检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2025年第6期 46-59页

作者：石运东沈弘毅谭翰铭丁阳李忠献天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

提出了一种以地震动特征参数为指标的高层钢框架结构破坏模式识别准则，并以层间均匀损伤为目标，研究了基于粘滞阻尼器的高层钢框架结构破坏模式控制方法。基于20组地震动数据分析，以结构最大层间位移角的变化规律定义不同地震动作用... 详细信息

提出了一种以地震动特征参数为指标的高层钢框架结构破坏模式识别准则，并以层间均匀损伤为目标，研究了基于粘滞阻尼器的高层钢框架结构破坏模式控制方法。基于20组地震动数据分析，以结构最大层间位移角的变化规律定义不同地震动作用下高层钢框架结构的破坏模式；进一步讨论了结构振型参与权重对破坏模式的影响；最后，为优化破坏模式，分析了粘滞阻尼器布置方案对不同高层钢框架结构破坏模式的控制效果。结果表明：所分析的不同高层钢框架结构的破坏模式与结构前两阶振型周期对应地震加速度反应谱值与相应振型参与系数乘积之比相关，可分为低层破坏模式和中高层破坏模式两类。所提出的方法对低层破坏模式和中高层破坏模式的识别准确率分别达到85%和92%。所提出的粘滞阻尼器布置方案可使两类破坏模式趋于层间均匀损伤，受控后布置阻尼器楼层的层间位移角幅值差由0.024 rad降至0.002 rad，整体层间变形均匀度由0.37降至0.11。

关键词：高层钢框架结构破坏模式加速度反应谱均匀损伤粘滞阻尼器

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轻钢-速生木自攻螺钉连接构件抗拔性能研究

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钢结构（中英文） 2023年第9期38卷 1-8页

作者：陈志华冯浩刘佳迪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

将木材应用到建筑结构当中,既可以发挥木材环保的特性,又能够使建筑富有美感。我国的速生木材产量丰富,应用到建筑当中可以减少对进口木材的依赖,降低施工成本。但是由于速生木强度较弱、结构疏松不均匀,在建筑中应用有一定的局限性,引... 详细信息

将木材应用到建筑结构当中,既可以发挥木材环保的特性,又能够使建筑富有美感。我国的速生木材产量丰富,应用到建筑当中可以减少对进口木材的依赖,降低施工成本。但是由于速生木强度较弱、结构疏松不均匀,在建筑中应用有一定的局限性,引入轻钢可以削弱木材的天然缺陷,同时木材也可以解决轻钢稳定性不足的问题。轻钢-速生木结构是将钢材引入到传统木结构中的一种新型建筑结构,它兼顾了钢材和木材两种材料的优点,在村镇住宅等建筑结构中具有一定的应用前景。由于自攻螺钉连接的轻钢-速生木结构的力学行为受到自攻螺钉抗拔性能的影响较大,同时现有研究中对此类结构的自攻螺钉抗拔性能相关研究并不完善。因此对由国产速生树种杉木与Q235级薄钢板构成的自攻螺钉钢木组合构件进行了抗拔试验,将薄钢板与木块用自攻螺钉连接起来放置到自制夹具当中,运用万能试验机将螺钉拔出,用以研究其力学性能。试验过程中选取了钢板厚度和纹理方向两个重要试验参数,得到了自攻螺钉的破坏模式、抗拔极限荷载和延性。研究结果表明:试件的破坏模式均为自攻螺钉拔出破坏,钉子拔出后螺纹有明显损坏,螺纹内有铁屑和木屑堆积,钢板存在扩孔以及鼓曲现象;当螺钉垂直于顺纹方向拔出时,试件的离散性较低,同时增加钢板厚度也可以降低离散性;轻钢的加入可以显著提高构件的极限荷载,提高节点的受力性能;钢板对端面极限荷载影响要大于另外两个方向;相同条件下,端面极限荷载要低于另外两个方向,并随着钢板厚度的增加差距逐渐降低;相同条件下,自攻螺钉从径向以及弦向拔出时,承载能力差别不大,两个方向极限荷载差距不超过10%;钢板厚度为1.5 mm时,试件相较于其他钢板厚度试件表现出较好的延性,但是试件总体延性系数低于3,延性系数较小。最后,基于欧洲木结构设计规范和我国GB 50017-2017《钢结构设计标准》,提出了适用于自攻螺钉连接的杉木与薄钢板组成的钢木组合构件的抗拔承载力计算公式,公式误差均在15%以内,验证了公式的适用性和准确性。

关键词：自攻螺钉速生木钢木组合构件抗拔性能设计方法

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空间结构地震损伤评价指标与等级划分

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钢结构（中英文） 2023年第10期38卷 1-9页

作者：代传春丁阳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

大跨空间结构广泛应用于航站楼、高铁站和会展中心等大型公共建筑,这些建筑中人群密集,而且投资大,地震作用下不仅要保证其抗震安全性,还要考虑其可能的地震损伤程度和造成的经济损失,即进行性能化抗震设计。我国GB 50011—2010《建筑... 详细信息

大跨空间结构广泛应用于航站楼、高铁站和会展中心等大型公共建筑,这些建筑中人群密集,而且投资大,地震作用下不仅要保证其抗震安全性,还要考虑其可能的地震损伤程度和造成的经济损失,即进行性能化抗震设计。我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中关于抗震性能化设计的基本原则主要基于混凝土结构确定,不适合大跨空间结构。因此,以单层球面网壳、单层柱面网壳和桁架三种工程常用的空间结构为例,采用有限元方法分析其地震响应特征和破坏模式,确定适合的地震损伤评价指标,划分其地震损伤等级,为大跨度空间结构性能化抗震设计提供支撑。根据JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》,采用设计软件3D3S设计了不同跨度、不同矢跨比的15个单层球面网壳结构、9个单层柱面网壳结构和16个管桁架结构;采用有限元软件ABAQUS分别建立这些结构有限元模型,根据GB 50011—2010的规定,从太平洋地震工程研究中心地震动数据库中选取符合结构目标反应谱的34条地震动,对结构输入按照1∶0.85∶0.65进行三向调幅的地震动,分析结构在不同强度的不同地震动下的响应,总结结构的地震响应特征和破坏模式。结果表明:对于单层球面网壳结构,节点最大位移随地震动强度变化明显,塑性应变能可充分反映结构的损伤程度,因此采用节点最大位移和反映地震损伤程度的塑性应变能2个参数作为结构地震损伤评价指标,根据考虑两者不同权重的损伤指数提出了单层球面网壳结构地震损伤等级划分准则;对于单层柱面网壳结构,二次静力分析的结构变形与结构地震位移响应相似,说明震后结构在静力作用下的损伤是在其地震损伤上进一步发展的,因此采用地震作用前后结构的静力极限承载力作为结构地震损伤评价指标,根据考虑静力极限承载力变化的损伤指数提出了单层柱面网壳结构地震损伤等级划分准则;对于管桁架结构,主桁架跨中区域和支座附近杆件发生了较大塑性变形,结构刚度显著降低,采用塑性应变作为较大塑性变形杆件地震损伤评价指标并划分其损伤等级,根据不同损伤等级杆件所占比例提出了管桁架结构地震损伤等级划分准则。单层球面网壳结构和单层柱面网壳结构的最大位移与跨度之比均与损伤指数正相关,因此,也可根据最大位移与跨度比来划分结构的地震损伤等级,更简单快捷。

关键词：空间结构地震损伤地震响应特征损伤评价指标损伤等级

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村镇简易装配式异形柱及其钢框架结构体系设计及施工关键技术研究

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钢结构（中英文） 2023年第9期38卷 37-44页

作者：王小盾蒋金成陈志华刘洋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

随着村镇地区的发展,村镇居民对住房有了更高层次需求,新农村建设中装配式和绿色建造的重要性逐步提高。针对村镇地区低层居民住宅建筑,提出了新型简易装配式异形柱及其钢框架结构体系。首先,描述了新型简易装配式异形柱的构造、节点形... 详细信息

随着村镇地区的发展,村镇居民对住房有了更高层次需求,新农村建设中装配式和绿色建造的重要性逐步提高。针对村镇地区低层居民住宅建筑,提出了新型简易装配式异形柱及其钢框架结构体系。首先,描述了新型简易装配式异形柱的构造、节点形式及其特点。该异形柱由3根单柱组成,单柱的截面形式为矩形,3个单柱按L形排列;单柱与U形连接件、L形连接件通过自攻螺钉固接而成;基于该异形柱的连接节点均采用自攻螺钉进行连接,完全不使用焊接。该体系具有“一小二低三易”的优点,即:环境污染小、操作难度低、经济成本低、钢材购买易、构件运输易、装配过程易,满足国家乡村振兴战略对住宅绿色建造的发展需求。然后,基于新型结构体系,借助PKPM建立了该房屋工程的计算模型,完成了该房屋工程结构分析与设计,得到了结构的各项指标与不同工况下的变形图,参考相关规范对节点进行了设计与验算。最后,总结了施工过程中遇到的难点:梁柱节点以及梁梁节点的施工作业面较高,高空操作难度大且存在安全隐患;该新型体系的安装尽量避免使用大型机械,人工直接抬升构件操作难度过大,容易在抬升的过程中对节点造成破坏,且存在安全隐患,针对其提出了3项关键施工技术:自攻螺钉节点简化连接方法、双梯抬升法和框架抬升临时固定措施。其中,自攻螺钉节点简化连接方法提升了自攻螺钉节点连接的效率与准确性,提高了施工的安全性;双梯抬升法降低了人工抬升构件的难度,避免了节点在抬升过程中发生破坏,提高了构件抬升的效率与安全性;框架抬升临时固定措施避免了框架在人工抬升的过程中发生侧翻,提升了框架抬升的安全性。以上3项关键技术提高了新型简易装配式异形柱结构在施工过程中的效率与安全性。

关键词：装配式异形柱钢框架结构体系自攻螺钉连接节点结构设计施工技术

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一种基于边界面的饱和软黏土弹塑性动本构模型

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岩土工程学报 2021年第5期43卷 901-908,I0005,I0006页

作者：冯双喜雷华阳天津大学建筑工程学院土木工程系天津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 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300354

弹塑性动本构模型对循环荷载作用下路堤和地基基础的设计具有重要意义,构建兼顾实用性和通用性的动本构模型是目前岩土工程设计面临的主要问题。在临界状态和边界面理论框架下建立了综合表征饱和软黏土循环退化、非线性、滞回和变形累... 详细信息

弹塑性动本构模型对循环荷载作用下路堤和地基基础的设计具有重要意义,构建兼顾实用性和通用性的动本构模型是目前岩土工程设计面临的主要问题。在临界状态和边界面理论框架下建立了综合表征饱和软黏土循环退化、非线性、滞回和变形累积特性的弹塑性动本构模型。在p’-q空间中,将参数n,ξ引入剑桥边界面方程,提出了反映水滴形和类椭圆形的广义剑桥边界面方程,统一了边界面形状。结合三角形相似原理建立了加载面和屈服面之间映射关系,形成了考虑循环退化模量场。通过常规的室内试验,确定了模型中9个参数。开展了等向循环加载和不等向循环加载的动三轴试验和数值模拟,分析了饱和软黏土应力-应变关系和应力路径,研究结果证明了试验结果与模型预测结果基本一致,模型可合理分析饱和软黏土的循环退化、非线性、应变累积和滞回特性。

关键词：饱和软黏土动本构模型边界面理论广义剑桥边界面方程循环退化

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盾构隧道施工历史对隧道地震响应的影响

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隧道与地下工程灾害防治 2023年第3期5卷 41-51页

作者：加瑞杨岗郑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

为了研究盾构隧道施工引起的隧道周围土体应力状态及力学特性改变对隧道地震响应的影响,通过数值模拟分析盾构隧道施工引起的应力释放和土体扰动对地震时周围土体变形、孔隙水压力、管片弯矩和轴力的影响。数值模拟结果表明:应力释放程... 详细信息

为了研究盾构隧道施工引起的隧道周围土体应力状态及力学特性改变对隧道地震响应的影响,通过数值模拟分析盾构隧道施工引起的应力释放和土体扰动对地震时周围土体变形、孔隙水压力、管片弯矩和轴力的影响。数值模拟结果表明:应力释放程度越大,隧道周围土体的初始剪应力越大,地震时隧道周围土体的变形越大,超静孔隙水压力越大,管片的峰值弯矩和轴力也越大;土体扰动程度越大,土体的剪切模量越小,土体相对越软,阻尼比越大,地震时隧道周围土体的变形越大,超静孔隙水压力越大,管片的峰值弯矩和轴力越小;土体扰动范围越大,隧道周围土体的变形越大,超静孔隙水压力越大,管片的峰值弯矩和轴力越小。

关键词：盾构隧道地震响应应力释放土体扰动

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动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究

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岩土力学 2021年第3期42卷 601-610,655页

作者：雷华阳许英刚缪姜燕刘旭天津大学建筑工程学院土木工程系天津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 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300350

针对天津地区饱和软黏土,开展了一系列动渗耦合作用下的循环三轴试验。结果表明,软黏土在动渗耦合作用下累积塑性应变发展呈现初期瞬时增长、减速增加、稳定/线性发展3阶段特征;渗流力的存在使得软黏土的动力变形增大1~2倍,且渗流力越大... 详细信息

针对天津地区饱和软黏土,开展了一系列动渗耦合作用下的循环三轴试验。结果表明,软黏土在动渗耦合作用下累积塑性应变发展呈现初期瞬时增长、减速增加、稳定/线性发展3阶段特征;渗流力的存在使得软黏土的动力变形增大1~2倍,且渗流力越大,累积塑性变形增幅越大;振动频率越小,动应力越高,累积塑性应变越大;建立了考虑渗流力作用的软黏土累积塑性应变预测模型;渗流力的存在使得加载初期滞回曲线向应变轴倾斜程度增大;动渗耦合下软黏土的动弹性模量随应变发展先增加后减小,且渗流力越大,模量越低;定义了动弹性模量的换算系数,揭示了其与累积塑性应变的变化规律,建立了考虑渗流力、频率影响的动弹性模量归一化预测模型;渗流力越大,阻尼比的衰减幅度越大,且在振动末期,其阻尼比近似为0.02~0.04。研究成果可以为流固耦合条件下的场地动力特性分析提供理论参考。

关键词：软黏土动渗耦合累积塑性应变渗流动弹性模量阻尼比

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顶管工程聚合物改性膨润土泥浆配比优化研究

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岩土工程学报 2021年第S2期43卷 51-55页

作者：雷华阳刘旭施福硕许英刚天津大学建筑工程学院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

聚合物改性膨润土泥浆具有良好的流变性和触变性,能充分发挥其在顶管施工过程中润滑和支撑的作用,进而有效提高工程的施工效率,并得到了广泛应用。针对不同的施工环境和地质条件,目前难以形成统一的泥浆配比方案。基于工程中对泥浆特性... 详细信息

聚合物改性膨润土泥浆具有良好的流变性和触变性,能充分发挥其在顶管施工过程中润滑和支撑的作用,进而有效提高工程的施工效率,并得到了广泛应用。针对不同的施工环境和地质条件,目前难以形成统一的泥浆配比方案。基于工程中对泥浆特性的基本要求,在合适的漏斗黏度和滤失量取值范围内,探究了羧甲基纤维素钠(CMC),聚丙烯酰胺(PAM)和瓜尔胶3种聚合物在不同膨润土和纯碱用量下对泥浆工程特性的影响,提出了相应指标的预测计算公式,并进行了关联性分析,可为工程应用中泥浆的制备提供参考。

关键词：聚合物膨润土泥浆漏斗黏度滤失量

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高变形能力螺栓抗剪连接件抗剪承载力理论分析与验证

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工程力学 2021年第10期38卷 74-82页

作者：齐连训罗云标严加宝林旭川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 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

螺栓抗剪连接件是实现装配式钢-混凝土组合构件的可拆卸功能的基本元素之一。针对螺栓抗剪连接件变形能力不足的问题,提出了一种高变形能力的插块式螺栓抗剪连接件(plug-type bolted shear connector,PTBSC)。试验和有限元分析表明,PTBS... 详细信息

螺栓抗剪连接件是实现装配式钢-混凝土组合构件的可拆卸功能的基本元素之一。针对螺栓抗剪连接件变形能力不足的问题,提出了一种高变形能力的插块式螺栓抗剪连接件(plug-type bolted shear connector,PTBSC)。试验和有限元分析表明,PTBSC的剪切-滑移关系曲线存在明显的屈服点和极限点,曲线呈现出近似双线性特征。同时,曲线有较大的屈服后刚度(为初始刚度的1/3~1/2),以及较大的屈服后承载力储备(极限承载力接近2倍的屈服承载力),其屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的评价方法有待研究。针对PTBSC的屈服抗剪承载力,从PTBSC的受力机理出发,推导了其理论计算公式。为检验所提出PTBSC屈服抗剪承载力的计算公式准确性,将理论计算结果与有限元分析结果进行比较验证。对比发现,PTBSC屈服抗剪承载力的理论计算公式具有较高预测精度,误差在正负20%之内,离散系数不超过13%。对该文提出的屈服抗剪承载力计算公式作参数影响分析,考察其随不同参数的变化规律。增大螺栓直径和螺栓强度等级可显著提高PTBSC的屈服抗剪承载力;增大集中变形段长细比会减小屈服抗剪承载力,增大插块材料抗压强度可提高PTBSC屈服抗剪承载力,当强度大于100 MPa,屈服抗剪承载力基本保持不变。针对PTBSC的极限抗剪承载力,通过对有限元结果进行统计分析标定其经验系数。当PTBSC的螺栓极限抗剪承载力表示为0.7倍的极限抗拉承载力,此时误差在20%之内,可较好地预测PTBSC的极限抗剪承载力且具有一定安全储备。

关键词：组合结构抗剪连接件理论分析有限元分析抗剪性能

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新型辐射排水板真空预压加固效果

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第3期52卷 790-805页

作者：冯双喜雷华阳万勇峰祁子洋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 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300354

针对传统真空预压加固时间长、效果差以及难以满足工程实际需求等问题,提出一种新型辐射排水板真空预压方法。首先,结合天津临港传统真空预压试验工程,分析沉降、超孔隙水压力和加固前后十字板剪切强度变化规律;其次,开展传统真空预压... 详细信息

针对传统真空预压加固时间长、效果差以及难以满足工程实际需求等问题,提出一种新型辐射排水板真空预压方法。首先,结合天津临港传统真空预压试验工程,分析沉降、超孔隙水压力和加固前后十字板剪切强度变化规律;其次,开展传统真空预压现场试验和数值模拟,对比分析平均沉降和不同深度处超孔隙水压力;在此基础上,系统研究竖向排水板间距、横向排水板间距和横向排水板长度3种影响因素对新型辐射排水板真空预压加固效果的影响。研究结果表明:沉降和超孔隙水压力的数值模拟结果和现场监测结果基本吻合,相对误差在10%范围内,证明了参数选取以及建立的数值模型的正确性;与传统真空预压相比,新型辐射排水板加固地基沉降增大14.75%,加固影响区范围增加0.4 m。竖向排水板间距从1.2 m减小至0.8 m,中心沉降增大47.34%,边缘沉降增大20.73%,加固影响区范围增加1.0 m;横向排水板间距从2.0 m减小至0.5 m,沉降增大31.15%,水平位移增大30.05%,加固影响区范围增加0.6 m;横向排水板长度存在临界值,建议当竖向排水板间距为0.8 m,横向排水板间距0.5 m时,最优横向排水板长度为0.3 m;与传统真空预压方法相比,新型辐射排水板真空预压方法能显著提高吹填土地基的加固效果,减小辐射排水板的竖向排水板间距和横向排水板间距可明显提高地基中心沉降、水平位移和加固影响范围。

关键词：真空预压辐射型排水板吹填土地基加固效果数值模拟

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