检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2025年第2期42卷 190-198页

作者：尹越韩磊旺徐丽森李福康天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

在单层网壳结构中,焊接球节点偏心受力,常规有限元分析无法准确确定其与延性断裂对应的极限承载力。该文采用孔洞扩张模型(VGM)对偏心受力焊接球节点的延性断裂进行研究,明确了偏心受压和偏心受拉焊接球节点的失效模式,准确确定了偏心... 详细信息

在单层网壳结构中,焊接球节点偏心受力,常规有限元分析无法准确确定其与延性断裂对应的极限承载力。该文采用孔洞扩张模型(VGM)对偏心受力焊接球节点的延性断裂进行研究,明确了偏心受压和偏心受拉焊接球节点的失效模式,准确确定了偏心受拉焊接球节点延性断裂的位置和极限承载力。针对孔洞扩张模型要求极小有限元网格、计算效率较低的问题,采用基于VGM的连续损伤模型(CDM),编制用户子程序,在有限元分析中删除满足断裂判据的单元,对偏心受拉焊接球节点延性断裂全过程进行了数值模拟,通过与孔洞扩张模型的对比,验证了基于VGM的连续损伤模型对焊接球节点延性断裂分析的适用性。基于VGM的连续损伤模型允许采用较大网格进行断裂后裂纹扩展的数值模拟,极大地降低了计算成本。

关键词：延性断裂焊接球节点偏心受力连续损伤模型孔洞扩张模型

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基于三轴不排水有效应力路径的结构性剑桥模型的修正研究

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 115-124页

作者：加瑞李逸群雷华阳姜宇轩天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型... 详细信息

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先,基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进行了两点改进:(1)对附加孔隙比Δe的计算公式进行了修正,可以准确模拟结构性黏土超过临界状态线后的有效应力路径;(2)考虑了屈服面内的塑性即亚屈服特性,可以较好地模拟屈服面内的有效应力路径然后,利用修正结构性剑桥(MSCC)模型对结构性黏土的侧限压缩试验、三轴固结不排水和三轴固结排水试验进行了模拟计算,并与试验结果和SCC模型的计算结果进行了对比分析,结果表明MSCC模型可以更好地模拟结构性黏土的三轴不排水有效应力路径以及侧限压缩和三轴固结排水试验的应力应变曲线。最后,对MSCC模型中的参数β(屈服面内塑性变形参数)、p'_(yi)(初始结构屈服应力)、Δe_(i)(初始附加孔隙比)、b(结构破损速率)、γ(剪切引起结构破损的参数)和ω(反映结构性对塑性流动准则的影响)进行了参数敏感性分析,结果表明参数β影响结构性黏土屈服面内的有效应力路径,参数p'_(yi)影响峰值强度,参数Δe_(i)影响残余强度,参数b和γ影响峰值后的强度衰减速率,参数ω影响强度开始衰减时的偏应变大小。

关键词：结构性黏土结构性剑桥模型有效应力路径亚屈服附加孔隙比

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钢框架在火灾和爆炸联合作用下的破坏倒塌机理

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第2期56卷 622-636页

作者：田力王剑飞天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

为研究钢框架在火灾爆炸联合作用下的破坏倒塌机理,利用ANSYS/LSDYNA建立了5层2跨的钢框架有限元模型,采用隐式分析方法研究钢框架在火灾单独作用下的温度分布特征和结构响应,随后对综合考虑高温和高应变率效应的钢材本构模型进行有限... 详细信息

为研究钢框架在火灾爆炸联合作用下的破坏倒塌机理,利用ANSYS/LSDYNA建立了5层2跨的钢框架有限元模型,采用隐式分析方法研究钢框架在火灾单独作用下的温度分布特征和结构响应,随后对综合考虑高温和高应变率效应的钢材本构模型进行有限元验证,在得到可靠结果的基础上,采用显式分析方法对钢框架进行单独爆炸分析和火灾爆炸联合作用分析,得到其在不同火灾燃烧时间不同爆炸条件下的局部破坏特征以及整体响应情况。研究结果表明:在火灾作用下,钢材的弹性模量和屈服强度会发生退化,柱因承受的荷载超过高温下极限承载力而发生破坏,中柱因其承受的荷载最大而率先发生屈曲;发生爆炸时,火灾燃烧时间越长,构件温度越高,钢框架越易发生倒塌;在相同温度下,腹板作为迎爆面比翼缘作为迎爆面对结构的损伤更大;在单室火灾下,边中柱处发生爆炸钢框架抗倒塌能力最弱,中柱处爆炸框架抗倒塌能力最强,角柱处爆炸框架抗倒塌能力介于两者之间;在相邻双室火灾和四室火灾下中柱发生爆炸,火室上方混凝土板会因下部的梁发生剪切破坏而塌落;对角双室火灾下中柱处发生爆炸,钢框架因中柱和边中柱相继失效而倒塌。

关键词：火灾爆炸钢框架有限元分析连续倒塌

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单塔斜拉桥在船舶撞击下动力响应及防撞设计

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天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2025年第4期58卷 343-356页

作者：田力张晗奇天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥... 详细信息

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥塔损伤、碰撞力、桥塔位移、桥面位移、索力变化等方面的差异,并将碰撞力与国内外规范公式进行对比分析.再次,研究了30.0节(1节=0.5144 m/s)船速下桥塔瞬时倒塌过程及桥塔受损后持续荷载作用下倒塌机理.最后,为桥塔设计一种以FRP和橡胶为主要材料的防撞装置,模拟分析其在降低桥塔动力响应方面的防撞效果.结果表明:当船舶以高速撞击斜拉桥桥塔时,船桥碰撞整体动力响应随撞击角度和船舶航速增大而增大;采用一些国内外规范中的碰撞力公式偏于不安全;船桥碰撞后斜拉索索力迅速增大,靠近桥塔处索力变化率最大;船速为30.0节时,桥塔在碰撞后发生桥塔肢腿错位断裂的倒塌;船速为25.0节时,塔柱已有较大损伤破口,桥塔在遭受船舶碰撞后向碰撞侧倾斜,在重力及桥面荷载的持续作用下桥塔侧向位移逐渐增大而发生桥塔倒塌;设计的防撞装置能有效避免桥塔损伤,能削减碰撞力峰值、塔顶侧向位移、桥面位移及桥塔能量,同时保护斜拉桥与船舶.

关键词：船-桥碰撞数值模拟附加质量动力响应防撞装置

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LNG储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律

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建筑材料学报 2025年第1期28卷 58-64页

作者：谢剑司家伟亢二聪孙雅丹天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

为明确泄漏工况下液化天然气(LNG)储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律,进行了C50混凝土的超低温冻融试验,并与快速冻融试验结果进行对比,通过相对动弹性模量来评估LNG储罐混凝土的冻融损伤累积.结果表明:快速冻融试验无法真实反映LNG储... 详细信息

为明确泄漏工况下液化天然气(LNG)储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律,进行了C50混凝土的超低温冻融试验,并与快速冻融试验结果进行对比,通过相对动弹性模量来评估LNG储罐混凝土的冻融损伤累积.结果表明:快速冻融试验无法真实反映LNG储罐混凝土在超低温冻融条件下的损伤演化规律;基于Weibull分布理论,建立了实验室模拟冻融循环条件与储罐泄漏工况下混凝土冻融损伤的等效关联,为后续相关研究提供理论基础.

关键词：混凝土 LNG储罐超低温冻融损伤抗冻性

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爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构连续倒塌机制试验研究

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 1-11页

作者：李忠献刘昊琨师燕超丁阳天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构抗连续倒塌机制,对3榀钢筋混凝土框架双跨梁子结构的中节点进行竖向冲击加载,以模拟爆炸荷载作用下承重柱失效对子结构产生的轴拉效应。结果表明:在加载瞬间,由于惯性效应,梁受力呈现出显... 详细信息

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构抗连续倒塌机制,对3榀钢筋混凝土框架双跨梁子结构的中节点进行竖向冲击加载,以模拟爆炸荷载作用下承重柱失效对子结构产生的轴拉效应。结果表明:在加载瞬间,由于惯性效应,梁受力呈现出显著的反拱机制,随着惯性效应的减弱以及中节点竖向位移的增加,梁表现出压拱机制;在试验冲击工况下,子结构没有出现纵筋断裂,梁的破坏模式均表现为梁端弯曲破坏;顶部纵筋通长配置可以减轻跨中混凝土的开裂,并减小子结构在动力加载时的峰值位移响应。

关键词：双跨梁子结构钢筋混凝土爆炸荷载抗倒塌机制反拱机制压拱机制

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基于内聚力模型的嵌岩双斜桩水平承载特性分析

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岩土工程学报 2024年第S1期46卷 233-238页

作者：叶青郭伟任宇晓庄道坤崔赛月天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

基于已有的对桩-岩界面剪切特性的研究,建立了界面几何参数和材料特性与内聚力模型参数间的转换关系,与现场试验和理论研究对比,验证了接触模型的准确性;结合室内嵌岩双斜桩模型试验,建立了对应有限元数值计算模型,对比分析了桩基荷载-... 详细信息

基于已有的对桩-岩界面剪切特性的研究,建立了界面几何参数和材料特性与内聚力模型参数间的转换关系,与现场试验和理论研究对比,验证了接触模型的准确性;结合室内嵌岩双斜桩模型试验,建立了对应有限元数值计算模型,对比分析了桩基荷载-位移曲线与弯矩规律,验证了模型的可靠性;进而建立不同倾角的足尺嵌岩双斜桩模型,分析在不同竖向定荷载下的水平承载特性。研究表明:嵌岩双斜桩系统是多因素协同作用的承载系统,对受多向组合荷载的嵌岩双斜桩而言,存在一最优竖向设计荷载,使得嵌岩双斜桩的水平承载力大大提高,但过大的竖向荷载和过小的倾角反而提高桩承台失稳的风险。

关键词：嵌岩双斜桩桩-岩接触模型试验数值模拟承载特性

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装配式小箱梁桥超高性能混凝土免支模湿接缝抗弯性能

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吉林大学学报（工学版） 2024年第9期54卷 2568-2580页

作者：朱劲松佟欣瑶刘晓旭天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为提高装配式小箱梁桥湿接缝的抗裂性并简化现场施工工艺,提出了一种超高性能混凝土(UHPC)免支模湿接缝构造形式和设计方法,并研究了UHPC湿接缝的抗弯性能。基于平截面假定、截面平衡条件以及钢筋、UHPC和普通混凝土的本构关系,提出了... 详细信息

为提高装配式小箱梁桥湿接缝的抗裂性并简化现场施工工艺,提出了一种超高性能混凝土(UHPC)免支模湿接缝构造形式和设计方法,并研究了UHPC湿接缝的抗弯性能。基于平截面假定、截面平衡条件以及钢筋、UHPC和普通混凝土的本构关系,提出了考虑受拉区UHPC对抗弯承载力贡献的UHPC-NC组合截面抗弯承载力计算方法,将理论值与有限元计算值进行对比。基于UHPC免支模湿接缝设计方法,计算其截面形式下各参数的可行值,并拟合得到湿接缝矩形条带宽度与小箱梁桥面板计算跨径的函数关系式。同时,基于有限元方法建立UHPC免支模湿接缝数值模型,分析了湿接缝构造形式和湿接缝宽度等参数对UHPC湿接缝抗弯承载力的影响规律。研究结果表明:本文方法的计算值与经验证后的有限元计算值吻合较好,可为UHPC湿接缝的设计提供指导。免支模湿接缝构造形式充分发挥了UHPC优异的力学性能,抑制了裂缝的发展,提高了桥面板的耐久性和承载力,提高了现场施工效率。当小箱梁桥横向钢筋直径为16 mm时,免支模湿接缝最小宽度为140 mm,且能发挥预制桥面板施工性能和经济性能。

关键词：装配式桥梁超高性能混凝土湿接缝设计方法抗弯性能

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三维隔震钢框架结构及内部非结构构件地震易损性研究

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工程力学 2024年第1期41卷 149-159页

作者：石运东卫旺旺丁阳李忠献天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

该文以三维隔震钢框架结构为研究对象,提出上部结构、隔震支座与滑移型设备、倾覆型设备、吊顶三类非结构构件的抗震性能量化指标,基于增量动力分析,从结构与非结构2个方面研究三维隔震结构地震易损性。基于研究案例,结果表明:三维隔震... 详细信息

该文以三维隔震钢框架结构为研究对象,提出上部结构、隔震支座与滑移型设备、倾覆型设备、吊顶三类非结构构件的抗震性能量化指标,基于增量动力分析,从结构与非结构2个方面研究三维隔震结构地震易损性。基于研究案例,结果表明:三维隔震结构与水平隔震结构的结构易损性接近,两者在远场地震时结构易损性低于非隔震结构,但高强度近场地震作用时由于过大的支座位移则可能高于非隔震结构。如9度罕遇地震作用时,三维隔震结构与非隔震结构对应立即使用状态的超越概率分别为90%、80%。三维隔震结构中滑移型设备的易损性低于非隔震结构,略高于水平隔震结构。三维隔震结构与水平隔震结构均可有效降低倾覆型设备的倾覆概率,在PGA为0.8 g时倾覆概率仅为7%,且前者相比后者可显著降低倾覆型设备的摇摆角。非隔震结构与水平隔震结构中吊顶地震易损性均较高,而三维隔震结构可显著降低吊顶的易损性,近场8度罕遇地震作用下吊顶对应充分运行的超越概率仅为1%。

关键词：三维隔震结构非结构构件增量动力分析地震易损性抗震性能

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不同埋深条件下盾构施工扰动试验研究

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岩土力学 2024年第S1期45卷 1-12页

作者：雷华阳杨洋许英刚天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

随着城市地下空间开发规模不断扩大,盾构施工诱发的地层扰动对地下既有建(构)筑物及周边环境的安全产生了重要的影响。通过自主研发盾构掘进试验装置,实现了不同地层应力水平的加载,分析了不同埋深条件下盾构施工地层扰动的变化规律及... 详细信息

随着城市地下空间开发规模不断扩大,盾构施工诱发的地层扰动对地下既有建(构)筑物及周边环境的安全产生了重要的影响。通过自主研发盾构掘进试验装置,实现了不同地层应力水平的加载,分析了不同埋深条件下盾构施工地层扰动的变化规律及影响范围。研究结果表明:隧道周围地层中土压力变化率随着距隧道水平距离的增大而逐渐递减;盾构掘进完毕后土压力相对于初始土压力减少了约20%~40%;埋深比变化对拱顶、拱底处的土体应力路径影响较小;定义了基于土压力力变化的地层扰动度,随埋深比的增大,地层扰动度逐渐减小,说明深埋条件会降低盾构开挖对地层的扰动作用;盾构掘进完毕后,扰动作用的竖向影响范围高度介于隧道上下0.5D~0.8D(D为隧道直径)之间,当盾构到达监测断面时水平扰动范围宽度约为0.5D,盾构穿越远离后近似为1.2D~1.5D。

关键词：盾构施工模型试验土压力应力扰动度埋深比

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