2021年第43卷第1期文章目次
2021, 43(1):1-10.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.082
摘要:
为了便捷现代城市交通，地铁系统普遍采用平行隧道模式。平行隧道开挖引起的场地沉降预测一般基于单一隧道工况，利用简化叠加法生成变形剖面，而没有考虑两个隧道之间的相互作用。采用透明土模型试验技术，自主研发平行隧道模型试验装置及试验方法，研究了在砂质场地上开挖平行隧道引起的地表和地层沉降特性。通过模型试验探索了平行隧道间距、土体损失率、埋深等要素对地表和地表沉降的影响规律。在此基础上，量化了土体损失率和场地沉降值间的数值关系。此数值关系可为砂质场地中平行隧道施工与设计提供参考依据，也为隧道间距初选以及埋深的初步确定提供理论支撑。
为了便捷现代城市交通，地铁系统普遍采用平行隧道模式。平行隧道开挖引起的场地沉降预测一般基于单一隧道工况，利用简化叠加法生成变形剖面，而没有考虑两个隧道之间的相互作用。采用透明土模型试验技术，自主研发平行隧道模型试验装置及试验方法，研究了在砂质场地上开挖平行隧道引起的地表和地层沉降特性。通过模型试验探索了平行隧道间距、土体损失率、埋深等要素对地表和地表沉降的影响规律。在此基础上，量化了土体损失率和场地沉降值间的数值关系。此数值关系可为砂质场地中平行隧道施工与设计提供参考依据，也为隧道间距初选以及埋深的初步确定提供理论支撑。
2021, 43(1):11-24.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.162
摘要:
通过对大理石的轻气炮试验进行三维数值仿真重现，探索了岩石在超高应变率下的破坏机理。大理石试样中两个高速应力计的实测应力信号被用作数值模拟的匹配目标，结果表明，在高速冲击压缩载荷下，细观静水压破坏是大理石的主要破坏机制，而不是通常认为的细观剪切或拉伸破坏。此外，为再现不同冲击速度下大理石的物理实验观测数据，提出了新的考虑时间非局部效应的细观速率相关岩石破坏模型，并且发现对岩石轻气炮的数值模拟需采用准静态测量的弹性力学参数而不是超声测量的弹性参数。最后对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的轻气炮数值试验，结果表明，岩石的孔隙度越大，在冲击压缩载荷下的动态强度和动力学率效应越小。
通过对大理石的轻气炮试验进行三维数值仿真重现，探索了岩石在超高应变率下的破坏机理。大理石试样中两个高速应力计的实测应力信号被用作数值模拟的匹配目标，结果表明，在高速冲击压缩载荷下，细观静水压破坏是大理石的主要破坏机制，而不是通常认为的细观剪切或拉伸破坏。此外，为再现不同冲击速度下大理石的物理实验观测数据，提出了新的考虑时间非局部效应的细观速率相关岩石破坏模型，并且发现对岩石轻气炮的数值模拟需采用准静态测量的弹性力学参数而不是超声测量的弹性参数。最后对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的轻气炮数值试验，结果表明，岩石的孔隙度越大，在冲击压缩载荷下的动态强度和动力学率效应越小。
2021, 43(1):25-35.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.161
摘要:
滑坡是一种常见的地质灾害，通常在复杂的地质条件下演化和发生，给社会和人类的生命财产安全造成了极大的危害。了解滑坡的发展规律，对灾害防治具有重要意义。在现有滑坡累积位移时间序列的基础上，提出了一种基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法。采用遗传模拟退火算法-BP神经网络对白水河滑坡预警区Z118观测点进行分析，利用前3个月的累积位移来预测第4个月的累积位移。分别与BP神经网络模型和Elman神经网络模型进行比较，并将遗传模拟退火算法的预测结果与支持向量机的预测结果进行比较。研究结果表明，建立的滑坡位移预测模型能有效地提高预测精度。
滑坡是一种常见的地质灾害，通常在复杂的地质条件下演化和发生，给社会和人类的生命财产安全造成了极大的危害。了解滑坡的发展规律，对灾害防治具有重要意义。在现有滑坡累积位移时间序列的基础上，提出了一种基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法。采用遗传模拟退火算法-BP神经网络对白水河滑坡预警区Z118观测点进行分析，利用前3个月的累积位移来预测第4个月的累积位移。分别与BP神经网络模型和Elman神经网络模型进行比较，并将遗传模拟退火算法的预测结果与支持向量机的预测结果进行比较。研究结果表明，建立的滑坡位移预测模型能有效地提高预测精度。
2021, 43(1):36-47.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.141
摘要:
在中巴经济走廊的重要通道喀喇昆仑公路（KKH）沿线，由于构造运动和降雨渗透对破碎岩石和边坡稳定性的不利作用，造成了大量落石和不稳定边坡。利用数值软件DIPS、GeoRock 2D和SLIDE对巴基斯坦北部吉贾尔-帕坦喀喇昆仑公路沿线的落石和边坡稳定性进行了数值研究；以喀喇昆仑公路沿线两个主要的易受落石影响的路段为例，研究落石和边坡的失稳机理。对4组节理进行的赤平投影分析表明：两处边坡断面均易发生平面破坏和楔形破坏。基于极限平衡理论，在静力条件下，边坡断面1的安全系数为0.917，处于不稳定状态，边坡断面2的安全系数为1.131，处于欠稳定状态；但在地震条件下，两处断面边坡的安全系数均小于1，处于不稳定状态。研究结果表明，边坡断面1和断面2的落石回弹高度分别为33 m和29 m。边坡断面1的落石速度在0.5~44 m/s，总动能达到1 135.099 kJ，而边坡断面2的落石具有0.5~40.901 m/s的速度和973.012 kJ的破坏能力。研究表明，KKH沿线的落石和滑坡具有极大的破坏潜力。
在中巴经济走廊的重要通道喀喇昆仑公路（KKH）沿线，由于构造运动和降雨渗透对破碎岩石和边坡稳定性的不利作用，造成了大量落石和不稳定边坡。利用数值软件DIPS、GeoRock 2D和SLIDE对巴基斯坦北部吉贾尔-帕坦喀喇昆仑公路沿线的落石和边坡稳定性进行了数值研究；以喀喇昆仑公路沿线两个主要的易受落石影响的路段为例，研究落石和边坡的失稳机理。对4组节理进行的赤平投影分析表明：两处边坡断面均易发生平面破坏和楔形破坏。基于极限平衡理论，在静力条件下，边坡断面1的安全系数为0.917，处于不稳定状态，边坡断面2的安全系数为1.131，处于欠稳定状态；但在地震条件下，两处断面边坡的安全系数均小于1，处于不稳定状态。研究结果表明，边坡断面1和断面2的落石回弹高度分别为33 m和29 m。边坡断面1的落石速度在0.5~44 m/s，总动能达到1 135.099 kJ，而边坡断面2的落石具有0.5~40.901 m/s的速度和973.012 kJ的破坏能力。研究表明，KKH沿线的落石和滑坡具有极大的破坏潜力。
2021, 43(1):48-53.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.084
摘要:
静力触探试验（CPT）被广泛用于确定无黏性土的力学性质，现有研究集中在普通石英砂，由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂，内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。采用任意拉格朗日欧拉公式的大变形有限元方法，模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程，有效避免了锥尖周围的网格扭曲。引入修正摩尔-库伦模型描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系，由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与离心机试验结果吻合，表明建立的数值模型能够模拟钙质砂中的CPT试验。
静力触探试验（CPT）被广泛用于确定无黏性土的力学性质，现有研究集中在普通石英砂，由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂，内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。采用任意拉格朗日欧拉公式的大变形有限元方法，模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程，有效避免了锥尖周围的网格扭曲。引入修正摩尔-库伦模型描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系，由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与离心机试验结果吻合，表明建立的数值模型能够模拟钙质砂中的CPT试验。
2021, 43(1):54-63.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.170
摘要:
对于软黏土或残积土中的深基坑支护开挖，开挖后的地面沉降与基底隆起和挡墙变形密切相关，且受墙后地下水变化的影响显著。提出一种基于最新开发的简化对数回归模型的可靠性分析方法预测地面最大沉降，采用考虑土体空间变异性的方差缩减技术实现一阶可靠性方法（FORM），探讨了地面沉降超过既定阈值的概率，验证了方差缩减技术的高效性。通过分析关于空间平均及关键设计参数的影响发现，土体空间变异性会导致较高的破坏概率，挡墙的系统刚度、地面沉降阈值的大小、土体特性的变化系数以及地下水下降深度也对可靠性指标β有不同程度的影响，忽略其影响会导致不可靠的设计，较大的特征长度会导致较低的破坏概率和较高的β，同时考虑cu/σ'v和E50/cu的空间变异性会比单独考虑其中一项对β影响更大。
对于软黏土或残积土中的深基坑支护开挖，开挖后的地面沉降与基底隆起和挡墙变形密切相关，且受墙后地下水变化的影响显著。提出一种基于最新开发的简化对数回归模型的可靠性分析方法预测地面最大沉降，采用考虑土体空间变异性的方差缩减技术实现一阶可靠性方法（FORM），探讨了地面沉降超过既定阈值的概率，验证了方差缩减技术的高效性。通过分析关于空间平均及关键设计参数的影响发现，土体空间变异性会导致较高的破坏概率，挡墙的系统刚度、地面沉降阈值的大小、土体特性的变化系数以及地下水下降深度也对可靠性指标β有不同程度的影响，忽略其影响会导致不可靠的设计，较大的特征长度会导致较低的破坏概率和较高的β，同时考虑cu/σ'v和E50/cu的空间变异性会比单独考虑其中一项对β影响更大。
2021, 43(1):64-71.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.014
摘要:
通过试验研究了S690Q高强钢对接节点的焊后性能。利用手工电弧焊焊接了3个厚度为8 mm的S690Q高强钢对接节点，焊接过程中对3个节点分别采用不同的焊接热量。在微观层面上，用微观结构测试和微观硬度测试研究焊接对于节点的影响；在宏观层面上，通过拉伸试验研究焊接对于节点力学性能的影响。微观结构测试结果表明，S690Q高强钢的主要微观结构是回火马氏体。焊接后，在粗晶热影响区会转化为粒状贝氏体，在细晶热影响区会转化为铁素体和渗碳体，在回火区部分回火马氏体会分解成铁素体。基于硬度测试结果，可以在热影响区内发现软化层的存在，软化层与母材相比具有较低的硬度。此外，热影响区的宽度也随着焊接热量的升高而增大。拉伸试验表明，焊接对于S690Q高强钢节点的强度具有劣化作用，这主要是由焊接过程中形成的软化层造成的。所有测试节点的失效位置均位于热影响区，而且随着焊接热量的升高，强度的劣化现象也变得越来越严重。
通过试验研究了S690Q高强钢对接节点的焊后性能。利用手工电弧焊焊接了3个厚度为8 mm的S690Q高强钢对接节点，焊接过程中对3个节点分别采用不同的焊接热量。在微观层面上，用微观结构测试和微观硬度测试研究焊接对于节点的影响；在宏观层面上，通过拉伸试验研究焊接对于节点力学性能的影响。微观结构测试结果表明，S690Q高强钢的主要微观结构是回火马氏体。焊接后，在粗晶热影响区会转化为粒状贝氏体，在细晶热影响区会转化为铁素体和渗碳体，在回火区部分回火马氏体会分解成铁素体。基于硬度测试结果，可以在热影响区内发现软化层的存在，软化层与母材相比具有较低的硬度。此外，热影响区的宽度也随着焊接热量的升高而增大。拉伸试验表明，焊接对于S690Q高强钢节点的强度具有劣化作用，这主要是由焊接过程中形成的软化层造成的。所有测试节点的失效位置均位于热影响区，而且随着焊接热量的升高，强度的劣化现象也变得越来越严重。
2021, 43(1):72-81.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.160
摘要:
研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力-应变关系和延性断裂特征。加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件，获得了广泛的应力状态。用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明，应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比，应变对应变率更为敏感，等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外，由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象，断裂面以拉应力或拉剪应力为主，纯剪试件的设计需要进一步研究。
研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力-应变关系和延性断裂特征。加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件，获得了广泛的应力状态。用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明，应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比，应变对应变率更为敏感，等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外，由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象，断裂面以拉应力或拉剪应力为主，纯剪试件的设计需要进一步研究。
2021, 43(1):82-95.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.169
摘要:
局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式，钢结构发生局部屈曲破坏时，屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能，采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型，模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证，考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响，对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响，宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低；初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响，且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值，并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。
局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式，钢结构发生局部屈曲破坏时，屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能，采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型，模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证，考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响，对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明：宽厚比对局部屈曲有显著影响，宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低；初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响，且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值，并与GB 50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。
2021, 43(1):96-106.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.168
摘要:
双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件，具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果，结合相关文献中连接件的剪切滑移公式，拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系，并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的，采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比，验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析，研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明，钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著，而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。
双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件，具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果，结合相关文献中连接件的剪切滑移公式，拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系，并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的，采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比，验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析，研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明，钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著，而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。
2021, 43(1):107-119.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.143
摘要:
对一个SRC柱-RC梁框架在火灾后与另一个对照框架在常温下进行了低周反复加载试验，研究了该框架的火灾后性能，评价了框架的承载力、刚度退化、延性、耗能能力、累积损伤，同时对P-Δ效应进行了分析。试验结果表明，与未暴露在火灾的SRC柱-RC梁框架相比，火灾后SRC柱-RC梁框架的承载力降低、刚度减小、延性系数下降、累积损伤增大，且P-Δ效应更为明显。由于框架柱截面中有核心钢的存在，SRC柱-RC梁框架在火灾后的滞回曲线仍保持饱满，破坏前的承载力可以保持在较高的水平，依然表现出良好的耗能能力。其塑性极限转动超过0.04 rad，可以满足中国抗震设计规范的要求。
对一个SRC柱-RC梁框架在火灾后与另一个对照框架在常温下进行了低周反复加载试验，研究了该框架的火灾后性能，评价了框架的承载力、刚度退化、延性、耗能能力、累积损伤，同时对P-Δ效应进行了分析。试验结果表明，与未暴露在火灾的SRC柱-RC梁框架相比，火灾后SRC柱-RC梁框架的承载力降低、刚度减小、延性系数下降、累积损伤增大，且P-Δ效应更为明显。由于框架柱截面中有核心钢的存在，SRC柱-RC梁框架在火灾后的滞回曲线仍保持饱满，破坏前的承载力可以保持在较高的水平，依然表现出良好的耗能能力。其塑性极限转动超过0.04 rad，可以满足中国抗震设计规范的要求。
2021, 43(1):120-136.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.016
摘要:
通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究，考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能，分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。结果表明：相同竖向荷载作用下，单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%；墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%，屈服位移降低了8.1%，墙体延性系数μ提高了4.5%，耗能系数E提高了4.1%，加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上，通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律，结果表明：随墙架柱轴压比的增大，组合墙体的抗剪承载力有所提高；减小钢龙骨的屈服强度，组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》（JGJ 227—2011）和美国规范AISI S400-15，推导出墙体的抗力分项系数，确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。
通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究，考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能，分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。结果表明：相同竖向荷载作用下，单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%；墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%，屈服位移降低了8.1%，墙体延性系数μ提高了4.5%，耗能系数E提高了4.1%，加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上，通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律，结果表明：随墙架柱轴压比的增大，组合墙体的抗剪承载力有所提高；减小钢龙骨的屈服强度，组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》（JGJ 227—2011）和美国规范AISI S400-15，推导出墙体的抗力分项系数，确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。
2021, 43(1):137-144.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.128
摘要:
神经网络（ANN）模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测，收集160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据，建立数据库，选取140个试验样本对ANN模型进行训练，20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数：混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状，输入数据分别被归一化到区间[0，1]和[0.1，0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB 50011和ACI 318-14公式计算的抗剪承载力，结果表明，神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力，具有较好的预测和泛化能力。
神经网络（ANN）模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测，收集160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据，建立数据库，选取140个试验样本对ANN模型进行训练，20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数：混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状，输入数据分别被归一化到区间[0，1]和[0.1，0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB 50011和ACI 318-14公式计算的抗剪承载力，结果表明，神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力，具有较好的预测和泛化能力。
2021, 43(1):145-154.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.125
摘要:
提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型，通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性。结果表明，所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏；增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束，可以防止其发生受压过早破坏；腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象，腹板和翼缘相交处的约束边缘构件抗震设计可以适当放宽；随着剪跨比的减小，试件延性明显降低；当翼缘处于受拉时，试件表现出较高的强度、刚度和较低的延性。基于模型对钢筋混凝土带翼缘剪力墙的拟静力试验进行了非线性数值模拟分析，分析结果与试验结果吻合较好，表明模型能较好地模拟钢筋混凝土带翼缘剪力墙的非线性性能。
提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型，通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性。结果表明，所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏；增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束，可以防止其发生受压过早破坏；腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象，腹板和翼缘相交处的约束边缘构件抗震设计可以适当放宽；随着剪跨比的减小，试件延性明显降低；当翼缘处于受拉时，试件表现出较高的强度、刚度和较低的延性。基于模型对钢筋混凝土带翼缘剪力墙的拟静力试验进行了非线性数值模拟分析，分析结果与试验结果吻合较好，表明模型能较好地模拟钢筋混凝土带翼缘剪力墙的非线性性能。
2021, 43(1):155-163.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.124
摘要:
川渝地区分布有8 000余处石窟和摩崖造像，大部分凿刻于砂岩中，长期环境作用导致砂岩性能劣化，对赋存文化遗产的安全造成威胁。为了提升传统砂岩文物修复材料的性能，将石墨烯纳米片加入传统修复材料中，运用传统工艺制备出“CH@G”灰浆。结果表明，加入石墨烯纳米片的CH@G灰浆的力学性能和体积稳定性较传统材料明显提高。当石墨烯纳米片的添加量为质量百分比0.07%时，样品力学性能最佳，56 d抗压强度、抗折强度和抗拉强度分别为4.21、2.21、0.47 MPa，相对于传统修复材料，强度分别提升了7.36%、19.46%、51.61%。FT-IR、Raman和XRD结果表明，石墨烯纳米片对固化反应产物影响较小，并且可以在早期加速水化反应，从而提升早期强度。SEM结果表明，石墨烯纳米片作为一种调节相，促使灰浆形成均匀致密的微观结构。
川渝地区分布有8 000余处石窟和摩崖造像，大部分凿刻于砂岩中，长期环境作用导致砂岩性能劣化，对赋存文化遗产的安全造成威胁。为了提升传统砂岩文物修复材料的性能，将石墨烯纳米片加入传统修复材料中，运用传统工艺制备出“CH@G”灰浆。结果表明，加入石墨烯纳米片的CH@G灰浆的力学性能和体积稳定性较传统材料明显提高。当石墨烯纳米片的添加量为质量百分比0.07%时，样品力学性能最佳，56 d抗压强度、抗折强度和抗拉强度分别为4.21、2.21、0.47 MPa，相对于传统修复材料，强度分别提升了7.36%、19.46%、51.61%。FT-IR、Raman和XRD结果表明，石墨烯纳米片对固化反应产物影响较小，并且可以在早期加速水化反应，从而提升早期强度。SEM结果表明，石墨烯纳米片作为一种调节相，促使灰浆形成均匀致密的微观结构。
2021, 43(1):164-175.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.135
摘要:
以玄奘塔首层为原结构，分别采用原砖、1/4和1/8模型砖制作了3个1/8缩尺结构模型，进行受压试验，观测加载过程中结构裂缝发展特征，测试了结构荷载、位移及应变；并通过数值模拟，对比了3个模型受力及破坏形式，分析了古砖塔的受压破坏机理和损伤变化。研究结果表明：砖塔受压破坏过程包含沿灰缝开裂、裂缝扩展和延伸、裂缝贯通破坏3个阶段；塔体破坏始于四角顶部，随荷载增加逐渐向下扩展并贯通，形成小截面砖柱，砖柱失稳导致结构破坏；塔壁沿平面内及平面外产生水平向变形，部分砖块开裂，因砖块尺寸不同导致模型的初始损伤及刚度不同，开裂荷载和极限承载能力随砌块尺寸减小而降低，应变随块体尺寸减小而增大，并根据模型的整体变形和局部块体变形特点，分析古塔的受压破坏机制，计算出古塔受压损伤演化趋势。
以玄奘塔首层为原结构，分别采用原砖、1/4和1/8模型砖制作了3个1/8缩尺结构模型，进行受压试验，观测加载过程中结构裂缝发展特征，测试了结构荷载、位移及应变；并通过数值模拟，对比了3个模型受力及破坏形式，分析了古砖塔的受压破坏机理和损伤变化。研究结果表明：砖塔受压破坏过程包含沿灰缝开裂、裂缝扩展和延伸、裂缝贯通破坏3个阶段；塔体破坏始于四角顶部，随荷载增加逐渐向下扩展并贯通，形成小截面砖柱，砖柱失稳导致结构破坏；塔壁沿平面内及平面外产生水平向变形，部分砖块开裂，因砖块尺寸不同导致模型的初始损伤及刚度不同，开裂荷载和极限承载能力随砌块尺寸减小而降低，应变随块体尺寸减小而增大，并根据模型的整体变形和局部块体变形特点，分析古塔的受压破坏机制，计算出古塔受压损伤演化趋势。
2021, 43(1):176-183.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.160
摘要:
为避免养猪场消化废水对环境造成的污染，利用微藻去除消化废水中营养物质的二次处理方法受到了广泛关注。采用15N质量平衡法研究了鞘藻去除氨氮的主要机理，重点研究了鞘藻生长与氨氮去除的关系以及氨氮去除的主要途径。经高压灭菌后的消化废水在鞘藻培养期的氨氮去除率为96.2%，鞘藻特定生长率为0.04~0.15；稀释后的原消化废水氨氮的去除率为94.1%，鞘藻特定生长率为-0.14~0.13。通过曝气的汽提效应对氨的去除有显著的促进作用，尤其在高pH值试验条件下更有利于脱氨。15N同位素质量平衡分析表明，原始消化废水中存在的细菌对氨氮的去除影响小，在鞘藻培养期去除原消化废水中氨氮的主要途径是鞘藻的吸收和气体的损失，分别占总氮量的40.97%和32.59%。氨氮的去除与主要影响因素间的回归和通径分析表明，要提高氨氮去除率，需要提高鞘藻Chl-a含量和DO浓度，同时限制或保持pH值在弱碱性状态。
为避免养猪场消化废水对环境造成的污染，利用微藻去除消化废水中营养物质的二次处理方法受到了广泛关注。采用15N质量平衡法研究了鞘藻去除氨氮的主要机理，重点研究了鞘藻生长与氨氮去除的关系以及氨氮去除的主要途径。经高压灭菌后的消化废水在鞘藻培养期的氨氮去除率为96.2%，鞘藻特定生长率为0.04~0.15；稀释后的原消化废水氨氮的去除率为94.1%，鞘藻特定生长率为-0.14~0.13。通过曝气的汽提效应对氨的去除有显著的促进作用，尤其在高pH值试验条件下更有利于脱氨。15N同位素质量平衡分析表明，原始消化废水中存在的细菌对氨氮的去除影响小，在鞘藻培养期去除原消化废水中氨氮的主要途径是鞘藻的吸收和气体的损失，分别占总氮量的40.97%和32.59%。氨氮的去除与主要影响因素间的回归和通径分析表明，要提高氨氮去除率，需要提高鞘藻Chl-a含量和DO浓度，同时限制或保持pH值在弱碱性状态。
2021, 43(1):184-192.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.087
摘要:
以人工模拟废水为研究对象，采用4组SBR反应器（R0.5、R5、R10和R15），考察了4种游离氨浓度（0.5、5、10和15 mg/L）对生物脱氮效能、胞外聚合物含量及其组分（蛋白质（PN）、多糖（PS）和核酸（DNA））影响。结果表明，4种游离氨浓度条件下都实现了较高的脱氮效果（97.6%~99.4%）。游离氨对3种胞外聚合物（LB-EPS、TB-EPS、总EPS）及其组分有显著影响。当游离氨浓度从0.5 mg/L增加到10 mg/L时，LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都显著增加；当游离氨浓度进一步增加到15 mg/L时，LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都呈降低的趋势；在4个游离氨浓度下，PN是LB-EPS的主要成分，PS是TB-EPS和总EPS的主要成分；在4个游离氨浓度下的整个反应周期中，3种胞外聚合物及其组分的含量都跟NOx-—N有着相同的变化趋势。
以人工模拟废水为研究对象，采用4组SBR反应器（R0.5、R5、R10和R15），考察了4种游离氨浓度（0.5、5、10和15 mg/L）对生物脱氮效能、胞外聚合物含量及其组分（蛋白质（PN）、多糖（PS）和核酸（DNA））影响。结果表明，4种游离氨浓度条件下都实现了较高的脱氮效果（97.6%~99.4%）。游离氨对3种胞外聚合物（LB-EPS、TB-EPS、总EPS）及其组分有显著影响。当游离氨浓度从0.5 mg/L增加到10 mg/L时，LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都显著增加；当游离氨浓度进一步增加到15 mg/L时，LB-EPS、TB-EPS、总EPS的含量及其组分的含量都呈降低的趋势；在4个游离氨浓度下，PN是LB-EPS的主要成分，PS是TB-EPS和总EPS的主要成分；在4个游离氨浓度下的整个反应周期中，3种胞外聚合物及其组分的含量都跟NOx-—N有着相同的变化趋势。
2021, 43(1):193-202.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.168
摘要:
建立了4个平行的SBR处理合成废水，游离氨（FA）浓度分别为0.5、5、10、15 mg/L，命名为S0.5、S5、S10和S15，4个系统的脱氮性能在整个实验过程中均很好（平均值为98.7%），利用FA对亚硝酸氧化细菌（NOB）的抑制作用，结合过程控制，成功在S10和S15系统中实现短程硝化。在建立短程硝化途径的过程中，S10的NAR在第79天迅速达到90.3%，S15的NAR在139天迅速达到90.5%。在S10的80~250 d和S15的140~250 d中，平均NAR分别稳定在98.8%和98.2%左右。用16S rRNA基因的高通量测序技术分析样本中硝化细菌的相对丰度和结构，结果表明，AOB和NOB丰度的变化与试验结果一致。FA不仅可以显著影响AOB和NOB的相对丰度，而且还可以抑制NOB活性。此外，还发现较低的AOB含量在FA浓度为15 mg/L时具有较高的氨底物微生物利用能力。
建立了4个平行的SBR处理合成废水，游离氨（FA）浓度分别为0.5、5、10、15 mg/L，命名为S0.5、S5、S10和S15，4个系统的脱氮性能在整个实验过程中均很好（平均值为98.7%），利用FA对亚硝酸氧化细菌（NOB）的抑制作用，结合过程控制，成功在S10和S15系统中实现短程硝化。在建立短程硝化途径的过程中，S10的NAR在第79天迅速达到90.3%，S15的NAR在139天迅速达到90.5%。在S10的80~250 d和S15的140~250 d中，平均NAR分别稳定在98.8%和98.2%左右。用16S rRNA基因的高通量测序技术分析样本中硝化细菌的相对丰度和结构，结果表明，AOB和NOB丰度的变化与试验结果一致。FA不仅可以显著影响AOB和NOB的相对丰度，而且还可以抑制NOB活性。此外，还发现较低的AOB含量在FA浓度为15 mg/L时具有较高的氨底物微生物利用能力。
2021, 43(1):203-214.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.088
摘要:
制备负载氧化锆的颗粒活性炭（Zr-GAC），以吸附水溶液中的硫酸根离子。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和比表面积测定等方法对Zr-GAC进行表征。结果表明，Zr-GAC具有多孔的表面积，其上具有许多由氧化锆组成的团聚体。XPS分析证实，吸附剂表面存在大量的锆和羟基，氧化锆改性后的活性炭比表面积减小。采用间歇吸附实验研究了pH值对硫酸盐吸附的影响，在pH值小于10时，吸附效果较好。吸附等温线的模拟分析表明，Dubinin-Radushkevich （D-R）方程比Langmuir模型具有更好的拟合性，由D-R方程确定的在中性水溶液最大吸附量为70.14 mg/g，远高于原GAC （8.9 mg/g）。需要注意的是，D-R方程在测定溶液吸附的吸附能时可能存在问题，值得进一步研究。动力学研究表明，硫酸根在Zr-GAC上的吸附速度较快，并遵循准二级动力学方程。此外，温度的升高在一定程度上可能利于硫酸盐的吸附。Zr-GAC具有很好的吸附水溶液中硫酸根离子的潜力，特别是其吸附容量约为载锆生物炭吸附剂的两倍，pH值的适用范围更广。
制备负载氧化锆的颗粒活性炭（Zr-GAC），以吸附水溶液中的硫酸根离子。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和比表面积测定等方法对Zr-GAC进行表征。结果表明，Zr-GAC具有多孔的表面积，其上具有许多由氧化锆组成的团聚体。XPS分析证实，吸附剂表面存在大量的锆和羟基，氧化锆改性后的活性炭比表面积减小。采用间歇吸附实验研究了pH值对硫酸盐吸附的影响，在pH值小于10时，吸附效果较好。吸附等温线的模拟分析表明，Dubinin-Radushkevich （D-R）方程比Langmuir模型具有更好的拟合性，由D-R方程确定的在中性水溶液最大吸附量为70.14 mg/g，远高于原GAC （8.9 mg/g）。需要注意的是，D-R方程在测定溶液吸附的吸附能时可能存在问题，值得进一步研究。动力学研究表明，硫酸根在Zr-GAC上的吸附速度较快，并遵循准二级动力学方程。此外，温度的升高在一定程度上可能利于硫酸盐的吸附。Zr-GAC具有很好的吸附水溶液中硫酸根离子的潜力，特别是其吸附容量约为载锆生物炭吸附剂的两倍，pH值的适用范围更广。
2021, 43(1):215-228.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.203
摘要:
随着社会经济的发展，居住在非集中供暖区的居民对改善严酷冬季室内热环境的需求越发高涨，希望能在冬季拥有舒适的室内环境。有关于采暖需求和采暖行为的相关文献大多使用问卷调研进行研究，而问卷中的问题和选项又多是研究者主观制定，在这种情况下，居民只能顺着研究者的思路表达他们的不满，这将导致调研结果产生偏差；此外，研究者设计的问卷选项在丰度上也有欠缺。基于社会化聆听的方法，回顾了网络问答社区上有关供暖的讨论，收集了21 653条网络用户自发表达的有关供暖的回答和评论，着重研究了其中3.19%的5项关于室内热环境营造的不满。研究结果表明，相比传统问卷调研，网络用户有关冬季室内热环境的抱怨类型更加丰富、内容更加细碎；此外，网络用户更倾向于使用特定动作描述采暖设备的开启，这将对后续相关研究中问卷调研问题和选项的设置提供参考，成为传统被动式问卷调研的补充。
随着社会经济的发展，居住在非集中供暖区的居民对改善严酷冬季室内热环境的需求越发高涨，希望能在冬季拥有舒适的室内环境。有关于采暖需求和采暖行为的相关文献大多使用问卷调研进行研究，而问卷中的问题和选项又多是研究者主观制定，在这种情况下，居民只能顺着研究者的思路表达他们的不满，这将导致调研结果产生偏差；此外，研究者设计的问卷选项在丰度上也有欠缺。基于社会化聆听的方法，回顾了网络问答社区上有关供暖的讨论，收集了21 653条网络用户自发表达的有关供暖的回答和评论，着重研究了其中3.19%的5项关于室内热环境营造的不满。研究结果表明，相比传统问卷调研，网络用户有关冬季室内热环境的抱怨类型更加丰富、内容更加细碎；此外，网络用户更倾向于使用特定动作描述采暖设备的开启，这将对后续相关研究中问卷调研问题和选项的设置提供参考，成为传统被动式问卷调研的补充。
2021, 43(1):229-242.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.089
摘要:
自然通风能有效降低室内污染物浓度，包括稀释生物气溶胶浓度，穿堂风是其主要形式之一。但在人口稠密的城市，建筑之间的遮挡作用会明显降低通风效果。以两栋建筑为研究对象，讨论上游建筑的9种情形，包括不同的开窗面积与位置，对下游建筑穿堂风潜力的影响。讨论一个来流方向、两栋建筑中心线在位于这个来流方向的直线上、间距为两倍建筑宽度的情形，分析基于稳态RANS模型（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）的CFD （Computational Fluid Dynamics）模拟风压的可靠性，结果显示，部分情形CFD模拟的可靠性不高。相对于上游建筑5%与10%的孔隙率，20%的孔隙率难以通过CFD模拟出下游建筑物的风压。风洞实验数据显示，下游建筑物的穿堂风通风潜力随上游建筑物开窗面积的增加而降低，这与一般认识相反。
自然通风能有效降低室内污染物浓度，包括稀释生物气溶胶浓度，穿堂风是其主要形式之一。但在人口稠密的城市，建筑之间的遮挡作用会明显降低通风效果。以两栋建筑为研究对象，讨论上游建筑的9种情形，包括不同的开窗面积与位置，对下游建筑穿堂风潜力的影响。讨论一个来流方向、两栋建筑中心线在位于这个来流方向的直线上、间距为两倍建筑宽度的情形，分析基于稳态RANS模型（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）的CFD （Computational Fluid Dynamics）模拟风压的可靠性，结果显示，部分情形CFD模拟的可靠性不高。相对于上游建筑5%与10%的孔隙率，20%的孔隙率难以通过CFD模拟出下游建筑物的风压。风洞实验数据显示，下游建筑物的穿堂风通风潜力随上游建筑物开窗面积的增加而降低，这与一般认识相反。
