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工程力学 2023年第7期40卷 59-74页

作者：薛淑友郝洪郝逸飞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 Centre for Infrastructural Monitoring and Protection School of Civil and Mechanical EngineeringCurtin UniversityPerth 6000Australia 河北工业大学土木与交通学院天津300401

预制节段拼装桥墩存在施工周期短,对交通和环境影响小等优势。随着经济的快速发展和城市化进程的加快,车辆撞击桥墩的事件增加,在极端情况下可能还会导致桥梁整体倒塌。然而,关于这种结构形式的抗车辆撞击性能研究仍较为匮乏,因此,非常... 详细信息

预制节段拼装桥墩存在施工周期短,对交通和环境影响小等优势。随着经济的快速发展和城市化进程的加快,车辆撞击桥墩的事件增加,在极端情况下可能还会导致桥梁整体倒塌。然而,关于这种结构形式的抗车辆撞击性能研究仍较为匮乏,因此,非常有必要开展这方面的研究。该文基于显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对车辆撞击预制混凝土节段拼装桥墩开展数值模拟工作,在保证数值模型合理性与准确性的基础上,探究几何与构造等因素对节段拼装桥墩抗车辆撞击性能的影响,具体包括截面类型、预应力筋以及剪力键布置等。结果表明:圆形截面相比于方形截面具有更好的抗车辆撞击性能;周边布置预应力筋相较于中心布置能够给节段拼装桥墩提供更好的抗车辆撞击性能;圆柱形混凝土剪力键能够通过提高节段拼装桥墩的整体性来提升节段拼装桥墩的抗车辆撞击性能。基于研究结果的综合考虑,对于实际工程应用问题,应将预制拼装桥墩按圆形截面设计,并采用周边布置预应力筋及节段中心布置剪力键的形式。

关键词：预制混凝土节段拼装桥墩截面类型预应力筋布置剪力键数值模拟

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降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响分析

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科学技术与工程 2023年第15期23卷 6434-6447页

作者：加瑞许敬明李青茁杨岗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

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH+HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合... 详细信息

为研究降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,使用天然气水合物多相流数值模拟软件TOUGH+HYDRATE进行水合物降压开采模拟,通过不同情况下的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量分析了降压幅度和出砂堵塞对天然气水合物开采产能的影响,并通过不同情况下的储层压力、储层温度和水合物饱和度分布分析了其影响机理。数值模拟结果表明:(1)随着降压幅度的增大,储层中压力降低范围逐渐增大,而且压力降低幅值逐渐增大,储层与开采井之间的压力梯度越大,导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量都逐渐增大;降压幅度的增大对短期开采的累积产气量有明显提高,而对长期开采的产气量影响不大,而降压幅度的增大可能导致出砂堵塞以及水合物二次生成,因此实际开采时应设定一个合理的降压幅度并辅助升温等其他措施。(2)随着出砂堵塞的加剧,井周附近的渗透率逐渐降低,储层中压力降低范围逐渐减小,而且压力降低幅值逐渐减小,储层与开采井之间的压力梯度越小,另外井周渗透率的降低还会导致气体的流速的降低,从而导致相同时间时的水合物分解速率、产气速率、产气量和产水量逐渐减小;出砂堵塞会对产气量持续产生影响,导致产气量随时间成比例减少,因此实际开采时应进行储层改良减轻出砂问题或采取防砂措施避免出砂堵塞。

关键词：天然气水合物降压幅度出砂堵塞 TOUGH+HYDRATE

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盾构法联络通道中提高切削效率的管片弱化研究

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地下空间与工程学报 2024年第3期20卷 939-948页

作者：耿佳程雪松张天奇逯建栋宋彦杰天津大学建筑工程学院天津300354 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300354 天津市地下铁道集团有限公司天津300392 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

盾构法联络通道施工中因洞口处临时管片难以切削,施工中存在掘进周期长、盾机姿态难控制、涌水涌砂风险高等问题,但是关于此问题解决方案的研究目前还很缺乏。因此,本文以天津某地铁盾构法联络通道项目为背景,在保证结构施工及使用期间... 详细信息

盾构法联络通道施工中因洞口处临时管片难以切削,施工中存在掘进周期长、盾机姿态难控制、涌水涌砂风险高等问题,但是关于此问题解决方案的研究目前还很缺乏。因此,本文以天津某地铁盾构法联络通道项目为背景,在保证结构施工及使用期间安全性的基础上,从弱化临时管片的角度出发,提出了3种弱化方式,分别为降低待切管片砼强度等级、减少玻璃纤维筋布筋量以及管片打孔,并利用有限元数值模拟对弱化的可能性及影响进行了研究。结果表明:(1)在3种弱化方式下,特殊衬砌环内力变化规律均为切削区内力减小,钢管片区内力增大,普通衬砌环的内力小幅度提高;(2)临时管片砼强度由C40降到C20后对衬砌环内力影响在15%以内,其中钢管片区内力增加量在5%以内;(3)主筋量减少70%以内对管片内力影响在2%以内;(4)管片内侧打孔使切削区弯矩降低30%左右,孔径与孔深尺寸相同变化量情况下,孔径对于内力影响大于孔深;(5)不同弱化方式弱化后的结构内力均在极限承载范围之内,3种弱化方式均可采用,从施工便利性和安全性角度来看,临时管片砼强度降低方案为最优方案。

关键词：盾构法联络通道特殊衬砌环钢混复合管片盾构机切削管片弱化

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一种改进的三维地震动混合模拟方法—以雄安新区宽频带地震模拟为例

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工程力学 2025年

作者：巴振宁熊何赛赵靖轩张郁山梁建文滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津大学中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室天津大学土木工程系天津大学国际工程师学院中国地震灾害防御中心

区域尺度三维宽频带地震动时空场结果是工程结构抗震设计及城市防震减灾规划的重要依据。本文通过在随机有限断层方法中修改震源项的辐射花样使其表达高频（1 Hz～10 Hz）地震动的三维方向性，同时结合谱元法的低频（0.1 Hz～1 Hz）三... 详细信息

区域尺度三维宽频带地震动时空场结果是工程结构抗震设计及城市防震减灾规划的重要依据。本文通过在随机有限断层方法中修改震源项的辐射花样使其表达高频（1 Hz～10 Hz）地震动的三维方向性，同时结合谱元法的低频（0.1 Hz～1 Hz）三维模拟结果建立了三分量宽频带混合地震动模拟方法，并以雄安新区为例说明了上述方法的可靠性及优势。具体而言，本文首先选取雄安新区内活动性较强的徐水-大城断裂作为震源，应用本文提出的混合方法合成了宽频带地震动时空场结果；其次，将混合方法结果与频率波数域（FK）方法结果及NGA-West2地震动衰减方程进行比较，检验了其合理性的同时体现了其模拟宽频带地震动的优势；最后，给出了雄安新区地震动峰值加速度、峰值速度和不同周期下的反应谱空间三分量分布结果。结果显示，徐水-大城断裂Mw6.3级设定地震近场宽频带地震动体现了方向性效应、上盘效应等近断层地震动效应；雄安新区的容城县南部、安新县北部和雄县西南部的PGA超过区域基本地震动加速度峰值，容城县南部、安新县北部烈度也将超过雄安新区现行抗震设防烈度Ⅷ度。上述研究结果可为雄安新区的抗震设防工作提供一定的参考。

关键词：改进随机有限断层法谱元法宽频带地震动合成雄安新区徐水-大城断裂

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大体积混凝土墙水化放热温度场分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第8期56卷 878-885页

作者：李志鹏罗奇星韩庆华张晋元孙加齐中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学) 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 天津大学建筑工程学院天津300350 中国建筑第八工程局有限公司上海200112

为有效进行大体积混凝土施工温度控制,对大体积混凝土施工过程中温度场分布规律进行研究.针对混凝土水化放热过程中内热源随时间变化的问题,采用杜哈美尔定理推导出第三类边界条件下大体积混凝土墙水化放热温度场的解析解.由大体积混凝... 详细信息

为有效进行大体积混凝土施工温度控制,对大体积混凝土施工过程中温度场分布规律进行研究.针对混凝土水化放热过程中内热源随时间变化的问题,采用杜哈美尔定理推导出第三类边界条件下大体积混凝土墙水化放热温度场的解析解.由大体积混凝土墙水化放热温度场解析解可知,混凝土水化放热过程中,混凝土内某一点温度随时间增加先增大后减小,且温度变化近似符合指数函数之和;某一时刻混凝土内温度从核心到表面逐渐降低,且温度分布近似符合三角函数.结合解析解与数值分析方法研究发现,随着混凝土厚度、入模温度、混凝土绝热温升和单方胶凝材料对应系数的增大,混凝土养护阶段核心最高温度升高,导致混凝土里表温差增大;随着表面传热系数增加,混凝土养护阶段核心最高温度和表面温度降低,但是混凝土里表温差增大.混凝土内最大自约束应力正比于里表温差,因此通过分层浇筑、降低混凝土的入模温度、减小混凝土表面传热系数、降低混凝土绝热温升值和单方胶凝材料对应系数等方式可以减小混凝土内最大自约束应力,降低大体积混凝土开裂风险.

关键词：混凝土水化热温度场杜哈美尔定理解析解温度控制

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装配式混合框架-偏心支撑结构抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2025年第1期46卷 51-60页

作者：张锡治马相章少华董泊军刘瑞珩鞠杰天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学建筑设计规划研究总院有限公司天津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

装配式混合框架-偏心支撑结构是由偏心支撑与预制混凝土柱-钢梁混合框架组合而成。为研究其抗震性能,对2个设置偏心支撑的混合框架子结构(简称“偏心支撑子结构”)和1个作对比的混合框架共计3个单层单跨试件进行低周反复加载试验。以消... 详细信息

装配式混合框架-偏心支撑结构是由偏心支撑与预制混凝土柱-钢梁混合框架组合而成。为研究其抗震性能,对2个设置偏心支撑的混合框架子结构(简称“偏心支撑子结构”)和1个作对比的混合框架共计3个单层单跨试件进行低周反复加载试验。以消能梁段名义屈服剪力为变化参数,研究偏心支撑子结构的破坏模式和抗震性能指标。结果表明:偏心支撑子结构在水平地震作用下塑性变形主要集中在消能梁段,柱底塑性损伤较轻,其他构件基本保持弹性状态;偏心支撑子结构的承载力、初始刚度和耗能能力分别为混合框架的1.58倍、3.05倍、2.29倍,抗震性能提升显著;消能梁段名义屈服剪力提高30%,对应偏心支撑子结构的承载力、初始刚度分别提高10%、8%,两者位移延性系数基本一致。基于虚功原理得到偏心支撑子结构承载力计算方法,其相对误差在11%以内。

关键词：混合框架偏心支撑子结构装配式拟静力试验抗震性能承载力

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混凝土灌芯纤维石膏墙板结构抗震性能研究综述

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建筑结构 2023年第S01期53卷 1236-1246页

作者：姜南张天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

混凝土灌芯纤维石膏墙板是一种装配式复合墙板,此种结构具有隔声、耐火、环保、节能等多种优点。近年来绿色节能环保政策相继推出,建筑行业也紧跟时代发展的步伐,大力倡导绿色建材。混凝土灌芯纤维石膏墙板不仅满足绿色环保发展的要求,... 详细信息

混凝土灌芯纤维石膏墙板是一种装配式复合墙板,此种结构具有隔声、耐火、环保、节能等多种优点。近年来绿色节能环保政策相继推出,建筑行业也紧跟时代发展的步伐,大力倡导绿色建材。混凝土灌芯纤维石膏墙板不仅满足绿色环保发展的要求,综合性能又优于普通混凝土剪力墙。国内外众多学者对混凝土灌芯纤维石膏墙板的抗震性能进行了研究,在深入研究之前成果的基础上,介绍了混凝土灌芯纤维石膏板的结构形式,综述了混凝土灌芯纤维石膏墙板的抗震性能,并对混凝土灌芯纤维石膏板的简化模型以及损伤分析的发展现状进行了梳理和归纳,总结了混凝土灌芯纤维石膏墙板的发展趋势,对推动混凝土灌芯纤维石膏墙板在实际工程中的应用有重要的指导意义。

关键词：混凝土灌芯纤维石膏墙板装配式复合墙板抗震性能简化模型损伤分析

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盾构法联络通道施工对始发端隧道的影响分析

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地下空间与工程学报 2024年第S01期20卷 236-246页

作者：闫伟宋彦杰程雪松岳彬周胜天津市地下铁道集团有限公司天津300392 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308 天津大学建筑工程学院天津300354 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300354

在盾构法联络通道施工中,隧道的结构形式、盾构机顶推力、内支撑支撑力是影响隧道受力及变形的关键因素,为了探究联络通道施工对始发端隧道衬砌结构的影响,本文依托天津地区某盾构法联络通道项目进行了盾构法联络通道施工过程的有限元分... 详细信息

在盾构法联络通道施工中,隧道的结构形式、盾构机顶推力、内支撑支撑力是影响隧道受力及变形的关键因素,为了探究联络通道施工对始发端隧道衬砌结构的影响,本文依托天津地区某盾构法联络通道项目进行了盾构法联络通道施工过程的有限元分析,将施工过程分为初始、预支撑、切削、破洞以及拆撑五个阶段,总结了始发过程中各阶段的结构应力及内力、隧道变形、螺栓内力的变化规律。结果表明:(1)施工完成后结构内力相比之前有所增大但是依旧在安全范围内;(2)结构的应力及变形在拆撑阶段的变化量最大,内支撑起到了施工期间维护结构安全的作用;(3)破洞后洞口周边衬砌环的内力重分布现象较明显,主要表现在衬砌环开洞口一侧的轴力及弯矩有所增加,距离洞口越近的管片其内力变化越大;(4)破洞后环向螺栓的剪力增加到了450 kN,施工中可以增加特殊管片结构的整体性以减小螺栓内力。

关键词：盾构法联络通道有限元分析衬砌结构变化规律

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含水层越流情况下基坑降水引发变形机理及控制措施

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土木工程学报 2023年第5期56卷 89-101页

作者：栗晴瀚张静涛郑刚程雪松雷亚伟孙颜顶贾建伟刘晓敏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 中国建筑第二工程局有限公司北京100160 天津大学建筑工程学院天津300350 中国建筑第六工程局有限公司天津300457

在天津等沿海地区,地层中通常分布有多个承压含水层,由于隔水层厚度不均匀,且常包含粉土、粉砂透镜体,各含水层间存在水力联系的现象较普遍。天津某地铁车站基坑开挖前的降水试验中,基坑外水位发生大幅下降,实测地连墙侧移与坑外地表沉... 详细信息

在天津等沿海地区,地层中通常分布有多个承压含水层,由于隔水层厚度不均匀,且常包含粉土、粉砂透镜体,各含水层间存在水力联系的现象较普遍。天津某地铁车站基坑开挖前的降水试验中,基坑外水位发生大幅下降,实测地连墙侧移与坑外地表沉降分别达到允许变形的29.0%和73.5%。基于此案例,采用三维有限元对含水层越流情况下基坑降水引发的变形机理、规律和影响区进行研究,并对降水引发坑外沉降的控制措施进行了对比研究。结果表明,含水层越流导致基坑内外存在水力联系时,坑内降水引发的坑外沉降由支护结构侧移和水位下降共同导致,沉降区根据诱发机理可分为两部分,距基坑2倍降水深度以内为支护结构侧移和水位下降复合影响区,以外为水位下降影响区。降水井底部弱透水层高渗透性引发越流将增大坑内水位降深,从而增大地连墙变形及其引发的坑外沉降。地连墙墙趾处弱透水层高渗透性引发越流将增大基坑内外水力联系及坑外沉降,但会减小地连墙变形。对于含水层越流风险高的地层,疏干降水建议采用“深浅井”方案以更好地实现按需降水和基坑变形控制;回灌和加深止水帷幕截断基坑内外水力联系均可较好控制坑外水位下降,但切断水力联系会导致支护结构侧移增大,对于复合影响区内沉降控制效果较回灌差,且成本相对较高。研究成果以期为软土地区复杂水文地质条件下的基坑降水变形控制提供参考。

关键词：含水层越流基坑降水地连墙变形沉降回灌

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寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第4期55卷 402-410页

作者：严加宝骆艳丽林旭川罗云标张令心刘青峰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 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、... 详细信息

寒区土木工程设施建设为组合结构的应用提供了发展空间.本文为研究方高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能,开展了寒区低温下10个采用Q690、Q960方高强钢管-混凝土组合柱轴压试验,揭示了该组合柱低温轴压下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限抗压承载力以及延性等力学性能,分析了低温、钢管壁厚、及钢管强度等参数对该组合柱轴压性能影响.试验结果表明:低温环境下方高强钢管-混凝土组合柱破坏形态为钢管局部屈曲、混凝土压碎及钢管角部焊缝开裂.低温下方高强钢管-混凝土组合柱荷载-位移曲线与其常温曲线相似,包括线性、非线性和衰退阶段.在构件达到峰值承载力时发生混凝土压碎;在荷载-位移曲线衰退阶段,高强钢管发生局部屈曲以及角部焊缝开裂.低温水平对高强钢管-混凝土组合柱极限抗压承载力及刚度均有改善,但削弱其延性.增加高强钢管壁厚及提高钢管材料强度可改善方高强钢管-混凝土组合柱低温轴压性能.该研究构建了考虑低温影响的方高强钢管-混凝土非线性有限元数值分析模型.验证结果表明该有限元模型可较好地模拟高强钢管-混凝土组合柱的低温轴压性能.最后,该研究基于国内外规范计算公式对比分析了高强钢管-混凝土短柱的极限抗压承载力,发现中国规范(GB 50936—2014)对承载力的评估偏于保守,而美国规范(AISC 360-10)的计算结果准确性更高.

关键词：钢管混凝土柱低温轴压试验高强钢

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