2013年第35卷第6期文章目次
2013, 35(6):1-6.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.001
摘要:
软土地铁盾构隧道运营后，受各种内外部因素影响，隧道产生较大的不均匀沉降，进而产生不同程度的环缝张开,严重影响运营安全。在综合考虑隧道衬砌几何尺寸、纵向曲率半径及沿隧道纵向抗压抗拉刚度比基础上,同时考虑认识不确定性及随机不确定性，通过区间Monte Carlo抽样模拟计算环缝张开的失效概率区间。讨论了环缝失效概率随不同纵向曲率半径及衬砌环沿隧道纵向不同抗压抗拉刚度比的变化情况，定量化的得到两者在一定失效概率区间下的控制范围。为地铁运营养护决策的制定、优化结构和防水设计提供依据。
软土地铁盾构隧道运营后，受各种内外部因素影响，隧道产生较大的不均匀沉降，进而产生不同程度的环缝张开,严重影响运营安全。在综合考虑隧道衬砌几何尺寸、纵向曲率半径及沿隧道纵向抗压抗拉刚度比基础上,同时考虑认识不确定性及随机不确定性，通过区间Monte Carlo抽样模拟计算环缝张开的失效概率区间。讨论了环缝失效概率随不同纵向曲率半径及衬砌环沿隧道纵向不同抗压抗拉刚度比的变化情况，定量化的得到两者在一定失效概率区间下的控制范围。为地铁运营养护决策的制定、优化结构和防水设计提供依据。
2013, 35(6):7-15.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.002
摘要:
为了研究垃圾土蠕变降解沉降特性，选取重庆市某垃圾场典型试样，基于室内蠕变观测试验得到蠕变降解沉降过程曲线（0~330 d），建立了符合其沉降变形特性的PTH计算模型，验证了该模型合理性，同时对沉降影响因素进行了详细分析。结果表明，因外部应力和内部蠕变降解引起的沉降总量可达试样高度的33.2%，渗滤液在前期的溢出量受外部荷载和有机物含量的控制；垃圾土中有机物的降解规律可用Richards 模型来表示，累计沉降量和累计渗滤液产量之间符合指数函数关系；有利于初期压缩变形和后期降解沉降的最优有机物含量区间为29.1%～36.47%；内部温度监测结果显示，20～41 ℃是一个可加快内部有机物降解速率的温度区间，且在41 ℃时作用最大。
为了研究垃圾土蠕变降解沉降特性，选取重庆市某垃圾场典型试样，基于室内蠕变观测试验得到蠕变降解沉降过程曲线（0~330 d），建立了符合其沉降变形特性的PTH计算模型，验证了该模型合理性，同时对沉降影响因素进行了详细分析。结果表明，因外部应力和内部蠕变降解引起的沉降总量可达试样高度的33.2%，渗滤液在前期的溢出量受外部荷载和有机物含量的控制；垃圾土中有机物的降解规律可用Richards 模型来表示，累计沉降量和累计渗滤液产量之间符合指数函数关系；有利于初期压缩变形和后期降解沉降的最优有机物含量区间为29.1%～36.47%；内部温度监测结果显示，20～41 ℃是一个可加快内部有机物降解速率的温度区间，且在41 ℃时作用最大。
2013, 35(6):16-21.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.003
摘要:
研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算，考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算，进而通过算例计算，分析了降雨过程中及降雨之后，边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响，并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天，而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。
研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算，考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算，进而通过算例计算，分析了降雨过程中及降雨之后，边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响，并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天，而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。
2013, 35(6):22-27.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.004
摘要:
研究高温高含冰量冻土的蠕变特性，采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验，利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明，温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加，每级压力下冻土的瞬时应变在总应变中所占的比例逐渐减小。回归分析发现，瞬时剪切模量与负温的绝对值呈线性关系，而延迟剪切模量和粘滞系数与负温的绝对值之间为幂函数关系；当冻土的含水量达到46%时，各参数均出现峰值，而后缓慢减小，此结果与低温冻土有所差别。
研究高温高含冰量冻土的蠕变特性，采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验，利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明，温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加，每级压力下冻土的瞬时应变在总应变中所占的比例逐渐减小。回归分析发现，瞬时剪切模量与负温的绝对值呈线性关系，而延迟剪切模量和粘滞系数与负温的绝对值之间为幂函数关系；当冻土的含水量达到46%时，各参数均出现峰值，而后缓慢减小，此结果与低温冻土有所差别。
2013, 35(6):28-32.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.005
摘要:
把浅埋盾构隧道简化为半无限平面的挖孔问题，采用平面弹性理论的复变函数方法，推导了反应位移法中浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的解析公式。设定不同的埋深和土体泊松比，计算了隧道周边的压缩和剪切地基弹簧刚度，讨论了隧道埋深和土体泊松比对刚度的影响，以及压缩和剪切地基弹簧刚度的关系。结果表明：浅埋隧道与深埋隧道的地基弹簧刚度存在差异；隧道埋深和土体泊松比对地基弹簧刚度的大小和分布规律影响很大；浅埋隧道的剪切与压缩地基弹簧刚度之比沿隧道周边变化。
把浅埋盾构隧道简化为半无限平面的挖孔问题，采用平面弹性理论的复变函数方法，推导了反应位移法中浅埋盾构隧道地基弹簧刚度的解析公式。设定不同的埋深和土体泊松比，计算了隧道周边的压缩和剪切地基弹簧刚度，讨论了隧道埋深和土体泊松比对刚度的影响，以及压缩和剪切地基弹簧刚度的关系。结果表明：浅埋隧道与深埋隧道的地基弹簧刚度存在差异；隧道埋深和土体泊松比对地基弹簧刚度的大小和分布规律影响很大；浅埋隧道的剪切与压缩地基弹簧刚度之比沿隧道周边变化。
2013, 35(6):33-39.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.006
摘要:
在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时，由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大，临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡，利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数，设计了6种随机变量的标准差组合，假定了随机变量的4种抽样范围，利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析，研究发现：只有一个随机变量的前提下，滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系，在其它条件相同的情况下，伪蒙特卡罗法抽样范围越大，伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小，反之亦然；伪蒙特卡罗法抽样次数越大，伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大，反之亦然。对均质边坡，可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。
在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时，由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大，临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡，利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数，设计了6种随机变量的标准差组合，假定了随机变量的4种抽样范围，利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析，研究发现：只有一个随机变量的前提下，滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系，在其它条件相同的情况下，伪蒙特卡罗法抽样范围越大，伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小，反之亦然；伪蒙特卡罗法抽样次数越大，伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大，反之亦然。对均质边坡，可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。
2013, 35(6):40-45.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.007
摘要:
公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响，为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座经过冻融循环后的承载力变化情况，采用标准冻融试验箱对氯丁橡胶支座进行25、50、75、100次的冻融循环处理并进行轴心受压试验，研究其在不同冻融循环次数的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、弹性模量等各项性能指标的变化，并与标准试件进行对比分析。结果表明经过冻融循环处理的氯丁橡胶支座更容易发生脆性破坏，且钢板外露、裂缝等破坏现象比标准试件更严重。随着冻融循环次数的增加，冻融程度的加深，氯丁橡胶支座极限承载力、极限抗压强度、抗压弹性模量都逐渐降低；采用最小二乘法得出50 a抗压强度和抗压弹性模量的衰减曲线和衰减公式，其变化趋势基本符合指数函数规律。冻融循环后的公路桥梁板式氯丁橡胶支座的各项力学性能指标显著降低，因此应严格控制公路桥梁板式氯丁橡胶支座的温度适用范围，并建议提高其最低适用温度，在寒冷地区尽量采用天然橡胶支座。
公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响，为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座经过冻融循环后的承载力变化情况，采用标准冻融试验箱对氯丁橡胶支座进行25、50、75、100次的冻融循环处理并进行轴心受压试验，研究其在不同冻融循环次数的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、弹性模量等各项性能指标的变化，并与标准试件进行对比分析。结果表明经过冻融循环处理的氯丁橡胶支座更容易发生脆性破坏，且钢板外露、裂缝等破坏现象比标准试件更严重。随着冻融循环次数的增加，冻融程度的加深，氯丁橡胶支座极限承载力、极限抗压强度、抗压弹性模量都逐渐降低；采用最小二乘法得出50 a抗压强度和抗压弹性模量的衰减曲线和衰减公式，其变化趋势基本符合指数函数规律。冻融循环后的公路桥梁板式氯丁橡胶支座的各项力学性能指标显著降低，因此应严格控制公路桥梁板式氯丁橡胶支座的温度适用范围，并建议提高其最低适用温度，在寒冷地区尽量采用天然橡胶支座。
2013, 35(6):46-50.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.008
摘要:
针对受冲切混凝土板中常存在水平受拉劈裂段情况，基于二次抛物线屈服准则，考虑冲切斜锥面混凝土受压和纵筋平面内混凝土受拉极限并存的临界状态，建立了带有沿纵筋平面水平劈裂段（简称平裂段）的曲母线冲切破坏斜锥面组合错动模型，求得了冲切承载力上限解，并进一步推广导出了任意次（含二次）抛物线准则下的冲切抗力统一解；基于理论解，对二次抛物线准则冲切模型进行了简化和可靠度计算，结果表明，简化公式计算值与试验值（231块板）之比的变异系数为0.201，离散性较直母线破坏斜锥面带平裂段组合模型（0.250）更小，且略优于规范公式（0.202），均值为0.940，明显优于现行规范（0.799），可供工程设计应用。
针对受冲切混凝土板中常存在水平受拉劈裂段情况，基于二次抛物线屈服准则，考虑冲切斜锥面混凝土受压和纵筋平面内混凝土受拉极限并存的临界状态，建立了带有沿纵筋平面水平劈裂段（简称平裂段）的曲母线冲切破坏斜锥面组合错动模型，求得了冲切承载力上限解，并进一步推广导出了任意次（含二次）抛物线准则下的冲切抗力统一解；基于理论解，对二次抛物线准则冲切模型进行了简化和可靠度计算，结果表明，简化公式计算值与试验值（231块板）之比的变异系数为0.201，离散性较直母线破坏斜锥面带平裂段组合模型（0.250）更小，且略优于规范公式（0.202），均值为0.940，明显优于现行规范（0.799），可供工程设计应用。
2013, 35(6):51-57.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.009
摘要:
基于弹性模量缩减法建立了钢桁架梁桥构件安全系数和结构整体安全系数的便捷计算方法，进而提出了结构两层面安全分析和优化方法。首先引入广义屈服准则考虑组合内力作用，根据能量守恒原则确定单元弹性模量缩减策略，利用线弹性有限元法开展迭代计算，求得各迭代步单元承载比，利用迭代首步和末步结果分别确定钢桁架梁桥构件层面和结构层面的安全系数，根据迭代过程各单元承载比的变化，识别高承载构件和低承载构件，据此开展钢桁架梁桥两层面安全分析。结合两层面安全系数之间的定量关系，通过调整高承载和低承载构件的截面强度，使钢桁架梁桥的承载状态和材料消耗得到优化。算例分析表明，该方法具有较高的计算精度，而且能够通过线弹性方法实现复杂结构的安全分析与结构优化，避免了繁琐的非线性分析和优化计算过程。
基于弹性模量缩减法建立了钢桁架梁桥构件安全系数和结构整体安全系数的便捷计算方法，进而提出了结构两层面安全分析和优化方法。首先引入广义屈服准则考虑组合内力作用，根据能量守恒原则确定单元弹性模量缩减策略，利用线弹性有限元法开展迭代计算，求得各迭代步单元承载比，利用迭代首步和末步结果分别确定钢桁架梁桥构件层面和结构层面的安全系数，根据迭代过程各单元承载比的变化，识别高承载构件和低承载构件，据此开展钢桁架梁桥两层面安全分析。结合两层面安全系数之间的定量关系，通过调整高承载和低承载构件的截面强度，使钢桁架梁桥的承载状态和材料消耗得到优化。算例分析表明，该方法具有较高的计算精度，而且能够通过线弹性方法实现复杂结构的安全分析与结构优化，避免了繁琐的非线性分析和优化计算过程。
2013, 35(6):58-66.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.010
摘要:
基于板考虑初始恒载效应的应变能表达，运用变分原理导出了静力平衡控制微分方程。运用伽辽金法求解得到了四边固支、简支矩形板考虑初始恒载效应的近似活载（或后期荷载）位移表达式，并运用有限元法验证了公式的正确性。各近似位移表达式简单明了，清楚地反映了前期恒载和各因素对活载位移的影响，更为直观地说明了板的恒载效应这一概念。计算分析表明：初始恒载的存在增加了板的弯曲刚度，减小了活载位移；板的恒载效应主要受恒载大小、跨厚比和边界条件等因素的影响；对于较薄或弯曲刚度较小的板，在计算分析和结构设计中应考虑这种恒载效应对承受活载(或后期荷载)作用的受力行为影响。
基于板考虑初始恒载效应的应变能表达，运用变分原理导出了静力平衡控制微分方程。运用伽辽金法求解得到了四边固支、简支矩形板考虑初始恒载效应的近似活载（或后期荷载）位移表达式，并运用有限元法验证了公式的正确性。各近似位移表达式简单明了，清楚地反映了前期恒载和各因素对活载位移的影响，更为直观地说明了板的恒载效应这一概念。计算分析表明：初始恒载的存在增加了板的弯曲刚度，减小了活载位移；板的恒载效应主要受恒载大小、跨厚比和边界条件等因素的影响；对于较薄或弯曲刚度较小的板，在计算分析和结构设计中应考虑这种恒载效应对承受活载(或后期荷载)作用的受力行为影响。
2013, 35(6):67-72.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.011
摘要:
基于概率守恒原理，推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律，并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数，根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。
基于概率守恒原理，推导出疲劳损伤和随机参数联合概率密度函数服从的演化方程。据此计算的随机疲劳损伤概率密度曲面和累积概率分布函数等值线可以给出疲劳损伤概率结构的演化规律，并用以分析给定损伤阈值的疲劳可靠度。常幅疲劳可靠度的数值解与试验结果吻合良好。给定二级载荷各自的常幅疲劳寿命概率分布参数，根据Miner准则可以较好地预测二级低高加载变幅疲劳可靠度。
2013, 35(6):73-81.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.012
摘要:
采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态，混凝土极小部分区域超出压应力极限，钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征，指出了柱节点承载的薄弱位置，给出了柱节点的极限承载力。结果表明，足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。
采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态，混凝土极小部分区域超出压应力极限，钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征，指出了柱节点承载的薄弱位置，给出了柱节点的极限承载力。结果表明，足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。
2013, 35(6):82-88.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.013
摘要:
通过分析试验数据，修正和改进了现有混凝土碳化深度预测模型中的应力影响系数和水灰比影响系数，并给出了基于可靠性分析的混凝土结构材料劣化寿命准则。分析表明：拉、压应力状态下，混凝土碳化速率分别得到促进和抑制，特别是随着拉应力水平的增加，碳化速率越来越快；通过可靠性分析可得，混凝土材料劣化概率与可靠度存在一一对应的关系，同时混凝土保护层厚度和应力水平对混凝土结构的寿命影响显著，在具有相同可靠度保障时，随着拉应力水平的提高或保护层厚度的减小，混凝土材料的劣化时间将缩短。
通过分析试验数据，修正和改进了现有混凝土碳化深度预测模型中的应力影响系数和水灰比影响系数，并给出了基于可靠性分析的混凝土结构材料劣化寿命准则。分析表明：拉、压应力状态下，混凝土碳化速率分别得到促进和抑制，特别是随着拉应力水平的增加，碳化速率越来越快；通过可靠性分析可得，混凝土材料劣化概率与可靠度存在一一对应的关系，同时混凝土保护层厚度和应力水平对混凝土结构的寿命影响显著，在具有相同可靠度保障时，随着拉应力水平的提高或保护层厚度的减小，混凝土材料的劣化时间将缩短。
2013, 35(6):89-95.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.014
摘要:
P-Δ效应是引起结构在强烈地震下倒塌的重要原因之一。由于几何非线性和材料非线性的共同作用，结构的骨架曲线会出现负刚度。为了快速求解地震作用下结构的响应函数，推导了相似弹塑性系统在同一地震波形激励下，结构的屈服水平系数与地震强度成正比的规律。基于这一规律，建立了等效单自由度体系屈服水平系数与延性系数之间的关系，即ημ曲线，提出了求解推覆曲线上每个点所对应地震强度的简化方法，从而快速建立结构的响应曲线。选择了20条实际地震动对一个六层钢框架结构进行分析，得到其16%、50%、84%分位值的顶点位移角响应曲线，并和增量动力分析对比，结果显示所提方法在响应全过程(从弹性、塑性到倒塌)都具有较高精度。
P-Δ效应是引起结构在强烈地震下倒塌的重要原因之一。由于几何非线性和材料非线性的共同作用，结构的骨架曲线会出现负刚度。为了快速求解地震作用下结构的响应函数，推导了相似弹塑性系统在同一地震波形激励下，结构的屈服水平系数与地震强度成正比的规律。基于这一规律，建立了等效单自由度体系屈服水平系数与延性系数之间的关系，即ημ曲线，提出了求解推覆曲线上每个点所对应地震强度的简化方法，从而快速建立结构的响应曲线。选择了20条实际地震动对一个六层钢框架结构进行分析，得到其16%、50%、84%分位值的顶点位移角响应曲线，并和增量动力分析对比，结果显示所提方法在响应全过程(从弹性、塑性到倒塌)都具有较高精度。
2013, 35(6):96-102.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.015
摘要:
轻质泡沫混凝土是一种拦阻冲出跑道飞机的重要阻滞材料，为了揭示其压缩力学性能及变形破坏机制，利用CSS4410电子万能试验机、Instron Dynatup9250落锤试验机以及VHS 8800高应变率系统，对密度为0.21、0.31 g/cm 3的轻质泡沫混凝土，在压缩速度2×10 -5~12 m/s范围内的力学特征、破坏及变形机理等进行了系统研究，用理论模型对不同压头面积下的挤压强度进行预测，并建立挤压压溃流动应力方程。结果表明：此材料变形、压溃碎化到压实过程中，以压溃前驱界面运动为特征，变形具有显著的局部失稳特性；压缩强度依赖密度和冲击速度；所采用的理论模型可以较准确的预测不同压头面积下的挤压强度；所建立的压溃流动应力方程可以很好的描述材料的压缩挤压力学特性。
轻质泡沫混凝土是一种拦阻冲出跑道飞机的重要阻滞材料，为了揭示其压缩力学性能及变形破坏机制，利用CSS4410电子万能试验机、Instron Dynatup9250落锤试验机以及VHS 8800高应变率系统，对密度为0.21、0.31 g/cm 3的轻质泡沫混凝土，在压缩速度2×10 -5~12 m/s范围内的力学特征、破坏及变形机理等进行了系统研究，用理论模型对不同压头面积下的挤压强度进行预测，并建立挤压压溃流动应力方程。结果表明：此材料变形、压溃碎化到压实过程中，以压溃前驱界面运动为特征，变形具有显著的局部失稳特性；压缩强度依赖密度和冲击速度；所采用的理论模型可以较准确的预测不同压头面积下的挤压强度；所建立的压溃流动应力方程可以很好的描述材料的压缩挤压力学特性。
2013, 35(6):103-111.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.016
摘要:
为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态，基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理，计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”；借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验，计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量，基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型，并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系，建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型，定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数，并基于破坏程度，得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。
为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态，基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理，计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”；借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验，计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量，基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型，并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系，建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型，定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数，并基于破坏程度，得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。
2013, 35(6):112-117.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.017
摘要:
在结构动力学和随机振动理论基础上，推导出结构脉动风总响应的实际理论组合公式，首次定义了耦合恢复力协方差矩阵这一参数，提出用于补偿背景和共振分量之间耦合项的一致耦合方法（CCM）来求解结构的总风致响应，并赋予等效静风荷载背景和共振耦合项以明确的物理含义。以某大跨屋盖结构为例，采用CCM法进行风致响应和等效静风荷载计算，通过与全模态完全二次型组合（CQC）计算结果进行对比分析，深入揭示了背景和共振耦合项的作用机理，验证了本文方法的高精度和有效性，为此类结构风致响应和等效静风荷载的精确求解和机理研究提供新的思路。
在结构动力学和随机振动理论基础上，推导出结构脉动风总响应的实际理论组合公式，首次定义了耦合恢复力协方差矩阵这一参数，提出用于补偿背景和共振分量之间耦合项的一致耦合方法（CCM）来求解结构的总风致响应，并赋予等效静风荷载背景和共振耦合项以明确的物理含义。以某大跨屋盖结构为例，采用CCM法进行风致响应和等效静风荷载计算，通过与全模态完全二次型组合（CQC）计算结果进行对比分析，深入揭示了背景和共振耦合项的作用机理，验证了本文方法的高精度和有效性，为此类结构风致响应和等效静风荷载的精确求解和机理研究提供新的思路。
2013, 35(6):118-123.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.018
摘要:
作用于大跨度膜屋盖结构上的随机风压场在统计意义上由高斯和非高斯区域构成。基于零记忆非线性转化法理论，提出了这种混合随机风压场的模拟方法，算例表明，生成的随机风压场样本能准确描述实验数据的各项统计特性。将生成的样本和利用传统方法生成的高斯随机风压样本作用于某膜屋盖结构，经风振时域分析后发现，高斯随机风压激励下结构部分构件的响应值比非高斯随机风压激励下的响应值低，这表明，随机风压荷载的非高斯特性不容忽视。文章还给出了结构不同构件的整体风振响应系数。
作用于大跨度膜屋盖结构上的随机风压场在统计意义上由高斯和非高斯区域构成。基于零记忆非线性转化法理论，提出了这种混合随机风压场的模拟方法，算例表明，生成的随机风压场样本能准确描述实验数据的各项统计特性。将生成的样本和利用传统方法生成的高斯随机风压样本作用于某膜屋盖结构，经风振时域分析后发现，高斯随机风压激励下结构部分构件的响应值比非高斯随机风压激励下的响应值低，这表明，随机风压荷载的非高斯特性不容忽视。文章还给出了结构不同构件的整体风振响应系数。
2013, 35(6):124-130.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.019
摘要:
分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素，建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型，并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液，在进行15个干湿循环后，借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法，对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下，开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值，故可取表层对流区深度为15~20 mm左右；2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时，等效氯离子扩散系数平稳增大，模型的预测精度较高；当裂缝宽度大于0.3 mm后，等效氯离子扩散系数快速增大，氯离子侵入受对流作用的影响加大；3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系，建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。
分析了横向开裂混凝土内氯离子的侵入机理及其主要影响因素，建立了基于双重孔隙介质模型的修正Fick定律氯离子扩散模型，并对持续加载下的开裂钢筋混凝土梁构件进行了氯盐干湿循环侵蚀试验。试验采用浓度为5%的NaCl溶液，在进行15个干湿循环后，借助快速氯离子含量检测RCT（Rapid Chloride Testing）法，对各裂缝处不同深度的氯离子含量进行了测定。试验结果表明：1）干湿循环侵蚀作用下，开裂混凝土表层0~20 mm范围内氯离子含量出现峰值，故可取表层对流区深度为15~20 mm左右；2）当表面裂缝宽度小于0.3 mm时，等效氯离子扩散系数平稳增大，模型的预测精度较高；当裂缝宽度大于0.3 mm后，等效氯离子扩散系数快速增大，氯离子侵入受对流作用的影响加大；3）受弯开裂混凝土等效氯离子扩散系数的劣化因子与裂缝宽度有直接关系，建议采用二次幂函数或分段函数来进行描述。
2013, 35(6):131-136.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.06.020
摘要:
对于无支架施工的长跨连续组合梁，在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时，需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此，进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验，分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律，并给出了相应的时变计算公式。研究发现，混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏；在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同，但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大，且早期增长较快，后期较慢，说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。
对于无支架施工的长跨连续组合梁，在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时，需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此，进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验，分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律，并给出了相应的时变计算公式。研究发现，混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏；在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同，但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大，且早期增长较快，后期较慢，说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。
