摘要：为探究温度对能量桩荷载传递机理及相关力学响应的影响,引入平面瞬态温度场方程,将温度场与应力场解耦。基于平面应力模型,将能量桩与桩周土考虑为具有协调变形的整体,计算了径向热应力。在此基础上,将其与双曲线荷载传递模型结合,对桩土界面处的极限摩阻力进行修正。将纵向热应变考虑在竖向荷载传递方程中,得到可同时衡量纵向和径向热效应的竖向受荷能量桩承载特性分析方法。利用增量法对能量桩荷载传递控制方程进行求解,得到桩身轴力、桩侧阻力、桩身位移等相关力学响应。通过与既有文献进行对比,验证了该模型的合理性。通过参数分析,研究了温度和竖向力作用下能量桩的荷载传递特性。结果表明:温度会改变能量桩的荷载传递特性,提高能量桩的运行温度可小幅增加其承载力。该文方法的计算流程清晰,可为能量桩的设计提供参考。

摘要：为研究高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能,以温度值、恒温时间为变化参数,设计了4个T型节点试件进行了高温后低周往复加载试验。通过试验观测了T型节点试件的破坏过程,同时获取了试件升温曲线、滞回曲线、骨架曲线、延性指标、承载力及刚度退化曲线等,并由此分析了节点破坏机理、承载能力以及抗震性能。试验结果表明:受到低周往复荷载作用后试件的破坏模式均表现为节点板的弯剪破坏,滞回曲线不饱满;高温后试件极限承载力随着恒温时间的增加而减少;与常温下的铝合金T型节点试件相比,经历高温后的试件刚度退化幅度及延性增加;螺栓滑移可增加试件耗能,但摩擦力在滑移阶段初期对常温试件产生不利影响。

摘要：在加肋板无网格模型中,肋条的位置对各种工况下加肋板受力性能的影响至关重要.文章基于一阶剪切变形和移动最小二乘法理论提出一种考虑非线性影响的加肋板无网格模型,并利用遗传算法优化肋条位置.首先,采用离散节点分别对平板和肋条进行离散,得到加肋板的无网格离散模型;其次,通过冯·卡门大挠度理论得到非矩形板几何非线性问题的弯曲控制方程;再次,通过哈密顿原理得到加肋非矩形板自由振动问题的控制方程;最后引入遗传算法,以肋条的位置为设计变量、非矩形加肋板中心点挠度最小或自振频率最大为目标函数,对肋条位置进行优化.在考虑了几何非线性影响的肋条位置优化过程中,肋条位置改变时只需重新计算位移转换矩阵,避免了网格重构.本文以全局荷载下单肋条菱形板为例与理论解进行对比,进行有效性验证.再以板的中点挠度最小和自振频率最大为优化目标,对局部荷载作用下不同形状、不同肋条布置方式的加肋板进行优化,分析方法的收敛性及稳定性.

摘要：对高延性水泥基材料(ECC)的裂缝特征进行准确识别和测量是研究ECC力学性能与耐久性的重要手段.针对ECC裂缝数量多且细密,纤维噪声干扰重等问题,基于深度学习方法,采用适合于小样本数量生物图像识别的U-Net模型,加上部分ResNet网络层结构进行优化,结合新增制作的适用于ECC的数据集,训练神经网络模型,进行语义分割获取裂缝像素.针对裂纹参数提取问题,使用骨骼提取方法,结合数字图像处理流程,运用CLAHE滤镜和半峰全宽概念获取裂缝宽度,实现了混杂纤维ECC狗骨试件和ECC连接板的裂缝识别与参数提取.结果表明:采用深度学习方法建立的ECC裂缝识别与智能检测方法与实际手工测量误差范围在0.6 mm以内.研究成果可为ECC裂缝检查与特征定量化识别提供准确有效和高通量的分析方法.

摘要：准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K_(0)对分析及设计土石坝等岩土工程具有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,粗颗粒土室内K_(0)试验结果往往无法正确反映其真实值。本文利用自行研制的大型K_(0)测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行大量试验,以研究分析缩尺效应对粗颗粒土K_(0)影响规律,找出消除缩尺效应影响的方法。通过改变试样颗粒的最大粒径d_(M)、缩尺方法、初始相对密实度D_(r0)等初始条件,设置24组试样,利用大型K_(0)测试仪对各组试样进行直剪试验,定量研究d_(M) 、缩尺方法和D_(r0)对粗粒土K_(0)的影响规律,并探讨以室内试验数据推求现场粗粒土K_(0),从而消除缩尺效应的方法。结果表明:D_(r0)及缩尺方法不变时,粗颗粒土K_(0)随着d_(M) 的增加而显著减小,因此,缩尺效应会导致粗颗粒土K_(0)显著增高,且缩尺后土料d_(M) 越小,其K_(0)受影响程度越高;D_(r0)及d_(M)相同时,缩尺方法对粗颗粒土K_(0)有一定影响,采用等量替代法缩尺后,试样K_(0)值增加最小,因此,采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土K_(0)的影响;相比d_(M) ,D_(r0)对粗粒土K_(0)的影响更为显著,D_(r0)越大的土样,d_(M)对粗粒土K_(0)影响更明显。基于砂卵砾石料K_(0)试验结果及前人的研究,建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料K_(0)的公式,以消除缩尺效应对粗颗粒土K_(0)的影响。利用堆石料K_(0)试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。

摘要：抗剪强度是评价土体稳定性的重要指标,研究缩尺效应对粗粒土抗剪强度的影响,对高土石坝工程土体强度估算有重要的理论意义和应用价值。根据前人的研究,颗粒最大粒径d_(max)和级配结构两部分变化是导致缩尺后试样存在缩尺效应的主要原因,其中级配结构可由级配面积S作为特征参数表示。通过改变试样的d_(max)和S,设计了24组不同级配试样,利用大型直剪仪对各组试样进行直剪试验,从而定量研究颗粒最大粒径和级配结构对粗粒土抗剪强度的影响规律。研究结果表明:粗粒土的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ均表现出随着d_(max)增大而增大的规律,且c和φ均与d_(max)呈对数函数关系;黏聚力c和内摩擦角φ随着S的减小而增大,到达某一特定值后呈略微减小的趋势,并根据相应试验数据分别建立c和φ与S的关系式。最后,基于试验结果建立了考虑缩尺效应的粗粒土抗剪强度的预测模型,并用相关文献试验数据验证了该模型对不同类型粗粒土的适用性。

摘要：为推广使用海洋资源,采用海砂代替硅砂制备工程水泥基复合材料(Engineering cementitious composites,ECC)。将海砂ECC与玄武岩纤维增强树脂复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋结合,充分发挥两种材料的优点,以获得更强的耐腐蚀性能及更为优异的拉伸性能。通过单轴拉伸及四点弯曲试验,研究了不同侵蚀制度及配筋率对BFRP筋增强海砂ECC的拉伸性能及弯曲性能的影响,并与未配筋的海砂ECC作比较。结果表明,BFRP筋增强海砂ECC的极限拉应力与海砂ECC相比提升了2.46~4.92倍,极限拉应变提升了1.40~2.94倍,干湿循环作用下BFRP筋增强海砂ECC的极限荷载是海砂ECC极限荷载的3.14~4.29倍。不同侵蚀制度下,BFRP筋增强海砂ECC的最佳配筋率均为0.67%。研究的BFRP筋增强海砂ECC可为桥面无缝连接板等设计提供参考。

摘要：由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl–Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明:Prandtl–Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P–R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带。一方面,损伤累积效应会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程;另一方面,也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。

摘要：基于布袋桩成桩试验与4组室内静载荷试验,结合7组数值模型,对布袋桩的成桩可行性与桩身荷载的传递特性及其承载机理进行研究.结果表明:1)布袋桩在解决岩溶地区成桩时浆液渗漏问题的同时,具有成桩质量良好、成桩形状可预测的特征.在等桩径、等加载条件下,布袋桩的极限承载力为传统桩的1.15倍以上,桩顶沉降远小于传统桩;2)布袋桩承载时,各段桩体从上至下依次发挥作用,交替承载.枝状体的端承作用对承载力的增益大于布袋对侧摩阻力的削弱,此为布袋桩的承载特征;3)枝状体结构增强了桩-岩间的结合能力,其中,枝状体下部起主要承载作用,上部仅起结构作用;4)枝状体的非对称分布是承载的不利因素之一,对布袋桩的抗弯能力提出设计要求.试验及数值模拟结果展示了布袋桩的成桩过程,揭示了布袋桩独有的承载机理,验证了布袋桩承载性能的优越性,可为布袋桩在岩溶地区的应用提供思路和依据.

摘要：为了定量分析植被类型和蓄水层设置对干旱时期拓展型绿色屋顶蒸散发特性的影响,设计了两种形式(有无蓄水层)和3种植被类型(麦冬草、佛甲草或姬十二单)的6个绿色屋顶模型桶,通过对绿色屋顶进行连续3个月的现场监测。结果表明,蓄水层设置显著提高了基质含水量,并在降雨后一定时间(约3 d)内保持较高的稳定含水量;有蓄水层绿色屋顶实际蒸散发(actual daily evapotranspiration,AET)总是高于无蓄水层绿色屋顶,平均AET提高0.6 mm/d;经历了13 d的干旱时间,蓄水层设置对维持佛甲草的蒸腾速率最有效,相比于无蓄水层的佛甲草提升49%的气孔导度值;蓄水层对增加种植姬十二单的绿色屋顶AET效果最好,平均AET增加了1.1 mm/d。研究结果可为旱涝季节分明的地区绿色屋顶植被选择和蓄水层设置提供基础数据支撑和参考借鉴。