Abstract ：

为研究钢UHPC组合桥面铺装对正交异性钢桥面板长期性能的影响,掌握其性能衰减规律,以某座采用钢-UHPC组合桥面铺装加固的桥梁为背景,开展钢-UHPC组合桥面铺装长期性能、栓钉抗剪试验等研究.通过对比组合桥面铺装外观病害、钢桥面板裂缝和荷载试验结果等为期10年的数据,分析钢-UHPC组合桥面铺装长期性能及其衰减规律;基于栓钉抗剪室内和现场试验,分析栓钉服役后的荷载～滑移曲线,并采用2种方法计算栓钉服役前、后的抗剪刚度.结果表明:钢-UHPC组合桥面铺装在抑制钢桥面板疲劳开裂和延缓沥青磨耗层车辙等病害方面的长期效果稳定,在改善钢桥面板应力分布和提高桥面系局部刚度的长期效果较为稳定;服役10年后,梁端附近桥面系局部刚度已下降至服役初始状态的62.8％;栓钉抗剪弹性刚度的衰退是钢-UHPC组合桥面铺装局部刚度显著降低的一个重要原因;栓钉的性能与其被包裹的UHPC密切相关,摊铺时必须严控钢筋交叉处UHPC的密实度.

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长期性能 荷载试验 栓钉 抗剪试验 钢-UHPC组合桥面铺装 抗剪刚度 抗剪承载力

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重载铁路预应力混凝土(PC)简支T梁在大轴重高频率列车荷载长期作用下开裂病害频发,严重影响了桥梁的耐久性能.为探究重载铁路PC简支T梁服役期内抗裂性能的可靠性,开展了正截面和斜截面抗裂时变可靠度研究.建立了考虑疲劳预应力损失和时变特性的T梁正截面和斜截面抗裂极限状态函数;开展了列车荷载的作用效应分析,建立了与荷载历程相关的疲劳预应力损失模型;分析了混凝土抗拉强度标准值、前期预应力损失、一期恒载、二期恒载和列车荷载的统计特征;考虑不同轴重与日通行频率的组合工况,应用PHI2方法进行了32 m重载铁路PC简支T梁的正截面与斜截面抗裂时变可靠度分析,并探讨了正截面和斜截面抗裂时变可靠度指标对前期预应力损失和二期恒载的敏感性.研究结果表明:同样的列车轴重下斜截面抗裂可靠度指标水平低于正截面,增大列车轴重对斜截面抗裂可靠度的不利影响大于正截面;列车轴重对抗裂可靠度的影响远大于列车日通行频率;年牵引质量相同的情况下,小轴重高日通行频率的组合对应正截面和斜截面抗裂可靠度水平较高;前期预应力损失对正截面抗裂可靠性的影响强于斜截面;荷载参数的均值对可靠度指标的影响程度大于变异系数.研究结果可为重载铁路PC简支T梁的设计与养护维修提供参考.

Keyword ：

开裂失效 时变可靠度分析 敏感性分析 疲劳预应力损失 重载铁路预应力混凝土简支T梁

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桩-土-上部结构体系的动力相互作用是一个复杂的过程，尤其是在倾斜液化侧向扩展流动（侧扩流）场地中，由于地震过程中场地产生地面永久大变形，桩土间有可能产生错动滑移与开裂等非线性反应，因此桩-土相互作用模拟至关重要。为了探究桩-土非线性接触对倾斜液化场地-群桩基础-上部结构体系动力响应的影响，本文基于OpenSees分别建立了考虑桩-土相互作用弹簧和桩土结点之间直接绑定的有限元数值模型。结果表明：考虑桩-土相互作用Pyliq弹簧时，土体加速度幅值略微降低，桩基对土体的约束明显变弱，土体残余位移增大。同时，具有Pyliq弹簧的模型能较好地模拟桩的曲率响应，而采用桩土结点直接绑定的模型高估了桩顶曲率，进而无法准确估计桩基抗弯最不利位置。桩-土相互作用弹簧对上部结构动力响应的影响较小。

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倾斜液化侧扩流场地 数值模拟 桩-土相互作用 Pyliq弹簧

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网格增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有轻质、高强、耐久性好等特性,已应用于薄壁结构和工程加固领域,但单一网格很难实现高效的增强增韧效应.为研究混杂网格增强 UHPC 双向板的抗弯性能,对 3 个钢丝网格与玻璃纤维网格混杂增强 UHPC 板、3 个钢丝网格与玄武岩纤维网格混杂增强 UHPC板、6 个单一网格增强UHPC板和 1 个无网格UHPC对照板进行弯曲试验,研究网格种类、总层数及铺层方式对其破坏形态、承载能力和弯曲韧性的影响.结果表明:与单一钢丝网格板和单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板开裂后表现更显著的硬化现象,在连续网格与混杂短纤维协同效应下,板呈现多裂缝破坏模式,延性较理想.铺设 2 层网格时,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力较单一钢丝网格板提升 23.7%,且其在 20 mm 挠度处的残余承载力较单一玻璃纤维网格板提升 28.2%;钢-玄武岩纤维网格混杂板峰前阶段的能量吸收值和 20 mm挠度处的残余承载力均优于单一玄武岩纤维网格板.网格总层数为 3 层时,与单一玄武岩纤维网格板相比,2 层钢丝网格与 1 层玄武岩纤维网格混杂增强板在峰前挠度为 2mm 时的能量吸收值提高了 21.6%,20 mm 挠度处的残余承载力提高了42.6%.钢-玻璃纤维网格混杂板的网格强度利用率最理想,其承载能力、能量吸收值及弯曲韧性指标均高于钢-玄武岩纤维网格混杂板.最后,考虑网格强度有效利用率建立了混杂网格增强 UHPC 双向板抗弯承载力理论公式,适用性良好.

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弯曲性能 超高性能混凝土双向板 钢丝网格 混杂效应 玄武岩纤维网格 玻璃纤维网格

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针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了 4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造.基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算.试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6％、变形能力提高14.4％,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2％、变形能力下降18.7％,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求.

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异形截面 抗震性能 钢管混凝土(CFT) 多腔 分叉短柱

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目的 使用飞秒激光在Cu箔表面深刻蚀织构化,制备微纳沟槽结构,提高锂离子电池Si电极循环稳定性.方法 系统研究激光能量密度、单位点有效脉冲数对厚度为9μm的Cu箔的表面形貌和微纳结构的影响规律,根据结果设计不同沟槽密度和沟槽深度的Cu箔,并组装成Si电极锂离子半电池,通过循环测试及循环后电极形貌揭示其稳定性提升的内在机理.结果 最佳的激光能量密度为3.18 J/cm2,此时改变单位点有效脉冲数和扫描间距可有效控制刻蚀沟槽的密度和深度.Si电极的循环稳定性随着Cu箔表面沟槽密度和沟槽深度的增加而逐渐提升,当沟槽密度为75％、沟槽深度为6μm时,循环300圈后剩余的容量高达911 mA·h/g,保持率为89％,电极形貌相对最完整、稳定.结论 刻蚀表面纳米结构增加了电极层与集流体之间的黏结强度;微米沟槽结构进一步保护了电极层,缓解了体积膨胀效应.采用Cu箔集流体深刻蚀显著改善了Si电极的剥离和开裂现象,实现了其电化学性能的提升.

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激光刻蚀 绿光飞秒激光 Si电极 循环稳定性 Cu箔集流体

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钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者,对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题.在热负荷作用下,钨基面向等离子体材料(W-based plasma-facing material,W-PFM)的表面会产生热损伤,包括脆性开裂和疲劳裂纹.本文提出了抑制W-PFM热损伤的新方案,即叠片结构W-PFM方案.利用电子束设备对不同厚度和热处理工艺的W箔组成的叠片结构W进行了热疲劳实验.样品施加功率密度为48 MW/m2的热脉冲,循环 5000次.随着W箔片厚度的减小,叠片结构W表面的裂纹损伤减轻.叠片结构W在循环热载荷作用后表面产生的主裂纹均近似平行于箔片厚度方向.厚度较小的W箔表面只有主裂纹,厚度较大的W箔表面除了出现主裂纹外,还会形成裂纹网络,且主裂纹宽度较大.最终选取热损伤区域的扫描电子显微镜图像,并利用计算机图片处理软件和分析软件,对表面热疲劳裂纹损伤进行了定量分析.发现相同厚度下应力态W的裂纹面积最小,裂纹数量最少,说明去应力态W的抗辐照损伤能力最强.实验结果还表明,除了微观组织的影响,叠片结构W-PFM的单轴应力状态和裂纹阻断机制也都对其热疲劳性能的提高有所贡献.

Keyword ：

面向等离子体材料 聚变 热疲劳 钨

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研发了混凝土框架(桁架)肋格填充发泡混凝土墙板,提出了T形边框与混凝土肋格复合墙板边肋的自攻钉集块连接构造.设计并制作了2个足尺自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板试件,包括1个十字形框架肋格墙板试件和1个人字形支撑桁架肋格墙板试件.进行了低周反复荷载试验,研究了各试件的破坏状态和滞回特性,分析了不同肋格构造对承载力、刚度、变形能力及耗能性能的影响.结果表明:十字形框架肋格墙板试件主要发生了发泡混凝土填充墙板及硬化砂浆面层的剪切开裂,人字形支撑桁架肋格墙板的破坏特征为混凝土桁架支撑的损伤失效;人字形支撑桁架肋格墙板试件的承载力和初始刚度相比十字形框架肋格墙板试件分别提高了74.3%和69.0%;十字形框架肋格墙板试件则具有较高的变形能力和耗能性能;自攻钉集块连接构造连接性能可靠,保证了T形边框与混凝土肋格复合墙板的协同变形.可为工程设计与施工提供参考.

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混凝土肋格复合墙板 自攻钉集块 装配式剪力墙结构 抗震性能 试验研究

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断层蠕滑错动和地震作用对穿越断层及其上覆土层的浅埋地下结构的破坏是极其严重的.通过开展节段双仓管廊结构穿越45°逆断层的1∶30室内相似模型试验,对双仓管廊结构的位移、应变和接触压力分布规律等主要参数开展实时监测,并结合结构的渐进破坏过程、破坏模式和分布特征进行深入分析,以清晰揭示逆断层错动作用下节段双仓管廊结构的力学响应规律和致灾机理.结果表明:柔性接头可较好地释放断层蠕滑错动产生的能量和强制位移,并减小施加在结构上的弯曲剪切复合作用.节段衬砌结构的相邻节段影响较小,仅在C～E块的接头处出现局部破坏,避免了结构出现整体坍塌.上盘区域内管廊结构的位移变化明显.靠近断层面的双仓管廊结构的内力响应显著,尤其是70～120cm管廊结构破坏严重,应作为重点设防区域.逆断层错动完成后,双仓管廊结构易出现张拉和压缩破坏,其开裂破坏形式主要有裂缝、环间错台和剥落掉块.可见采用柔性接头措施可有效提高穿越断层的地下结构的抗断性能和震后保通能力.

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模型试验 双仓管廊 柔性接头 逆断层 力学行为

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内蒙古藏传佛教壁画是内蒙古地域建筑遗产重要组成部分,具有较高的历史价值和文化价值.通过对土默特地区藏传佛教壁画现状调查发现:现有病害主要是色彩层开裂、剥落等,地仗层开裂、空鼓,底层结构开裂和局部塌陷,造成以上病害的主要原因是土默特地区自然气候、地理灾害、人为因素以及藏传佛教殿堂建筑本身等.文章结合已有针对病害保护的文献提出具体针对土默特地区藏传佛教壁画不同病害的预防性保护办法:及时清理壁画表面的污渍、加固回贴起甲空鼓的壁画、安装室内外温湿度监测设备、广泛宣传对建筑遗产的保护重要性等,为日后内蒙古藏传佛教壁画预防性保护提出参考.

Keyword ：

建筑遗产 土默特地区 藏传佛教殿堂建筑 壁画病害 预防性保护

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