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工程力学 2024年

作者：芦燕徐宇豪韩庆华王姝燏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) 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津大学建筑工程学院

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，而体育馆常用作震后应急避难场所，对其进行抗震韧性评估具有重要意义。本文采用SAP2000建立了某体育馆分析模型，采用增量动力分析法对其主体钢混框架、屋盖空间桁架结构进行易损性分析，根据... 详细信息

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，而体育馆常用作震后应急避难场所，对其进行抗震韧性评估具有重要意义。本文采用SAP2000建立了某体育馆分析模型，采用增量动力分析法对其主体钢混框架、屋盖空间桁架结构进行易损性分析，根据串联系统可靠度理论分析了体育馆在不同地震强度下破坏概率；提出了基于期望标准差的修复费用、修复时间计算方法及建筑震后恢复模型，建立了多种修复路径下体育馆抗震韧性曲线。研究结果表明：地震强度逐渐增大时体育馆主体框架及连接主体框架与屋盖桁架的支座最先发生破坏。结构构件及楼梯修复所需的时间比其他非结构构件更长。除连接于屋盖的非结构构件外，各层修复时间随楼层所在高度的增加而增长。地震强度增大时建筑韧性曲线中各楼层对应功能提升量及修复时间并不以相同比例变化，资源约束条件下按修复效率从高到低修复时建筑功能提升最快。

关键词：体育馆易损性分析构件损伤状态抗震韧性指标震后恢复模型

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整体式斜交桥台-桩-土体系往复加载拟静力试验

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中国公路学报 2022年第11期35卷 73-85页

作者：赵秋红翁琴龙黄福云陈宝春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 福州大学土木工程学院福建福州350108

将整体式桥台引入斜交桥中形成整体式斜交桥,可有效改善地震中桥梁上部结构纵横向耦连效应造成的面内扭转及落梁现象;但整体式桥台中主梁与桥台浇筑为一体,在地震作用下将发生复杂的桥台-桩-土相互作用。为此,以某整体式斜交桥为原型,... 详细信息

将整体式桥台引入斜交桥中形成整体式斜交桥,可有效改善地震中桥梁上部结构纵横向耦连效应造成的面内扭转及落梁现象;但整体式桥台中主梁与桥台浇筑为一体,在地震作用下将发生复杂的桥台-桩-土相互作用。为此,以某整体式斜交桥为原型,开展了斜交桥台-H形钢桩-土体系往复加载拟静力试验研究,探究了体系的抗震性能、台后土压力分布规律以及桥台和钢桩的水平变形特征等。结果表明:斜交桥台-H形钢桩-土体系具有较高的耗能能力及延性,台后土对体系的抗震性能影响显著。台后土提高了体系抗侧承载力及刚度,但亦造成正负向受力不对称性,其中正向抗侧承载力及刚度明显高于负向,但残余承载力及位移明显小于负向。在小位移(<0.01H,H为桥台高度)下,斜交桥台的台后土压力沿埋深方向近似呈三角形分布,最大土压力位于台底;沿水平方向呈抛物线形分布,最大土压力位于距桥台锐角0.25 m处;沿纵桥向呈三角形分布,最大土压力位于台背。在大位移(≥0.01H)下,台后土靠台背处出现明显扇形塌陷区域,导致桥台顶部土压力降低,沿埋深方向开始呈双折线分布,沿水平方向呈三折线分布,最大土压力位置不变;沿纵桥向呈双折线分布,最大土压力与台背距离随加载位移逐渐增加。试验结束时,桥台顶部塌陷区域深度近500 mm,宽度近600 mm。加载过程中桥台基本为刚体,出现平动及转动位移;由于部分台后土流动至钢桩前侧,钢桩顶部产生朝向台后土方向的局部累积变形,桩身水平变形在埋深0.25 m处出现拐点及最大值,而非桩顶,试验结束后无明显残余变形。

关键词：桥梁工程桥台-桩-土相互作用往复加载拟静力试验 H形钢桩整体式斜交桥台后土压力

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BTRC和BRRC加固混凝土梁的抗冲击性能试验研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2023年第1期45卷 25-34页

作者：吕杨张煜吴学乾王大永张永权张学杰天津城建大学天津市土木结构保护加固重点实验室天津300384 中铁一局集团天津建设工程有限公司天津300250 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

采用落锤冲击试验机开展普通钢筋混凝土梁、玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)和玄武岩纤维筋(BRRC)加固梁的抗冲击性能试验研究,其中,采用未加固钢筋混凝土梁1根、不同面积BTRC和BRRC加固的钢筋混凝土梁各2根。通过分析失效破坏过程、冲击... 详细信息

采用落锤冲击试验机开展普通钢筋混凝土梁、玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)和玄武岩纤维筋(BRRC)加固梁的抗冲击性能试验研究,其中,采用未加固钢筋混凝土梁1根、不同面积BTRC和BRRC加固的钢筋混凝土梁各2根。通过分析失效破坏过程、冲击力时程曲线、支座反力时程曲线、位移时程曲线、冲击力—挠度曲线以及支座反力—挠度曲线,对BTRC和BRRC加固钢筋混凝土梁的抗冲击性能进行研究。结果表明,BTRC和BRRC加固层能有效提高试验梁的抗冲击承载力,减小试验梁的最大变形和残余变形;加固方式和配筋率/配网率对试验梁的最大变形和残余变形影响不明显;加固层中纤维网断裂和纤维筋锚固端脱粘会消耗锤头部分动能,使得加固梁的整体变形耗能占比低于普通钢筋混凝土梁。

关键词：玄武岩纤维网玄武岩纤维筋钢筋混凝土梁落锤冲击加固

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SMA-摩擦阻尼器对索穹顶结构减震性能分析及设计方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第10期56卷 1078-1089页

作者：芦燕罗奇星王明威王月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 天津大学滨海工业研究院有限公司天津300452

针对大跨空间结构减震控制问题,采用了一种适用于大跨空间结构的SMA-摩擦阻尼器,该阻尼器将形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的超弹性特性与摩擦阻尼器的高耗能特性相结合.以天津理工大学体育馆的索穹顶结构为研究对象,通过计算附... 详细信息

针对大跨空间结构减震控制问题,采用了一种适用于大跨空间结构的SMA-摩擦阻尼器,该阻尼器将形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的超弹性特性与摩擦阻尼器的高耗能特性相结合.以天津理工大学体育馆的索穹顶结构为研究对象,通过计算附加模态阻尼比,得到了阻尼器的优先布置位置.基于多尺度有限元模型,研究了索穹顶结构的减震性能及SMA-摩擦阻尼器在地震中的力学性能.结果表明:在天津理工大学体育馆索穹顶结构中,阻尼器应优先替换内圈撑杆.随着地震动强度由0.07g增至0.40g,阻尼器滑动位移提升,减震性能增强,跨中节点竖向峰值加速度减震率平均值由11.97%增至30.35%,跨中节点竖向峰值位移减震率平均值由27.46%增至37.10%,杆件峰值应力减震率平均值由8.29%增至11.55%.该索穹顶结构一阶自振频率较低,与长周期地震动的傅里叶幅值集中区域接近,在长周期地震动下会有更大的动力响应,导致阻尼器滑动位移变大,耗能能力增强,结构竖向峰值加速度减震率和杆件峰值应力减震率平均值可达36.85%和15.13%,减震效果优于普通地震动.最后,对影响阻尼器滞回性能的力学参数高强螺栓预紧力和合金丝数量进行参数化分析,并结合阻尼器在结构中的受力,得到了阻尼器的力学参数设计方法,可供实际设计时参考.

关键词：索穹顶结构 SMA-摩擦阻尼器地震作用减震分析多尺度有限元模型

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不同胶结和孔隙比结构性黏土的人工制备及压缩特性研究

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工程地质学报 2025年

作者：加瑞王明辉乔小利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交通运输部天津水运工程科学研究院

室内外试验表明部分天然沉积黏土具有较强的结构性（粒间胶结和大孔隙），而黏土的结构性会直接影响地基的变形计算，因此对不同胶结和孔隙比结构性黏土的压缩特性进行深入研究具有重要的工程意义。本文综述了室内人工制备结构性黏土的... 详细信息

室内外试验表明部分天然沉积黏土具有较强的结构性（粒间胶结和大孔隙），而黏土的结构性会直接影响地基的变形计算，因此对不同胶结和孔隙比结构性黏土的压缩特性进行深入研究具有重要的工程意义。本文综述了室内人工制备结构性黏土的制样材料，归纳了击实法和固结法制备结构性黏土的主要步骤，并推导了不同胶结和孔隙比结构性黏土制备时所需制样材料质量的计算公式。通过侧限压缩试验研究了胶结和孔隙比对结构性黏土压缩特性的影响，试验结果表明在相同初始孔隙比条件下，随着水泥掺量的增加，结构屈服应力逐渐增大；水泥掺量（胶结强度）越大，结构性黏土的结构破损速率越大；在相同水泥掺量条件下，初始孔隙比越小，结构屈服应力越大；初始孔隙比越大，高岭结构性黏土的结构破损速率相对越大，即超过结构屈服应力后的压缩指数越大。

关键词：结构性黏土胶结强度初始孔隙比压缩特性结构屈服应力水泥掺量

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新型非对称惯容NES减震控制性能研究

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振动与冲击 2023年第2期42卷 116-125页

作者：刘志彬谭平王菁菁陈洋洋广州大学土木工程学院广州510405 广州大学广东省地震工程与应用技术重点实验室广州510405 广州大学工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广州510405 广州大学工程抗震研究中心广州510405

为提高控制装置的减震性能及减小附加阻尼器的质量,基于非对称非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)提出一种附加惯容器的新型控制装置——非对称惯容NES。根据非对称惯容NES系统的工作原理推导出运动方程;在脉冲型荷载作用下进行... 详细信息

为提高控制装置的减震性能及减小附加阻尼器的质量,基于非对称非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)提出一种附加惯容器的新型控制装置——非对称惯容NES。根据非对称惯容NES系统的工作原理推导出运动方程;在脉冲型荷载作用下进行控制参数数值优化,分析非对称惯容NES的能量鲁棒性和频率鲁棒性。分析地震作用下结构与控制装置响应,研究主体结构刚度变化前后的控制性能。应用数值小波变换对体系的地震响应时程进行功率谱分析,从能量的角度研究控制装置的减振机理。研究结果表明,非对称惯容NES具有极强的能量鲁棒性和频率鲁棒性,在地震作用过程中能有效减小顶层加速度峰值且所需行程更小,能在更广频域内与主体结构发生共振,因而其减震效率更高。非对称惯容NES减震控制性能与已有的非对称NES相当甚至更优,并能够减小40%阻尼器质量,在实际应用中具有更广阔的前景。

关键词：非对称非线性能量阱(NES) 惯容器能量鲁棒性频率鲁棒性小波分析

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序列型地震作用下地铁车站损伤分析

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岩土工程学报 2023年第8期45卷 1586-1594页

作者：钟紫蓝冯立倩史跃波温卫平赵密北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

以往地下结构抗震分析中,通常只关注单次地震作用下结构峰值响应,对地下结构在序列型地震动下损伤机理认识不足。聚焦序列型地震动下地铁车站的损伤分析,以揭示余震对地下结构损伤的影响规律并探究合理的结构抗震性能指标。挑选7条真实... 详细信息

以往地下结构抗震分析中,通常只关注单次地震作用下结构峰值响应,对地下结构在序列型地震动下损伤机理认识不足。聚焦序列型地震动下地铁车站的损伤分析,以揭示余震对地下结构损伤的影响规律并探究合理的结构抗震性能指标。挑选7条真实主余震序列,通过地震动反演生成下卧基岩序列地震记录。考虑序列地震动方向性和相对强度的影响,开展土-地下结构系统非线性动力时程分析,并采用峰值层间位移角,残余层间位移角和Park-Ang指数评估地下结构地震损伤。分析结果表明,余震的方向性对损伤的影响呈现不规律性。主余震相对强度较大时,余震引起主震震损后的地下结构向更高级损伤状态跃迁。在地下结构地震损伤评价指标选择方面,残余层间位移角受主余震的相对方向影响显著,而峰值层间位移角无法反映余震强度小于主震时对结构造成的损伤,均不适合作为表征余震造成地下结构附加损伤的指标。而Park-Ang指数除能反映过度变形损伤外还能反映累积滞回能量耗散,能较好地表征结构在主余震下的真实损伤,较适合作为序列型地震作用下地下结构损伤评价指标。

关键词：序列型地震动地下结构增量损伤非线性时程分析地铁车站

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基于强化学习的水下振动台时滞补偿与控制优化

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工程力学 2023年第12期40卷 65-75页

作者：汤继川李宁李忠献天津大学建筑工程学院天津300350 南洋理工大学土木与环境工程学院新加坡639798 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(天津大学) 天津300350

开展水下地震模拟振动台试验时,振动台多向振动受到的水体动力效应十分复杂、难于补偿,因而在试验前合理考虑台体实际加载能力与精度十分重要。该文考虑水深、激励频率和运动方向等因素,开展水-振动台系统控制性能的影响研究。通过实测... 详细信息

开展水下地震模拟振动台试验时,振动台多向振动受到的水体动力效应十分复杂、难于补偿,因而在试验前合理考虑台体实际加载能力与精度十分重要。该文考虑水深、激励频率和运动方向等因素,开展水-振动台系统控制性能的影响研究。通过实测数据辨识水-振动台系统的数学模型,提出基于模型的前馈补偿与强化学习结合的数据驱动混合控制方法。根据DDPG算法利用位移指令的误差数据离线训练Actor-Critic网络,并将之用于实时修正基于模型的补偿指令。通过与前馈补偿方法对比,开展了不同水深、激励频率和振动台运动方向的50组水下振动台测试验证及性能评价。结果表明:随着水深与激励频率增加,控制性能下降;水深对振动台垂直向运动影响更大;与基于模型方法相比,在水深2 m垂直向运动的设备最不利条件下,该文所提控制方法的性能指标J_(1)和J_(2)分别提升了6.54%和7.52%。所提方法在考虑水-振动台系统动力非线性控制时具有优良的时滞补偿性能,且是一种宽频带补偿方法。

关键词：水下振动台基于模型控制强化学习水-振动台动力相互作用时滞补偿优化

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铝合金弦支穹顶结构稳定性研究

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空间结构 2024年第1期30卷 16-22,37页

作者：臧倩刘红波陈志华应皎洁河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 东南大学土木工程学院江苏南京211189 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

铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性好等优点,在大跨度空间结构中应用广泛,单层网壳为其主要应用形式.已有研究表明,单层网壳存在不可忽视的稳定性问题.为提高铝合金单层网壳结构的稳定性能,通过引入预应力索撑体系,提出了铝合金弦支穹... 详细信息

铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性好等优点,在大跨度空间结构中应用广泛,单层网壳为其主要应用形式.已有研究表明,单层网壳存在不可忽视的稳定性问题.为提高铝合金单层网壳结构的稳定性能,通过引入预应力索撑体系,提出了铝合金弦支穹顶结构的概念.经对结构的整体稳定性能进行对比及参数化研究,发现预应力索撑体系的引入可以有效地提高铝合金单层网壳的稳定性,结构矢跨比越小,效果越明显,最大提升幅度可达80.8%;预应力索撑体系对铝合金单层网壳稳定承载力的提高率是其对单层钢网壳承载力提高率的2.7倍;铝合金弦支穹顶的稳定承载力与初始几何缺陷负相关,与撑杆高度正相关.

关键词：铝合金弦支穹顶预应力稳定性

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临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

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重庆大学学报 2022年第7期45卷 37-44页

作者：刘鑫菊郑刚周海祚何晓佩王恩钰郭知一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 天津大学建筑工程学院天津300072

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis3D)数值模拟计... 详细信息

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。

关键词： BPNN模型基坑开挖隧道工程案例

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