2023年第45卷第1期文章目次
2023, 45(1):1-13.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.050
摘要:
在爆炸荷载作用下，建筑结构会产生不同程度的损伤，甚至可能发生连续性倒塌。建筑结构性能评价是爆炸灾后重建阶段结构处置与修复加固方式选择的重要依据，是指在爆炸发生之后，考虑建筑爆炸损伤，对建筑结构的残余性能进行分析和评定。经过几十年的发展，建筑结构抗爆研究已经成为一个热门研究方向，许多学者开展了诸多相关研究，但现有研究成果大多为爆炸发生前的防护设计与分析。为了促进该领域更加全面深入的研究，为灾后重建工作提供技术支持，对爆炸灾后建筑结构性能评价涉及的一些关键问题进行详细的介绍与总结，并对可行修复加固技术的相关研究及应用进行总结与评述。经过多年发展，学者们建立了用于结构构件爆炸损伤评估的超压—冲量曲线和残余承载力评估公式，提出了建筑爆炸损伤等级及受灾区域划分方法，并在碳纤维布加固修复钢筋混凝土结构方面积累了丰富经验，但目前关于灾后建筑结构性能评定及修复的研究仍处于起步阶段，距离实际工程应用还有较大差距。
在爆炸荷载作用下，建筑结构会产生不同程度的损伤，甚至可能发生连续性倒塌。建筑结构性能评价是爆炸灾后重建阶段结构处置与修复加固方式选择的重要依据，是指在爆炸发生之后，考虑建筑爆炸损伤，对建筑结构的残余性能进行分析和评定。经过几十年的发展，建筑结构抗爆研究已经成为一个热门研究方向，许多学者开展了诸多相关研究，但现有研究成果大多为爆炸发生前的防护设计与分析。为了促进该领域更加全面深入的研究，为灾后重建工作提供技术支持，对爆炸灾后建筑结构性能评价涉及的一些关键问题进行详细的介绍与总结，并对可行修复加固技术的相关研究及应用进行总结与评述。经过多年发展，学者们建立了用于结构构件爆炸损伤评估的超压—冲量曲线和残余承载力评估公式，提出了建筑爆炸损伤等级及受灾区域划分方法，并在碳纤维布加固修复钢筋混凝土结构方面积累了丰富经验，但目前关于灾后建筑结构性能评定及修复的研究仍处于起步阶段，距离实际工程应用还有较大差距。
2023, 45(1):14-24.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.189
摘要:
为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响，提高隧道爆破质量，基于数值模拟和非线性模糊层次分析法（FAHP）提出邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并进行动力响应分析，结合建（构）筑物爆破振动安全判据对模拟监测点的振动影响进行评价和振动控制参数优化；运用非线性FAHP对满足振速控制标准的爆破参数进行合理性综合评价，并对影响评价结果的主要指标参数进行优化；根据符合各阶段合理性判据的爆破参数确定爆破方案。在工程应用中，经该方法优化后的方案较原方案单段最大药量减少了25%，测点峰值振速（PPV）降低了41.2%；方案实施后，现场监测结果与模拟结果的衰减趋势和峰值大小基本一致，且爆破效果符合光面爆破的相关技术要求，从而验证了该方法各阶段评定判据设立的合理性及方案评价和优化的可行性。
为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响，提高隧道爆破质量，基于数值模拟和非线性模糊层次分析法（FAHP）提出邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并进行动力响应分析，结合建（构）筑物爆破振动安全判据对模拟监测点的振动影响进行评价和振动控制参数优化；运用非线性FAHP对满足振速控制标准的爆破参数进行合理性综合评价，并对影响评价结果的主要指标参数进行优化；根据符合各阶段合理性判据的爆破参数确定爆破方案。在工程应用中，经该方法优化后的方案较原方案单段最大药量减少了25%，测点峰值振速（PPV）降低了41.2%；方案实施后，现场监测结果与模拟结果的衰减趋势和峰值大小基本一致，且爆破效果符合光面爆破的相关技术要求，从而验证了该方法各阶段评定判据设立的合理性及方案评价和优化的可行性。
2023, 45(1):25-34.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.170
摘要:
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。
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。
2023, 45(1):35-43.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.137
摘要:
不同持时的爆炸冲击波对建筑结构及防护工程的作用显著不同，在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波，延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。在AUTODYN中建立长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型，分析爆炸冲击波在长筒爆室中的传播规律，研究管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明：距离增加，超压峰值减小、正压持续时间增加；根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满且连续衰减的超压时程曲线；爆室底部起爆、合理控制延时间隔，可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。分别给出100、200 ms爆炸持时起爆方案，为长持时爆炸模拟装置的设计提供技术支持。
不同持时的爆炸冲击波对建筑结构及防护工程的作用显著不同，在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波，延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。在AUTODYN中建立长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型，分析爆炸冲击波在长筒爆室中的传播规律，研究管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明：距离增加，超压峰值减小、正压持续时间增加；根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满且连续衰减的超压时程曲线；爆室底部起爆、合理控制延时间隔，可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。分别给出100、200 ms爆炸持时起爆方案，为长持时爆炸模拟装置的设计提供技术支持。
2023, 45(1):44-53.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.168
摘要:
为考查聚脲涂层对钢制罐体抗爆能力的增强效果，对内侧喷涂聚脲涂层的缩尺模型罐和无涂层模型罐进行两次地面爆炸试验，并采集罐体测点位移时程及残余变形等响应数据。采用LS-DYNA软件中的ALE流固耦合分析方法对罐体的爆炸响应过程进行有限元模拟，并考查涂层粘接设定、罐体材料及涂层厚度对涂层防护效果的影响。试验结果表明，内侧喷涂聚脲涂层能显著降低罐体的最大位移及残余变形。数值模拟结果表明，聚脲涂层与钢板间的不同接触设置对罐体位移峰值的影响可以忽略，而对罐体残余位移影响较大；随着钢材屈服强度的提高，聚脲涂层位移的降低率逐渐减小；增大涂层厚度可减小罐体变形，但带来的增益不断降低。
为考查聚脲涂层对钢制罐体抗爆能力的增强效果，对内侧喷涂聚脲涂层的缩尺模型罐和无涂层模型罐进行两次地面爆炸试验，并采集罐体测点位移时程及残余变形等响应数据。采用LS-DYNA软件中的ALE流固耦合分析方法对罐体的爆炸响应过程进行有限元模拟，并考查涂层粘接设定、罐体材料及涂层厚度对涂层防护效果的影响。试验结果表明，内侧喷涂聚脲涂层能显著降低罐体的最大位移及残余变形。数值模拟结果表明，聚脲涂层与钢板间的不同接触设置对罐体位移峰值的影响可以忽略，而对罐体残余位移影响较大；随着钢材屈服强度的提高，聚脲涂层位移的降低率逐渐减小；增大涂层厚度可减小罐体变形，但带来的增益不断降低。
2023, 45(1):54-62.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.167
摘要:
为了更好地研究纤维混凝土的力学性能，通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验，从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明：随着碳纤维掺量的增加，聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱；当碳纤维掺量为0.2%时，混凝土的动态抗压强度最大，承受高应变率压缩荷载的变形能力最强，即碳纤维的最佳掺量为0.2%。
为了更好地研究纤维混凝土的力学性能，通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验，从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明：随着碳纤维掺量的增加，聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱；当碳纤维掺量为0.2%时，混凝土的动态抗压强度最大，承受高应变率压缩荷载的变形能力最强，即碳纤维的最佳掺量为0.2%。
2023, 45(1):63-69.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.081
摘要:
为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题，根据刚度补偿理论和弯沉等效原则，以弯沉为控制目标，提出高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数，通过理论计算得到各层填料所需的材料模量，结合室内试验结果选择合适的填料，确定路基弯沉控制的填筑方案，并可根据路基现场施工效果动态调整。以海南省内国道G360公路为依托工程，依据该方法制订方案，铺筑试验路，并进行现场试验验证。结果表明，路基顶面弯沉满足验收要求，且与验收值误差较小。该方法可有效控制路基弯沉，指导高液限土路基施工与质量控制。
为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题，根据刚度补偿理论和弯沉等效原则，以弯沉为控制目标，提出高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数，通过理论计算得到各层填料所需的材料模量，结合室内试验结果选择合适的填料，确定路基弯沉控制的填筑方案，并可根据路基现场施工效果动态调整。以海南省内国道G360公路为依托工程，依据该方法制订方案，铺筑试验路，并进行现场试验验证。结果表明，路基顶面弯沉满足验收要求，且与验收值误差较小。该方法可有效控制路基弯沉，指导高液限土路基施工与质量控制。
2023, 45(1):70-78.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.040
摘要:
结合H-V立体土工膜（Horizontal-Vertical three-dimensional geomembrane）及传统水平土工膜衬垫与土相互作用的力学模型试验，利用基于离散元理论的颗粒流软件（Particle Flow Code， PFC），从细观角度系统研究不同几何特征的土工膜与土之间的相互作用机理。分别从已完成土工膜复合衬垫模型试验所得的宏观力学特征、不同几何特征的土工膜衬垫与土颗粒之间的位移变化规律、土颗粒与膜之间的接触力分布、膜上的应力分布及整体衬垫系统中竖向应力的分布等方面进行对比分析。结果表明：与传统水平土工膜相比，H-V立体土工膜除了具有传统水平土工膜与土之间的摩擦作用外，还有竖向膜部分对土颗粒附加的侧摩阻力和咬合力作用；竖向膜不仅可以约束土颗粒的位移和力链从受荷中心向加载板两侧方向的传递，而且能使H-V立体土工膜与土形成良好的约束挤密区，一方面延缓了H-V立体土工膜衬垫内部形成连续滑移面，另一方面更有效地均化了整体衬垫中的应力分布，使得相同上覆荷载下H-V立体土工膜衬垫的整体沉降和不均匀沉降更小。
结合H-V立体土工膜（Horizontal-Vertical three-dimensional geomembrane）及传统水平土工膜衬垫与土相互作用的力学模型试验，利用基于离散元理论的颗粒流软件（Particle Flow Code， PFC），从细观角度系统研究不同几何特征的土工膜与土之间的相互作用机理。分别从已完成土工膜复合衬垫模型试验所得的宏观力学特征、不同几何特征的土工膜衬垫与土颗粒之间的位移变化规律、土颗粒与膜之间的接触力分布、膜上的应力分布及整体衬垫系统中竖向应力的分布等方面进行对比分析。结果表明：与传统水平土工膜相比，H-V立体土工膜除了具有传统水平土工膜与土之间的摩擦作用外，还有竖向膜部分对土颗粒附加的侧摩阻力和咬合力作用；竖向膜不仅可以约束土颗粒的位移和力链从受荷中心向加载板两侧方向的传递，而且能使H-V立体土工膜与土形成良好的约束挤密区，一方面延缓了H-V立体土工膜衬垫内部形成连续滑移面，另一方面更有效地均化了整体衬垫中的应力分布，使得相同上覆荷载下H-V立体土工膜衬垫的整体沉降和不均匀沉降更小。
2023, 45(1):79-88.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.244
摘要:
水泥土锚杆的承载过程伴随筋体—黏结体界面和黏结体—岩土体界面的黏结强度调动，界面剪应力的径向传播机制受到不同界面附近材料的应力和变形条件影响，对水泥土锚杆进行荷载传递分析需考虑双界面的剪切变形耦合。结合锚杆受力变形分析常用的荷载传递法和剪切位移法，将二者分别用于界面剪应力在锚杆轴向和径向引起的变形分析计算，考虑锚杆双界面的剪应力与剪切变形耦合，建立基于界面特性测试的水泥土锚杆双界面滑移耦合荷载传递分析模型。通过水泥土的材料性质试验及单元体尺度和模型试验尺度的水泥土锚杆拉拔试验，获得了模型的计算参数取值，并验证了模型对锚杆拉拔响应的预测能力。
水泥土锚杆的承载过程伴随筋体—黏结体界面和黏结体—岩土体界面的黏结强度调动，界面剪应力的径向传播机制受到不同界面附近材料的应力和变形条件影响，对水泥土锚杆进行荷载传递分析需考虑双界面的剪切变形耦合。结合锚杆受力变形分析常用的荷载传递法和剪切位移法，将二者分别用于界面剪应力在锚杆轴向和径向引起的变形分析计算，考虑锚杆双界面的剪应力与剪切变形耦合，建立基于界面特性测试的水泥土锚杆双界面滑移耦合荷载传递分析模型。通过水泥土的材料性质试验及单元体尺度和模型试验尺度的水泥土锚杆拉拔试验，获得了模型的计算参数取值，并验证了模型对锚杆拉拔响应的预测能力。
2023, 45(1):89-96.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.036
摘要:
炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中，在雨水浸润作用下容易发生劣化，进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下，炭质泥页岩会发生弹塑性破坏，表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土，基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比，该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外，借助β-屈服函数，该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响，从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现，拟合效果较好，表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。
炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中，在雨水浸润作用下容易发生劣化，进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下，炭质泥页岩会发生弹塑性破坏，表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土，基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比，该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外，借助β-屈服函数，该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响，从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现，拟合效果较好，表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。
2023, 45(1):97-104.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.113
摘要:
在废弃物渗透液中，复杂的化学物质能影响钠基膨润土垫层的吸水膨胀性能，研究不同价态及浓度的氯盐溶液对膨润土膨胀指数的影响，探究pH值及温度对膨润土膨胀性能的影响，利用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对氯盐溶液处理后的膨润土进行表征分析。试验结果表明，高价态高浓度的氯盐溶液对膨润土的膨胀性能起抑制作用，膨胀指数最低为5 mL/2 g；单价态低浓度的NaCl溶液对膨润土的膨胀性能起促进作用，膨胀指数最高达到56 mL/2 g。XRD测试表明，氯盐溶液处理后的膨润土层间距由12.512 ?下降到11.856 ?；SEM测试分析发现，高价态氯盐溶液中的膨润土形貌由规则鳞片状转化为无规则絮凝状。在氯盐溶液浓度为0.04 mol/L、pH值为9及温度为90 ℃的条件下，膨胀指数提升近50%。在0.01 mol/L NaCl溶液、0.02 mol/L NaCl溶液和0.01 mol/L CaCl2溶液中，膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合Fickian扩散模型，表明溶液水分子扩散速率小于膨润土凝胶态部分松弛速率。其他浓度氯盐溶液中，膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合non-Fickian溶胀过程，溶液水分子扩散速率与膨润土凝胶态部分松弛速率大致相同。
在废弃物渗透液中，复杂的化学物质能影响钠基膨润土垫层的吸水膨胀性能，研究不同价态及浓度的氯盐溶液对膨润土膨胀指数的影响，探究pH值及温度对膨润土膨胀性能的影响，利用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对氯盐溶液处理后的膨润土进行表征分析。试验结果表明，高价态高浓度的氯盐溶液对膨润土的膨胀性能起抑制作用，膨胀指数最低为5 mL/2 g；单价态低浓度的NaCl溶液对膨润土的膨胀性能起促进作用，膨胀指数最高达到56 mL/2 g。XRD测试表明，氯盐溶液处理后的膨润土层间距由12.512 ?下降到11.856 ?；SEM测试分析发现，高价态氯盐溶液中的膨润土形貌由规则鳞片状转化为无规则絮凝状。在氯盐溶液浓度为0.04 mol/L、pH值为9及温度为90 ℃的条件下，膨胀指数提升近50%。在0.01 mol/L NaCl溶液、0.02 mol/L NaCl溶液和0.01 mol/L CaCl2溶液中，膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合Fickian扩散模型，表明溶液水分子扩散速率小于膨润土凝胶态部分松弛速率。其他浓度氯盐溶液中，膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合non-Fickian溶胀过程，溶液水分子扩散速率与膨润土凝胶态部分松弛速率大致相同。
2023, 45(1):105-111.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.257
摘要:
在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态，从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积（SICP）的胶结固化，对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理，进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数，对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明：试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点，孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平，而后伴随塑性应变以稳定的速率增长，直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力，减缓超孔隙水压力的增长速度，且处理次数越多，密实度越高，抗液化效果越好。
在地震作用下,饱和砂土地基易达到液化状态，从而形成安全隐患。以标准砂为材料进行大豆脲酶诱导碳酸钙沉积（SICP）的胶结固化，对30%、40%和50%相对密实度下的中密砂分别做1~3次处理，进行不同循环剪应力与有效固结围压比值下的动三轴试验。通过分析动应变、超孔隙水压力、动循环次数，对SICP方法处理饱和砂土的抗液化效果进行评价。结果表明：试样的孔压与应变发展都呈现出分阶段增长的特点，孔压在加载瞬间会急剧增长到一定水平，而后伴随塑性应变以稳定的速率增长，直至破坏。SICP方法处理饱和砂土能有效增强砂土的抗液化能力，减缓超孔隙水压力的增长速度，且处理次数越多，密实度越高，抗液化效果越好。
2023, 45(1):112-121.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.099
摘要:
以云南红土为研究对象，以湿—干循环作为控制条件，考虑湿—干循环次数、初始含水率、干密度3个影响因素，进行室内无侧限抗压强度试验，研究湿—干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度与湿—干循环次数、初始含水率、干密度的关系。结果表明：经过湿—干循环作用，脱湿红土的应力—应变关系曲线呈典型的应变软化型特征。相比湿—干循环前，湿—干循环后红土的应力—应变关系曲线的应变软化特征更为明显，无侧限抗压强度提高，且随着湿—干循环次数的增大，脱湿红土的无侧限抗压强度减小。不同初始含水率、干密度下，脱湿红土的应力—应变关系曲线均呈应变软化型；随着初始含水率的增大，湿—干循环前，素红土的无侧限抗压强度减小，相对应的峰值应变增大；湿—干循环后，脱湿红土的无侧限抗压强度增大，相对应的峰值应变增大。随着干密度的增大，湿—干循环前后红土的无侧限抗压强度均增大，相对应的峰值应变也呈增大趋势。
以云南红土为研究对象，以湿—干循环作为控制条件，考虑湿—干循环次数、初始含水率、干密度3个影响因素，进行室内无侧限抗压强度试验，研究湿—干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度与湿—干循环次数、初始含水率、干密度的关系。结果表明：经过湿—干循环作用，脱湿红土的应力—应变关系曲线呈典型的应变软化型特征。相比湿—干循环前，湿—干循环后红土的应力—应变关系曲线的应变软化特征更为明显，无侧限抗压强度提高，且随着湿—干循环次数的增大，脱湿红土的无侧限抗压强度减小。不同初始含水率、干密度下，脱湿红土的应力—应变关系曲线均呈应变软化型；随着初始含水率的增大，湿—干循环前，素红土的无侧限抗压强度减小，相对应的峰值应变增大；湿—干循环后，脱湿红土的无侧限抗压强度增大，相对应的峰值应变增大。随着干密度的增大，湿—干循环前后红土的无侧限抗压强度均增大，相对应的峰值应变也呈增大趋势。
2023, 45(1):122-134.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.086
摘要:
采用连续排水边界的必要性及软黏土中水的渗流存在着起始水力坡降(i0)的现象已逐渐被认识，但变荷载下同时考虑连续排水边界条件和起始水力坡降的一维固结解析解还鲜见报道。针对外荷载随时间逐渐增加的实际情况，建立变荷载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的固结模型。采用傅里叶变换及拉普拉斯变换获得模型的近似解析解，利用该解答分析动边界移动规律、超静孔隙水压力随时间的消散规律及平均固结度的增长规律。结果表明：在加载速率不变的情况下，起始水力坡降下排水面透水情况对固结性状的影响与其在达西定律下相同，透水情况越好，孔压消散速率越快；透水情况越差，超静孔隙水压力消散速度越慢。与完全透水边界条件下相比，连续排水条件下起始水力坡降i0对固结性状影响无明显改变，i0越大，移动边界到达土层底部的时间越长，固结完成时土中残留的超静孔压越大，按孔压定义的平均固结度越小；i0值越小，移动边界到达土层底部的时间越短，固结完成时土中残留的超静孔压越小，按孔压定义的平均固结度越大。在起始水力坡降和边界排水条件不变的情况下，随着加载时间的增加，超静孔隙水压力峰值越小，超静孔隙水压力达到峰值的时间越长，但加载时间对超静孔压残留值及按孔压定义的最终平均固结度无影响。
采用连续排水边界的必要性及软黏土中水的渗流存在着起始水力坡降(i0)的现象已逐渐被认识，但变荷载下同时考虑连续排水边界条件和起始水力坡降的一维固结解析解还鲜见报道。针对外荷载随时间逐渐增加的实际情况，建立变荷载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的固结模型。采用傅里叶变换及拉普拉斯变换获得模型的近似解析解，利用该解答分析动边界移动规律、超静孔隙水压力随时间的消散规律及平均固结度的增长规律。结果表明：在加载速率不变的情况下，起始水力坡降下排水面透水情况对固结性状的影响与其在达西定律下相同，透水情况越好，孔压消散速率越快；透水情况越差，超静孔隙水压力消散速度越慢。与完全透水边界条件下相比，连续排水条件下起始水力坡降i0对固结性状影响无明显改变，i0越大，移动边界到达土层底部的时间越长，固结完成时土中残留的超静孔压越大，按孔压定义的平均固结度越小；i0值越小，移动边界到达土层底部的时间越短，固结完成时土中残留的超静孔压越小，按孔压定义的平均固结度越大。在起始水力坡降和边界排水条件不变的情况下，随着加载时间的增加，超静孔隙水压力峰值越小，超静孔隙水压力达到峰值的时间越长，但加载时间对超静孔压残留值及按孔压定义的最终平均固结度无影响。
2023, 45(1):135-144.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.059
摘要:
航道疏浚土与日俱增，利用疏浚土配制喷播基质用于坡面绿化，可以实现疏浚土的资源化利用。以疏浚土为主要试验材料，采用L25(53)正交试验设计，在疏浚土中添加不同比例的聚丙烯酰胺（PAM）、高分子吸水性树脂（SAP）、稻草秸秆进行改良，并种植高羊茅进行盆栽试验，测定各试验组的物理结构特征、水分特征、化学性质、高羊茅出苗率等指标，分析PAM、SAP、稻草秸秆对疏浚土的影响，通过主成分分析法综合评价，得到基于疏浚土配制绿化喷播基质的配比。结果表明：在疏浚土中加入SAP能显著改善疏浚土的孔隙特性，降低土壤容重，提高疏浚土的持水能力；适量的PAM可以提高疏浚土中铵态氮的保留量，促进高羊茅种子的发芽，过量的PAM会抑制高羊茅种子的发芽；秸秆能显著提高疏浚土的养分含量，降低疏浚土的pH值；基质的最佳配比为每kg疏浚土内添加SAP 6 g、PAM 0.5 g、秸秆35 g。
航道疏浚土与日俱增，利用疏浚土配制喷播基质用于坡面绿化，可以实现疏浚土的资源化利用。以疏浚土为主要试验材料，采用L25(53)正交试验设计，在疏浚土中添加不同比例的聚丙烯酰胺（PAM）、高分子吸水性树脂（SAP）、稻草秸秆进行改良，并种植高羊茅进行盆栽试验，测定各试验组的物理结构特征、水分特征、化学性质、高羊茅出苗率等指标，分析PAM、SAP、稻草秸秆对疏浚土的影响，通过主成分分析法综合评价，得到基于疏浚土配制绿化喷播基质的配比。结果表明：在疏浚土中加入SAP能显著改善疏浚土的孔隙特性，降低土壤容重，提高疏浚土的持水能力；适量的PAM可以提高疏浚土中铵态氮的保留量，促进高羊茅种子的发芽，过量的PAM会抑制高羊茅种子的发芽；秸秆能显著提高疏浚土的养分含量，降低疏浚土的pH值；基质的最佳配比为每kg疏浚土内添加SAP 6 g、PAM 0.5 g、秸秆35 g。
2023, 45(1):145-154.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.273
摘要:
开展导流堤易损性研究，为泥石流地区防治工程等级的划定和导流堤防灾减灾能力的判定提供了一种有效的方法。以雅泸路雀儿沟导流堤遭受的泥石流灾害为工程背景，参照有关易损性的研究成果，提出导流堤易损性的概念。结合泥石流致灾特征和导流堤承灾时的特点，建立泥石流危害作用下导流堤的工程易损性评价方法，并利用所提出的组合层次法处理指标权重问题。采用该评价方法对雀儿沟导流堤进行易损性评价，结果为高度易损性，说明该导流堤工程的整体运行情况较差，防护能力较低，需要及时对其采取相应的应急处理措施，以保证其能够正常服役。评价结果与现场实地调查情况和定量计算结果一致，验证了方法的可行性。
开展导流堤易损性研究，为泥石流地区防治工程等级的划定和导流堤防灾减灾能力的判定提供了一种有效的方法。以雅泸路雀儿沟导流堤遭受的泥石流灾害为工程背景，参照有关易损性的研究成果，提出导流堤易损性的概念。结合泥石流致灾特征和导流堤承灾时的特点，建立泥石流危害作用下导流堤的工程易损性评价方法，并利用所提出的组合层次法处理指标权重问题。采用该评价方法对雀儿沟导流堤进行易损性评价，结果为高度易损性，说明该导流堤工程的整体运行情况较差，防护能力较低，需要及时对其采取相应的应急处理措施，以保证其能够正常服役。评价结果与现场实地调查情况和定量计算结果一致，验证了方法的可行性。
2023, 45(1):155-166.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.084
摘要:
能源桩将地源热泵系统与传统桩基结合，具有换热效率高、占用空间少和成本低等优点。梳理近年来关于能源桩的传热和承载性能两个方面的研究进展，分析能源桩传热性能的影响因素及机理、热—力耦合状态下的结构响应及传热、结构响应的数值模型。在此基础上，提出能源桩下一步的研究建议与展望。分析指出：螺旋形管体的换热面积最大，换热效率最佳；在循环剪切作用下，能源桩的桩—土界面侧摩阻力衰减，使桩基承载力不断弱化；此外，一个周期中的制冷/制热需求不均可能引起地表温度失衡，从而影响换热效率。能源桩的优化设计及长期服役的可靠性将是未来研究的重点。
能源桩将地源热泵系统与传统桩基结合，具有换热效率高、占用空间少和成本低等优点。梳理近年来关于能源桩的传热和承载性能两个方面的研究进展，分析能源桩传热性能的影响因素及机理、热—力耦合状态下的结构响应及传热、结构响应的数值模型。在此基础上，提出能源桩下一步的研究建议与展望。分析指出：螺旋形管体的换热面积最大，换热效率最佳；在循环剪切作用下，能源桩的桩—土界面侧摩阻力衰减，使桩基承载力不断弱化；此外，一个周期中的制冷/制热需求不均可能引起地表温度失衡，从而影响换热效率。能源桩的优化设计及长期服役的可靠性将是未来研究的重点。
2023, 45(1):167-177.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.012
摘要:
模态参数反映结构动力特性，基于模态参数的损伤指标能反映结构动力特性的变化，可用于桥梁结构损伤识别。以模态参数构成的损伤指标众多，每个损伤指标通过自身的变化来识别损伤，但难以用统一标准对不同损伤指标的识别效果进行量化对比。针对空心板梁桥的铰缝损伤，提出一致性量化指标，从数据层面定量描述指标的损伤指示效果，便于各类损伤指标的对比和应用。首先根据模态参数损伤指标，构造一致性量化指标，定量描述不同损伤指标的识别效果；然后建立空心板梁桥及其铰缝损伤的有限元实体模型，模拟3种不同铰缝位置处的损伤工况，对每处损伤分别设置6种不同损伤程度；最后应用一致性量化指标对比各损伤指标的识别性能，总结不同工况下各损伤指标识别效果的变化规律。分析表明，一致性量化指标能够在不同工况下定量描述不同损伤指标的识别效果。
模态参数反映结构动力特性，基于模态参数的损伤指标能反映结构动力特性的变化，可用于桥梁结构损伤识别。以模态参数构成的损伤指标众多，每个损伤指标通过自身的变化来识别损伤，但难以用统一标准对不同损伤指标的识别效果进行量化对比。针对空心板梁桥的铰缝损伤，提出一致性量化指标，从数据层面定量描述指标的损伤指示效果，便于各类损伤指标的对比和应用。首先根据模态参数损伤指标，构造一致性量化指标，定量描述不同损伤指标的识别效果；然后建立空心板梁桥及其铰缝损伤的有限元实体模型，模拟3种不同铰缝位置处的损伤工况，对每处损伤分别设置6种不同损伤程度；最后应用一致性量化指标对比各损伤指标的识别性能，总结不同工况下各损伤指标识别效果的变化规律。分析表明，一致性量化指标能够在不同工况下定量描述不同损伤指标的识别效果。
2023, 45(1):178-185.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.087
摘要:
体外预应力筋的应力增量在波形钢腹板梁桥理论中至关重要。在已有的应力增量计算方法中，适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少，考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式，考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间滑移效应的影响，通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系，推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有试验数据，利用Ansys建立了实体模型，使用非线性弹簧单元Combin39来实现预应力筋的滑移效应；并将求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明：推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合较好，验证了该方法的适用性；考虑滑移效应影响时，结构的整体挠度和应力增量增大，承载能力降低。
体外预应力筋的应力增量在波形钢腹板梁桥理论中至关重要。在已有的应力增量计算方法中，适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少，考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式，考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间滑移效应的影响，通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系，推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有试验数据，利用Ansys建立了实体模型，使用非线性弹簧单元Combin39来实现预应力筋的滑移效应；并将求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明：推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合较好，验证了该方法的适用性；考虑滑移效应影响时，结构的整体挠度和应力增量增大，承载能力降低。
2023, 45(1):186-198.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.038
摘要:
装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑，能有效避免支撑构件失稳。为研究这种支撑的耗能能力及破坏机理，对试件进行低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明：装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满，耗能能力强，变形能力好。在轴向荷载作用下，试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能，在加载过程中，孔间短柱端部为薄弱部位，首先进入塑性，并最先发生断裂，随着加载的深入，孔间短柱中间部位进入塑性的面积越来越大。加载过程中，螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时，腹板宽度越宽、孔间短柱高宽比越大，耗能支撑承载力与刚度越小、变形能力越好，孔间短柱高宽比在5~8之间较合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d0~1.5d0之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时，腹板长度越大，承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式。
装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑，能有效避免支撑构件失稳。为研究这种支撑的耗能能力及破坏机理，对试件进行低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明：装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满，耗能能力强，变形能力好。在轴向荷载作用下，试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能，在加载过程中，孔间短柱端部为薄弱部位，首先进入塑性，并最先发生断裂，随着加载的深入，孔间短柱中间部位进入塑性的面积越来越大。加载过程中，螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时，腹板宽度越宽、孔间短柱高宽比越大，耗能支撑承载力与刚度越小、变形能力越好，孔间短柱高宽比在5~8之间较合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d0~1.5d0之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时，腹板长度越大，承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式。
2023, 45(1):199-208.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.082
摘要:
设计了一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥，该梁桥由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成，通过浇筑自密实RPC混凝土形成组合梁桥整体。对组合梁桥缩尺模型（1:8）进行多工况的拟静力加载试验和有限元分析，并对其弹性工作性能进行研究。结果表明：浇筑RPC后，梁桥的刚度约提高2.6倍，表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构合理受力，下部加载时，梁桥变形约增大10%，对结构较不利；弦杆受力符合平截面假定，组合结构受力合理；上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态，上、下部加载时，下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍，下弦杆为薄弱弦杆；斜腹杆受拉，直腹杆基本呈受压状态，上、下加载方式影响直腹杆的受力形式，下部承载设计时需考虑局部拉、压应力较大的情况；顶板侧面混凝土受压，底板侧面混凝土受拉，腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。
设计了一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥，该梁桥由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成，通过浇筑自密实RPC混凝土形成组合梁桥整体。对组合梁桥缩尺模型（1:8）进行多工况的拟静力加载试验和有限元分析，并对其弹性工作性能进行研究。结果表明：浇筑RPC后，梁桥的刚度约提高2.6倍，表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构合理受力，下部加载时，梁桥变形约增大10%，对结构较不利；弦杆受力符合平截面假定，组合结构受力合理；上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态，上、下部加载时，下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍，下弦杆为薄弱弦杆；斜腹杆受拉，直腹杆基本呈受压状态，上、下加载方式影响直腹杆的受力形式，下部承载设计时需考虑局部拉、压应力较大的情况；顶板侧面混凝土受压，底板侧面混凝土受拉，腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。
2023, 45(1):209-224.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.127
摘要:
砖石作为建筑材料在世界范围内广泛使用，由砖石和砂浆组成的砌体结构抗拉、抗剪强度较低，抗震性能不足，地震作用下容易破坏甚至倒塌，需进行补强加固,以改善砌体结构的力学性能。由于抗拉强度高、重量轻、安装方便和耐腐蚀等优势，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）在砌体结构加固领域具有广阔的应用前景；由于对结构的重量和外观影响很小，在历史砌体建筑加固中，内嵌FRP（Near-Surface Mounted FRP，简称NSM-FRP）加固法更有优势。总结学者们对NSM-FRP加固砌体结构的相关研究进展，并对其未来发展进行展望。
砖石作为建筑材料在世界范围内广泛使用，由砖石和砂浆组成的砌体结构抗拉、抗剪强度较低，抗震性能不足，地震作用下容易破坏甚至倒塌，需进行补强加固,以改善砌体结构的力学性能。由于抗拉强度高、重量轻、安装方便和耐腐蚀等优势，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）在砌体结构加固领域具有广阔的应用前景；由于对结构的重量和外观影响很小，在历史砌体建筑加固中，内嵌FRP（Near-Surface Mounted FRP，简称NSM-FRP）加固法更有优势。总结学者们对NSM-FRP加固砌体结构的相关研究进展，并对其未来发展进行展望。
2023, 45(1):225-226.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.096
摘要:
