检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2025年第1期44卷 177-189页

作者：吴昊杨琳珂彭琦同济大学土木工程学院上海200092 长沙理工大学土木工程学院长沙410114

针对山区钢混组合梁桥上部结构面临落石冲击的威胁,开展了钢混组合梁桥桥面板动力行为及易损性分析。首先,基于已有冲击试验,提出并验证了适用于落石冲击桥面板的数值仿真分析方法。其次,建立了落石冲击某原型钢混组合梁桥桥面板的精细... 详细信息

针对山区钢混组合梁桥上部结构面临落石冲击的威胁,开展了钢混组合梁桥桥面板动力行为及易损性分析。首先,基于已有冲击试验,提出并验证了适用于落石冲击桥面板的数值仿真分析方法。其次,建立了落石冲击某原型钢混组合梁桥桥面板的精细化有限元模型,分析了桥面板和剪力钉的损伤演化过程、破坏模式和动力响应。然后,讨论了混凝土强度、纵筋屈服强度、直径和配筋率、横筋配筋率以及配箍率等设计参数对桥面板抗落石冲击性能的敏感性和影响规律。最后,综合考虑桥面板几何与材料特性以及落石冲击荷载的随机性,基于响应面法和蒙特卡洛模拟开展了桥面板的易损性分析。结果表明:提高混凝土强度及配筋率,可有效地增强桥面板抵抗400 kJ能级落石冲击的性能;对于所考虑工况,当落石速度在10~25 m/s时,桥面板跨中峰值挠度与板厚比值低于0.75。

关键词：落石冲击钢混组合梁桥桥面板动力行为易损性分析

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水泥基材料细观结构导致的氯离子传输不确定性研究

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 156-172页

作者：陈定市郭文华中南大学土木工程学院湖南长沙410075

氯离子诱发的腐蚀是海洋环境和除冰盐环境钢筋混凝土结构性能退化和寿命衰减的主要原因。本文采用细观统计的方法对氯离子在水泥基材料中传输的时空变异性进行研究。基于不同体积分数的等效随机混凝土试件的氯离子质量分数细观统计结果... 详细信息

氯离子诱发的腐蚀是海洋环境和除冰盐环境钢筋混凝土结构性能退化和寿命衰减的主要原因。本文采用细观统计的方法对氯离子在水泥基材料中传输的时空变异性进行研究。基于不同体积分数的等效随机混凝土试件的氯离子质量分数细观统计结果,分析氯离子质量分数和扩散系数的概率分布类型和时空变化规律。在此基础上,根据细观统计分析得到的骨料特性参数与氯离子扩散系数之间的定量关系和Spearman相关性,提出氯离子扩散系数的细观概率框架,并结合多组试验数据建立考虑骨料体积分数和粒径的氯离子扩散系数预测模型。研究结果表明:氯离子在细观混凝土中的传输具有强烈的骨料粒径效应、骨料颗粒数效应和大骨料局部效应;氯离子质量分数和扩散系数均具有显著的空间和时间变异性;氯离子质量分数服从正态分布或对数正态分布,而扩散系数服从对数正态分布。研究成果可对钢筋混凝土结构的概率型氯离子传输和使用寿命预测提供参考。

关键词：混凝土氯离子传输概率模型细观混凝土随机特性

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多腔式型钢混凝土地下连续墙受弯承载力研究

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第3期52卷 1-14页

作者：秦鹏幸永康宁继鸿易伟建陈仁朋湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

总结了钢筋混凝土地下连续墙在工程应用中的局限性,在此基础上提出多腔式型钢混凝土(multi-cavity steel reinforced concrete,MSRC)组合结构作为深基坑支护结构的研究设想并对其抗弯性能开展研究.对采用不同制作工艺的两类MSRC结构开... 详细信息

总结了钢筋混凝土地下连续墙在工程应用中的局限性,在此基础上提出多腔式型钢混凝土(multi-cavity steel reinforced concrete,MSRC)组合结构作为深基坑支护结构的研究设想并对其抗弯性能开展研究.对采用不同制作工艺的两类MSRC结构开展纯弯试验.试验结果显示,两类构件在承载力等性能上差异较小,均表现为受弯破坏且具有较好的延性与后期承载力.对构件受弯全过程中钢材与混凝土相互作用进行有限元分析,发现钢材在中后期承担了80%以上的弯矩,而混凝土的主要作用是延缓钢材的局部屈曲.分析混凝土强度、钢材屈服强度、含钢率对构件受弯承载力与抗弯刚度的影响,结果显示:三类参数均与构件受弯承载力呈正相关,含钢率影响最显著,混凝土强度影响最小;混凝土强度和含钢率与构件初始抗弯刚度和使用阶段抗弯刚度呈正相关,混凝土强度影响较小,含钢率影响显著;钢材屈服强度与抗弯刚度呈负相关,但影响在10%以内.在平截面假定基础上给出适用于MSRC结构受弯承载力计算式,计算结果与试验和有限元模拟值吻合较好.

关键词：基坑支护组合结构受弯试验 ABAQUS

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基于铁-邻苯二酚仿生络合反应的钢纤维海水海砂砂浆试件耐久性提升方法

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第3期52卷 189-200页

作者：郭帅成刘知与全教中韦思贝刘烨钰朱德举湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为提升钢纤维在海洋环境中长期性能,基于铁-邻苯二酚仿生络合反应对钢纤维进行表面处理,提升其抗锈蚀能力.采用不同浸泡时间(1 d、3 d、7 d)、不同单宁酸溶液浓度(25 g/L、50 g/L、150 g/L)和不同处理温度(25℃和55℃)对钢纤维进行表面... 详细信息

为提升钢纤维在海洋环境中长期性能,基于铁-邻苯二酚仿生络合反应对钢纤维进行表面处理,提升其抗锈蚀能力.采用不同浸泡时间(1 d、3 d、7 d)、不同单宁酸溶液浓度(25 g/L、50 g/L、150 g/L)和不同处理温度(25℃和55℃)对钢纤维进行表面处理,并通过拉伸强度和表面形貌分析研究了抗锈蚀提升效果和机制.结果表明,仿生络合反应通过在钢纤维表面构建一层致密保护膜,可以有效增强钢纤维的抗氯离子腐蚀能力,并提升其长期拉伸强度.通过模拟暴露试验,研究了表面处理后钢纤维在海水海砂砂浆中长期性能演变规律.结果表明,铁-邻苯二酚络合层在碱性砂浆环境中仍能有效保护钢纤维,提升其长期抗拉强度.同时,单宁酸表面处理能有效提升钢纤维海水海砂砂浆试件的长期抗折承载能力和断裂韧性.本研究可为钢纤维海水海砂砂浆试件的耐久性提升提供新的设计思路,可用于海洋工程建设.

关键词：钢纤维铁-邻苯二酚络合单宁酸海水海砂断裂韧度

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基于内聚力模型的混凝土受拉断裂数值模拟与概率本构模型

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第2期56卷 586-597页

作者：郭文华冶桐杰陈定市中南大学土木工程学院湖南长沙410075

提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内... 详细信息

提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内聚力单元插入程序,基于大量细观混凝土骨料模型的断裂数值模拟探究混凝土细观尺度断裂行为,并对模拟结果进行试验验证。最后,研究骨料体积分数和加载速率对混凝土断裂行为的影响,基于大量试件计算结果建立混凝土细观受拉概率本构模型。研究结果表明:采用射线法可有效提升随机多边形骨料的生成效率和投放体积;建立的混凝土细观概率力学本构模型能够反映骨料随机性导致的混凝土本构曲线变异性;混凝土抗拉强度随着骨料体积分数增加而呈现线性下降,但混凝土弹性模量有所增加;混凝土的抗拉强度随加载速率增加而明显提升。

关键词：混凝土细观层次随机骨料内聚力模型断裂行为

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基于非连续地基梁模型的基坑开挖诱发下卧盾构隧道变形分析

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岩土力学 2025年第2期46卷 492-504页

作者：黄明华钟煜轩陆锦斌王克平湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

分析基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形对评估其安全状态具有重要意义,但已有研究通常将下卧盾构隧道等效为均质连续梁,难以反映其环间接头的影响。为此,引入考虑环间接头转动和错台位移影响的非连续地基梁模型对基坑开挖所诱发的下卧... 详细信息

分析基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形对评估其安全状态具有重要意义,但已有研究通常将下卧盾构隧道等效为均质连续梁,难以反映其环间接头的影响。为此,引入考虑环间接头转动和错台位移影响的非连续地基梁模型对基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形进行分析。首先,根据Mindlin解导出基坑开挖卸载作用在下卧盾构隧道轴线处所产生竖向附加荷载的理论表达式;其次,基于非连续地基梁模型,推导竖向附加荷载作用下盾构隧道环段的竖向位移控制微分方程及环间接头的内力连续性条件与变形关系;最后,利用有限差分法建立下卧盾构隧道竖向位移的理论计算方法,并通过实际工程案例进行对比验证,分析接头转动刚度和剪切刚度、地基反力系数、基坑开挖深度以及基坑与盾构隧道水平间距等参数的影响。结果表明:基于非连续地基梁模型所得到的盾构隧道竖向位移与实测值具有较好的一致性,分布曲线在环段内光滑、在环间接头处有突变,反映了环间接头的转动和错台位移特性;随着接头转动刚度的增加,环段接头转角位移会逐渐减小,环间错台量则会逐渐增加;而接头剪切刚度越大,盾构隧道竖向位移与环间错台量则会越小;地基反力系数以及隧道与基坑间距的增大,基坑开挖深度的减小,均会使得盾构隧道竖向位移与环间错台量减小,其弯矩与剪力亦可得到有效控制。

关键词：基坑开挖下卧盾构隧道非连续地基梁模型环段接头竖向变形

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岩石储能极限演化模型与强度准则研究

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岩石力学与工程学报 2025年第1期44卷 140-151页

作者：刘继郭建强王姣姣张钦榕贵州大学土木工程学院贵州贵阳550025

强度理论是岩土工程灾害防控的基础,传统强度理论在复杂应力状态下的适用性仍存在一定不足。针对岩石储能极限的演化机制,在已有理论基础上,通过引入能够反映罗德角的参数λ,建立复杂应力状态下岩石储能极限演化模型,采用该模型对4种特... 详细信息

强度理论是岩土工程灾害防控的基础,传统强度理论在复杂应力状态下的适用性仍存在一定不足。针对岩石储能极限的演化机制,在已有理论基础上,通过引入能够反映罗德角的参数λ,建立复杂应力状态下岩石储能极限演化模型,采用该模型对4种特殊应力状态的分析揭示了岩石拉压强度不等及静水压力下可能破坏的现象。基于岩石储能极限演化模型,建立岩石强度准则,该准则可蜕化为D-P强度准则,且能够解决D-P强度准则不具有罗德角效应和拉剪区偏大的问题。4种岩石的真三轴试验数据验证表明新建立的强度准则具备较高的计算精度,平均误差为2%~12%,而D-P强度准则平均误差为18%~51%。相较于其他强度准则,从岩石储能极限角度建立的强度准则物理意义明确、精度较高,对岩石的破坏行为研究具有参考意义。

关键词：岩石力学复杂应力状态弹性应变能储能极限强度准则

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木-混凝土螺栓连接力学性能试验及承载力计算模型

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湖南大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 34-48页

作者：熊海贝武喆欧阳禄王治方陈佳炜同济大学土木工程学院上海200092 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Crosslaminated timber,CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir,SPF)... 详细信息

连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Crosslaminated timber,CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir,SPF)规格材-混凝土螺栓连接作为试验对象,设计了27组单调加载试验和低周往复加载试验,归纳并对比了两类木-混凝土螺栓连接的典型破坏模式.结果表明:木-混凝土螺栓连接节点承载力大小与螺栓屈服模式相关,CLT-混凝土螺栓连接相较于SPF-混凝土螺栓连接更易发生双铰破坏,且CLT-混凝土螺栓连接具有更好的延性.基于对两类连接力学性能差异的影响机理分析,考虑钢垫板对承载力的影响,并引入CLT等效截面,提出了木-混凝土螺栓连接的承载力力学模型.计算结果与试验结果对比的平均误差为12.18%,表明计算值与试验值吻合良好,可为木-混凝土螺栓连接的设计与应用提供参考.

关键词：木-混凝土混合结构螺栓连接破坏模式力学性能计算模型

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基于四边形孔静力定向裂岩的断裂评判标准研究

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岩土力学 2025年第3期46卷 695-705页

作者：苏永华杨忠武岳梢李明湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

静力膨胀裂岩技术中,尖角钻孔因应力集中效应显著,可大幅提升断裂效果。研究尖角较多的四边形孔静力裂岩的定向致裂机制并提出评判标准定量分析裂岩效果具有显著意义。为此,通过改变致裂岩石面积、钻孔数量与形状设计软岩相似试样开展... 详细信息

静力膨胀裂岩技术中,尖角钻孔因应力集中效应显著,可大幅提升断裂效果。研究尖角较多的四边形孔静力裂岩的定向致裂机制并提出评判标准定量分析裂岩效果具有显著意义。为此,通过改变致裂岩石面积、钻孔数量与形状设计软岩相似试样开展静力膨胀试验,并利用粒子图像测试技术(particle image velocimetry,简称PIV)技术监测试样断裂过程及应变花记录并分析动态断裂力学行为;其次,引入平均能量利用率、断裂时效比、应力比及断裂面积比系数来量化试样断裂效果,提出断裂系数作为综合评判标准。结果表明:各试样均沿着四边形尖角角平分线发育两条主裂纹,随裂纹发展,应力峰值及总能量递减,断裂时间滞后。单孔作用下致裂岩石,梯形孔应力集中效应较菱形孔高13.75%,断裂效果更好;双孔相互作用下致裂岩石,菱形孔应力集中效应比梯形孔高16.67%,且应力衰减较缓。其中,方形-菱形孔的平均能量利用率最高,为62.66%;菱形-梯形孔组合断裂效果提升不大,断裂系数仅比单梯形孔高6.67%;方形-梯形孔组合断裂效果最好,断裂系数为1.15。

关键词：静力膨胀四边形孔定向致裂 PIV技术能量利用率断裂系数

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强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性极限平衡滑面应力法

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岩土力学 2025年第1期46卷 55-72页

作者：邓东平徐润冬彭一航文莎莎中南大学土木工程学院湖南长沙400075

实际工程中,土体强度存在空间非均质性与各向异性特征,忽视这些特性将难以可靠地评估边坡稳定性。为此,对强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性开展深入研究。首先,改进现有空间非均质性模型和原始Casagrande各向异性模型,拓展... 详细信息

实际工程中,土体强度存在空间非均质性与各向异性特征,忽视这些特性将难以可靠地评估边坡稳定性。为此,对强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性开展深入研究。首先,改进现有空间非均质性模型和原始Casagrande各向异性模型,拓展其通用性与实用性。其次,对土体强度空间非均质性与各向异性进行耦合,并将其嵌入至拉剪改进模式下Mohr-Coulomb(简称M-C)强度准则当中。然后,在极限平衡理论的框架内,采用滑面应力计算模式代替传统条间力假设模式,并通过构建滑面应力函数以及引入滑面局部安全系数概念和滑面端部应力约束条件,实现边坡拉-剪与压-剪共同作用机制和边坡渐进破坏方式的融入。最后,基于滑体所满足的整体力学平衡条件,建立强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性极限平衡严格解答。经后续算例对比分析,提出的方法的可行性与有效性得以验证。此外,研究成果将可用于全面揭示强度空间非均质性与各向异性特征下边坡破坏机制。

关键词：边坡稳定性非均质各向异性极限平衡滑面应力渐进破坏模式

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