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期刊信息/Journal information
应用基础与工程科学学报
应用基础与工程科学学报

倪晋仁

双月刊

1005-0930

jbse@iee.pku.edu.cn;jbse@vip.163.com

010-62753153

100871

北京大学老地学楼110室

应用基础与工程科学学报/Journal Journal of Basic Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部和国家新闻出版署批准国内外公开发行的综合性学术期刊，1993年由北京大学、清华大学、中国科学院等单位的一些优秀青年学者共同创办。本刊编委全部是在国内外获得博士学位并具有高级职称的优秀中青年学者。本刊主反映国内外自然科学与工程科学，尤其是新兴与交叉学科领域研究的最新成果，为从事新兴学科及高技术领域研究的学者提供对外交流的窗口和发表研究论文的机会。读者对象为国内外从事自然科学特别是交叉学科研究的科研人员、管理人员和大专院校师生。
正式出版
收录年代

    海水环境下混凝土裂缝微生物改性修复研究

    熊雨肖瑶邓华锋李建林...
    160-177页
    查看更多>>摘要：为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表明,(1)经过海水驯化的巴氏芽孢杆菌对海水环境适应性增强,胶结物产量明显提升;(2)火山灰能够有效提升MICP对混凝土裂缝的修复效果,加固试样的抗剪强度,提升了 75.12％～94.94％,抗压强度增加了50.36％,渗透系数从10-2cm/s降低至10-7cm/s,超声波检测的声时值降低了48.52％～49.16％;(3)火山灰对MICP修复混凝土裂缝的改性增强作用机制主要包括3方面:第一方面,火山灰对菌体的保护作用,火山灰中的活性氧化物与强碱发生反应,消耗环境中的OH-,降低裂缝内的pH值,同时火山灰的多孔结构使细菌的"定植区域"增加,为其提供较适宜的生长反应环境;第二方面,火山灰自身作为填充物优化了裂缝空间结构,使其密实性增加;第三方面,火山灰的水化反应和聚合反应生成了碳酸盐-硅铝酸盐等复合凝胶体,使混凝土裂缝的修复效果进一步提升.

    海水环境MICP海水驯化巴氏芽孢杆菌火山灰裂缝修复抗压强度X射线衍射SEM增强机制

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    基于无铰拱挠度影响线的上承式拱桥损伤识别研究

    周宇许成超狄生奎陈东...
    178-192页
    查看更多>>摘要：通过弹性中心法简化悬链线无铰拱体系力法方程,利用近似曲线拟合简化拱轴曲线积分,推导无铰拱结构拱顶冗力影响线解析表达式,研究了移动荷载与测点、损伤点相对位置之间的规律,得到结构损伤前后任意点的挠度影响线解析表达式,进而求解结构损伤前后挠度影响线差值曲率解析解.研究表明,当移动荷载作用于拱结构损伤区域内时,挠度影响线差值曲率曲线产生突变,从理论上证明了该指标可以用于无铰拱结构损伤识别,进而提出挠度影响线差值曲率损伤识别指标.以无铰拱桥主要受力构件拱肋为研究对象,通过构建不同损伤工况下挠度影响线差值曲率幅值曲线,拟合损伤程度—幅值关系公式,并反演损伤程度,实现损伤程度的精确定量,并结合某上承式箱型拱桥结构模型算例验证,表明所提损伤识别方法用于拱桥结构损伤识别效果良好,具有工程应用价值.

    悬链线无铰拱挠度影响线差值曲率损伤检测准静态移动力快速测试

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    基于LBM的2D/3D原状花岗岩残积土细观渗流模拟

    阙云陈宪蒋国平蔡沛辰...
    193-207页
    查看更多>>摘要：为刻画原状土体内部孔隙细观渗流特征,选取东南沿海地区某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于计算机断层扫描(CT)和图像处理技术对2D/3D原状土体模型进行重构,并结合格子Boltzmann方法(LBM),通过自编程序模拟土体孔隙内水分渗流及分布情况.结果表明:孤立孔隙对渗流结果影响甚微,仅个别连通性好、孔径大且笔直的大孔隙会成为优势通道并产生优先流;渗流从开始至稳定过程中,最大流速主要出现在孔隙通道由宽变窄处,孔隙结构形态对渗流的影响较孔隙占比更为显著.基于工业CT扫描技术和LBM能较好刻画真实土体孔隙渗流特征,2D模型可更直观表现大孔隙优先流现象,适用于定性研究;3D模型更接近实际情况,可精确计算土体渗透率,适用于定量研究.

    格子玻尔兹曼CT扫描切片原状花岗岩残积土细观渗流大孔隙优先流

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    基于柔性边界的非饱和土三轴试验及离散元分析

    张杰聂如松李列列李亚峰...
    208-222页
    查看更多>>摘要：非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏观破坏形态和细观剪切带、配位数、接触力等方面研究不同围压下非饱和土的力学特征.结果表明:非饱和土力学特性受围压影响较大,峰值应力和弹性模量随围压增大而增大,围压越大,剪胀性越小;试样主要表现为鼓胀破坏,破坏后剪切带在形态上呈对称的"X"形,剪切带的形成开始于颗粒的转动,到达峰值应力时,内部转动颗粒发生贯通,剪切带基本成型,围压越大,剪切带上转动颗粒数目和转动角度越小;配位数先增加后减少,与体应变变化趋势一致,且随围压增大而增大;剪切使法向接触力概率密度函数峰值左移,并且使法向接触力不均匀性增大,围压越大,法向接触力分布越均匀.该研究成果可为从细观认识非饱和土的力学行为提供途径.

    非饱和土粒间吸引力三轴试验剪切带柔性边界离散元分析

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    近断层脉冲地震动下桥梁排架墩基于保险丝的损伤控制研究

    石岩张智超秦洪果裴银海...
    223-237页
    查看更多>>摘要：为增强临近断层区域桥梁双柱式排架墩的横向抗震性能,基于结构保险丝理念,引入防屈曲支撑(Buckling-Restrained Brace,BRB)作为牺牲性保险丝进行抗震性能提升.针对近断层脉冲型地震动的特点,采用单一函数解析模型模拟一组以矩震级、断层距为主要参数的低频脉冲分量,并叠加强震动记录滤波后的高频分量作为研究输入地震动.以一座公路桥梁中的典型排架墩为原型,建立动力分析模型,通过非线性地震反应时程分析,系统研究了 BRB布置形式(人字、单斜和肘节式)、矩震级、断层距和脉冲数对排架墩损伤控制效果及抗震性能的影响.结果表明,采用BRB作为保险丝可明显提升排架墩的抗震性能,显著降低其地震损伤;位移放大型肘节式BRB体系较传统单斜式和人字形的耗能能力更强,在小位移情况下尤为显著.

    桥梁工程近断层地震动双柱式排架墩防屈曲支撑损伤控制地震响应抗震性能

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    可回收锯齿锚杆抗拔承载力计算方法

    连博董建华马连生吴晓磊...
    238-257页
    查看更多>>摘要：为了解决基坑可回收锚杆普遍存在的锚杆承载头不可回收、回收效率低等问题,提出一种可完全回收的锯齿锚杆新型支护结构,阐明其结构构成和工作机理,并对其承载能力进行了分析.首先根据锯齿锚杆的结构特性,建立剪叉式锚固机构的扩张模型,采用弹性力学平面问题的复变函数法及Tresca塑性屈服准则,求解了剪叉式锚固机构扩开时周围土体的弹塑性解及剪叉臂的极限转角,并推导出该新型锚杆的抗拔承载力和转动单元转角阈值计算公式.然后采用有限元法对该新型锚杆的扩张过程和抗拔特性进行了分析,并将理论解与数值解进行对比验证.结果表明:(1)剪叉式锚固机构对土体应力的影响范围为其扩开宽度的2～3倍,锚固机构周围土体的塑性变形区边界呈椭圆状,且长短轴半径比值在锚固机构扩开过程中保持不变;(2)在不超过极限转角的范围内,锚固机构转角的增大能够提升可回收锯齿锚杆的抗拔性能;(3)相比普通锚杆,锯齿锚杆具有更强的抗拔承载能力.

    可回收锯齿锚杆复变函数法Tresca屈服准则有限元分析扩张过程抗拔承载力

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    山区大跨度混合梁独塔斜拉桥的合理横向减震体系

    张世春管仲国
    258-272页
    查看更多>>摘要：针对适合山区河谷地形的典型大跨度混合梁独塔斜拉桥的合理横向减震体系,以金沙江特大桥为工程背景,分析了结构的显著非对称特征、动力特性及地震响应规律.提出了基于影响矩阵的减震体系阻尼器合理参数的计算方法,并以三角形钢阻尼器为例,探讨了其收敛性及影响因素.结果显示:大跨度混合梁独塔斜拉桥横向减震体系下各位置处的阻尼器合理屈服力与相应横向固定体系的支座剪力之间存在着明显的相关性,采用合适的阻尼器初始屈服力和影响矩阵可以有效地提高迭代计算的速度和稳定性.基于辅助墩与边墩的刚度比,探究了不同河谷地形下斜拉桥各墩/塔位置处的阻尼器合理屈服力.当边跨所处河谷边坡较陡峭时,宜在各墩/塔位置处均设置阻尼器,可以较好地控制辅助墩的墩-梁相对位移,并对各墩/塔进行有效减震,而当边跨所处河谷边坡较平缓时,可仅在主塔和过渡墩位置处设置阻尼器,能达到与各墩/塔位置处均设置阻尼器时相似的减震效果.

    独塔斜拉桥显著非对称性横向减震体系影响矩阵法阻尼器合理参数地形影响

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    考虑劣化效应与支护时机的深埋软岩隧道变形分析

    王俊杰张帅张海龙
    273-287页
    查看更多>>摘要：深埋软岩隧道的围岩变形与其自身参数劣化、流变特性及支护结构施作时机等密切相关.借助建立的深埋软岩圆形隧道复合式衬砌力学模型,在考虑塑性区围岩强度参数(黏聚力、内摩擦角)和刚度参数(弹性模量)的劣化效应后,基于统一强度准则得到了复合式衬砌支护结构各个支护阶段的围岩黏弹塑性解析式.研究结果表明:适当考虑中间主应力及围岩强度参数、刚度参数的劣化效应后,得到的变形量与深埋软岩隧道围岩的实际变形量吻合效果更好;残余黏聚力、残余内摩擦角、残余弹性模量对围岩瞬时变形、后期蠕变变形、二次衬砌支护抗力影响均较大,而且取值越小时围岩变形量与所需二次衬砌支护抗力越大;增加锚杆长度、缩小锚杆间距、增大初支厚度能有效控制围岩瞬时变形和后期蠕变变形;二次衬砌的施作时机对围岩后期蠕变变形影响较大,围岩瞬时变形结束后尽快施作二次衬砌可以有效控制围岩后期蠕变变形.

    深埋软岩圆形隧道劣化效应复合式衬砌支护时机黏弹塑性统一强度准则

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    基于海底隧道衬砌孔隙水压力的涌水量预测方法及工程应用

    陈云娟王乐宁周宗青贾润枝...
    288-300页
    查看更多>>摘要：为获取海底隧道的环向涌水量,以海底隧道衬砌背后孔隙水压力分布为主线,在达西定律的基础上推导了与孔隙水压力相关的涌水量预测公式,公式与隧道尺寸、隧道初衬渗透系数相关,充分考虑了支护结构外缘水压力的影响,进而得到隧道洞内各处涌水量值,将涌水量计算值与现场测量值进行对比,进一步验证了公式的准确性.研究结果表明,隧道开挖时渗流场影响范围集中在隧道主洞左右各3倍洞径内,主要影响范围集中在洞周2倍洞径内.隧道开挖瞬间,洞周渗流场呈漏斗状分布,直至隧道开挖贯通.围岩性质越差,其隧道衬砌背后孔隙水压力越大,仰拱处孔隙水压力普遍大于拱顶,最大孔隙水压力一般出现在边墙与仰拱交界处.通过编译涌水量预测公式,得到隧道的涌水量,并将其与隧道现场实际情况对比,证实了公式的准确性.该涌水量预测方法为海底隧道现场施工提供了理论支撑.

    海底隧道孔隙水压力达西定律涌水量预测渗流场

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    《应用基础与工程科学学报》征稿简则

    封3页
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