低矮建筑表面破坏性旋涡及其诱导的风压特性研究综述

柱状涡和锥形涡是低矮建筑表面常见的两种破坏性旋涡。这两种旋涡将在屋盖表面局部诱导产生强风吸力,会使结构整体失效。因此,为减少低矮建筑的风致破坏,应对其表面旋涡及诱导的风压特性进行研究。通过调研相关文献,对旋涡形态特征、旋涡诱导的风压分布特性以及旋涡作用下强风吸力产生机理三个方面的研究现状进行了总结。结果表明：柱状涡和锥形涡在低矮建筑屋面诱导的风压分布可分别采用相应的拟合公式进行统一表达;其诱导下的风压脉动特性大多通过幅值分析（时域）和能量分析（频域）获得。为了探讨旋涡诱导下强风吸力的产生机理,基于风洞试验所测得的风压数据,研究其时域及频域特征;并结合旋涡理论,对旋涡作用机理给出间接的理论推测。此外,亦有学者通过测量旋涡截面流速,对现有旋涡模型进行改进,据此分析旋涡作用与涡下吸力的量化关系。     

邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力模型

邻近基坑开挖和场地渗流条件变化均会改变先期施工基坑支护结构所受的土压力,进而引起结构变形,然而目前较少有同时考虑以上两个方面的土压力计算模型。基于极限平衡法,利用邻近基坑开挖边界与对数螺线滑动面间的几何关系,引入土体有效重度和吸力随场地渗流条件变化的计算理论,建立了考虑邻近基坑开挖及渗流条件下的主动土压力计算模型,结合基坑监测数据验证了模型的可靠性与合理性。计算分析表明：当邻近基坑深度不变时,主动土压力系数随基坑间距的增大先呈线性变化,随后先增大后减小,最后保持不变。当基坑间距不变时,主动土压力系数随邻近基坑深度的增加包含两种变化类型,一类是呈现先增大后减小的“山坡型”,另一类则是增大后保持不变。场地降雨渗流及地下水水位升高都将使土中吸力降低,从而导致主动土压力增大。本文研究成果对邻近基坑开挖的受力变形分析具有理论参考作用。     

高应变强化超高性能混凝土的裂缝控制机理和研究

利用声发射无损探伤技术实时监测三种类型超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete, 简称UHPC）轴拉试验过程中内部损伤点的形成和演化过程,同时通过裂缝观测仪量测UHPC拉应变到达2000με时的缝宽。与低应变强化UHPC和应变软化UHPC相比,高应变强化UHPC具有高抗拉强度和“类金属”拉伸应变强化性能,在强化段区间内通过多点微裂纹均布开展的形式来平衡等量变形,表现出优异的裂缝宽度控制能力。气体渗透测试证明高应变强化UHPC抗气渗性能优异,且拉应变达到2000με后即刻卸载状态下的抗气渗性能仍要优于未受荷C50混凝土。基于高应变强化UHPC这些特性,将其应用于桥梁结构的高应力区或其他需要高抗裂性能的部位将是预应力混凝土之外的新方案,例如钢-UHPC轻型组合结构、斜拉桥的桥塔锚固区。     

铝合金芯板防屈曲耗能支撑滞回性能研究

为开发轻质高效的结构耗能阻尼器并将其应用于空间结构振动控制,利用国产铝合金作为防屈曲耗能支撑的核芯材料,并对研制的6个支撑试件进行了拟静力试验。按照稳定理论设计的试件在试验中未发生整体失稳,铝芯板与约束钢管间预留一定间隙并填充锂基润滑脂以消除套箍效应和减小界面摩擦。试验结果显示：支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲,铝芯板应变强化现象明显,滞回曲线稳定饱满,有较高的耗能能力,其拉压峰值不均匀系数不超过1.3。基于Chaboche钢材循环塑性本构模型,通过试验数据对相关铝材模型参数进行了标定,并将其应用于防屈曲支撑的有限元分析,计算结果与试验曲线吻合良好,相关模型参数能够进一步应用于结构抗震弹塑性分析。     

加筋土挡墙墙趾界面剪切刚度计算模型研究

在硬质墙面加筋土挡墙数值模拟中,墙趾界面参数的选取对模拟结果的正确性至关重要。然而,墙趾界面剪切刚度仅能通过混凝土界面剪切试验获取,其过程繁琐、周期长。开展大型剪切试验研究混凝土界面剪切刚度与界面摩擦角、正应力的关系,在此基础上提出墙趾界面剪切刚度计算模型,该计算模型的输入参数为墙高和墙趾界面摩擦角,其中墙趾界面摩擦角可通过简单的混凝土斜板试验获得。采用该计算模型为3组不同墙趾约束条件的加筋土挡墙数值模型选取了墙趾界面剪切刚度值。3组挡墙数值计算得出的筋材应变均与实测值相吻合,筋材拉力分布随墙趾约束条件的变化规律与已有的模型试验结果一致,证明了墙趾界面剪切刚度计算模型的可行性。     

磷石膏基复合胶凝材料的性能优化及机理研究

采用水泥、矿渣粉、粉煤灰和减水剂对磷石膏进行改性。最终得到的磷石膏基复合胶凝材料的强度为原状磷石膏的2倍,软化系数从0.5提高至0.8。磷石膏基复合胶凝材料的比强度和孔隙率之间存在明显的线性关系,随着孔隙率的减小比强度增加。通过扫描电镜（SEM）对磷石膏基复合胶凝材料微观形貌的演变过程进行表征,发现随着矿渣粉、水泥、粉煤灰和减水剂的掺加,基体由疏松转变为致密;主要的水化产物二水石膏从针状转变为棒状或片状,并且出现了水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,其填充于体系内部的孔隙并将二水石膏连成整体。利用X射线衍射（XRD）分析和傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）测试对水化产物的微观结构进行研究。结果表明,复合体系中的主要产物为二水石膏,但是由于可用水量的减少,体系中仍剩余少量磷石膏未水化。     

现场监测脉动风速的APES法幅值谱相位谱估计

对于超高、大跨架构而言,风致振动是结构安全的重要威胁,对风荷载的建模分析对结构安全具有重要的意义。针对常用的Fourier算法在实测数据谱分析中具有识别精度与频率分辨率不高的缺点,采用一种非参数高精度的幅值相位估计方法(amplitude and phase estimation,简称APES),实现某桥现场实测风速数据的脉动风幅值谱和相位谱高精度估计。通过对估计结果进行统计分析,得到幅值谱与相位谱的概率统计信息并给出在各频率处建议的幅值与相位分布类型,从而提高本地区风谱模型的建模精度,这对结构抗风设计和安全评估均具有重要意义。     

配置500 MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

试验中设计了6个钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个现浇混凝土柱,对其进行低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500 MPa钢筋,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及承载力,分析了轴压比、配箍形式和灌浆料强度对其抗震性能的影响。研究结果表明：预制柱的位移延性、耗能能力和承载力均与现浇柱相近;预制柱套筒区形成刚域,套筒顶部破坏最为严重;轴压比较小的预制柱,其柱根部灌浆层结合面发生破坏,且滞回曲线会出现捏拢;轴压比较大的预制柱在保护层剥落后,出现核心区混凝土压碎破坏;预制柱的位移延性系数的均值仅为220,但极限位移角的均值可达1/31。     

Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力参数分析

为研究现有钢结构设计规范是否仍适用于高强钢中厚板焊接箱形柱的设计,对Q460钢轴心受压柱的极限承载力进行了参数分析。采用数值积分法,并与有限元程序ANSYS的数值计算结果作进行对比。数值模型考虑了1/1 000柱长的初始弯曲及由相应截面尺寸残余应力试验提出的残余应力分布简化模型。试件的主要参数为截面宽厚比（7.8~17.2）与柱长细比（10~130）。计算结果表明：考虑相同初始缺陷的有限单元法与数值积分法所得计算结果吻合较好;与普通强度钢柱相比,初始几何缺陷对高强钢焊接箱形柱的极限承载力影响降低,柱的稳定系数提高;残余应力降低柱的稳定系数,但其影响效应随长细比变化。参数分析结果与现有规范计算结果对比表明,中厚板Q460高强钢焊接箱形柱,当宽厚比b/t≤20时,可采用高于普通强度钢柱的b类柱子曲线。     

环形索桁结构体系构成研究及其工程应用

环形索桁结构根据车轮辐条原理演变而来,该结构体系轻质、美观,在大跨度钢结构中具有明显的优势。对该结构体系的体系构成和受力性能进行分析,根据建筑造型和受力原理对其分类,采用多种延拓手段,对结构体系进行变异和拓展,得到初步的结构体系库,以便为工程应用提供参考。同时总结环形索桁结构在国内外的应用现状,并分析典型工程案例结构体系特点,得出该结构体系的主要应用范围及其分类,并对每类结构体系的自平衡受力体系进行分析。阐述该类结构体系分析的要点,通过对找形分析、基本参数的选择与分析、施工张拉等分析要点的论述,给出环形索桁结构工程应用的基本过程以及软件应用和分析流程等分析手段,说明环形索桁结构工程应用的可行性。