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河海大学学报（自然科学版） 2021年第4期49卷 366-372页

作者：张鹄志王熙谢献忠杨彤麟范达湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为探讨不同荷载工况对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时改进当前深梁设计方法,采用渐进演化类拓扑优化算法寻求钢筋混凝土开洞深梁在不同集中加载工况和荷载集度工况下的最优拓扑结构,再依据这些最优拓扑结构建立相应的压杆-拉杆模型... 详细信息

为探讨不同荷载工况对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时改进当前深梁设计方法,采用渐进演化类拓扑优化算法寻求钢筋混凝土开洞深梁在不同集中加载工况和荷载集度工况下的最优拓扑结构,再依据这些最优拓扑结构建立相应的压杆-拉杆模型,并分析这些最优拓扑结构和压杆-拉杆模型的差异。结果表明:压杆-拉杆模型均为较符合满应力分布的Michell结构;集中荷载作用在梁顶时,荷载从加载点通过最短直线压杆以压力的形式向支座传递;集中荷载作用梁腹和梁底时,荷载则通过伞状拉杆悬吊在主压拱上,再向支座传递;随着荷载集度降低,最优拓扑结构向拱或拱-组合压杆的组合体系演化。在工程设计中,对于不同荷载工况条件下的钢筋混凝土深梁,可以参照最优拓扑结构在内部有针对性地设计隐藏的受压加强构件或受拉钢筋。

关键词：钢筋混凝土深梁荷载工况拓扑优化集中荷载荷载集度结构优化设计

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静力与冲击作用下波纹钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱力学性能对比分析

静力与冲击作用下波纹钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱力学性能对比...

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第五届全国在役桥梁安全运营保障技术大会

作者：柏森文陈林湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

近年来,波纹钢管混凝土结构在道路桥梁及市政工程的多个领域内得到了广泛且深入的应用。相较于传统的普通圆钢管,经过冷弯成型工艺处理的波纹钢管,不仅在平面外刚度上实现了显著提升,而且其独特的结构形态进一步增强了内部混凝土的约束... 详细信息

近年来,波纹钢管混凝土结构在道路桥梁及市政工程的多个领域内得到了广泛且深入的应用。相较于传统的普通圆钢管,经过冷弯成型工艺处理的波纹钢管,不仅在平面外刚度上实现了显著提升,而且其独特的结构形态进一步增强了内部混凝土的约束效应,从而赋予了该结构更为优越的力学性能。随着交通运输行业的蓬勃发展,车船撞击桥梁墩柱的现象日益频繁,已成为一个不容忽视的安全隐患。然而,目前国内外针对波纹钢管混凝土柱在侧向受力,特别是在静力推覆与动力冲击作用下的力学性能探究不足。基于此,本文建立了波纹钢管混凝土柱模型与圆钢管混凝土柱模型,进行了不同加载高度下的侧向静力加载有限元分析;不同加载高度和冲击速度的侧向动力冲击有限元分析。获得了不同参数下两类试件的损伤形态、弯矩转角曲线、冲击力时程曲线等模拟结果。结果表明:在静力推覆与摆锤冲击作用下,两类钢管混凝土试件都出现了明显弯曲损伤与沿加载位置斜向延伸至柱底的斜裂纹,但最终以弯曲破坏形态为主。静力模拟中,波纹钢管混凝土柱局部屈服较早,但在塑性阶段承载力增长速度更快,圆钢管混凝土柱最终承载能力略大于波纹钢管混凝土柱,两类试件均展现出了良好的延性性能。动力模拟中,在相同的冲击条件下,两类钢管混凝土柱冲击力峰值接近,但波纹钢管混凝土柱在冲击点位置处的位移峰值与残余位移均大于圆钢管混凝土柱。

关键词：波纹钢管混凝土柱圆钢管混凝土柱静力推覆摆锤冲击数值模拟

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基于空心T型耗能连接件的RC框架-装配式填充墙滞回性能分析

基于空心T型耗能连接件的RC框架-装配式填充墙滞回性能分析

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第33届全国结构工程学术会议

作者：施明莉陈林湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

在结构设计中,填充墙通常被当作非结构构件,不参与结构抗震计算。在实际地震作用下,填充墙和框架作为整体,共同抵抗地震作用,合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用,从而提高结构整体抗震性能。本文设计了一种新型装配式耗能填充墙... 详细信息

在结构设计中,填充墙通常被当作非结构构件,不参与结构抗震计算。在实际地震作用下,填充墙和框架作为整体,共同抵抗地震作用,合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用,从而提高结构整体抗震性能。本文设计了一种新型装配式耗能填充墙,通过独特的空心T型金属耗能连接件将墙板与框架进行柔性连接,并在缝隙中添加聚氨酯泡沫等柔性材料。通过改变耗能连接件厚度、装配式墙板数量、墙板材料强度和聚氨酯泡沫密度等关键参数,分析这些参数对钢筋混凝土(RC)框架耗能填充墙滞回曲线、刚度退化曲线及耗能能力的影响。结果表明:新型耗能填充墙在地震作用下具有较强的耗能能力,空心T型金属耗能连接件和聚氨酯泡沫等柔性填充材料能够有效的提高结构整体耗能性能。新型耗能填充墙在结构抗震设计中具有重要的应用前景,为提高结构的抗震性能提供了新的思路和方法。

关键词：新型耗能填充墙空心T型金属耗能连接件装配式建筑抗震性能数值分析

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杠杆式调谐质量阻尼器对双吊索尾流致振的减振优化

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振动工程学报 2021年第4期34卷 819-827页

作者：杨维青华旭刚温青黄智文陈政清广西交通设计集团有限公司广西南宁530000 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

围绕双索股长吊索整体风致振动及其减振控制问题,开展了节段模型风洞试验和基于杠杆式调谐质量阻尼器的减振设计和试验研究。通过节段模型测振风洞试验,研究了悬索桥双圆柱索股的整体风致振动特性及其不稳定区间;推导了考虑自激力作用... 详细信息

围绕双索股长吊索整体风致振动及其减振控制问题,开展了节段模型风洞试验和基于杠杆式调谐质量阻尼器的减振设计和试验研究。通过节段模型测振风洞试验,研究了悬索桥双圆柱索股的整体风致振动特性及其不稳定区间;推导了考虑自激力作用的吊索整体振动杠杆式调谐质量阻尼器最优设计参数,并分析了各参数对减振效果的影响;根据最优参数设计了杠杆式调谐质量阻尼器,进行了双吊索整体尾流致振的控制实验,验证了各参数对减振效果的影响。结果表明:双吊索在6°⁃10°风攻角区间发生了大幅风致振动;与基于简谐力外荷载作用的TMD优化相比,按基于自激力作用的运动方程进行TMD参数优化,能显著减少抑制尾流致振的TMD质量比;杠杆式调谐质量阻尼器能有效提高双吊索整体风致振动起振风速,阻尼器参数偏离会降低减振效果,其中频率偏差影响最为明显。

关键词：振动控制尾流致振双吊索杠杆式调谐质量阻尼器优化设计

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侧向冲击与静力推覆下方钢管增强RC柱的承载性能与损伤行为

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工程力学 2025年第S1期 202-208页

作者：付佳敏陈林柏森文施明莉湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

为了研究钢管位置等参数对方钢管增强钢筋混凝土柱动、静态力学性能的影响规律，制作了内置钢管增强钢筋混凝土柱(Internal-Steel Reinforced Concrete Column, ISRC)、外置钢管增强钢筋混凝土柱(External-Steel Reinforced Concrete Co... 详细信息

为了研究钢管位置等参数对方钢管增强钢筋混凝土柱动、静态力学性能的影响规律，制作了内置钢管增强钢筋混凝土柱(Internal-Steel Reinforced Concrete Column, ISRC)、外置钢管增强钢筋混凝土柱(External-Steel Reinforced Concrete Column, ESRC)和双钢管增强钢筋混凝土柱(Double-Steel Reinforced Concrete Column, DSRC)三类试件，共6根；其中，4根试件进行侧向静力推覆试验，另外2根试件进行摆锤冲击试验。获得了不同参数下试件的损伤形态、荷载-位移曲线、钢筋和钢管应变以及平均曲率和剪切应变等试验结果。试验结果表明：在静、动力试验下剪跨比为1.4的试件均发生了不同程度的剪切破坏；且随着剪跨比的增加试件破坏模式发生改变；试件承载能力从小到大依次为ISRC柱、ESRC柱和DSRC柱；ESRC柱延性较好，且内设钢筋笼提高了试件的延性，ISRC柱的平均曲率及平均剪切应变最大；相同冲击能量作用下内置钢管柱的位移峰值最大。

关键词：结构工程方钢管增强钢筋混凝土柱冲击试验水平推覆破坏模式

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侧向冲击与静力推覆下方钢管增强RC柱的承载性能与损伤行为

侧向冲击与静力推覆下方钢管增强RC柱的承载性能与损伤行为

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第33届全国结构工程学术会议

作者：付佳敏陈林湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

为了研究钢管位置等参数对方钢管增强钢筋混凝土(RC)柱动、静态力学性能的影响规律,制作了内置钢管增强RC柱(ISRC)柱、外置钢管增强RC柱(ESRC)柱和双钢管增强RC柱(DSRC柱)三类试件,共6根;其中,4根试件进行侧向静力推覆试验,另外2根试件... 详细信息

为了研究钢管位置等参数对方钢管增强钢筋混凝土(RC)柱动、静态力学性能的影响规律,制作了内置钢管增强RC柱(ISRC)柱、外置钢管增强RC柱(ESRC)柱和双钢管增强RC柱(DSRC柱)三类试件,共6根;其中,4根试件进行侧向静力推覆试验,另外2根试件进行摆锤冲击试验。获得了不同参数下试件的损伤形态、荷载-位移曲线、钢筋和钢管应变以及平均曲率和剪切应变等试验结果。试验结果表明:在静、动力试验下剪跨比为1.4的试件均发生了不同程度的剪切破坏;且随着剪跨比的增加试件破坏模式发生改变;试件承载能力从小到大依次为ISRC柱、ESRC柱和DSRC柱;ESRC柱延性最好,且内设钢筋笼提高了试件的延性,ISRC柱的平均曲率及平均剪切应变最大;动力试验下相同冲击能量外置钢管增强RC柱达到位移时刻更早且持续时间更短。

关键词：结构工程方钢管混凝土柱冲击试验水平推覆破坏模式

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基于空心T型耗能连接件的RC框架-装配式填充墙滞回性能分析

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工程力学 2025年第S1期 230-238页

作者：施明莉陈林付佳敏湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

地震作用下，填充墙和框架作为整体共同抵抗地震作用，合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用，从而提高结构整体抗震性能。该文设计了一种新型装配式耗能填充墙，通过独特的空心T形金属耗能连接件将墙板与框架进行柔性连接，并在... 详细信息

地震作用下，填充墙和框架作为整体共同抵抗地震作用，合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用，从而提高结构整体抗震性能。该文设计了一种新型装配式耗能填充墙，通过独特的空心T形金属耗能连接件将墙板与框架进行柔性连接，并在缝隙中添加聚氨酯泡沫等柔性材料。通过改变耗能连接件厚度、装配式墙板数量、墙板材料强度和聚氨酯泡沫密度等关键参数，分析这些参数对钢筋混凝土(RC)框架耗能填充墙的损伤特征、骨架曲线及耗能能力的影响。结果表明：新型耗能填充墙在地震作用下具有较强的耗能能力，空心T型金属耗能连接件和聚氨酯泡沫等柔性填充材料能够有效的提高结构整体耗能性，为提高构的抗震性能提供了新的思路和方法。

关键词：新型耗能填充墙空心T型金属耗能连接件装配式建筑抗震性能数值模拟

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大跨度悬索桥复合阻尼索减振模型试验研究

大跨度悬索桥复合阻尼索减振模型试验研究

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第九届全国结构抗振控制与健康监测学术会议

作者：禹见达彭文林胡磊刘小杏湖南科技大学土木工程学院湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

随着悬索桥跨径的增大,其刚度越来越小,阻尼越来越低,极易在风荷载作用下发生密集、多模态的低频大幅风致振动,危及行车安全和桥梁结构安全。依靠改变桥梁气动外形的措施并不能完全满足超大跨度悬索桥的抗风减振需求,增设机械装置提高... 详细信息

随着悬索桥跨径的增大,其刚度越来越小,阻尼越来越低,极易在风荷载作用下发生密集、多模态的低频大幅风致振动,危及行车安全和桥梁结构安全。依靠改变桥梁气动外形的措施并不能完全满足超大跨度悬索桥的抗风减振需求,增设机械装置提高桥梁阻尼比是抑制桥梁大幅涡激振动的一种有效途径。复合阻尼索结合了索结构的施工简便、易于实现大跨度和阻尼器强大的耗能能力,将主梁与桥塔的大幅相对运动高效传递至索的局部位置,利用局部位置的大幅相对运动驱动阻尼器耗能,同一套阻尼索可以同时为桥梁的多阶模态提供较大的阻尼比。本文建立了主跨13m的悬索桥模型,采用偏心轮模拟涡激力对主梁进行共振加载,当主梁发生大幅振动时,在塔-梁间连接阻尼索进行桥梁减振。试验采用的耗能阻尼器为管式电涡流阻尼器,通过改变磁铁数量可以改变阻尼器黏性系数。阻尼索的一端连接于塔顶(不动点),另一端安装于主梁(可动点),改变可动点与主塔间距离,研究了桥梁自由振动时附加阻尼比、强迫振动时减振率与阻尼索安装的几何参数、阻尼器黏性系数的关系。研究结果表明,阻尼索可以增加桥梁模型阻尼比至5%左右,减振率可以达到98%。

关键词：悬索桥桥梁风致振动阻尼减振复合阻尼索阻尼器

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低矮建筑不同形式屋面局域破坏所致风载特性试验研究

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自然灾害学报 2021年第6期30卷 115-125页

作者：蒋姝戴益民袁养金宋思吉结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

针对低矮建筑屋面易损区局部风毁进行风洞试验,对比研究了0°与18.4°坡角屋面局域风毁所致内外平均风压系数特性、内外压脉动特性以及屋面净风压极值变化规律。结果表明:两种屋面的开孔所致平均内压系数均随开孔率增大而增大,... 详细信息

针对低矮建筑屋面易损区局部风毁进行风洞试验,对比研究了0°与18.4°坡角屋面局域风毁所致内外平均风压系数特性、内外压脉动特性以及屋面净风压极值变化规律。结果表明:两种屋面的开孔所致平均内压系数均随开孔率增大而增大,但平屋面开孔所致平均内压系数受来流风向及开孔形状的影响更大,明显大于坡屋面开孔情况;平屋面开孔脉动内压放大效应明显高于坡屋面开孔;坡屋面开孔所致内压的Helmholtz和旋涡脱落频率均低于平屋面开孔,屋面开孔所致内压的Helmholtz频率基本不受开孔位置及风向角变化的影响。

关键词：低矮建筑屋面开孔风洞试验风致内压净风压极值

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基于渐进演化类拓扑优化的PC小箱梁预应力钢束设计

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武汉大学学报（工学版） 2022年第11期55卷 1135-1140页

作者：张鹄志刘学虎温青刘鑫湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450001

渐进演化类拓扑优化方法在预应力混凝土小箱梁的预应力钢束优化设计中具有广阔的应用前景。以1片30 m简支预应力混凝土小箱梁为对象,借助ANSYS有限元平台开展了基于渐进演化类拓扑优化的预应力钢束设计,首先对结构进行实际设计工况下的... 详细信息

渐进演化类拓扑优化方法在预应力混凝土小箱梁的预应力钢束优化设计中具有广阔的应用前景。以1片30 m简支预应力混凝土小箱梁为对象,借助ANSYS有限元平台开展了基于渐进演化类拓扑优化的预应力钢束设计,首先对结构进行实际设计工况下的二维及三维拓扑优化,两者得到的最优拓扑结构基本类似;然后根据二维最优拓扑结构构建组合模型并进行模型分析,按照组合模型的受力特性优化布置箱梁的预应力钢束。与传统设计方法的对比结果表明:在正常使用极限状态下,经优化后的箱梁满足各应力验算要求,跨中部位上缘压应力增加14.2%,下缘拉应力减少13.8%,有效预防了箱梁下缘裂缝的产生,并降低了跨中挠度。

关键词：预应力混凝土小箱梁拓扑优化渐进演化类算法预应力钢束设计结构优化设计

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