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2021 Vol.(1) 1-9[摘要](12)

为了建立能充分考虑桩承式路堤各组成部分之间协调变形特性的理论方法，基于柔性桩-桩承式路堤的变形机理，提出了路堤-桩-土协调变形的双等沉面荷载传递模型. 首先，该模型基于路堤中的等沉面以及桩承式路堤的变形特点，在桩底以下一定深度处，引入一个与路堤中相似的等沉面. 其次，考虑到现有土柱模型的不足，引入能考虑内外土柱间相对位移对摩擦因数的影响的土柱模型. 介于上、下等沉面之间的路堤、桩、土，通过彼此的协调变形影响等沉面处的应力，从而影响路堤的总体沉降和桩土应力比. 最后，将本文计算结果和复合模量法计算结果与实测结果进行对比，结果表明：与实测值相比，复合模量法计算沉降值的相对误差为19.4%，本文计算沉降值的相对误差为9.6%，本文计算的桩土应力比相对误差为9.91%，证明了本文理论方法是合理的. [PDF](838.09 K)(13)

临坡抗拔条形锚板破坏模式及极限承载力上限分析与试验验证
杨明辉，黄虎，邓波，黄明华

2021 Vol.(1) 10-18[摘要](4)

考虑土体材料的非线性特征，用非线性强度准则及其关联流动法则构造临坡条形锚板上拔时的机动许可速度场，并基于上限定理导出其曲线型破坏模式及抗拔承载力上限解. 此后，借助DIC图像关联技术开展了一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验，得到了不同边坡角度及不同临坡比情况下条形锚板的抗拔承载力及上方土体破裂面发展模式. 对比结果表明，临坡条形锚板的抗拔承载力与本文上限解计算结果误差在13%以内，土体破裂面模式也基本吻合，从而验证了本文理论解的合理性. 最后，对抗拔条形锚板的临界临坡比进行了探讨，分析结果表明临界临坡比随埋置深度和初始黏聚力的增大而增大，随单轴抗拉强度的增大而减小. [PDF](3.09 M)(4)

基于嵌套思路的饱和孔隙-裂隙介质本构理论
胡亚元

2021 Vol.(1) 19-29[摘要](6)

为了指导本构建模工作，需要建立饱和孔隙-裂隙介质的一般本构理论框架. 首先，从混合物理论和嵌套思路出发，获得饱和孔隙-裂隙介质的能量平衡方程. 其次，根据热力学功共轭特性确定了饱和孔隙-裂隙介质本构方程的应变状态变量和应力状态变量. 再次，根据热力学局部平衡假定，获得饱和孔隙-裂隙介质的自由能势函数一般本构方程. 最后，从一般自由能势函数本构方程出发，获得孔隙骨架和裂隙骨架变形相互耦合的各向同性线弹性方程. 当孔隙骨架和裂隙骨架变形解耦时，该方程能够退化到Khalili线弹性方程. 研究表明，在小应变情况下固相应变可分解为裂隙骨架应变、孔隙骨架应变与固相材料体应变之和；当混合物均匀化响应原理成立和流相材料本构模型与单相一致时，裂隙骨架应变、孔隙骨架应变、固相材料体应变、裂隙流相材料体应变和孔隙流相材料体应变分别唯一决定裂隙介质有效应力、孔隙介质有效应力、固相材料真实压力、裂隙孔压和孔隙孔压；当自由能函数是状态变量的二次函数时，可获得线弹性本构模型. [PDF](725.51 K)(5)

静钻根植桩抗压抗拔承载性能试验研究
黄晟1，周佳锦1，龚晓南1，俞建霖1，舒佳明2，王孟波2

2021 Vol.(1) 30-36[摘要](6)

通过一组静钻根植桩的现场抗压抗拔静载试验，研究了抗压和抗拔状态下静钻根植桩的承载性能. 对两根试桩的荷载位移曲线进行了比较分析，并采用有效应力法对试桩的极限侧摩阻力进行计算. 试验结果表明：受桩周土体应力状态和桩身泊松效应影响，静钻根植抗拔桩的极限侧摩阻力小于抗压桩的极限侧摩阻力；抗拔桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值大于抗压桩侧摩阻力完全发挥时的桩顶位置值；采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力时，需要考虑土层的极限深度（或极限竖向有效应力），当土层深度超过极限值时，采用有效应力法计算土层的极限侧摩阻力需采用极限深度时对应的竖向有效应力值. [PDF](1019.19 K)(3)

滩涂极软地基托板桩法处理技术研究
吴怀娜1，马庆雷1，孟凡衍1，朱云祥2，屠锋2，刘骐炜1

2021 Vol.(1) 37-45[摘要](4)

为研究滩涂极软地基上托板桩的工作特性，开展了现场试验和有限元分析. 现场实测了地表沉降及土压力，并据此建立了二维平面应变模型，进而对不同时期的地基土超孔隙水压力、土压力、沉降、水平位移等问题进行了研究. 研究结果表明：随着填土高度增加，桩顶与桩间土差异沉降增大，产生土拱效应和拉膜效应，桩身轴力、桩体荷载分担比和桩端附近土体超孔压增大；填筑完成后超孔压消散，地基土逐渐固结，桩间土与桩顶差异沉降增大后趋于稳定，桩体荷载分担比逐渐稳定在80%左右；土工格栅拉力较小，传递荷载的能力有限；浅层地基土对桩体有负摩阻力，桩身轴力沿深度先增大后减小；托板桩法可有效控制地基土水平位移. [PDF](2.41 M)(5)

饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性研究
官文杰1，吴文兵1，2，3，蒋国盛1，梁荣柱1，刘浩1

2021 Vol.(1) 46-58[摘要](5)

基于Biot动力固结方程和Kelvin模型，考虑了土体三维波动效应及土塞与管桩之间的小变形相对滑移，研究了饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性. 首先，引入势函数，结合桩侧土及土塞的初始和边界条件，采用Laplace变换技术、Helmholtz分解法及分离变量法，分别求解出桩侧土和土塞的纵向振动解. 结合桩土系统的耦合条件，进一步求解出管桩顶部的复刚度、速度响应频域解析解及速度响应时域半解析解. 将本文解分别退化为实心桩解和无相对滑移解，并与已有研究进行对比，验证了本文解的合理性. 然后，采用参数分析法初步确定了Kelvin模型参数的合理取值区间. 最后，分别分析了管桩桩长和土塞的渗透系数、孔隙率、剪切模量以及黏性阻尼系数对饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性的影响规律. 研究结果表明，桩长越短，土塞与管桩之间的黏结程度对饱和土中非完全黏结管桩纵向振动特性的影响越明显；土塞的孔隙率和黏性阻尼系数对饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性有明显影响，土塞的剪切模量和渗透系数对饱和土中非完全黏结管桩的纵向振动特性的影响较小，可以忽略不计. [PDF](2.79 M)(4)

深部复合地层TBM隧道支护结构作用的透明岩体试验研究
任超1，孙晓明1，李元海2，杜建明3

2021 Vol.(1) 59-69[摘要](5)

针对深部复合地层TBM隧道模型试验研究中出现的掘进和开挖、围岩的变形和破裂、支护结构作用机理等关键问题，基于透明岩体试验的新方法，研制出满足试验需求的“复合地层”，并自主研发了掘进机模拟装置和TBM管片制作装置. 在此基础上，运用数字照相量测技术，对比分析有、无支护下围岩内部的变形破裂情况，揭示了有、无支护下隧道围岩的变形破裂机制，并结合围岩变形破裂的特点，反推支护结构的作用. 结果表明：1）在轴向加载、四周约束的前提下，深部复合地层TBM隧道围岩变形破裂机制为剪切滑移型（无支护）和扩容膨胀型+层状变形型（有支护）. 2）支护结构能遏制隧道周围变形的发展，大大减小围岩内部变形量，降低围岩的破碎程度，使围岩承载力提高2倍左右，并使围岩的应力状态由局部受拉剪变为整体竖向受压，减缓了应力集中程度，使得浅部围岩形成具有一定承载能力的承载区，并有效地抑制了底鼓，从而保护了隧道的稳定和安全. 3）TBM隧道中两边墙拐角处会出现应力集中现象，在实际工程中可采用豆砾石回填灌浆、局部区域注浆加固等措施，以提高该薄弱环节的稳定性. [PDF](3.94 M)(4)

微生物诱导固化技术研究进展
王恒星，缪林昌，孙潇昊，吴林玉

2021 Vol.(1) 70-81[摘要](9)

微生物诱导固化（Microbial induced carbonate precipitation，MICP）技术因其环境友好性已成为近些年研究的热点. 本文对MICP的固化机理进行了介绍，阐述了细菌、成核位点和生物膜对MICP矿化反应的影响，并对相关理论模型进行了总结，包括该技术涉及到的溶液的传输与分布、尿素水解速率和孔隙模型等. 通过对相关文献进行总结发现，基于MICP具有良好的流动性并且可以生成具有胶结性沉淀的特点，MICP能够在砂土固化、地基改良、防渗封堵、混凝土修复等领域发挥出良好的改善效果，具有广阔的应用前景. 最后，在已有研究成果的基础上，对MICP当前研究的问题以及未来的研究方向进行了讨论与展望. [PDF](1.88 M)(5)

大攻角下典型主梁断面颤振临界风速数值模拟
刘志文1，2，陈岳飞1，陈政清1，2

2021 Vol.(1) 82-91[摘要](7)

针对大攻角下主梁断面颤振稳定性问题，基于计算流体动力学软件ANSYS FLUENT用户自定义函数UDFs和动网格技术，结合Newmark - β法建立了桥梁主梁断面二维流固耦合分析方法，采用该方法在不同攻角下（0°、±3°、±5°、±8°）对薄平板和流线型箱梁断面颤振稳定性进行数值模拟研究，并将数值模拟结果与风洞试验研究结果进行了比较. 结果表明：薄平板和流线型箱梁断面的颤振临界风速数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好，验证了本文所建立的桥梁主梁断面二维流固耦合分析方法的精度. 薄平板断面的颤振临界风速随攻角的增大显著降低；流线型箱梁断面在正攻角范围内颤振临界风速随着攻角的增大而降低，在负攻角范围内颤振临界风速随攻角绝对值的增加先增大后降低；当攻角较大时，薄平板断面和流线型主梁断面均表现出“钝体”特征，气流绕过断面前缘时发生分离，沿断面上下缘产生较大的涡，从而导致主梁断面颤振临界风速降低. [PDF](2.91 M)(6)

钢桥塔与塔吊联合体系抖振响应试验研究
马如进1，李方宽1，胡晓红1，丁磊2

2021 Vol.(1) 92-99[摘要](6)

研究了自立状态钢桥塔与塔吊组成的联合体系的抖振性能及塔吊对钢桥塔抖振响应的影响. 通过钢桥塔与塔吊共同作用的联合气弹模型风洞试验与自立状态桥塔气弹模型风洞试验，识别出了两种体系的模态参数并获得了不同风速及不同风偏角下两种体系的抖振响应，对风速与风偏角的影响规律进行了总结与比较，对比研究了联合体系中塔吊与桥塔在顺桥向、横桥向的振动响应差异. 结果表明，钢桥塔与塔吊的风致抖振位移响应均值可以近似表示为风速的二次函数，位移响应均方差则表现出一定的波动性，塔吊会显著减小钢桥塔抖振位移响应的均值与均方差，钢桥塔与塔吊风致抖振响应存在明显的风偏角效应，塔吊的局部振动效应使得顺桥向塔吊位移相对桥塔位移存在明显的放大效应，而横桥向存在一定的缩小效应. [PDF](1.83 M)(4)

上海陆家嘴地区高空台风“温比亚”风特性实测
傅国强，全涌，顾明，黄子逢

2021 Vol.(1) 100-107[摘要](11)

基于上海环球金融中心顶部超声风速仪记录的台风“温比亚”风速样本数据，对平均风特性和湍流强度、阵风因子、峰值因子、湍流积分尺度和功率谱密度等脉动风风特性参数进行了详细分析. 结果表明：1小时内在3 s、10 min和1 h 3个时距的平均风速变化趋势一致. 湍流强度呈现出随平均风速增加先下降后稳定的趋势，纵向和横向湍流强度均值分别为0.135和0.132；阵风因子均随湍流度的增大而增大，两者呈现线性增加的趋势；湍流积分尺度随平均风速增加而没有明显的变化趋势；Von-Karman谱能够较好地拟合本次台风实测纵向和横向风速谱. [PDF](1.52 M)(9)

美国加州Ridgecrest地震的地震动特性分析
张琪1，2，陈希1，2，郑向远2

2021 Vol.(1) 108-116[摘要](5)

为研究同一地震序列中两场震源相近，发震时间间隔较短的主要地震活动中获取的地震动时频特性的异同，选取了2019年7月美国加州Ridgecrest地震序列中震级分别为MW 6.4和MW7.1的两场地震，对比研究了两次地震中地震动参数随着震中距的衰减趋势，并与俞言祥模型进行了对比；讨论了这两个相近事件中地震动三要素（峰值加速度、反应谱和持时）的异同，重点分析了两条不利地震动的反应谱；通过希尔伯特-黄变换（HHT）获得地震动的HHT谱，分析了地震动能量在时间和频率成分上的分布特征. 结果表明：大部分地震动参数的衰减趋势与俞言祥模型吻合较好；两场地震的反应谱基本相似；地震动HHT谱最大能量所对应的瞬时频率和地震动时程峰值加速度所在循环的峰-谷频率很接近；两次大地震相继发生可能会对结构造成更大的损坏. [PDF](1.59 M)(3)

考虑参激振动的折线型立体桁架拱动力响应分析
贺拥军1?覮，金志文1，周绪红2

2021 Vol.(1) 117-125[摘要](6)

研究了拉索预应力折线型立体桁架拱中的拉索参激振动问题，使用ANSYS软件建立预应力拱有限元模型，分析了结构中拉索发生参激振动的可能性，采用非线性时程分析方法研究了结构在简谐加速度激励和地震作用下的动力响应，以及桁架拱拉索发生参激振动的诱发机制，考察了预拉力、激励幅值对拉索振动的影响. 研究结果表明：激励幅值一定，简谐激励频率与拱内侧拉索自振频率成2.05 ∶ 1关系时，将激发拉索的参激振动，拉索振幅较未发生参激振动时增加了约63倍，拱节点位移及杆件内力均有部分增加；地震波频率集中于拉索发生参激振动的频率范围时拉索有较大响应. 为保证预应力巨型网格结构在地震作用下的安全使用，需考虑拉索参激振动对结构的影响. [PDF](1.96 M)(4)

基于改进IMK恢复力模型的钢筋混凝土柱参数识别与应用
郭玉荣1，2，龙沐恩1

2021 Vol.(1) 126-134[摘要](5)

提出了一种利用钢筋混凝土柱拟静力试验数据识别改进IMK模型骨架曲线参数，进而提高钢筋混凝土框架结构非线性模拟精度的方法. 通过引入可抗差的基于奇异值分解的无迹卡尔曼滤波算法（抗差SVD-UKF算法），抑制观测值粗差对参数识别的影响，采用粒子群算法对初始协方差矩阵、过程噪声矩阵和测量噪声矩阵进行自动寻优，在MATLAB中实现了柱滞回特征正负向对称与非对称两种情况下改进IMK恢复力模型骨架曲线参数的识别. 钢筋混凝土柱实测滞回曲线的模型骨架曲线参数识别结果及其在框架结构非线性模拟中的应用结果验证了本文方法的有效性. [PDF](1.97 M)(3)

酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型研究
郑跃1，2，郑山锁1，2，明铭1，2，阮升1，2

2021 Vol.(1) 135-143[摘要](5)

采用人工气候环境模拟技术模拟酸雨环境，对15组箍筋约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀，进而进行轴压试验，研究了箍筋锈蚀对约束混凝土破坏形态、峰值应力、峰值应变、极限应变和应力-应变曲线形状的影响. 基于Mander模型及现有研究成果，确定了未腐蚀试件本构模型峰值应力、峰值应变、极限应变和形状系数等参数的计算公式，并通过对试验结果的回归分析，得到了考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数和各特征点参数修正系数拟合公式，最终建立了酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型. 与试验结果对比发现，采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变、极限应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好，表明所建立的本构模型能较为准确地反映遭受酸雨侵蚀箍筋约束混凝土力学性能，可用于该环境下RC结构剩余承载力及抗震性能评估. [PDF](1.63 M)(4)

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系
尹世平1，董朋杰1，胡长顺1，史振宇2

2021 Vol.(1) 144-153[摘要](4)

采用试验和理论分析相结合的方法，基于电化学锈蚀中心拉拔试验，研究在有无纤维编织网增强混凝土（TRC）约束下，对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响，并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究. 研究结果表明：在无TRC约束的情况下，锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低，尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显；TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用；对于产生锈胀裂缝的试件，TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用，同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果；最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系. [PDF](1.30 M)(3)

胶合竹-混凝土组合梁抗弯性能试验研究
单波1，2，邓钧远1，叶芯1，肖岩3

2021 Vol.(1) 154-162[摘要](8)

基于已有的推出试验，选择螺杆、凹槽和预紧力凹槽3种连接件，开展了5根胶合竹-混凝土组合梁的四点抗弯试验，研究连接件类型与数量对组合梁抗弯性能的影响. 试验结果表明，组合梁具有较高的初始组合效应，在正常使用极限状态内的组合效应相对稳定，且组合梁的抗弯刚度和承载力随连接件数量增加而提高；对于采用螺杆连接件的组合梁，其极限承载力取决于指接部位的抗拉强度；对于凹槽类连接件的组合梁，其极限承载力主要由端部连接件的抗剪切强度控制；采用预紧力凹槽连接件的半装配式组合梁与现浇施工方式的凹槽组合梁相比较，其抗弯性能很接近，但施工效率显著提高；欧洲规范EC 5中的等效截面刚度法高估了试件的承载力，不适合直接套用于组合梁. [PDF](1.64 M)(5)

锈损冷成型钢表面形貌及力学性能
徐善华1，2，余洁 1，2，3，聂彪2

2021 Vol.(1) 163-172[摘要](11)

为研究锈蚀对冷成型钢表面形貌特征和力学性能的影响，对工业环境下服役10 a的冷成型钢进行表面三维形貌扫描、单调拉伸试验和断口扫描，得到了锈蚀钢材表面二维和三维形貌图、锈蚀损伤参数、应力-应变曲线、力学性能指标以及微观断口形貌图，并分析了锈蚀损伤参数、力学性能指标的变化规律，最后建立了锈蚀冷成型钢材料本构模型. 结果表明：随着锈蚀程度增加，钢材表面蚀坑数量减少且蚀坑形貌发生明显变化，均匀锈蚀所占比例、最大蚀坑深度逐渐增大，锈蚀钢材表面变得越来越粗糙；弹性模量、屈服强度、极限强度、断后伸长率随材料损失率的增加呈线性下降趋势，屈服平台变短甚至消失，宏、微观断口形貌变化明显，并且所建立的本构模型能够精准地反映锈蚀冷成型钢应力-应变曲线的变化趋势. [PDF](2.84 M)(6)