2020年第42卷第4期文章目次
2020, 42(4):1-9.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.047
摘要:
在刚性挡土墙后设置柔性垫层能有效减小墙背土压力。聚苯乙烯土工泡沫（EPS）是一种常见的柔性材料，具有受力易压缩的特性。通过开展室内挡土墙模型箱试验，对铺设不同弹性模量以及不同厚度的EPS板的各工况下墙背土压力分布规律进行了研究，详细分析了弹性模量和厚度对EPS板在不同填土表面荷载作用下的减压性能的影响；并通过FLAC3D建立有限差分数值模型，对不同压缩量情况下土压力分布规律进行了分析。研究结果表明：EPS板能有效地减小挡土墙墙后土压力；EPS板的弹性模量越小、厚度越大、墙后填土表面的外荷载越大，EPS板的减压效果越明显；EPS板厚增加到一定程度后，EPS板的减压效果不会再有明显提升，EPS板厚达到0.1倍墙高即可获得最佳减压效果。
在刚性挡土墙后设置柔性垫层能有效减小墙背土压力。聚苯乙烯土工泡沫（EPS）是一种常见的柔性材料，具有受力易压缩的特性。通过开展室内挡土墙模型箱试验，对铺设不同弹性模量以及不同厚度的EPS板的各工况下墙背土压力分布规律进行了研究，详细分析了弹性模量和厚度对EPS板在不同填土表面荷载作用下的减压性能的影响；并通过FLAC3D建立有限差分数值模型，对不同压缩量情况下土压力分布规律进行了分析。研究结果表明：EPS板能有效地减小挡土墙墙后土压力；EPS板的弹性模量越小、厚度越大、墙后填土表面的外荷载越大，EPS板的减压效果越明显；EPS板厚增加到一定程度后，EPS板的减压效果不会再有明显提升，EPS板厚达到0.1倍墙高即可获得最佳减压效果。
2020, 42(4):10-18.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.049
摘要:
为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性，提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构，并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型，结合南昌地区典型地质条件，系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响，以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响，并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明：在保证墙体安全的条件下，联合支护结构的受力机制更合理，开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙；基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式，对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。
为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性，提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构，并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型，结合南昌地区典型地质条件，系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响，以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响，并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明：在保证墙体安全的条件下，联合支护结构的受力机制更合理，开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙；基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式，对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。
2020, 42(4):19-27.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.024
摘要:
昔格达地层分布于中国西南，其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下的渗流特性及稳定性，结合石棉县莫家岗滑坡，用数值模拟方法研究坡体渗流规律；用Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数，并分析其变化规律。结果表明：雨水在坡体中逐层入渗，雨停后渗流过程将继续发展，由于存在土层分界面，坡体渗流特性不同于均质坡体；降雨过程中，孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展，雨停后，土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态；降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降，且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后性。
昔格达地层分布于中国西南，其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下的渗流特性及稳定性，结合石棉县莫家岗滑坡，用数值模拟方法研究坡体渗流规律；用Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数，并分析其变化规律。结果表明：雨水在坡体中逐层入渗，雨停后渗流过程将继续发展，由于存在土层分界面，坡体渗流特性不同于均质坡体；降雨过程中，孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展，雨停后，土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态；降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降，且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后性。
2020, 42(4):28-35.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.033
摘要:
在城市建设过程中，盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁，在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中，Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型，采用差分法，利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析，将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证，并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明，当隔离桩弹性模量较小时，Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准；随着隔离桩桩径的增大，高铁桩基水平位移显著减小；在隔离桩桩体参数不变的条件下，缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。
在城市建设过程中，盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁，在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中，Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型，采用差分法，利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析，将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证，并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明，当隔离桩弹性模量较小时，Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准；随着隔离桩桩径的增大，高铁桩基水平位移显著减小；在隔离桩桩体参数不变的条件下，缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。
2020, 42(4):36-43.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.038
摘要:
高速公路低路堤受到路基高度的限制，容易产生工后沉降过大或不均匀沉降等问题。路基设计和养护规范中均未针对低路堤设计进行统一规定，导致低路堤在建设期、运营期存在影响工程正常使用的问题。借鉴地质灾害风险评估理论，分析干湿循环、交通荷载等影响因素，考虑养护维修对各因素进行修正，提出了低路堤路基服役状态评估方法。该方法运用模糊综合评价法和物元分析方法分析建设期结构质量易损性、运营期路基危险性及养护维修修正值，得出低路堤路基综合风险度。将该方法运用于浙北低路堤段工程实例，得到的综合风险度为低度，服役状态风险程度与现场调查结果基本一致，说明了该评估方法的可行性。
高速公路低路堤受到路基高度的限制，容易产生工后沉降过大或不均匀沉降等问题。路基设计和养护规范中均未针对低路堤设计进行统一规定，导致低路堤在建设期、运营期存在影响工程正常使用的问题。借鉴地质灾害风险评估理论，分析干湿循环、交通荷载等影响因素，考虑养护维修对各因素进行修正，提出了低路堤路基服役状态评估方法。该方法运用模糊综合评价法和物元分析方法分析建设期结构质量易损性、运营期路基危险性及养护维修修正值，得出低路堤路基综合风险度。将该方法运用于浙北低路堤段工程实例，得到的综合风险度为低度，服役状态风险程度与现场调查结果基本一致，说明了该评估方法的可行性。
2020, 42(4):44-52.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.037
摘要:
针对钢渣用于基层材料易发生膨胀的问题，采用钢渣、高炉矿渣微粉、土混拌并结合土体固化技术，制备道路基层材料钢渣混合土。对16组不同配比土样开展了击实、膨胀率、无侧限抗压强度试验。研究表明：钢渣混合土最佳含水率受配比影响较小，均维持在12%~14%；最大干密度随钢渣掺量的减少而降低，随高炉矿渣微粉掺量的增加而降低；高炉矿渣微粉的掺入可显著降低钢渣混合土膨胀率，提高其无侧限抗压强度；7、14、28、90 d无侧限抗压强度均随钢渣占比增加呈先增后减趋势，配比为50%钢渣、50%土时达到最大。微观结构分析表明：土颗粒表面电荷的改变使得钢渣混合土体结构在成型时更易受压密实，钢渣中游离氧化钙（f-CaO）在固化过程中的水化反应受到明显抑制，主要与矿渣中二氧化硅（SiO2）发生消解反应生成水化硅酸钙凝胶（C—S—H）；与此同时，钢渣、土相互包裹的颗粒间堆叠效应及C—S—H凝胶填充混合料缝隙产生的自密实效应进一步提高了土体强度，从而制备出强度高、安定性好的钢渣混合土。
针对钢渣用于基层材料易发生膨胀的问题，采用钢渣、高炉矿渣微粉、土混拌并结合土体固化技术，制备道路基层材料钢渣混合土。对16组不同配比土样开展了击实、膨胀率、无侧限抗压强度试验。研究表明：钢渣混合土最佳含水率受配比影响较小，均维持在12%~14%；最大干密度随钢渣掺量的减少而降低，随高炉矿渣微粉掺量的增加而降低；高炉矿渣微粉的掺入可显著降低钢渣混合土膨胀率，提高其无侧限抗压强度；7、14、28、90 d无侧限抗压强度均随钢渣占比增加呈先增后减趋势，配比为50%钢渣、50%土时达到最大。微观结构分析表明：土颗粒表面电荷的改变使得钢渣混合土体结构在成型时更易受压密实，钢渣中游离氧化钙（f-CaO）在固化过程中的水化反应受到明显抑制，主要与矿渣中二氧化硅（SiO2）发生消解反应生成水化硅酸钙凝胶（C—S—H）；与此同时，钢渣、土相互包裹的颗粒间堆叠效应及C—S—H凝胶填充混合料缝隙产生的自密实效应进一步提高了土体强度，从而制备出强度高、安定性好的钢渣混合土。
2020, 42(4):53-59.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.029
摘要:
从不同温度作用下的压缩曲线和回弹曲线出发，利用等效的力学固结代替热固结，将常规温控三轴试验过程中复杂的热力学特性转化为纯力学特性，然后结合传统的临界状态理论，运用非关联流动法则，提出考虑温度影响，适用于正常固结饱和黏土的非关联弹塑性本构模型。模型包含6个独立参数，各参数的物理意义明确，且可由常规的温控三轴实验确定。随着温度的增加，压缩曲线和回弹曲线的斜率、临界应力比和泊松比不变，先期固结应力呈指数形式变化，此外，塑性势函数和屈服函数之间的比例因子可通过试算确定。结合高岭土和伯克土的常规温控三轴排水剪切试验数据，给出了模型参数的具体确定方法，并将模拟值和试验值进行对比，验证了该模型的合理性。
从不同温度作用下的压缩曲线和回弹曲线出发，利用等效的力学固结代替热固结，将常规温控三轴试验过程中复杂的热力学特性转化为纯力学特性，然后结合传统的临界状态理论，运用非关联流动法则，提出考虑温度影响，适用于正常固结饱和黏土的非关联弹塑性本构模型。模型包含6个独立参数，各参数的物理意义明确，且可由常规的温控三轴实验确定。随着温度的增加，压缩曲线和回弹曲线的斜率、临界应力比和泊松比不变，先期固结应力呈指数形式变化，此外，塑性势函数和屈服函数之间的比例因子可通过试算确定。结合高岭土和伯克土的常规温控三轴排水剪切试验数据，给出了模型参数的具体确定方法，并将模拟值和试验值进行对比，验证了该模型的合理性。
2020, 42(4):60-66.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.026
摘要:
岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关，合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托，针对建筑物持力层中风化泥质软岩，在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的平板载荷试验，并取得原位试样进行室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验，根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明：地基基床系数具有随地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势；较小承压板试验数据离散性较大，较大压板试验数据离散性较小；如果红层软岩基床系数按照规范建议的黏土或砂土经验公式进行修正，会引起较大误差；红层软岩（中等风化泥岩）地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系，据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正；对红层软岩采用500 mm方形承压板试验获取的基床系数离散性较小。
岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关，合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托，针对建筑物持力层中风化泥质软岩，在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的平板载荷试验，并取得原位试样进行室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验，根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明：地基基床系数具有随地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势；较小承压板试验数据离散性较大，较大压板试验数据离散性较小；如果红层软岩基床系数按照规范建议的黏土或砂土经验公式进行修正，会引起较大误差；红层软岩（中等风化泥岩）地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系，据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正；对红层软岩采用500 mm方形承压板试验获取的基床系数离散性较小。
2020, 42(4):67-75.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.008
摘要:
通过一维电渗固结试验，研究了板土交界处裂缝（板土脱开）与注浆时间对软土电渗固结过程的影响。采用紧序注入CaCl2溶液和Na2SiO3溶液的方式，进行注浆时间对照试验。基于沉淀或胶体和离子对电渗固结的综合效应，研究了电流、排水量、土样含水量与抗剪强度、裂缝与体缩，以及电渗能耗等随注浆时间的变化规律。结果表明：板土交界处裂隙（板土脱开）总是先于其他土体裂缝产生，板土脱开导致电流值的急剧减小是造成电渗效果下降的主要原因；一维电渗固结过程中存在板土交界处裂隙发展旺盛时间tcr，以tcr为表征指标确定最佳注浆时间，可达到最佳的电渗效益。为防止在土体中出现明显的含水量突变现象，应尽可能避免在1/3tcr时刻前注浆，在2/3tcr时刻注浆能够实现最佳电渗固结效果。
通过一维电渗固结试验，研究了板土交界处裂缝（板土脱开）与注浆时间对软土电渗固结过程的影响。采用紧序注入CaCl2溶液和Na2SiO3溶液的方式，进行注浆时间对照试验。基于沉淀或胶体和离子对电渗固结的综合效应，研究了电流、排水量、土样含水量与抗剪强度、裂缝与体缩，以及电渗能耗等随注浆时间的变化规律。结果表明：板土交界处裂隙（板土脱开）总是先于其他土体裂缝产生，板土脱开导致电流值的急剧减小是造成电渗效果下降的主要原因；一维电渗固结过程中存在板土交界处裂隙发展旺盛时间tcr，以tcr为表征指标确定最佳注浆时间，可达到最佳的电渗效益。为防止在土体中出现明显的含水量突变现象，应尽可能避免在1/3tcr时刻前注浆，在2/3tcr时刻注浆能够实现最佳电渗固结效果。
2020, 42(4):76-83.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.022
摘要:
采用一次浸泡菌液的方式，制备不同浓度（0、0.3、0.5、0.7 mol/L）营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）胶结重塑泥岩样。基于直接剪切、碳酸钙酸洗法、扫描电镜（SEM）等试验测试胶结试样，分析了营养盐浓度对胶结试样力学性能、碳酸钙含量及微观结构的影响。结果表明：同等反应条件下（相同时间、体积），随着营养盐浓度的增加抗剪强度先增大后减小，当营养盐浓度达到0.5 mol/L时抗剪强度最大，此时，试样黏聚力、内摩擦角分别为15.5 kPa、18.83°；碳酸钙含量随着营养盐浓度的增加而增加，当营养盐浓度达到0.7 mol/L时，试样平均碳酸钙含量提高较少；碳酸钙晶体分布均匀性随着营养盐浓度由低到高变化呈凸字形态；胶结试样的强度依赖于生成的CaCO3晶体量及其分布形态；生成的方解石型碳酸钙晶体主要沉积在颗粒接触处形成积聚晶体或填充在孔隙中形成“胶结桥”，产生胶结效果而增强试样的力学性能。
采用一次浸泡菌液的方式，制备不同浓度（0、0.3、0.5、0.7 mol/L）营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）胶结重塑泥岩样。基于直接剪切、碳酸钙酸洗法、扫描电镜（SEM）等试验测试胶结试样，分析了营养盐浓度对胶结试样力学性能、碳酸钙含量及微观结构的影响。结果表明：同等反应条件下（相同时间、体积），随着营养盐浓度的增加抗剪强度先增大后减小，当营养盐浓度达到0.5 mol/L时抗剪强度最大，此时，试样黏聚力、内摩擦角分别为15.5 kPa、18.83°；碳酸钙含量随着营养盐浓度的增加而增加，当营养盐浓度达到0.7 mol/L时，试样平均碳酸钙含量提高较少；碳酸钙晶体分布均匀性随着营养盐浓度由低到高变化呈凸字形态；胶结试样的强度依赖于生成的CaCO3晶体量及其分布形态；生成的方解石型碳酸钙晶体主要沉积在颗粒接触处形成积聚晶体或填充在孔隙中形成“胶结桥”，产生胶结效果而增强试样的力学性能。
2020, 42(4):84-93.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.055
摘要:
摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器，多用于人致振动和风振控制，较少应用抗震工程，也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μm，根据摆式电涡流TMD的力学特性，提出一种基于联合仿真的耦合计算方法，根据现行建筑抗震设计规范，分别建立了5、10、20层钢框架结构模型，设计了5组不同μm的摆式电涡流TMD，并采用提出的耦合计算方法，对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析，得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μm的关系曲线，并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明：提出的耦合计算方法可行且有效，摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应，当μm为3%时较为合理。其中，20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。
摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器，多用于人致振动和风振控制，较少应用抗震工程，也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μm，根据摆式电涡流TMD的力学特性，提出一种基于联合仿真的耦合计算方法，根据现行建筑抗震设计规范，分别建立了5、10、20层钢框架结构模型，设计了5组不同μm的摆式电涡流TMD，并采用提出的耦合计算方法，对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析，得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μm的关系曲线，并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明：提出的耦合计算方法可行且有效，摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应，当μm为3%时较为合理。其中，20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。
2020, 42(4):94-104.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.028
摘要:
活性粉末混凝土预制管组合柱（Concrete-filled RPC tube，简称CFRT）将活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC）的力学性能和箍筋的约束效应有效结合了起来，是一种基于超高性能水泥基套管的新型约束组合柱。对4个CFRT柱和1个箍筋约束混凝土柱开展了恒定轴力下的低周反复荷载试验，获取了组合柱的破坏形态、滞回曲线和钢筋的应变等数据，并对相关抗震指标及试验参数进行了分析。结果表明：CFRT柱在低周反复荷载作用下表现出典型的弯曲破坏特征，在RPC管表面出现大量细而密的裂缝，但没有明显的剥落现象；CFRT柱的滞回曲线较饱满，其抗震性能显著优于普通箍筋约束混凝土柱；在试验条件下，CFRT柱的极限侧移率在0.042~0.075之间，高于中国抗震设计规范关于罕遇地震下结构柱极限塑性侧移率不低于0.02的要求；从抗震性能来看，在RPC管内部填充高强混凝土，对于CFRT是可以接受的组合方式。
活性粉末混凝土预制管组合柱（Concrete-filled RPC tube，简称CFRT）将活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC）的力学性能和箍筋的约束效应有效结合了起来，是一种基于超高性能水泥基套管的新型约束组合柱。对4个CFRT柱和1个箍筋约束混凝土柱开展了恒定轴力下的低周反复荷载试验，获取了组合柱的破坏形态、滞回曲线和钢筋的应变等数据，并对相关抗震指标及试验参数进行了分析。结果表明：CFRT柱在低周反复荷载作用下表现出典型的弯曲破坏特征，在RPC管表面出现大量细而密的裂缝，但没有明显的剥落现象；CFRT柱的滞回曲线较饱满，其抗震性能显著优于普通箍筋约束混凝土柱；在试验条件下，CFRT柱的极限侧移率在0.042~0.075之间，高于中国抗震设计规范关于罕遇地震下结构柱极限塑性侧移率不低于0.02的要求；从抗震性能来看，在RPC管内部填充高强混凝土，对于CFRT是可以接受的组合方式。
2020, 42(4):105-112.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.020
摘要:
为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化，设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点，进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验，得到试件的破坏形态和滞回曲线，对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明：往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能，但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快；钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化，改善边节点的破坏形态，减小核心区的剪切变形，提高耗能能力；钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力，其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。
为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化，设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点，进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验，得到试件的破坏形态和滞回曲线，对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明：往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能，但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快；钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化，改善边节点的破坏形态，减小核心区的剪切变形，提高耗能能力；钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力，其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。
2020, 42(4):113-123.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.032
摘要:
为给粘贴铝合金板加固钢筋混凝土（Reinforce Concrete，RC）梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据，对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化，根据粘贴界面位移协调条件，得到了一般荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的通解。在此基础上，给出了常见荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素，设计了6根铝合金板加固RC梁，对其进行了简支梁三分点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式，通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。根据理论计算和试验结果，得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明：界面剪应力的理论和试验结果符合较好，呈现相同的变化规律：界面剪应力在板端取得最大值后迅速滑落至横轴附近，裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度和板端与支座距离变大，板端界面剪应力也越大，结构胶厚度越大，最大界面剪应力越小，设置U形箍连接，界面剪应力变小。
为给粘贴铝合金板加固钢筋混凝土（Reinforce Concrete，RC）梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据，对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化，根据粘贴界面位移协调条件，得到了一般荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的通解。在此基础上，给出了常见荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素，设计了6根铝合金板加固RC梁，对其进行了简支梁三分点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式，通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。根据理论计算和试验结果，得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明：界面剪应力的理论和试验结果符合较好，呈现相同的变化规律：界面剪应力在板端取得最大值后迅速滑落至横轴附近，裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度和板端与支座距离变大，板端界面剪应力也越大，结构胶厚度越大，最大界面剪应力越小，设置U形箍连接，界面剪应力变小。
2020, 42(4):124-134.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.002
摘要:
为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响，设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路，对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上，选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值，进行正交试验，建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法，研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响；实测交通荷载激励，分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应，并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间，基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能；随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大，浮置板结构的隔振效果明显提高；交通荷载激励下，浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围；VLz振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大，之后随频率增大而降低，但未超过72 dB；对于0~40 Hz范围内的振动响应，样本最大减振量为40.6 dB，基频处放大量最大为17.4 dB。
为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响，设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路，对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上，选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值，进行正交试验，建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法，研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响；实测交通荷载激励，分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应，并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间，基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能；随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大，浮置板结构的隔振效果明显提高；交通荷载激励下，浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围；VLz振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大，之后随频率增大而降低，但未超过72 dB；对于0~40 Hz范围内的振动响应，样本最大减振量为40.6 dB，基频处放大量最大为17.4 dB。
2020, 42(4):135-143.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.017
摘要:
以轴向受拉修正Timoshenko梁模型为理论依托，从波的角度对拉索子结构的动力特性进行研究，分别讨论了近场波与行波，发现距离梁端一定距离或较高的频段可不考虑近场波的影响。基于梁结构中的行波传播特性，通过3个测点的频域响应，利用最小二乘法拟合得到波分量系数，再以拟合残差最小为目标进行拉索索力和抗弯刚度的识别。通过拉索振动的数值模拟实验验证了方法的精确性，索力与抗弯刚度值识别误差均不超过1%。相比传统的频率法，该方法基于子结构索力识别，不受减震器和边界条件的影响，而且可基于识别的子索段索力，通过静力分析反推拉索各个位置的索力，同时，在各频率采样点处均能识别出相应索力，减小了外部干扰对索力识别的影响。
以轴向受拉修正Timoshenko梁模型为理论依托，从波的角度对拉索子结构的动力特性进行研究，分别讨论了近场波与行波，发现距离梁端一定距离或较高的频段可不考虑近场波的影响。基于梁结构中的行波传播特性，通过3个测点的频域响应，利用最小二乘法拟合得到波分量系数，再以拟合残差最小为目标进行拉索索力和抗弯刚度的识别。通过拉索振动的数值模拟实验验证了方法的精确性，索力与抗弯刚度值识别误差均不超过1%。相比传统的频率法，该方法基于子结构索力识别，不受减震器和边界条件的影响，而且可基于识别的子索段索力，通过静力分析反推拉索各个位置的索力，同时，在各频率采样点处均能识别出相应索力，减小了外部干扰对索力识别的影响。
2020, 42(4):144-152.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.027
摘要:
大型钢筋混凝土渡槽作为生命线类水工结构，其输水功能可靠性至关重要。然而，一方面混凝土材料的力学性能表现出显著的随机性与非线性特征，另一方面渡槽结构在服役期内可能遭受不确定的灾害性地震作用，对渡槽结构的服役安全带来威胁。为此，采用混凝土随机损伤力学模型量化混凝土随机性与非线性耦联下渡槽结构的动力响应，并基于概率密度演化理论给出了渡槽结构输水功能可靠性分析方法。以某实际大型钢筋混凝土渡槽结构为例，详述了渡槽结构输水功能可靠性分析的原理和实现流程。研究表明，概率密度演化理论可以准确高效地对渡槽结构输水功能可靠性进行评估；不同设计水准下渡槽结构的输水功能可靠性指标存在一定的差异，在设计初期应予以合理考虑。
大型钢筋混凝土渡槽作为生命线类水工结构，其输水功能可靠性至关重要。然而，一方面混凝土材料的力学性能表现出显著的随机性与非线性特征，另一方面渡槽结构在服役期内可能遭受不确定的灾害性地震作用，对渡槽结构的服役安全带来威胁。为此，采用混凝土随机损伤力学模型量化混凝土随机性与非线性耦联下渡槽结构的动力响应，并基于概率密度演化理论给出了渡槽结构输水功能可靠性分析方法。以某实际大型钢筋混凝土渡槽结构为例，详述了渡槽结构输水功能可靠性分析的原理和实现流程。研究表明，概率密度演化理论可以准确高效地对渡槽结构输水功能可靠性进行评估；不同设计水准下渡槽结构的输水功能可靠性指标存在一定的差异，在设计初期应予以合理考虑。
2020, 42(4):153-163.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.036
摘要:
基于半无限平板单元的平板扩散模型常常直接被用来预测钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间，而忽视截面形状对氯离子扩散的影响。采用考虑时变性及圆形形状特性的扩散方程，分析了近海盐雾区圆形截面形状对开始腐蚀时间的影响。分析结果表明，海岸线距离越远、半径越小，采用平板扩散模型高估开始腐蚀时间的现象越明显。提出腐蚀钢筋混凝土圆柱截面承载力计算模型，进一步探讨了半径对不同服役期近海盐雾区截面承载力退化率的影响。研究结果表明，随着半径的增大，钢筋腐蚀对截面承载力的影响变小。当混凝土圆柱暴露在重度盐雾区时，可直接采用平板扩散模型评估钢筋开始腐蚀时间。为了控制采用平板扩散模型所引起的退化率差值在5%内，当钢筋混凝土圆柱暴露在轻度盐雾区且半径小60 cm时，需考虑形状对开始腐蚀时间的影响，进一步评估圆柱截面不同服役期截面剩余承载力。
基于半无限平板单元的平板扩散模型常常直接被用来预测钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间，而忽视截面形状对氯离子扩散的影响。采用考虑时变性及圆形形状特性的扩散方程，分析了近海盐雾区圆形截面形状对开始腐蚀时间的影响。分析结果表明，海岸线距离越远、半径越小，采用平板扩散模型高估开始腐蚀时间的现象越明显。提出腐蚀钢筋混凝土圆柱截面承载力计算模型，进一步探讨了半径对不同服役期近海盐雾区截面承载力退化率的影响。研究结果表明，随着半径的增大，钢筋腐蚀对截面承载力的影响变小。当混凝土圆柱暴露在重度盐雾区时，可直接采用平板扩散模型评估钢筋开始腐蚀时间。为了控制采用平板扩散模型所引起的退化率差值在5%内，当钢筋混凝土圆柱暴露在轻度盐雾区且半径小60 cm时，需考虑形状对开始腐蚀时间的影响，进一步评估圆柱截面不同服役期截面剩余承载力。
2020, 42(4):164-174.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.039
摘要:
兼顾优异施工及力学性能超高性能混凝土（UHPC）研制的重点之一是确定合适的水胶比。为此，以150 MPa级UHPC的原材料和配合比均不变（除用水量外）为前提，研究水胶比（0.15~0.2）对UHPC施工与力学性能的影响规律。通过相关试验得到了UHPC不同湿拌时间的扩展度、充分湿拌时间、静停一段时间的扩展度、抗压、抗折强度、四点弯曲应力挠度曲线、四点弯曲出现可视裂纹时下缘等效拉应力；对抗压、抗折强度进行了变异性分析；利用应力挠度曲线，基于规范法得到了弯曲韧性指标，并提出了其改进方法。结果表明：UHPC达最佳扩展度所需湿拌时间（充分湿拌时间）为6 min；水胶比由0.16增至0.19时UHPC扩展度基本呈线性增长，水胶比每增加0.01，UHPC扩展度平均增幅为109 mm；当水胶比、静停时间分别为0.19、4 h时，扩展度损失40 mm，损失率仅5.9%；UHPC抗压强度、抗折强度及弯曲韧性指标随水胶比的增大皆呈先增后减趋势，当水胶比分别为0.18、0.16和0.16时达到最优；应力峰值前的应力挠度曲线并不是典型全凸形曲线；可视初裂抗折强度约为抗折强度的0.85倍；UHPC试件的弯曲韧性较好，宜采用可视初裂挠度作为初始变形参考进行韧性指标计算；为保证UHPC兼顾良好施工与力学性能，建议湿拌时间、水胶比分别为6 min、0.18或0.185。
兼顾优异施工及力学性能超高性能混凝土（UHPC）研制的重点之一是确定合适的水胶比。为此，以150 MPa级UHPC的原材料和配合比均不变（除用水量外）为前提，研究水胶比（0.15~0.2）对UHPC施工与力学性能的影响规律。通过相关试验得到了UHPC不同湿拌时间的扩展度、充分湿拌时间、静停一段时间的扩展度、抗压、抗折强度、四点弯曲应力挠度曲线、四点弯曲出现可视裂纹时下缘等效拉应力；对抗压、抗折强度进行了变异性分析；利用应力挠度曲线，基于规范法得到了弯曲韧性指标，并提出了其改进方法。结果表明：UHPC达最佳扩展度所需湿拌时间（充分湿拌时间）为6 min；水胶比由0.16增至0.19时UHPC扩展度基本呈线性增长，水胶比每增加0.01，UHPC扩展度平均增幅为109 mm；当水胶比、静停时间分别为0.19、4 h时，扩展度损失40 mm，损失率仅5.9%；UHPC抗压强度、抗折强度及弯曲韧性指标随水胶比的增大皆呈先增后减趋势，当水胶比分别为0.18、0.16和0.16时达到最优；应力峰值前的应力挠度曲线并不是典型全凸形曲线；可视初裂抗折强度约为抗折强度的0.85倍；UHPC试件的弯曲韧性较好，宜采用可视初裂挠度作为初始变形参考进行韧性指标计算；为保证UHPC兼顾良好施工与力学性能，建议湿拌时间、水胶比分别为6 min、0.18或0.185。
2020, 42(4):175-184.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.023
摘要:
双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构，现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少，限制了该结构的推广应用。针对该问题，以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象，利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态，通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明：由于形貌变化，双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低，弯曲刚度增加；随着凸起间距的增大和板高度的减小，波纹板的拉伸刚度逐渐增大，弯曲刚度逐渐降低；而随着板厚度和腰部长度的增加，弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况，由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近（通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证），可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等，能有效减少计算量和节省计算资源。
双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构，现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少，限制了该结构的推广应用。针对该问题，以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象，利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态，通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明：由于形貌变化，双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低，弯曲刚度增加；随着凸起间距的增大和板高度的减小，波纹板的拉伸刚度逐渐增大，弯曲刚度逐渐降低；而随着板厚度和腰部长度的增加，弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况，由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近（通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证），可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等，能有效减少计算量和节省计算资源。
2020, 42(4):185-193.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.021
摘要:
微污染源水的处理已经成为一个重要课题并在全世界范围内引起广泛关注，其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质。混凝是一种安全、实用、高效的水处理技术，而混凝剂是混凝技术的核心，选择一种合适的混凝剂至关重要。以硫酸铝（AS）、聚合氯化铝（PAC）、氯化铁、聚合氯化铁（PFC）等4种混凝剂处理微污染源水，再分别与助凝剂PAM、活化硅酸（ASI）复配使用，PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力，大大提高了絮凝效率。通过检测浊度、UV254、絮体粒径3个指标，得出这4种混凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22、18、16、8 mg/L；与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1、0.1、0.05、0.2 mg/L；与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5、1.5、1.0、1.0 mg/L。另外，自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸，从而污染水质。分别使用聚丙烯酰胺（PAM）、PAC以及两者复配，通过检测混凝后的UV254以及絮体粒径指标，得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8、100 mg/L，PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8 mg/L，证明复配可在低投加量下有效增强混凝效果。
微污染源水的处理已经成为一个重要课题并在全世界范围内引起广泛关注，其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质。混凝是一种安全、实用、高效的水处理技术，而混凝剂是混凝技术的核心，选择一种合适的混凝剂至关重要。以硫酸铝（AS）、聚合氯化铝（PAC）、氯化铁、聚合氯化铁（PFC）等4种混凝剂处理微污染源水，再分别与助凝剂PAM、活化硅酸（ASI）复配使用，PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力，大大提高了絮凝效率。通过检测浊度、UV254、絮体粒径3个指标，得出这4种混凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22、18、16、8 mg/L；与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1、0.1、0.05、0.2 mg/L；与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5、1.5、1.0、1.0 mg/L。另外，自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸，从而污染水质。分别使用聚丙烯酰胺（PAM）、PAC以及两者复配，通过检测混凝后的UV254以及絮体粒径指标，得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8、100 mg/L，PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8 mg/L，证明复配可在低投加量下有效增强混凝效果。
2020, 42(4):194-202.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.041
摘要:
为了评价矿业活动和生态修复措施对锑矿区土壤的重金属污染影响，调查了锡矿山锑矿区冶炼区、公路沿线区、采矿区及尾矿区中不同用地性质土壤中Sb、As、Pb及Cd等重金属含量，并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对污染程度、潜在生态风险进行了评价。结果表明：锑矿区土壤样品中Sb、As、Pb及Cd的平均含量分别为3619.38、82.20、244.28、30.84 mg/kg，重金属复合污染严重；地累积指数法及潜在生态风险指数法评价表明，锑矿区Sb和Cd污染严重，As、Pb有轻度到中度污染，综合来看，具有极强的生态风险，其中，Sb和Cd是最主要的污染因子。冶炼、开采、运输和堆放等矿业活动使各区域土壤的重金属浓度呈显著区域特征；废矿渣土壤、荒地、林地、底泥、生态修复草地和菜地等土壤样品中的重金属Sb含量依次减小，植物生态修复方法是治理土壤锑污染的一种有效手段。
为了评价矿业活动和生态修复措施对锑矿区土壤的重金属污染影响，调查了锡矿山锑矿区冶炼区、公路沿线区、采矿区及尾矿区中不同用地性质土壤中Sb、As、Pb及Cd等重金属含量，并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对污染程度、潜在生态风险进行了评价。结果表明：锑矿区土壤样品中Sb、As、Pb及Cd的平均含量分别为3619.38、82.20、244.28、30.84 mg/kg，重金属复合污染严重；地累积指数法及潜在生态风险指数法评价表明，锑矿区Sb和Cd污染严重，As、Pb有轻度到中度污染，综合来看，具有极强的生态风险，其中，Sb和Cd是最主要的污染因子。冶炼、开采、运输和堆放等矿业活动使各区域土壤的重金属浓度呈显著区域特征；废矿渣土壤、荒地、林地、底泥、生态修复草地和菜地等土壤样品中的重金属Sb含量依次减小，植物生态修复方法是治理土壤锑污染的一种有效手段。
2020, 42(4):203-204.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.095
摘要:
2020, 42(4):205-206.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.097
摘要:
2020, 42(4):207-208.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.075
摘要:
