摘要:腐蚀是钢结构面临的一大耐久性问题,而大气腐蚀是最常见、造成腐蚀损失最大的一类腐蚀.多年来,国内外学者通过在役结构的原位测试、大气暴露试验、室内加速试验、电化学测试等手段对各种钢材的大气腐蚀进程进行了大量研究,对不同环境中的钢材腐蚀机理进行了分析,并提出钢材的腐蚀模型.本文从典型腐蚀性大气环境中建筑结构用钢的腐蚀机理、钢材的腐蚀失重时变模型和钢材表面的蚀坑发展和分布规律等三方面论述了建筑结构用钢的大气腐蚀模型的研究现状和进展.

摘要:锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙在低周往复加载试验中,滞回曲线“捏拢”现象较为严重、耗能能力较差.为减轻地震作用下冷弯薄壁型钢组合墙的破坏,提高结构体系的耗能能力,提出了一种带有铅阻尼器的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系,并基于冷弯薄壁型钢组合墙的角部连接方式、面板铆钉间距及种类3种变量对其进行抗震性能试验研究.试验结果表明:加入铅阻尼器后,基于锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系在低周往复荷载作用下,变形能力和耗能能力均有大幅度提升,刚度退化趋于平缓,损伤指数有较明显的降低,破坏形态也得到优化,但屈服荷载及峰值荷载略有降低；其次减小铆钉间距后,组合墙的屈服荷载、峰值荷载、峰值位移、抗剪强度得到一定程度的提高,但能量耗散系数差别不大；同时基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢组合墙的屈服位移、屈服荷载、峰值位移、峰值荷载也明显高于基于自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙,延性及能量耗散系数相差不大.

摘要:结合钢管混凝土（CFST）柱和钢筋混凝土（RC）梁各自的优点,提出一种采用U形钢板-栓钉组合连接的新型CFST柱-RC梁节点.为研究新型节点的抗震性能,设计并制作了2个足尺CFST柱-RC梁节点及1个传统的RC节点试件,对其进行了低周往复荷载作用下的试验研究.结果表明:该类新型CFST柱-RC梁节点破坏模式与传统的RC节点相似,均发生梁端弯曲破坏,破坏区域主要在U形连接板外,实现塑性铰外移.按照试验现场的试件安装位置,十字节点的梁分别命名为S梁和N梁.CFST中柱节点、CFST边节点N梁承载力较RC节点分别提高11.6%（负向提高13.0%）和5.3%（负向提高7.5%）；中柱节点的S梁承载力提高20.2%（负向提高19.6%）.荷载-位移曲线饱满,累计耗能与RC节点相比提高约17.0%（S梁提高36.0%）、20.1%,各试件的位移延性系数均大于4.0,新型CFST柱-RC梁中柱节点、边节点的位移延性系数分别提高2.4%、21.3%,具有较好的变形能力.

摘要:为研究不同柱脚连接形式对带自复位工字钢梁的单层单跨钢框架抗震性能的影响,设计制作了两个柱脚分别为固接和铰接的自复位框架试件,通过低周往复荷载试验,分析了试件的受力发展过程、承载力、滞回特性、延性、耗能能力及自复位能力.研究表明:柱脚固接的自复位钢框架,由于柱脚屈服后所需的恢复力远大于自复位工字钢梁提供的复位拉力,残余变形较大,结构自复位效果较差,因此不建议将其作为此类结构的柱脚连接形式；柱脚铰接的自复位钢框架在试验过程中的受力发展过程与理论分析结果吻合良好,仅耗能元件发生塑性变形,卸载后残余变形较小,具有“可恢复功能结构”的特点；柱脚铰接的自复位钢框架,在4%层间位移角时骨架曲线仍未出现下降段,承载力储备充足,试件的位移延性系数为3.1,等效黏滞阻尼系数为0.19,具有较好的抗震性能.

摘要:海洋工程抗震几乎还沿用陆上土木工程的规范和成果,为了指出在海洋工程抗震设计和安全评估中使用海底地震动的重要性,选取多个地震事件,关注同一地震下震中距相似的海陆地震动记录.对比分析了传统地震动三要素,并且考虑到地震动属于非平稳信号,利用希尔伯特-黄谱分析了海陆地震动的能量在时频分布上的差异.结果表明:海底水平地震动加速度峰值比陆地的大很多,总体上其持时也较长,同时其加速度反应谱向中低频偏移,这些特征会对海洋结构动力响应造成更不利的影响；对于时频谱,海底地震动的主要能量所对应的频率比陆地的低,而其最大能量所对应的频率更接近峰-谷频率,而不是傅里叶谱上的卓越频率.

摘要:为了研究液体黏滞阻尼器失效的3种极限状态（承载力极限状态、位移极限状态、混合极限状态）对单自由度结构体系地震响应的影响,首先对黏滞阻尼器的3种极限状态进行数值模拟,利用Ruaumoko-2D得到数值分析模型；其次,将两个层数分别为2层和10层的钢筋混凝土结构分别等效为两个单自由度体系,并与上述黏滞阻尼器并联,在逐级放大多条地震波和正弦波作用下,研究黏滞阻尼器的承载力极限、位移极限和混合极限对该单自由度体系在不同强度的地震作用下结构响应的影响.通过与不考虑极限状态的单自由度体系作比较,得到位移比随着输入地震动峰值速度的变化规律.

摘要:为提高钢制脱硫塔结构的稳定性,从结构特征与受力性能关系角度阐明了竹子结构抗倒塌机制,并将其应用于钢制脱硫塔结构的仿竹设计,通过缩尺模型振动台试验,考察了仿竹型脱硫塔的抗震性能.根据刚度渐变的原则,提出脱硫塔截面的分段变壁厚设计方法,使仿竹型脱硫塔与竹身截面刚度变化趋势一致；通过特征值屈曲分析方法对加劲肋的设置进行了探讨,加劲肋可明显改善结构屈曲模态,加劲肋间距以4 m作为基数较为合理.试验表明,仿竹型脱硫塔在7、8度地震作用下塔体的最大位移及应力均未超过规范最大允许值,结构处于弹性状态,未发生破坏；在9度地震作用下,塔体的最大应力超过工作温度下材料许用应力,同时塔体产生局部轻度弯曲,但仍未倒塌.

摘要:受到上游圆柱尾流作用,下游圆柱在小风向角下易发生尾流激振现象,脉动升力与尾流激振联系紧密,但以往针对脉动升力特性的研究较少,其流场作用机理尚未澄清.针对间距比为P/D=1.5~4的错列双圆柱,采用大涡模拟方法,在高亚临界雷诺数下(Re=1.4×10⁵),重点研究小风向角下（β=0°~30°）圆柱的脉动升力和流场结构之间的内在关系,基于流场特征讨论了上、下游圆柱之间的干扰机理.研究结果表明:在小风向角范围内,上、下游圆柱的脉动升力和流场特性变化剧烈,双圆柱会经历尾流干扰、剪切层干扰、邻近干扰、旋涡撞击及涡的相互作用五种干扰流态；在尾流干扰以及剪切层干扰流态下,下游圆柱的脉动升力远小于单圆柱；在邻近干扰流态下,上、下游圆柱相互间干扰较弱,下游圆柱的脉动升力接近于单圆柱；而在旋涡撞击流态和涡的相互作用流态下,下游圆柱的脉动升力则大于单圆柱,上游圆柱的尾流旋涡对下游圆柱的撞击或者与下游圆柱旋涡的相互作用会导致下游圆柱的脉动升力急剧增加.

摘要:电化学修复技术可对耐久性劣化的混凝土结构进行耐久性提升,然而也会引起黏结性能降低、混凝土孔隙结构改变、钢筋氢脆等负面效应,进而影响构件整体的服役性能.为探明电化学除氯和双向电迁处理后混凝土梁的耐久性能及力学性能,本文结合氯离子含量梯度变化和弱极化曲线等对比分析了电化学修复后梁的抗腐蚀性能,结合荷载挠度曲线、钢筋与混凝土应变、裂缝分布等对比分析了静力力学性能.研究结果表明:电化学修复能有效去除钢筋表面氯离子,使钢筋恢复钝化,但钢筋笼内氯离子迁移效率相对较低；通电参数选取较小时电化学修复不影响混凝土梁的刚度和承载能力,但通电量较大时承载能力减小,延性退化较为明显.基于试验结果,本文建议电化学修复采用的通电参数需综合考虑耐久性提升效果及对力学性能损伤作用,以满足结构耐久性和安全性的要求.

摘要:为研究水平静力荷载下不同角件节点传力特点,以某拟建新型装配式组合轻体板结构住宅工程为研究背景,取其两层一跨平面结构体系为试验原型,设计了包括L型、T型、十字型和灌浆L型4种节点的足尺框架模型的水平静力加载试验,对不同节点形式钢框架的工作性能与破坏特征进行研究,并与ABAQUS数值模拟进行对比验证.根据试验和数值模拟结果,得出了不同节点框架的初始刚度和极限荷载,以及不同截面位置上的应变值.结果表明:新型轻体板结构角件节点连接性能良好,钢框架发生梁铰破坏,节点部位完好,满足“强柱弱梁”与“强节点弱构件”的设计要求；T型节点双柱协同性能较好,L型、十字型节点的柱子易发生变形；节点小斜撑提高了钢框架初始刚度的38%,节点灌浆提高了钢框架初始刚度的14%,双梁完全独立工作,多柱不完全独立工作,通过应变分析与理论推导提出了双梁多柱的等效抗弯刚度计算方法,数值模拟与试验吻合较好,验证了结论的正确性.

摘要:目前利用声发射技术对混凝土结构进行裂缝定位或损伤检测时,并没有考虑已存在裂缝对声发射波传播特征的影响,这往往会使检测结果产生较大的偏差.为了探究裂缝参数对声发射波传播特征的影响,对3个不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件进行了四点静力加载破坏试验和声发射测试,研究了裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射波速和振幅衰减等传播特征的影响规律.试验和分析结果表明:裂缝深度对声发射传播特征的影响显著,声发射振幅衰减随裂缝深度增大而增大,声发射波速随裂缝深度增大而减小；声发射波速和振幅衰减几乎不随裂缝数量、宽度两参数变化而变化.在此基础上,提出考虑裂缝影响的修正波速时差定位法,进一步探讨了与采用传统时差定位法相比对钢筋混凝土损伤定位的影响,结果显示,基于修正波速的时差定位法对钢筋混凝土板进行损伤定位精度更高.

摘要:为改善经典Vlasov弹性扭转理论应用于开口深梁计算时引起的极大计算误差,在Vlasov理论的基础上,引入剪切变形的影响,推导了约束扭转计算公式,获得考虑剪切变形影响的平衡微分方程,并利用初参数法得到解析解.同时,分别应用本文提出的计算方法、Vlasov理论及ABAQUS有限元模拟,对跨度分别为6.65 m和3.325 m的钢筋混凝土U型梁进行了计算分析.计算结果表明:两种计算方法应用大跨高比的U型长梁的扭转角的计算结果相差不大（当l/h＞10时,误差在20%以内）,与试验结果和有限元模拟结果均基本一致；但对于小跨高比的U型短梁,Vlasov理论极大低估了截面的扭转角（当l/h＜6时,误差在40%以上）,而本文提出计算方法所得的计算结果与试验及有限元模拟结果均吻合较好.本文所提方法克服了Vlasov经典理论中忽略剪切变形的局限性,不仅适用于大跨高比的开口薄壁构件的扭转计算,而且适用于小跨高比的开口薄壁结构的扭转分析.

摘要:为考察支主管间设置的加劲板构造和支主管截面宽度比对高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点破坏模式、承载力、连接区应力和应变的分布及演化等受力性能的影响,对加劲节点和常规节点进行了支管轴压静力加载试验.试验结果表明:高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点的典型破坏模式有连接区主管受压上翼缘凹陷、主管腹板凸曲、主管弯曲、支管侧倾失稳、加劲板屈曲、支主管焊缝开裂和加劲板与支管焊缝开裂等.常规节点的承载力取决于支管根部及其焊缝的承载强度和连接区主管上翼缘的局部承压强度,其荷载-位移曲线形成流塑平台.加劲节点的承载力取决于包括加劲板扩散效应的支管根部及其焊缝的承载强度、连接区主管上翼缘扩散承压强度和加劲板屈曲强度,其荷载-位移曲线呈渐变上升趋势,没有屈服平台.加劲板明显提高了T型节点的承载力,加劲节点的屈服承载力和极限承载力较常规节点分别提高10.0%~40.0％和15.0％~48.3％,加劲节点的承载力随支主管截面宽度比的增加而提高.

摘要:为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土柱轴压性能的尺寸效应,设计了3组30根几何相似的CFRP加固钢筋混凝土柱,对其进行了轴心受压破坏试验.试验参数主要包括构件尺寸、钢筋配置和加载方式,研究了CFRP加固混凝土柱在轴压荷载下的破坏形态、极限强度、峰值应力、变形能力和残余变形等性能与构件尺寸的关系.研究结果表明:相同尺寸的CFRP加固钢筋混凝土柱比素混凝土柱的极限强度有不同程度的提高；CFRP加固钢筋混凝土柱的峰值应力随着尺寸的增大,呈先增大后减小的趋势,归一化轴向变形能力和残余变形随着构件尺寸的增加逐渐减小；不同的加载方式对于CFRP加固钢筋混凝土柱的承载力和极限位移影响不大.

摘要:为研究钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能,共进行了18个钢管混凝土试件的推出试验.研究了两种内配钢骨与混凝土界面黏结机理和黏结应力分布规律,采用正交试验分析获得了各因素对黏结强度的影响规律,并基于实测数据提出了黏结强度经验计算式.试验结果表明:内配工字型钢和内配钢管的黏结应力-滑移曲线均包括3个阶段,即胶结段、非线性初滑移段和滑移段；影响工字型钢极限黏结强度的因素主次关系为工字型钢截面尺寸、黏结长度、混凝土强度,其极限黏结强度随工字型钢截面尺寸和混凝土强度增大而增大,而随黏结长度增加而减小；影响内配钢管极限黏结强度的因素主次关系为内配钢管截面尺寸、膨胀剂掺量、黏结长度,其极限黏结强度随内配钢管截面尺寸和膨胀剂掺量增大而增大,随黏结长度增大呈减小趋势；峰值荷载下两种钢骨的黏结应力分布曲线均呈负指数分布,其中工字型钢翼缘外侧平均黏结应力约为腹板的1.77倍；钢管混凝土中内配钢管与混凝土黏结性能优于内配工字型钢；与其他学者成果的对比证明本文黏结强度计算式具有较好适用性.

摘要:为在2022年冬奥会期间将国家游泳中心泳池场地改造为冰壶场地,结合临时场地的新型制冰方式,提出了一种全装配式的冰壶场地及支承结构体系的构造作法.对此装配式冰场进行了现场试验测试和有限元受力性能分析,研究了装配式冰场的自振频率和振型特点,分析了冰场在使用荷载作用下的整体变形和各组件的应力水平,探讨了极端荷载作用下冰面受力、变形及开裂等关键问题.研究表明,所提装配式冰场方案具有较大刚度和承载力,能够满足冬奥会冰壶比赛对冰面的要求；此类冰场宜使用轻型浇冰车作业,大型浇冰车轮压引起的弯矩和剪力作用下冰面存在开裂的可能.

摘要:为研究套筒灌浆对接和搭接接头力学性能差异,进行了24个对接和12个搭接接头单向拉伸试验,对比研究了接头的破坏形态、承载力、延性、力-位移曲线、套筒应变等.对接接头在加载过程中套筒中部灌浆料出现全截面开裂现象,加载结束发生了灌浆料从套筒中拔出破坏,搭接接头无以上现象.试验结果表明在套筒长度相同时,搭接接头承载力、总伸长率、刚度分别是对接接头的5~7倍、3~5倍、2~3倍,位移延性系数大于对接接头；在锚固长度相同时,搭接接头承载力、位移延性略大于对接接头,两者初始刚度差别不大,而搭接接头中后期刚度高于对接接头.对接接头套筒中部截面纵向受拉,而搭接接头加载前期受拉,后期受压,反映搭接接头对套筒抗拉强度要求较低；对接接头套筒中部截面环向受压,而搭接接头加载前期受压,后期受拉,说明搭接接头套筒中部对灌浆料约束作用大于对接接头.搭接接头力学性能优于对接接头,可运用于预制装配式结构钢筋连接.

摘要:碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.

摘要:为研究GFRP（glass fiber reinforced polymer）筋在不同侵蚀环境下的抗拉性能,对侵蚀前后GFRP筋进行了拉伸试验,重点分析了侵蚀环境类别和暴露时间对GFRP筋抗拉性能的影响.采用了两种侵蚀方式:一是直接将GFRP筋浸泡在碱、盐和清水溶液中,浸泡周期为180 d；二是将GFRP筋埋置于混凝土梁内,加载后将梁置于大气和氯盐干湿环境中,周期为366 d.借助扫描电子显微镜SEM（scanning electron microscopy）对埋置于混凝土梁内GFRP筋的微观结构变化及其损伤机制进行了分析.试验及分析结果表明:GFRP筋的抗拉性能随溶液直接浸泡时间的增加出现不同程度的降低,浸泡180 d后,GFRP筋的抗拉强度在碱、盐和清水溶液中分别退化30.0%、21.3%和11.3%；对于混凝土梁内GFRP筋,366 d后其抗拉强度下降约为10%；结合试验结果和SEM微观结构分析,可认为导致GFRP筋抗拉性能退化的主要原因是纤维与树脂基体黏结性能降低.最后,基于Arrhenius模型对GFRP筋在两种侵蚀方式下的抗拉性能退化进行了拟合分析,并对其在碱、盐直接浸泡和混凝土梁内环境下的长期性能进行了预测.

摘要:地铁混凝土处于地下空间,容易受到地下水的碳酸性侵蚀；碱集料反应 (AAR)是一种严重的混凝土耐久性问题,既难以发现又难以修补,由两者共同作用引起的混凝土耐久性降低严重影响地铁隧道的正常使用.为研究纳米材料对地铁混凝土在碳酸性侵蚀和AAR共同作用下耐久性的影响,在普通混凝土中掺入适量纳米SiO₂和纳米Fe₂O₃,利用自行研制的碳酸性侵蚀试验箱进行试验,采用碳酸性侵蚀深度、膨胀率和声速作为测试指标来评价纳米混凝土在碳酸性侵蚀和AAR共同作用下的耐久性.试验结果表明:掺入纳米颗粒后,混凝土的膨胀率和侵蚀深度有了明显降低,而声速有了明显提升,说明纳米混凝土的耐久性优于普通混凝土；在182 d龄期时,掺量为2%的纳米SiO₂混凝土耐久性改善最明显,侵蚀深度和膨胀率最小,声速最大且声速下降幅度最小；其次是掺量为1%的纳米Fe₂O₃混凝土.由于纳米颗粒特殊的物理化学性质,改善了混凝土内部的微观结构和孔溶液的化学组成,使碳酸性侵蚀和碱集料反应共同作用下混凝土的耐久性得到了提高.

摘要:为研究蒙皮对雷达罩铝合金骨架整体稳定性能的影响,针对一跨度5.8 m,矢高4.3 m的雷达罩进行了静力加载试验研究,采用自行设计的多级分配梁加载体系对雷达罩进行多点同步分级加载,分别考虑了全部覆盖蒙皮、部分覆盖蒙皮和纯骨架3种工况.试验结果表明:由于蒙皮对铝合金构件起到侧向支撑作用,避免了构件过早产生绕弱轴的弹性失稳,从而使结构整体稳定承载力显著提升；即便是在少量蒙皮单元缺失的情况下,结构整体稳定承载力仍较纯骨架工况高很多.因此在进行此类结构设计时,应考虑蒙皮与骨架的协同工作性能,可更好地解决结构安全性与电磁透明性的难题.

摘要:为探究空间结构体系中铝合金毂式节点受力性能,采用非线性有限元软件ABAQUS建立了25个不同尺寸的铝合金毂式节点精细化数值模型研究其受拉和受压性能,并分析了毂体槽间距、齿间距、齿宽度、齿深度等因素对节点受力性能的影响.分析结果表明:节点受拉承载力主要由毂体与杆件嵌入部分之间凹凸齿槽承担；改变主要参数,节点受拉极限状态共出现毂体凸齿弯剪破坏、毂体最内侧槽部弯剪破坏、毂体最外侧槽部弯剪破坏和毂体凸齿剪切破坏4种破坏模式；在研究范围内增大毂体槽间距和齿宽度,节点抗拉极限承载力增加71.3%和112.9%；节点受压极限状态主要为失稳破坏,主要参数的改变对其承压性能影响较小.最终给出研究范围内节点抗拉极限承载力公式和设计建议.

摘要:为研究波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力,建立ABAQUS有限元模型,探讨了端距、螺栓预拉力、波形对波纹板连接件承载力的影响.结果表明:为保证板件端部不被剪断,波纹板连接件的端距应不小于3d₀；当波纹板连接件发生孔壁承压破坏时,承载力随预拉力的增加而增加,承载力计算公式建议按中国平板连接计算公式乘以1.1的增大系数考虑；当发生螺杆剪切破坏时,预拉力对承载力影响较小,波纹板连接件承载力按平板连接计算公式计算.