• 2024年第44卷第5期文章目次
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    • 泸县6.0级地震城市建筑群震害模拟与震害机理分析∗

      2024, 44(5):977-986. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240808004

      摘要 (1312) HTML (211) PDF 2.12 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合建筑群震害调查与精细化数值仿真等手段,对城市建筑群的震害机理进行研究。首先,建立了泸县6.0级地震中泸县县城的建筑群震害仿真模型,并采用现场震害调查数据,从典型小区、城市整体两个层面,对模型的有效性进行验证。基于震害仿真模型,选取4 条具有不同持时和频谱特性的地震动,比较不同地震动对泸县建筑群的破坏力特征,研究不同地震动破坏力随时间和峰值加速度(PGA)的演化特征。研究结果表明:地震动的频谱特性对不同层数、不同类型建筑具有选择性破坏作用,进而影响城市建筑群损伤程度与分布;不同地震动在不同时刻破坏力差异很大,进而导致建筑群损伤发展速度差异明显,前期破坏力较低的地震动仍可能对在后期对建筑群产生严重破坏;对地震动的PGA 进行归一化,当PGA 较小时,不同地震动造成的建筑群损伤程度接近,随着PGA 的放大,不同地震动作用下建筑群损伤差异不断增大,其损伤指数差异可达数倍。

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    • 土耳其Mw7.8地震工业厂房及设施震害调查与分析∗

      2024, 44(5):987-999. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240314003

      摘要 (1225) HTML (161) PDF 3.30 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:2023 年2 月6 日,土耳其卡赫拉曼马拉什省在短时间内相继发生Mw7.8 和Mw7.5 地震。与以往地震相比,此次地震具有强度高、双主震的特点,造成了严重的灾害。地震发生后,通过资料收集、对地震中受损的工业厂房及设施进行现场震害调查,探讨了本次地震的地震动特征,比较了土耳其典型强震台站记录到的地震动加速度响应谱与我国规范谱的差异;总结了该地区典型工业厂房及设施的震害特征,并对其破坏原因进行了分析;选取土耳其典型强震台站记录到的地震波,对某核电厂耦合体系进行了单向地震作用计算,探讨了核电厂耦合体系在强震作用下的响应特征。现场调查结果表明:此次土耳其地震的强度远超我国规范的最高标准,且竖向地震动强度显著;一系列高强度地震造成灾区工业厂房及设施受损严重,厂房主体结构发生了严重的倒塌破坏,厂房中的非结构构件和生产设备也遭到了较为严重的破坏,其中非结构构件的破坏以墙体倒塌和吊顶掉落为主。核电厂房耦合体系计算结果表明,在土耳其强震作用下,核电厂内蒸汽发生器的响应大于其抗震能力中值,主管道应力响应大于其允许应力值。调查证明,工业厂房及设施的抗震薄弱环节在于厂房内部设施和设备,完善工业厂房及设施的抗震措施,提升工业设备的抗震能力,是提高工业厂房及设施抗震韧性的有效举措。

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    • 气幕均匀性影响因素及其隔尘效果研究∗

      2024, 44(5):1000-1010. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230801002

      摘要 (125) HTML (130) PDF 1.94 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,空气幕作为一种有效隔绝易于扩散粉尘的装置,被频繁地用于矿山、隧道施工过程中产尘较多的场所,而均匀的气幕会带来更佳的隔尘效果。运用Fluent 数值模拟结合相似实验的方法分析了气幕直径和气幕内部风道结构变化对气幕均匀性的影响,并将设计后可以均匀供风的气幕安装在实际施工隧道模型中模拟分析其隔尘效果。结果表明:直径增加,供风装置内气流轴向惯性力降低,有充足的时间改变流出方向,气幕装置轴向静压更加均匀,形成气幕更加均匀,但直径的变化对气幕均匀性的影响不是线性变化的,即存在一个临界直径使直径继续增加对均匀性的改善效果不明显,并且气幕临近直径的范围会随供风装置长度的增加而增加;在长度1 m、临界直径180 mm 的气幕装置基础上,依据风道设计原理安装计算出的弧高为149.9 mm 的楔形扇面阻体后,气幕装置内部平均压力梯度从38.4 Pa/m 降低到19.3 Pa/m,出口风速均匀度从87.6% 提高到93.2%,气幕均匀性显著提升;安装气幕后,隔尘区域内回弹的含尘气流被阻隔,区域内风流变得混乱复杂、涡流增加,粉尘停留时间增加,相对较大的粉尘颗粒有更长的时间沉降。整个隔尘区域粉尘浓度明显升高,气幕隔尘效果显著。

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    • 基于势接触连续‑非连续方法的双层叠梁开裂过程模拟∗

      2024, 44(5):1011-1019. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230205001

      摘要 (92) HTML (71) PDF 1009.71 K (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:弱黏结岩层容易发生滑动和离层,进而引发灾害。为了检验自主开发的势接触连续?非连续方法中的无黏结叠梁模型并深入了解其破坏后的力学行为,针对三点弯双层叠梁开展研究,并考察了势接触力求解中法向刚度系数的影响。通过将两个岩层叠合在一起建立叠梁模型,二者发生嵌入,因而存在相互作用的势接触力。通过改变单梁叠放顺序,分别形成了上砂岩下泥岩叠梁和上泥岩下砂岩叠梁。除了考察了载荷-位移曲线、最大主应力云图,还考察了裂纹区段数目的演化规律,以深化对叠梁复杂力学行为的理解。研究结果表明:(1)双层叠梁的载荷-位移曲线能与有关的实验结果吻合。(2)上泥岩下砂岩叠梁的各单梁裂缝出现时刻晚于上砂岩下泥岩叠梁的;前者的第1 次硬化和第1 次软化阶段比后者的长;前者的第2 次硬化阶段不如后者的明显;前者的第2 次软化阶段不如后者的明显,呈明显脆性。(3)对于上硬下软叠梁,随着法向刚度系数的减小,第1 和第2 峰值载荷对应的位移均增大。(4)对于上软下硬叠梁,随着法向刚度系数的减小,载荷-位移曲线由双峰或多峰向单峰转变。

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    • 双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究∗

      2024, 44(5):1020-1029. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230404001

      摘要 (228) HTML (437) PDF 1.82 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究层状土质边坡的临界滑动面和失稳机制是岩土工程中经典的研究课题。聚焦引起边坡失稳破坏的不同诱发机制和触发因素,关注边坡的破坏模式和失稳过程,有利于提供更具针对性的加固措施。针对岩土工程中常见的非均质边坡,研发了适合双层土质边坡的有限元程序。研究了土坡在不同几何形态下,稳定性态、临界滑动面位置、失稳模式及破坏机制的演化规律;推导了非均质土坡的安全系数FS 与土体特性和几何形态之间的内在函数关系式;提出了双滑面失稳机理与临界强度比的概念,给出了边坡稳定性态与失稳破坏的临界转折点和双滑面失稳的判别准则;揭示了双层不排水边坡的破坏机制,建立了不排水边坡稳定性态和失稳机理的相关设计图表。工程验证表明,计算所得的边坡稳定数及稳定状态与工程实际非常接近,该运算程序能够精准快速地判定潜在临界滑动面,准确评估边坡破坏机制,为双层土质边坡稳定性分析提供了新的思路和途径。

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    • 考虑滚石转动效应的被动柔性防护系统设计方法∗

      2024, 44(5):1030-1040. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230901005

      摘要 (84) HTML (169) PDF 1.17 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示滚石转动动能对被动柔性防护网系统力学响应的影响程度,完善既有的设计和检测方法,基于LS-DYNA 对被动柔性防护网结构建立了非线性动力数值模型,通过与足尺冲击试验对比,验证了数值模型参数的有效性。基于此,分析了转动动能比例系数λ 对系统变形和内力响应的影响规律,提出了各构件内力峰值与λ 之间的拟合关系式,并给出了考虑转动效应后各构件内力的设计修正系数ζ。研究结果表明,施加转动动能后,滚石最大竖向位移随着λ 值增大而减小,滚石在水平方向上具有明显外滚趋势,上支撑绳变形明显增大;滚石冲击力和各构件的内力峰值随λ 的变化规律皆可采用二次多项式表达,其中网片、钢柱、上支撑绳和拉锚绳的内力均呈现先增大再减小的趋势,当λ=0.2 时达到最大值;随着λ 值增大,耗能器耗能与网片耗能线性降低,同时滑移耗能与摩擦耗能线性增加。因此,滚石的转动效应会增大被动柔性防护系统中主要构件的冲击响应,设计时应充分考虑此不利影响。建议可按照既有规范中的内力放大系数赋予各构件安全储备,同时补充了钢柱的设计内力放大系数,建议取值1.3。

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    • 泡沫铝基耗能装置在铁路桥墩防车撞中的应用研究∗

      2024, 44(5):1041-1050. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230228003

      摘要 (62) HTML (308) PDF 1.76 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着公路、铁路、城市立交桥的大量建设,跨线桥数量剧增,桥墩被汽车撞击的可能性大大增加。因此,针对目前铁路桥墩防车撞防护装置的不足,提出了一款泡沫铝基组合耗能装置的结构型式。该研究结合了静力压缩试验、落锤冲击试验以及有限元数值模拟,研究了防撞装置缓冲材料的物理力学性能及车辆撞击防撞装置的冲击动力学响应。结果表明,泡沫铝-聚氨酯-泡沫铝三层组合结构型式中工况3~4 吸能效果最佳,其吸能密度(EA)、比吸能(SEA)以及吸能效率(EEA)值分别为3×103 kJ/m3、12.21 kJ/kg、28.57 %。在数值模拟中,无防撞装置工况下,车辆撞击力最大值为5 332.99 kN,桥墩吸收的能量为22.05 kJ,最大应力为124.46 MPa,墩身产生明显损伤;在有防撞装置工况下,车辆撞击力最大值为2 674.41 kN,降低了49.85 %;桥墩最大应力为6.96 MPa,降低了94.41 %。结果表明该防撞装置组合结构对桥墩起到了良好的防护效果。

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    • 考虑地震动空间变化的区域公路网连通可靠性研究∗

      2024, 44(5):1051-1061. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230414002

      摘要 (86) HTML (53) PDF 2.41 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域公路网是社会交通大动脉和地震灾害救援生命线,连通可靠性反映了地震灾害发生后公路网的通行能力,地震动受震源位置及震中距的影响而具有显著的空间变化,对公路网的震后破坏状态具有重要影响。以邯郸地区公路网为研究对象,通过设定震源位置与震级,研究地震动空间变化影响下的区域公路网连通可靠性。首先,设定邯郸市1830 年磁县大地震及一个虚拟地震为地震情景,分别设置震级为M6.0、6.5、7.0 和7.5,基于地震动衰减关系表达地震动空间变化,得到公路单元对应的PGA。然后,结合地震易损性模型分析公路单元震后通行概率。最后,针对区域公路网空间范围大的典型特征,优化城市道路所用的最大可能状态算法,对邯郸地区公路网进行连通可靠性评估。结果表明,区域尺度下公路网络单元和节点数量多、空间展布复杂,其抗震连通可靠性与既有公路分布、区域城市位置等因素密切相关,地震动空间变化显著影响公路单元的震后破坏状态和通行概率,研究成果可为区域尺度公路网地震灾害评估及抗震韧性研究提供参考。

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    • 柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析∗

      2024, 44(5):1062-1071. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230329004

      摘要 (78) HTML (275) PDF 1.39 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:增设摇摆墙后框架结构地震下柱脚仍会发生一定程度的塑性损伤,将柱脚设置为铰接或提离后有望减轻上述缺陷。以三层、六层和九层钢框架为基准模型,分别建立柱脚固接、铰接及提离三种框架-摇摆墙结构模型并进行动力弹塑性时程分析,对比各结构最大侧向位移、层间位移角、峰值加速度、层间剪力、墙体剪力和弯矩等;进一步建立耗能连梁固接和铰接的对比模型,研究连梁连接方式对结构抗震性能的影响。结果表明:三层模型中柱脚固接时侧向位移、层间位移角、加速度、层间剪力及摇摆墙墙体剪力的控制效果最优,六层、九层模型中分别对应柱脚提离和柱脚铰接效果最好;摇摆墙墙体剪力图和弯矩图分别呈现“C 形”和“反C 形”,柱脚固接时墙体弯矩均为最小,与层数无关。柱脚固接耗能连梁两端采用固接最优,柱脚铰接和柱脚提离时耗能连梁两端采用铰接形式效果更优。此分析可为框架-摇摆墙结构进一步推广应用提供参考。

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    • 独立周期性基础的隔震性能研究

      2024, 44(5):1072-1083. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230527001

      摘要 (69) HTML (87) PDF 1.80 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体物理学发现,周期性结构具有独特的衰减域特性,即处于衰减域频率范围内的弹性波无法在周期性结构中传播,可将这一原理应用到土木工程的减隔震领域中。本文以四层框架结构为例,采用数值分析的方法探讨由橡胶与混凝土组成的独立层状周期性基础的隔震效果,其中考虑的主要影响因素包括:地震动类型和幅值、橡胶层厚度与层数及弹性模量。对比分析表明:独立周期性基础对高频地震波的隔震效果明显大于低频地震波;随着地震波幅值的增加周期性基础的隔震性能逐渐下降;材料参数对周期性基础的隔震性能起着决定性作用,其中结构刚度随着橡胶层的厚度、层数增加而减小,随橡胶弹性模量的增加而提高,周期性基础对结构加速度的衰减最高可达53.2%。研究成果可为层状周期性基础的实际应用提供参考。

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    • 方钢管超高性能混凝土柱抗震性能试验及数值模拟∗

      2024, 44(5):1084-1093. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230918001

      摘要 (236) HTML (293) PDF 1.23 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:钢管混凝土柱因其承载力高、抗震性能良好且施工方便等特点成为建筑结构发展方向之一,但目前对于钢管超高性能混凝土柱抗震性能研究较少。对不同类型方钢管混凝土柱抗震性能(4 根方钢管超高性能混凝土柱、1 根方钢管高强混凝土、1 根方钢管普通混凝土)进行对比分析研究。结合6 根方钢管混凝土柱的低周往复试验数据,建立纤维有限元模型进行参数分析。主要研究了在低周往复荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性以及耗能能力等,分析了轴压比、含钢率和混凝土种类等主要设计参数的影响规律。结果表明:(1)纤维有限元模型能够有效分析方钢管超高性能混凝土柱滞回特性;(2)与方钢管普通混凝土柱和高强混凝土柱相比,方钢管超高性能混凝土柱抗震性能更为优异;(3)方钢管超高性能混凝土柱随着轴压比的提高,试件水平承载力及刚度增大,但延性降低;随着含钢率的增加,试件水平承载力、刚度、延性及耗能能力均提高;随着钢纤维体积率的增加,试件延性、耗能能力提高。

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    • 基于易损性分析的可液化场地单桩基础抗震性能研究∗

      2024, 44(5):1094-1105. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230405001

      摘要 (140) HTML (91) PDF 2.05 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:桩基础是可液化场地中常用的深基础形式,广泛应用于近海港口、大型建筑等,资料表明可液化场地中地震引起的桩基础损伤破坏案例屡见不鲜。为了评估单桩基础的抗震性能,针对可液化场地单桩基础离心机试验,借助OpenSees 计算平台建立了动力相互作用有限元数值模型,并将结果与已有的试验进行比较,验证了模型的有效性。基于此,重点分析了场地液化、上覆硬土层、上部结构对体系地震响应及桩基础抗震性能的影响。以桩头位移及曲率作为抗震性能指标并采用推覆分析获取桩在不同损伤状态下地震易损性抗震性能指标的界限值,以PGA 作为地震动强度指标,基于云图法建立了概率地震需求模型,进而绘制了桩基础的地震易损性曲线,评估了不同性能状态的损伤概率。结果表明:土体液化、上覆硬土层及上部结构均增加了桩的曲率、位移需求和桩基础的损伤破坏概率。

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    • 基于改进K⁃means算法的大跨屋盖结构表面风荷载分区研究∗

      2024, 44(5):1106-1114. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230422002

      摘要 (82) HTML (116) PDF 822.79 K (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对K-means 算法进行大跨屋盖结构表面风荷载分区中存在的分类数k 值需凭经验事先给定以及所有初始聚类中心均需随机选取带来的分类情况数过多、从中寻找最优分类结果工作量大且效率低的问题,提出基于改进K-means 算法的大跨屋盖结构表面风荷载分区方法。首先,建立分类数k 与其相应测点风荷载的误差平方和(Sumof the Squared Errors:SSE)关系曲线,引入手肘法基本思想,实现最优分类数kst值的精准识别;其次,在首个初始聚类中心随机选取基础上,引入轮盘法基本思想,完成对剩余初始聚类中心的高效选取;然后,根据类内紧凑、类间分散的原则,通过类内紧凑性判定指标S(k)和类间分散性判定指标D(k),构造并借助SD(k)值有效性检验,得到最优的风荷载分区结果;最后,以北京奥林匹克网球中心大跨悬挑屋盖结构为例,针对风洞试验所得风荷载测试结果,采用所提方法对其表面最不利风压系数进行分区计算,并与传统K-means 算法进行对比,结果表明,所提方法能够高效实现大跨屋盖结构表面风压分区计算,具有较好的工程应用价值。

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    • 输电塔风雨荷载特性的CFD数值模拟∗

      2024, 44(5):1115-1125. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230614001

      摘要 (161) HTML (195) PDF 1.50 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文基于欧拉多相流方法研究了输电塔表面的风雨荷载分布特性。首先基于现有某风驱雨实测模型建立CFD 数值模型,基于欧拉多相流模型模拟获得结构表面雨滴抓取率,将模拟结果与现有实测数据进行对比,验证本文模拟结果的准确性。以某106.6 m 高的钢管输电塔为例,基于输电塔结构特性将整塔沿高度分段,建立精细化输电塔CFD 模型。采用SST k?ω 湍流模型模拟输电塔周围的流场,获得各塔段阻力系数,将模拟结果与现有规范进行对比验证风场模拟的准确性。雨相基于欧拉多相流通过Fluent 的用户自定义函数(UDF)求解。选择合适的雨滴谱和雨滴粒径,求得不同粒径雨滴在计算域入口处的末速度和体积分数,模拟获得雨滴冲击壁面时的速度和体积分数,进而求得模型壁面抓取率和风驱雨荷载。结果表明:本模拟所得雨荷载与公式方法所得结果吻合较好,输电塔的风驱雨荷载随着降雨强度增大而增大。当降雨强度为709 mm/h 时,输电塔各段顺风向雨荷载的最大值为风荷载的5.1%。

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    • 剪应力压电智能骨料灵敏度便捷标定方法∗

      2024, 44(5):1126-1132. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230330001

      摘要 (70) HTML (91) PDF 1.18 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:大量混凝土结构在地震中出现显著剪切破坏特征,有必要开展混凝土剪应力监测。以PZT 压电陶瓷为敏感传感元件的剪应力压电智能骨料传感器已被学者们证实能够实现混凝土内部剪应力的监测。然而,目前剪应力压电智能骨料的灵敏度标定试验依赖于高精密加载设备或大型结构构件,存在试验复杂、成本高以及标定后传感器无法重复使用等问题。本研究首先提出了一种基于单摆装置循环加载的剪应力压电智能骨料灵敏度便捷标定方法;其次,通过有限元和试验方法研究了加载位置变化对及单摆面外运动对灵敏度标定的影响;最后,通过该方法标定了一批剪应力压电智能骨料的灵敏度,并与精密加载获得的灵敏度进行了对比。本研究对提高混凝土结构剪应力监测精度具有重要意义。

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    • 基于标贯试验的含细粒砂土液化概率判别新模型

      2024, 44(5):1133-1139. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230311001

      摘要 (99) HTML (135) PDF 515.48 K (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:含细粒砂土在自然界中普遍存在,在应用标准贯入试验判别砂土液化时,通过对标贯击数进行修正反映砂土中细粒含量的影响。以国内外25 次大地震收集整理的230 组实测数据为基础,利用Idriss 和Boulanger、Cetin 等和NCEER 分别提出的三种标贯击数修正公式,通过逻辑回归建立三个液化概率计算模型,对比三个模型,Cetin 等修正公式相应的液化概率计算模型拟合优度和预测准确性最好。根据中国《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)和美国《标准贯入测试和对开管取样的标准试验方法》(ASTM D1586-11)的标贯击数转换关系,推导出适合于中国规范的含细粒砂土液化概率判别新模型。回判分析表明,新模型对基于美标的实测液化数据具备良好的判别性能。利用台湾集集地震实测288 组数据,比较了新模型与建筑抗震设计规范(GB 50011—2010)(以下简称“建规法”)判别方法。结果表明,新模型的总体判别成功率94.1% 高于建规法77.4%,其中液化场地判别成功率93.9% 略低于建规法的99.4%,但非液化场地成功率86.3% 远远高于建规法判别成功率48.4%。

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    • 钢⁃PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究∗

      2024, 44(5):1140-1148. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230309004

      摘要 (178) HTML (259) PDF 959.76 K (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:将钢纤维和PE 纤维混杂掺入水泥基基体材料中,控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维比例,制成E2、E1.5S0.5、E1S1、E0.5S1.5 和S2 试件,应用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置,开展了钢-PE 混杂纤维水泥基复合材料在高应变率(30~120 s-1)条件下的动态压缩试验,从试件破坏形态、材料的动态抗压强度、韧性及其应变率效应等方面进行了分析研究。试验结果表明:①钢-PE 混杂纤维水泥基复合材料表现出明显的应变率效应,其动态抗压强度、韧性以及动态抗压强度增长因子(Dynamic Increase Factor of Compres-sive Strength, DIF)随着应变率的增加而提高。应变率为60-80 s-1 时,PE 纤维增韧效果更好;而应变率为100s-1时,钢纤维增韧效果更优。②随着PE 纤维掺量的增加,材料应力-应变曲线的应变硬化现象更明显。而钢纤维掺量达到1.5% 以上且继续增大时,材料的动态抗压强度和韧性得到提高,表明一定掺量的钢纤维可以提高材料动态抗压强度的应变率敏感性。③两种纤维混杂的试件其动态压缩力学性能要优于单掺PE 或钢纤维的试件,综合动态抗压强度、韧性以及DIF,得出抵抗冲击压缩荷载的最优纤维配比是0.5% 的PE 纤维+1.5% 的钢纤维。

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    • 板墙组合式软土固化地基沉降特性与设计参数优化∗

      2024, 44(5):1149-1157. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230805001

      摘要 (102) HTML (20) PDF 1.82 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:软土固化是近年来开始广泛使用的地基处理方法之一,如何综合考虑安全性和工程造价,实现固化土地基的优化设计是工程中普遍关注的问题。本研究以浙江省台州市经纬110 kV 滨海变电站场地为研究对象,提出适用于变电站场地荷载特性的板墙组合式固化地基处理方式,通过现场勘察与室内实验,测定典型软土和固化土物理力学参数,建立场地三维数值模型,计算不同板墙组合方案对应的工后沉降与孔隙水压力变化规律,分析板墙组合式固化地基处理方式在控制沉降方面的优势。在分析地基沉降演变过程基础上,以控制地基沉降和固化成本为优化目标,确定板墙组合式固化地基的最优设计参数为固化剂掺量4.5%,固化板厚度3.0 m,固化墙厚度2.0 m、深度7.0 m。研究发现固化剂掺量的增加,显著增加了固化土单轴抗压强度与抗剪强度,但最大沉降值几乎不受固化剂掺量影响。固化墙通过限制下伏软土的侧向变形,减小了超静孔隙水压力消散速率和地基工后沉降变形速率。

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    • 橡胶砾石级配对筋土界面循环剪切特性的影响∗

      2024, 44(5):1158-1167. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230322003

      摘要 (68) HTML (79) PDF 1.10 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:橡胶砾石作为基础填料,具有低剪切刚度、高阻尼比的特性。为了研究土工格栅?橡胶砾石的循环剪切特性,利用室内动态直剪仪进行了一系列直剪试验,分析了4 种橡胶砾石颗粒级配(级配不良GR1、GR4,级配良好GR2、GR3)、3 种橡胶配比(10%、30%、60%)、3 种竖向应力(30、60、90 kPa)下土工格栅?橡胶砾石界面的剪应力?剪切位移关系和体变特性。试验结果表明:在循环剪切过程中,各橡胶砾石级配均表现出剪切硬化的特点,但其抗剪强度与纯砾石相比均出现不同程度的降低;橡胶砾石抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,4 种级配土中GR2 表现出最高的抗剪强度,但相较于纯砾石其抗剪强度约下降9%;界面最大竖向位移与竖向应力和橡胶含量成正相关,2 种连续级配土GR2 和GR3 的界面竖向位移较小;在同一颗粒级配下,剪切频率和剪切位移幅值越大,混合土界面峰值剪应力越大;筋土界面剪切刚度随着循环次数的增加而增大,随着橡胶含量的增大而减小,而阻尼比与剪切刚度呈相反的规律。

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    • 埋管竖向土压力的正交数值试验与规律分析∗

      2024, 44(5):1168-1176. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme20230707005

      摘要 (112) HTML (61) PDF 832.03 K (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更精确地计算管道的竖向土压力,总结归纳了10 种影响因素,通过改变沟槽坡角和沟槽宽度等结构参数考虑了管道的埋设方式,共建立了10 因素5 水平的50 种正交化数值试验模型,借助正交数值试验的方法评价了管道竖向土压力与各因素的相关程度,并通过单因素规律分析得到了高度显著因素作用下管道竖向土压力的变化规律。结果表明:共有6 种高度显著因素,按显著性由大到小依次为管土模量比、回填土泊松比、沟槽坡角、原状土弹性模量、上覆土体高度、沟槽宽度;其中沟槽宽度和管土模量比与竖向土压力系数大致呈正相关,上覆土体高度、沟槽坡角、原状土弹性模量和回填土泊松比与竖向土压力系数大致呈负相关。研究可为管道的竖向土压力系数计算、管道的变形与应力分析提供计算依据。

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    • 排水刚性桩抗液化特性数值计算分析∗

      2024, 44(5):1177-1183. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20240227003

      摘要 (73) HTML (45) PDF 1.01 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析排水刚性桩的抗液化作用效果,开展了排水刚性桩的数值计算模拟,基于振动台试验实测结果验证了计算模型的可靠性,针对设置不同排水通道数量的排水桩桩周超孔压比、超孔隙水渗流特性等进行了计算分析。结果表明:①试验实测值与数值模拟结果吻合较好,证明了计算模型的可靠性和合理性;②桩身1 倍桩径处超孔压比峰值为0.7,1.5 倍桩径处为1.0,排水刚性桩的有效作用范围在桩周1 倍桩径左右;③单侧排水通道排水桩影响范围为以桩心为圆心、1 倍桩径为半径的近似半圆,双侧和四侧排水通道排水桩影响范围为与单侧排水通道圆心和半径相同的整圆,排水体附近渗流矢量均指向排水通道,表明了排水通道发挥了有效的排水作用。

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    • 特长深埋隧道岩爆倾向性预测与影响因素研究∗

      2024, 44(5):1184-1192. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20220420003

      摘要 (298) HTML (75) PDF 1.22 M (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩爆倾向性预测是深埋硬岩隧道工程施工的难点,以往研究多以隧道施工中现场监测数据为预测基础,但预测结果存在时效性和局限性。从西南地区某特长深埋隧道工程区地应力现场实测数据出发,对区域地应力场进行三维数值反演分析,获取隧道轴向地应力特征,从而对隧道施工中岩爆倾向性等级进行预测,并利用数值模拟手段对岩爆影响因素进行对比分析,其结果可为类似特长深埋隧道工程提供参考。研究结果表明:①实测点附近三向主应力总体趋势为:σH>σv>σh,其中最大水平主应力σH 值为10.96 ~ 17.07 MPa,方向N9°W ~ N7°E;②隧道轴向最大水平主应力σH 最大值为23.88 MPa,最小水平主应力σh较恒定;竖向主应力σv最大值为46.70 MPa,其量值变化和隧道埋深呈正相关。该隧道具备岩爆发生的基本条件,施工中存在中等、强烈岩爆风险;③侧压系数为0.8 时,墙角处岩爆倾向性较大,其他各部位倾向性相同;埋深越大,岩爆倾向性越大,且各部位岩爆倾向性受埋深的影响程度基本一致;围岩弹性模量为40 GPa 时,岩爆倾向性最大;围岩内摩擦角大于40°时,隧道断面各部位岩爆倾向性趋于平稳。

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    • 盐城市城区土层剪切波速与土层深度相关性分析∗

      2024, 44(5):1193-1201. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20230215001

      摘要 (94) HTML (54) PDF 1.58 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:剪切波速是评价土体力学性质的一个重要参数。为分析盐城市城区土层剪切波速与土层深度之间的相关性。收集了盐城市城区场地地震安评和区域性地震安全性评价工程中384 个钻孔29925 条剪切波速,对剪切波速度与土层深度数据进行处理,采用线性、多项式及幂函数3 种模型对4 类土剪切波速随深度变化进行回归分析,给出了4 类土剪切波速随深度变化的三种关系式及相应的回归参数。将三种模型计算得到的剪切波速预测值及实测值进行对比分析与检验。结果表明,盐城市城区土层的剪切速度随着土层深度的增加而增加,拟合优度均在0.80以上,Ⅲ类场地粘土的相关性系数达到0.949;给出的各类岩土体的剪切波速与土层深度经验关系模型较为可靠,预测精度均较高。研究结果可供盐城城区无场地剪切波速数据时参考使用。

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    • >综述
    • 岩体结构面循环剪切设备和剪切力学特性的研究现状及展望∗

      2024, 44(5):1202-1230. DOI: 10.13409/j.cnki.jdpme.20231109002

      摘要 (220) HTML (115) PDF 2.11 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:总结了岩体结构面在循环荷载作用下的力学特性若干重要问题的研究进展,包括4 个方面:(1)岩体结构面表面形态信息;(2)岩体结构面循环剪切试验设备;(3)循环剪切试验影响因素;(4)结构面力学特性的描述与表征。在对现有研究成果进行评述的基础上指出了需要解决的问题和今后的发展方向。目前,结构面粗糙度描述缺乏统一的评判标准,在单向剪切中足以模拟地震动荷载的剪切设备仍有待进一步研发,且法向循环加载试验,特别是切向和法向循环荷载耦合剪切试验还有待研究,此外针对循环加载试验,仍缺乏一个完备的理论能够综合考虑所有影响因素;结构面的变形和强度公式如何选择也是一个较难解决的问题。研发新的动态、多自由度循环剪切设备,进行完备的循环剪切变形和强度公式研究是岩体结构面动态剪切问题研究的必由之路。希望本文可为今后的相关工作提供一定的参考和依据。

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