基于能量转化原理的地铁板式轨道自密实混凝土本构行为

为了掌握地铁板式轨道充填层自密实混凝土(self-compacting concrete, SCC)在车辆荷载作用下的本构行为,通过对SCC进行单轴抗压试验,研究了不同应变率、橡胶掺量和尺寸对力学性能和能量演化规律的影响,建立了SCC的本构模型。结果表明：峰值应力的应变率敏感系数绝对值最大,弹性模量次之,峰值应变最小;橡胶延缓了能量的早期增长,而在峰值应力之后,橡胶则阻碍了弹性应变能的耗散,延长了总应变能和耗散能的快速增长;应变率越大,总应变能和耗散能增长越快,弹性应变能在峰值应力前的积累速率越快,峰值应力后的释放速率越快;建立的本构模型可以用于描述SCC在不同应变率条件下的应力-应变关系。     

冻融作用对自密实轻骨料混凝土声发射特性影响EI北大核心CSCD

为研究冻融后自密实轻骨料混凝土单轴压缩下的声发射(AE)特性,对未掺引气剂的自密实轻骨料混凝土试件进行0次、50次、100次快速冻融试验。结果表明:随着冻融次数增加,试件轴压应力-应变曲线趋于完整,峰值应力有明显降低;声发射峰值频率主要位于15 kHz~45 kHz,85 kHz~105 kHz,235 kHz~255 kHz和285 kHz~320 kHz这4个“优势频段”区间,对应于混凝土内部预存裂纹或孔隙压密,骨料/砂浆界面增强层的开裂,粗骨料断裂破坏以及砂浆的开裂。受冻后的试件在轴压作用经历拉伸裂缝与剪切裂缝之间的交替转化,最终形成主裂缝导致破坏。冻融作用以及应力水平变化对AE信号源分布有较大影响,随着应力水平的增加,AE信号源趋于活跃,且在试样断裂面有聚集趋势。     

自复位变阻尼耗能支撑的力学原理与性能研究

为解决现有自复位支撑起滑力大的问题,提出了一种新型自复位变阻尼耗能支撑。支撑采用组合碟簧提供复位能力,通过构造设计实现磁流变液变阻尼耗能。对其变阻尼特性进行了分析,建立了描述其滞回特性的恢复力模型,提出了基于性能需求的支撑设计边界条件。对支撑整体和阻尼耗能装置磁场进行了模拟,结果表明,支撑具有饱满的类旗型滞回曲线,起滑力小、无残余变形、拉压对称,能够兼顾不同振动强度下的性能需求,有效控制结构振动响应。分析了支撑设计参数对滞回性能的影响,为提高复位与耗能能力,设计时组合碟簧预压力应略大于初始阻尼力,同时应增大组合碟簧刚度、提高最大阻尼力、减小变阻尼区间。与现有自复位支撑相比,起滑力大幅降低、起滑刚度比增加,在相同自复位装置设计下等效粘滞阻尼比与最大承载力也有较大提高。     

自密实混凝土工作性研究

本文主要介绍了自密实混凝土的定义。就流动性而言,自密实混凝土属于宾汉姆（Bingham）模型,成型好坏与混凝土塑性黏度η有关。高效减水剂、砂率、矿物掺合料、水胶比和胶凝材料的用量对自密实混凝土的工作性能有显著的影响。     

骨料对自密实混凝土性能的影响

近年来自密实混凝土得到了大量应用,自密实混凝土指新拌混凝土具有高流动度而不离析、不泌水和高均匀性,能在不经振捣或少振捣的情况下自流平整并自动通过钢筋间隙充满模具,达到充分密实和获得最佳性能的混凝土。自密实混凝土因其有十分良好的工作性、力学性能与耐久性,而广泛应用于浇筑量大、浇筑深度深或浇筑高度大、钢筋密集、有特殊形状等混凝土工程中。目前,自密实混凝土已经成为高性能混凝土的一个重要研究方向之一。本文着重探讨骨料对混凝土性能的影响。     

高延性混凝土加固震损古旧砌体抗震性能试验及恢复力模型研究EI北大核心CSCD

为了研究高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)加固震损古旧砌体的抗震性能,对6个HDC加固震损古旧砌体试件进行低周反复荷载试验,研究HDC加固面层总面积、砌筑砂浆强度、试件开洞口数量等因素对各试件的破坏特征、滞回曲线等抗震性能指标的影响程度。试验结果表明,用HDC加固后古旧砌体的峰值荷载较加固前最大提升可达313.4%,延性位移系数较加固前最大提升可达151.3%。在试验基础上,通过确定骨架曲线恢复力模型、卸载刚度退化规律并结合加卸载滞回规则,建立适合HDC加固震损古旧砌体结构的三折线恢复力模型。所得到的计算曲线与试验曲线吻合度较好,该三折线恢复力模型可用于地震作用下HDC加固震损古旧砌体的非线性动力反应分析。     

BFRP管混凝土柱抗震性能研究EI北大核心CSCD

为适应复杂的海洋环境,该研究提出玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)管钢筋混凝土柱,并采用拟静力试验和有限元软件OPENSEES研究其抗震性能,探讨BFRP管厚度、轴压比、长细比、纵筋直径和屈服强度对BFRP管钢筋混凝土柱破坏机理和抗震性能的影响规律。研究结果表明:试件的滞回环都比较饱满,均发生弯曲破坏;BFRP管厚度的增大使试件的承载力和耗能性能小幅提高,强度退化放缓;轴压比大的试件承载力高,耗能性能较强,但变形能力差,强度以及刚度退化较快;长细比的增大使试件的滞回曲线变得更为瘦长,整体刚度、峰值荷载、累积耗能大幅降低,同时极限位移明显增大;增大纵筋直径和提高纵筋屈服强度均可使试件的滞回曲线愈加饱满,初始刚度、峰值荷载以及累积耗能也得到有效提高。BFRP管混凝土柱相比于钢筋混凝土柱,多项抗震性能指标都比较优异,但是与钢管混凝土柱相比仍存在一定差距。     

阻尼支座对混凝土框架楼梯抗震性能影响的试验研究EI北大核心CSCD

为研究设置阻尼支座的混凝土框架楼梯结构的抗震性能,设计并制作缩尺比例为1∶2的阻尼支座楼梯试验模型,对其进行拟静力试验。试验研究了阻尼支座楼梯的破坏形态、滞回性能、变形能力等,分析了阻尼支座楼梯的工作机理,并与固定支座、滑动支座楼梯试验结果进行了对比。试验结果表明:阻尼支座楼梯通过阻尼支座的变形耗能保护梯段板,加载至破坏时,梯段板未发生明显的破坏,峰值荷载后承载力下降较慢,仍有较好的承载能力和变形能力,破坏主要发生在框架梁、梯梁,其延性优于固定支座楼梯,承载力和耗能能力高于滑动支座楼梯。     

基于层间位移利用率法修正消能减震结构的附加阻尼EI北大核心CSCD

详细分析了悬臂墙式黏滞阻尼器层间位移利用率(阻尼器位移与楼层位移之比)中阻尼器位移的三个组成部分,即楼层位移、梁柱节点转动、悬臂墙自身变形所引起的阻尼器位移。推导了层间位移利用率与阻尼器布置位置和消能子结构梁柱刚度比两个参数之间的关系,并采用与这两个参数相关的修正函数来考虑仿真模拟中较为繁琐的阻尼器动刚度问题,得到实用的层间位移利用率计算公式。研究结果表明:层间位移利用率在阻尼器靠边布置时小于1,居中布置时大于1,且布置越接近梁跨中层间位移利用率越大;随着消能子结构梁柱刚度比的增大,层间位移利用率在阻尼器靠边布置时增加,居中布置时减小,即都更接近于1;层间位移利用率越大,达到同样期望附加阻尼比所需的附加阻尼越小,体现出更好的经济性。最后,通过工程实例充分地验证了该减震设计方法的正确性与实用性。     

自密实道面抢修混凝土试验研究

针对机场水泥混凝土道面破坏时如何能够在短时间内进行快速修复的迫切问题,采用快硬早强型特种水泥、高效外加剂和矿物掺合料,进行配合比优化设计和性能试验研究。试验表明,所配制的混凝土工作性能良好,加水拌合后4h即可达到某新型战机起飞最低强度要求,能够满足机场道面抢修技术要求,这种混凝土也可用于公路水泥混凝土路面抢修。     

人行桥阻尼索减振研究EI北大核心CSCD

随着人行桥跨度不断增加,其固有频率受行人质量的影响增大,为提高人行桥的宽频减振效果,提出了一种由阻尼器、复位弹簧并联后再与拉索串联而成的阻尼索减振方法。首先,以简支梁模拟人行桥,建立了阻尼索-人行桥弯曲振动方程,采用解析法获得了阻尼索为人行桥提供的附加阻尼比计算公式。然后,通过模型试验分析了桥梁频率、阻尼器黏性系数等参数变化时阻尼索为桥梁提供的附加阻尼比变化规律。研究结果表明,阻尼索可为人行桥提供非常大的附加阻尼比,附加阻尼比理论计算公式与试验结果吻合。最后,基于附加阻尼比理论计算公式,对阻尼索减振性能进行了参数影响分析。     

复合受扭实腹式型钢混凝土柱恢复力模型研究EI北大核心CSCD

为研究复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的恢复力模型,考虑扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,完成了9个实腹式型钢混凝土柱的拟静力加载试验,获取了扭矩-扭转角骨架曲线和滞回曲线,分析了扭弯比、轴压比和剪跨比等试验变化参数对其扭转滞回性能的影响。基于试验扭转骨架曲线和滞回曲线,提出以屈服点、峰值点和破坏点为特征点的三折线骨架曲线模型,同时对滞回规则进行简化,建立实腹式型钢混凝土柱复合受扭恢复力模型。结果表明:随着扭弯比的增大,试件破坏形态由弯曲破坏为主转为扭转破坏为主;扭弯比对实腹式型钢混凝土柱的抗扭承载力影响最大;在扭转骨架曲线特征参数计算时考虑了扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,计算结果与实测结果吻合较好。提出的考虑卸载刚度退化影响的扭转恢复力模型,能较好地预测复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的扭转滞回曲线,可为此类结构在压弯剪复合受扭作用下的弹塑性地震分析提供参考。     

平稳随机激励下非黏滞阻尼系统功率谱密度函数的灵敏度分析EI北大核心CSCD

功率谱密度(power spectral density,PSD)函数的灵敏度分析是实现结构系统在随机激励下梯度优化算法的基础。区别于黏性阻尼模型假设阻尼力正比于瞬时速度,非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点的时间历程相关,因而能够更准确地描述黏弹性材料的耗能特性。针对卷积型非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解问题,利用虚拟激励法(pseudo-excitation method,PEM)将平稳随机激励下非黏滞阻尼系统的随机响应问题等效转化为确定性的简谐响应问题;利用直接微分法推导出PSD函数的灵敏度表达式;分别引入基于复模态的一阶、二阶近似法和基于实模态的迭代法构建PSD函数的灵敏度算法;通过数值算例比较三种方法的计算精度和效率。结果表明,迭代法更适合大规模非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解。     

钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形短柱偏压性能研究

通过9根加固钢筋混凝土圆形短柱(8根钢管自密实混凝土复合加固柱,1根扩大截面加固柱)和1根钢筋混凝土原柱的偏心受压试验,对不同方法加固钢筋混凝土圆形短柱的承载力、刚度和延性进行研究,分析偏心距、钢管壁厚和自密实混凝土强度对复合加固短柱偏压性能的影响。试验结果表明：复合加固短柱的承载力与延性均优于扩大截面加固柱;减小偏心距或增加钢管壁厚均能显著提高复合加固柱的承载力与延性;改变自密实混凝土强度,复合加固柱承载力与延性变化不明显。在确定钢材与新旧混凝土本构关系的基础上,利用纤维模型法对复合加固短柱偏压性能进行参数分析。研究结果表明：增加钢管壁厚或提高屈服强度,N/N_u-M/M_u相关曲线往内收拢;增大外扩截面直径或提高自密实混凝土强度,N/N_u-M/M_u相关曲线往外凸出。     

高温后钢纤维橡胶自密实混凝土动态冲击性能

为探究高温后钢纤维橡胶自密实混凝土(steel fiber rubber self-compacting concrete, SFRSCC)的动态力学性能,采用直径为80 mm的分离式-霍普金森压杆装置对其进行动态冲击试验,在确定钢纤维最优掺量基础上重点探讨了橡胶掺量对高温后SFRSCC破碎形态、动态抗压强度、冲击韧性以及动态应力增长因子等的影响规律。试验结果表明：与常温下相同,随着橡胶掺量的增加,高温冷却后SFRSCC的动态抗压强度呈逐渐降低的趋势;与常温下相反,高温冷却后SFRSCC抵抗冲击破碎能力、冲击韧性、动态应力增长因子均随着橡胶掺量的增加呈逐渐降低的趋势。对比试验得到的动态应力增长因子与CEB-FIP建议公式计算值的差异,提出了高温后SFRSCC的动态增长因子的修正公式,修正公式的计算值与试验结果和其他文献的试验结果吻合较好,可为进一步分析探讨高温后SFRSCC动力特性提供一定参考。     

C40自密实混凝土施工性能分析与应用

针对混凝土配筋密集、大落差等特点造成混凝土易离析、难振捣的问题,本文对C40自密实混凝土施工性能进行分析与应用研究。在完成原材料与配合比的设计后,从坍落扩展度、T500参数和“J”形环高差3个方面分析了不同水胶比和不同胶材用量条件下C40自密实混凝土的施工性能。根据分析结果,将最优C40自密实混凝土制备方案应用到具体工程项目中,验证在该方案中,C40混凝土施工拆模后内部均匀、密实以及整体外观质量良好。     

钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地共同工作,满足实际工程需要,该文提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑偏心距、长径比和初始自应力等参数的影响,设计制作21根钢管自应力自密实高强混凝土柱和3根钢管自密实高强混凝土柱试件,通过偏心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,分析各参数对偏心受压试件受力性能的影响。研究表明：偏心受压试件主要发生弯曲失稳破坏;试件极限承载力随偏心距或长径比增大而减小,当初始自应力为3 MPa~5 MPa时,钢管自应力自密实混凝土偏心受压柱的极限承载力提高9.2%~11.7%。参考国内相关规范,通过试验数据回归分析,提出钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压承载力计算公式,可供工程设计参考。     

层-层自组装制备三维蜂窝状醋酸纤维素多孔膜EI北大核心CSCD

以单一组分醋酸纤维素（CA）为成膜材质,不添加任何添加剂条件下,利用水蒸气辅助法层-层自组装制备了三维蜂窝状CA多孔膜。利用扫描电镜观察了多孔膜形貌;研究了溶剂、环境湿度和浓度等因素对所成多孔膜结构影响。实验结果表明,以二氯甲烷为溶剂,制备得到的孔结构规整、排列紧密;环境湿度由43%增加到91%,孔径大小由（1.36±0.24）μm增加到（3.71±0.18）μm;CA的质量分数为1%~2%有利于规整孔的形成。扫描电镜断面观察发现CA膜内部全部成孔,且内部孔径大小为（1.09±0.13）μm,约为表面孔径大小的一半。利用界面能最小化理论解释了三维蜂窝孔的形成机理。此三维多孔膜有利于细胞的粘附、铺展、分化和增殖,可作为一种良好的组织工程支架材料使用。     

附加自由阻尼板高频振动响应的能量流模型EI北大核心CSCD

为了预示自由阻尼结构(free layer damping,FLD)的高频振动响应,将复刚度法与能量流分析(energy flow analysis,EFA)理论相结合,推导了大阻尼条件下高频振动自由阻尼板的能量密度方程。分析了阻尼交界面处的能量传递关系,利用耦合结构的能量流分析方法推导了局部附加阻尼处理的薄板结构的能量密度方程。基于上述能量密度方程,构建了完全/局部自由阻尼板的能量有限元法(energy finite element method,EFEM)模型,求解了阻尼层合结构的高频能量流响应。通过对比模态解析解与能量有限元模型的数值解,验证了所建立的自由阻尼板高频振动能量流模型的有效性。     

自密实高强混凝土框架结构的抗震性能试验研究

为了保证自密实高强混凝土框架结构在抗震地区应用的安全性,采用MTS伺服加载系统进行了二榀单层单跨框架在拟静力荷载作用下的抗震性能试验研究.在混凝土强度相近、配筋与构件尺寸一样的情况下,对比分析自密实高强混凝土框架与普通高强混凝土框架的抗震性能.在试验中观测了自密实混凝土和普通混凝土框架的裂缝开展情况、破坏过程、结构的荷载-位移滞回曲线、钢筋与混凝土应变等,对自密实混凝土框架结构抗震性能的分析研究可为自密实混凝土框架结构的工程应用提供设计参考.