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期刊信息/Journal information
石家庄铁道大学学报（自然科学版）
石家庄铁道大学学报（自然科学版）

王岳森

季刊

2095-0373

xbbj@stdu.edu.cn

0311-87935146

050043

河北省石家庄市北二环东路17号

石家庄铁道大学学报（自然科学版）/Journal JOURAL OF SHIJIAZHUANG TIEDAO UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)CSTPCD
查看更多>>本刊为国内外公开发行的综合性学术期刊，从1998年起被列为中国科技论文统计源期刊，主要刊登土木工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机械工程、电气工程、建筑工程、计算机网络、材料力学等方面的学术论文，读者对象是从事相关专业领域的科技人员及高校的师生等。
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    吊索断裂对人行悬索桥冲击效应的影响研究

    李运生王帅侯屹峰李璇...
    1-10,44页
    查看更多>>摘要：人行悬索桥吊索断裂不但会使局部桥面坍塌,还会由于剩余构件应力重分布程度过大而引发吊索连续断裂.采用数值模拟方法对单根吊索断裂和相邻 2 根吊索断裂后人行悬索桥的动力响应进行分析,并通过静力重分布系数SRF、动力重分布系数DRF、振荡系数 OF和动力放大系数DAF对冲击效应进行综合评估.结果表明,单根吊索瞬断后同侧相邻吊索及断索区域纵梁的静、动力重分布程度明显,但对主缆及对侧吊索产生影响较小;同侧相邻 2 根吊索断裂比对侧断裂对剩余吊索和断索区主梁的影响更大;除边吊索和跨中吊索外,其他剩余吊索的SRF均在 50%左右,DRF均在 100%左右;接近跨中区域剩余吊索的 DAF 均为 2.0 左右,但边吊索的DAF较跨中区域增大 25%左右,DAF采用 2.0 对于边吊索偏于不安全.单根吊索断裂后其下方相应位置处纵梁弯矩的DAF值均在 1.20～1.40 之间.

    桥梁人行悬索桥吊索断裂动力响应冲击效应

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    基于模态曲率差的钢-混凝土组合梁损伤识别方法研究

    张翼翔肖韧轩张彦玲
    11-21页
    查看更多>>摘要：在役钢-混凝土组合梁在疲劳荷载和不良环境影响下会发生损伤,造成结构使用性能及承载力下降,需进行必要的健康检测及损伤评估.基于 ANSYS 有限元模型,对钢-混凝土组合梁栓钉和钢梁损伤前后的模态曲率变化进行分析,并基于模态曲率差进行损伤识别,最后通过模型试验进行验证.结果表明,栓钉损伤后,损伤区域内模态曲率反向斜率消失,损伤区域两端模态曲率差出现极值点,可将模态曲率反向斜率消失的区域和模态曲率差极值点之间的区域判断为栓钉损伤区域.钢梁损伤后,模态曲率和模态曲率差均在损伤位置发生突变,后者变化更明显;模态曲率结果受取值间距和取值路径影响,取值间距取栓钉间距时,按不同路径均可对栓钉和钢梁损伤进行有效识别;模态试验结果可以验证以上方法的可行性,但识别结果受测量误差影响较大.

    钢-混凝土组合梁损伤识别模态曲率差模型试验

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    基于灰色关联度的桥梁索力分析及索力状态预测研究

    肖凯覃成金
    22-27页
    查看更多>>摘要：为解决缆索体系桥梁索体工作状态难以评价的问题,提出采用索力灰色关联度值的变化程度表征桥梁索力整体运营状态.针对桥梁索力状态随时间发生改变的特征,建立桥梁索力灰色关联度值G(1,1)预测模型,实现对桥梁未来索力状态的预测.以 8 座缆索体系桥梁为研究背景,通过对比分析桥梁的历年索力灰色关联度值从而实现对当前索力运营状态的评价.研究结果表明,桥梁索力灰色关联度值的变化趋势可有效表征索力整体运行状态的变化情况,基于G(1,1)模型的桥梁索力灰色关联度预测结果与真实值高度吻合,验证了预测模型的准确性,实现了对桥梁索力未来运营状态的精准预测.

    频率法桥梁索力灰色关联度G(1,1)模型状态预测

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    基于2种经典梁理论与高阶梁理论对比解析梁弯曲行为的研究

    马维力彭帆商泽进李显方...
    28-36页
    查看更多>>摘要：以箱型梁为例,分析了力学课程中常用的Euler-Bernoulli和Timoshenko经典梁理论与高阶剪切变形理论求解梁弯曲行为时的处理方法.研究了在不同梁理论框架下位移场和应力场分布特点.Euler-Bernoulli梁理论使用的平截面假设导致横截面变形锁定,过高估计了弯曲刚度.Timoshenko 梁理论允许梁横截面发生剪切变形,但依然限制变形后的截面为平面,忽略了截面翘曲.高阶梁理论通过引入翘曲形状函数的方式能够更加有效地描述正应力和剪应力分布特征.

    高阶剪切变形梁理论弯曲材料力学弹性力学解析解

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    考虑喷射混凝土龄期特性的隧道施工力学行为研究

    周袁凯王禹淮杨磊李文江...
    37-44页
    查看更多>>摘要：喷射混凝土作为初期支护结构体系中的重要组成部分,其初期力学参数的时间效应对围岩变形和应力重分布具有显著影响.目前,多数的相关文献仅考虑了喷射混凝土的终值参数而忽略了其初期强度增长过程中物性指标随时间变化的影响,数值模拟结果未能充分反映隧道施工过程中初支结构的力学行为和支护效果.通过室内试验测得 C25 喷射混凝土在不同典型龄期条件下的力学参数,并拟合出各参数随时间演化的规律公式.采用 Python 脚本在有限差分软件中实现了喷射混凝土支护参数的循环赋值,重点研究Ⅳ、Ⅴ级围岩不同隧道埋深条件下,喷射混凝土龄期特性对围岩位移场、支护结构位移及应力状态的影响.数值结果表明,在深埋软弱围岩中,隧道支护结构设计应对喷射混凝土力学参数的龄期特性影响予以足够重视,同时建议在复杂工程地质条件下使用早强喷射混凝土以减小其时变性带来的不利影响.

    喷射混凝土龄期特性初期支护数值模拟

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    断层错动-地震不同时序作用对隧道的影响研究

    王综仕韩现民徐孟起王为鑫...
    45-50,124页
    查看更多>>摘要：针对穿越活断层隧道结构在地震和断层错动下的叠加影响问题,采用三维有限元对比分析了地震、错动以及 2 种不同时序作用下穿越逆断层隧道结构的损伤特征和铰接设计对损伤的影响.研究表明,先错后震对隧道结构造成的损伤较为严重,且以拉损伤为主,先错后震的作用下隧道受拉和受压损伤率相较于先震后错分别增大 44%和 85.7%,相较于单独错动分别增大 200%和 550%;设置铰接之后,先震后错作用下隧道受拉和受压损伤率分别降低 84%和85.7%,先错后震作用下隧道受拉和受压损伤率分别降低 66.7%和 76.9%.

    错动-地震时序隧道结构断层错动损伤铰接设计

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    三轴条件下软土的微观结构损伤特征

    唐雪明孙红
    51-56页
    查看更多>>摘要：开展应力控制式三轴固结不排水剪切试验和场发射电镜扫描试验,研究天然软土的宏微观的受力全过程变化特征,揭示天然软土在剪切过程中微观结构的变化.结果表明,土体的微观结构在受力过程中不断地发生损伤,大中孔隙的数目增多,孔隙和土粒的分布更加松散,因此软土的微观损伤是土粒和孔隙分布变化的综合反映.孔隙和土粒的分布分维数等参数与剪应力比呈非线性关系,具有明显的拐点,拐点后孔隙和土粒的分布分维数明显地增大.剪切带附近大中孔隙多于带外,孔隙与土粒的分布分维数大,但是破坏时各位置的分布维数值接近一个临界值.在剪应力比为 1.22 时,孔隙的临界值约为 1.70,土粒的临界值约为 1.92.

    软土微观结构损伤土粒孔隙分维数

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    千枚岩力学特性与破坏特征研究

    黄丹许庆梅
    57-62页
    查看更多>>摘要：为分析千枚岩的基本岩性、研究千枚岩的变形和强度特征,对千枚岩进行单轴压缩试验,并通过数值模拟揭示千枚岩破坏机理.制备千枚岩试样在位移加载条件下进行单轴压缩试验,分析千枚岩的力学特性,获取弹性模量等参数后通过 PFC3D进行数值模拟,揭示强度和破坏的内在联系.研究表明,千枚岩强度范围区间较大;千枚岩单轴加载后破坏形式主要为竖向拉伸破坏和 Y 型剪切破坏,有少量的 X 状斜面剪切破坏;千枚岩峰值应力计算后范围在70～105 MPa区间内不等,岩石单轴压缩试验符合弹性模量越大,峰值应力越大,对应应力-应变曲线越陡峭,脆性特征越明显这一规律;经PFC3D数值模拟和实验对比,弹性模量和峰值强度数值吻合度高,裂隙扩展形态几乎相同.

    岩石力学千枚岩单轴压缩试验数值模拟

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    冻土区静钻根植桩竖向承载特性数值模拟研究

    王兴珍杨庚辰詹钦鹏
    63-68,76页
    查看更多>>摘要：基于静钻根植桩结构特点,利用 ABAQUS 建立三维有限元模型,开展静钻根植桩在冻土区的桩基承载特性数值模拟研究,分析竖向荷载下桩基荷载传递机理,讨论桩周冻土温度、桩周水泥土厚度和水泥土黏聚力对竖向承载特性的影响.结果表明,水泥土外壳是桩基承载力的关键,其竖向应力变化复杂;水泥土扩大头底部竖向应力较顶部增大了 43%左右;竹节上下部位会发生应力突变,水泥土外壳竹节凹陷处下部较上部应力平均增大 27.5%.桩周冻土常温与负温条件下桩基承载特性具有一定差异;桩周水泥土厚度应介于 100 mm 到 0.5 倍预制芯桩桩径之间;水泥土黏聚力在 300 MPa左右对桩基承载力最有利.

    冻土区静钻根植桩桩基承载特性桩周冻土温度桩周水泥土厚度水泥土黏聚力

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    承插式混凝土管道接头力学特性研究

    周成龙韩现民张猛刘望...
    69-76页
    查看更多>>摘要：为了系统性研究承插式混凝土管道接头的力学性能,使用原型试验和数值模拟的方法对CDN400、CDN500、CDN600 3 种管径的混凝土管道进行了轴向拉拔和弯曲试验,得到了承插式混凝土管道接头的轴向拉力-位移曲线和弯矩-转角曲线;在此基础上分析了管径大小、接头类型以及管道安装间隙对管道接头力学性能的影响.试验结果表明,管径的大小对管道的极限拉力、破坏前的极限弯矩和相对转角影响较大,而对管道轴向相对位移影响不大,3 种管径的极限相对位移均接近 33 mm.不同类型的承插接口,管道接头的力学性质差异较大;增大管道接头的安装间隙可以明显提高管道的弯曲能力,对管道轴向极限拉力影响较小但会减小管道的轴向相对位移,安装间隙增大 5 mm,轴向相对位移减少约 5 mm;通过试验数据得出了管道极限转角-安装间隙曲线,并拟合出了其幂函数关系式.

    混凝土管道承插式接头拉拔试验弯曲试验数值模拟

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