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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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土工格栅加筋橡胶碎石动力特性试验研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 87-96,107页

作者：蔡永明王志杰齐逸飞杨广庆王贺石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043

土工格栅加筋是提升橡胶碎石混合料承载能力的重要方式。为探究土工格栅加筋橡胶碎石复合体动力特性及其作用机制,基于分级循环荷载作用下大型三轴试验,对3种代表性橡胶掺量碎石混合料进行不同层数土工格栅加筋,分析其累积塑性应变、滞... 详细信息

土工格栅加筋是提升橡胶碎石混合料承载能力的重要方式。为探究土工格栅加筋橡胶碎石复合体动力特性及其作用机制,基于分级循环荷载作用下大型三轴试验,对3种代表性橡胶掺量碎石混合料进行不同层数土工格栅加筋,分析其累积塑性应变、滞回曲线发展演化规律,对比动弹性模量、阻尼比等动力特性关键参数,探讨耦合作用影响机制。研究结果表明:同级动应力作用下土工格栅加筋可减缓累积塑性应变的增大,随着加筋层数的增多,加筋效果更为明显;橡胶掺量增加可提升试样延性,但导致承载能大幅降低,不利于筋材加筋效果的发挥;滞回曲线形态主要取决于橡胶掺量,随着橡胶掺量增加,其形态更加饱满、倾斜,其排列更加稀疏;土工格栅加筋可提升复合体动弹性模量,并随筋材层数增多呈现出明显增长阶段;橡胶掺量对阻尼比初始值以及变化趋势产生主要影响。

关键词：土工格栅橡胶碎石加筋层数动力特性大型三轴试验

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粗、细粒径煤质对道砟颗粒剪切性能的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第7期53卷 2789-2797页

作者：陈宪麦陈楠王日吉李赛董春敏中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

为探究脏污材料的粒径级配对道砟工作性能的影响,针对清洁道砟和不同粒径煤质污染的脏污道砟进行离散元仿真,采用离散元法对清洁道砟分别添加粗、细2种粒径级配的脏污材质,在脏污程度为20%,30%和40%和法向加载应力为20,50和100 kPa等不... 详细信息

为探究脏污材料的粒径级配对道砟工作性能的影响,针对清洁道砟和不同粒径煤质污染的脏污道砟进行离散元仿真,采用离散元法对清洁道砟分别添加粗、细2种粒径级配的脏污材质,在脏污程度为20%,30%和40%和法向加载应力为20,50和100 kPa等不同工况下进行大型直剪试验模拟,从微细观层面分析脏污材料粒径与脏污程度对道砟剪切力学特性的影响,根据已有的试验数据验证离散元模型参数和模拟结果的准确性。研究结果表明:道砟的剪切应力随剪切箱顶板法向荷载的增大而增大、道砟体积剪胀量随法向荷载增大而减小;剪切试验模拟后,颗粒间的较大接触力沿剪切箱左下—右上角连线分布,且脏污材料粒径越小,污染程度越大,会导致较大接触力分布范围越广;与粗粒径煤炭相比,细粒径煤粉显著降低道砟颗粒间的配位数、接触力、剪切应力等力学特性,且污染程度越大现象越明显,细粒径级配的脏污材质更易导致道砟剪切性能降低;在细粒径煤质污染的道砟集料中,煤粉会很大程度地填充道砟颗粒间的空隙,随脏污程度增大,道砟间填充的煤粉越多更容易处于悬浮状态,导致道砟颗粒间的相互作用力逐渐向煤粉颗粒间的相互作用力转变,使道砟抵抗外荷载的能力降低,这也是煤粉污染的道砟集料比煤炭污染的道砟力学性能下降更多的主要原因。

关键词：直剪试验粒径级配离散元剪切性能脏污程度

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砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 613-625页

作者：杨奇吴亚飞陈琛邓煜晨徐方阮波中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105

接触面剪切带的细观变形特征是研究结构物与土体相互作用的核心问题。为探明砂土-混凝土接触面剪切带变形特征,利用大型直剪仪开展砂土-混凝土接触面直剪试验,采用灌砂变形标记法实测砂土变形,依据标记线剪应变沿竖向的变化特征对砂土... 详细信息

接触面剪切带的细观变形特征是研究结构物与土体相互作用的核心问题。为探明砂土-混凝土接触面剪切带变形特征,利用大型直剪仪开展砂土-混凝土接触面直剪试验,采用灌砂变形标记法实测砂土变形,依据标记线剪应变沿竖向的变化特征对砂土变形区域进行划分。在此基础上,研究粗糙度、法向应力和密实度对砂土-混凝土接触面剪切带细观变形特征的影响规律。研究结果表明:1)砂土可分为非剪切区、过渡区和应变集中区,应变集中区仅存在剪切面之上。2)规则型接触面的上剪切带厚度均值为33D_(50),远大于下剪切带9D_(50)和“光滑”接触面剪切带厚度20.4D_(50)。3)密实度对剪切带及其过渡区厚度的影响微弱,而粗糙度对其影响显著;法向应力、密实度对应变集中区厚度影响有限,应变集中区厚度随粗糙度的增大近似线性增大;应变集中区长度随粗糙度的增大先增大后减小,随密实度的增大近似线性增大,随法向应力增大而减小。4)随剪切位移增大,上剪切带厚度不断增大而下剪切带厚度先增大后保持基本不变,应变集中区的长度增大,但剪切位移对应变集中区厚度的影响有限。5)获得归一化剪切带厚度取值h_(t)/D_(50)与D_(50)的关系,在有限元模拟规则型结构与砂土的相互作用时,建议砂土体细化网格单元的范围不小于最大剪切带厚度37D_(50)。研究成果深化了砂土-规则型接触面剪切带变形特征的认识,可为大粗糙度、带肋桩的承载变形特性的精细化有限元模拟分析提供重要参考和依据。

关键词：砂土-混凝土接触面大型直剪试验灌砂标记法剪切带细观变形

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轻量化古建筑青砖损伤检测方法研究

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安全与环境学报 2025年第2期25卷 518-526页

作者：王茹林浩杰陈丽黄炜西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

传统的古建筑青砖损伤检测通常采用人工识别的方式,存在工作量巨大、成本高等问题。为了解决该问题,提出一种轻量化古建筑青砖损伤检测算法(Lightweight Grey Bricks Damage Detection,Light-GBDD),并采用改进的轻量化FasterNet_T0模块... 详细信息

传统的古建筑青砖损伤检测通常采用人工识别的方式,存在工作量巨大、成本高等问题。为了解决该问题,提出一种轻量化古建筑青砖损伤检测算法(Lightweight Grey Bricks Damage Detection,Light-GBDD),并采用改进的轻量化FasterNet_T0模块构建特征提取网络,以通过更少的模型参数完成损伤图像特征的提取;提出渐进卷积核空间金字塔池化模块(Gradual Convolutional Kernel Spatial Pyramid Pooling,GKSPP),用于降低由于最深层连续大核池化造成的细节特征信息丢失;通过特征金字塔网络和路径聚合网络构建特征融合网络,并引入卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),加强不同层级特征之间的关联,进而提高算法模型的检测精度;对v8DetectHead进行轻量化改进,进一步减少算法模型的参数量。最终,通过试验对Light-GBDD算法进行验证,试验结果显示,Light-GBDD算法较YOLOv8n算法在检测精度提高1.1百分点的情况下,参数量减少了69.1%,计算量降低了64.2%,存储量减少了66.7%,中央处理器(Central Processing Unit,CPU)推理帧数提高了100.9%,能够在移动设备上流畅运行。Light-GBDD算法有效降低了模型部署推理对计算设备的配置要求,实现了在低性能移动终端设备上的部署和推理。

关键词：安全工程古建筑青砖损伤检测深度学习轻量化

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主链全碳型芳基聚合物质子交换膜

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化学进展 2023年第11期35卷 1559-1578页

作者：李婷婷李海宾刘炳辉赵成吉李昊龙吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室长春130012 吉林大学化学学院特种工程塑料教育部重点实验室长春130012

质子交换膜广泛应用于燃料电池、液流电池、水电解制氢等能源储存和转换技术,是我国“双碳”目标下亟需的关键材料。全氟磺酸膜具有较高的质子电导率和机械性能,是当前应用最广泛的质子交换膜材料。然而,全氟磺酸膜存在着缺点,如低湿条... 详细信息

质子交换膜广泛应用于燃料电池、液流电池、水电解制氢等能源储存和转换技术,是我国“双碳”目标下亟需的关键材料。全氟磺酸膜具有较高的质子电导率和机械性能,是当前应用最广泛的质子交换膜材料。然而,全氟磺酸膜存在着缺点,如低湿条件下电导率显著降低、玻璃化转变温度较低和合成工艺复杂等。在过去的几十年里,人们致力于发展各种替代材料,如聚醚醚酮、聚苯醚、聚砜和聚酰亚胺等。但是,这些聚合物的主链结构中通常含有杂原子,当长时间处于复杂的实际工况下,杂原子位置容易发生断键,从而降低了这类材料的化学稳定性。相比而言,主链全碳型芳基聚合物具有优异的化学稳定性、热稳定性和机械性能,是一类极具潜力的质子交换膜替代材料,近年来受到了广泛关注。本文总结了主链全碳型芳基聚合物的近期研究进展,重点介绍了这类聚合物材料的合成策略、结构-性能关系及其在质子交换膜领域的应用。

关键词：质子交换膜主链全碳型芳基聚合物质子电导率化学稳定性结构-性能关系

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氯盐侵蚀RC梁抗震性能试验与数值模拟方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 143-152页

作者：胡卫兵罗雨欣白澄宇郑山锁西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 结构工程与抗震教育部重点实验室(西安建筑科技大学) 西安710055

为研究锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗震性能,对8根RC梁进行人工气候加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了锈蚀程度和配箍率对RC梁破坏过程、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。在OpenSees中分别采用SFI-MVLEM单元和零长度截面单元模拟梁... 详细信息

为研究锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗震性能,对8根RC梁进行人工气候加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了锈蚀程度和配箍率对RC梁破坏过程、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。在OpenSees中分别采用SFI-MVLEM单元和零长度截面单元模拟梁的弯剪变形和黏结滑移变形,并以承载力和耗能能力最优为原则对模型相关参数进行标定。结果表明:纵筋锈蚀率从0增加到6.8%,试件剪切破坏特征愈加严重,承载力、延性及塑性转动能力分别降低6.7%、5.1%、11.5%;随着配箍率的增加,试件的变形能力、延性和承载力逐渐提高;单位纵筋锈蚀率增量下,梁试件DL-4的峰值荷载、延性系数和塑性转角比相同配箍率试件DL-3分别降低1.48%、1.79%和3.04%;试件DL-8的峰值荷载、延性系数和塑性转角比相同配箍率试件DL-7分别降低1.77%、3.20%和6.97%,表明锈蚀率和配箍率参数存在耦合效应。模拟与试验的承载力误差均值为8.95%,累积耗能能力误差均值为9.82%,表明所提出的数值模型具有较好的准确性,可用于锈蚀RC梁抗震性能评估。

关键词：锈蚀钢筋混凝土梁销钉刚度系数数值模型抗震性能

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火灾下自密实钢纤维混凝土损伤机理及力学性能研究

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铁道科学与工程学报 2024年第10期21卷 4201-4213页

作者：雷明锋肖凤龙张虎刘凌晖扎西草杨子汉中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410000

自密实钢纤维混凝土在满足结构可靠度的同时还能有效提高混凝土材料性能,是理想的耐高温建筑材料之一。为研究自密实钢纤维混凝土火灾高温下的损伤机理和力学性能变化规律,配制不同钢纤维掺入比的自密实钢纤维混凝土试件,并在火灾高温至... 详细信息

自密实钢纤维混凝土在满足结构可靠度的同时还能有效提高混凝土材料性能,是理想的耐高温建筑材料之一。为研究自密实钢纤维混凝土火灾高温下的损伤机理和力学性能变化规律,配制不同钢纤维掺入比的自密实钢纤维混凝土试件,并在火灾高温至800℃的条件下对混凝土试件分别开展超声波试验、SEM电镜扫描、轴心抗压强度试验,测试相应条件下损伤程度、微观变化特征和相对弹性模量,研究相应条件下试件的高温损伤情况和应力−应变规律。结果表明:自密实钢纤维混凝土高温损伤机理体现为水分子蒸发、水化产物分解和材料高温劣化引起的材料热损伤,以及不同材料差异热膨胀率引起的界面热损伤;高温作用下,自密实钢纤维混凝土,轴心抗压强度、弹性模量随温度升高而快速降低,温度达到800℃时,3种试件轴心抗压强度最大降幅分别达到11.3%、66.68%、69.05%,弹性模量分别降低至2.43、2.39和2.99 GPa;端钩型钢纤维对提高混凝土抗裂能力作用更为显著,端钩型与直线型钢纤维掺入比为1∶1时混凝土力学性能提升更为显著;基于过镇海本构方程,引入温度变量,建立了考虑温度效应的自密实钢纤维混凝土压缩本构方程,该本构可较好预测自密实钢纤维混凝土高温下的应力−应变关系,可为自密实钢纤维混凝土抗火设计提供参考。

关键词：火灾高温自密实钢纤维混凝土损伤机理抗压强度本构方程

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地震下建筑倒塌及城市次生灾害链分析方法研究

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防灾减灾工程学报 2023年第3期43卷 423-434页

作者：徐哲廖承帅林峰同济大学建筑工程系上海200092 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室上海200092

地震会导致建筑倒塌,引发次生灾害在城市基础设施系统间传播。与建筑倒塌相关联的城市基础设施系统次生灾害链研究,是评估城市抗震韧性的重要内容。本研究的目的是发展震后灾害链“建筑群倒塌-瓦砾堵塞致道路交通系统性能退化-消防系统... 详细信息

地震会导致建筑倒塌,引发次生灾害在城市基础设施系统间传播。与建筑倒塌相关联的城市基础设施系统次生灾害链研究,是评估城市抗震韧性的重要内容。本研究的目的是发展震后灾害链“建筑群倒塌-瓦砾堵塞致道路交通系统性能退化-消防系统功能下降”的分析方法。首先,基于建筑倒塌瓦砾分布、道路交通系统通行效率与可达性、以及消防系统响应覆盖率与响应时间,建立了“建筑群-道路交通-消防”多系统灾害链量化分析方法。其中,引入有限元消失单元再现技术,预测了地震下带填充墙混凝土框架倒塌瓦砾的完整分布。其次,采用此方法分析了假想强震下上海市某区域震后的情景。最后,提出城市抗震韧性提升建议。研究表明:建立的方法可快速预测建筑倒塌瓦砾堵塞范围,评估震后道路交通系统和消防系统性能水平。按此方法得到算例区域震后路网总通行时间最多增加26%,路网节点可达性最多降低43%;消防站响应覆盖率下降可达28%,响应时间最多增加32%。

关键词：地震倒塌灾害链韧性瓦砾分布道路交通系统消防系统

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带SMA杆-摩擦阻尼器的钢结构仿古建筑梁柱节点抗震性能研究

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振动与冲击 2025年第5期44卷 207-217页

作者：戚亮杰曹懿袁振薛建阳刘孟达西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

为增强钢结构仿古建筑的震后快速修复能力,提出了一种适用于仿古建筑形制特点的形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)杆-摩擦阻尼器串联装置,通过对附加和不附加该串联装置的钢结构仿古建筑梁柱节点试件进行低周反复加载试验,对比分析... 详细信息

为增强钢结构仿古建筑的震后快速修复能力,提出了一种适用于仿古建筑形制特点的形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)杆-摩擦阻尼器串联装置,通过对附加和不附加该串联装置的钢结构仿古建筑梁柱节点试件进行低周反复加载试验,对比分析了两种节点的破坏特征、荷载-位移曲线、刚度、滞回耗能与复位能力等。结果表明,当位移角不超过1.8%时,仅SMA杆被拉伸,随着加载位移继续增大,摩擦阻尼器和SMA杆共同作用。附加SMA杆-摩擦阻尼器串联装置可有效提升钢结构仿古建筑梁柱节点的抗震性能,极限承载力和累计耗能量相应提高了151.0%、86.0%,残余位移减小了27.0%,试件的损伤和变形主要发生在梁柱节点角钢处。建立了带SMA杆-摩擦阻尼器串联装置的钢结构仿古建筑梁柱节点的有限元模型并进行了参数分析,结果表明,节点的极限承载力随着摩擦阻尼器起滑力的增大而增加,随着轴压比的增大而降低,而SMA杆预紧力的影响较小可以忽略。

关键词：钢结构仿古建筑梁柱节点摩擦阻尼器形状记忆合金(SMA)杆抗震性能

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