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2020 Vol.(7) 1-9[摘要](42)

柱体绕流是海洋工程领域的重要问题. 流体绕经海洋平台所产生的周期性涡脱会造成平台往复运动，这将加剧平台系泊结构疲劳损伤，降低结构疲劳寿命. 为研究多柱式浮式风机平台绕流的力学特性，厘清尾流之间的干扰机理，采用Delayed Detached Eddy Simulation（DDES）方法分析了半潜式浮式风机平台在不同来流角和流速下的力学特性，从相干结构层面研究了尾流干扰机理，并分析了立柱尾流之间的空间相关性. 结果表明：下游立柱的阻力系数平均值随流速变化而有较大波动；流场相干结构以流向涡和发夹涡为主；相干结构之间的相互作用是导致尾流干扰的原因；上下游立柱尾流具有不同的相干结构，但两者仍有较强的空间相关性. 研究结果可为深入理解多柱式海洋平台绕流现象提供理论参考. [PDF](3.77 M)(15)

基于边界层风洞的下击暴流稳态风场特性数值模拟
刘志文1，2?覮，陈以荣1，辛亚兵1，陈政清1，2

2020 Vol.(7) 10-20[摘要](26)

针对下击暴流稳态风场模拟问题，基于计算流体动力学方法（Computational Fluid Dynamics，CFD），首先分别采用二维、三维冲击射流模型对下击暴流风场进行数值模拟，对下击暴流风场特性进行研究. 在此基础上，根据下击暴流对桥梁结构作用主要受水平风速影响的特点，采用二维数值模拟方法对边界层风洞中设置倾斜平板模拟下击暴流水平风速风场进行了研究. 最后，设计并加工了边界层风洞下击暴流水平风速模拟试验装置，在边界层风洞中进行了下击暴流水平风速风场模拟试验，并将数值模拟结果与试验结果和已有文献结果进行了比较. 结果表明：下击暴流风场的二维冲击射流模型模拟结果与三维冲击射流模型模拟结果吻合较好，即二维冲击射流模型是一种有效的下击暴流风场简化模拟方法；在边界层风洞中设置倾斜平板所模拟的下击暴流水平风速风场数值模拟结果和风洞试验结果具有较好的一致性，并与冲击射流模型数值模拟结果和现场实测结果均吻合较好，即在边界层风洞中设置倾斜平板可模拟下击暴流水平风速稳态风场特性. [PDF](3.08 M)(10)

大型多指廊屋盖风荷载非高斯特性风洞试验研究
闫渤文1?覮，赵乐1，刘堃1，2，李正良1，周绪红1，3

2020 Vol.(7) 21-28[摘要](24)

基于我国大型机场航站楼（指廊间最大距离约1 500 m）的刚性测压风洞试验，采用高阶统计量方法和柯莫哥罗夫-斯米尔诺夫假设检验方法（K-S法）分析了大型多指廊屋盖表面风压的非高斯特性以及周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应. 研究结果表明：周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应总体不显著，极值负压略有减小；大型多指廊屋盖表面风压基本为负压，在屋檐及转角区域的负压值较其他区域更大. 高阶统计量方法划分的非高斯区其结果比较分散，同一区域存在不连续情况，且部分区域划分结果对风向角不敏感，而K-S方法划分的非高斯区域连续且覆盖范围与风洞试验分析得到的风压分布规律比较吻合. 最后，本研究的风洞试验结果表明：大型多指廊屋盖结构在迎风屋檐、转角等区域表现出明显的非高斯特性，应在我国大型屋盖结构风荷载规范中予以考虑，采用改进的峰值因子估计方法，并宜按非高斯性分区适度提高峰值因子取值. [PDF](2.22 M)(10)

结构动力时程分析的地震动选择方法研究
张耀庭?覮，刘勇，沈杰，邹志文，余昕叶

2020 Vol.(7) 29-39[摘要](35)

进行结构动力时程分析时，合理地选择地震动一直是工程中的难点问题. 为此，通过改进现有的和声搜索法进行地震动的选取，针对依据我国现规范设计的两榀不同周期的预应力混凝土（PC）框架结构进行了动力时程分析，并与周期点法、双频段法和面积法的计算结果进行对比. 分析表明：多遇地震作用下，周期点法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小，其变异系数在10%左右，且与振型分解反应谱法得到的底部剪力相比，双频段法和改进的和声搜索法得到的计算结果更加符合规范设计水准；罕遇地震作用下，面积法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小，其变异系数在15%左右，周期点法计算结果离散性最大；周期点法只适用于弹性时程分析的地震动选择过程，改进的和声搜索法无论是对弹性时程分析还是弹塑性时程分析都适用，且满足规范设计水准和工程需求. [PDF](1.51 M)(13)

填充墙竖向不规则布置RC框架结构考虑SSI效应的MPA分析
陈大川，湛洋，王海东?覮，刘举

2020 Vol.(7) 40-49[摘要](31)

通过周期等效原则提出了考虑土-结构相互作用（SSI）的模态Pushover 分析方法（MPA），并验证了此方法的可行性. 以一10层填充墙竖向不规则布置的RC框架结构为研究对象，调整层刚度比和“薄弱层”布置位置，运用本文方法分析该类结构在不同场地和设防烈度条件下的地震响应规律. 结果表明：1）罕遇地震时，在“薄弱层最敏感楼层”设置“薄弱层”会使薄弱层效应更加显著，且随层刚度比增大该结构的层间位移角增大；“薄弱层敏感区域”外楼层的填充墙不规则布置不会使结构形成明显的薄弱层. 2）考虑SSI效应时，填充墙竖向不规则布置的RC框架结构的变形向底部楼层集中更加明显，随着场地土变软，结构倒塌时的层间刚度比降低，因此结构设计时需要更加严格控制层刚度比来确保该类结构在地震作用下的延性. [PDF](1.63 M)(16)

全装配式延性节点混凝土框架子结构抗连续倒塌试验研究
廖莎1，王振生1，4，周云1，2，3?覮，裴熠麟1，2，5，易伟建1，2

2020 Vol.(7) 50-60[摘要](43)

为研究全装配式干节点连接的钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能，采用1/2缩尺比例设计了两榀全装配式（PC）试件进行静载试验研究. 其中装配式结构在梁柱节点处采用高强螺栓-延性杆-锚固板的连接方式，其中PC1试件未设置牛腿，PC2试件采用暗牛腿，另外结合一榀本团队开展的现浇框架结构RC试件进行对比研究. 对两个试件分别进行了中柱移除状态下的竖向加载拟静力试验，并对加载过程中测试所获得的结构极限承载力、应变响应、变形性能及失效破坏模式依次进行了分析. 试验结果表明，与RC试件中既存在压拱效应又存在悬链线效应相比，两个PC试件中只存在压拱效应阶段，表明该类型全装配式结构的抗倒塌能力相对不足. 同时PC1和PC2试件的极限承载力分别为RC试件在压拱效应阶段峰值荷载的95%和123%，相应的极限位移仅为RC试件的48%和61%. 试验过程中，PC试件的受力及变形区域则主要集中在节点连接处，其材料利用率相对有限，PC试件则因节点区域内延性杆与锚固板连接处发生断裂而失效. [PDF](3.48 M)(11)

预应力混凝土框架抗连续倒塌压拱承载力研究
黄远?覮，胡晓芳，易伟建

2020 Vol.(7) 61-67[摘要](24)

为了研究预应力混凝土框架抗连续倒塌的压拱机制承载力，首先建立了有黏结预应力框架非线性有限元分析模型，并采用试验数据对分析模型进行了验证，在此基础上研究了有黏结预应力框架与普通钢筋混凝土框架在连续倒塌过程中压拱受力机制的区别，并分析了预应力框架压拱机制承载力的影响因素. 研究表明：预应力的施加会增加压拱效应，减弱边柱的破坏，但会加剧中柱的破坏. 非预应力筋配筋率、梁高和跨度对压拱机制承载力Fa.u影响较大，顶部非预应力筋配筋率从0.66%增加到1.32%时，Fa.u增加了19.6%，底部非预应力筋配筋率从0.66%增加到1.32%时，Fa.u增加了31.5%；梁高从700 mm增加到900 mm时，Fa.u增大了220.7%，跨度从9 m增加到15 m时，Fa.u减小了64.0%. 柱截面尺寸较小时，增大柱截面尺寸对Fa.u的影响较大；但柱截面尺寸较大时，增大柱截面尺寸对Fa.u的影响较小. 预应力筋配筋率和初始张拉控制应力对Fa.u的影响较小. [PDF](1.38 M)(8)

人行悬索桥竖向荷载作用下简化计算方法
胡习兵1，向思宇1?覮，方辉1，2，袁智深1

2020 Vol.(7) 68-74[摘要](32)

为解决人行悬索桥在竖向荷载作用下计算挠度变形过程繁琐、有限元分析复杂等问题，根据人行悬索桥柔性较大的结构特征，忽略其加劲梁的刚度作用，考虑主缆IP点处位移、边缆垂度效应、几何非线性等因素，提出了一种简化计算方法. 对不同跨度、不同矢跨比桥梁的主缆无应力长度和跨中挠度变形进行了试算，并根据试算结果对简化计算方法的适用范围和误差进行了分析，验证了计算方法的计算精度和适用范围. 以跨度为117 m的人行悬索桥为例，利用本文计算方法对该桥分别在成桥状态和受竖向荷载作用时的悬索桥力学性能进行了分析，并与有限元分析和试验检测结果进行了比较. 结果表明：本文所提简化计算方法实用性较好，能在实际工程中为人行悬索桥快速求解和有限元分析校核提供参考. [PDF](914.48 K)(8)

基于概率密度演化理论的锈蚀钢梁时变可靠度分析
徐善华1，2，聂彪1，2?覮，张海江1，2

2020 Vol.(7) 75-83[摘要](22)

为了得到锈蚀钢梁时变可靠度，对9组试件分别开展了加速腐蚀试验和单调拉伸试验. 测得了锈蚀深度三维坐标数据和锈蚀钢材名义屈服强度，统计分析了锈蚀深度和名义屈服强度概率模型. 建立了锈蚀钢梁功能函数，结合概率密度演化理论得到了锈蚀钢梁时变失效概率和可靠指标，并与蒙特卡洛方法（MCS）计算结果进行了对比. 结果表明：钢板表面锈蚀深度和名义屈服强度服从正态分布；随着腐蚀时间增加，锈蚀深度均值和标准差不断增大；随着失重率增加，名义屈服强度均值不断减小而标准差不断增大；概率密度演化方法与MCS计算结果较接近，说明本文提出的方法的有效性；锈蚀深度和强度的随机性对锈蚀钢梁可靠度影响较大. [PDF](2.54 M)(8)

铝合金单层球面网壳结构阻尼特性
罗晓群，张锦东，张晋，徐洪俊，张其林?覮

2020 Vol.(7) 84-92[摘要](17)

通过现场实测对铝合金板式节点单层球面网壳结构的阻尼比进行了分析研究. 针对一平面尺寸45 m×45 m，矢高2.86 m的铝合金板式节点单层球面网壳结构，设计了11种工况，通过现场实测采集了160条人工激励下的节点加速度自由衰减振动信号以及6条环境激励下的节点加速度振动信号，采用解析模态分解法（AMD）结合希尔伯特变换识别结构的自振频率和阻尼比. 对所得数据进行分析，建议铝合金板式节点单层球面网壳的结构阻尼比取4％. 运用实测阻尼比数据建立有限元模型分析结构动力响应，对应实测节点加速度响应曲线和有限元计算得到的响应曲线吻合较好，所测得阻尼值可为现行规范修订提供依据，为结构动力分析与工程设计提供参考. [PDF](2.38 M)(8)

NiTiNb-SMA丝主动加固RC圆柱抗震性能试验
潘盛山?覮，乐锐，惠华星，朱禹熹

2020 Vol.(7) 93-101[摘要](23)

为研究国产镍钛铌形状记忆合金（NiTiNb-SMA）丝主动约束加固钢筋混凝土墩柱的抗震性能，完成了3个墩柱试件的拟静力试验. 基于试验现象和水平力-位移曲线，对比分析了各试件的骨架曲线、承载力和延性、强度退化、累计耗能、残余位移等性能指标. 结果表明：热激励NiTiNb-SMA丝能有效地为墩柱提供主动约束应力，减轻墩柱的损伤，并提高墩柱的延性和耗能能力，对比原试件，NiTiNb-SMA丝对试件主动加固后的位移延性系数和累计耗能分别提高了27.8%和10.4%；有效减缓了墩柱的强度衰减，减小了墩柱的残余位移. [PDF](2.43 M)(7)

承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能
张敬书1，2?覮，郭航1，2，王政2，3，刘乐2，4，赵俊2，5

2020 Vol.(7) 102-108[摘要](20)

为研究承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能，采用3种块型的砌块制作了砌体抗剪试件.每种块型的砌块试件均以3种砂浆强度为变量.首先对试件进行了静力剪切加载试验，观察试验现象，记录剪切破坏荷载.然后分析了影响砌体抗剪强度的主要因素，并和其他混凝土砌块砌体抗剪强度的试验结果以及规范计算值进行了对比.最后提出了考虑有效黏结面积计算混凝土砌块砌体抗剪强度的方法.研究结果表明：承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的剪切破坏均为砂浆与混凝土砌块接触面的黏结剪切破坏.计算砌体抗剪强度时，应采用砂浆与砌块接触面的有效黏结面积；在此基础上，提出了承重型横孔连锁混凝土砌块砌体抗剪强度的计算方法，该方法不但可以准确计算该砌块砌体的抗剪强度，而且可以计算其他类型混凝土砌块砌体基于黏结剪切破坏的抗剪强度. [PDF](1010.72 K)(9)

水泥土强度特性和损伤本构模型研究
陈鑫1，2，张泽1，3?覮，李东庆1

2020 Vol.(7) 109-119[摘要](25)

为探究围压对水泥土强度特性的影响以及建立不同围压影响下的损伤本构模型，开展室温和冻结状态不同围压下三轴剪切试验. 考察了围压对水泥土力学参数的影响规律，建立能够反映出低围压对冻结水泥土强度的强化作用和高围压的弱化作用的修正Hoek-Brown强度准则. 假设水泥土微元强度的分布规律服从双参数的Weibull函数，基于Hoek-Brown强度准则和其修正形式分别确定室温和冻结状态下水泥土微元强度，建立了考虑围压的统计损伤本构模型. 结果表明，基于Hoek-Brown强度准则和其修正形式建立的损伤本构模型能够较好地描述室温和冻结状态下水泥土应力-应变曲线，且能够反映出冻结状态水泥土低围压下的应变软化现象与高围压下的应变硬化现象. 室温状态时不同围压下损伤变量随轴向应变变化曲线形状相似，均随轴向应变增加呈“S”型单调递增. 冻结状态下低围压抑制水泥土损伤劣化程度；高围压使其损伤劣化程度增加，在轴向应变很小时，损伤变量就达到较大值. [PDF](1.28 M)(14)

基于舒适性的软土地区公路行驶质量评价方法
陈仁朋1，2?覮，朱建宇1，姜正晖3，贾瑞雨4

2020 Vol.(7) 120-127[摘要](23)

针对软土地基公路工后沉降大、分布范围广，现有国际平整度指数IRI评价方法存在很大局限性的问题，提出了基于行车舒适性的软土地区公路行驶质量评价方法. 首先采用五自由度1/2车辆模型，计算比较了道路纵面线形拟合方法和数据间距对车辆振动加速度计算结果的影响，获得了车辆振动的加权加速度均方根值；根据ISO2631振动舒适性标准提出评价司乘人员的舒适性DCI和RQI计算公式及参数取值；结合软土地基及非软土地基两种路段沉降情况，比较了本文方法与国际平整度指数IRI方法评价结果的区别. 分析发现，在非软土地基公路，本文方法与IRI方法评价结果接近；而在软土地基公路，两者的结果差异较大，本文方法更加符合工程师的直观感觉. [PDF](882.64 K)(12)

基于多块体的非对称双层临坡地基上限承载力
杨博铭?覮

2020 Vol.(7) 128-136[摘要](22)

为进一步解决条形基础荷载作用下双层临坡地基的承载力和稳定性问题，对现有研究成果进行对比分析，并对其假设的合理性进行判断，根据临坡地基破坏模式的非对称性的基本特征，考虑到双层地基分层界面处速度的间断性，采用一种新的多滑块模式来构建其破坏模型. 根据速度相容关系、速度三角形闭合条件确定该模型的相容速度场. 引入极限分析法的上限分析理论，推导条形基础非对称双层临坡地基上限承载力的计算公式. 采用MATLAB二次规划算法的优化计算方法对双层临坡地基的上限承载力进行优化求解. 最后通过工程算例来验证理论公式的合理性，并与现有研究方法以及软件计算结果进行对比，证明了本文方法的可行性. [PDF](664.33 K)(11)

基于深度学习的地铁隧道衬砌病害检测模型优化
薛亚东1，2?覮，高健1，2，李宜城3，黄宏伟1，2

2020 Vol.(7) 137-146[摘要](30)

地铁盾构隧道衬砌病害检测面临的最主要问题是如何获取高质量的病害图片以及如何快速、准确实现病害检测. 基于CCD线阵相机设计制造了地铁隧道病害检测车，并针对上海运营地铁1、2、4、7、8、10、12等线路采集了大量的衬砌图像，通过手工标注建立高质量隧道病害样本库. 基于卷积神经网络Faster R-CNN（Faster Region-based Convolutional Neural Network），构建了病害自动检测深度学习框架. 考虑到裂缝及渗漏水病害的特殊性，采用数据统计分析及K-means聚类算法分析其几何特征，结合病害特征优化VGG-16网络模型中的anchor box相关参数. 结果表明，修正后的模型病害检测准确度有明显的提升（约7%），同时模型的训练时间减少. 经验证，上述方法同样可提高裂缝或渗漏水单一病害识别模型的准确度. [PDF](2.75 M)(8)

逆断层错动作用下地铁隧道结构损伤分析
安韶1?覮，陶连金1，边金2，韩学川1，吴晓娲1

2020 Vol.(7) 147-156[摘要](25)

以乌鲁木齐地铁隧道穿越西山活动逆断层工程为例，建立三维弹塑性有限元模型. 首先模拟分析了逆断层错动作用下隧道二次衬砌塑性应变发展过程，拉压损伤因子、剪切应变的横向及纵向分布规律，计算了混凝土的裂缝宽度；其次研究了不同错动位移、隧道底部距围岩交界面不同垂直距离及不同破碎带宽度的结构损伤规律，最后进行了设置柔性接头的减灾效果研究. 结果表明：二次衬砌结构破坏首先出现在拱顶；然后是拱底，最后在拱腰处累积. 破裂面附近拱腰处发生拉压剪的共同破坏；远离破裂面上盘拱顶，破碎带拱底处发生受拉破坏；远离破裂面上盘拱底，破碎带拱顶处发生受压破坏. 基于混凝土裂缝得到隧道拉裂破坏的严重与轻微受损区分别为10 m和30 m. 错动位移越大，结构受损越严重；隧道底部距围岩交界面垂直距离越大，土层越厚，耗散能量越多，结构受损越轻；破碎带宽度越大，隧道破坏越严重，当破碎带宽度达到26 m时，破碎带宽度对隧道的影响基本保持稳定. 设置柔性接头可以显著降低结构的损伤，基本满足在设防错动位移下的设计要求. [PDF](1.68 M)(9)