水率为51%~63%是冻融作用和润滑作用对土体黏聚强度的控制阈值;冻融过程强度的劣化既受孔隙水相变的影响,也一定程度上受有机质含量的干扰。冻融次数、含水率与土体黏聚力的关系曲线被拟合,该曲线能够较好预测土体强度的劣化进程。
2024, 54(10): 175-182.
doi: 10.3724/j.gyjzG22120217
摘要:
降雨和其他极端事件经常引发泥石流灾害。以受集集地震和极端降雨影响的台湾中部陈友兰流域为研究区,探索极端降雨后泥石流的发生特征和发生概率。结果显示:极端降雨事件后诱发泥石流灾害的临界降雨强度会降低,随后恢复至原始值大小;临界降雨强度的降低及其所需的恢复期与极端降雨事件的降雨强度明显相关。泥石流发生概率P与重现期T之间的关系模型表明极端降雨事件后的泥石流发生概率明显增大,P-T关系模型的进一步验证表明该模型能较好地预测泥石流灾害的发生。地震前、后诱发泥石流发生的降雨强度具有明显差异,地震和极端降雨共同作用下更易导致泥石流灾害的发生。
降雨和其他极端事件经常引发泥石流灾害。以受集集地震和极端降雨影响的台湾中部陈友兰流域为研究区,探索极端降雨后泥石流的发生特征和发生概率。结果显示:极端降雨事件后诱发泥石流灾害的临界降雨强度会降低,随后恢复至原始值大小;临界降雨强度的降低及其所需的恢复期与极端降雨事件的降雨强度明显相关。泥石流发生概率P与重现期T之间的关系模型表明极端降雨事件后的泥石流发生概率明显增大,P-T关系模型的进一步验证表明该模型能较好地预测泥石流灾害的发生。地震前、后诱发泥石流发生的降雨强度具有明显差异,地震和极端降雨共同作用下更易导致泥石流灾害的发生。
2024, 54(10): 183-190.
doi: 10.13204/j.gyjzG22100503
摘要:
为探究合理的抗滑桩的桩间距,在考虑土拱效应的基础上,提出在合理桩间距下,桩端土拱和桩侧土拱同时发挥功效以抵抗滑坡下推力的假设。根据桩间静力平衡条件以及土体Mohr-Coulomb 强度准则,推导出桩间距计算式,并通过工程实例对算式进行验算,在保证一定安全度的情况下,证实了算式的合理性,并分析了桩间距计算式内各参数对桩间距的影响;而后通过三维数值模拟的分析,进一步证实了桩间距计算式的合理性。结果表明:在合理桩间距下,桩间距随着土体黏聚力、抗滑桩正面宽度、侧面宽度的增大而线性递增,随着土体内摩擦角的增大而呈二次曲线式递增,随着滑坡均布推力的增大而呈二次曲线式递减。三维数值模拟证实:随着桩间距的增大,土拱效应逐渐减弱,抗滑桩的抗滑效果逐渐降低;随着桩间距增大,桩侧土体的位移愈来愈大,且越靠近土拱中段,位移变化愈大,而桩端处位移则受桩间距影响较小,在远离抗滑桩的区域相较于更近的区域,土体位移变化幅度较小。
为探究合理的抗滑桩的桩间距,在考虑土拱效应的基础上,提出在合理桩间距下,桩端土拱和桩侧土拱同时发挥功效以抵抗滑坡下推力的假设。根据桩间静力平衡条件以及土体Mohr-Coulomb 强度准则,推导出桩间距计算式,并通过工程实例对算式进行验算,在保证一定安全度的情况下,证实了算式的合理性,并分析了桩间距计算式内各参数对桩间距的影响;而后通过三维数值模拟的分析,进一步证实了桩间距计算式的合理性。结果表明:在合理桩间距下,桩间距随着土体黏聚力、抗滑桩正面宽度、侧面宽度的增大而线性递增,随着土体内摩擦角的增大而呈二次曲线式递增,随着滑坡均布推力的增大而呈二次曲线式递减。三维数值模拟证实:随着桩间距的增大,土拱效应逐渐减弱,抗滑桩的抗滑效果逐渐降低;随着桩间距增大,桩侧土体的位移愈来愈大,且越靠近土拱中段,位移变化愈大,而桩端处位移则受桩间距影响较小,在远离抗滑桩的区域相较于更近的区域,土体位移变化幅度较小。
2024, 54(10): 191-198.
doi: 10.3724/j.gyjzG22100604
摘要:
地铁车站基坑施工建设过程中,基坑土方开挖需要干作业面,基坑降水过程必不可少。在降水井施工完成后,须进行预降水试验来检验能否满足基坑开挖条件及止水帷幕截水效果。但个别建设单位未对此产生足够重视,往往因降水试验所需时间、经济成本,而忽略或放弃筹备进行降水试验,给工程施工埋下一定的安全隐患。基于天津地铁某车站的基坑降水试验数据进行研究分析,发现由于基坑降水井成井施工质量未严格达到要求,造成含水层间相互联通,基坑降水难以满足开挖设计要求。随后,通过采用双液浆注浆加固处理措施封堵隔水层确保其隔水效果,满足基坑降水设计要求的同时,防止了因基坑内疏干降水引发基坑外水位大幅变化对周边环境产生的影响。
地铁车站基坑施工建设过程中,基坑土方开挖需要干作业面,基坑降水过程必不可少。在降水井施工完成后,须进行预降水试验来检验能否满足基坑开挖条件及止水帷幕截水效果。但个别建设单位未对此产生足够重视,往往因降水试验所需时间、经济成本,而忽略或放弃筹备进行降水试验,给工程施工埋下一定的安全隐患。基于天津地铁某车站的基坑降水试验数据进行研究分析,发现由于基坑降水井成井施工质量未严格达到要求,造成含水层间相互联通,基坑降水难以满足开挖设计要求。随后,通过采用双液浆注浆加固处理措施封堵隔水层确保其隔水效果,满足基坑降水设计要求的同时,防止了因基坑内疏干降水引发基坑外水位大幅变化对周边环境产生的影响。
2024, 54(10): 199-204.
doi: 10.3724/j.gyjzG23102513
摘要:
强夯法加固地基具有效果显著、材料节省、工期短等优点,适用于珊瑚礁砂地基加固。为研究强夯法加固珊瑚礁砂地基机理,基于离散元既可以模拟珊瑚礁砂形状、又能较好地模拟强夯过程中土体孔隙率变化的特点,建立强夯法加固珊瑚礁砂地基的数值模型,并通过现场试验结果验证了数值模型的可靠性,最后通过模型分析不同夯击能作用下珊瑚砂的颗粒破碎过程、力链发展与地基沉降,明晰了地基加固的内在机理。研究结果表明:采用的离散元数值模型地基沉降结果与现场夯击试验结果具有较好的一致性,模型误差小、可信度高;强夯作用下,珊瑚砂颗粒孔隙减小,颗粒破碎带逐渐向夯坑两端发展,力链向夯击坑中心集中且呈放射状分布;夯击能越大,地表与地基一定深度范围内沉降越大,颗粒破碎带及力链均沿深度与广度两个方向发展。
强夯法加固地基具有效果显著、材料节省、工期短等优点,适用于珊瑚礁砂地基加固。为研究强夯法加固珊瑚礁砂地基机理,基于离散元既可以模拟珊瑚礁砂形状、又能较好地模拟强夯过程中土体孔隙率变化的特点,建立强夯法加固珊瑚礁砂地基的数值模型,并通过现场试验结果验证了数值模型的可靠性,最后通过模型分析不同夯击能作用下珊瑚砂的颗粒破碎过程、力链发展与地基沉降,明晰了地基加固的内在机理。研究结果表明:采用的离散元数值模型地基沉降结果与现场夯击试验结果具有较好的一致性,模型误差小、可信度高;强夯作用下,珊瑚砂颗粒孔隙减小,颗粒破碎带逐渐向夯坑两端发展,力链向夯击坑中心集中且呈放射状分布;夯击能越大,地表与地基一定深度范围内沉降越大,颗粒破碎带及力链均沿深度与广度两个方向发展。
2024, 54(10): 205-214.
doi: 10.3724/j.gyjzG24022706
摘要:
为了研究荷载效应及侵蚀维度对混凝土中氯离子侵蚀特性的影响及其分析方法,对长期承受持续荷载的轴心受压、偏心受压及无应力构件进行一维及二维氯盐溶液干湿循环试验,分析不同荷载性质、不同侵蚀维度下自由氯离子含量的分布规律,结果表明:无应力状态下,相同侵蚀深度处,二维氯离子侵蚀浓度高于一维侵蚀浓度;轴向压荷载对氯离子的传输有抑制作用,在混凝土表层0~40 mm深度范围内,二维氯离子侵蚀浓度大于相同深度处一维侵蚀浓度,但小于无应力状态下一维侵蚀浓度;偏心拉应力对氯离子传输有加速作用,一维及二维侵蚀时,偏心受拉区氯离子的侵蚀程度均较偏心受压区严重;侵蚀面水平向上的区域侵蚀程度>倾斜面>向下的底面。将荷载效应对氯离子扩散性能的影响采用"等效表观氯离子扩散系数"来表征,并通过试验验证了其适用性;基于试验研究及理论分析,引入维度影响函数对Fick扩散模型进行修正,修正模型计算结果与实测二维氯离子侵蚀结果吻合较好,用修正模型来描述二维氯离子侵蚀特性是可行的。
为了研究荷载效应及侵蚀维度对混凝土中氯离子侵蚀特性的影响及其分析方法,对长期承受持续荷载的轴心受压、偏心受压及无应力构件进行一维及二维氯盐溶液干湿循环试验,分析不同荷载性质、不同侵蚀维度下自由氯离子含量的分布规律,结果表明:无应力状态下,相同侵蚀深度处,二维氯离子侵蚀浓度高于一维侵蚀浓度;轴向压荷载对氯离子的传输有抑制作用,在混凝土表层0~40 mm深度范围内,二维氯离子侵蚀浓度大于相同深度处一维侵蚀浓度,但小于无应力状态下一维侵蚀浓度;偏心拉应力对氯离子传输有加速作用,一维及二维侵蚀时,偏心受拉区氯离子的侵蚀程度均较偏心受压区严重;侵蚀面水平向上的区域侵蚀程度>倾斜面>向下的底面。将荷载效应对氯离子扩散性能的影响采用"等效表观氯离子扩散系数"来表征,并通过试验验证了其适用性;基于试验研究及理论分析,引入维度影响函数对Fick扩散模型进行修正,修正模型计算结果与实测二维氯离子侵蚀结果吻合较好,用修正模型来描述二维氯离子侵蚀特性是可行的。
2024, 54(10): 215-222.
doi: 10.3724/j.gyjzG24040907
摘要:
为了研究木材黏弹性特征对声发射(AE)信号传播行为的影响,在 COMSOL 软件中通过设定木材的黏度系数建立木材试件的有限元仿真模型,并结合木材 AE 试验结果验证了仿真模型的有效性。首先,在杉木试件表面距离左端面 100 mm 处通过信号发生器产生 Hanning 窗调制正弦脉冲信号,并在试件表面距离左端面 300 mm 处以 200 mm 间距放置 2 个 AE 传感器采集 AE 信号,再采用滤波器将传感器采集到的 AE 信号进行去噪处理。其次,对杉木试件进行有限元模拟,得到弹性波在试件中传播的位移云图和在黏弹性材料中的传播规律。最后,通过到达时间差法(Time Difference of Arrival,TDOA)对模拟仿真与试验测量得到的横纵波速度以及时域波形图进行对比。结果表明,模拟仿真 所 得 横 纵 波 速 度 分 别 为 1 118 m / s 和 5 245 m / s, 试 验 所 得 横 纵 波 速 度 分 别 为1 290 m / s 和 5 209 m / s。将仿真模拟波形信号图与试验实测波形图进行对比,其幅值衰减与信号时域波形图都较为吻合。因此,证实了黏弹特性对杉木试件的影响以及仿真模型的有效性。
为了研究木材黏弹性特征对声发射(AE)信号传播行为的影响,在 COMSOL 软件中通过设定木材的黏度系数建立木材试件的有限元仿真模型,并结合木材 AE 试验结果验证了仿真模型的有效性。首先,在杉木试件表面距离左端面 100 mm 处通过信号发生器产生 Hanning 窗调制正弦脉冲信号,并在试件表面距离左端面 300 mm 处以 200 mm 间距放置 2 个 AE 传感器采集 AE 信号,再采用滤波器将传感器采集到的 AE 信号进行去噪处理。其次,对杉木试件进行有限元模拟,得到弹性波在试件中传播的位移云图和在黏弹性材料中的传播规律。最后,通过到达时间差法(Time Difference of Arrival,TDOA)对模拟仿真与试验测量得到的横纵波速度以及时域波形图进行对比。结果表明,模拟仿真 所 得 横 纵 波 速 度 分 别 为 1 118 m / s 和 5 245 m / s, 试 验 所 得 横 纵 波 速 度 分 别 为1 290 m / s 和 5 209 m / s。将仿真模拟波形信号图与试验实测波形图进行对比,其幅值衰减与信号时域波形图都较为吻合。因此,证实了黏弹特性对杉木试件的影响以及仿真模型的有效性。
2024, 54(10): 223-229.
doi: 10.3724/j.gyjzG23051108
摘要:
为探究环境激励下基于模态测试的无损检测方法评估古建筑桥梁结构刚度的可行性,以某跨径29 m的石拱桥为研究对象,依据有限元模型设计虚拟荷载试验,确定中载和偏载工况下满足工程精度要求的最少模态阶次;环境激励下采集石拱桥主梁的竖向振动信息并识别模态参数,进而识别结构的模态位移柔度矩阵;预测石拱桥在等效试验荷载作用下的模态挠度,与有限元模型设计挠度进行比较,计算挠度校验系数,结合现行规范评定桥梁刚度状况。结果表明,基于环境激励可以准确识别石拱桥的模态参数,中载工况下,只需2阶模态参数,偏载工况下,需要3阶模态参数预测的模态挠度便可满足工程精度要求;两种工况作用下,计算的桥梁跨中挠度校验系数均小于1,说明该石拱桥的实际状况较好;模态测试作为一种无损检测方法代替荷载试验评估古建筑石拱桥结构刚度具有较好的工程可行性。
为探究环境激励下基于模态测试的无损检测方法评估古建筑桥梁结构刚度的可行性,以某跨径29 m的石拱桥为研究对象,依据有限元模型设计虚拟荷载试验,确定中载和偏载工况下满足工程精度要求的最少模态阶次;环境激励下采集石拱桥主梁的竖向振动信息并识别模态参数,进而识别结构的模态位移柔度矩阵;预测石拱桥在等效试验荷载作用下的模态挠度,与有限元模型设计挠度进行比较,计算挠度校验系数,结合现行规范评定桥梁刚度状况。结果表明,基于环境激励可以准确识别石拱桥的模态参数,中载工况下,只需2阶模态参数,偏载工况下,需要3阶模态参数预测的模态挠度便可满足工程精度要求;两种工况作用下,计算的桥梁跨中挠度校验系数均小于1,说明该石拱桥的实际状况较好;模态测试作为一种无损检测方法代替荷载试验评估古建筑石拱桥结构刚度具有较好的工程可行性。
2024, 54(10): 230-239.
doi: 10.3724/j.gyjzG23051515
摘要:
地震灾害对文化遗产的影响极大,为预见地震灾害对石窟寺的影响,从致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力等4方面构建了石窟寺地震灾害风险评估模型,确定了地震动峰值加速度、场地类别等23个因子组成评估指标体系,并以云冈石窟为例进行评估。结果表明:云冈石窟中有44%的洞窟地震风险较高,主要集中于西部窟区,整体上呈现西高东低的趋势,与实际结果较为符合,说明石窟寺地震灾害风险评估模型可以对石窟寺地震灾害风险进行定量风险评估,为石寺预防性保护及加强防震减灾管理提供科学依据。
地震灾害对文化遗产的影响极大,为预见地震灾害对石窟寺的影响,从致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力等4方面构建了石窟寺地震灾害风险评估模型,确定了地震动峰值加速度、场地类别等23个因子组成评估指标体系,并以云冈石窟为例进行评估。结果表明:云冈石窟中有44%的洞窟地震风险较高,主要集中于西部窟区,整体上呈现西高东低的趋势,与实际结果较为符合,说明石窟寺地震灾害风险评估模型可以对石窟寺地震灾害风险进行定量风险评估,为石寺预防性保护及加强防震减灾管理提供科学依据。
2024, 54(10): 240-246.
doi: 10.3724/j.gyjzG24050707
摘要:
目前随着施工建造技术的进步,高层建筑的结构形式日趋多样化,其中高位连廊、高空悬挑等结构的应用也日益广泛。高位连廊的安装施工常采用整体提升的施工方案,可以大大降低安装施工难度。整体提升对结构刚度和施工技术有着较高要求,准确计算预拼装时的变形预调值和精确控制施工整体提升过程中的提升力是顺利施工的关键。基于深圳自贸中心项目工程建设,研究了高位连廊整体提升安装施工技术,采用有限元数值分析的方法对施工过程中的连廊变形进行了施工模拟,实现了对"形变"和"力变"的精准控制。同时,研究了整体提升起吊方案的可行性,为整体提升方案的确定提供了重要依据,对后续类似高位连廊的整体提升模拟计算具有一定的借鉴和启发意义。最后,讨论了整体提升的一体化模拟方法、侧向刚度、成型内力等施工过程中的关键问题,对设计和施工一体化分析具有一定的指导作用。
目前随着施工建造技术的进步,高层建筑的结构形式日趋多样化,其中高位连廊、高空悬挑等结构的应用也日益广泛。高位连廊的安装施工常采用整体提升的施工方案,可以大大降低安装施工难度。整体提升对结构刚度和施工技术有着较高要求,准确计算预拼装时的变形预调值和精确控制施工整体提升过程中的提升力是顺利施工的关键。基于深圳自贸中心项目工程建设,研究了高位连廊整体提升安装施工技术,采用有限元数值分析的方法对施工过程中的连廊变形进行了施工模拟,实现了对"形变"和"力变"的精准控制。同时,研究了整体提升起吊方案的可行性,为整体提升方案的确定提供了重要依据,对后续类似高位连廊的整体提升模拟计算具有一定的借鉴和启发意义。最后,讨论了整体提升的一体化模拟方法、侧向刚度、成型内力等施工过程中的关键问题,对设计和施工一体化分析具有一定的指导作用。
