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2020 Vol.(11) 1-8[摘要](19)

为研究悬索桥吊索的尾流致振机理及准定常理论在尾流致振中的适用性，进行了一系列风洞试验，测量得到尾流索股的气动导数的空间分布情况，建立了尾流致振非定常理论分析模型，采用龙格-库塔法求解方程，得到尾流致振响应. 结果表明：在5.2≤X≤5.6，1.1≤Y≤2.1的空间区域尾流索股发生明显振动，振动频率小于结构固有频率；在一个尾流致振周期内，气动刚度力对尾流索股做正功，说明尾流致振由气动刚度控制；基于准定常理论的计算结果与非定常理论计算结果偏差较小，两种理论得到的尾流致振机理一致. [PDF](2.50 M)(13)

角度风作用下多分裂导线的干扰效应和阻力系数
沈国辉1?覮，包玉南1，钱程1，郭勇2，宋刚2

2020 Vol.(11) 9-16[摘要](17)

采用风洞试验方法研究角度风作用下多分裂导线的干扰效应和体型系数，对比不同风速和湍流度导线和同直径圆柱的阻力系数，获得不同风向角下多分裂导线的子线和整体的阻力系数，并与规范及他人结果进行对比. 研究表明，高风速下导线的阻力系数比光滑圆柱小13%，说明绞线外形可以减小圆柱的阻力系数；子线之间存在前后遮挡效应时后方子线的阻力系数显著减小，子线间距越小时阻力系数越小；存在显著干扰效应的风向角下多分裂导线的整体阻力系数较小；直径23.94 mm、间距400 mm的多分裂导线阻力系数包络建议值为：1.02（单导线和二分裂）、1.00（四分裂）、0.97（六分裂）、0.93（八分裂）. [PDF](2.04 M)(3)

桥梁固定式防撞钢套箱能力曲线的解析计算方法
樊伟1，2?覮，张泽文1，申东杰1，孙洋1

2020 Vol.(11) 17-28[摘要](15)

基于船-船碰撞解析研究，分析了钢套箱竖向外板、横肋、竖桁等构件的变形机理与破坏模式，讨论了钢套箱在不同撞击位置下的撞击力差异. 结果表明：由于钢套箱与船舶舷侧结构的尺寸差异，其横竖桁排布密、间距小，使得撞击点处相邻构件能够很快参与受力，不同撞击位置下的撞击力差异并不显著. 结合不同外形船艏撞击下的钢套箱受力情形，建立了典型的碰撞场景模型，提出了同时适用于带球艏船舶、楔形艏船舶撞击下的钢套箱抗撞性能的解析计算方法. 采用提出的解析计算方法，计算了固定式钢套箱在不同外形船舶撞击下的撞击力-撞深曲线，通过与精细有限元分析结果对比表明：解析计算方法的结果与精细有限元分析结果较好地吻合，证明了解析方法的有效性. [PDF](2.48 M)(3)

基于等参映射与改进折半法的公路车桥耦合分析系统
赵越，黄平明?覮，刘修平，韩万水，毛旺涛

2020 Vol.(11) 29-37[摘要](22)

针对传统全耦合车桥耦合分析计算量大、效率低的问题，基于等参映射及改进折半法建立公路车桥耦合分析系统. 采用ANSYS建立桥梁有限元模型，利用MATLAB建立多种精细化车辆动力分析模型，采用全过程迭代法分别求解桥梁子系统与车辆子系统. 为实现车轮荷载快速自动加载，引入四边形等参映射和改进折半查找法确定车桥接触点的插值系数和加载位置. 基于弹簧-质量模型过简支梁算例及某大跨悬索桥行车试验，将该分析系统与经典数值分析方法、实测数据以及传统的时间步迭代方法进行对比. 研究结果表明，所建立的车桥耦合分析系统具有较好的分析精度和计算效率，迭代过程收敛速度较快，可为高流量、高随机车辆荷载下桥梁结构空间响应分析提供参考. [PDF](1.32 M)(6)

Q500GJ高强度钢材焊接H形柱抗震性能试验研究
李元齐1?覮，潘斯勇1，李丽2，朱晶1

2020 Vol.(11) 38-45[摘要](11)

为促进Q500GJ高强钢材在钢结构工程中的应用，进行了5个Q500GJ高强钢焊接H形截面试件的水平往复加载试验研究，分析了试件的长细比、绕强弱轴加载等因素对试件破坏模式、变形能力、抗震耗能能力的影响. 结果表明，所有试件荷载-位移滞回曲线饱满，滞回性能良好. 骨架曲线正、反向基本对称，走势相似，从弹性变形到屈服点，荷载达最大后，开始下降直至塑性破坏. 试件绕强轴反复荷载，板件局部弹塑性失稳破坏，截面塑性发展不充分，试件绕弱轴反复荷载，全截面进入塑性破坏，试件绕弱轴反复荷载下延性系数要高于绕强轴反复荷载下的延性系数. 试件最大层间位移角为1/20，最小层间位移角为1/26，均满足《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010)中多、高层钢结构弹塑性位移角1/50的限值要求. [PDF](2.24 M)(4)

冷弯薄壁型钢拼合箱形截面短柱承载力叠加法
周天华，李艳春?覮，吴函恒，桑刘睿，张蕾

2020 Vol.(11) 46-55[摘要](10)

基于中国规范GB 50018—2002中的有效宽度法和北美规范中的有效宽度法及直接强度法，利用已有的试验数据和文章中有限元参数分析结果，计算了66根通过ST4.8自攻螺钉将单肢C形及单肢U形截面构件连接而成的冷弯薄壁型钢（CFS）拼合箱形截面短柱局部屈曲的承载力. 理论值与试验和有限元值比较分析表明：中国规范GB 50018—2002和北美规范有效宽度法计算结果偏于保守，而北美规范直接强度法可以准确预测构件的承载力，但会存在不安全现象. 基于以上结果，给出了关于冷弯薄壁型钢拼合箱形截面短柱局部屈曲承载力的计算方法——叠加法，并提出了关于CFS拼合箱形截面轴压短柱的理论计算公式. 然后依据48根有限元试件的变参数结果，回归分析得出理论计算公式的组合系数α，得到计算拼合柱极限承载力的公式. 最后通过与试验数据及中美规范计算结果对比，验证了承载力叠加法的适用性与准确性，也为CFS拼合箱形截面短柱承载力的计算提供了简易的方法. [PDF](2.84 M)(2)

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析
赵旭冉1，2，郑山锁1，2?覮，张晓辉1，2，曹琛1，2

2020 Vol.(11) 56-65[摘要](14)

为提高钢框架焊接节点的抗震性能，提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析，对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点，采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移，使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏；塑性变形能力及耗能能力显著提高；塑性应变累积加剧板件局部屈曲，造成强度、刚度逐步退化，抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下，延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%，验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能. [PDF](2.97 M)(5)

基于自适应扩展卡尔曼滤波的消能减震结构及附加阻尼力识别
谢丽宇1，李宪之1，张睿1，薛松涛1，2?覮

2020 Vol.(11) 66-73[摘要](16)

针对消能减震结构中阻尼器提供的阻尼力难以直接测量，对其性能及状态进行评估较为困难的问题，提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的结构参数及未知激励识别方法，并将其应用于消能减震结构的阻尼器特性识别. 当阻尼器结构模型已知时，该方法可对阻尼器参数进行识别；当阻尼器结构模型未知时，阻尼器对结构提供的附加阻尼力可视为结构所受附加未知激励，同样也可由该方法进行识别. 采用一个多层剪切框架结构和一个多层加装阻尼器的消能减震结构作为数值算例，并采用一个单层加装阻尼器的剪切框架结构作为试验算例，验证了所提出的方法的有效性和可行性. 所提出方法可为消能减震结构中阻尼器的特性识别及性能评估提供更多的依据. [PDF](1.55 M)(6)

地震作用下筒仓结构贮料侧压力计算方法
周长东?覮，张泳，邱意坤，梁立灿，阿斯哈

2020 Vol.(11) 74-83[摘要](10)

为了对筒仓结构进行合理的抗震设计，得到实际工程中实用的贮料侧压力，引入“施卫星”地震作用下贮料侧压力计算方法，以工程设计中能够获得的材料参数为基础，确定贮料侧压力计算中所需要的修正参数；然后利用ABAQUS建立筒仓结构数值模型进行计算分析，根据获得的贮料侧压力变化曲线拟合得出相应参数的修正值；综合不同参数，归纳出考虑筒仓-贮料相互作用的贮料侧压力修正公式；最后，将贮料侧压力修正公式所得的计算值与既有试验数据及规范设计值进行对比分析. 结果表明，采用本文公式得到的计算值与试验值吻合较好，能够真实合理地反映实际地震作用下贮料侧压力分布；考虑强震作用下贮料侧压力按照规范设计值设计偏于危险，而按照本文计算公式设计更加经济可靠. [PDF](1.76 M)(4)

锈蚀HRB500钢筋混凝土板抗弯性能试验研究
方亮1，2，周云1?覮，易督航3

2020 Vol.(11) 84-94[摘要](10)

采用通电方式对配置HRB500级钢筋和普通钢筋的混凝土板进行加速锈蚀，并对锈蚀钢筋混凝土板进行抗弯承载力试验研究. 对比分析了不同锈蚀程度下钢筋混凝土板的破坏形态、抗弯承载能力、荷载-挠度曲线. 同时，通过试验研究了锈蚀钢筋受拉性能和黏结性能随锈蚀程度不同的变化规律. 考虑板内不同锈蚀程度的钢筋可能发生受拉屈服或黏结滑移破坏，提出锈蚀钢筋混凝土板抗弯承载力计算方法. 经过对比分析，试验结果与计算模型吻合良好，锈蚀板抗弯承载力计算值与试验值之比的平均值为1.019，标准差为0.081. [PDF](3.53 M)(3)

BFRP模壳不排水加固混凝土墩柱轴压性能试验研究
张景杭，吴兆旗?覮，姜绍飞，梁子杨

2020 Vol.(11) 95-105[摘要](12)

为实现不排水快速加固桥梁水下混凝土墩柱目的，基于水下自应力不分散混凝土及“装配式”理念，提出一种BFRP（Basalt Fiber Reinforced Polymer）模壳不排水快速加固水下混凝土墩柱的加固方法. 为研究采用该方法加固的混凝土墩柱的轴压性能，共设计、制作了8个试件进行轴心受压试验，研究了BFRP模壳加固、填充混凝土性能、填充层厚度、养护环境等因素对试件的轴压破坏模式、承载力、延性等的影响. 试验结果表明：BFRP模壳加固可有效提高试件的承载能力与延性；采用水下自应力不分散混凝土作为填充层，掺入适量的膨胀剂，同时控制填充层的加固厚度，有利于获得更好的加固效果；淡水环境下，BFRP模壳加固试件的极限承载力要优于海水环境下的试件等. 根据试验结论及现有的一些约束混凝土柱轴压承载力公式，建议了BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力计算公式，理论计算结果与试验结果吻合良好. [PDF](2.22 M)(3)

古建筑彩绘梁整像素位移自适应搜索解算方法
刘纲1，2?覮，李孟珠2，蒋伟2，张维庆2

2020 Vol.(11) 106-113[摘要](9)

通过在构件表面喷涂均匀散斑并拍摄变形前后的图片，采用数字图像相关法（DIC）可实现构件位移的非接触式测量. 针对古建筑木梁彩绘图案灰度不均，导致传统DIC在整像素位移解算时识别效果差、计算效率低的难题，提出修正的自适应十字模式搜索法（IARPS）进行整像素位移解算. 首先，预估第一个搜索点的搜索半径，在该半径内进行穷举搜索；然后引入自适应十字模式算法，通过小菱形搜索实现整像素位移的解算. 采用散斑图模拟位移及装饰有彩绘图案的木梁压弯实验，将IARPS与DIC中常用粗-细搜索算法进行对比，结果表明，IARPS方法能有效克服粗-细搜索算法局部计算不精确的缺陷，且IARPS的计算效率可提高71.6%，为将DIC应用于古建筑彩绘梁的非接触式位移测量提供了一种新的解算方法. [PDF](1.56 M)(6)

局部均布荷载作用下四边支承矩形板的内力计算
杨成永，马文辉?覮，韩薛果，程霖

2020 Vol.(11) 114-119[摘要](7)

以矩形板的Navier解为基础，采用带补充项的傅里叶级数作为挠度函数，研究了局部均布荷载作用下四边支承矩形薄板的弯曲问题. 推导了确定待定系数的线性代数方程组，给出了简支边和固支边不同组合条件下的统一计算公式. 讨论了带补充项法级数解的收敛速度，并与叠加法级数解及有限元数值解分别进行了精度和计算量的对比. 结果表明，带补充项法的级数解达到收敛的级数项数约为40项. 带补充项法的级数解与叠加法级数解具有同样的求解精度. 有限元解随网格的细分，计算结果逐渐接近级数法解. 级数解法的计算量与有限元解法相比是微不足道的. 研究成果适于进行构筑物顶板受局部均布荷载作用的结构计算. [PDF](264.20 K)(6)

成层地基中考虑桩桩相互作用的双排桩受力变形分析
张玲?覮，欧强，朱幸仁

2020 Vol.(11) 120-126[摘要](11)

基于成层地基中的双排桩支护结构的受力变形特点，将前、后排桩视为竖直插入成层地基中的弹性地基梁，以不同刚度的水平弹簧模拟前、后排桩与其间成层地基土体的相互作用. 以各个土层接触面为水平分界面，将前、后排桩支护结构分为若干单元段，以朗肯土压力理论计算作用于后排桩的主动土压力，以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的土体抗力，且考虑地基反力系数沿深度的线性变化. 基于Euler-Bernoulli双层地基梁理论，考虑桩桩及桩土相互作用得到成层地基中双排桩支护结构的挠曲微分方程，并采用幂级数法求解，然后根据界面处内力与位移的连续条件及桩顶、桩底的边界条件，得到任一深度桩身的水平位移、转角、剪力与弯矩计算式. 最后通过一工程实例分析，将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析，验证了本文方法的正确性. [PDF](557.22 K)(4)

类毛细导水材料排水及抑制土体冻融效果研究
刘志彬1?覮，刘锋1，张书建2，雷松林2，白梅1，黄昊冉1

2020 Vol.(11) 127-132[摘要](10)

为解决季节性冻土地区路基土中水分积累引起的路基冻害问题，以商用高岭土为对象，通过对使用类毛细导水材料处理后的高岭土单元试样分别进行排水和冻融试验，研究类毛细导水材料排水及抑制土体冻胀的效果. 结果表明，类毛细导水材料可以在土体非饱和条件下将其中水分排出，使土样中水分含量降低20%~30%；类毛细导水材料包裹试样侧面时的排水效果优于将其埋设于试样中，且试样初始含水率越大，类毛细导水材料的排水性能发挥越充分；冻融试验中，土样初始含水率越高，其冻胀量和融沉量也就越大，类毛细导水材料能够使土样在冻胀融沉过程中的体积变化率降低5%~15%，从而有效抑制土体冻害. [PDF](1.22 M)(8)

两种建筑围护结构动态热湿耦合传递模型对比与验证
陈友明?覮，董文强，鲍洋，房爱民

2020 Vol.(11) 133-140[摘要](8)

对以相对湿度为湿驱动势的两种热湿耦合传递模型（Künzel模型和Liu & Chen模型）进行了对比与全面验证，包括理论验证、模型间验证和实验验证. 使用Fortran程序和COMSOL软件同时进行模拟，模拟结果分别与解析解、其他模型模拟解和单/双侧受控边界条件下的实验数据进行对比，模拟结果与对比值之间有良好的一致性. 将两模型模拟结果进行对比后发现，在吸湿区内低相对湿度段，两模型差异不大；而在吸湿区末段（相对湿度逐渐增大至接近95%），Künzel模型不再能够准确模拟湿分布. 此研究在吸湿范围内充分验证了两个模型，并为将来的热湿耦合模型验证提供参考. [PDF](1.60 M)()

长沙地区混合通风住宅老年人空调使用行为
李念平?覮，韩阳丽，何颖东，彭晋卿，贾继康

2020 Vol.(11) 141-148[摘要](8)

为研究混合通风建筑内人员的空调使用行为对建筑能耗的影响，对夏热冬冷地区以老年人为主的住宅空调系统及室内环境进行为期一年的连续监测，收集了气象参数、空调使用率、开启时间、室内的设定温度等数据. 分析表明：夏季和冬季在客厅、餐厅以及主卧开启空调的时间均有所不同. 在夏季，客厅与餐厅的设定温度较为集中，主要为26~28 ℃，主卧的室内设定温度主要为25~29 ℃，三者设定温度的峰值均在27.5 ℃左右；在冬季，各房间的室内设定温度相差不大，频率最高的温度为20.5 ℃. 夏季住宅内老年人日间室外耐受温度约为31 ℃，夜间约为26 ℃；而冬季住宅内老年人日间室外耐受温度约为12 ℃，夜间耐受温度约为8 ℃. 同时建立了空调开启率与环境温度之间的逻辑回归模型、空调开启时间以及室内温度正态分布模型，为研究混合通风住宅建筑空调使用行为提供参考. [PDF](1.80 M)()

分离式微通道热管低风量下换热性能模拟研究
张泉?覮，黄茜，邹思凯

2020 Vol.(11) 149-156[摘要](9)

为了降低数据中心的运行能耗，分离式热管冷却系统会根据实际负载降低风扇转速，造成换热性能的衰减. 为了对低风量和低负载下分离式微通道热管的换热性能进行研究和分析，建立了适用于预测低风量下分离式微通道热管换热性能的一维稳态模型，并与试验结果对比，验证了模型的准确性，其最大预测平均偏差为6.3%. 利用该模型研究了运行参数对分离式微通道热管的换热性能和数据中心热安全的影响. 不同风量下，服务器排风温度从27 ℃上升至39 ℃时，系统换热量均有超过60%的提升；冷冻水供水温度从6 ℃提升至18 ℃会导致系统换热量最高下降41.8%. 在200～1 400 m3/h风量下，增加蒸发器和冷凝器的高度差可有效提升系统换热量和制冷剂质量流量，风量越大，换热量增长率越高. 但在相同风量下，随着高度差的逐渐增大，换热量增长率逐渐降低. 研究结果对分离式微通道热管在数据中心的设计优化和节能运行有一定促进作用. [PDF](815.60 K)()