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预应力孔道注浆脱黏缺陷的冲击回波响应特征
方志1，2?覮，蒋国俊1，卢江波3

2018 Vol.45(11) 1-9[摘要](395)

为区分预应力孔道因注浆体收缩导致的界面脱黏和因注浆欠密实导致的脱空两种缺陷的冲击回波响应特征，分别通过波纹管内壁界面剂的使用、浆体中膨胀剂的存在、注浆后试件的养护方式3个控制条件制取不同界面脱黏状态试件，采用波纹管内壁预埋泡沫板的方式形成注浆脱空缺陷.对4组注浆密实试件与1组注浆脱空试件的冲击回波响应进行了连续5天测试.测试结果表明：对于注浆密实试件，注浆后前2天的频谱特征与无空洞实心试件类似，第2天后因注浆体收缩导致的界面脱黏现象开始萌生，并导致试件的厚度主频显著降低及频谱结果趋于复杂，据此可较易分辨脱黏发生与否；对于注浆体中有预置空洞但界面无脱黏试件，虽然其厚度主频一直较密实无脱黏试件的低，但随注浆龄期的发展规律与后者相似，且每一测试时刻二者的频率比基本维持在0.85不变.注浆饱满试件发生脱黏后，其厚度主频发展曲线逐渐降低并与预置空洞试件的相交，此时，相互间的厚度主频相近.因此，仅凭某一时刻厚度主频的单次冲击回波测试结果难以分辨注浆空洞和界面脱黏两种缺陷，而通过注浆后4天左右的连续测试，基于厚度主频和频谱的变化规律则可较易分辨. [PDF](4.51 M)(394)

高层建筑烟囱效应及风压联合作用的模拟研究
杨易?覮，万腾骏，王葵，谢壮宁

2018 Vol.45(11) 10-19[摘要](261)

采用多区域网络模型数值模拟方法，结合风洞试验和CFD数值模拟结果，对一栋340 m超高层建筑的烟囱效应及风压联合作用问题进行了模拟分析.研究发现：1）纯烟囱效应导致的建筑内部电梯与室外压差曲线为线性分布，符合理论分布规律；随风速增大，电梯与室外压差分布逐渐受到风压主导，压差分布曲线由线性转向非线性，风速越大效应越显著.2）建筑中性面位置受风速影响较小，密闭性较差的避难层对避难层电梯以及上下层电梯的压差分布影响明显.3）不同风向对烟囱效应压差表现出不同的作用：在冬季高频风向ENE下，整体上风压抑制热压；而在风向为N时，风压增强热压；在夏季高频风向ESE下，避难层以外楼层风压抑制热压，避难层风压增强热压.4）提高幕墙密封等级及增加电梯前室门阻隔单元等措施，可有效缓解烟囱效应过大压差. [PDF](4.44 M)(365)

T型件连接梁柱节点冲击试验研究和数值分析
霍静思1，2 ?覮，王海涛1，张磊1

2018 Vol.45(11) 20-28[摘要](267)

设计采用了T型件连接的2个半刚性钢结构梁柱节点试件，对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应，考察T型件翼缘和腹板的厚度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响.通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线，分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力.试验结果表明：节点试件的主要破坏形态是节点核心区域的T型件的翼缘或腹板断裂破坏和受弯变形，以及钢梁腹板扭曲变形；2个半刚性连接的节点试件的抗冲击转动能力主要受制于T型件部位，且由于T型件构件承载力不足，其最大转角均未到达FEMA350标准倒塌控制转角限值（θ = 0.109 rad）要求；T型件连接的半刚性节点相对普通全焊接的刚接节点的耗能能力和延性均有降低.采用ABAQUS软件建立了T型件连接梁柱节点子结构的有限元分析模型，通过分析T型件连接梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知，设计采用部分强度半刚性连接的T型件连接节点设计不利于构件向悬链线效应转换. 关键词：T型件；半刚性节点；动力性能；延性；有限元；内力分析 [PDF](2.66 M)(266)

国产铝合金材料滞回本构模型研究
王丽，郭小农，刘林林，朱劭骏?覮

2018 Vol.45(11) 29-36[摘要](224)

材料的滞回本构模型是准确预测结构弹塑性地震响应的基础.为此，在国产 6082-T6和7020-T6铝合金材料的循环加载试验的基础上，得到了铝合金在单调荷载和循环荷载作用下的应力-应变曲线；随后采用分段Ramberg-Osgood模型对单调拉伸曲线、循环加载曲线以及骨架曲线进行拟合，并提出了国产铝合金材料的单轴滞回本构模型.将所提出的滞回本构模型与试验结果进行对比，结果表明本文提出的滞回本构模型能够准确地描述铝合金材料在循环荷载作用下的受力性能. [PDF](3.06 M)(187)

高强钢S460高温力学性能研究与抗火设计建议
强旭红，毋凯冬，姜旭?覮，罗永峰

2018 Vol.45(11) 37-45[摘要](229)

针对钢结构抗火设计中高强度结构钢材料力学性能参数的取值进行研究.为研究最常用的高强度结构钢S460N在高温下的力学性能，对其在稳态和瞬态不同火灾情况下进行材性试验，得到不同温度下S460N的弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数，并与现有文献和现行主要钢结构设计规范进行对比分析.通过与现有文献中欧标钢S460N和S460M、国产钢Q460以及普通钢的研究结果的比较，发现高温下结构钢的力学性能退化取决于钢材种类及其加工工艺.因此，各国现行的钢结构设计规范基于普通钢研究成果得出的设计建议不适用于高强度结构钢.此外，给出可用于指导设计的高强度结构钢S460N在高温下力学性能退化的拟合公式，并对其进行校验. [PDF](2.62 M)(211)

偏心支撑框架子结构实时混合仿真试验研究
李腾飞1，隋■1，2?覮，苏明周1，2，张浩1，高秀煜3

2018 Vol.45(11) 46-53[摘要](270)

实时混合仿真是一种新兴的结构抗震试验方法．建立了一套混合仿真试验系统，其中包括基于OpenSees有限元软件的数值模拟计算机，具有时滞补偿功能的目标计算机以及终端连接的电液伺服控制系统．在MATLAB中建立Simulink数值仿真模型，并提出了一种基于位移预测的自适应前馈时滞补偿器．最后，以一个单层三跨高强钢组合偏心支撑钢框架结构为原型，取边跨带有偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构，进行了一个缩尺比例为1/2结构模型的实时混合仿真试验．试验结果表明随着模型整体响应加速度峰值的增大，控制系统的最大时滞补偿误差、最大幅值误差均有增大趋势，但均在容差允许范围之内，同时说明了该混合仿真试验系统具备良好的稳定性和精度，能够有效地对偏心支撑框架子结构结构模型进行抗震性能试验． [PDF](2.84 M)(205)

刚性筏板下群桩基础共同作用实用分析方法
罗如平1，2，杨敏1，2?覮，杨军3

2018 Vol.45(11) 54-61[摘要](199)

为了分析实际工程中大规模桩筏基础荷载分担及沉降特性，基于桩-土-筏相互作用理论提出了在竖向荷载作用下考虑土体弹塑性的刚性筏板下群桩基础共同作用的实用分析方法.桩-土-筏相互作用包括桩-土、桩-桩、筏-土和桩-筏相互作用，土体弹塑性考虑了土体模量的双曲线型变化特性.通过对不同尺寸条件下桩筏基础现场实测案例进行分析，介绍了计算过程中相应土体参数的取值方法，并基于基础沉降及桩-土荷载分担比实测和计算值对比结果，验证了该计算方法用于分析实际工程中大规模桩筏基础的合理性.同时基于某工程桩基优化分析，其计算结果表明：考虑筏板的荷载分担能显著降低桩基用量，桩数降为原设计1/3左右时，基础沉降并不会显著增加. [PDF](4.08 M)(239)

基于大涡模拟超大型冷却塔施工期风荷载时域特性分析
柯世堂?覮，徐璐，朱鹏

2018 Vol.45(11) 62-72[摘要](180)

现有冷却塔风荷载研究成果均忽略了施工期的影响，以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象，基于大涡模拟（LES）方法获得了施工期冷却塔周围流场信息和三维气动力时程，并将成塔平均风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性.在此基础上，对比分析了冷却塔施工期平均风压分布规律和流场特性，并基于不同工况下冷却塔周围速度和涡量变化提炼出施工期流场特性与作用机理，揭示了施工期冷却塔脉动风压、极值风压、升/阻力系数及测点间相关性的分布规律，最终基于非线性最小二乘法原理给出了随高度变化的极值风压拟合公式.研究结果表明，端部效应的影响使冷却塔负压极值随施工高度增加由-3.91升至-1.75后降至-2.28，升力系数随施工高度增加逐渐减小，而阻力系数呈先减小后增大的趋势，脉动风荷载的相关性随高度变化先增强后变弱.主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考. [PDF](5.43 M)(172)

不同坡度单体山丘风速地形修正系数与越山风效应风洞试验研究
牛华伟1?覮，陈伟昆1，赵永胜2，陈政清1

2018 Vol.45(11) 73-80[摘要](237)

为了研究不同坡度单体山丘风速地形修正系数与越山风效应对输电塔线结构的影响，对比了国内外5种规范取值与风洞试验测试结果，分析了不同坡度山丘山顶位置和迎、背、侧风坡面风速地形修正系数，并探讨了山丘风场竖向风速分量与紊流度变化特性.研究结果表明：5种规范中我国建筑结构荷载规范与高耸结构设计规范对不同坡度山丘山顶处的风速地形修正系数的取值最大；山顶位置风速地形修正系数并非完全随坡度增大而增加，坡度大于0.577之后达到1时，风速地形修正系数反而减小；现有的拟合公式计算山丘表面区域的侧风坡风速修正系数取值偏小，而计算上部区域的风速修正系数取值却明显偏大；山体坡度越大则竖向风速分量极大值反而越小，三类坡度山丘在迎风坡和背风坡测试的最大竖向风速分量与参考来流风速的比值分别为0.523和-0.542；山体坡度越大则表面紊流度越大，特别是陡峭山坡背风侧紊流度比较大，坡度为1时山丘背风侧0.6倍山体高度处的紊流度可高达35%. [PDF](2.60 M)(153)

超限运输车辆通过T梁桥的合理横向位置分析
闫君媛1 ，邓露1，2?覮

2018 Vol.45(11) 81-85[摘要](236)

对超限运输车辆通过多梁式简支T梁桥时的合理横向位置进行了分析.以我国公路桥梁中常见的中小跨径T梁桥为例，通过有限元分析提取了车辆在不同横向位置加载时梁底跨中截面处的最大弯曲应力，并对计算结果进行了对比，从优化结构受力的角度确定了超限运输车辆过桥时的最佳横向行驶位置.分析了桥梁跨径、主梁根数、主梁连接方式等因素对超限运输车辆过桥时的合理横向位置的影响.结果表明：超限运输车辆的横向加载位置对多主梁桥的结构响应有较大的影响；当主梁根数为奇数时，车辆的最佳横向行驶位置位于中心梁与其相邻梁的中间位置处；当主梁根数为偶数时，超限运输车辆的最佳横向行驶位置与桥面中心线重合；主梁之间的连接方式对车辆荷载作用下桥梁的结构响应影响显著. [PDF](1.68 M)(180)

TPO-薄层UHPC轻型组合桥面层间温度应力研究
李嘉1?覮，陈卫1，2，王万鹏1,3，赵昭1

2018 Vol.45(11) 86-93[摘要](184)

为掌握轻型组合桥面温度应力变化规律，避免TPO-UHPC层间受力破坏，采用应变片法和超声波法分别测定TPO材料的热膨胀系数和弹性模量；利用ABAQUS有限元软件对组合铺装进行层间温度应力研究；对影响TPO-UHPC层间温度应力的主要因素进行参数敏感性分析，探讨热膨胀系数比、TPO厚度、施工温度等对层间温度应力的影响.试验研究表明：TPO热膨胀系数比水泥基材料要大得多，TPO弹性模量随温度升高而减小.仿真计算显示：均匀温度变化下，层间剪应力和法向拉应力随着膨胀系数比和TPO层厚度减小而减小；层间剪切应力相较于法向拉应力在铺装体系中占主导地位；在高温和低温环境下，施工温度对TPO-UHPC层间应力的影响趋势相反，选择合适的TPO厚度及施工温度，可以减小温度应力幅. [PDF](2.43 M)(167)

布敦岩沥青湿法工艺掺量对改性沥青混合料性能的影响
曾梦澜?覮，陈伟，朱艳贵，梁衡国

2018 Vol.45(11) 94-101[摘要](177)

为研究采用湿法工艺布敦岩沥青掺量对改性沥青混合料使用性能的影响，采用70号A级道路石油沥青作为基质沥青，制备了最大掺量为基质沥青40%的布敦岩沥青改性沥青.进而采用石灰岩集料，对不同掺量改性沥青进行了AC-20C的沥青混合料马歇尔配合比设计.通过实验室试验，确定了不同掺量布敦岩沥青改性沥青混合料的车辙试验动稳定度、浸水马歇尔试验残留稳定度与冻融劈裂试验残留强度比、弯曲试验破坏应变、渗水系数，还有20 ℃、15 ℃抗压回弹模量、15 ℃劈裂抗拉强度.试验结果与结果分析表明，随着布敦岩沥青掺量的增加，改性沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、抗渗性、刚度和强度均不同程度逐渐得到提高.随着布敦岩沥青掺量的增加，改性沥青混合料的低温抗裂性先提高至一峰值，然后略有回落.对于路用沥青混合料，推荐的布敦岩沥青掺量上限为基质沥青的30%. [PDF](1.55 M)(151)

桩端扩大头尺寸对承载性能影响模型试验
龚晓南1?覮，邵佳函1，解才1，舒佳明2

2018 Vol.45(11) 102-109[摘要](190)

为了研究注浆加固体体积即扩大头尺寸对桩端承载性能的作用效果，本试验通过往PVC管内注浆，改变注浆量和PVC管尺寸来控制扩大头尺寸，然后以此开展室内单桩静载模型试验，最后采用了传统桩端沉降公式计算得出桩端阻力-位移曲线并与实测曲线对比.结果表明:桩端灌注水泥土形成扩大头的桩，相比未注浆的桩，其承载力显著提高，在相同的荷载下，其沉降显著变小;随着扩大头直径的增加，承载力持续增长，但每单位直径增加所提高的承载力先增后减，在工作荷载下对减少位移的效果呈递减趋势;端阻分担比在位移5 cm后趋于稳定，其中桩端水泥土扩大头承担较高的端阻比例，且其比例随扩大头直径的增大而增大，由于水泥土受力较大，实际工程中应该注意桩端水泥土的强度;传统桩端沉降公式计算的桩端阻力-位移曲线与实测曲线吻合良好. [PDF](3.15 M)(159)

中砂和软黏土中桩顶竖向力对桩身水平承载力影响对比分析
邹新军1，2，鲁彭■ 1

2018 Vol.45(11) 110-119[摘要](220)

为探讨中砂和软黏土地基中桩顶既有竖向力对桩身水平承载力的不同影响规律，基于ABAQUS建立了单桩基础三维有限元分析模型，并结合已有载荷试验结果验证了模型的合理性.在此基础上，采用Probe法分别获得均质稍密中砂和软黏土地基中2种不同桩身长径比（L/D）的单桩基础在保持不同桩顶既有竖向力（V）不变时，水平力（H）引起的桩身位移、桩身极限承载力及承载力包络线.结果表明：桩顶既有竖向力从桩身竖向极限承载力（Vult）0.2倍增加至0.8倍时，稍密中砂地基中的桩身水平极限承载力（Hult）提高13.6% ~ 41.2%；反之，软黏土中Hult降低2.2% ~ 6.5%，且L/D较小时这种影响差异更趋明显.最后，通过对比分析加载过程中桩周地基土中的竖向应力、桩侧摩阻力及桩侧土抗力的分布与变化特征，讨论了这种影响差异的内在机理. [PDF](4.78 M)(173)

岩土体结构失稳概率的二次二阶矩评估方法
苏永华1，2?覮，李帅1，苏雅1

2018 Vol.45(11) 120-126[摘要](214)

常规二次二阶矩可靠性方法只适用于功能函数偏导数（一阶和二阶）能够简便地由解析法求解的工程，使得其难以解决复杂岩土体结构的稳定可靠度问题.针对这一局限，基于数值差分原理，导出功能函数在验算点处各阶导数近似表达式，结合随机变量在X空间和Y空间的变换，构建了基于差分方法的梯度矢量数值求解工具；以该工具置换Breitung二次二阶矩方法中的梯度计算准则，形成一种适用于任意形式功能函数的二次二阶矩可靠度算法，消除了经典方法的局限；利用所提方法解决了功能函数为隐式和未知形式的边坡可靠度问题，展示了该方法解决复杂岩土体结构概率稳定性问题的能力，并同时在基准Y空间内建议了具有普遍意义的合适步长系数值0.01. [PDF](999.16 K)(174)

基于分形理论的红层软岩填料缩尺料制备方法
刘晓明1?覮，刘凯1，梁新权2，曲诗章1，陈仁朋1

2018 Vol.45(11) 127-132[摘要](200)

采用分形理论研究了在室内采用球磨机制备与现场填料具有相同分形维的缩尺料的方法.基于对模拟现场重复破碎机制的考虑，选用球磨机作为破碎岩块制备缩尺料的设备.通过正交试验，研究了岩块初始粒径、球磨机转数、钢球数等参数对分形模型拟合优度、颗粒分形维的影响.在此基础上，通过中三轴制样试验进一步研究了试样制作过程对缩尺料二次破碎的影响.研究结果表明，对于红层软岩，采用破碎参数：球磨机转数100转，钢球数9个、岩块初始粒径20 mm，可以制备得到与现场原料相同分形维的中三轴试样缩尺料. [PDF](1.27 M)(162)

三种冻土长期强度预报方程的适用性研究
陈鑫1，2，张泽1?覮，马巍1，李东庆1，杜微3，姚晓亮1

2018 Vol.45(11) 133-139[摘要](190)

为研究不同冻土长期强度预报方程针对不同土性的适用性，以饱和冻结砂土、粉土、黏土为研究对象，采用球形模板压入仪对其长期强度进行测试，选用常用的3种冻土长期强度预报方程对3种土的长期强度进行预报.通过对比试验实测值和预测值，研究3种长期强度预报方程在不同土性中的适用性.结果表明：维亚洛夫长期强度预报方程可以较为准确地预测粉土、黏土的长期强度值；对于砂土，3种长期强度预报方程预测值都有一定的偏差，建议取3种预报方程的加权平均值作为其预测值. [PDF](1.55 M)(144)

跨断层水工隧洞地震响应数值模拟分析方法
刘国庆1，肖明1?覮，杨阳2，任俊卿1

2018 Vol.45(11) 140-148[摘要](215)

断层破碎带是影响高地震烈度区隧洞结构稳定的关键因素之一.针对地震作用下围岩与断层动力相互作用特点，建立了一种考虑多种接触状态的动接触力算法.该算法考虑了有限元模型中的点对接触和点面接触两种接触类型，可以模拟围岩与断层之间的黏结接触、静接触、分离和滑动接触4种接触状态，适合研究地震作用下围岩与断层动接触系统的非线性大滑移问题.首先，通过一滑块算例，验证了该算法的合理性.然后将此算法应用于滇中引水工程香炉山隧洞抗震稳定计算，对比分析了无断层，有断层、不考虑动接触，有断层、考虑动接触3种工况对隧洞地震响应的影响.结果表明，断层破碎带的存在加剧了隧洞的地震反应，主要表现为衬砌位移和应力的增加，以及围岩破坏区的扩大；考虑动接触后，围岩与断层在地震加载过程中，出现了明显的错动位移，进而对衬砌产生破坏作用；衬砌损伤区主要分布于断层穿过的部位及断层两侧约10 m范围内，其中上盘衬砌受断层影响较大；在横向地震动激励下，衬砌腰拱的应力和位移明显大于顶拱和底拱，为衬砌结构的薄弱部位. [PDF](4.08 M)(175)

带接头地下管线变形的傅里叶级数解
程霖1?覮，杨成永1，李延川2，马文辉1

2018 Vol.45(11) 149-156[摘要](211)

地铁隧道开挖将引起地下管线产生附加变形，造成管线的破坏.将带接头地下管线视为弹性地基梁，引入“相当荷载”改进匀质管线变形的控制微分方程，使之能够考虑接头处的刚度折减.采用傅里叶级数解法求解控制微分方程，得到未知傅里叶级数系数的表达式，进而得到关于管线接头相对转角的线性方程组.假定地层变形符合Peck曲线，将基于傅里叶级数法得到的计算结果与数值模拟方法进行对比，验证了方法的正确性.计算结果表明，在地层位移荷载作用下，管线产生变形，管线接头处产生明显转动.地层沉降对距隧道开挖中线3i（i为沉降槽宽度系数）以外的管线影响较小，该区域内接头相对转角远小于容许值，在计算时可不作考虑，以减少未知量的数目.当某个管线接头位于隧道开挖中心的正上方时，该接头处将产生最大的相对转角，因此在缺少管线接头位置资料的情况下，可假定某个管线接头与隧道开挖中线重合，以得到接头相对转角的保守计算值. [PDF](1.60 M)(194)