车辆火灾下大跨径悬索桥抗火性能研究

为了研究不同车辆火灾规模下大跨径双层悬索桥的抗火性能,以主跨2 180 m的特大跨径双层悬索桥为研究对象,首先利用火灾动力学软件FDS建立悬索桥热分析模型,研究不同火源功率、火源位置、环境风向等因素对双层悬索桥的温度分布规律的影响,得到悬索桥关键构件温度-时间关系曲线。然后,利用有限元软件ABAQUS开展双层悬索桥热-力耦合数值仿真分析,选取高温下钢材及高强钢丝热工参数,研究悬索桥吊杆、加劲梁、桥面板的高温力学性能时变特征,对比不同环境风速、桁架高度、火源特性及位置等工况下双层悬索桥结构应力、变形及构件损伤行为,确定特大跨径双层悬索桥抗火关键部位及其耐火需求。最后,基于数值模拟结果,初步提出了双层悬索桥结构防火设计建议。结果表明：受火桥段的应力发展及失效位置与火源位置、功率及环境风向密切相关。当车辆起火位置位于桥梁下层时,由于桥面铺装隔热作用,下层结构受火灾影响较小。而热气流致使上部结构温度明显高于下部,火源附近的上层纵横梁、桥面板和吊杆等构件温度快速上升。由于钢材热膨胀效应,导致构件快速升温膨胀,膨胀时受到周围杆件的限制,导致压应力逐步增加。（1）火源位置：当火源位于横桥向中间车道,高应力区域集中在非机动车道上层纵横梁及桥面板。当火源位于横桥向非机动车道时,火源附近的上层桥面板发生强度破坏。（2）火源功率：随着火源功率增加,火场对桥梁高温影响效应增强,关键构件温度均逐渐增大,高温影响范围变大。火源功率为30 MW,在6 000 s内未发生强度破坏;火源功率为100 MW,其耐火时间为653 s;火源功率为200 MW,其耐火时间为413 s。可以看出,随着火源功率增大,桥梁结构耐火时间显著降低,最大降低可达93.11%。（3）环境风向：当火源位于横桥向应急车道,在外向风作用下,与两侧桁架相连的上层桥面板发生强度破坏;在内向风作用下,非机动车道附近的上层桥面板发生强度破坏。在内向风作用下受火桥段耐火时间为528 s,与外向风工况下相比,其耐火时间增加了3.0%。针对车辆火灾下大跨径双层悬索桥,应根据受火结构危险性进行抗火等级划分,并按等级进行分级抗火防护设计。     

中应变率下动静组合加载岩石的本构模型

阐述动静组合加载岩石的本构模型研究意义，并对国内外关于岩石动态本构模犁的研究方法进行分类。采用组合模型研究方法，将统计损伤模型和黏弹性模型相结合，分别建立中应变率下二维和三维受静载荷作用岩行在动载荷作用下的本构模型（动静组合加载本构模型）。对一维动静组合加载本构模掣用不同静应力的相关试验进行验证，其结果表明，利用该模型计算得到的本构曲线与试验结果具有较好的一致性。对于三维动静组合加载本构模型，采用动力三轴试验机加围压时对应的岩石动载本构关系进行验证。     

钻孔高压压水试验的数值模拟

为了从理论上进一步讨论高压水作用下岩体的渗透特性，建立考虑紊流、层流、扩张、劈裂、冲蚀和淤堵现象的应力场与渗流场耦合的连续介质模型和应力场耦合Oda渗透张量模型，并编制相应的有限元计算程序WS^3D。采用该程序对惠州抽水蓄能电站的钻孔压水试验进行数值模拟，得到压力水头P与水流量Q的关系曲线（P-Q曲线）与高压压水资料吻合较好。同时，根据数值模拟中的现象和结果进行分析可知，在高压压水试验中，层流、紊流、扩张、劈裂、冲蚀、淤堵现象中的一种或几种现象共同作用决定P-Q曲线的类型。     

Panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid wall system

One of the most common types of hybrid systems is represented by a hybrid coupled shear wall consisting of steel coupling beams and reinforced concrete shear walls, known as a hybrid wall system. This paper addressed the shear strength of connection between structural steel coupling beams and reinforced concrete shear walls. No specific guidelines are available for predicting the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system. The panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system is examined through results of an experimental research programme where three 2/3-scale specimens were tested under cyclic loading. Panel shear strength reflects enhancement achieved through mobilization of the reinforced concrete panel using face bearing plates and/or horizontal ties in the panel region of steel coupling beam-wall connections. The results and discussion presented in this paper are compared with ASCE design guidelines for RCS composite joints, which form a similar structural system. Finally, this paper provides the background for design guidelines that include a design model to calculate the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections.     

曲线轨道空间振动响应特性研究

曲线轨道空间振动存在平面内振动、平面外弯扭耦合振动,通过建立曲线轨道空间振动频域解析模型,对曲线轨道动力响应特性进行研究。将曲线轨道视为圆形结构的一部分,利用圆形结构周期性的特性,在一个基本元之内求解曲线轨道的动力响应。通过引入移动谐振荷载作用下轨梁动力响应的频域数学模态,得出曲线轨道轨梁频域响应的级数表达。在频域内采用数学模态叠加法表示曲线轨梁的纵向、横向、垂向及扭转振动,进而求解得到基本元内轨梁的频域动力响应。经计算表明,文中提出的频域解析模型能够得到精确的曲线轨道频域响应。通过分析速度、半径、超高等因素,得到以下结论：准静态激励下单个移动轴荷载对曲线轨梁的垂向、横向及扭转振动的影响范围在作用点两侧±5m左右;轴荷载移动速度对曲线轨梁横向位移、扭转变形具有显著的影响,随着速度的增加,曲线轨道由过超高状态逐渐过渡到理想超高状态,最终进入欠超高状态,轨梁横向位移、扭转变形方向发生改变,响应幅值先减小后增加;半径、超高和速度对曲线轨梁垂向位移、横向位移及扭转变形影响较大;随着半径的增加,速度对位移响应的影响程度降低;准静态移动轴荷载列作用下曲线轨梁垂向、横向及扭转频域响应主要集中在40Hz以内的频段;横向振动、扭转振动频谱分布范围较宽。     

A macroscopic approach for seismic damage transition within reinforced concrete wall–frame structures

The damage models proposed to date fail to identify the damage transition within one typical dual structural system, that is, wall–frame structures, under strong earthquakes. It's conceptually promising to combine a macroscopic global damage model physically with a simplified structural model that can characterize the interaction mechanism between the frame part and wall part of the structures. Thus, a macroscopic approach, with the integration of a macroscopic global damage model and a generalized shear–flexure coupled model, is proposed to have a closer insight into the damage transition within the wall–frame structures. The relation between the stiffness ratio and the ratio of vibration periods is established by introducing two stiffness‐based damage indicators and modal damage indexes. By this relation and the stiffness degradation in the frame part and wall part, the correlations between the modal damages, global damage, and the damages of the two parts are clarified. The combination of the damage indicators of the two parts with global damage is proved to be capable of capturing the damage transition during the dynamic redistribution of internal forces. The case study indicates that the damage predictions of the wall–frame structures are consistent with the interstory drift and proportions of failed components. The comparative study implies the efficiency of strengthening the link beams.     

城市CBD地下空间耦合规划方法探索

目前,综合开发地下空间已成为城市核心区“城市更新”的最主要途径之一。在城市中央商务区(CBD)地下空间规划设计中,本文重点对片区“被动式”地下空间开发所需解决的内外交通耦合、地块功能耦合、交通方式耦合、低碳开发耦合及空间布局形态耦合等内容进行了分析与探讨,并结合具体指标,从定性和定量两个角度分析其耦合协调性,提高方法的可操作性。在此基础上,系统性提出CBD耦合规划协调框架,为地下空间开发提供规划方法指引。     

1000MW空冷竖向混合结构平扭耦联地震反应分析

直接空冷支架结构是火电厂的重要组成部分,结构的安全性直接关系到电厂的正常运行。传统300,600MW机组空冷支架结构采用典型的钢桁架-钢筋混凝土管柱竖向混合布置形式,结构刚度、质量沿竖向分布极不均匀。1000 MW空冷机组与300,600 MW空冷机组相比,从工艺布置到设备支撑结构都发生了质的变化,震后结构破坏造成危害更大。针对1000 MW机组空冷支架结构扭转效应明显的特点,考虑地震动扭转分量的平扭耦联地震动反应分析,研究多维地震作用下结构的动力响应。研究结果表明,平扭耦联地震作用对该类竖向混合结构的不利影响应予重视。     

三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型

考虑水分升华、凝华、气液和固液相变,以温度和水蒸气分压力为驱动势建立了气、液、固三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型.构建了1面500mm(长)×450mm(高)×240mm(厚)试验墙体,利用恒温恒湿箱试验测试了箱体温度范围为常温~-33.94℃时墙体内部温度和平衡相对湿度的变化,分析了水分固液相变过程的特征,并对热湿耦合传递模型数值模拟计算结果的正确性进行了验证.结果表明:试验墙体内部温度和水蒸气分压力数值模拟计算结果和实测结果变化趋势相同,具有良好的一致性,各点温度数值模拟计算结果的最大相对误差为1.68%,平均相对误差为0.44%;水蒸气分压力数值模拟计算结果的最大相对误差为27.92%,平均相对误差为13.50%.该模型数值模拟计算结果能够满足一般工程领域的精度要求,可应用于三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递过程数值模拟研究.     

黏土垫层水力–力学–化学耦合模型研究

在城市固废堆场建造运维、污染场地土壤、地下水围封阻隔等环境岩土、污染防治领域中,均会涉及到土体力学行为、孔隙水流动以及污染物运移之间的耦合作用问题。将土体的固结变形分为由力学荷载引起的力学固结变形及由化学荷载引起的化学–渗透固结变形,引入广义达西定律,并考虑土体物理特性和输运性质的动态变化,通过理论推导建立了适用于堆场黏土防渗垫层的水力–力学–化学耦合模型,模型最大的特点是实现了土体固结变形、孔隙流体流动与污染物运移过程之间的全耦合,各模型参数均能够体现耦合效应的影响。采用多场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对所建模型进行数值验证和求解,模拟结果表明:所建模型可从机理上描述水力–力学–化学全耦合过程,模拟结果与Peters和Smith模拟结果吻合较好,能够正确揭示超孔隙水压力、污染物浓度时空分布及土体固结变形的演化规律。