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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。
正式出版
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    局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究

    张望喜廖宏臻解圆聪张倚天...
    1-11页
    查看更多>>摘要：针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象，采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀，进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验，揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响，并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析。提出了基于削弱率的偏压承载力降低系数，代入中、美规范进行偏压承载力计算。结果表明:钢管的局部环向变厚度严重削弱了方钢管混凝土柱的偏压承载力和侧向挠曲能力;较大的加载偏心率也降低了其偏压承载力，但增大了其侧向挠曲能力。引入偏压承载力降低系数后，根据中、美规范计算得到的偏压承载力与试验值均吻合较好;相比于我国规范，美国规范在计算偏压承载力时相对更加保守。

    方钢管混凝土变厚度偏压构件有限元模拟承载力计算修正

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    超高性能海水海砂混凝土单轴受压应力-应变关系

    朱德举王鹏
    12-21页
    查看更多>>摘要：为研究超高性能海水海砂混凝土(Ultra-High Performance Seawater Sea-sand Con-crete，UHPSSC)轴压应力-应变关系，探究钢纤维体积掺量对UHPSSC轴压力学性能和轴压应力-应变全曲线的影响，使用Instron 1346万能材料试验机测得UHPSSC应力-应变全曲线，借助Pycharm曲线拟合程序与已有混凝土应力-应变全曲线模型进行拟合与修正。结果表明:钢纤维掺量越高，轴压作用下UHPSSC的破坏程度越小，抗压强度和峰值应变也随之增加;已有模型拟合的UHPSSC应力-应变全曲线上升段与试验曲线比较相近，下降段后期差距较大;通过修正下降段形状参数，得到了更适用于描述UHPSSC应力-应变全曲线的修正模型，并验证该修正模型的适用范围。

    超高性能海水海砂混凝土钢纤维力学性能应力-应变全曲线修正模型

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    CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

    王志滨宋培徐辉邱瑞明...
    22-33页
    查看更多>>摘要：进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验，探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律。试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力，并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变，但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性。建立了有限元模型，有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性，并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力，但降低其极限应变。最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型。

    CFRP-PE-不锈钢筋混凝土PE垫层延性设计承载力模型有限元模型

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    钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

    胡志坚杜威樊文胜周知...
    34-45页
    查看更多>>摘要：针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害，围绕桥面连接板的横桥向应力问题，采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析，得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数，建立非线性有限元模型，并进行实桥荷载试验。通过比较理论解、有限元解和实测试验结果，证实了理论解和有限元的有效性。根据得到的分布函数，发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘。此外，还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响，包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化。结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加，并提高横向拉应力在总应力中的占比，从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂。因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构，仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险，建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响。

    钢-混凝土组合桥(SCCBs)桥面连接板横桥向应力分析有限元法(FEM)连续桥面简支梁桥

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    基于应变楔模型的堆载下被动斜桩受力变形分析

    周德泉朱沁王创业周毅...
    46-55页
    查看更多>>摘要：被动斜桩大多应用于开挖基坑的支护工程中，很少应用于填筑体抗滑工程中，且工程性状尚不清楚。为分析侧向堆载作用下被动斜桩受力变形特性，本文基于应变楔模型(SW模型)，结合Boussinesq解进行双重积分及坐标变换，建立了侧向堆载作用下被动斜桩的挠曲微分方程，推导了其相应桩身内力与侧移的有限差分解，并通过与现场试验和室内模型试验对比验证了本文方法的有效性。结果表明:相同荷载作用下，负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值最小、正斜桩次之、直桩最大;正斜桩和负斜桩的桩顶侧移与桩身弯矩峰值均随其倾斜角的增大而减小。侧向堆载下斜桩桩身变形模式为"平移叠加转动"。桩身常规倾斜角范围内(≤20°)，坡脚处将桩设置成向堆载中心倾斜、倾斜角较大的负斜桩，可以取得更好的工程效果。

    路基工程堆载被动斜桩应变楔模型

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    液化场地大直径变截面单桩动力响应研究

    冯忠居段久琴张聪林立华...
    56-67页
    查看更多>>摘要：为研究不同地震动强度下液化场地大直径变截面单桩的动力响应规律，基于振动台试验，选取5010波，在地震动强度0。10g～0。45g作用下，研究液化场地砂土孔压比和大直径变截面单桩桩顶水平位移、桩身弯矩、桩身加速度时程响应及桩基损伤等变化规律。试验结果表明:饱和砂土孔压比随着地震动强度的增大上升明显，地震动强度≥0。30g时，饱和砂土孔压比稳定值在0。9附近，此时砂土完全液化;在0。45g地震动强度作用下，桩身加速度、桩顶水平位移及桩身弯矩均达到最大;桩身不同位置处加速度峰值出现时刻均滞后于输入地震波加速度峰值出现时刻，且桩顶及变截面的加速度响应比桩端的响应更弱;不同地震动强度作用下，桩身弯矩最大值均出现在液化土层和非液化土层分界处，且变截面处弯矩小于土层分界面处;地震动强度达到0。30g时，大直径变截面单桩桩身发生损伤。因此，液化场地下大直径变截面桥梁单桩基础抗震设计时，应该重点考虑饱和砂土层分界处、变截面处的抗弯能力，以确保单桩桩身强度满足抗震要求。

    岩土工程变截面单桩液化场地动力响应振动台试验抗震设计

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    盾构下穿引起上覆管线变形的简化计算方法

    冯国辉肖明清倪建中郑茗旺...
    68-75页
    查看更多>>摘要：盾构开挖易引起上覆地表沉降变形，进一步会引起上覆既有管线的受力变形响应。基于此，提出了一种盾构开挖引起上覆管线变形的简化计算方法。首先采用Loganathan公式获得既有管线在盾构下穿影响下的附加应力，进一步将管线简化成无限长梁放置在Paster-nak地基上，引入无限远端侧向土体位移对既有管线的影响，采用力学平衡法获得管线竖向受力变形控制方程，通过有限差分法获得管线变形及其内力数值解析。案例分析表明:与退化解析对比，该方法计算结果更贴近既有文献工程实测数据，验证了其可靠性。进一步参数研究表明:增大隧道与管线的竖向净距会引起既有管线受力变形的非线性减小;管线变形及其内力会随着地层损失率增大而线性增大;管线抗弯刚度的增大会引起管线变形减小，但会大幅增加管线弯矩。

    管-土相互作用Pasternak地基侧向土体影响简化计算方法

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    正断层错动下地铁盾构隧道变形破坏模型试验研究

    李瀚源李兴高王杰杨益...
    76-87页
    查看更多>>摘要：为揭示跨隐伏断层地铁盾构隧道结构变形破坏特征，采用自主设计的模拟隐伏断层错动加载试验装置，开展1∶25几何比例的跨断层盾构隧道模型试验，分析正断层错动下盾构隧道的力学响应规律及变形破坏特征。试验结果表明:在2 cm正断层错动影响下，隧道纵向差异变形呈现非线性增大趋势，环缝接头张开变形主要位于断层下盘隧道拱顶及断层上盘隧道拱底，且环缝峰值张开量已超过盾构隧道接缝防水限值;断层延长线与隧道交界处管片直径收敛变形较为严重，该处管片呈现拱腰外侧受拉、拱顶及拱底外侧受压的受力状态;管片与地层之间接触压力受断层错动的影响较大，存在围岩挤压区与围岩松散区，但接触压力峰值相对较小;盾构隧道的主要变形破坏特征为环缝接头拉裂破损、管片纵向开裂及环缝接头变形，管片发生斜向剪切破坏及局部压溃破坏的概率较低。基于盾构隧道环纵向变形破坏特征，建议将管片环缝变形及接头混凝土拉裂破损作为界定跨断层盾构隧道结构破坏的主要控制指标。基于隧道的变形破坏模式，提出了跨断层盾构隧道结构设计及应对措施的建议。

    断层错动盾构隧道模型试验力学响应变形破坏特征

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    地震作用下车辆-公路桥梁耦合作用的能量机理

    徐艳林国才崔存玉
    88-94页
    查看更多>>摘要：由于地震作用下车辆和公路桥梁相互耦合作用的复杂性，目前对其相互作用机理的研究较少，导致各国现行公路桥梁抗震设计规范关于桥梁在地震作用时是否需要考虑活载作用仍然存在分歧。现有研究表明，车辆既可能对桥梁的地震响应产生有利影响，也可能产生不利的影响。本文在已有的研究基础上，对车桥耦合接触行为进行简化模拟，采用能量法对车辆-公路桥梁耦合作用机理进行分析。结果表明:车桥耦合作用对输入到桥梁水平方向能量的影响可以忽略不计，但会导致输入到桥梁竖向总能量的减小，因而使桥梁的竖向地震响应减小，而输入到车辆竖向的能量则主要来自桥面振动;此外，车辆质量越小，桥梁振动产生的对车辆水平方向的能量输入越大。

    车桥耦合能量法调谐质量阻尼器桥梁抗震接触单元

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    基于遗传算法的斜拉桥基准模型参数修正方法

    马海英邱媛夏烨赖明辉...
    95-105页
    查看更多>>摘要：健康监测对于斜拉桥结构全寿命的安全使用十分重要，而使用传感器采集斜拉桥数据进行健康监测存在盲区。结合Benchmark模型对桥梁结构进行监测，能够在给定状态下，比较和评价不同的健康监测方法标准，对桥梁的设计、运营以及管养等方面有重要意义。本文基于背景工程，提出用于斜拉桥结构健康监测的基准模型。首先，使用Matlab建立斜拉桥的鱼骨梁简化有限元模型，并建立斜拉桥的板壳单元精细模型，作为简化补充模型和模态矫正模型;其次，采用正交试验设计，对建模过程中的待修正参数进行斜拉桥动力特性参数的显著性分析;最后，基于遗传算法对模型参数进行修正，提出了动态自适应技术和并列选择的方法优化遗传算法结构，干涉遗传选择过程，并赋予初始种群更高的离散性，与调用GA函数的方法对模型进行修正进行比较，验证了改进后的遗传算法具有更高的计算效率，模态参数误差较小。

    斜拉桥基准模型鱼骨梁模型板壳单元模型健康监测改进遗传算法

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