结构工程师

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结构分析

应变硬化水泥基复合材料构件受剪性能与承载力计算方法研究

侯昌明, 李毅东, 汤永联, 张智勇, 张永兴

2026, 42(1): 1-6. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0001

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为掌握应变硬化水泥基复合材料构件的受剪性能,为其用于工程结构提供参考,对剪跨比等于3的应变硬化水泥基复合材料构件进行受剪破坏试验研究,重点分析应变硬化水泥基复合材料构件的受剪破坏行为,包括构件的剪切荷载-位移关系、构件的裂缝扩展过程、构件断裂面形态及最终破坏形态。此外,基于应变硬化水泥基复合材料裂缝面的基体接触作用、纤维桥联作用对应变硬化水泥基复合材料构件受剪承载力产生的贡献,提出了考虑裂缝面基体接触作用和纤维桥联作用的应变硬化水泥基复合材料构件受剪承载力计算方法。研究表明：应变硬化水泥基复合材料构件的受剪承载力可以通过分别计算裂缝面的基体接触作用、增强纤维桥联作用所承担的受剪承载力得到,本文提出的应变硬化水泥基复合材料构件受剪承载力计算公式较为精确。

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结构分析

用于既有住宅建筑外墙更新改造的新型脚手架研究

蓝永琦, 陈跃

2026, 42(1): 7-16. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0002

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基于既有住宅建筑普遍面临外墙老化以及传统脚手架在既有建筑改造中存在的问题,提出一种专门用于既有住宅建筑更新改造的新型脚手架。对该新型脚手架的结构进行了设计,并对其受力特点、内力计算、连接构造等方面展开研究。研究结果表明：该新型脚手架具有可模块化拼装、可滑动、结构重量轻、便于拆卸与搭设等特点。研究成果有助于提高既有住宅建筑的改造效率。

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结构分析

新型半刚性梁-柱节点钢框架结构承载性能数值模拟研究

方瑜, 黄忠华, 吴祖咸, 段雄, 罗金辉, 郭小农

2026, 42(1): 17-24. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0003

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本研究对传统的H型钢梁-柱端板连接节点进行了改进,使得框架柱在两个主轴方向均可以采用相同尺寸的端板节点与框架梁连接,然后将改进的端板节点分别应用于单层单榀的带支撑框架和不带支撑框架中,用于框架柱强轴方向与框架梁的连接。根据有无交叉支撑、有无支撑连接板、加劲肋形式、梁柱节点形式等参数设计了7个框架,建立了框架的有限元计算模型,对框架进行单调加载,研究框架的力学性能。研究结果表明,使用改进端板节点框架的初始刚度、屈服荷载、极限承载力、位移延性系数与普通端板节点连接的钢框架基本相同,但节点区的剪切变形明显减小;支撑的存在会显著提升框架的刚度和承载力,但会使得框架的破坏模式从端板弯曲转变为支撑的净截面拉断,有支撑框架与无支撑框架相比,初始刚度提高了144%,屈服荷载提高了123%,极限承载力提高了128%。

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结构分析

基于静态趋势分离的桥墩倾斜动态预警方法

陈凯, 郭博宇, 牛再波, 孙洪瑞, 郭进

2026, 42(1): 25-31. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0004

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基于某桥梁健康监测系统提供的长期数据,发现桥墩倾斜主要受到环境温度和随机荷载的作用,且温度变化对桥墩倾角的影响更大。为了准确地监测并预警桥墩倾斜,建立了桥墩倾角与温度之间的线性关系,并将温致桥墩倾斜趋势分离,得到随机荷载作用下的桥墩倾角数据。同时对随机荷载作用下桥墩倾角进行概率统计分析,基于桥墩温致倾斜趋势分离后的倾角数据统计结果,建立了桥墩倾角的三级动态预警曲线。研究结果表明：引桥桥墩的倾角变化受温度影响大,而随机荷载对引桥桥墩倾角的影响幅度较小;温致桥墩倾斜趋势分离后的各桥墩倾角监测数据基本服从正态分布;温致桥墩倾斜趋势分离的三级动态预警曲线可以较好地对桥墩结构的实时运营状态进行有效准确的预警。

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结构分析

老旧石拱桥加固结构损伤检测方法

郑其华, 薛齐

2026, 42(1): 32-39. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0005

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为了解决老旧石拱桥因水流冲击导致的砂浆脱离和开裂下沉等安全隐患,延长其使用寿命,提出基于几何形态重建的老旧石拱桥加固结构损伤多波段红外检测方法。结合图像预处理技术剔除干扰因素,并构建高维度像素矩阵,采用边缘检测与细化技术,还原损伤区域的几何形态。通过高斯分布模型对重构后的损伤区域进行深入剖析,揭示损伤的内部结构特征,得到的多波段红外检测结果与真实损伤完全一致,最高的丢失率结果为0.071。本文提出的检测方法可为老旧石拱桥的加固维护提供技术支持。

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结构分析

浪、流联合作用下深海浮式风机悬链线系泊缆突跳行为的有限质点法分析

刘艳, 黄君宁, 刘志伟, 罗鹏, 喻莹

2026, 42(1): 40-49. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0006

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本文基于有限质点法对浪、流联合作用下深海浮式风机悬链线系泊缆的突跳行为进行了深入研究。建立了考虑几何和材料非线性的系泊缆非线性分析方法,并对系泊缆在不同波浪幅值、频率以及切向拖曳力系数作用下的动张力变化规律和突跳行为进行模拟分析。研究结果表明,突跳行为通常先发生在系泊缆的上端,并随着波浪激励的持续和强度增加,逐渐影响到缆索的中部和下端。波浪激励幅值和频率显著影响系泊缆的动张力和突跳行为,较大的波浪幅值和频率会引发更剧烈的突跳现象。切向拖曳力系数的增大会减小系泊缆的运动幅度,并减少突跳行为的发生,进而提高系泊系统的安全性和稳定性。本研究成果可为浮式风机系泊系统的设计与优化提供理论支持和技术参考。

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结构分析

海缆敷设张力控制影响因素分析

吕方宏, 陈晓明, 张锦东, 李鑫奎, 王思安, 李俊

2026, 42(1): 50-58. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0007

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本文推导了承受均匀竖向荷载,考虑弯曲刚度、大变形的索静力平衡方程,以及在小变形条件下的解析解,为实际工程快速估算海缆线形提供理论支撑;分析比较了该解析解、经典悬链线解、大变形考虑弯曲刚度的数值解在不同弯曲刚度、水深条件下对海缆线形的影响。计算了海流方向、海浪方向、海浪周期对海缆触地点最小张力及最小曲率半径的影响。结果表明：在静力荷载下,海缆弯曲刚度由3.2 kN·m²增大至320 kN·m²（对应水深50 m）时,施工中可观测到的入水角减小;而当水深由10 m增加至50 m（弯曲刚度保持3.2 kN·m²）时,入水角增大。因此,张力控制应根据不同的弯曲刚度和水深设定相应的入水角观测值。此外,当海流流向为180°且海浪周期引起船舶共振时,为最不利工况,在四级海况最不利工况下,海缆触地张力显著减小。海缆施工逆流时应降低放缆速度,并应避免在共振海况下作业。

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结构分析

基于改进人工蜂群算法的锚杆格构梁加固边坡优化研究

吝哲峰, 何锦涛, 刘洋

2026, 42(1): 59-64. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0008

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锚杆格构梁支护结构是边坡加固和滑坡防治中的一种常用结构,在边坡支护、滑坡治理方面有很好的防治效果。现有支护结构系统以及加固机理研究主要针对边坡本身参数,而在支护结构优化以及综合考虑边坡稳定性方面的研究相对较少。本文以典型圆弧滑裂面边坡作为研究对象,通过建立该边坡的边界方程,采用改进人工蜂群优化算法对边坡工程中的锚杆格构梁参数进行了优化研究,使用解析法对锚杆格构梁建立优化设计数学模型,编制了基于人工蜂群算法的锚杆格构梁优化设计程序。通过实例分析,验证了改进人工蜂群算法在锚杆格构梁支护结构优化设计方面的有效性,可为今后同类型项目的设计提供参考。

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抗震与抗风

隔震结构中最小地震剪力系数合理取值研究

关洪成, 唐曹明, 罗开海, 黄世敏, 魏明杰, 吴乐乐

2026, 42(1): 65-74. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.20240921.001

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为探讨隔震结构设计中最小地震剪力系数的合理取值,采用2自由度简化隔震模型,运用振型分解反应谱法和时程分析法,推导、计算其底部剪重比,与《建筑隔震设计标准》中所规定的最小地震剪力系数限值进行对比,并通过实际工程对最小地震剪力系数取值进行了分析验证。结果表明：[2.0~5.2）s等效周期范围内,上述两种分析方法得出的剪重比均大于《建筑隔震设计标准》中的最小地震剪力系数限值,等效周期在[5.2~6.0]s时小于《建筑隔震设计标准》中限值;在较宽的等效周期范围内,现行《建筑隔震设计标准》中的最小地震剪力系数限值不起控制作用;故建议适当提高《建筑隔震设计标准》中最小地震剪力系数限值,确保结构具有一定的抗震安全性。

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抗震与抗风

附加非对称阻尼器的某建筑结构减震效果分析

陈泰锟, 卓修齐, NIKA, 卢文胜

2026, 42(1): 75-82. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.20250411.001

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本文探讨分析了分布式非对称阻尼器对某超高层建筑结构的减震作用。利用OpenSees软件进行数值分析,通过沿结构不同高度布设非对称黏滞阻尼器或非对称摩擦阻尼器,分析了其布设方式对结构地震下层间位移角、最大加速度和基底剪重比的减震效果,据此提出了考虑不同减震目标的阻尼器布设策略,并通过混合模拟进行了验证。结果表明,非对称阻尼器对超高层建筑结构具有较好的耗能减震能力,能显著降低其地震反应。

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抗震与抗风

高铁站台雨棚风荷载特性的数值模拟研究

白正国, 谭超, 俞峰, 颜阳, 全涌

2026, 42(1): 83-91. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0011

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本文基于SST k-ω湍流模型对最不利风向角下站台雨棚表面风压进行了数值模拟,系统研究了栏杆设置、列车停靠以及雨棚形状变化对高铁站台雨棚表面风压的影响,结合时均流场特性解释了影响机理,并依据雨棚表面风压分布特点,给出了相应的分区风荷载体型系数。研究结果表明,上游迎风雨棚受到的风荷载最大,下游雨棚因上游雨棚的遮挡效应风荷载较小;雨棚表面整体所受风压以负压为主,上游迎风前缘的局部区域会出现“上吸下顶”的受力形式;栏杆设置或列车停靠均会导致雨棚所受负压增大,但其作用机理不同;雨棚坡度增加会导致其上表面风压上升;雨棚宽度减小会导致其后缘区域负压增大,但对整体风荷载影响较小。研究结果可为高铁站台雨棚的抗风设计提供参考。

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试验研究

带状弹簧自回弹式伸展臂结构分析与试验研究

张晗, 周旭乾, 项平, 吴明儿

2026, 42(1): 92-99. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0012

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利用带状弹簧的屈曲性能,提出了一种基于带状弹簧的新型自回弹式伸展臂结构,该结构主要由带状弹簧和加强环组成。通过薄壳理论计算了带状弹簧收拢时的最大应力。使用有限元软件ABAQUS分析了单根带状弹簧收拢过程中的力学特性。利用SOLIDWORKS和ABAQUS建立了伸展臂结构的整体模型,进行了伸展臂结构静力收拢和动力展开仿真,研究了伸展臂结构展开状态下的自振模态。制作了伸展臂模型并采用索架悬挂法进行了地面重力卸载展开试验。该伸展臂结构展开后的高度为1 000 mm,展开时间为0.39 s,展开后一阶自振频率为5.09 Hz。理论分析、仿真计算、原理样机及其展开试验初步验证了该新型伸展臂结构的可行性。

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试验研究

户内LRB隔震半刚性钢结构变电站振动台试验

胡宇鹏, 方瑜, 吴祖咸, 徐晨耘, 罗金辉, 郭小农

2026, 42(1): 100-108. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0013

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本文通过振动台试验,对全户内铅芯橡胶隔震支座（LRB）隔震半刚性钢结构变电站的抗震性能进行了研究。研究选取了1∶3缩尺模型,遵循相似理论设计模型结构,并通过振动台试验获取了结构与设备的加速度响应以及支座位移信息。试验结果表明,LRB能有效延长结构的自振周期,避开地震波中的卓越周期,减少结构响应,且阻尼增加明显,起到了较好的减震效果。然而,电气设备的加速度放大现象较为显著,其加速度放大系数最大值达到了6.76,表明电气设备的安全和稳定性需要特别关注。特别是在带有脉冲效应的近场地震波作用下,地震波对电气设备的峰值加速度影响更为显著。本研究为全户内半刚性钢结构变电站的减隔震研究提供了试验依据。

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试验研究

钢结构全户内半刚性变电站缩尺模型振动台试验

胡宇鹏, 吴祖咸, 方瑜, 徐晨耘, 罗金辉, 郭小农

2026, 42(1): 109-119. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0014

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为深入研究端板连接半刚性框架的整体抗震性能及变电站设备-结构相互作用,本文对1∶3缩尺的钢结构全户内半刚性变电站模型进行了振动台试验,开展动力响应分析。利用 MTS-STEX Pro数据采集处理系统及多种传感器,分别获取了7度小震、中震、大震作用下结构的加速度、层间位移角响应及设备的加速度响应。试验结果表明,主体结构抗震性能良好,试验过程中未出现塑性变形及明显损伤,可在该地震设防烈度区域安全使用;但设备加速度响应较大,需进一步研究减隔震措施,以保障电气设备的地震安全。

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试验研究

使用改进端板连接节点的钢框架力学性能试验研究

方瑜, 吴祖咸, 于明, 段雄, 罗金辉, 郭小农

2026, 42(1): 120-127. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0015

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目前常见的端板节点只能在强轴方向连接H型钢柱和H型钢梁,本研究设计了一种改进的端板节点,该节点通过在H型钢柱弱轴方向设置特殊加劲肋,使得两个方向的框架梁能够通过完全相同的端板节点与框架柱进行连接。本文旨在探究特殊加劲肋对框架强轴方向力学性能的影响。分别设计了一个有支撑和一个无支撑的单层单榀钢框架,两榀框架均使用改进节点进行连接。对框架进行了单调侧向荷载作用下的力学性能试验,分析了两个试件的内力和变形。研究表明,使用改进端板节点的框架节点核心区的剪切变形明显减小;支撑的存在会显著提升框架的刚度和承载力,但会使得框架的破坏模式从端板弯曲转变为支撑的净截面拉断,严重削弱了框架的延性。

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试验研究

安全壳光纤监测系统的开发与验证

王振, 马谷剑, 张昆桥, 陈森, 张锋, 宋涵

2026, 42(1): 128-139. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0016

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针对核电厂预应力混凝土安全壳结构整体性测试的要求,本研究设计与开发了一套基于JAVAEE分层架构的软件平台及光纤传感设备的安全壳结构整体性试验光纤监测系统。系统采用点式与分布式多级监测网络、全光信号状态监测、光谱信号解调、采集与分析前后端处理等技术,简化了系统设计,提高了系统扩展性及可靠性,建立了数据感知层、采集层、数据层、应用层四级架构的在线监测系统。安全壳光纤监测系统已在预应力混凝土安全壳整体性试验中应用与验证。现场验证结果表明：系统稳定可靠、监测结果准确可信,可满足预应力混凝土安全壳结构响应监测的要求。系统可在后续机组安全壳监测系统改造与升级中应用,实现安全壳结构整体性试验在线监测。

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地基基础

邻近地铁隧道的深大基坑退界距离与分坑设计研究

俞璟睿, 何海波, 曾婕, 宋林丰, 成怡冲

2026, 42(1): 140-147. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0017

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本研究基于宁波软土地区邻近地铁隧道的某深基坑工程,采用有限元法分析了基坑与地铁隧道退界距离、隧道埋深及分坑方案不同时,基坑开挖施工对邻近地铁隧道的影响规律。研究结果表明,隧道位移随基坑退界距离增加而减小;相对于改变隧道与基坑距离,隧道埋深对隧道的水平、竖向位移影响较小;基坑的合理退界距离宜取1.5倍基坑开挖深度;深大基坑垂直隧道方向可采用近、中、远的分坑方式,近坑与中坑内部再分坑对控制隧道位移效果较好,但是近坑内部分坑宽度小于50 m及中坑内部分坑宽度小于80 m后,再继续减小分坑宽度对隧道位移的控制效果有限。研究成果可为类似深大基坑退界距离的选择和分坑设计提供参考。

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工程施工

某空间网壳结构整体提升过程中的不同步影响分析

郭小农, 隋正昂, 张玉建, 张锦东

2026, 42(1): 148-156. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0018

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近年来,随着大跨空间网格结构在大型场馆、会展中心以及机场航站楼等项目中的应用不断增多,其安装施工技术也更加成熟。其中,整体提升是应用最为广泛的现代化施工技术之一。然而,在整体提升过程中,因为设备控制系统延时、电压不稳定和其余干扰因素存在,各提升点往往无法在提升过程中保持完全同步。本文以某高铁站房屋盖的空间网壳结构整体提升施工为例,基于蒙特卡洛方法及遗传算法研究了提升不同步对整体提升过程中结构安全性和吊点反力变动的影响。首先,基于蒙特卡洛方法完成了数万次计算,得出各吊点不同步幅值及其随机分布对网壳结构最大应力及各点反力变动幅值的影响规律。分析结果表明,在各吊点不同步最大幅值相同的情况下,结构最大应力和吊点反力变化幅度满足对数正态分布;随着吊点不同步最大幅值的增加,结构最大应力和吊点反力变化幅度也随之增大,但呈现一定非线性相关性。其次,当吊点不同步最大幅值确定时,采用遗传算法可以得到各吊点不同步幅值的最不利分布;在该最不利分布下,结构的最大应力略高于基于上万次蒙特卡洛分析所得结果。最后,给出了整体提升不同步最大幅值的取值建议,并提出了应对提升不同步的施工措施。

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设计方法与研究

环形超限高层钢结构建筑抗震性能化设计

耿卓, 郭会强, 黄杰, 毛军棚, 周徽, 田永生

2026, 42(1): 157-164. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0019

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随着建筑抗震设计方法和性能评价标准的不断完善,建筑抗震性能化设计在工程中的应用越来越广泛。本文以圆环形高层钢结构超限项目为例,采用基于高延性-高承载力的传统抗震等级设计方法和高延性-低承载力、低延性-高承载力等不同性能目标的钢结构抗震性能化设计方法,通过对比不同模型的结构动力特性、小震下结构弹性响应、中震下耗能区实际性能系数、大震下结构弹塑性响应、中震和大震下结构抗震韧性以及经济性等方面存在的差异,探寻不同抗震设计方法下的最优解。结果表明,当结构承载力余量较高时,可采用《钢结构设计标准》低延性-高承载力进行性能化设计,通过提高耗能区抗震承载性能等级、降低截面延性等级来减少用钢量。本文的研究成果可为多高层钢框架结构在低烈度区的抗震性能化设计提供实践参考。

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文献综述

我国装配式市政隧道发展现状与展望

刘国强, 郭太军, 詹素虹

2026, 42(1): 165-181. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202601.0020

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本文总结了我国装配式建筑技术在市政隧道领域的发展现状,梳理了装配式建筑有关技术标准、规范编制情况,对装配式市政隧道技术的研发、传承、创新及发展脉络进行了分析。结合目前已经实施的工程案例及广州开创大道装配式市政隧道最新研发成果,介绍了装配式市政隧道结构形式选择、标准化设计、结构模块分解、接头形式及性能等一系列关键技术问题的最新研究进展。总结了装配式建筑新材料、新产品、新设备的发展现状及其在解决装配式建筑一些关键技术问题中的成功案例,并以这些实际案例说明了新材料、新产品、新设备在装配式建筑发展中的重要性。最后,总结了装配式市政隧道仍存在的一些问题并给出建议,基于装配式市政隧道的发展现状及趋势,对装配式市政隧道的发展前景进行了展望。

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