检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学与技术 2023年第6期55卷 132-141页

作者：张杰聂如松黄茂桐谭永长肖玲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

离散元法(DEM)是研究非饱和土力学性质的重要方法,其模拟的可靠性取决于非饱和接触模型细观参数的准确标定。目前,对非饱和接触模型细观参数的标定方法缺乏系统研究。本文提出一种基于柔性边界的标定离散元(DEM)中非饱和接触模型细观参... 详细信息

离散元法(DEM)是研究非饱和土力学性质的重要方法,其模拟的可靠性取决于非饱和接触模型细观参数的准确标定。目前,对非饱和接触模型细观参数的标定方法缺乏系统研究。本文提出一种基于柔性边界的标定离散元(DEM)中非饱和接触模型细观参数的方法,对非饱和接触模型细观参数进行系统标定,并通过参数敏感性分析揭示了非饱和接触模型中细观参数与宏观力学性质的相关性。首先,通过正交试验设计对细观参数的取值范围进行优化,分析细观参数对宏观响应的敏感性,结果表明:非饱和土的割线模量E_(50)主要受摩擦系数μ、吸力ψ、杨氏模量E的影响,影响程度为μ>ψ>E;非饱和土的峰值强度Sp主要受吸力ψ、摩擦系数μ的影响,其影响程度为ψ>μ>E。其次,根据敏感性分析结果确定相关宏观响应的显著影响参数,利用基于中心复合试验设计(CCD)的响应面分析方法建立非饱和土宏观力学参数与显著影响参数之间的回归方程。再次,根据回归方程建立非饱和土细观参数的最优化模型,使用MATLAB中的FMINCON函数对其进行求解,获得细观参数的最优解。最后,利用获得的最优参数,模拟不同围压下非饱和土的三轴试验并与试验结果进行对比,验证所标定参数的有效性。该方法可为进一步分析非饱和土的细观力学性质提供基础。

关键词：非饱和土柔性边界细观参数标定三轴试验离散元

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水平受荷倾斜群桩模型试验及受力机理研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第3期56卷 275-288页

作者：刘畅张冰洁苗圃闫城东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

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用,其水平承载能力和桩周土体行为受到关注.设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验,针对6桩承台,对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形,相较于群直桩,同向10°... 详细信息

长期受水平荷载的工程涉及到倾斜桩的应用,其水平承载能力和桩周土体行为受到关注.设计了4组不同布桩方式的室内倾斜群桩水平加荷模型试验,针对6桩承台,对比分析了倾斜群桩的桩身位移、桩身内力及桩周土体变形,相较于群直桩,同向10°、对称10°和对称20°的倾斜群桩水平承载力分别提高了13.3%、28.3%和75.0%,桩顶最大水平位移依次减小了21.3%、35.6%和53.9%,倾斜群桩的桩身内力较小,侧摩阻力较大,桩顶土体水平位移最多减少了48.9%,桩底土体竖向位移最多减小了56.4%.建立了承台-倾斜群桩-土体在水平荷载作用下的精细化有限元模型,进一步分析了足尺条件下不同布桩方式倾斜群桩与土体的相互作用.直桩抵抗水平荷载的作用主要由土体沿桩身法向抗力提供,而倾斜群桩在水平荷载下产生较大的侧摩阻力,且斜桩侧摩阻力水平分量在抵抗水平荷载中发挥重要作用,对称20°倾斜群桩中侧摩阻力水平分量占比高达35%,所以其水平荷载能力更强,显著提高结构的抗侧刚度.承台与桩连接方式的改变没有影响其受力模式,刚接时桩顶存在负弯矩,更有利于减小桩身弯矩和桩顶位移.合理布置的倾斜群桩可以在水平荷载下发挥显著作用.

关键词：水平荷载倾斜群桩模型试验有限元模拟受力机理

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桥梁风工程机器学习研究进展

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中国公路学报 2023年第8期36卷 1-13页

作者：赖马树金李文杰冯辉周旭曦张泽宇陈文礼李惠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 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 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 哈尔滨工业大学(深圳)粤港澳数据驱动下的流体力学与工程应用联合实验室广东深圳518055

自然风场复杂风况参数、非线性气动力与流固耦合作用等是桥梁风工程面临的系列主要挑战。在过去几十年中,风洞试验、CFD数值模拟和结构健康监测(SHM)积累了大量桥梁结构风与风效应数据,这为风工程的研究提供了宝贵的数据资源。由于具有... 详细信息

自然风场复杂风况参数、非线性气动力与流固耦合作用等是桥梁风工程面临的系列主要挑战。在过去几十年中,风洞试验、CFD数值模拟和结构健康监测(SHM)积累了大量桥梁结构风与风效应数据,这为风工程的研究提供了宝贵的数据资源。由于具有良好的非线性表征能力、强大的优化算法、优异的泛化性能和灵活的网络结构,近年来机器学习(尤其是深度学习)在非线性科学和工程问题中取得了巨大成功。融合机器学习算法和大数据的数据驱动方法有助于克服桥梁风工程所面临的挑战,并从海量数据中挖掘物理新知识。目前机器学习方法已应用于风工程研究的各个领域,例如风环境、空气动力学、风致振动、气动优化和控制以及风灾害评估等。为系统总结梳理该领域的最新研究成果,从桥梁风环境机器学习预测、结构风压和气动力机器学习预测、桥梁风振机器学习预测3个方面重点介绍机器学习方法在桥梁风工程中的应用进展。

关键词：桥梁工程风工程综述机器学习风致振动

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桥塔附近油罐车火灾和爆炸联合作用下斜拉桥动力响应

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第6期54卷 2257-2270页

作者：田力周建胜朱劲松张晗奇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

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了一座双塔钢斜拉桥三维空间有限元模型,分析了桥塔附近油罐车火灾单独作用下斜拉桥的温度分布特征和结构响应;其次,验证了综合考虑高温软化效应和高应变率效应的钢材本构模型可靠性,分析了桥塔附... 详细信息

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了一座双塔钢斜拉桥三维空间有限元模型,分析了桥塔附近油罐车火灾单独作用下斜拉桥的温度分布特征和结构响应;其次,验证了综合考虑高温软化效应和高应变率效应的钢材本构模型可靠性,分析了桥塔附近火灾和爆炸联合作用下斜拉桥关键构件的局部破坏特征和桥梁整体位移响应;第三,研究了燃烧时间和爆炸当量对桥塔在火灾下抗爆性能的影响;最后,分析了桥塔在火灾和爆炸联合作用下的倒塌过程。研究结果表明:由于热膨胀效应,火灾在短时间内便可导致桥塔等受压构件的应力迅速增大;火灾初期,桥塔受火侧产生远离火灾方向的侧向位移,随着火灾继续发展,桥塔受火侧的承载力逐渐下降,桥塔受火侧的侧向位移逐渐向火灾方向发展,最大达到了0.21 m;火灾燃烧时间越长或爆炸当量越大,桥塔在火灾爆炸作用下产生的局部破坏越严重;合理布置横隔板可有效提高桥塔的抗爆性能;火灾和爆炸联合作用下,桥塔整体产生朝向爆炸源方向的侧向位移,随着燃烧时间延长,桥塔在爆炸荷载下产生的侧向位移逐渐增大。

关键词：火灾爆炸斜拉桥桥塔有限元分析

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平身科斗栱抗震性能试验研究及有限元分析

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建筑结构学报 2023年第10期44卷 74-85页

作者：薛建阳凌怀泉宋德军吴晨伟郭瀚泽西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

以沈阳故宫颐和殿单翘单昂五踩平身科斗栱为原型,参照清工部《工程做法则例》,制作了两攒足尺平身科斗栱。通过沿出踩和面宽方向加载的低周反复荷载试验,得到斗栱的破坏模式、滞回特性、刚度和承载力退化、延性及耗能性能。结果表明:斗... 详细信息

以沈阳故宫颐和殿单翘单昂五踩平身科斗栱为原型,参照清工部《工程做法则例》,制作了两攒足尺平身科斗栱。通过沿出踩和面宽方向加载的低周反复荷载试验,得到斗栱的破坏模式、滞回特性、刚度和承载力退化、延性及耗能性能。结果表明:斗栱的主要破坏特征是大斗与平板枋之间的馒头榫受剪破坏、大斗横纹受压劈裂以及单翘劈裂,枋与桁间拔榫,模型整体转动变形;沿出踩方向加载的斗栱捏缩效应明显,承载力和耗能较面宽方向差,两者刚度和承载力退化显著,但位移延性系数均值超过5.0,变形能力较强。建立斗栱有限元模型并进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。进行了竖向荷载、摩擦系数、木材弹性模量和横纹径向抗压强度对斗栱抗震性能影响的参数分析,结果表明竖向荷载和摩擦系数越大,斗栱的抗侧刚度和承载力越大,而木材弹性模量和横纹径向抗压强度对模型抗侧刚度和承载力影响较小。

关键词：古建筑木结构平身科斗栱低周反复荷载试验有限元分析抗震性能

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基于小波字典的风速数据重构的压缩感知方法

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振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 684-689,824页

作者：朱一凯余哲帆陈安妮万华平东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 浙江大学建筑工程学院杭州310058

由于风速具有明显的非平稳性,常用字典的压缩感知(compressed sensing,简称CS)方法对于风速信号重构效果不佳,故引入基于小波字典的压缩感知方法,用于重构风速缺失数据,有效提升了风速信号的重构精度。通过风速仿真数据和广州塔的监测... 详细信息

由于风速具有明显的非平稳性,常用字典的压缩感知(compressed sensing,简称CS)方法对于风速信号重构效果不佳,故引入基于小波字典的压缩感知方法,用于重构风速缺失数据,有效提升了风速信号的重构精度。通过风速仿真数据和广州塔的监测风速数据验证了本研究方法的有效性,并研究了数据缺失工况、正则化参数、小波字典层数和小波类型对风速信号重构效果的影响。结果表明,基于小波字典的压缩感知方法可有效重构缺失的风速信号。

关键词：压缩感知风速数据重构小波字典

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基于T-P模型的桩-桩水平振动相互作用研究

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工程力学 2023年第1期40卷 87-99页

作者：江杰柴文成张探龙逸航广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向... 详细信息

为精确揭示桩-土动力相互作用,弥补动力Winkler地基-Bernoulli-Euler梁模型(E-W模型)在桩-桩水平振动分析中的不足。考虑土体剪切效应和桩身剪切变形,建立Pasternak-Timoshenko模型(T-P模型)模拟桩-土动力相互作用,推导水平动力和竖向荷载共同作用下的主动桩水平振动解析解。在此基础上,根据桩-桩动力相互作用原理,建立被动桩水平振动控制方程,运用传递矩阵法考虑土体分层特性,利用初参数法计算桩-桩动力相互作用因子;与已有文献进行对比,验证计算结果的正确性。通过参数分析表明:土体剪切效应对水平动力相互作用因子有增强效果;在给定桩土参数的情况下,主动桩和被动桩存在“有效桩长”(L_(d)=10d~15d);当桩身长径比在L/d=5~10范围内时,不宜忽略桩身剪切变形对动力相互作用因子的影响;竖向荷载对水平-摇摆耦合作用因子的影响最为显著。

关键词： Pasternak-Timoshenko模型层状土多向荷载水平振动桩-桩动力相互作用因子

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枢纽车站结构地震响应特征

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工程力学 2023年第4期40卷 1-11页

作者：丁阳石运东宗亮尤碧施刘倩程俊森徐松涛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

枢纽车站结构一般由大跨空间屋盖结构和下部混凝土框架结构组成,还包括管道系统等非结构部件,研究多因素影响下的枢纽车站复杂结构地震响应特征对于保证其抗震安全性具有重要意义。该文经过大量调研选取4个典型枢纽车站结构,采用有限元... 详细信息

枢纽车站结构一般由大跨空间屋盖结构和下部混凝土框架结构组成,还包括管道系统等非结构部件,研究多因素影响下的枢纽车站复杂结构地震响应特征对于保证其抗震安全性具有重要意义。该文经过大量调研选取4个典型枢纽车站结构,采用有限元方法分析其地震响应特征,结果表明:枢纽车站结构呈“上柔下刚”的特点;从结构基底至屋盖结构顶部地震响应经历2次放大,屋盖结构为竖向地震敏感型结构,下部框架结构层间位移分布规律与普通框架的不同;考虑场地土后,枢纽车站结构自振频率均降低,屋盖结构变形增大、杆件应力分布趋于均匀;对于不同的枢纽车站结构,地震响应的最不利地震动震源机制不同;下部结构框架需考虑地震动行波效应的不利影响,屋盖结构可不考虑行波效应;屋盖吊挂管道系统地震响应从车站结构基底到管道系统经历3次放大,枢纽车站中管道系统抗震性能分析必须考虑主体结构对其地震响应的放大。

关键词：枢纽车站结构地震响应特征屋盖结构下部结构管道系统场地土震源机制

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饱和度对混凝土三轴抗压强度的影响试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第8期56卷 870-877页

作者：崔健鹿羿张惠申蔡润杰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

混凝土结构服役环境非常复杂,其孔隙中自由水饱和度和受力状态因服役环境不同而有较大的区别.为研究不同含水饱和度混凝土在三向受力状态下的力学性质,本文通过干燥、真空饱水、自然蒸发3个步骤制作了0、50%和100%3种饱和度、2种强度等... 详细信息

混凝土结构服役环境非常复杂,其孔隙中自由水饱和度和受力状态因服役环境不同而有较大的区别.为研究不同含水饱和度混凝土在三向受力状态下的力学性质,本文通过干燥、真空饱水、自然蒸发3个步骤制作了0、50%和100%3种饱和度、2种强度等级的混凝土试件.试验采用了长径比2∶1的圆柱体和边长50 mm的立方体两种形状的试件.对总共60余个混凝土试件进行了无侧限单轴压缩试验和不同围压下的三轴压缩试验.试验结果表明:随着饱和度的增加,混凝土材料的单轴抗压强度逐渐降低,且普通强度混凝土的下降幅度比高强度混凝土高;在围压条件下,不同含水饱和度的混凝土试件轴向抗压强度均有所提高,普通强度混凝土的三轴强度比高强混凝土提高的幅度更大,且饱和度高的试件对侧向压力更为敏感,这主要是由于多向应力条件下产生的孔隙水压力作用;根据所得到的试验结果,基于Mohr-Coulomb强度准则建立了考虑饱和度影响的混凝土强度模型,用于指导混凝土结构在不同湿度服役环境下的设计,提高设计的可靠性.

关键词：混凝土孔隙水饱和度三轴压缩抗压强度

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基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 639-646页

作者：蔡建国钱润民陈中向冯健东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学土木工程学院南京211189

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型... 详细信息

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

关键词：装配式混凝土箱体挡墙结构受力机理数值模拟拓扑优化拉压杆模型

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