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2025年 第55卷 第2期
2025, 55(2): 1-9.
doi: 10.3724/j.gyjzG24083101
摘要:
为丰富重组竹物理力学性能基础数据,推广重组竹在建筑结构中的应用,制备了5种密度(0.8、0.9、1.0、1.1、1.2g/cm3)、2种组坯方式(纵向组坯和纵横组坯)的慈竹基重组竹材,依据LY/T 3194—2020《结构用重组竹》和GB/T 40247—2021《重组竹》测试分析其密度、耐水性、抗弯、抗压、抗拉、抗剪等13个物理力学性能指标。结果表明:重组竹板材实测密度与设定密度之间存在一定差异,纵向板密度偏差在-3.95%~5.89%,纵横板密度偏差在-5.80%~6.22%;纵向板各物理力学性能整体随密度增加逐渐增强,而纵横板强度随密度变化规律不明显,纵向板的吸水宽度膨胀率为0.69%~2.73%,吸水厚度膨胀率为3.27%~6.56%,抗弯强度为194.5~228.2 MPa,抗弯弹性模量为19.03~28.90 GPa,水平剪切强度为10.8~18.5 MPa;纵横板力学强度整体上低于纵向板,但其横纹抗压、顺纹抗剪强度以及吸水宽度膨胀率高于纵向板。综合所测物理力学强度数据,建议在实际应用中使用0.95 g/cm3以上的重组竹以获得更好的强度稳定性。
为丰富重组竹物理力学性能基础数据,推广重组竹在建筑结构中的应用,制备了5种密度(0.8、0.9、1.0、1.1、1.2g/cm3)、2种组坯方式(纵向组坯和纵横组坯)的慈竹基重组竹材,依据LY/T 3194—2020《结构用重组竹》和GB/T 40247—2021《重组竹》测试分析其密度、耐水性、抗弯、抗压、抗拉、抗剪等13个物理力学性能指标。结果表明:重组竹板材实测密度与设定密度之间存在一定差异,纵向板密度偏差在-3.95%~5.89%,纵横板密度偏差在-5.80%~6.22%;纵向板各物理力学性能整体随密度增加逐渐增强,而纵横板强度随密度变化规律不明显,纵向板的吸水宽度膨胀率为0.69%~2.73%,吸水厚度膨胀率为3.27%~6.56%,抗弯强度为194.5~228.2 MPa,抗弯弹性模量为19.03~28.90 GPa,水平剪切强度为10.8~18.5 MPa;纵横板力学强度整体上低于纵向板,但其横纹抗压、顺纹抗剪强度以及吸水宽度膨胀率高于纵向板。综合所测物理力学强度数据,建议在实际应用中使用0.95 g/cm3以上的重组竹以获得更好的强度稳定性。
2025, 55(2): 10-19.
doi: 10.3724/j.gyjzG24083104
摘要:
以毛竹为原料,制备5种密度、2种组坯方式的重组竹材,测定其物理力学性能指标,为重组竹在建筑结构上的应用提供数据支持。结果表明:毛竹基重组竹耐水性能优异,其板材各力学性能均随密度的增加而表现更优;重组竹纵向板的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、水平剪切强度优于纵横板,而纵横板的顺纹抗剪强度、横纹全部抗压强度、横纹局部抗压强度优于纵向板。在实际应用中,可根据产品需求选择板材的密度及组坯方式。
以毛竹为原料,制备5种密度、2种组坯方式的重组竹材,测定其物理力学性能指标,为重组竹在建筑结构上的应用提供数据支持。结果表明:毛竹基重组竹耐水性能优异,其板材各力学性能均随密度的增加而表现更优;重组竹纵向板的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、水平剪切强度优于纵横板,而纵横板的顺纹抗剪强度、横纹全部抗压强度、横纹局部抗压强度优于纵向板。在实际应用中,可根据产品需求选择板材的密度及组坯方式。
2025, 55(2): 20-30.
doi: 10.3724/j.gyjzG24102102
摘要:
探究重组竹材力学参数的总体分布规律,建立重组竹顺纹抗压强度与其他材性力学参数的回归模型,为重组竹的工程应用提供依据。搜集了2 925个重组竹材性试验数据,利用Kolmogorov-Smirnov检验推断了各力学参数的样本数据与正态分布、对数正态分布、Gumbel分布、Weibull分布以及Cauchy分布的一致性,最后基于各力学参数的最优总体分布,建立了重组竹顺纹抗压强度与其他材性力学参数的回归关系模型。结果表明:重组竹材性力学参数服从偏态分布;线性函数和幂函数能较好地拟合重组竹顺纹抗压强度与其他力学参数之间的关系。
探究重组竹材力学参数的总体分布规律,建立重组竹顺纹抗压强度与其他材性力学参数的回归模型,为重组竹的工程应用提供依据。搜集了2 925个重组竹材性试验数据,利用Kolmogorov-Smirnov检验推断了各力学参数的样本数据与正态分布、对数正态分布、Gumbel分布、Weibull分布以及Cauchy分布的一致性,最后基于各力学参数的最优总体分布,建立了重组竹顺纹抗压强度与其他材性力学参数的回归关系模型。结果表明:重组竹材性力学参数服从偏态分布;线性函数和幂函数能较好地拟合重组竹顺纹抗压强度与其他力学参数之间的关系。
2025, 55(2): 31-43.
doi: 10.3724/j.gyjzG24102104
摘要:
基于慈竹和毛竹两类典型竹种的重组竹销槽承压性能试验,补充验证了竹种、荷载-纤维夹角(LFD)、密度、销栓直径等因素对重组竹销槽承压性能的影响,并对比分析了两类竹种的销槽力学性能及其计算方法的适用性。结果表明:LFD接近0°时重组竹均以纤维胶层直接受剪破坏为主,LFD接近90°时转为纤维弯曲带动胶层受剪破坏,裂纹扩展随LFD增大而加剧,其中毛竹基试件破坏更显著,在LFD为45°时裂纹穿透性更强;随着销栓直径增大重组竹的破坏程度加剧,其中毛竹基更为明显,低密度重组竹试件更易出现早期破坏;慈竹基重组竹试件的刚度和强度均高于毛竹基的,两类竹种重组竹销槽承压刚度均随LFD增大而下降,但慈竹基试件在LFD大于75°时刚度回升,强度则在LFD为45°达到最低值后回升;销栓直径增大时,慈竹基刚度提升但强度下降,毛竹基刚度和强度均先增后减。基于研究结果,构建了适用于不同LFD及销栓直径的慈竹基和毛竹基重组竹销槽承压性能的计算模型。
基于慈竹和毛竹两类典型竹种的重组竹销槽承压性能试验,补充验证了竹种、荷载-纤维夹角(LFD)、密度、销栓直径等因素对重组竹销槽承压性能的影响,并对比分析了两类竹种的销槽力学性能及其计算方法的适用性。结果表明:LFD接近0°时重组竹均以纤维胶层直接受剪破坏为主,LFD接近90°时转为纤维弯曲带动胶层受剪破坏,裂纹扩展随LFD增大而加剧,其中毛竹基试件破坏更显著,在LFD为45°时裂纹穿透性更强;随着销栓直径增大重组竹的破坏程度加剧,其中毛竹基更为明显,低密度重组竹试件更易出现早期破坏;慈竹基重组竹试件的刚度和强度均高于毛竹基的,两类竹种重组竹销槽承压刚度均随LFD增大而下降,但慈竹基试件在LFD大于75°时刚度回升,强度则在LFD为45°达到最低值后回升;销栓直径增大时,慈竹基刚度提升但强度下降,毛竹基刚度和强度均先增后减。基于研究结果,构建了适用于不同LFD及销栓直径的慈竹基和毛竹基重组竹销槽承压性能的计算模型。
2025, 55(2): 44-51.
doi: 10.3724/j.gyjzG24102205
摘要:
为研究榫卯连接和钢填板螺栓连接两类典型重组竹框架梁柱节点的抗震性能,设计制作了2个节点试件并开展了水平低周往复加载试验,对比分析了两类节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、承载能力、强度和刚度退化以及耗能能力等。结果表明:榫卯连接节点的破坏主要由拔榫造成,而钢填板螺栓连接节点的破坏主要由梁端拔出、柱上节点域形成贯通横裂缝及其上螺栓形成弯曲塑性铰造成;两类节点的滞回曲线均呈反"Z"形,但榫卯连接节点的滑移段更短、"捏缩"效应更轻微;钢填板螺栓连接节点承载能力更优越、强度退化更轻微;加载初期,榫卯连接节点刚度高而耗能能力低,但加载中后期,钢填板螺栓连接节点刚度高而耗能能力低。两类节点各具优点,可考虑优势互补,提出整体性能更优的新型重组竹框架梁柱节点。
为研究榫卯连接和钢填板螺栓连接两类典型重组竹框架梁柱节点的抗震性能,设计制作了2个节点试件并开展了水平低周往复加载试验,对比分析了两类节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、承载能力、强度和刚度退化以及耗能能力等。结果表明:榫卯连接节点的破坏主要由拔榫造成,而钢填板螺栓连接节点的破坏主要由梁端拔出、柱上节点域形成贯通横裂缝及其上螺栓形成弯曲塑性铰造成;两类节点的滞回曲线均呈反"Z"形,但榫卯连接节点的滑移段更短、"捏缩"效应更轻微;钢填板螺栓连接节点承载能力更优越、强度退化更轻微;加载初期,榫卯连接节点刚度高而耗能能力低,但加载中后期,钢填板螺栓连接节点刚度高而耗能能力低。两类节点各具优点,可考虑优势互补,提出整体性能更优的新型重组竹框架梁柱节点。
2025, 55(2): 52-59.
doi: 10.3724/j.gyjzG24111103
摘要:
重组竹具有优异的力学性能,是一种满足可持续发展要求的绿色建筑材料。为进一步完善重组竹构件基础理论研究,对重组竹实腹梁和桁架开展四点加载静力弯曲试验,探究顺纹方向水平胶合和竖向胶合方式对重组竹实腹梁、榫口式和夹板式连接方式对重组竹桁架力学行为的影响。结果表明:重组竹实腹梁破坏均由指接位置拉裂引起,垂直顺纹方向水平胶合时指接位置不易拉裂,榫口式连接桁架呈现下弦杆连接处拉裂的强度破坏模式,而夹板式连接桁架为平面外失稳;两种类型的实腹梁刚度基本一致,但顺纹方向竖向胶合的实腹梁的承载力更高,材料强度发挥更充分;两种类型的桁架承载力基本相等,但榫口式连接桁架刚度更高。基于研究结果,建议在工程实践时,实腹梁采用垂直顺纹方向水平胶合,桁架杆件采用榫口式连接。
重组竹具有优异的力学性能,是一种满足可持续发展要求的绿色建筑材料。为进一步完善重组竹构件基础理论研究,对重组竹实腹梁和桁架开展四点加载静力弯曲试验,探究顺纹方向水平胶合和竖向胶合方式对重组竹实腹梁、榫口式和夹板式连接方式对重组竹桁架力学行为的影响。结果表明:重组竹实腹梁破坏均由指接位置拉裂引起,垂直顺纹方向水平胶合时指接位置不易拉裂,榫口式连接桁架呈现下弦杆连接处拉裂的强度破坏模式,而夹板式连接桁架为平面外失稳;两种类型的实腹梁刚度基本一致,但顺纹方向竖向胶合的实腹梁的承载力更高,材料强度发挥更充分;两种类型的桁架承载力基本相等,但榫口式连接桁架刚度更高。基于研究结果,建议在工程实践时,实腹梁采用垂直顺纹方向水平胶合,桁架杆件采用榫口式连接。
2025, 55(2): 60-72.
doi: 10.3724/j.gyjzG24030514
摘要:
随着全球化程度加深,全球城市在文化、人才、资本等资源上的竞争日益激烈,城市治理水平成为吸引资源的关键。城市更新是我国当下重要城市发展方式和公共服务水平提升契机,其中工业历史地段城市更新是兼具重要性、复杂性和紧迫性的代表,多元主体共同参与是其实现公共利益的必要手段。文章关注工业历史地段在城市更新过程中保障公共利益的路径机制、影响因素和保障策略。以我国上海的红坊地块两轮城市更新和波兰罗兹的EC1城市更新为例,建立“参与主体-更新制度-更新效应”的框架,梳理其多元主体协作机制、政策路径与制度体系;从公共利益的视角,对其综合维度的更新成效进行评价,探讨城市更新空间治理机制对工业历史地段公共利益实现的影响因素与保障策略,从国际案例中吸收经验,以助力我国城市实现公共利益导向的高质量和可持续发展。
随着全球化程度加深,全球城市在文化、人才、资本等资源上的竞争日益激烈,城市治理水平成为吸引资源的关键。城市更新是我国当下重要城市发展方式和公共服务水平提升契机,其中工业历史地段城市更新是兼具重要性、复杂性和紧迫性的代表,多元主体共同参与是其实现公共利益的必要手段。文章关注工业历史地段在城市更新过程中保障公共利益的路径机制、影响因素和保障策略。以我国上海的红坊地块两轮城市更新和波兰罗兹的EC1城市更新为例,建立“参与主体-更新制度-更新效应”的框架,梳理其多元主体协作机制、政策路径与制度体系;从公共利益的视角,对其综合维度的更新成效进行评价,探讨城市更新空间治理机制对工业历史地段公共利益实现的影响因素与保障策略,从国际案例中吸收经验,以助力我国城市实现公共利益导向的高质量和可持续发展。
2025, 55(2): 73-81.
doi: 10.3724/j.gyjzG23032006
摘要:
机场枢纽战略赋能作用愈加凸显,“港城一体、港产融合”成为新常态下提升区域综合实力的城市发展新模式。机场站前区发挥着延续机场功能与承载城市活动的双重作用。目前国内大多数大型机场站前空间未能有效发挥与城市机能的关联作用,未能满足机场站前区的综合功能需求。基于问题梳理,依托城市触媒和空间句法理论,强调发挥机场内外连接的交通枢纽作用,以西安T5航站楼站前商务区为例,提出相应规划策略,以期为国内大型现代化机场站前区建设提供参考。
机场枢纽战略赋能作用愈加凸显,“港城一体、港产融合”成为新常态下提升区域综合实力的城市发展新模式。机场站前区发挥着延续机场功能与承载城市活动的双重作用。目前国内大多数大型机场站前空间未能有效发挥与城市机能的关联作用,未能满足机场站前区的综合功能需求。基于问题梳理,依托城市触媒和空间句法理论,强调发挥机场内外连接的交通枢纽作用,以西安T5航站楼站前商务区为例,提出相应规划策略,以期为国内大型现代化机场站前区建设提供参考。
2025, 55(2): 82-91.
doi: 10.3724/j.gyjzG24101702
摘要:
探究视觉感知下徽州街巷空间建筑色彩特征,旨在通过量化主观色彩体验转化为客观数据,精准分析其独特的色彩构成与分布规律。以徽州宏村街巷为例,在静态视觉感知下,通过色彩直方图和通道可视化图分析界面色彩数值及空间分布特征;在动态视觉感知下,通过连续界面的色彩属性变化,并引入色彩美度与色彩相似度,探讨动态感知下的色彩特征。结果表明:1)静态感知中,徽州街巷建筑以暖色调与低彩度为主,明度分布增强了色彩层次。2)色相在0°~60°区间,彩度在0~33区间呈现连续分布;明度各区间都呈现出连续性,中明度区间最为明显,其次高明度,最后为低明度。3)大多数界面色彩和谐度稳定在0.6~0.9区间,呈现高和谐度,但相邻界面间和谐度变化较随机。色彩相似度集中在0.7~0.9区间,呈现稳态波动。基于量化结果,提出徽州建筑色彩控制策略,为传统建筑保护与现代设计提供科学依据。
探究视觉感知下徽州街巷空间建筑色彩特征,旨在通过量化主观色彩体验转化为客观数据,精准分析其独特的色彩构成与分布规律。以徽州宏村街巷为例,在静态视觉感知下,通过色彩直方图和通道可视化图分析界面色彩数值及空间分布特征;在动态视觉感知下,通过连续界面的色彩属性变化,并引入色彩美度与色彩相似度,探讨动态感知下的色彩特征。结果表明:1)静态感知中,徽州街巷建筑以暖色调与低彩度为主,明度分布增强了色彩层次。2)色相在0°~60°区间,彩度在0~33区间呈现连续分布;明度各区间都呈现出连续性,中明度区间最为明显,其次高明度,最后为低明度。3)大多数界面色彩和谐度稳定在0.6~0.9区间,呈现高和谐度,但相邻界面间和谐度变化较随机。色彩相似度集中在0.7~0.9区间,呈现稳态波动。基于量化结果,提出徽州建筑色彩控制策略,为传统建筑保护与现代设计提供科学依据。
2025, 55(2): 92-100.
doi: 10.3724/j.gyjzG23102907
摘要:
针对现阶段评价方法效率低、精度低以及缺乏科学的评价体系等问题,设计出BP神经网络和层次分析法相结合的评价方法,在具体的评估流程中,通过构建评价体系、计算指标权值、创建网络结构、选定训练样本以及对模型进行验证来实现。首先对低影响开发理念下的景观设计进行分析,找出现存的问题并构建评价体系,然后利用层次分析法构建递阶层次模型以及确定各指标权重,再通过构建BP神经网络模型并用样本数据对模型进行训练,最后在100个样本中选取10个样本进行仿真测试并应用于实际案例之中。结果表明:该方法相较于传统单一的层次分析法和BP神经网络评价模型具有更高的评价精度,在案例应用中测试结果与专家评估结果一致,使得低影响开发理念下景观设计的评价效果理想,可以有效地适应现代景观设计中的复杂性与多样性,为相关的从业人员提供科学的参考意见。
针对现阶段评价方法效率低、精度低以及缺乏科学的评价体系等问题,设计出BP神经网络和层次分析法相结合的评价方法,在具体的评估流程中,通过构建评价体系、计算指标权值、创建网络结构、选定训练样本以及对模型进行验证来实现。首先对低影响开发理念下的景观设计进行分析,找出现存的问题并构建评价体系,然后利用层次分析法构建递阶层次模型以及确定各指标权重,再通过构建BP神经网络模型并用样本数据对模型进行训练,最后在100个样本中选取10个样本进行仿真测试并应用于实际案例之中。结果表明:该方法相较于传统单一的层次分析法和BP神经网络评价模型具有更高的评价精度,在案例应用中测试结果与专家评估结果一致,使得低影响开发理念下景观设计的评价效果理想,可以有效地适应现代景观设计中的复杂性与多样性,为相关的从业人员提供科学的参考意见。
2025, 55(2): 101-110.
doi: 10.3724/j.gyjzG22092410
摘要:
采用有限元分析软件ABAQUS建立了榫卯剪力墙数值分析模型,研究不同榫孔构造对榫卯剪力墙受力性能的影响,从剪力墙受力性能、整体破坏形态及局部破坏形态等方面进行了对比分析。结果表明:根据各新旧混凝土结合面的受力情况混合设置不同接触模型,能够较为准确地模拟榫卯剪力墙中各结合面间的相互作用。设置组合形状构造的榫孔会使榫卯剪力墙峰值前的变形能力有所提高,承载力有所下降;组合形状榫孔构造的榫卯剪力墙受拉侧底部裂缝开展程度增大,榫头根部及中部贯通孔洞处裂缝开展程度明显降低,能够缓解榫头边角位置的局部损伤,延缓榫头局部混凝土的压溃。
采用有限元分析软件ABAQUS建立了榫卯剪力墙数值分析模型,研究不同榫孔构造对榫卯剪力墙受力性能的影响,从剪力墙受力性能、整体破坏形态及局部破坏形态等方面进行了对比分析。结果表明:根据各新旧混凝土结合面的受力情况混合设置不同接触模型,能够较为准确地模拟榫卯剪力墙中各结合面间的相互作用。设置组合形状构造的榫孔会使榫卯剪力墙峰值前的变形能力有所提高,承载力有所下降;组合形状榫孔构造的榫卯剪力墙受拉侧底部裂缝开展程度增大,榫头根部及中部贯通孔洞处裂缝开展程度明显降低,能够缓解榫头边角位置的局部损伤,延缓榫头局部混凝土的压溃。
2025, 55(2): 111-120.
doi: 10.3724/j.gyjzG24042815
摘要:
电厂二次扩建工程会加剧新建和既有冷却塔群的风致干扰效应,而塔群干扰是引起冷却塔风毁倒塌的重要原因之一,现行规范和现有研究忽略了此类情况下冷却塔风荷载极值的取值研究。以广西钦州某电厂新建与既有同尺寸冷却塔群为对象,在既有串列双塔组合的基础上,再考虑新建冷却塔的三塔、四塔组合共240个工况,采用刚体测压风洞试验分析新、老冷却塔表面风压平均和脉动分布特性。在此基础上,以整体阻力系数为准则定量对比分析不同塔群组合形式下新建塔和既有塔的干扰效应,提出了新建和既有冷却塔静力和极值干扰因子,探讨了新建对既有冷却塔表面平均和脉动风压分布的影响机制,建立了新建和既有冷却塔群极值风压取值模型。研究表明:此类同尺寸新建冷却塔(群)对既有冷却塔群之间的干扰效应显著,具体表现为受扰塔来流向侧前方施扰塔的存在加剧了前后塔间的相互干扰效应,受扰塔与干扰建筑布局形成的“夹道效应”增强了干扰效应,其中以“夹道效应”的不利影响尤为显著,既有塔最大极值干扰因子相比增大了7%;三塔组合最不利工况下其静力干扰因子增大8.7%。
电厂二次扩建工程会加剧新建和既有冷却塔群的风致干扰效应,而塔群干扰是引起冷却塔风毁倒塌的重要原因之一,现行规范和现有研究忽略了此类情况下冷却塔风荷载极值的取值研究。以广西钦州某电厂新建与既有同尺寸冷却塔群为对象,在既有串列双塔组合的基础上,再考虑新建冷却塔的三塔、四塔组合共240个工况,采用刚体测压风洞试验分析新、老冷却塔表面风压平均和脉动分布特性。在此基础上,以整体阻力系数为准则定量对比分析不同塔群组合形式下新建塔和既有塔的干扰效应,提出了新建和既有冷却塔静力和极值干扰因子,探讨了新建对既有冷却塔表面平均和脉动风压分布的影响机制,建立了新建和既有冷却塔群极值风压取值模型。研究表明:此类同尺寸新建冷却塔(群)对既有冷却塔群之间的干扰效应显著,具体表现为受扰塔来流向侧前方施扰塔的存在加剧了前后塔间的相互干扰效应,受扰塔与干扰建筑布局形成的“夹道效应”增强了干扰效应,其中以“夹道效应”的不利影响尤为显著,既有塔最大极值干扰因子相比增大了7%;三塔组合最不利工况下其静力干扰因子增大8.7%。
2025, 55(2): 121-129.
doi: 10.3724/j.gyjzG22051602
摘要:
分析横隔板的布置方式对变截面波形钢腹板组合箱梁桥的影响,运用有限元软件,建立桥梁实体模型进行分析。通过改变荷载作用形式,以桥梁自身的翘曲变形、畸变应力、扭转应力等参数为依据,详细分析了波形钢腹板桥在不同的横隔板布置间距、布置数量下,桥梁的扭转与畸变效应。研究结果表明:在偏心集中荷载作用下,顶板处所受应力最大,且最大扭转应力仅为最大畸变应力的40%;某一截面抗畸变能力的大小主要由距离其最近的两个横隔板间距离决定;横隔板布置位置远近与截面抗扭转能力大小不成正比;与畸变荷载作用相比,在扭转荷载作用下,横隔板处应力波动更为明显;相比于纵向翘曲位移,横隔板的设置对桥梁横向翘曲位移的影响更显著;在跨中设置横隔板对桥梁抗畸变能力影响较大。
分析横隔板的布置方式对变截面波形钢腹板组合箱梁桥的影响,运用有限元软件,建立桥梁实体模型进行分析。通过改变荷载作用形式,以桥梁自身的翘曲变形、畸变应力、扭转应力等参数为依据,详细分析了波形钢腹板桥在不同的横隔板布置间距、布置数量下,桥梁的扭转与畸变效应。研究结果表明:在偏心集中荷载作用下,顶板处所受应力最大,且最大扭转应力仅为最大畸变应力的40%;某一截面抗畸变能力的大小主要由距离其最近的两个横隔板间距离决定;横隔板布置位置远近与截面抗扭转能力大小不成正比;与畸变荷载作用相比,在扭转荷载作用下,横隔板处应力波动更为明显;相比于纵向翘曲位移,横隔板的设置对桥梁横向翘曲位移的影响更显著;在跨中设置横隔板对桥梁抗畸变能力影响较大。
2025, 55(2): 130-137.
doi: 10.3724/j.gyjzG22071402
摘要:
为研究覆板及插板加强对方钢管节点平面内抗弯性能的影响,对支主管宽度比β=0.8的未加强和覆板加强、竖向插板加强节点,以及等宽节点试件进行静力加载试验,分析了节点的破坏模式、弯矩-应变和弯矩-转角曲线,建立了β=0.4,0.6,0.8的未加强、覆板加强及插板加强节点有限元模型,并进行节点抗弯承载机理分析。试验表明:覆板及竖向插板对节点抗弯能力的加强效果明显,竖向插板加强节点的抗弯承载力和初始刚度较未加强节点提高可达71%和123%;竖向插板加强可较好保护支管根部焊缝,将破坏转移为支管屈服;覆板则通过保护主管翼缘,将节点的破坏模式由主管翼缘屈服变为覆板屈服;加强节点的延性较好,但其承载力和刚度低于等宽节点。进一步的机理分析表明:覆板对主管翼缘的局部加厚可提高其受压刚度,进而提高节点的抗弯能力;竖向插板则通过加劲肋效应增强节点域抗弯刚度,保护支管根部焊缝,实现节点的抗弯加强。
为研究覆板及插板加强对方钢管节点平面内抗弯性能的影响,对支主管宽度比β=0.8的未加强和覆板加强、竖向插板加强节点,以及等宽节点试件进行静力加载试验,分析了节点的破坏模式、弯矩-应变和弯矩-转角曲线,建立了β=0.4,0.6,0.8的未加强、覆板加强及插板加强节点有限元模型,并进行节点抗弯承载机理分析。试验表明:覆板及竖向插板对节点抗弯能力的加强效果明显,竖向插板加强节点的抗弯承载力和初始刚度较未加强节点提高可达71%和123%;竖向插板加强可较好保护支管根部焊缝,将破坏转移为支管屈服;覆板则通过保护主管翼缘,将节点的破坏模式由主管翼缘屈服变为覆板屈服;加强节点的延性较好,但其承载力和刚度低于等宽节点。进一步的机理分析表明:覆板对主管翼缘的局部加厚可提高其受压刚度,进而提高节点的抗弯能力;竖向插板则通过加劲肋效应增强节点域抗弯刚度,保护支管根部焊缝,实现节点的抗弯加强。
2025, 55(2): 138-145.
doi: 10.3724/j.gyjzG23070607
摘要:
为探讨钢结构梁柱半刚性节点三参数幂函数弯矩-转角曲线形状系数的精准性,采用有限元软件ANSYS对其进行仿真分析。针对外伸端板半刚性连接典型节点,分别建立了有限元实体模型和组件法的三参数幂函数模型,与试验结果进行验证,并通过有限元实体模型和组件法-三参数幂函数模型,基于韦伯分布,拟合了外伸端板半刚性连接形状系数的实用计算公式。结果表明:基于韦伯分布建立的外伸端板半刚性连接节点的形状系数计算公式,与已有计算公式比较,具有更高的精度;通过赋予Combin 39单元由组件法-三参数幂函数获得的弯矩-转角曲线建立有限元简化模型来进行设计,不仅能较为精准地模拟节点的性能,而且相对于有限元实体模型更为简便,便于在实际工程中应用,为设计钢结构梁柱非线性半刚性节点提供可靠的参考和依据。
为探讨钢结构梁柱半刚性节点三参数幂函数弯矩-转角曲线形状系数的精准性,采用有限元软件ANSYS对其进行仿真分析。针对外伸端板半刚性连接典型节点,分别建立了有限元实体模型和组件法的三参数幂函数模型,与试验结果进行验证,并通过有限元实体模型和组件法-三参数幂函数模型,基于韦伯分布,拟合了外伸端板半刚性连接形状系数的实用计算公式。结果表明:基于韦伯分布建立的外伸端板半刚性连接节点的形状系数计算公式,与已有计算公式比较,具有更高的精度;通过赋予Combin 39单元由组件法-三参数幂函数获得的弯矩-转角曲线建立有限元简化模型来进行设计,不仅能较为精准地模拟节点的性能,而且相对于有限元实体模型更为简便,便于在实际工程中应用,为设计钢结构梁柱非线性半刚性节点提供可靠的参考和依据。
2025, 55(2): 146-155.
doi: 10.3724/j.gyjzG22101602
摘要:
为研究加筋圆钢管贫镁矿石混凝土的轴拉性能,探究低品位菱镁矿配置的混凝土作为钢管轴拉试件的核心混凝土的可行性和配纵向筋对钢管混凝土试件的轴拉性能的影响,以是否配筋和混凝土种类为变化参数进行了8根试件的轴拉试验和相应的推出试验。推出试验中钢管外壁各测点处的平均应变随着轴向荷载的增加呈线性增长,上中下三个测点处的最大应变比值约为8∶4∶1,贫镁矿钢管混凝土的界面极限黏结强度在0.67~0.73 MPa之间,强于普通混凝土(该结论只适用于C40混凝土);轴拉试验试件在L/3和L/4截面处破坏,断面为水平裂口;内填贫镁矿混凝土的试件极限承载力相比普通混凝土试件提升约5%;内配纵筋可以有效提升试件的极限承载力,内部纵筋在试件到达极限承载力时已经屈服;最后在课题组前期拟合出的圆钢管混凝土轴拉承载力计算式的基础上,提出了一种新的与钢管壁厚和直径比值相关的配筋圆钢管混凝土轴拉承载力计算式,经计算与试验误差为2.2%,精确度较高。
为研究加筋圆钢管贫镁矿石混凝土的轴拉性能,探究低品位菱镁矿配置的混凝土作为钢管轴拉试件的核心混凝土的可行性和配纵向筋对钢管混凝土试件的轴拉性能的影响,以是否配筋和混凝土种类为变化参数进行了8根试件的轴拉试验和相应的推出试验。推出试验中钢管外壁各测点处的平均应变随着轴向荷载的增加呈线性增长,上中下三个测点处的最大应变比值约为8∶4∶1,贫镁矿钢管混凝土的界面极限黏结强度在0.67~0.73 MPa之间,强于普通混凝土(该结论只适用于C40混凝土);轴拉试验试件在L/3和L/4截面处破坏,断面为水平裂口;内填贫镁矿混凝土的试件极限承载力相比普通混凝土试件提升约5%;内配纵筋可以有效提升试件的极限承载力,内部纵筋在试件到达极限承载力时已经屈服;最后在课题组前期拟合出的圆钢管混凝土轴拉承载力计算式的基础上,提出了一种新的与钢管壁厚和直径比值相关的配筋圆钢管混凝土轴拉承载力计算式,经计算与试验误差为2.2%,精确度较高。
2025, 55(2): 156-165.
doi: 10.3724/j.gyjzG22120407
摘要:
为改善钢-超高性能混凝土(UHPC)华夫桥面板负弯矩区力学性能,以实际工程文昌桥为背景,提出了一种错缝型连接节点,并设计制作了4组钢-UHPC华夫桥面板节点试件进行抗弯试验,对比分析钢纤维类型、接缝类型等不同因素对试件破坏模式、承载力、钢筋应变、裂缝延展等性能的影响,并对钢-UHPC华夫桥面板在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的力学性能进行评价分析。研究结果表明:各试件表现为典型的延性受弯破坏,裂缝集中于加载点下方和节点区域;错缝型节点和端勾型纤维均能有效提高试件的承载性能和变形能力;各试件裂缝发展曲线存在持缝和持力两个阶段,当裂缝宽度为3 mm时,对缝型试件DD较DZ承担荷载提升14.8%,而错缝型试件CD较CZ提升幅度仅为5.3%;在正常使用极限状态和承载能力极限状态下,UHPC华夫桥面板均具有优异的承载性能,并且满足“强节点、弱构件”设计要求。
为改善钢-超高性能混凝土(UHPC)华夫桥面板负弯矩区力学性能,以实际工程文昌桥为背景,提出了一种错缝型连接节点,并设计制作了4组钢-UHPC华夫桥面板节点试件进行抗弯试验,对比分析钢纤维类型、接缝类型等不同因素对试件破坏模式、承载力、钢筋应变、裂缝延展等性能的影响,并对钢-UHPC华夫桥面板在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的力学性能进行评价分析。研究结果表明:各试件表现为典型的延性受弯破坏,裂缝集中于加载点下方和节点区域;错缝型节点和端勾型纤维均能有效提高试件的承载性能和变形能力;各试件裂缝发展曲线存在持缝和持力两个阶段,当裂缝宽度为3 mm时,对缝型试件DD较DZ承担荷载提升14.8%,而错缝型试件CD较CZ提升幅度仅为5.3%;在正常使用极限状态和承载能力极限状态下,UHPC华夫桥面板均具有优异的承载性能,并且满足“强节点、弱构件”设计要求。
2025, 55(2): 166-176.
doi: 10.3724/j.gyjzG22121304
摘要:
钢-混凝土组合结构凭借良好的受力性能,在工程中的应用越发广泛。抗剪连接件对于保证钢结构与混凝土结构共同受力十分重要。提出了一种带翼缘双折型钢板剪力键,旨在获得较好的承载力与变形能力。设计并开展了双折板剪力键水平推出试验,对比分析了双折板剪力键与普通栓钉的力学性能。基于推出试验结果,建立了有限元模型,进一步考察了折板高度、厚度及开孔直径等参数对剪力键力学性能的影响规律,主要结论如下:双折型剪力键具有半刚性特点,与栓钉相比滑移荷载提高60%以上,极限承载力提高50%左右,同时具有较好的变形能力,其约束区域更大;双折型剪力键约束下的混凝土应变分布相对均匀,相同加载荷载状况下,应变值较小,表明该剪力键与混凝土板结合更好,传力更加均匀。随折板厚度增加,剪力键极限承载力提高明显,但其变形能力整体上变化不明显;随折板高度降低至80 mm以下时,承载力有所提高,但变形能力有所降低;开孔直径越大,剪力键的承载力越低,变形能力呈先增长再降低的趋势;最终得到双折型钢板剪力键较为合理的设计尺寸:厚度6 mm、高度80~90 mm、开孔直径25 mm。
钢-混凝土组合结构凭借良好的受力性能,在工程中的应用越发广泛。抗剪连接件对于保证钢结构与混凝土结构共同受力十分重要。提出了一种带翼缘双折型钢板剪力键,旨在获得较好的承载力与变形能力。设计并开展了双折板剪力键水平推出试验,对比分析了双折板剪力键与普通栓钉的力学性能。基于推出试验结果,建立了有限元模型,进一步考察了折板高度、厚度及开孔直径等参数对剪力键力学性能的影响规律,主要结论如下:双折型剪力键具有半刚性特点,与栓钉相比滑移荷载提高60%以上,极限承载力提高50%左右,同时具有较好的变形能力,其约束区域更大;双折型剪力键约束下的混凝土应变分布相对均匀,相同加载荷载状况下,应变值较小,表明该剪力键与混凝土板结合更好,传力更加均匀。随折板厚度增加,剪力键极限承载力提高明显,但其变形能力整体上变化不明显;随折板高度降低至80 mm以下时,承载力有所提高,但变形能力有所降低;开孔直径越大,剪力键的承载力越低,变形能力呈先增长再降低的趋势;最终得到双折型钢板剪力键较为合理的设计尺寸:厚度6 mm、高度80~90 mm、开孔直径25 mm。
2025, 55(2): 177-186.
doi: 10.3724/j.gyjzG24091401
摘要:
为了研究质量调谐式组合柱(Tuned-mass type composite column,TMTCC)的轴压力学性能,设计加工7组TMTCC试件,每组2个,对其进行轴压试验和数值模拟,分析了长径比和径厚比对TMTCC承载能力的影响;根据规范GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》和T/CCES 7—2020《中空夹层钢管混凝土结构技术规程》,建立了TMTCC轴压极限承载力的预测算式,并通过试验和数值结果进行验证。结果表明:TMTCC试件的轴压极限承载力随着长径比和径厚比的增大而趋于减小;弹簧和阻尼器可以有效防止TMTCC内柱的滑动倾斜和整体屈曲,保障内、外柱协同变形,充分发挥TMTCC的竖向承载能力;数值模型和计算式得到的预测结果与试验结果吻合良好,可用于TMTCC的分析与设计。
为了研究质量调谐式组合柱(Tuned-mass type composite column,TMTCC)的轴压力学性能,设计加工7组TMTCC试件,每组2个,对其进行轴压试验和数值模拟,分析了长径比和径厚比对TMTCC承载能力的影响;根据规范GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》和T/CCES 7—2020《中空夹层钢管混凝土结构技术规程》,建立了TMTCC轴压极限承载力的预测算式,并通过试验和数值结果进行验证。结果表明:TMTCC试件的轴压极限承载力随着长径比和径厚比的增大而趋于减小;弹簧和阻尼器可以有效防止TMTCC内柱的滑动倾斜和整体屈曲,保障内、外柱协同变形,充分发挥TMTCC的竖向承载能力;数值模型和计算式得到的预测结果与试验结果吻合良好,可用于TMTCC的分析与设计。
2025, 55(2): 187-194.
doi: 10.3724/j.gyjzG22112816
摘要:
基于颗粒流理论,运用EDEM计算软件对杂填土和软土互嵌沉降过程进行数值模拟。在10,30,50 mm三种杂填土颗粒粒径情况下,通过分析互嵌过程中软土颗粒的速度场、位移场以及应力场,研究杂填土粒径对互嵌的影响。结果表明:当杂填土颗粒粒径较大时,软土颗粒的速度分布不均匀,杂填土孔隙通道内软土颗粒速度较大。随着杂填土颗粒粒径的减小,软土速度分布逐渐均匀,孔隙通道内的软土受到向上的挤压力也随之降低,导致互嵌沉降减小。杂填土和软土颗粒互嵌沉降主要受到软土表面土层的影响。从力学角度分析得到互嵌产生的原因是互嵌中接触力方向不断变化,逐渐发展形成拱形力链,而拱形力链上方的颗粒因力链较弱且受周围颗粒错动的影响而向上运动。
基于颗粒流理论,运用EDEM计算软件对杂填土和软土互嵌沉降过程进行数值模拟。在10,30,50 mm三种杂填土颗粒粒径情况下,通过分析互嵌过程中软土颗粒的速度场、位移场以及应力场,研究杂填土粒径对互嵌的影响。结果表明:当杂填土颗粒粒径较大时,软土颗粒的速度分布不均匀,杂填土孔隙通道内软土颗粒速度较大。随着杂填土颗粒粒径的减小,软土速度分布逐渐均匀,孔隙通道内的软土受到向上的挤压力也随之降低,导致互嵌沉降减小。杂填土和软土颗粒互嵌沉降主要受到软土表面土层的影响。从力学角度分析得到互嵌产生的原因是互嵌中接触力方向不断变化,逐渐发展形成拱形力链,而拱形力链上方的颗粒因力链较弱且受周围颗粒错动的影响而向上运动。
2025, 55(2): 195-205.
doi: 10.3724/j.gyjzG23101705
摘要:
传统真空预压法处理工程废泥浆时效果往往不理想,竖直排水板容易发生弯曲变形,为提高排水固结效果,考虑水平排水板与竖直排水板在真空预压法中各自的处理特点,提出水平联合竖直排水板真空预压分层处理工程废泥浆的办法。通过6组室内模型试验,研究分析水平排水板-真空预压法(PHDs)、竖直排水板-真空预压法(PVDs)以及水平联合竖直排水板-真空预压法(PHDs-PVDs)三种真空预压方式的优缺点,以选取更高效的真空预压法处理工程废浆。对比研究不同试验组的真空度、孔隙水压力消散、土体表面沉降、累积排水量、真空以及真空固结后土体含水量和十字板剪切强度等试验结果。试验结果表明:采用PVDs时底部处理效果不够理想,一般土体的加固效果沿着土层深度不断减弱,当采用PHDs-PVDs时可有效改善深层土体的加固效果,在较高的真空压力以及上部土体自重所提供的堆载应力可有效促进底部土体的真空固结;采用PHDs时整体加固效果比采用PVDs的处理效果更佳,但每两层排水板中间以及土层表面排水路径较长,导致处理效果不佳;采用PHDs-PVDs时,可同时提升上层土体以及底层土体的强度,使得整体处理效果更加均匀;采用PHDs-PVDs处理时累积排水量与PHDs、PVDs相比分别提升10.30%、23.01%;土体平均强度能达到18~24 kPa,比PHDs的整体处理效果提升20%左右,比PVDs提升25%~35%。
传统真空预压法处理工程废泥浆时效果往往不理想,竖直排水板容易发生弯曲变形,为提高排水固结效果,考虑水平排水板与竖直排水板在真空预压法中各自的处理特点,提出水平联合竖直排水板真空预压分层处理工程废泥浆的办法。通过6组室内模型试验,研究分析水平排水板-真空预压法(PHDs)、竖直排水板-真空预压法(PVDs)以及水平联合竖直排水板-真空预压法(PHDs-PVDs)三种真空预压方式的优缺点,以选取更高效的真空预压法处理工程废浆。对比研究不同试验组的真空度、孔隙水压力消散、土体表面沉降、累积排水量、真空以及真空固结后土体含水量和十字板剪切强度等试验结果。试验结果表明:采用PVDs时底部处理效果不够理想,一般土体的加固效果沿着土层深度不断减弱,当采用PHDs-PVDs时可有效改善深层土体的加固效果,在较高的真空压力以及上部土体自重所提供的堆载应力可有效促进底部土体的真空固结;采用PHDs时整体加固效果比采用PVDs的处理效果更佳,但每两层排水板中间以及土层表面排水路径较长,导致处理效果不佳;采用PHDs-PVDs时,可同时提升上层土体以及底层土体的强度,使得整体处理效果更加均匀;采用PHDs-PVDs处理时累积排水量与PHDs、PVDs相比分别提升10.30%、23.01%;土体平均强度能达到18~24 kPa,比PHDs的整体处理效果提升20%左右,比PVDs提升25%~35%。
2025, 55(2): 206-215.
doi: 10.3724/j.gyjzG22110711
摘要:
采用浸没燃烧工艺产生的生活垃圾填埋场渗滤液污泥具有有机质含量和重金属含量低但液性指数和含盐量高的特点,属于新型污泥。分别采用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥固化渗滤液污泥,对固化污泥试样进行无侧限抗压强度试验和浸泡试验,以评估水泥对高含盐量渗滤液污泥的强度和水稳定性的加固效果;同时,对固化污泥试样进行微观测试,以探索水泥固化效应的微观控制机制。结果表明:1)普通硅酸盐水泥对高含盐量渗滤液污泥的固化效果不理想;2)掺入10%的硫铝酸盐水泥,固化污泥养护28 d的无侧限抗压强度满足填埋要求;3)当硫铝酸盐水泥的掺量不小于50%时,养护28 d的固化污泥试样浸泡28 d后的无侧限抗压强度能满足填埋要求;4)硫铝酸盐水泥掺入后所生成的具有胶结效应的C-S-H凝胶,导致污泥的微观结构更加致密,是硫铝酸盐水泥固化高含盐量渗滤液污泥强度提升的微观控制机制;5)硫铝酸盐水泥固化试样内部可溶盐污泥颗粒随浸泡时间的增加逐渐溶解并引致C-S-H凝胶的断裂和散落及诱发微观胶结形态破坏,是硫铝酸盐水泥固化高含盐量渗滤液污泥浸水劣化的微观控制机制。
采用浸没燃烧工艺产生的生活垃圾填埋场渗滤液污泥具有有机质含量和重金属含量低但液性指数和含盐量高的特点,属于新型污泥。分别采用普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥固化渗滤液污泥,对固化污泥试样进行无侧限抗压强度试验和浸泡试验,以评估水泥对高含盐量渗滤液污泥的强度和水稳定性的加固效果;同时,对固化污泥试样进行微观测试,以探索水泥固化效应的微观控制机制。结果表明:1)普通硅酸盐水泥对高含盐量渗滤液污泥的固化效果不理想;2)掺入10%的硫铝酸盐水泥,固化污泥养护28 d的无侧限抗压强度满足填埋要求;3)当硫铝酸盐水泥的掺量不小于50%时,养护28 d的固化污泥试样浸泡28 d后的无侧限抗压强度能满足填埋要求;4)硫铝酸盐水泥掺入后所生成的具有胶结效应的C-S-H凝胶,导致污泥的微观结构更加致密,是硫铝酸盐水泥固化高含盐量渗滤液污泥强度提升的微观控制机制;5)硫铝酸盐水泥固化试样内部可溶盐污泥颗粒随浸泡时间的增加逐渐溶解并引致C-S-H凝胶的断裂和散落及诱发微观胶结形态破坏,是硫铝酸盐水泥固化高含盐量渗滤液污泥浸水劣化的微观控制机制。
2025, 55(2): 216-222.
doi: 10.3724/j.gyjzG23060407
摘要:
在路基边坡工程中格构式骨架护坡形式最为多见,但在我国北部地区由于昼夜温差大,致使其边坡支护能力减弱。为研究霍普金森玄武岩力学性能受冻融循环的影响,对边坡岩石冻融后的玄武岩进行冲击压缩试验,选用冻融次数、不同养护状态和不同动态冲击速度为工况进行分析讨论,确保在冲击荷载作用下寒区边坡具有良好的抗压性能,使用φ50的分离式霍普金森装置探究岩样冻融循环动态强度的影响规律。试验结果表明:随冲击速度的增大,各岩样的动态抗压强度呈线性增长趋势;在同一应变率和相同冻融次数条件下,冻结养护环境对岩样承载性有增强作用,饱水养护环境对岩样承载性有软化作用,且冻结环境下动态抗压的峰值强度最大,饱水状态强度最小,两种强度因子随冻融次数的增加逐渐趋近于1;岩样动态强度的应变率变化受冻融循环的弱化作用在前期最为显著;随冻融次数的增加,饱水岩样的应变逐步增大,峰值应力逐步降低;冻融后期阶段,岩样的强度变化和应变率效应均在逐渐减弱。
在路基边坡工程中格构式骨架护坡形式最为多见,但在我国北部地区由于昼夜温差大,致使其边坡支护能力减弱。为研究霍普金森玄武岩力学性能受冻融循环的影响,对边坡岩石冻融后的玄武岩进行冲击压缩试验,选用冻融次数、不同养护状态和不同动态冲击速度为工况进行分析讨论,确保在冲击荷载作用下寒区边坡具有良好的抗压性能,使用φ50的分离式霍普金森装置探究岩样冻融循环动态强度的影响规律。试验结果表明:随冲击速度的增大,各岩样的动态抗压强度呈线性增长趋势;在同一应变率和相同冻融次数条件下,冻结养护环境对岩样承载性有增强作用,饱水养护环境对岩样承载性有软化作用,且冻结环境下动态抗压的峰值强度最大,饱水状态强度最小,两种强度因子随冻融次数的增加逐渐趋近于1;岩样动态强度的应变率变化受冻融循环的弱化作用在前期最为显著;随冻融次数的增加,饱水岩样的应变逐步增大,峰值应力逐步降低;冻融后期阶段,岩样的强度变化和应变率效应均在逐渐减弱。
2025, 55(2): 223-232.
doi: 10.3724/j.gyjzG24072602
摘要:
为了研究水泥和聚丙烯纤维联合加固对海相淤泥软土力学性能的影响,考虑水泥掺量(5%、10%、15%、20%)、纤维长度(6、9、12、15 mm)和纤维含量(0.2%、0.4%、0.6%)等因素,进行了纤维和水泥加固海相黏土的无侧限抗压试验研究。挑选出最佳纤维长度和纤维掺量,采集裂缝处的土体进行了扫描电子显微镜(SEM)分析和X射线衍射(XRD)分析。试验结果表明:仅水泥加固土体、水泥和纤维共同加固土体的破坏模式分别为脆性破坏和塑性破坏,且后者还具有较大的剩余强度;随着纤维掺量的增加,加固土体的强度先提高后下降,存在一个最佳掺量;当水泥掺量为5%~15%时,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,当水泥掺量为20%时,纤维最佳掺量为0.2%;与其他长度(6、9、15 mm)纤维相比,长度为12 mm的纤维对水泥土的加固效果最佳;随着水泥掺量的增加,加固土的强度总体呈线性增大,当水泥掺量从5%增加到20%时,无纤维土体的强度增大幅度为129.6%~224.8%,而掺有聚丙烯纤维的土体的强度提高幅度为61.2%~150.7%。微观分析结果表明,水泥加固土的强度主要来自水泥与淤泥中的水发生水化所产生的水化物的胶结作用。
为了研究水泥和聚丙烯纤维联合加固对海相淤泥软土力学性能的影响,考虑水泥掺量(5%、10%、15%、20%)、纤维长度(6、9、12、15 mm)和纤维含量(0.2%、0.4%、0.6%)等因素,进行了纤维和水泥加固海相黏土的无侧限抗压试验研究。挑选出最佳纤维长度和纤维掺量,采集裂缝处的土体进行了扫描电子显微镜(SEM)分析和X射线衍射(XRD)分析。试验结果表明:仅水泥加固土体、水泥和纤维共同加固土体的破坏模式分别为脆性破坏和塑性破坏,且后者还具有较大的剩余强度;随着纤维掺量的增加,加固土体的强度先提高后下降,存在一个最佳掺量;当水泥掺量为5%~15%时,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,当水泥掺量为20%时,纤维最佳掺量为0.2%;与其他长度(6、9、15 mm)纤维相比,长度为12 mm的纤维对水泥土的加固效果最佳;随着水泥掺量的增加,加固土的强度总体呈线性增大,当水泥掺量从5%增加到20%时,无纤维土体的强度增大幅度为129.6%~224.8%,而掺有聚丙烯纤维的土体的强度提高幅度为61.2%~150.7%。微观分析结果表明,水泥加固土的强度主要来自水泥与淤泥中的水发生水化所产生的水化物的胶结作用。
2025, 55(2): 233-239.
doi: 10.3724/j.gyjzG22120807
摘要:
为研究离心钢管混凝土管桩(SC管桩)的抗震性能,并考虑填芯以及施加预应力的影响,对3根SC管桩和2根预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)进行拟静力试验。研究表明:SC管桩的抗震承载力、屈服位移、极限位移、延性系数分别为PHC管桩的2.85、1.97、2.47、1.47倍,耗能系数约为PHC管桩的4.5倍,总耗能是其32倍,同等位移条件下SC管桩的割线刚度约为PHC管桩的2~3倍,承载力陡降时SC管桩对应的位移约为PHC管桩的2.4倍;施加预应力后的SC管桩,其抗震承载力较SC管桩提高了约15%;填芯对SC管桩抗震性能的影响可以忽略不计。
为研究离心钢管混凝土管桩(SC管桩)的抗震性能,并考虑填芯以及施加预应力的影响,对3根SC管桩和2根预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)进行拟静力试验。研究表明:SC管桩的抗震承载力、屈服位移、极限位移、延性系数分别为PHC管桩的2.85、1.97、2.47、1.47倍,耗能系数约为PHC管桩的4.5倍,总耗能是其32倍,同等位移条件下SC管桩的割线刚度约为PHC管桩的2~3倍,承载力陡降时SC管桩对应的位移约为PHC管桩的2.4倍;施加预应力后的SC管桩,其抗震承载力较SC管桩提高了约15%;填芯对SC管桩抗震性能的影响可以忽略不计。
2025, 55(2): 240-245.
doi: 10.3724/j.gyjzG22111905
摘要:
为避免引发事故和地质灾害,在城市更新过程中,合理评价地下人防工程的稳定性非常重要。根据烟台市砌体防空洞工程地质条件,选取典型截面,利用普氏卸荷拱理论计算出拱顶所受的垂直应力和侧墙所受的水平压应力,并用MIDAS GTS/NX软件地层结构法进行有限元模拟,两种方法得到的结果相对误差分别为6.90%、6.71%。依据GB 50003—2011《砌体结构设计规范》,对该砌体防空洞进行受压承载力验算,结果显示:拱顶垂直应力和侧墙水平压应力均满足受压承载力要求。考虑到该砌体防空洞周围土体的渗流以及受剪、受弯承载力等要求,应对该砌体防空洞做局部加固和补浆处理。
为避免引发事故和地质灾害,在城市更新过程中,合理评价地下人防工程的稳定性非常重要。根据烟台市砌体防空洞工程地质条件,选取典型截面,利用普氏卸荷拱理论计算出拱顶所受的垂直应力和侧墙所受的水平压应力,并用MIDAS GTS/NX软件地层结构法进行有限元模拟,两种方法得到的结果相对误差分别为6.90%、6.71%。依据GB 50003—2011《砌体结构设计规范》,对该砌体防空洞进行受压承载力验算,结果显示:拱顶垂直应力和侧墙水平压应力均满足受压承载力要求。考虑到该砌体防空洞周围土体的渗流以及受剪、受弯承载力等要求,应对该砌体防空洞做局部加固和补浆处理。
2025, 55(2): 246-253.
doi: 10.3724/j.gyjzG24043004
摘要:
为研究超高强大体积混凝土水化热时变温度效应,以迪拜河某高塔的锚固基础为依托,建立有限元模型进行分析。通过仿真模拟,得到超高强混凝土(C90/105)水化热温度分布特征,并优化管冷系统进行温度控制。在此基础上,分别改变混凝土入模温度和冷水管进水温度,多方面研究超高强混凝土水化热时变温度效应。结果表明:结构表面温度峰值、内部温度峰值和内表温差与混凝土入模温度近似成正线性相关,且入模温度每降低5℃,混凝土结构内表最大温差平均降低约2℃;冷水管进水温度每降低5℃,混凝土结构内表最大温差平均降低约5℃。然而,当进水温度严重低于混凝土入模温度时,结构内部温度甚至可能低于结构表面。实际工程中,应当综合考虑温控要求和资源利用等对超高强混凝土结构和管冷系统进行合理设计。
为研究超高强大体积混凝土水化热时变温度效应,以迪拜河某高塔的锚固基础为依托,建立有限元模型进行分析。通过仿真模拟,得到超高强混凝土(C90/105)水化热温度分布特征,并优化管冷系统进行温度控制。在此基础上,分别改变混凝土入模温度和冷水管进水温度,多方面研究超高强混凝土水化热时变温度效应。结果表明:结构表面温度峰值、内部温度峰值和内表温差与混凝土入模温度近似成正线性相关,且入模温度每降低5℃,混凝土结构内表最大温差平均降低约2℃;冷水管进水温度每降低5℃,混凝土结构内表最大温差平均降低约5℃。然而,当进水温度严重低于混凝土入模温度时,结构内部温度甚至可能低于结构表面。实际工程中,应当综合考虑温控要求和资源利用等对超高强混凝土结构和管冷系统进行合理设计。
2025, 55(2): 254-262.
doi: 10.3724/j.gyjzG24091902
摘要:
当采用外贴碳纤维复合材料(CFRP)进行加固的混凝土结构承受疲劳荷载时,损伤会在CFRP板与混凝土的黏结界面层中不断累积,并在宏观上表现为界面层的性能衰减。通过面内剪切试验对CFRP板与混凝土的黏结界面开展了疲劳性能试验研究,详细观测了CFRP板与混凝土基体的相对滑移变化,进而分析了黏结界面的刚度退化行为和界面层的能量耗散过程。发现这些界面性能指标的衰减均主要集中于试件疲劳寿命的约前10%,并在随后的加载过程中趋于稳定。黏结界面层的耗能能力在界面未产生疲劳损伤累积时最强,并会随着疲劳加载的不断进行而快速减弱并趋于稳定。研究发现,疲劳荷载作用下CFRP板-混凝土黏结界面的刚度衰减速率Ds与黏结界面的应力条件S在双对数坐标系下展现出很强的线性关系,并提出了界面的刚度衰减速率计算式。
当采用外贴碳纤维复合材料(CFRP)进行加固的混凝土结构承受疲劳荷载时,损伤会在CFRP板与混凝土的黏结界面层中不断累积,并在宏观上表现为界面层的性能衰减。通过面内剪切试验对CFRP板与混凝土的黏结界面开展了疲劳性能试验研究,详细观测了CFRP板与混凝土基体的相对滑移变化,进而分析了黏结界面的刚度退化行为和界面层的能量耗散过程。发现这些界面性能指标的衰减均主要集中于试件疲劳寿命的约前10%,并在随后的加载过程中趋于稳定。黏结界面层的耗能能力在界面未产生疲劳损伤累积时最强,并会随着疲劳加载的不断进行而快速减弱并趋于稳定。研究发现,疲劳荷载作用下CFRP板-混凝土黏结界面的刚度衰减速率Ds与黏结界面的应力条件S在双对数坐标系下展现出很强的线性关系,并提出了界面的刚度衰减速率计算式。
2025, 55(2): 263-270.
doi: 10.3724/j.gyjzG22031614
摘要:
为研究钢桁架支撑平台在大直径筒仓仓顶施工中的受力性能,以广东省某筒仓工程为例,对仓顶混凝土浇筑过程中钢桁架支撑平台的受力状态进行了全过程监测。结果表明:钢桁架支撑平台的吊装过程中,因各吊点不能完全保证在同一水平高度,导致支撑平台主要受力构件的最大稳定应力比为0.25;仓顶斜锥壳混凝土浇筑过程中,各主要受力构件的稳定应力比均不高于0.58,架体最大竖向挠度为22 mm;仓顶平屋顶混凝土浇筑过程中,由于斜锥壳区域混凝土已经硬化能够承担大部分竖向荷载,钢桁架支撑平台的应力最大值不超过18 MPa。即钢桁架支撑平台具有较高的安全储备,并有一定的优化空间。最后,采用ABAQUS软件对筒仓仓顶施工过程进行了模拟,总体上数值结果和实测结果较为吻合,表明可采用数值方法开展大直径筒仓仓顶施工钢桁架支撑平台受力性能研究。
为研究钢桁架支撑平台在大直径筒仓仓顶施工中的受力性能,以广东省某筒仓工程为例,对仓顶混凝土浇筑过程中钢桁架支撑平台的受力状态进行了全过程监测。结果表明:钢桁架支撑平台的吊装过程中,因各吊点不能完全保证在同一水平高度,导致支撑平台主要受力构件的最大稳定应力比为0.25;仓顶斜锥壳混凝土浇筑过程中,各主要受力构件的稳定应力比均不高于0.58,架体最大竖向挠度为22 mm;仓顶平屋顶混凝土浇筑过程中,由于斜锥壳区域混凝土已经硬化能够承担大部分竖向荷载,钢桁架支撑平台的应力最大值不超过18 MPa。即钢桁架支撑平台具有较高的安全储备,并有一定的优化空间。最后,采用ABAQUS软件对筒仓仓顶施工过程进行了模拟,总体上数值结果和实测结果较为吻合,表明可采用数值方法开展大直径筒仓仓顶施工钢桁架支撑平台受力性能研究。
