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期刊信息/Journal information
湖南大学学报（自然科学版）
湖南大学
湖南大学学报（自然科学版）

湖南大学

王道平

月刊

1674-2974

hdxbzkb@hnu.cn

0731-88822870

410082

湖南省长沙市岳麓区湖南大学期刊社行政办公室

湖南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hunan University(Natural Sciences)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综合性学术理论刊物，双月刊，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。
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    Pasternak地基中H(t)-V受荷桩水平响应有限杆单元法分析

    江杰艾永林柴文成龚健...
    99-110页
    查看更多>>摘要：为探讨桩顶水平动荷载H(t)与竖向荷载V联合作用下桩基的水平响应,基于Pasternak地基和Euler梁理论,建立了桩-土相互作用水平振动分析模型,采用改进的有限杆单元方法求解考虑P-Δ效应、土体剪切效应影响的综合刚度矩阵方程,结合桩土连续边界条件得到桩身内力与位移解答.通过与已有解析解、有限元解和模型试验的结果比较,验证了计算方法的合理性.最后,对影响桩身内力与位移的主要因素进行分析.结果表明:1)传统Win-kler地基相较于Pasternak地基模型,忽略了地基土体的剪切效应,将夸大桩体结构的实际受力,使得计算得到的桩身水平位移和弯矩均大于Pasternak地基所得结果,且随着桩土弹模比Ep/Es的降低,两种地基模型计算的桩身最大水平位移和弯矩的差异性呈现出增强趋势;2)随着桩顶竖向荷载的增加,桩身水平位移和弯矩受P-Δ效应的影响显著.当桩顶竖向荷载特征参数λ由0增至2时,桩身最大水平位移和弯矩分别提高40.85%和78.57%;3)相较无限长桩(L>20dp),有限长桩的水平位移和弯矩的动力响应受桩身长径比L/dp影响更大;桩身最大水平位移和弯矩随着水平简谐荷载幅值H0的增加而增大,随着无量纲频率a0的增大而减小.

    水平动荷载轴向荷载有限单元法Pasternak地基动力响应

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    锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

    郑山锁田忠祥杨松穆长俊...
    111-120页
    查看更多>>摘要：为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto(GMP)模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明:钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.

    钢结构锈蚀力学性能本构关系

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    胶结液浓度对微生物固化花岗岩残积土强度特性的影响规律

    张永杰欧阳健黄万东刘涛...
    121-129页
    查看更多>>摘要：在分析花岗岩残积土物理特性的基础上,选用巴氏芽孢杆菌菌液和不同浓度的氯化钙与尿素的混合胶结液,利用设计的室内试验装置对花岗岩残积土开展不同灌注次数的微生物固化试验,并对不同工况的固化试样进行无侧限抗压强度(UCS)试验、碳酸钙生成率测试和崩解试验,同时开展X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等微观结构分析,以此探讨胶结液浓度和灌注次数对固化后花岗岩残积土强度特性的影响规律.结果表明:试验参数范围内,灌注次数相同时,胶结液浓度为1.0 mol/L时,试样的固化效果最好;胶结液浓度相同时,灌注次数越多,试样的固化效果越好;固化试样的崩解性大大降低,崩解系数均小于30%;微生物固化生成的方解石晶体呈现明显的簇状,填充、胶结在土颗粒之间,与砂土的微生物固化特性具有一定差异性,但两者的固化过程与机理具有相似性.

    微生物固化花岗岩残积土无侧限抗压强度崩解性微观结构

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    纤维特征参数对HES-HDC单轴拉伸性能的影响及拉伸韧性评价方法

    杨家盛邓明科张晴晴邓友生...
    130-140页
    查看更多>>摘要：为探究高早强高延性混凝土(HES-HDC)在不同PE纤维直径与体积率下的单轴拉伸力学性能,设计了17组薄板试件进行单轴拉伸试验,研究PE纤维直径(22 μm和25 μm)及体积率(1.00%、1.25%和1.50%)对不同龄期(2 h、24 h、7 d、28 d和56 d)HES-HDC应力-应变曲线、拉伸强度和应变的影响;根据试验结果提出了HDC拉伸韧性评价方法.结果表明:在拉伸荷载作用下,HES-HDC应力-应变曲线展示出应变强化特性,破坏过程呈多裂缝开展;2 h龄期时,HES-HDC拉伸强度与应变达到3.29 MPa和0.88%以上;28 d时,HES-HDC拉伸应变可保持在1.28%以上;当纤维体积率为1.00%时,小直径纤维对试件拉伸应变有利,而大直径纤维对试件拉伸强度有利;综合大直径纤维试件拉伸强度与应变,纤维最佳体积率为1.25%.提出的拉伸韧性评价方法可评价HDC薄板受拉全过程的韧性.随龄期的增长,HES-HDC拉伸韧性指数降低,而拉伸强度系数提高;小直径纤维试件的拉伸韧性高于大直径纤维试件;纤维体积率为1.25%时试件拉伸韧性最大.

    高早强高延性混凝土纤维直径纤维体积率单轴拉伸抗拉强度拉伸韧性

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    非对称集中荷载下无腹筋RC梁受剪性能试验研究

    袁健刘家栋段绍伟
    141-148页
    查看更多>>摘要：非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁具有两个不同的剪跨比,而两剪跨段受剪承载力与剪力作用之间的相对大小存在不确定性.通过开展6根非对称和4根对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能试验研究,获取了破坏形态、荷载-跨中位移曲线和纵向受拉钢筋应变,并分析了《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)公式、修正压力场理论、基于截面应变分析的抗剪模型和Zsutty统计公式的适用性.结果表明,对于小剪跨比恒为1.0的无腹筋简支梁,大剪跨比为2.0～4.0的梁均在大剪跨段发生剪切破坏;当大剪跨比由3.0增大至3.5时,梁的极限承载力出现由大剪跨段控制转变为小剪跨段控制的现象.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)预测非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁发生剪切破坏的位置与试验结果相反,而Zsutty统计公式的预测效果最好.

    非对称荷载钢筋混凝土无腹筋梁受剪性能静力试验

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    纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

    宋诗飞邓明科李培鹏张敏...
    149-160页
    查看更多>>摘要：为研究纤维织物-高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土(HDC)加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆(TRM)加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明:采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TR-HDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.

    混凝土板抗弯测试加固纤维织物高延性混凝土

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    钢纤维间距对UHPC双丝拉拔性能的影响

    袁明朱楠萱颜东煌吴晓娟...
    161-169页
    查看更多>>摘要：通过双根钢纤维拉拔试验,研究超高性能混凝土(UHPC)中钢纤维间距(2 mm、4 mm、6 mm、8 mm、10 mm和12 mm)对钢纤维在UHPC中拉拔性能的影响,采用0.2 mm的镀铜直圆形钢纤维,制作6组双丝试件和1组单丝试件进行拉拔试验.通过拉拔荷载-滑移曲线、平均黏结强度、钢纤维最大拉拔应力等参数,并结合扫描电子显微镜(SEM),观察了拔出后钢纤维的微观外貌、UHPC基体的隧洞微观形态和破坏部位的微观形态,全面分析了钢纤维的间距对UHPC基体-钢纤维拉拔性能的影响.试验结果表明:钢纤维拉拔结果具有一定的离散性;双丝拉拔试验的最大拉拔荷载小于相应单丝结果的两倍;钢纤维和UHPC基体隧洞有着不同程度的损伤,双丝试件中的钢纤维表面划痕和基体隧洞的孔洞破坏较单丝严重,单丝试件的隧洞内壁则相对完整.

    超高性能混凝土(UHPC)钢纤维双丝拉拔黏结性能SEM微观形貌

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    节段拼装变截面波形钢腹板连续组合箱梁的剪切性能试验研究

    赵品邵旭东荣学亮刘鑫...
    170-181页
    查看更多>>摘要：为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能,制作两片缩尺试验梁,包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁.通过静力试验和数值分析,得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢腹板承剪比例等.结果表明:在中跨对称加载作用下,中跨1/4位置处节段拼装梁与整体梁波形钢腹板的剪应力沿梁高方向均匀分布,节段拼装梁的剪应力值要大于整体梁的相应值.推导出节段拼装变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式,并考虑施工工艺对剪应力的影响,通过与实测值对比验证公式的准确性.两片试验梁的波形钢腹板的承剪比受荷载影响较小,保持一个恒定的比例;两片试验梁在中支座位置处的钢腹板承剪比均为50%,并沿着试验梁纵向方向向两侧不断增大;在中跨1/4位置,节段拼装梁钢腹板的承剪比达到85%以上,整体梁的钢腹板在该位置的承剪比在75%左右,两片试验梁在边跨相应位置承剪比相差不大.将适用于节段拼装混凝土箱梁的AASHTO接缝抗剪强度计算公式乘0.9可用于接缝截面抗剪承载力计算;上述公式值与试验值、有限元结果的误差在5%左右,可以较好地预测钢混组合结构胶接缝的抗剪强度.

    桥梁工程节段拼装剪切性能室内试验变截面波形钢腹板抗剪承载力

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    压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

    林友勤赖仕永夏樟华王达荣...
    182-192页
    查看更多>>摘要：随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接(Grouting Sleeve,GS)、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接(Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS)装配式墩和钢筋混凝土现浇(Reinforced Concrete,RC)墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明:GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.

    桥梁工程装配式墩灌浆套筒连接拟静力试验压弯剪扭承载力延性

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    有限空间空气稳定性下人员呼吸过程暴露风险分析

    邓晓瑞龚光彩王瑞何怡倩...
    193-200页
    查看更多>>摘要：以人体呼吸微环境为研究对象,通过全尺寸双人实验与数值模拟方法对有限空间空气稳定性下人员在其呼吸过程中暴露风险进行分析.研究表明:在呼吸气流的初始释放阶段,个体暴露水平主要取决于呼吸活动.随着污染物距离污染源越远,有限空间空气稳定性与通风方式对呼吸微环境中的人员暴露情况的影响越来越重要,且这种影响具有时间无关性.在稳定型中,由于周围分层空气的限制作用,呼出的污染物具有更强的保持其沿初始惯性力方向传播的能力,不易扩散;不稳定型易破坏污染物沿其初始惯性力方向传播的能力,加快污染物的扩散,可以减少室内人员对呼吸微环境中污染物的暴露情况.本研究在控制污染物传播,降低疾病传播风险,保证人体健康方面具有理论及实际意义.

    有限空间空气稳定性呼吸微环境个体暴露风险气流组织计算流体动力学

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