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  • 2022年第49卷第5期文章目次
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    • 桥梁长索结构风致振动研究新进展

      2022, 49(5):1-8.

      摘要 (1085) HTML (0) PDF 5.46 M (607) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着桥梁跨径的增大,桥梁索结构的长细比越来越大、频率越来越低,出现了一些 新的风致振动问题,如悬索桥吊索风致振动、斜拉索高阶涡激共振、安装亮化灯具的桥梁索结 构驰振等. 针对这些新挑战,采用现场观测、风洞试验和理论分析等手段,研究人员进行了系统 的机理研究,并提出了一些有效的振动控制措施. 结果表明:悬索桥吊索风致振动的机理复杂, 在斜拉索上积累的振动控制经验难以直接应用,安装刚性分隔架是抑制索股相对振动的有效 手段;已在多座大跨径斜拉桥上观测到斜拉索高阶涡激共振,增加了斜拉索振动控制的难度, 采用双阻尼器是可同时控制斜拉索高阶涡激共振和低阶风雨激振的有效方案;在桥梁索结构 上安装亮化灯具极易引发驰振,增加阻尼器和优化灯具气动外形是避免该类振动的有效措施.

    • 被动负刚度装置与线性滞回阻尼器组合对斜拉索 多模态振动的阻尼效果

      2022, 49(5):9-16.

      摘要 (507) HTML (0) PDF 999.55 K (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了结合负刚度装置提升线性滞回阻尼器对斜拉索多模态振动控制效果的方 法 . 考虑被动负刚度装置与阻尼器在斜拉索上任意位置安装,采用斜拉索两点施控系统特征 方程,讨论了安装位置、线性滞回阻尼器参数、负刚度系数等对斜拉索多模态阻尼的影响 . 结 果表明,被动负刚度装置能有效提升线性滞回阻尼器对斜拉索的多阶模态阻尼比,其安装位 置越靠近阻尼器,阻尼提升效果越明显. 进一步,以苏通大桥某附有黏性剪切阻尼器的超长拉 索为例进行了实际设计,讨论了被动负刚度的可行性,并与结合惯容器的阻尼器进行了对比, 结果表明,被动负刚度装置对斜拉索-阻尼器系统多模态阻尼提升效果更好.

    • 基于精确阻尼调控的桥梁竖弯涡振Sc数影响

      2022, 49(5):17-25.

      摘要 (449) HTML (0) PDF 2.70 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:在桥梁气动外形和来流风场确定的条件下,Sc 数(Scruton number)是影响大跨度 桥梁涡振响应大小的关键因素. 为了开展Sc数对大跨度桥梁竖向涡振影响的精细化研究,首 先研制了适用于桥梁节段模型风洞试验的永磁式板式电涡流阻尼器,可为弹性悬挂节段模型 系统提供可连续调节的、理想线性黏滞阻尼 . 然后以带风嘴的开口断面钢混组合梁桥为研究 对象,针对+3°、0°和-3°三个风攻角和不同的Sc数开展了节段模型竖向涡振试验. 根据试验结 果,总结了节段模型涡振振幅的风速变化曲线随名义阻尼比的变化规律,分析了最大涡振振 幅随Sc数变化规律的函数拟合,并对桥梁高阶模态涡振响应进行了预测. 研究发现不同风攻 角下主梁竖向涡振的锁定风速区间都随 Sc 数的增大而缩小,最大振幅都随 Sc 数的增加而降 低,但变化曲线有显著差别;通过对三组及以上不同 Sc数的节段模型风洞试验结果进行函数 拟合,可以较好地预测节段模型最大涡振振幅随 Sc数的变化规律;在模态阻尼比相同的条件 下,大跨度悬索桥各阶竖弯模态的涡振振幅基本相同,高阶模态涡振更容易出现不满足规范 限值的情况. 研究成果为大跨度桥梁竖弯涡振响应的精细化预测提供了重要方法.

    • 摩擦阻尼器-拉索系统振动特性试验研究

      2022, 49(5):26-33.

      摘要 (337) HTML (0) PDF 4.71 M (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究拉索摩擦阻尼器的减振效果,开展了附加摩擦阻尼器拉索的自由振动和强 迫振动特性试验. 首先进行铜-钢金属摩擦阻尼器模型的力学性能试验,得到螺栓扭矩与摩擦 力之间的关系. 然后进行摩擦阻尼器-拉索系统模型自由振动特性试验研究,由试验测得的自 由振动位移衰减曲线得到对数衰减率,分析得到对数衰减率随振幅的变化规律,并与现有理 论进行对比. 通过快速傅里叶变换和小波变换对自由振动加速度时程进行频谱分析和时频分 析得到模态频率变化情况 . 最后进行拉索-摩擦阻尼器系统的不同激振力-控制强迫振动试 验,通过扫频方式得到拉索振幅与激振频率的关系,研究摩擦阻尼器对拉索共振幅值的影响. 试验结果表明摩擦阻尼器可以有效地减小小幅与大幅激振力时强迫振动的共振幅值;两者相 比,摩擦阻尼器在大幅激振力作用下减振效果更显著.

    • 基于均布式多孔表面吹气的索结构尾流控制

      2022, 49(5):34-43.

      摘要 (421) HTML (0) PDF 8.09 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基于均布式多孔表面吹气对索结构尾流的控制效果,进行了一系列的风洞 试验 . 通过粒子图像测速(PIV)系统对雷诺数 Re为 1.0 × 104 的无控和控制工况的索结构尾流 场进行了测量,分析了尾流的瞬时和时均流动特性,并利用本征正交分解(POD)和动态模态分 解(DMD)对降阶后的模态特性进行了分析和对比 . 在吹气控制中,控制参数为无量纲的等效 吹气系数CQ. 研究结果表明:随着CQ的增加,POD各模态的能量分布趋于一致,流场中的拟序 结构尺度趋于均一化,对旋涡脱落起控制作用的第1、2阶模态受到抑制;尾流中旋涡脱落频率 被改变,分离的剪切层间的相互作用得到削弱;多个DMD模态特征值被改变,模态幅值的频域 分布发生偏移;尾流中回流区的尺度变大,湍动能和雷诺应力得到显著削弱.

    • 波浪形斜拉索的气动力及风致振动特性

      2022, 49(5):44-54.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 4.32 M (435) 评论 (0) 收藏

      摘要:斜拉索的风荷载和风致振动问题在工程设计和抗风研究领域备受关注,探索具有 较小气动力和良好抑振性能的新型斜拉索十分必要 . 针对某一特定几何尺寸的波浪形斜拉 索,通过风洞试验方法,研究了该波浪形斜拉索的整体气动力、风压分布、局部气动力、涡激振 动和干索驰振特性. 结果表明:在1.00×105~3.86×105 的雷诺数范围内,波浪形斜拉索的平均阻 力系数总体而言小于标准斜拉索,在低雷诺数范围可减阻 18%,最大平均升力系数相比标准 斜拉索可降低 80%;波浪形斜拉索的风压分布、气动力随雷诺数的整体变化规律与标准斜拉 索相似,但展向相关性较弱;波浪形斜拉索的涡激振动性能显著优于标准斜拉索,最大振幅降 低34%,最大振幅对应的风速提高了16%;干索驰振性能与标准斜拉索的结果相当,最大振幅 可减小5%,但发生振动的风速范围更宽.

    • 基于监测数据的斜拉索模态参数变异性分析

      2022, 49(5):55-63.

      摘要 (619) HTML (0) PDF 4.27 M (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于某大跨斜拉桥 5根拉索 1年的加速度和温度监测数据,系统分析了在良好天 气和暴雨天气下拉索模态参数和索力的变化特征. 使用快速傅里叶变换和随机子空间法识别 模态频率和阻尼比 . 对比发现,暴雨天气下拉索振幅大,低阶模态的振动明显,模态阻尼比在 两种天气下有一定的差异性 . 使用频率法计算得到了各拉索连续一年的索力值,其为非平稳 时间序列,且具有年和日周期性的波动. 索力-索温关系分析表明,各拉索索力-索温的关系各 不同,同一根拉索在不同温度范围内的索力-索温关系也可能存在很大的差异. 使用半功率带 宽法计算得到了各拉索连续一年的阻尼比,得到了自相关函数和其自功率谱,并拟合得到了 阻尼比的边缘概率密度分布函数. 分析表明,各拉索阻尼比具有时长为1 d、12 h、6 h的周期成 分,其边缘概率密度函数可用 Burr 分布描述. 拉索的阻尼比受环境温度的影响较小,受车辆荷 载的影响较大.

    • 既有拱桥光彩亮化改造后吊索的涡振性能

      2022, 49(5):64-73.

      摘要 (704) HTML (0) PDF 5.60 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确定既有拱桥亮化改造后柔性吊索的涡激共振性能,结合数值模拟和风洞试验 开展了研究 . 针对既有吊索和新增吊索的亮化方案,对典型断面在不同来流风向下的绕流特 性进行了模拟,并讨论了气动力系数和旋涡脱落行为随风向角的演变规律. 然后,通过节段模 型风洞试验测试了吊索在不同风向角来流作用下的涡振响应,并结合数值模拟的结果对试验 现象进行了分析. 结果表明:在既有吊索上安装亮化灯具显著改变了其涡振性能. 当来流风垂 直于桥轴线时,沿索轴方向两种典型截面的旋涡脱落频率、强度有较大差异,减小了吊索整体 发生涡激共振的可能;当来流风向角在 30°附近时,两种典型截面的旋涡脱落特性趋于一致, 增大了吊索整体发生涡激共振的可能 . 新增吊索更为轻柔,外包矩形灯罩后发生涡激共振的 可能性很大,需要考虑必要的抑振措施.

    • 安装椭圆形灯具和矩形线盒的斜拉索驰振

      2022, 49(5):74-81.

      摘要 (528) HTML (0) PDF 5.15 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对亮化灯具引起的斜拉索振动问题,以某安装椭圆形灯具和矩形线盒的斜拉索 为工程背景,研究了驰振特性及增加结构阻尼对驰振的抑制效果. 首先,进行了节段模型测力 风洞试验,测量了安装灯具斜拉索的三分力系数,通过驰振力系数初步预测了发生驰振的风 攻角范围;然后,分别进行了二维和三维节段模型测振风洞试验,测量了安装灯具斜拉索风振 响应随风攻角、风速等的变化规律,探讨了阻尼比对提高驰振临界风速的影响规律 . 结果表 明:安装椭圆形灯具和矩形线盒的斜拉索的平均阻力和升力系数最大分别可达1.8和1.5,静风 荷载比未安装灯具时可增大 83%;局部凸起的点光源对安装灯具斜拉索的气动力影响很小; 二维斜拉索的最不利风攻角为 8°,驰振力系数低至-7.9,阻尼比为 0.1% 时驰振临界风速为 21.8 m/s;三维斜拉索的起振风偏角范围为 40°~56°、186°~196°,面内和面外都有较大振动;阻 尼比为0.1%时起振风速低至4.7 m/s;起振后,随风速的增大,振幅线性增加,折减风速达到77 时,无量纲位移可达到2D(D为斜拉索直径);增大阻尼在相同风速下可降低振动的幅度;阻尼 比小于 0.8%时,增加阻尼对驰振临界风速的提高作用有限;当阻尼比增大到 1.0%时,能够有 效抑制安装椭圆形灯具和矩形线盒的斜拉索驰振.

    • UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

      2022, 49(5):82-91.

      摘要 (625) HTML (0) PDF 3.78 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究超高性能轻型组合桥面 UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺 服液压系统 UTM-30 对 UHPC-SMA 界面施加动态剪切荷载,通过 5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃、60 ℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获 得热熔型改性环氧树脂 202、高黏高弹改性沥青 PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和 相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态 模量主曲线和相位角主曲线. 试验研究表明:动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增 加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性 材料动力响应特征. 在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相 位角明显小于沥青 PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60 ℃时,树脂 202动态模量仍 大于 1.13 MPa,而沥青 PG100 仅为 0.15 MPa 左右;树脂 202 比沥青 PG100 具备更好的抗剪性 能. UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25 ℃、25 Hz(相当于120 km/h)相比,60 ℃、5 Hz(相当于 30 km/h)条件下,树脂 202、沥青 PG100 的动态剪切模量分别下降 34.9%、 88.8 %. 树脂 202、沥青 PG100动态模量主曲线拟合优度 R2 分别为 0.993、0.996,相位角主曲线 拟合优度R2 分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良. 通过动态性能主曲线,不仅可以获得 高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.

    • 考虑非平稳横风作用的列车-大跨斜拉桥 耦合系统动力响应

      2022, 49(5):92-100.

      摘要 (676) HTML (0) PDF 2.25 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究非平稳横风对列车-大跨斜拉桥耦合系统的动力响应,首先使用 EMD (经验模态分解)方法对已有实测台风数据进行处理,获得台风的时变平均风速,将风谱中的 平均风速替换成时变平均风速,通过谐波合成法模拟得到非平稳横风脉动风速 . 使用有限元 软件 ANSYS和多体动力学软件 SIMPACK 建立列车-轨道-斜拉桥耦合分析模型,非平稳风荷 载包括时变平均风引起的静风力和非平稳脉动风引起的抖振力. 计算了风-列车-大跨斜拉桥 耦合系统的动力响应,对比分析了平稳风与非平稳风作用下列车和斜拉桥的加速度响应以及 桥上列车的安全舒适性指标. 结果表明:对比平稳风,在非平稳风作用下列车的横向和竖向最 大加速度分别增大了12%和23%,桥梁的横向和竖向最大加速度分别增大了16%和7%,列车 的轮重减载率、轮轨横向力、脱轨系数分别增大了9%、14%和4%,列车的横向Sperling指标有 一定的增大,从而降低了桥上行车的安全性和舒适性;频谱图显示在低频区域内,非平稳风作 用下列车的竖向振动、横向振动和桥梁的横向振动会更加强烈.

    • 基于点云数据与工程知识的桥梁形态变化识别方法

      2022, 49(5):101-110.

      摘要 (652) HTML (0) PDF 13.57 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:为精准评估桥梁服役状态,通过定期多次三维激光数字建模,提出一种基于点云 模型与工程知识的桥梁形态变化识别与跟踪方法. 首先以传统ICP配准算法为基础,结合工程 专业知识,仅依据优化的相对不动点集实现高效的点云分割与配准,进而针对新旧点云模型 实施三维几何差异分析,从而完成桥梁形态变化的识别与验证 . 最后将该方法应用于实际工 程,高精度识别出背景桥梁各关键构件一年内的形态变化,并利用工程知识对其进行验证. 研 究结果表明:所提出的基于工程知识的点云配准算法可高效实现三维点云间的精确配准;以 此进行三维几何差异分析,可快速准确识别出桥梁构件在某一时期内的形态变化,例如主梁 弯曲扭转以及桥墩偏移等. 该方法可进一步提高桥梁非接触检测结果的科学性与精准性.

    • 适用于随机车流的二维桥梁动态称重应用

      2022, 49(5):111-119.

      摘要 (337) HTML (0) PDF 3.61 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决桥梁动态称重(Bridge weigh-in-motion,BWIM)中多车共存时的轴、总重识 别难题,基于桥梁的二维(2D)结构特性,考虑车辆的横向位置,提出了一种2D-BWIM算法. 该 算法仅利用移动车辆所在车道下方的梁底响应信号以及结构梁底影响线来计算轴重,利用横 向分布系数的概念将轴重分配至各片梁上. 桥梁每片梁底的实际结构影响线通过标定试验获 得. 针对多辆车同时经过桥梁的情况,2D-BWIM算法提出了一种迭代方法来识别多车道上每 辆车的轴、总重. 该迭代方法基于一种假设,即单辆车过桥时的梁底响应按照横向分布系数成 比例缩放 . 通过标定试验分析了这种假设的实际误差,结果表明,其绝对误差非常小,对后续 车辆轴重及总重识别影响甚小 . 随后,通过三次随机车流现场测试对 2D-BWIM 算法展开验 证 . 结果表明,当单辆车经过目标桥梁时,相较于 BWIM 中传统 Moses算法,2D-BWIM 算法考 虑了车辆的实时横向位置,因而能够显著提高车辆轴重及总重识别精度 . 三次随机车流试验 结果显示,单辆车过桥事件中(Moses、2D-BWIM)算法的总重识别误差平均值及方差分别为 (7.9%、3.1%)和(13.5%、4.8%). 此外,三次随机车流试验中多车过桥事件(Moses、2D-BWIM) 算法的轴重识别误差平均值及方差分别为(7.34%,1.53%)和(26.33%,3.12%)

    • CLT楼板半层搭接节点的面外弯曲性能试验研究

      2022, 49(5):120-129.

      摘要 (486) HTML (0) PDF 5.37 M (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究半层搭接节点对正交胶合木(CLT)楼板双向抗弯承载力的影响,分别对 CLT楼板半层搭接节点试件沿强轴和弱轴方向进行面外加载弯曲试验. 归纳了强轴和弱轴方 向受弯的试验现象和极限状态的破坏模式,考察了螺钉直径、螺钉间距、搭接长度对抗弯极限 荷载、跨中截面应变的影响. 结合试验现象,总结了弱轴方向受弯极限状态时自攻螺钉的变形 特征 . 提出了半层搭接节点弱轴方向抗弯承载力的计算方法,将其计算结果与抗弯极限荷载 试验值作对比 . 研究结果表明:强轴方向受弯试件的破坏模式是混合模式(销槽承压破坏,以 及木层板的受拉破坏或滚剪破坏);弱轴方向受弯试件的搭接上部有两种破坏模式,包括模式 I(销槽承压破坏和钉帽拉穿破坏)、模式 II(搭接上部半层层板顺纹劈裂和钉帽拉穿破坏). 增 大螺钉直径、减小螺钉间距对强轴方向抗弯承载力无显著影响,增加搭接长度、减小螺钉间距 能够显著提高弱轴方向抗弯承载力. 提出的计算方法能够合理地预测半层搭接节点弱轴方向 抗弯极限荷载,可为推广CLT双向楼板的应用提供理论研究基础和结构设计参考.

    • 混合配筋偏心受压构件正截面承载力计算理论和方法

      2022, 49(5):130-138.

      摘要 (775) HTML (0) PDF 1.89 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:为完善钢筋和纤维增强复合材料(FRP)筋混合配筋混凝土偏心受压构件正截面 承载力计算方法,基于已有钢筋和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋混合配筋混凝土偏压构 件试验,通过试验现象和破坏形态归纳出三种典型的破坏类型,进而分析各破坏类型之间的 界限,给出了相对界限受压区高度. 利用ABAQUS进行参数分析,得到混合配筋混凝土偏压构 件二阶弯矩增大系数表达式,考虑基本假定以及二阶效应的影响,推导了矩形截面偏压构件 正截面承载力计算公式 . 通过对比计算结果与试验结果,发现本文建议的计算公式具有很好 的准确性和实用性(试验值与计算值之比 Nu,t / Nu,e的均值为 0.99,标准差为 0.053),可为混合 配筋混凝土偏压构件在实际工程中的应用和推广提供一定的理论指导和设计借鉴.

    • 酸雨环境下钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

      2022, 49(5):139-150.

      摘要 (745) HTML (0) PDF 11.17 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究酸雨腐蚀后RC框架节点的抗震性能,采用人工气候法模拟酸雨环境,对8 榀 RC 梁柱节点试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察酸雨腐蚀后试件表观现 象,并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、 剪切性能、受剪承载力等的影响. 在此基础上,引入损伤指数,并确定损伤模型参数取值,进而 定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律 . 试验与分析结果表明:酸雨腐蚀虽会使 试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象,但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行 规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加,试件梁端弯 曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快,节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐 减小,而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件,节点承载能力 相对较大,但变形能力较差,核心区剪切占比及损伤发展速率较大.

    • 平面外弯矩作用下T形圆管节点热点应力分布

      2022, 49(5):151-159.

      摘要 (327) HTML (0) PDF 6.58 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:确定钢管相贯节点热点应力沿相贯焊缝的分布情况是计算热点应力极值的基础. 对平面外弯矩作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分 布曲线方程. 利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应 力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果进行对比. 结果表明,基本网格密度可满足计算精度要求. 利用经试验验证的有限元模型分析了T形圆钢 管相贯节点在平面外弯矩作用下的热点应力沿相贯线的分布规律,考查了四个无量纲几何参 数对应力分布曲线形状的影响,在此基础上拟合并确定了基于三角正弦函数的曲线修订公 式. 经与UCL公式和试验数据对比分析,表明本文公式具有更高的精度.

    • 高温后方钢管再生混凝土界面黏结性能及本构方程

      2022, 49(5):160-173.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 8.12 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示高温后方钢管与再生混凝土的界面黏结性能,以最高经历温度(T)、再生 粗骨料取代率(γ)为变化参数,设计并完成了20个试件高温后的推出试验. 通过试验观察了试 件的受力破坏过程及形态,获取了试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各变化参数 对界面黏结性能及界面损伤发展过程的影响规律,并提出了相应的黏结强度的计算公式及黏 结滑移本构方程 . 结果表明:试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态基本一致,但加载端 的初始滑移发生相对更早,曲线形态可以分为T≤200 ℃和T≥400 ℃两类;界面黏结性能整体上 相比方钢管普通混凝土较差(相应的黏结性能平均差距范围约为3.10%~19.05%);随着经历温 度的升高,黏结强度及黏结抗剪刚度先减小后增大,界面耗能能力则逐渐增大;随着再生粗骨 料取代率的提高,黏结强度逐渐减小,而黏结抗剪刚度和界面耗能能力则均呈现先增大后减 小再小幅恢复的变化趋势;界面初始黏结损伤的发生在T=600 ℃时明显推迟,并随再生粗骨料 取代率的提高表现出逐渐提早的趋势,而T≤400 ℃时经历温度及再生粗骨料取代率对其影响 均不大;黏结损伤发展速度随经历温度和再生粗骨料取代率的升高呈现先增大后减小的变化 趋势.

    • 硅灰强化再生混凝土抗压强度尺寸效应

      2022, 49(5):174-180.

      摘要 (550) HTML (0) PDF 452.43 K (285) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究水泥外掺硅灰浆液强化再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应 的影响,以水泥外掺硅灰浆液水胶比、再生骨料取代率和试件几何尺寸为试验参数,完成了 240个再生混凝土立方体试件的抗压试验. 结果表明:采用水胶比为1.0的水泥外掺硅灰浆液 强化处理再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度的提升和尺寸效应的降低幅度均最大. 随着 再生骨料取代率的增加,立方体抗压强度尺寸效应呈增强趋势,100%再生骨料取代率下尺寸 效应度约为普通混凝土的1.4倍;采用水泥外掺硅灰浆液强化处理再生骨料可降低尺寸效应, 强化处理后再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应度较未处理试件降低了约 19.2%. 建立了尺 寸效应律计算公式,可用于再生混凝土立方体抗压强度的分析计算.

    • 基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化

      2022, 49(5):181-191.

      摘要 (335) HTML (0) PDF 5.85 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明粗骨料膏体的管输阻力特性,开展了关于粗骨料膏体输送特性的工业级 环管输送试验,利用白金汉方程对环管数据拟合处理后获得膏体的实际流变参数,并建立了 基于流动度测试的粗骨料膏体阻力方程 . 通过响应面分析法(RSM-BBD)对膏体输送行为进 行分析,分别得到单因素和多因素耦合对阻力损失的影响规律,并优化了粗骨料膏体的管道 输送参数 . 结果表明:流变测试得到的流变参数普遍大于环管拟合参数,其中屈服应力相差 10.4%~12.2%、塑性黏度相差21%~32.8%. 通过响应面分析得到了单因素对阻力损失影响的敏 感程度为质量分数>管径>流量,并发现因素间的交互作用影响显著,其中质量分数和管径的 交互影响起到决定性作用 . 以金川实际充填需求为背景采用响应面优化后的输送参数为:管 径220 mm、流量142.4 m3 /h、质量分数73.2%. 研究成果可为粗骨料膏体充填系统运行参数的选 取提供参考.

    • 非饱和流固耦合物质点方法(CMPM)的原理及应用

      2022, 49(5):192-202.

      摘要 (782) HTML (0) PDF 4.35 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于连续介质力学的质量及动量守恒原理,考虑了固-液两相材料的水力耦合相 互作用,推导并提出了基于速度场(v-w formulation)的耦合物质点方法(CMPM),可考虑水力耦 合作用下,饱和/非饱和结构的大变形力学行为. 同时,详细描述了耦合物质点方法的公式推导、 矩阵离散过程以及数值实现步骤. 随后,通过对比一维太沙基饱和土固结理论解,以及Liakopou? los非饱和砂土的入渗试验,初步验证了耦合物质点方法在水力耦合问题上的准确性. 最后,结合 某边坡在降雨作用下的失稳破坏全过程,分别模拟了持续降雨以及短暂降雨作用下,边坡的 深层破坏及浅层剥蚀现象,进一步验证了方法在岩土流固全耦合大变形问题中的适用性.

    • 现有防疫通风措施及基于先进气流组织的 源头控制技术应用

      2022, 49(5):203-214.

      摘要 (658) HTML (0) PDF 1.87 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:新冠疫情暴发后,如何应对呼吸道传染病的传播这一难题再次摆在了人们面前 . 通风是最重要的工程防疫措施,ASHRAE、REHVA、SHASE以及中国的相关机构、学会就如何 利用暖通空调系统有效防控COVID-19的传播相继出台了指导性文件. 总结和分析系列指导 性文件中有关通风量和气流组织方面的内容,发现现有工程防疫措施尚存在诸多需改进之 处. 传统的全空间通风在疫情期间表现出通风量不足、对近距离短期暴露事件效率低下、能耗 高等缺陷,而基于先进气流组织的源头控制技术具有控制效率高、个性化可调、响应快速且节 能潜力大等优势,恰好可弥补全空间通风的不足. 在此基础上,系统地总结了基于先进气流组 织的源头控制措施在呼吸道传染病传播控制方面的技术类型,并考虑到后疫情时代通风系统 设计面临以“平疫结合”为导向的发展趋势,探讨了在“平疫结合”中应用源头控制技术的优 势,以及在一些高风险场景应用源头控制从而实现“平疫结合”的技术路线,并分析了为落实 “平疫结合”设计理念所需进一步探索的技术方向 . 所做探索预期为后续指南的编撰提供参 考,为未来防疫通风设计带来新思路和新启示.

    • 基于GIS和历史卫星影像的城市建筑大数据识别

      2022, 49(5):215-222.

      摘要 (1063) HTML (0) PDF 11.74 M (659) 评论 (0) 收藏

      摘要:在城市建筑群能耗模拟中,建筑类型和建筑年代是典型建筑参考的主要依据,目 前较难直接获取相关数据. 为识别建筑类型,以长沙市区21 538个建筑轮廓(不含城市地图信 息点和区域边界轮廓信息)为例,基于建筑轮廓的轮廓面积、近似矩形短边宽度、近似矩形系 数等几何特征,运用随机森林方法成功识别出低层住宅、公寓式住宅和其他类型,整体准确率 为 81.7%. 为识别建筑年代,以长沙市中心区域 7 900 个建筑轮廓为例,基于历史卫星影像数 据,运用卷积神经网络方法自动提取不同年代的建筑轮廓,平均精确度为80%. 然后分别相交 分析推断出5 077栋建筑建造于2005年之前,1 606栋建筑建造于2005—2014年,1 217栋建筑 建造于 2015—2017 年 . 该方法同样适用于其他城市,为后续的建筑群能耗模拟提供了数据 支持.

    • 个人舒适系统作用下的杭州市冬季住宅居民热舒适特征

      2022, 49(5):223-232.

      摘要 (804) HTML (0) PDF 3.65 M (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:夏热冬冷地区住宅冬季普遍使用红外线加热器、暖脚器、局部暖风机等个人舒适 系统来供暖. 为了探究个人舒适系统作用下的热舒适特征,选取杭州市为研究对象,采用问卷 调研、现场测试与实验室测试方法对个人舒适系统作用下的居民冬季热舒适特征进行了研 究. 结果表明,从12月下旬到次年2月上旬,个人舒适系统使用率超过50%,典型日内18:00到 20:00为使用高峰 . 个人舒适系统可使人体附近局部操作温度平均升高 2.7 ℃. 在个人舒适系 统作用下中性操作温度为 15.8 ℃,从舒适和节能的角度考虑,应尽量控制人体附近操作温度 在 13.9~20 ℃. 个人舒适系统作用下对热感觉有显著影响的人体部位是头部、手部和脚部;各 部位的最适皮肤温度分别为头部 33 ℃,前胸 37 ℃,上臂 35 ℃,后背 36 ℃,腹部 37 ℃,下臂 36 ℃,手部31 ℃,大腿36 ℃,小腿38 ℃,脚部35 ℃. 研究结果为该地区冬季住宅居民采取个人供 暖设备以提升热舒适度的定量需求研究提供了依据.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

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