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土木工程学报 2022年第7期55卷 1-38页

作者：郑刚程雪松周海祚张天奇于晓旋刁钰王若展衣凡张文彬郭伟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

建设韧性城市和韧性社会是现代城市、社会安全与可持续发展的重大需求。由于岩土介质材料和外荷载的不确定性、岩土与地下工程结构脆弱性及土-地下水-结构物相互作用复杂性,大量岩土与地下工程结构属于低韧性结构,国内外深基坑、盾构隧... 详细信息

建设韧性城市和韧性社会是现代城市、社会安全与可持续发展的重大需求。由于岩土介质材料和外荷载的不确定性、岩土与地下工程结构脆弱性及土-地下水-结构物相互作用复杂性,大量岩土与地下工程结构属于低韧性结构,国内外深基坑、盾构隧道、桩基、路堤等工程出现大范围破损甚至连续垮塌的事故时有发生,且事故后难以恢复,但其连续破坏机理及韧性设计方法却缺乏研究。工程韧性提升的目的是保障工程的高可靠性、低灾害后果性和灾后快速恢复性。建立岩土与地下工程韧性安全评价与控制理论体系,提高单体地下工程、相关联的地下工程系统和城市大尺度上的岩土与地下工程的韧性,提升其对灾害或意外事件的抵御、适应和恢复能力,对于我国建设韧性城市、保障建设工程安全具有重要意义。文章梳理了韧性理念与评价方法发展现状,在此基础上从是否考虑失效概率、是否考虑意外情况下的防连续破坏能力、是否考虑意外灾害后的恢复能力角度,将保障工程系统韧性的现有设计方法分为四个层次:即单一安全系数设计、可靠度设计、鲁棒性设计(防连续破坏韧性设计)和可恢复性设计,并逐一对其在岩土与地下工程领域的研究进展进行总结和分析。在此基础上,针对岩土与地下工程连续垮塌问题,重点以基坑工程、盾构隧道工程和复合地基工程为例介绍和讨论了防连续破坏韧性研究进展,以期为建立系统的岩土与地下工程韧性设计理论与框架提供参考。

关键词：岩土与地下工程基坑工程盾构隧道韧性连续破坏可靠度鲁棒性可恢复性

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多道锚杆基坑局部锚杆失效引发连续破坏的机理与控制

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岩土工程学报 2023年第3期45卷 468-477页

作者：郑刚王若展程雪松雷亚伟李溪源周强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 天津大学土木工程系天津300072 中国建筑第二工程局有限公司北京100160 中国建设基础设施有限公司北京100044

多道锚杆支护体系具有节约施工空间、变形控制效果好等优点,广泛应用于深基坑支护中。然而局部锚杆失效引发的基坑连续破坏事故时有发生。针对此问题,采用有限差分法研究了多道锚杆支护体系中局部锚杆失效引发的土压力与支护结构内力变... 详细信息

多道锚杆支护体系具有节约施工空间、变形控制效果好等优点,广泛应用于深基坑支护中。然而局部锚杆失效引发的基坑连续破坏事故时有发生。针对此问题,采用有限差分法研究了多道锚杆支护体系中局部锚杆失效引发的土压力与支护结构内力变化及结构连续失效规律,初步揭示了局部锚杆失效后的荷载传递路径及其引发基坑连续破坏的机理。多道锚杆支护体系中,首道锚杆局部失效对邻近未失效锚杆影响大,但会引起支护桩弯矩下降,最下道锚杆局部失效则相反,但仅一道锚杆局部失效影响相对较小,均小于基坑深度相同的单道锚杆支护体系,然而多道锚杆整列同时局部失效影响显著大于单道锚杆支护体系,更易引发连续破坏,因此应采用隔道加强等设计或施工措施将局部锚杆失效控制在一道内。局部若干根锚杆失效导致邻近受影响最大的锚杆依次失效时,锚杆失效数量较多后,初始锚杆失效位置对连续破坏发展传递路径不再产生影响,锚杆连续破坏接近于整列失效,且呈倒梯形水平向扩展。多道锚杆支护体系中发生整列锚杆失效时,冠梁或腰梁极易发生破坏,造成支护桩弯曲破坏,加快基坑连续垮塌过程,因此应对冠(腰)梁进行局部锚杆失效工况下的设计,以提高基坑防连续破坏整体安全性能。

关键词：基坑多道锚杆基坑连续破坏荷载传递机理

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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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超软土地基交替式真空预压法加固效果影响因素分析

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岩石力学与工程学报 2022年第2期41卷 377-388页

作者：雷华阳刘安仪刘景锦李宸元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

针对目前常规真空预压法处理超软土地基时常出现的排水板易淤堵、加固效果欠佳等工程问题,提出一种新型的交替式真空预压技术。为深入了解交替式真空预压技术处理超软土地基的加固效果及其影响因素,对天津滨海新区新近吹填淤泥进行室内... 详细信息

针对目前常规真空预压法处理超软土地基时常出现的排水板易淤堵、加固效果欠佳等工程问题,提出一种新型的交替式真空预压技术。为深入了解交替式真空预压技术处理超软土地基的加固效果及其影响因素,对天津滨海新区新近吹填淤泥进行室内模型试验。试验结果表明,与常规真空预压法相比,交替式真空预压法可以有效防止淤堵泥层的加剧,使得土体加固效果提升。其中交替式真空预压的真空压力大小、交替时机等因素对土体的加固效果有明显的影响,采用较小的真空压力,或者在淤堵泥层开始形成阶段进行交替,能有效提高土体的加固效果,结果显示可增大土体排水量6.25%~14.82%,增大沉降量4.28%~7.73%,提高十字板剪切强度4.53%~18.7%。

关键词：地基基础超软土地基处理交替式真空预压淤堵模型试验

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基于深度学习的钢桥病害分割与量化

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东南大学学报（自然科学版） 2022年第3期52卷 516-522页

作者：朱劲松李欢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

为解决传统钢桥表面病害难以量化的难题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害分割与量化方法.该方法以SOLOv2实例分割网络为基础,将其原ResNet骨干网络替换为VoVNet57网络进行检测与分割.依据分割的病害掩码,增添检测框,计算病害像素值,... 详细信息

为解决传统钢桥表面病害难以量化的难题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害分割与量化方法.该方法以SOLOv2实例分割网络为基础,将其原ResNet骨干网络替换为VoVNet57网络进行检测与分割.依据分割的病害掩码,增添检测框,计算病害像素值,并转化为实际面积,完成量化.采集涂层劣化、腐蚀、焊缝开裂等钢桥病害图像共计314幅,数据增强后,得到3241幅病害图像,按4∶1划分训练集和测试集,用Labelme软件进行人工标注.经20000次训练后,得到63.45%的平均精度(mAP),而TensorMask、BlendMask、未改进SOLOv2的训练mAP值分别为55.89%、56.67%、58.25%.同时,将网络输出的病害尺寸量化值和病害尺寸实际值进行对比得到,涂层劣化和腐蚀病害面积相对误差集中在10%以内,焊缝开裂长度相对误差集中在8%以内.所提出的方法可实现钢桥多病害快速、精确的分割与量化,为钢桥智能检测评估提供了技术支撑.

关键词：钢桥病害分割病害量化实例分割深度学习

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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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基于离散元研究裂缝对轨枕动力特性的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 3864-3872页

作者：陈宪麦邓燚陈楠王海波邓云强潘睿智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 大秦铁路股份有限公司茶坞工务段北京101400

为研究具有内部缺陷的混凝土轨枕对轨道结构动力特性的影响,采用PFC软件建立二维混凝土轨枕模型,对其施加正弦循环荷载。在左侧钢轨下方的轨枕内部中心线设置横向、竖向裂缝,并考虑3个不同幅值荷载的作用,对比不同内部缺陷和幅值荷载下... 详细信息

为研究具有内部缺陷的混凝土轨枕对轨道结构动力特性的影响,采用PFC软件建立二维混凝土轨枕模型,对其施加正弦循环荷载。在左侧钢轨下方的轨枕内部中心线设置横向、竖向裂缝,并考虑3个不同幅值荷载的作用,对比不同内部缺陷和幅值荷载下钢轨、轨枕的动力响应。研究结果表明:对于均匀弹性基础上的轨枕,钢轨下方区域轨枕内部缺陷对钢轨的动力响应几乎无影响;只有裂缝周围的轨枕局部动力特性会受到影响,横向裂缝会导致裂缝下方轨枕的位移减小,竖向裂缝会导致裂缝周围局部位移增大,但影响很小;裂缝区域轨枕速度差别不大,但裂缝区域轨枕加速度幅值有突变,最大值约为无裂缝轨枕加速度的1.5倍,并且横裂缝轨枕的局部加速度幅值比竖裂缝的大;随着荷载幅值增加,裂缝对轨枕局部动力响应的影响加剧;采用离散元构建的非均质混凝土轨枕模型可以模拟带缺陷混凝土轨枕的相关问题,其得到的数值解可靠。

关键词：混凝土轨枕正弦循环荷载裂缝离散元动力响应

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天津承压含水层粉土渗透特性试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第1期55卷 77-84页

作者：郑刚王佳琳佟婧博张天奇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

天津市地下工程施工主要集中在粉土层处,这类土层极易随地下水的流失而流失,在该类地区的地下结构在施工及运营期间也易出现渗漏现象.其中土体的工程性质与渗透特性是这种渗流侵蚀灾害的重要影响因素.因此很有必要对天津粉土的工程性质... 详细信息

天津市地下工程施工主要集中在粉土层处,这类土层极易随地下水的流失而流失,在该类地区的地下结构在施工及运营期间也易出现渗漏现象.其中土体的工程性质与渗透特性是这种渗流侵蚀灾害的重要影响因素.因此很有必要对天津粉土的工程性质,尤其是渗透特性进行标定.为确定天津地下承压含水层中粉土的渗透特性,首先开展室内试验研究,适当地加工改造《土工试验方法标准》中规定的标准试验仪器,通过比重试验、颗粒分析试验、液塑限试验对天津粉土进行比重、级配、液塑限等基本参数进行标定,详细汇总整理各个试验数据,应用相关公式及数据处理方法对大量试验数据展开分析得出试验结果;然后通过常水头渗透试验与变水头渗透试验相结合的方式对粉土渗透系数的变化特征进行分析.研究结果表明:天津粉土的渗透系数随孔隙率的增大呈现增大的趋势,随时间的增长而减小且最终趋于稳定.从天津粉土的土体特性出发,将既无法传递净水压,也不能产生渗流的由结合水占领的无效孔隙排除,剩下的孔隙比定义为有效孔隙比.利用有效孔隙比的概念对经典的太沙基渗流理论进行修正,提出了适用于天津粉土的渗透系数估算公式.该公式能很好地计算天津粉土的渗透系数,可为天津市承压含水层中地下施工的灾害防治工作提供参考.

关键词：天津粉土颗粒级配比重液塑限渗透试验太沙基

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基于实际竖向荷载分布的波纹钢板剪力墙轴压屈曲分析

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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 391-401页

作者：赵秋红高俊秀邱静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

波纹钢板剪力墙是一种采用波纹钢板作为内嵌墙板的新型钢板剪力墙结构,具有较高的强度、延性及耗能能力,可作为多层及高层建筑的抗侧力结构体系.内嵌波纹墙板可与边框同步安装,不可避免地会承受上部楼面及边框柱传递的竖向荷载,因此,对... 详细信息

波纹钢板剪力墙是一种采用波纹钢板作为内嵌墙板的新型钢板剪力墙结构,具有较高的强度、延性及耗能能力,可作为多层及高层建筑的抗侧力结构体系.内嵌波纹墙板可与边框同步安装,不可避免地会承受上部楼面及边框柱传递的竖向荷载,因此,对波纹钢板剪力墙在竖向荷载作用下的轴压稳定性及屈曲承载力进行研究具有重要意义.将波纹墙板简化为正交各向异性平板,利用微分方程幂级数求解法,推导了线性、非线性分布的轴压荷载作用下波纹墙板弹性屈曲承载力的理论分析方法,并结合三维精细有限元分析结果对该理论分析方法进行修正,以弥补波纹墙板简化产生的误差.建立了多层波纹钢板剪力墙结构的精细有限元模型,并对竖向荷载在各层墙板的分布规律进行研究,发现顶层墙板中竖向应力沿跨度方向呈抛物线分布,并得到了竖向荷载的分布函数,其余楼层墙板中竖向应力近似均匀分布.根据实际竖向荷载分布,提出了波纹钢板剪力墙结构中墙板轴压屈曲荷载的显性计算公式,并通过精细有限元分析验证了该计算公式的有效性.由参数分析结果可知,在其他几何参数不变的情况下,波纹墙板轴压屈曲应力随直边长度的增加显著降低,随平区格板宽度、波折角和区格板宽度比的增加而增加,而波纹边长度和板厚的影响不大.

关键词：波纹钢板剪力墙轴压屈曲荷载实际竖向荷载分布正交各向异性板幂级数求解

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自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙滞回性能分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第12期55卷 1262-1274页

作者：谭志伦赵秋红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

本文提出了一种自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙结构,包括自复位钢框架与内嵌梯形竖波纹钢墙板,其中墙板仅与梁上下连接,以方便装配化施工.采用通用有限元软件ABAQUS建立了单层单跨自复位梯形波纹钢板剪力墙的有限元模型,并进行非线... 详细信息

本文提出了一种自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙结构,包括自复位钢框架与内嵌梯形竖波纹钢墙板,其中墙板仅与梁上下连接,以方便装配化施工.采用通用有限元软件ABAQUS建立了单层单跨自复位梯形波纹钢板剪力墙的有限元模型,并进行非线性滞回分析,以研究墙板连接形式、墙板波形及框架预应力水平对结构滞回性能和复位性能的影响.结果表明:自复位两边连接梯形波纹钢板剪力墙可有效耗散地震能量,控制震后残余侧移,且侧边加劲时两边连接墙板的承载力、耗能能力及残余侧移与角部切角时四边连接墙板基本相当.随着厚度的增加,两边连接波纹墙板的抗侧模式由剪切屈曲向剪切屈服转变,结构承载力及单位板厚的耗能能力显著增加,当板厚从3 mm增至9 mm时增幅分别为40%和50%,但结构残余侧移亦显著增加,2%侧移角下的残余侧移角可能超过规范可修限值的0.5%.随着波纹墙板波折角或波长的减小,结构残余侧移可有效降低,但结构承载力及耗能能力亦有所降低,最高可分别达30%和60%.另一方面,随着预应力筋的初始预应力增加50%,结构承载力增加13%,最大残余侧移角显著降低,由0.80%减小到0.35%,而耗能能力基本不变.随着预应力筋面积的增加,结构承载力增加,但残余侧移和耗能能力基本不变.因此,两边连接波纹墙板的屈曲及抗侧模式对自复位波纹钢板剪力墙结构滞回和复位性能的影响较为明显,且与传统波纹钢板剪力结构不完全一致,自复位两边连接波纹钢板剪力墙初期设计时应综合考虑墙板波形与框架预应力水平对结构滞回及复位性能的影响,使结构充分发挥承载力和耗能能力,并有效控制震后残余侧移.

关键词：自复位梯形波纹钢板剪力墙两边连接滞回分析有限元参数分析抗震性能

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