摘要：为提升建筑结构的抗震韧性,对自复位结构构件进行了系统研究.介绍了自复位结构构件的基本构成和工作原理,总结了其研究与发展历程,分析了存在的问题和未来发展方向.结果表明,自复位梁柱、自复位耗能支撑和自复位钢筋混凝土/钢板剪力墙等自复位结构构件具有旗形或类旗形滞回特性,可消耗地震输入能量,并使结构残余位移角小于0.5%.在构件中,复位材料主要有预应力筋和钢绞线、复合材料筋、形状记忆合金、弹簧等.为推动自复位结构构件的工程应用,亟需在优化构造、提升装配水平,改善抗震性能、韧性能力和耐久性,丰富新型结构体系中的应用方式,建立实用设计和优化方法等方面开展深入研究.

摘要：橡胶浮置板轨道系统作为减振轨道广泛应用于地铁线路,其与普通无砟轨道间的刚度过渡直接影响列车的运行品质。在进行轨道结构的优化设计时,需要考虑结构的变形条件。为探究普通无砟轨道与橡胶浮置板轨道之间的合理过渡方式,建立列车-橡胶浮置板轨道耦合动力学模型,计算得到行车安全性、平稳性以及轨道动态变形指标。讨论在橡胶浮置板轨道上设置过渡段的必要条件,分析橡胶浮置板轨道系统的过渡段级数和相邻过渡段刚度比的影响,提出并通过试算验证变刚度比过渡段设计方案的可行性。研究结果表明:橡胶垫低刚度工况下轨道位移较大,可抵消部分轨道不平顺对车辆运行安全性的影响;橡胶浮置板具有良好的减振性能,橡胶浮置板轨道橡胶垫刚度低于(含)0.05 N/mm3时,普通无砟轨道与橡胶浮置板交界处的行车平稳性较差,应设置多级过渡段进行刚度过渡;标准橡胶垫刚度为0.02 N/mm3时,建议设置3级以上的过渡段,每级过渡段长度14.4 m,且固定刚度过渡段刚度比取值范围应控制在1.5~1.8;固定刚度比过渡段上的钢轨位移变化率最低降至0.285 mm/m,变刚度比过渡段的钢轨位移变化率降至0.256 mm/m。相较于固定刚度比过渡段,变刚度比过渡段的过渡性能更加优良。研究成果可为实际工程的轨道选型和优化设计提供指导借鉴。

摘要：针对轮胎-路面噪声,基于U型理论模型探究并优化了3种腔体形式声子晶体的能带结构,最终设计出一种“宽频多带”的沙漏型声子晶体,并以此为基础建立了新型交通声屏障,且进行了降噪性能测试.结果表明:对于噪声特征频段覆盖率,沙漏型>锥型>直线型,且禁带范围可通过腔体尺寸进行有效调整;对于声子晶体声屏障降噪效果,将Bragg散射与腔体共振效应耦合、增加排数均可有效提升禁带内降噪效果0.9~3.5dB(A),且作为不连续型周期结构,屏障后声场分布不均,特别是在散射体间隔处,因此测量时需增加测点数目并考虑间隔处影响;沙漏型相较于传统声屏障与Bragg型声子晶体声屏障在500~1000Hz目标禁带内降噪效果提升0.9~14dB(A).

摘要：风沙危害是影响风沙地区铁路工程建设运营的主要因素,沙害区线路方案优选是铁路设计中的重要环节,也是一个定性、定量指标共存的多目标决策问题。为解决线路方案比选中指标权重确定、定性指标量化和多属性综合评价的技术难题,研究基于云模型和改进TOPSIS的风沙地区线路方案优选方法。通过分析风沙地区线路方案设计的主要影响因素,从线路设计、不良地质、环境影响和社会效益4个方面选取26项指标建立风沙地区线路方案优选指标体系;然后在使用语言类模糊数表达定性指标基础上,通过云模型将定性描述转化为精确数,由离差法计算符合线路方案比选实际的指标权重;最后运用灰色关联法改进TOPSIS,构建风沙区线路方案评价模型,通过计算备选方案与理想方案的相对贴近度实现方案的排序和优选。以格库铁路某风沙段选线为例,对优选方法进行了验证。研究结果表明:基于本方法的风沙地区线路方案优选结果与工程实际具有较好的一致性,利用云模型的定性指标量化方式能较为准确地反映指标属性信息;通过离差法计算的指标权重也更为便捷合理,减少了人为主观因素对决策结果的影响;通过该模型的评价结果对方案进行排序使各方案的优劣性得以更好地呈现,提高了风沙地区线路方案优选的效率和准确性。研究成果可为今后风沙地区线路方案优化设计提供一定的决策依据。

摘要：为研究鱼线栓绑法对馆藏文物的抗震固定效果并对其进行优化设计,选取3件同类型不同尺寸(高度分别为390、490、620 mm)的较大体积典型地震易损文物复制品,开展文物复制品与鱼线栓绑法固定措施抗震系统振动台试验,获得影响文物复制品运动状态的关键体型参数、文物复制品与鱼线相互作用规律,并检验采用独立鱼线栓绑法对较大体积文物的抗震固定效果。建立相应有限元分析模型,对文物复制品与鱼线栓绑法固定措施相互作用系统进行参数分析,获得在地震作用下能够采用独立常用鱼线有效固定文物的体型参数限值以及有效固定不同体型文物所需要的最小鱼线截面面积。结果表明:适当提高鱼线初始预拉应力、增加鱼线绑扎根数、增加鱼线截面面积均可有效降低文物地震响应及鱼线内力变化幅度,并提高独立鱼线有效固定文物的体型参数限值;采用独立鱼线栓绑法固定时,文物质心高度与底面直径之比越大,整体摇摆响应越明显;体型及质量越大且底面直径越大,文物整体滑移响应更显著;综合固定效果及文物与鱼线之间的相互作用,建议选择截面面积合理的鱼线并施加20%破断应力作为初始预拉应力;对于不适用于独立鱼线栓绑法固定的文物,可采用鱼线和卡固件组合固定措施,降低文物动力响应及鱼线的内力变化幅度。

摘要：隧道穿越断层区域在地震中易受到严重破坏,是隧道抗震设防的重点控制区域。针对现有设计方法很少考虑隧道穿越断层的现状,基于穿越断层隧道地震响应特点,将隧道沿纵向简化为3段位于不同地层条件的黏弹性地基上的剪切梁,推导了地震动下穿越断层隧道纵向地震稳态响应的解析表达式,建立了面向工程设计的穿越断层隧道纵向抗震简化分析方法。首先,采用Kelvin黏弹性地基上的剪切梁模拟衬砌节段,基于格林函数法、拉普拉斯正逆变换和留数法推导衬砌节段在荷载激励下沿纵向的响应。其次,结合衬砌连续性条件获得穿越断层隧道纵向响应解析解。然后,通过与数值分析结果的对比,验证了本文方法的有效性和可行性。最后,采用该解析方法进行了敏感性参数分析,探究了边界条件、结构刚度、断层破碎带性质、围岩阻尼等关键因素对穿越断层隧道结构地震响应的影响规律。结果表明:(1)增大衬砌的弯曲刚度会减小衬砌上的位移响应,但同时会显著增大衬砌上的内力响应值;(2)加固断层围岩可减小衬砌在地震动作用下的位移响应,也使衬砌的内力响应减小,并减小断层对隧道沿纵向地震响应的影响范围;(3)阻尼的存在使衬砌的振动沿隧道纵向出现异步性,加载波的频率越高,异步性越明显。该解析方法能够快速计算得到穿越断层隧道的地震响应,为相关隧道工程的抗减震设计提供参考。

摘要：为研究博物馆中最常用的卡固件措施固定馆藏文物的抗震有效性,选取典型的地震易损文物复制品试件(瓷梅瓶与赏瓶),开展文物-抗震系统模型振动台试验,获得不同工况下文物复制品真实地震响应并检验典型卡固件固定措施的抗震有效性。建立相应有限元分析方法,为进一步开展参数分析、补充试验数据、提出科学评判方法提供必要技术手段。结果表明:有限元数值预测与试验结果吻合良好。随着地震波峰值加速度增加,浮放放置方式更易造成文物的震损。同等条件下,文物重心越低,摇摆响应越小,但整体滑移响应增大。卡固件固定措施可有效降低文物的地震响应,但卡固件尺寸增加到一定程度,对文物的抗震固定作用提高有限,基于文物保护中的最小干预原则,综合考虑文物的抗震安全及艺术展示效果,应优化卡固件尺寸。在地震波峰值加速度很大的情况下,卡固件与文物的相互作用易出现应力集中现象,有可能对文物造成局部损伤,需要优化卡固件形式,必要时可在两者接触部位增添硅胶垫层等构造措施。

摘要：结构健康监测方法已被引入中国古建筑木结构领域,用以实现古建木构的“预防性”保护,但上述过程仍处于起步阶段,亟需一个能够为不同健康监测方法的验证、比较和评估提供条件的平台。该文建立了包含实验室物理模型、有限元模型、平台试验和配套网站4个模块的中国古建筑木结构健康监测Benchmark平台。平台首先综合其他领域健康监测Benchmark平台优势和古建木构自身特征,以既有古建为原型进行简化得到实验室物理模型,并给出构件尺寸、用材材性、监测设备选取和损伤设计等信息。其次,使用有限元分析软件ABAQUS分别建立能够提取静力和动力信号的有限元模型,以作为实验室物理模型的补充。进而,对成型平台进行动态监测试验,通过试验结果和有限元结果对比证明本平台能够为不同的健康监测方法的分析、比较和评估提供条件,并缩小理论研究和实际应用之间的差距。同时,证明目前其他领域常用的模态分析流程同样适用于古建木构领域。最后,建立包含8个模块的网站,对上述信息进行公开,以方便后续研究人员调用。

摘要：相比普通平钢板墙,梯形波折钢板剪力墙在合理设计下具有更优越的滞回性能,其中内嵌波折墙板的优化选型是抗侧力体系的设计关键。为此,通过低周往复加载试验研究了梯形波折钢板剪力墙的抗侧受力变形过程及破坏形态,并验证了有限元方法的可行性。为了得到典型波折墙板的抗侧机制影响因素,研究了墙板屈服点、高(宽)厚比、波长、波形及波折角度等对内嵌墙板滞回性能的影响,在数值算例基础上,提出了墙板的滞回优化选型表及设计建议。试验研究发现,梯形波折钢板墙试件在内嵌墙板屈曲后其水平荷载仍可继续增加,具有良好延性变形能力。数值分析结果表明:当波折墙板的几何尺寸设计不当时,表现出不稳定的屈曲后承载能力、较差的延性和耗能能力,应在初步选型设计中予以避免;由于往复加载下的累积面外残余变形,波折墙板在往复加载下的承载力和延性显著低于单向推覆下的;降低钢材屈服点,选用最优波长和临界波形比,合适的波折方向以及增加波折角度,能够有效提高往复加载下的抗侧承载能力。提出了滞回性能优化选型建议,能够实现波折墙板面内剪切屈服的抗侧机制,使内嵌波折墙板达到良好的抗侧承载力、延性和耗能能力。

摘要：人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势,是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热,导致冻结壁交圈困难,厚度不及预期。依托北京地铁19号线草桥站―景风门站区间联络通道冻结工程,基于相似理论开展实际工程地下水流速分别为0、5、10、15m/d的联络通道冻结模型试验,研究渗流对冻结壁形成过程的影响效应,讨论制冷功率在冻结进程中的变化规律。研究表明:渗流条件下,联络通道底板和顶板先交圈,其次是下游侧墙,上游侧墙受对流传热影响显著,是冻结工程的薄弱环节。地下水流速为0、5、10m/d时,联络通道冻结壁的交圈时间分别为60、114、444min;流速为15m/d时,冻结壁不能实现交圈。地下水流速越大,制冷功率越高,流速为5、10、15m/d时的有效能耗较静水条件分别增长67.0%、88.5%和120.1%。研究成果可为渗流条件下联络通道冻结工程的设计和施工提供依据。