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2019 Vol.(11) 1-10[摘要](44)

为形成一种兼具良好耗能能力和可恢复性的配筋混凝土剪力墙结构，提出了一种由普通钢筋和碳纤维增强复合材料（CFRP，Carbon Fiber Reinforced Polymers）混合配筋的超高性能活性粉末混凝土（RPC，Reactive Powder Concrete）剪力墙结构体系. 利用非线性有限元软件DIANA，建立了用以分析配筋混凝土剪力墙抗震性能的非线性有限元模型，并以文献试验结果验证了分析模型的适用性. 基于所建立的模型，对不同配筋形式普通混凝土和活性粉末混凝土剪力墙的抗震性能进行了分析. 结果表明：就所分析的构件参数及工况而言，由于RPC材料具有更好的延性，使得钢筋RPC剪力墙的延性系数较普通钢筋混凝土剪力墙提高了42%；与普通钢筋混凝土剪力墙相比，墙肢配置CFRP筋、暗柱配置普通钢筋的混合配筋RPC剪力墙的耗能能力提高了51%，延性系数提高了30%，自复位能力系数提高了25%. 验证了所提混合配筋RPC剪力墙结构体系良好的综合抗震性能. 混合配筋剪力墙墙肢内CFRP纵向钢筋的配筋率宜为暗柱内纵向普通钢筋配筋率的0.5~1.0. [PDF](1.23 M)(42)

考虑泥皮及径厚比影响下钢混组合桩的抗弯性能试验研究
戴国亮1，2 ，冯升明1，2，钮佳伟3，龚维明1，2

2019 Vol.(11) 11-19[摘要](20)

为研究灌注桩施工过程中残留的泥皮厚度及不同钢管径厚比对钢管混凝土抗弯性能的影响，采用模拟水下浇筑混凝土的方法制备了6根钢管混凝土组合桩试件，对其进行了纯弯试验及截面测量，得到了各试件的弯矩-跨中挠度曲线、弯矩-曲率曲线、受弯承载力及抗弯刚度等. 试验结果表明：泥皮的存在会削弱钢混组合桩的抗弯性能，使其抗弯刚度降低5%~25%，极限受弯承载力降低5%~10%，且径厚比越小受泥皮的影响越明显；当泥皮存在时，径厚比的减小使得钢混组合桩受弯承载力及抗弯刚度的提升幅度不如无泥皮状态；存有残留泥皮的钢混组合桩在受弯过程中截面不再符合平截面假定；采用统一理论所计算的抗弯承载力与试验值吻合较好，但随泥皮厚度增长，逐渐较试验值偏大，导致设计预留的安全储备降低；抗弯刚度的计算公式组合系数出现明显下降，组合系数在0.1~0.4左右. [PDF](1.79 M)(33)

套筒约束两根钢筋浆锚搭接拉伸试验研究
余琼，魏晋文，魏雨桐，许志远

2019 Vol.(11) 20-32[摘要](19)

为了改善预制构件钢筋连接的施工便利性及提高连接效率，提出两根钢筋套筒约束浆锚搭接接头，进行了12个以搭接长度为变化参数的Ⅱ型搭接接头、63个以搭接长度和钢筋直径为变化参数的Ⅲ型搭接接头的拉伸试验，研究了试件的破坏形态、极限承载力、力-位移曲线及钢筋和套筒的应变，提出搭接接头的平均黏接应力的计算公式. 与单根钢筋的I型搭接接头的相同之处为：试件破坏形态有套筒外钢筋拉断及钢筋与灌浆料滑移两种，套筒端部环向拉应变大于套筒中部，套筒中部近钢筋处拉应变大于远钢筋处. 直径相同的钢筋拉断试件，套筒中部远钢筋侧环向应变随搭接长度增加而减小；不同处：Ⅲ型接头椭圆型套筒对灌浆料的约束力小于I型接头圆形套筒，造成Ⅲ型接头加载后期套筒外钢筋未表现出明显的屈服台阶，Ⅲ型接头钢筋滑移试件极限荷载时套筒中部远钢筋处环向应变未表现出I型接头随直径d增大而增大的趋势，Ⅲ型接头的搭接长度较大. [PDF](2.43 M)(38)

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究和粘结滑移分析
张望喜1，2，何超2，张瑾熠3，邓曦2，王志强2，易伟建1，2

2019 Vol.(11) 33-42[摘要](26)

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果，制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件，并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能. 试验结果表明，钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式，且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式；试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移，且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势；基于600 ℃高温后的试验结果，依据已有黏结强度公式，给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议；通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析，得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线. [PDF](1.73 M)(32)

考虑节点板刚度的屈曲约束支撑核心段应变的理论及试验研究
陈凌秀，祁皑，蔡储旺，颜学渊

2019 Vol.(11) 43-49[摘要](25)

建立了考虑框架节点板刚度的支撑核心段应变表达式，以提高屈曲约束支撑核心段应变计算的精度，确保支撑按照预设的方案屈服. 通过解析法推导了焊接连接节点板的刚度表达式，再利用框架层间位移与支撑轴向变形几何关系，建立考虑节点板刚度的核心段应变表达式；随后通过足尺屈曲约束支撑框架的拟静力试验和框架实体有限元分析验证所提公式的准确性；所提公式、试验和有限元三者结果吻合较好. 误差分析表明，公式用于计算支撑屈服时的层间位移角可以减少60%以上的误差，并可用于支撑核心构件的优化设计. [PDF](1.40 M)(36)

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究
张倚天1，肖岩2，3

2019 Vol.(11) 50-56[摘要](27)

通过对8个不同FRP材料（碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维）约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究，揭示此类构件的受力机理与破坏形态，探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响. 试验结果表明，碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大，约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好. 在相同约束强度下，玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件. 针对FRP约束钢管混凝土方柱，提出了承载力计算公式. 与本试验和其他学者试验结果对比显示，该公式计算结果与试验值吻合良好. [PDF](1.20 M)(25)

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究
田力1，2，王若晨1

2019 Vol.(11) 57-68[摘要](23)

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术，通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型，得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度. 结果表明：通过与试验对比验证，本文的研究方法是可靠的；在近爆冲击波和破片复合作用的条件下，比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据；同等质量下，减小破片尺寸使墙体破坏加重；改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱；在增加防护后，墙体抗爆性能明显加强，采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296 kg和11.376 kg之间；当炸药距离为1.2 m，等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时，较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm. 本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考. [PDF](2.13 M)(18)

单层球面网壳结构随机地震响应与可靠度分析
徐军，袁子豪

2019 Vol.(11) 69-78[摘要](23)

为评价单层球面网壳结构抗震性能，需充分考虑地震激励的随机性以及非平稳性. 结合概率密度演化方法，可得到单层球面网壳结构动力响应的概率信息及可靠度.首先，采用谱表示-随机函数方法，生成符合不同设防要求的全非平稳地震动，其平均反应谱与规范反应谱拟合效果理想，通过概率密度演化方法考察了单层球面网壳结构最大位移的概率密度演化全过程；进一步地，分别从宏观和微观层次上选取2个失效评价指标，通过引入等效极值分布思想，可获得单层球面网壳结构抗震可靠度分析所关心的动力响应极值分布；最后通过参数分析，评价了不同参数对单层球面网壳结构抗震可靠度的影响. 与传统方法相比，本文方法从随机性的角度评价网壳结构的抗震性能更加合理，并且兼顾了效率和精度. [PDF](1.40 M)(26)

砂浆单轴抗压强度尺寸效应律研究
杨伟军，袁帅，杨春侠

2019 Vol.(11) 79-86[摘要](25)

为评估尺寸效应行为对砂浆准脆性材料力学性能的影响及完善砂浆尺寸效应理论，以物理模型试验方法及理论解析方法对砂浆尺寸效应行为进行了研究. 通过对12组几何相似的砂浆立方体试件及12组非几何相似的砂浆板式试件进行单轴抗压强度试验，研究砂浆尺寸效应行为及砂浆强度等级对尺寸效应的影响. 研究结果表明，砂浆抗压强度随着试件几何尺寸的增大而减小，尺寸效应随砂浆强度等级的提高而增强. 引入基于断裂力学能量释放理论尺寸效应律分析砂浆几何相似试件的尺寸效应行为，加入强度项修正Bazant尺寸效应律并以修正尺寸效应律分析砂浆非几何相似试件的尺寸效应行为，分别建立了砂浆抗压强度尺寸效应律计算式，其计算结果与试验结果吻合良好. 该研究成果可为砂浆材料工程应用提供指导，为砌体精细化细观模型的建立提供重要依据. [PDF](626.23 K)(25)

深厚软土区超长桩基压缩变形测试及分析
冷伍明1，2，陈琛1，徐方1，2，杨奇1，2，聂如松1，2

2019 Vol.(11) 87-96[摘要](22)

提出了一种联合运用沉降计和应变计观测超长桩基桩身压缩变形及桩底土压缩变形的新方法，详细介绍了所涉及元器件的安装方法和施工工艺；实践表明该方法的监测深度可达地表以下100 m，有效完善了深厚软土区超长桩基沉降变形测试技术. 基于实测数据和数值仿真，系统研究了上海地区超长桩基的压缩变形规律及特性. 主要结论如下：1）桥梁施工过程中，桩基竖向压缩变形随其受载历史呈“阶梯”式增长变化；群桩基础工后沉降约为5.0 mm，小于相关规范规定的20 mm限值；桩基承台的微小变形易导致不同位置基桩的桩顶沉降和桩身轴力存在一定差异. 2）桩底以下20~30 m范围内土体的总压缩变形量和单位厚度土层压缩量已很小，可初步判定上海地区高速铁路桥梁超长桩基的桩底土层压缩影响范围约为20 m. 3）沉降计法测试所得桩身压缩变形的精度通常高于应变计法；对于超长桩基，桩身压缩变形占桩基总沉降的比例可达30%~40%，在计算桩基沉降时应予以考虑. 4）桩身浅层范围内存在负摩阻力，距桩顶向下11 m处出现中性点，且中性点位置随桩基荷载增加有逐步上移的趋势. [PDF](1.51 M)(20)

考虑层间接触状态的横观各向同性结构动力响应解析解
颜可珍，满建宏，石挺魏，陈帅，刘能源

2019 Vol.(11) 97-105[摘要](18)

基于线弹性体动力学基本方程，结合坐标变换、Buchwald势函数，建立了移动荷载作用下层状横观各向同性结构的动力控制方程，利用傅里叶变换及其微分性质得到了在Fourier变换域内单层有限厚度刚度矩阵和半空间无限体刚度矩阵. 考虑层间接触条件组装各刚度矩阵得到总刚度矩阵，并根据边界条件求解总刚度矩阵在变换域内的解. 然后，进行Fourier逆变换将变换域内的解转化为物理域内的解. 通过与已有文献结果的对比验证了本文理论推导的正确性，随后通过参数的变化来模拟层间接触状态的改变，并分析了面层与基层层间接触状态对路面结构动力响应的影响. 计算结果表明：基、面层层间接触状况越差，路面结构的整体性耐久性越差. [PDF](644.66 K)(21)

离散元法中的集料三维数字模型构建
李智1，王子硕1，吴文亮1，孙杨勇2

2019 Vol.(11) 106-113[摘要](21)

基于三维建模及PFC 5.0平台Fish语言开发一种集料三维离散元模型构建方法. 基于三维建模构建集料颗粒几何形态特征，将集料几何形态导入PFC 5.0平台构建可表征集料几何形态的clump模板；调用clump模板在一定空间内生成clump用于集料离散元模拟. 为评价该方法的有效性及准确性，使用填充度评价clump表征集料几何形态的效果，并采用单元球体数量量化虚拟集料对计算效率的影响，分析几何形态精度与填充算法效率的关系以及填充算法参数对填充度以及单元球体数量的影响. 研究结果表明：集料几何形态特征点数量为1 000 ~ 2 000能够发挥填充算法的优势；按照填充算法推荐参数生成的clump块体可以较好地平衡填充精度与计算效率. 该方法可以实现低成本、高效率生成集料三维离散元模型，为进一步数字化试件仿真提供有力技术支撑. [PDF](2.63 M)(16)

基于改进遗传算法的阻尼器位置与数量优化分析
金波，李梓溢，周旺，唐丽莹，姜早龙

2019 Vol.(11) 114-121[摘要](24)

为实现大跨网架结构上黏滞阻尼器位置和数量的优化，以替换杆件模态应变能百分比之和取得最大值为目标函数，以结构节点位移、加速度和杆件应力的峰值为优化控制指标，采用Matlab编写并验证改进的遗传算法优化程序. 基于优化结果，采用ANSYS对网架结构在多遇、罕遇地震作用下的震动控制效果进行数值模拟对比分析. 结果表明，阻尼器优化布置方案减震效果良好，明显改善结构受力状况；以安全性及经济性为优化目标，得到最佳方案，总结出大跨网架中黏滞阻尼器的布置规律，对实际工程减震设计具有参考意义. [PDF](1.11 M)(24)

基于复阻尼模型的改进时域计算方法
孙攀旭1，杨红1，2，刘庆林3

2019 Vol.(11) 122-130[摘要](16)

针对复阻尼运动方程自由振动解中存在发散项，导致其不可计算结构自由振动响应，同时基于复阻尼模型的时域计算结果不能稳定收敛的问题，在复阻尼模型的基础上，利用时频域转换得到改进时域运动方程；引入地震加速度在时间步长内是线性变化的假定，利用改进时域运动方程的特点，提出地震作用下基于复阻尼模型的改进时域计算方法.算例分析表明：相比复阻尼模型的时域运动方程，改进的时域方程可适用于结构自由振动响应的时域计算，且计算得到的地震作用下结构动力响应是稳定收敛的；相比基于改进时域运动方程的傅里叶级数法，本文提出的改进时域计算方法计算量更少，计算效率更高. 随着阻尼比的增大，复阻尼模型的改进时域方法和黏性阻尼模型的时域方法计算结果差异逐渐增大.当结构阻尼比为0.5时，在部分地震波作用下两种方法计算得到的加速度峰值相对误差可达到20%以上. [PDF](871.75 K)(20)

生物沥青、岩沥青及复合改性沥青常规性能与流变性能的相关性
曾梦澜，夏颖林，祝文强，周杰

2019 Vol.(11) 131-136[摘要](21)

为探讨生物沥青改性沥青和岩沥青改性沥青及其复合改性沥青常规性能和流变性能的相关性，对不同掺量的3种改性沥青进行常规使用性能和流变性能试验，并从高温性能、低温性能、可使用温度范围和感温性能等方面进行相关性分析. 试验结果与分析表明:3种改性沥青的软化点和当量软化点之间相关性较好，且当量软化点与高温连续分级温度呈显著线性相关；生物沥青改性沥青的当量脆点与低温连续分级温度呈线性相关，另外两种改性沥青则为复杂抛物线关系，应结合两种性能指标综合评价沥青低温性能；3种改性沥青的当量软化点与当量脆点之差和高低温连续分级温度之差之间呈显著线性相关，对沥青可使用温度范围的评价具有一致性；3种改性沥青的针入度指数和复数模量指数之间相关性较好，对感温性能的评价具有一致性. 可以通过常规性能指标来合理预估流变性能. [PDF](362.45 K)(17)

基于ANFIS神经网络的红黏土蠕变模型
朱世民1，2，陈昌富1，2，高■1，2

2019 Vol.(11) 137-145[摘要](31)

为更好地评价红黏土边坡的蠕变特性和长期稳定性，必须建立合理的红黏土蠕变模型. 首先利用自行设计改装的红黏土三轴蠕变试验装置，采用分级加载，对在不同围压下固结完成的红黏土试样进行室内排水三轴蠕变试验，获得了不同围压下的红黏土蠕变全过程曲线. 然后采用“陈氏加载法”将分级加载曲线转化为不同偏应力水平下的分别加载曲线，利用等时曲线法获得红黏土的长期抗剪强度. 选用不同围压、不同偏应力水平下的部分蠕变试验结果进行样本训练，建立了基于ANFIS神经网络且考虑围压及偏应力影响的红黏土蠕变模型. 最后，利用训练完成的本文模型对其他蠕变试验结果进行预测，结果表明本文模型的拟合及预测精度均较高. [PDF](1.44 M)(17)

台州淤泥质土固化特性研究
徐日庆1，2，文嘉毅1，王旭1，2，董梅1，朱兵见2，3

2019 Vol.(11) 146-153[摘要](17)

为了研究以二灰为主固化剂、TZ-01为添加剂的固化方案在台州淤泥质土中的加固效果以及不同因素对于固化土强度的影响，对台州淤泥质土的固化特性进行试验研究.通过试验对淤泥质土的含水量、有机质含量、主固化剂掺量、添加剂掺入比以及龄期这5个因素进行分析. 试验结果表明淤泥质土的含水量会阻碍固化土强度的增长，主固化和龄期的增长能够有效地增强固化土的强度，有机质含量和添加剂掺入比存在一个最佳掺量. 通过对固化土无侧限压缩试验得到的应力应变曲线进行分析，提出了固化土在单轴压缩下的4个阶段.通过数据处理与分析，引入水灰比，并综合考虑有机质含量、添加剂掺入比和龄期的影响，建立了固化土强度预测模型. [PDF](567.41 K)(24)

考虑持水能力的黄泛区高液限黏土路用压实标准
蒋红光1，曹让1，马晓燕2，陈思涵1，陈鲁川3，姚占勇1

2019 Vol.(11) 154-163[摘要](16)

黄河下游冲淤积在山东省形成了大量特殊的高液限黏土，由于沿线平原区路基填料极度匮乏，若弃之不用将造成极大损失. 本文从施工期和运营期2个阶段对土体的强度和模量进行了试验探讨. 黄泛区高液限黏土主要由高含量的磨圆粉粒及黏粒组成，高于最优含水率压实时，土体表现出空气体积率低、饱和度高的特点. 基于滤纸试验，发现高进气值导致土体具有很强的持水性. 基于不排水、不排气的三轴试验，获得了不同压实状态下土体归一化静强度和抗剪强度指标与饱和度、空气体积率的相关关系. 该类土存在的最优饱和度为79%（相应空气体积率为8%）. 相较于土体的强度特征，黄泛区高液限黏土回弹模量受含水率的影响更敏感，含水率由20%增加至23%时，尽管路基依然保持稳定，但回弹模量的大幅衰减导致路基压缩应变增加近200%. 结合我国和日本的路基压实控制标准，提出黄泛区高液限黏土的填筑含水率不应高于23%，空气体积率不高于8%（即压实度控制在90%及以上），以保证土体强度和模量的长期稳定性. [PDF](1.78 M)(15)

强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响
姜早龙1，2，4，刘晓君1，金波2，张志军3，刘正波2，赵嘉祺2，李园2

2019 Vol.(11) 164-171[摘要](19)

中低速磁浮快线轨道通电时会使周围的电场和磁场发生强烈的变化，形成强电、强磁场效应，是上跨磁浮快线轨道钢箱梁顶推及落梁施工的重大安全隐患. 以长沙黄花国际机场大道工程为案例，研究强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响. 采用大型有限元分析软件ANSOFT，对磁浮快线轨道产生的强电、强磁场进行有限元分析及数值计算，假定钢箱梁推进过程中磁浮轨道电流保持不变，通过改变钢箱梁相对于轨道的位置，研究不同工况下强电、强磁场对钢箱梁顶推落梁产生的影响，并对每一个工况进行静态分析及计算，得出相应的施工安全范围，为今后类似工程提供具有参考价值的理论和经验. [PDF](1.66 M)(20)

基于无人机影像序列的城市精细化三维模型精度评估
陈仁朋1，2，吴熠文1，2，余加勇1，2，何旷宇1，2，薛现凯1，2，李锋1，2

2019 Vol.(11) 172-180[摘要](47)

为满足数字城市对精细化实景三维模型日益显著的需求，解决传统方法建模效率低的问题，提出一种基于无人机影像序列的城市精细化三维模型构建方法，通过现场25架次的航拍试验，构建了20个300 m×300 m测区范围的精细化模型和1个图书馆建筑精细化模型；利用检查点评估了全部精细化模型的精度，重点讨论了5种航拍高度和4种控制点选取方案对精细化模型精度的影响. 分析结果表明：随着航拍高度降低、控制点数量增加，构建的精细化模型误差减小、精度得到提高；测区范围精细化三维模型最高精度达到平面±3.4 cm、高程±3.1 cm，图书馆单体建筑精细化模型精度达到平面±3.4 cm、高程±1.5 cm；基于无人机序列影像的三维模型构建方法能够满足城市实景模型构建的精度要求，具有重要工程实用价值. [PDF](2.04 M)(24)

基于广义统一概率图的东南沿海风速概率分布研究
林立1，2，陈政清1，洪华生3，华旭刚1，夏丹丹2，王淮峰2，胡海涛2

2019 Vol.(11) 181-188[摘要](38)

传统的概率分布选择方法是基于观测数据在假设分布概率纸上进行绘制，由于受到概率纸的限制无法进行直接比对分析. 本文提出了一种新的广义统一概率图（GUPP）方法，通过Rosenblatt变换，将假设分布转换到统一概率纸上进行直观比对，并提出基于GUPP的拟合优度快速检验方法及参数，该方法可用于大数据量和大范围假设概率分布的快速拟合和检验. 采用本文方法对厦门地区1953-2015年采集的实时风速数据进行统计分析及拟合，结果显示Pearson-Ⅲ分布可以更好地模拟厦门地区年10 min平均最大风速的分布规律，以此更准确地确定厦门地区基于不同回归期的设计最大风速. [PDF](585.73 K)(24)