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基础工程技术的发展与创新 被引量:6
1
作者 王卫东 高文生 +3 位作者 龚维明 林毅峰 刘永超 吴江斌 土木工程学报》 北大核心 2025年第2期97-117,共21页
随着经济和社会不断发展,我国工程建设领域出现了新的发展方向和机遇。基础工程面临复杂工程与水文地质条件、超高超深与大跨结构、环境低影响、绿色低碳与高效工业化等愈加复杂的需求和挑战,这也将持续推动基础工程技术的发展与创新。... 随着经济和社会不断发展,我国工程建设领域出现了新的发展方向和机遇。基础工程面临复杂工程与水文地质条件、超高超深与大跨结构、环境低影响、绿色低碳与高效工业化等愈加复杂的需求和挑战,这也将持续推动基础工程技术的发展与创新。文章结合近年来我国工程建设的成就与发展,从建筑市政、桥梁及海上风电基础工程面临的基本问题和特点出发,介绍各自领域的研究与技术进展。在建筑市政基础工程方面,重点介绍多塔楼高层建筑整体筏形基础、超高层建筑桩筏基础沉降分析与控制技术,以植入预制桩、高频免共振钢管桩、压入式沉井等为代表的绿色低碳、环境低影响技术,以及既有建筑基础加固与地下空间拓展等城市更新关键技术。在桥梁基础工程方面,重点介绍了冲刷和波浪等作用的相关理论研究,及桩基础、锚锭基础和沉井基础等基础形式的创新发展。在海上风电基础工程方面,重点介绍往复载荷作用下疲劳破坏,波浪辐射及绕射作用,动冰冲击和冰激振动等相关理论研究,及桩式、重力式、吸力筒式、漂浮式等基础形式的创新实践。另外,也简述基础工程在抗震与性能化设计、智能化和环境低影响的施工装备与技术、城市更新面临的既有基础检测、全寿命数字化监测等方面的研究与技术进展。 展开更多
关键词 基础工程 建筑市政 桥梁 海上风电 基础工程抗震 施工技术与装备 检测与监测
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梁式桥抗震韧性评估方法:Ⅰ.基于专家意见的构件震后功能恢复模型 被引量:7
2
作者 王晓伟 叶爱君 +6 位作者 吴学平 周连绪 宋开辉 李军 娄亮 魏新农 彭俊 土木工程学报》 北大核心 2025年第1期65-76,共12页
梁式桥是中国交通路网中最普遍的桥型,建立其抗震韧性评估方法是“韧性城市”国家战略顺利实施的必然需求,但其中至关重要的梁式桥各构件震后功能恢复模型尚未建立。震后功能恢复模型表征了结构在遭受地震后使用功能损失-保持-恢复的过... 梁式桥是中国交通路网中最普遍的桥型,建立其抗震韧性评估方法是“韧性城市”国家战略顺利实施的必然需求,但其中至关重要的梁式桥各构件震后功能恢复模型尚未建立。震后功能恢复模型表征了结构在遭受地震后使用功能损失-保持-恢复的过程。为填补这一空白,该文第一部分采用专家意见调研的方法,构建了梁式桥主要受力构件(墩柱、主梁、支座、基础、桥台)和次要受力构件(挡块、伸缩缝)的震后功能恢复模型。首先,系统地定义了各构件的多级损伤状态和性能指标;然后,设计了调研问卷,面向全国各地124位桥梁设计、科研、施工、检测、养护、加固领域的专家,征询各构件不同损伤状态下的桥梁震后通行决策、残余通行功能、决策时间、构件修复策略与时间、以及构件修复期间桥梁残余通行功能;最后,通过对调研结果的统计分析,建立了梁式桥各构件的震后功能恢复模型。该文第二部分将利用该模型对我国量大面广的板式支座梁式桥开展抗震韧性评估研究。 展开更多
关键词 桥梁工程 抗震韧性 震后功能恢复模型 专家意见调研 功能损失 构件修复时间
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土的基本特性及本构关系 被引量:1
3
作者 杨仲轩 廖栋 +3 位作者 钱建固 王剑锋 王睿 郭宁 土木工程学报》 北大核心 2025年第4期88-107,共20页
土是土木工程中应用非常广泛的一种天然材料,其基本特性及本构关系是土力学及岩土工程研究的核心内容。文中对土的一些重要基本特性,如压硬性、状态相关性、剪胀性、各向异性、结构性的试验观察规律及相关模拟手段进行论述。重点介绍最... 土是土木工程中应用非常广泛的一种天然材料,其基本特性及本构关系是土力学及岩土工程研究的核心内容。文中对土的一些重要基本特性,如压硬性、状态相关性、剪胀性、各向异性、结构性的试验观察规律及相关模拟手段进行论述。重点介绍最新的一些试验技术及离散元方法在土体特性研究中的应用,及其对本构模型构建的启示。最后以剑桥模型、状态相关模型、边界面模型、亚塑性模型以及基于机器学习的本构模型等为例,介绍现有一些重要的本构模型框架及其适用性和特点。 展开更多
关键词 基本特性 本构关系 内结构 模型框架 研究进展
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盾构隧道双层衬砌结构受力特点及影响因素研究 被引量:1
4
作者 王士民 刘畅 +1 位作者 马晓斌 钟美昀 土木工程学报》 北大核心 2025年第5期119-128,共10页
盾构隧道双层衬砌结构受力特性是指导设计以及现场施工的重要依据,明确具体的荷载分配情况有利于维持结构的安全与稳定。以狮子洋隧道为工程依托,通过相似模型试验对盾构隧道双层衬砌结构的受力特点及其影响因素进行研究,结果表明:随着... 盾构隧道双层衬砌结构受力特性是指导设计以及现场施工的重要依据,明确具体的荷载分配情况有利于维持结构的安全与稳定。以狮子洋隧道为工程依托,通过相似模型试验对盾构隧道双层衬砌结构的受力特点及其影响因素进行研究,结果表明:随着外部荷载的增大,二衬荷载平均承担比例逐渐减小,管片起主要承载作用,二次衬砌的荷载平均承担比例均低于50%,在常时设计荷载下的荷载承担比例最大为46.22%;二衬内力分担比例与地层侧压力系数成正比,与二衬厚度成反比,地层侧压力系数过大对结构会有不利影响;叠合式结构的二衬内力分担比整体大于复合式结构,可针对二衬功能不同选取对应的接合面形式。 展开更多
关键词 盾构隧道 双层衬砌 受力特点 力学特性 模型试验
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变摩擦自复位耗能支撑恢复力模型与试验研究 被引量:1
5
作者 朱丽华 刘通 +2 位作者 董尧荣 罗金武 李子杰 土木工程学报》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页
以可恢复功能结构为背景,提出一种加工简单、装配便捷的变摩擦自复位耗能支撑。文章介绍该支撑的构造形式和工作原理,并对其受力性能进行理论分析,建立其恢复力理论预测模型。通过低周反复加载试验测试该自复位耗能支撑的受力性能,分析... 以可恢复功能结构为背景,提出一种加工简单、装配便捷的变摩擦自复位耗能支撑。文章介绍该支撑的构造形式和工作原理,并对其受力性能进行理论分析,建立其恢复力理论预测模型。通过低周反复加载试验测试该自复位耗能支撑的受力性能,分析其滞回曲线、特征荷载和刚度、耗能能力。结果表明,装配弹簧和楔形块组的自复位耗能支撑荷载-位移曲线呈典型的“旗帜形”特征,滞回曲线的特征由弹簧预压长度、弹簧刚度和楔形块组数量等参数决定;支撑试件经历多次循环荷载作用后基本没有残余变形,具有良好的自复位性能和稳定的工作性能,其变形能力、耗能能力和复位能力均可通过调节弹簧与楔形块组的相关参数而改变;所提出的自复位支撑恢复力理论预测公式计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。 展开更多
关键词 自复位支撑 摩擦耗能 滞回性能 抗震性能 恢复力模型
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高性能竹基复材加固木梁的协同工作性能研究 被引量:2
6
作者 周长东 王玉虔 郑玉槟 土木工程学报》 北大核心 2025年第1期35-46,共12页
竹钢是一种高性能竹基复合材料和重组竹制品,具有可以和钢材媲美的拉、压、弯曲强度。用钢带(无损)或钢带加少量钢钉(微损)锚固竹钢板材加固古建筑木梁,可以实现对古建筑木梁的无损/微损和可逆加固。为了研究不同加固方法和竹钢板厚度... 竹钢是一种高性能竹基复合材料和重组竹制品,具有可以和钢材媲美的拉、压、弯曲强度。用钢带(无损)或钢带加少量钢钉(微损)锚固竹钢板材加固古建筑木梁,可以实现对古建筑木梁的无损/微损和可逆加固。为了研究不同加固方法和竹钢板厚度等因素对木梁协同工作性能的影响,该文对10根木梁进行了弯曲加载试验,对试件的受力过程、破坏形态、初始抗弯刚度及变形能力进行了比较和分析。研究结果表明:竹钢板与木梁可以协同工作,加固后木梁的抗弯承载力、刚度均显著提升,抗弯承载力的提高幅度为47.94%~139.74%,刚度的提高幅度为4%~128%;其中全包加固试件加固效果最佳;拉压复合加固和全包加固试件破坏后的残余抗弯承载能力可达未加固木梁极限抗弯承载力的74%~138%,说明采用这两种加固方式对有缺陷木梁进行加固可以弥补木材初始缺陷的不足。建立了竹钢板加固木梁的抗弯承载力计算公式,理论计算与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 木梁 高性能竹基复材 可逆加固 协同工作 抗弯性能
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基于SLGM和T-LSIS的大跨混凝土箱梁桥裂缝统一识别与开裂机理研究 被引量:1
7
作者 徐栋 贾勤龙 端木祥永 土木工程学报》 北大核心 2025年第2期33-49,共17页
持续下挠是大跨混凝土箱梁桥的主要病害特征。由于箱梁的空间复杂性,近年来一些无法由传统分析方法解释的裂缝不断从对桥梁的检查中被发现,不能排除正是由于这些未被注意到的裂缝导致结构的下挠。而对这些超出设计预期的裂缝进行识别与... 持续下挠是大跨混凝土箱梁桥的主要病害特征。由于箱梁的空间复杂性,近年来一些无法由传统分析方法解释的裂缝不断从对桥梁的检查中被发现,不能排除正是由于这些未被注意到的裂缝导致结构的下挠。而对这些超出设计预期的裂缝进行识别与机理研究对传统理论分析框架提出挑战。为解决这一问题,文章提出一种基于精细有限元模型-空间网格模型(SLGM),结合三层应力指标系统(T-LSIS)的裂缝统一识别理论分析框架,并以大跨径混凝土多箱室箱梁桥为实际背景,开展全面的裂缝识别与开裂机理研究。研究考虑不同荷载因素、环境温度场模式、箱梁“框架效应”对结构抗裂性能的影响,并将识别的裂缝位置及形态与现场实测数据进行了对比,讨论并解析实桥不同裂缝的开裂机理及其核心影响因素。结果表明:基于SLGM和T-LSIS分析框架能够实现对实桥裂缝位置和形态的统一识别,包括传统方法无法解释的一些裂缝。此外,内外温差效应对箱梁的抗裂性能影响显著,对“框架效应”的忽略是导致箱梁腹板产生超出设计预期的开裂的核心原因。 展开更多
关键词 桥梁工程 混凝土箱梁 精细有限元 裂缝识别 空间网格模型 横向框架效应
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考虑斜坡效应的桥梁桩基动力响应特性及地震易损性分析 被引量:1
8
作者 尹平保 陆帆 +3 位作者 贺炜 万长明 李懿德 张晓曦 土木工程学报》 北大核心 2025年第7期66-76,共11页
地震作用下斜坡段桥梁桩基的动力响应特性及损伤程度演化机理尚值得深入研究。文章开展斜坡桩基离心机振动台试验,获得特定坡度条件下各测点的加速度时程曲线;基于桩-坡动力相互作用模型,对比分析桩-坡系统加速度响应特征,验证计算模型... 地震作用下斜坡段桥梁桩基的动力响应特性及损伤程度演化机理尚值得深入研究。文章开展斜坡桩基离心机振动台试验,获得特定坡度条件下各测点的加速度时程曲线;基于桩-坡动力相互作用模型,对比分析桩-坡系统加速度响应特征,验证计算模型和参数取值的合理性;依托某斜坡桩基,通过IDA时程分析,获得斜坡坡度和桩径对桩基动力响应的影响规律,据此建立斜坡桩基地震易损性曲线。研究表明:桩-坡系统存在加速度放大效应,且越靠近坡顶放大效应越明显;桩身最大水平位移和最大正弯矩均位于桩顶处,而最大负弯矩约发生在土-岩交界面处;随地面峰值加速度PGA增大,桩基易损性增大;当PGA相同时,桩基极易由轻微破坏发展为中等破坏,而由严重破坏发展为完全破坏的概率相对较小;桩径越大,桩身弯矩越大,而桩身水平位移及易损性减小;随斜坡坡度增大,桩身弯矩、水平位移及易损性均随之增大。在实际工程设计中,合理布置桩位和设定桩径可有效提高斜坡桩基的抗震性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 斜坡桩基 离心机模型试验 IDA时程分析 数值模拟 地震易损性
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环境土力学与工程研究进展
9
作者 薛强 杜延军 +2 位作者 胡黎明 詹良通 李江山 土木工程学报》 北大核心 2025年第3期83-112,共30页
固体废弃物堆存、场地污染和能源开采等生产活动产生了大量环境土,其通常赋存于高含水、多荷载、强化学作用等复杂环境中。在热-水-力-化-生多场环境作用下,会发生渗流-热传导-力学变形-化学反应-生物作用等多种过程。这些过程引起环境... 固体废弃物堆存、场地污染和能源开采等生产活动产生了大量环境土,其通常赋存于高含水、多荷载、强化学作用等复杂环境中。在热-水-力-化-生多场环境作用下,会发生渗流-热传导-力学变形-化学反应-生物作用等多种过程。这些过程引起环境土固-液-气-生化物质间强烈的相互作用,导致其微观结构和微观力学性能演化,从而改变环境土宏观性能,这造成与环境土相关的工程和环境灾害频发,给我国生态文明建设带来了巨大挑战。文章分析近年来国内外环境土力学与工程研究最新进展情况,包括环境土多相介质相互作用理论、环境土多尺度表征方法、环境土改性调控技术3个方面的内容。在此基础上,提出环境土界面力学理论框架体系,包括其基本概念、研究目的、应用范畴等,并指出环境土界面力学研究要突破的关键科学技术问题。 展开更多
关键词 环境土 多相介质 相互作用 多尺度表征 改性调控 界面力学
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新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能对比试验研究
10
作者 徐秀丽 钱思博 +6 位作者 李洪涛 吴冲 王仁贵 李琦 丁兴国 李枝军 李雪红 土木工程学报》 北大核心 2025年第3期50-67,共18页
为从根本上改善正交异性钢桥面板疲劳性能,文章提出3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构,分别为L肋-横隔板开大槽口、L肋-横隔板开钥匙孔、球扁钢肋-横隔板开苹果孔。为探究新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能优越性及其疲劳易损部位,... 为从根本上改善正交异性钢桥面板疲劳性能,文章提出3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构,分别为L肋-横隔板开大槽口、L肋-横隔板开钥匙孔、球扁钢肋-横隔板开苹果孔。为探究新型开口肋正交异性钢桥面板疲劳性能优越性及其疲劳易损部位,设计包括双面焊闭口U肋和3种新型开口肋正交异性钢桥面板结构的4个足尺模型,进行疲劳加载对比试验。通过组合式监测方法,捕捉关键细节疲劳裂纹的产生和扩展状态。试验结果表明:1000万次疲劳加载后,闭口U肋和大槽口桥面板的疲劳性能薄弱部位均为纵肋与顶板连接部位顶板焊趾;1200万次疲劳加载后,钥匙孔桥面板疲劳性能薄弱部位为横隔板与顶板连接焊缝顶板焊趾,苹果孔桥面板仍未产生疲劳裂纹。闭口U肋疲劳裂纹起裂于顶板与纵肋连接焊缝焊趾,分别沿着焊趾或者垂直、斜交于焊缝扩展;大槽口桥面板疲劳裂纹起始位置与闭口U肋相同,沿顶板焊趾扩展;钥匙孔桥面板疲劳裂纹起裂于顶板与横隔板连接焊缝顶板焊趾,并沿焊趾绕着横隔板扩展。新型开口肋结构可显著降低各疲劳易损细节的应力水平及横隔板面外变形,其中钥匙孔桥面板与苹果孔桥面板在顶板与纵肋连接处应力幅仅为闭口U肋的6.39%和11.12%,苹果孔桥面板开口处应力幅及面外变形较闭口U肋分别降低了42%和34%;相同加载条件下,苹果孔桥面板的疲劳寿命最高,其次为钥匙孔桥面板,二者均表现出优异的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 开口肋正交异性钢桥面板 足尺模型 疲劳试验 疲劳裂纹
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穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验研究
11
作者 申玉生 张熙 +4 位作者 常铭宇 潘笑海 粟威 陶伟明 赵何霖 土木工程学报》 北大核心 2025年第8期101-114,共14页
依托我国西部地区穿越大型活动断裂带隧道工程,基于“引”和“让”的抗震理念设计穿越断层隧道变刚度衬砌结构,实现结构诱导变形、减小地震损伤范围的目的,并开展穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验进行验证。在水平剪切地震动激励... 依托我国西部地区穿越大型活动断裂带隧道工程,基于“引”和“让”的抗震理念设计穿越断层隧道变刚度衬砌结构,实现结构诱导变形、减小地震损伤范围的目的,并开展穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验进行验证。在水平剪切地震动激励下,根据隧道结构的加速度、接触应力、应变响应特征,以及隧道结构整体、局部连接处震害形态,探究强震作用下变刚度衬砌节段的损伤特征和减震抗错性能。研究结果表明:小于0.2g地震动时隧道结构沿轴向加速度放大系数呈断层破碎带中部大、交界面附近小的特点,地震动大于0.2g时分布形式则相反;边际谱幅值放大系数小于1时,表明隧道结构能量耗散、产生损伤,0.2g地震动后断层破碎带内隧道仰拱局部出现损伤,0.8g地震动后上盘与断层交界面隧道边际谱幅值放大系数降至0.3,结构损伤最为严重;交界面附近围岩-衬砌接触应力峰值小于上、下盘,但围岩发生塑性破坏的时机更早;破碎带内隧道仰拱损伤早于上、下盘,但损伤程度更轻;断层交界面附近衬砌开裂、错断最严重,需重点加强抗震设计;断层破碎带中部及上、下盘距交界面较远处由于衬砌变刚度结构和柔性接头的减震、诱导变形功能,震后隧道结构损伤程度较轻、范围较小。文中结论可为高烈度地震区隧道工程抗震与减震设计提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 隧道工程 断层破碎带 变刚度衬砌 柔性接头 幅值放大系数 振动台试验
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木框架承重组合墙体足尺耐火试验研究
12
作者 杨成 吉鑫民 +3 位作者 宋谦益 刘宜丰 陈伟 胡瑞青 土木工程学报》 北大核心 2025年第9期30-43,共14页
开展5片板材覆面的木框架承重组合墙体试验研究,其中对1片墙体进行常温轴压极限承载力试验;对4片墙体开展ISO834标准升温条件下的墙体耐火试验。墙体木框架所用木材为欧洲云杉和新西兰辐射松,覆面板材主要采用玄武岩纤维增强镁质水泥板... 开展5片板材覆面的木框架承重组合墙体试验研究,其中对1片墙体进行常温轴压极限承载力试验;对4片墙体开展ISO834标准升温条件下的墙体耐火试验。墙体木框架所用木材为欧洲云杉和新西兰辐射松,覆面板材主要采用玄武岩纤维增强镁质水泥板和复合发泡镁质水泥防火板。基于试验并结合有限元数值分析方法,研究木框架承重组合墙体常温轴向受力条件下的极限承载力、破坏模式;研究标准火灾环境下墙体的升温规律和耐火极限。常温下,墙体轴压极限承载力为1120kN,主要破坏模态为上梁木材在木龙骨连接处的局部横纹受压破坏;在有限元分析和简化公式计算的基础上,分析龙骨不同约束条件下的典型破坏模式,明确抗火设计计算时墙体火灾荷载比定义。火灾条件下,低密度层增加10mm,墙体耐火时间提高50min;荷载大小提高50%,墙体耐火时间减少61min,降低54%。墙体覆面板材的构造(如材料、层次、板厚)等直接影响其升温规律并与墙体的荷载水平一起影响墙体的耐火极限,该研究内容和结论可为相关研究和工程应用提供参考。 展开更多
关键词 木框架承重组合墙体 轴压极限承载力 火灾荷载比 ISO-834标准火灾曲线 耐火极限 防火板
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路面材料应力-应变测试方法及设备研究综述
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作者 潘勤学 胡嘉 +5 位作者 郑健龙 吕松涛 张军辉 姜舜君 宋小金 周怀德 土木工程学报》 北大核心 2025年第8期128-152,共25页
现行路面材料应力施加与测试方法难以实现三向独立及拉伸加载,真三轴仪可开展三向全应力状态下路用材料三轴力学性能试验,对路面结构与材料的设计及研究均具有重要意义。该文在综述国内外不同应力状态下路面(含岩土)方向材料应力-应变... 现行路面材料应力施加与测试方法难以实现三向独立及拉伸加载,真三轴仪可开展三向全应力状态下路用材料三轴力学性能试验,对路面结构与材料的设计及研究均具有重要意义。该文在综述国内外不同应力状态下路面(含岩土)方向材料应力-应变测试方法与设备测试原理、特点及发展现状的基础上,总结现行常用施加不同应力状态设备的技术特点,其中重点分析3类典型真三轴仪的应力施加方法及其优缺点,并对应变测量方法与技术进行归纳,据此提出路面材料真三轴试验设备的发展方向。结果表明:真三轴仪可准确模拟路用材料的实际受力状态,适用于三向不同应力状态下路面材料的强度、模量、本构模型等大部分材料力学特性研究;刚性加载真三轴仪可实现路面材料三向全应力状态组合,且采用三向滑动互扣式夹具可有效解决刚性加载板间的相互顶托、消除应力空白角和端部效应,使得试件的三向应力-应变均匀分布;LVDT位移传感器精度高、灵敏度及抗干扰性能好,较适合路面材料应变测试。据此建议采用滑动互扣式刚性加载真三轴仪及LVDT位移传感器进行三维复杂应力状态下路面材料的力学特性研究。 展开更多
关键词 路面材料 测试方法 真三轴 应力 应变 综述
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不同风攻角下双层桁架梁非线性颤振特性风洞试验研究
14
作者 韩艳 宋俊 +3 位作者 李凯 胡朋 仇志雄 丁少凌 土木工程学报》 北大核心 2025年第6期34-50,共17页
为探究初始风攻角对典型双层桁架梁非线性颤振性能的影响,以某不同垂度四主缆悬索桥的主梁为背景,开展大振幅的非线性颤振风洞试验研究。首先通过设计的可分离非风致附加气动效应的试验方案,识别节段模型弹簧悬挂系统的机械参数和无风... 为探究初始风攻角对典型双层桁架梁非线性颤振性能的影响,以某不同垂度四主缆悬索桥的主梁为背景,开展大振幅的非线性颤振风洞试验研究。首先通过设计的可分离非风致附加气动效应的试验方案,识别节段模型弹簧悬挂系统的机械参数和无风下桁架梁节段模型的非风致附加气动参数,并从这些参数随振幅变化的角度探讨它们的非线性特征。随后测试该桁架梁单自由度(SDOF)扭转系统和两自由度(2DOF)弯扭耦合系统在各风速下的大幅非线性气弹响应演化过程,发现部分攻角在颤振临界风速附近的某风速下存在4个稳定振幅的复杂非线性分岔现象。最后,综合分析不同初始风攻角下该双层桁架梁的非线性颤振特性。研究结果表明:尽管微小振幅下的竖向和扭转非风致附加气动阻尼很小,但它们会随着振幅的增加而显著增大,表现出明显的非线性特性,因此是风洞实验中观察到软颤振行为的主要原因之一;该双层桁架梁在-5°到+5°风攻角范围内均表现出扭转模态分支主导的弯扭耦合极限环颤振现象,竖向自由度的参与向系统引入了竖向耦合气动负阻尼,使得系统稳定性降低,进而导致两自由度系统的非线性颤振振幅大于单自由度系统;虽然负攻角下的颤振临界风速更高,但其非线性颤振振幅随风速的增长速率相比于正攻角却更大(即后颤振性能更差),进而导致在高风速下负攻角的振幅更大更危险,可见,稳态振幅增长速率应作为非线性颤振性能评估的重要因素;最后,桁架梁在颤振临界风速附近表现出多稳定振幅的复杂分岔行为主要是由结构阻尼和气动阻尼随振幅的非线性变化共同导致的。 展开更多
关键词 四主缆悬索桥 双层桁架梁 风洞试验 非线性颤振 亚临界Hopf分岔
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几何非线性与徐变效应耦合的平面四边形应力单元分析方法
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作者 邓继华 谭建平 +2 位作者 邵旭东 王磊 田仲初 土木工程学报》 北大核心 2025年第8期69-81,共13页
为在高耸大跨混凝土结构分析中考虑几何非线性与徐变效应的耦合作用,文章基于平面应力单元开展计算方法的研究。利用共旋坐标法具有几何非线性与材料非线性脱耦的优点,将混凝土的徐变效应视为特殊的材料非线性而在共旋坐标系中将其等效... 为在高耸大跨混凝土结构分析中考虑几何非线性与徐变效应的耦合作用,文章基于平面应力单元开展计算方法的研究。利用共旋坐标法具有几何非线性与材料非线性脱耦的优点,将混凝土的徐变效应视为特殊的材料非线性而在共旋坐标系中将其等效为徐变初应变荷载,几何非线性则通过共旋坐标系与结构坐标系之间的转换矩阵予以考虑,非线性方程组的求解则采用能将荷载增量法与位移增量法合二为一的统一迭代求解列式,建立平面应力单元考虑几何非线性与徐变耦合的分析方法,提供计算流程,对4个算例进行计算分析,并与已有文献的模型试验和数值计算结果作了比较。结果表明:建立的几何非线性平面四边形应力单元及考虑几何非线性与徐变效应耦合的算法是正确的,考虑几何非线性与徐变效应耦合相对于考虑几何线性与徐变以及仅计入几何非线性而言,在具体计算结果、不同自由度的影响程度以及达到徐变计算稳定值所要取的徐变计算时间方面均有很大的不同。文中方法较容易推广到其他更复杂的共旋法几何非线性单元。 展开更多
关键词 平面四边形应力单元 几何非线性 徐变 共旋法 统一迭代求解
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钢结构疲劳的“模-数”融合驱动理论模型与性能确定方法——以腐蚀疲劳问题为例
16
作者 张清华 唐琨 +3 位作者 崔闯 马燕 袁晓鹏 李亚鹏 土木工程学报》 北大核心 2025年第7期1-13,27,共14页
数据源和表征指标单一导致的信息维度不足,是制约钢结构疲劳性能研究的关键问题。文章结合钢结构数智化工程发展的迫切需求和数字技术的最新进展,提出钢结构疲劳的“模-数”(“模型试验-数字仿真”)融合驱动的理论模型与性能确定方法,... 数据源和表征指标单一导致的信息维度不足,是制约钢结构疲劳性能研究的关键问题。文章结合钢结构数智化工程发展的迫切需求和数字技术的最新进展,提出钢结构疲劳的“模-数”(“模型试验-数字仿真”)融合驱动的理论模型与性能确定方法,以严重威胁钢结构安全的腐蚀疲劳问题作为示例,研究并讨论理论模型和方法应用的具体问题。确定腐蚀疲劳表征指标,提出信息提取方法;基于腐蚀焊接接头点云形貌以及断裂力学裂纹扩展理论,构建了数据驱动与物理驱动融合模型,通过调整数据与物理驱动损失函数的权重配比,建立适用的物理信息神经网络(PINN)模型。设计并完成中性盐雾腐蚀试验和疲劳试验,以腐蚀形貌点云数据及裂纹扩展信息作为模型的训练和验证数据,通过腐蚀疲劳寿命PINN预测模型,实现模型试验与数值仿真多维、多源信息的有效融合。研究结果表明:所建立的理论模型能够融合试验数据与物理先验知识,显著提高疲劳寿命预测精度;多源疲劳信息融合能够显著增强模型在应对复杂腐蚀疲劳行为时的鲁棒性和泛化能力;所提出的“模型试验-数字仿真”融合驱动方法为解决钢结构疲劳问题提供了新途径和新范式。 展开更多
关键词 钢结构 疲劳 “模-数”融合驱动理论模型 信息融合 模型试验 数字仿真
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不同含水状态下红黏土低路堤动静力响应模型试验
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作者 邱祥 李耀 +2 位作者 李锦鸿 陈文胜 吴勇 土木工程学报》 北大核心 2025年第9期141-152,共12页
针对中国南方地区红黏土低路堤路基工作区深度与毛细吸力影响区重叠引起的大变形、不均匀沉降等问题,开展不同含水状态下红黏土低路堤动静力响应模型试验,研究不同荷载、加载频率、加载次数及含水量条件下红黏土低路堤附加应力、动孔隙... 针对中国南方地区红黏土低路堤路基工作区深度与毛细吸力影响区重叠引起的大变形、不均匀沉降等问题,开展不同含水状态下红黏土低路堤动静力响应模型试验,研究不同荷载、加载频率、加载次数及含水量条件下红黏土低路堤附加应力、动孔隙压力比、竖向动位移及累积变形的变化规律。研究结果表明:动应力幅值、动孔隙压力比、累积竖向变形沿深度方向先迅速减小,后缓慢减小;动孔隙压力比、竖向动位移幅值与含水量呈正相关,动应力幅值与含水量呈负相关,饱和含水量时路堤顶面处的动应力、动孔隙压力比、竖向动位移分别为最优含水量时路堤顶面处的71.36%、190%、231%,需在路堤底部设置防渗土工布或一定厚度级配碎石层以控制毛细水上升;动荷载作用下低渗透性非饱和红黏土将会产生动孔隙气压力;动荷载作用下红黏土低路堤动孔隙压力存在累积效应;红黏土低路堤累积竖向变形云图呈以动荷载作用位置为中心向外递减的半椭圆状分布,距路堤顶面一定范围内属于累积竖向变形集中区,累积侧向变形云图沿动荷载作用中心线基本对称分布;不同加载方式对红黏土低路堤附加应力与累积竖向变形的影响程度为:长时动载>静载>短时动载。研究成果可为南方地区红黏土低路堤结构的设计与安全运营提供参考。 展开更多
关键词 道路工程 红黏土 低路堤 动力响应特性 加载方式 含水量
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温度对高聚物浆液在裂隙中扩散特性影响研究
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作者 李晓龙 桂云祥 +2 位作者 贾赫扬 钟燕辉 张蓓 土木工程学报》 北大核心 2025年第1期111-125,共15页
具有自膨胀特性的高聚物注浆材料已广泛应用于岩体加固工程,但关于其注浆机理尚缺乏深入认识。近期试验研究表明,温度对自膨胀高聚物浆液的流动扩散过程具有显著影响,原因在于温度变化会改变高聚物浆液化学反应进程,进而影响其扩散行为... 具有自膨胀特性的高聚物注浆材料已广泛应用于岩体加固工程,但关于其注浆机理尚缺乏深入认识。近期试验研究表明,温度对自膨胀高聚物浆液的流动扩散过程具有显著影响,原因在于温度变化会改变高聚物浆液化学反应进程,进而影响其扩散行为。为深入揭示温度对高聚物浆液在裂隙中扩散行为的影响机制,以一种工程中应用的自膨胀聚氨酯高聚物浆液为对象,基于浆液聚合反应机理和计算流体动力学理论,用准三维有限体积法离散浆液流动控制方程,用三维有限体积法离散裂隙壁热传导方程,建立模拟分析高聚物浆液在裂隙中膨胀扩散过程的热-流耦合仿真模型,实现对浆液化学反应进程、流场和“浆液-裂隙”体系温度场的耦合求解。开展不同注浆量、预热温度条件下无水平板裂隙高聚物注浆模型试验,通过浆液扩散范围、密度、温度等实测数据与计算结果的对比,验证所建立数值模型的适用性。在此基础上,分析预热温度、环境温度对浆液在平板裂隙中扩散行为的影响,结果表明,相同环境温度条件下,随着浆液预热温度升高,浆液扩散速率及升温速度加快,峰值温度增大,达到峰值点时刻越早;相同预热温度条件下,环境温度越高,浆液扩散速率越快,扩散半径越大;当浆液预热温度或环境温度升高至一定值时,浆液最终扩散范围不再发生明显改变;随着环境温度降低,所需的浆液最低预热温度逐渐增大。该文工作对高聚物裂隙注浆浆液预热温度设定具有一定指导作用。 展开更多
关键词 自膨胀高聚物 裂隙注浆 扩散机理 温度 试验 仿真方法
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基于GAWOA-XGBoost改进模型的植被混凝土生境基材配合比研究
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作者 周明涛 童温亮 +3 位作者 章涵 刘黎明 王瑞红 石立 土木工程学报》 北大核心 2025年第7期98-109,共12页
传统植被混凝土生境基材配合比设计通常依据个人主观经验,规范化与标准化有所欠缺,随着技术的发展,应明确不同工况条件下最优配合比,以规范工程实践与提升工程质量。文章通过现场案例及室内试验分析得出合理基材组配,并根据基材物理、... 传统植被混凝土生境基材配合比设计通常依据个人主观经验,规范化与标准化有所欠缺,随着技术的发展,应明确不同工况条件下最优配合比,以规范工程实践与提升工程质量。文章通过现场案例及室内试验分析得出合理基材组配,并根据基材物理、化学和力学性能探究了不同年均降雨量、边坡坡度和种植土用量工况条件下各组分用量间的影响。为提高调参效率,结合遗传算法(GA)与鲸鱼优化算法(WOA)优化XGBoost模型超参数,通过GAWOA-XGBoost改进模型建立植被混凝土组分与性能之间的关系,并基于NSGA-Ⅱ算法求得各工况条件下的最优配合比。研究表明,加大水泥用量可增强基材强度和抗冲刷性,改良剂有助于调节基材酸碱环境,有机肥和有机料用量的增加则可提高基材养分含量和连通孔隙率。对比验证结果表明GAWOA-XGBoost改进模型能有效建立基材组分用量与基材性能之间的映射关系,由NSGA-Ⅱ算法所得不同工况条件下的植被混凝土配合比性能符合国家现行规范要求。 展开更多
关键词 植被混凝土 组分 GAWOA-XGBoost改进模型 影响规律 配合比
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基于二次独立成分分析的风力发电机振动信号模态识别方法
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作者 徐海巍 丁焜炀 +3 位作者 陈勇 王卿 苏凌峰 沈国辉 土木工程学报》 北大核心 2025年第10期63-73,共11页
风力发电机塔筒在运行过程中容易受到叶片转动所产生的谐波激励,这一干扰信号的存在将影响环境随机激励下的结构模态参数识别结果的准确性。文章提出了一种二次独立成分分析(Secondary Independent Component Analysis)方法,能够在风机... 风力发电机塔筒在运行过程中容易受到叶片转动所产生的谐波激励,这一干扰信号的存在将影响环境随机激励下的结构模态参数识别结果的准确性。文章提出了一种二次独立成分分析(Secondary Independent Component Analysis)方法,能够在风机塔筒结构模态频率与谐波激励频率接近时有效的分离出谐波信号。在此基础上,将所提出的方法与快速贝叶斯模态识别方法相结合,实现了谐波干扰下风机结构频率,阻尼比,振型等模态参数的有效识别。通过数值算例与Open FAST仿真结果验证了本识别算法的有效性,并与传统直接贝叶斯识别算法,以及改进的Natural Excitation Technique-Eigensystem Realization Algorithm(NExT-ERA)算法进行了对比。结果表明:受扰信号直接识别会产生虚假频率和阻尼比,而改进的NExT-ERA方法对输入的谐波频率较为敏感,较小的输入频率偏差可能会产生较大的阻尼比识别误差。 展开更多
关键词 风力发电机 运行模态识别 独立成分分析 谐波干扰 贝叶斯识别
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