为明确轻质防火高延性纤维增强水泥基复合材料（FR-ECC）保护钢梁在地震和火灾耦合作用下的耐火性能,进行了防火保护钢梁的低周往复加载试验和恒载升温火灾试验。采用有限元方法分析了防火保护钢梁在恒载升温条件下的温度场分布及位移变化的响应,通过与试验结果对比分析验证了有限元模型的准确性,并对FR-ECC防火保护钢梁进行扩展参数分析。研究结果表明：建立的ABAQUS有限元分析模型可以有效模拟防火保护钢梁的传热过程和恒载升温过程中的位移响应;通过扩展参数分析可知,荷载比越大,耐火极限温度越低,耐火极限时间越短;随着FR-ECC导热系数的减小,钢梁的升温过程减缓,耐火极限时间变长;导热系数的变化对未受损状态的钢梁影响最大。

为实现国家双碳战略目标,开发低碳绿色混凝土成为建筑领域的重要方向。再生玻璃骨料可替代天然骨料,有效降低碳排放并缓解环境压力。然而,传统混凝土设计方法难以准确描述掺玻璃后材料性能的非线性变化,设计过程复杂、试验成本高。本文基于331组试验数据,采用五种机器学习模型（ANN、SVR、DT、RF、XGBoost）预测再生玻璃混凝土的28 d抗压强度,以提升设计效率和精度。结果表明,XGBoost和RF在训练与测试集上分别表现最佳（R²为99.3%与88.5%）,而ANN和RF在预测3组新混凝土配比时泛化能力最强（R²分别为92.2%和93.4%）。本文进一步通过SHAP方法分析各特征的重要性,验证了模型预测结果的可解释性。研究表明,机器学习可为绿色混凝土设计提供可靠支持,具有良好的工程应用前景。

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强度、高延性、高耐久性的水泥基复合材料,目前被广泛用于预制结构钢筋搭接连接湿接头,早龄期UHPC中钢筋的有效粘结锚固是快速拼装建造的重要保障。本文对处于3天龄期的UHPC中的钢筋进行了拉拔试验,考虑了钢筋锚固长度对粘结锚固行为的影响。结果表明：①试验出现两种破坏模式,分别是钢筋拔出破坏但钢筋未屈服和钢筋拔出破坏且屈服;②对于3天早龄期后浇UHPC接头中的钢筋锚固设计,建议保护层厚度大于2.5倍钢筋直径;③对于3天龄期UHPC中的HRB400钢筋,临界屈服锚固长度为6倍钢筋直径,相比于普通混凝土有效减小了锚固长度;④《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）中的锚固长度计算公式对于早龄期UHPC中钢筋锚固长度的计算可靠且相对安全,但对于UHPC材料建议放宽规范对抗拉强度的条件限值。

随着上海横沙新洲园区的开发,码头建设需求日益增加,其复杂的工程地质条件给桩基设计和施工带来了挑战。本文首先分析了横沙新洲海域地基土层分布特性与典型土体的力学性质参数,结合地质勘探资料开展了桩基工程地质条件分析,勘探资料表明该场地中的软土层和液化土层可能对桩基的安全稳定造成不利影响;并基于土体抗冲刷简易测试装置对该海域典型地层的土体开展抗冲刷试验,测试结果表明该场地的砂质粉土和黏质粉土的抗冲刷性较差,需采取必要的冲刷防护措施,相关研究结论可为该园区开发和区域经济发展提供重要的技术参考。

本文针对高层建筑所使用黏弹性阻尼器材料性能的不足,研发了一种以苯乙烯烃类共聚型热塑弹性体为核心耗能材料的新型黏弹性阻尼器,并对两个新型阻尼器试件进行了反复加载试验。试验结果表明,使用该材料的阻尼器具有变形大、温度敏感性低及耗能能力强等优点,在不同温度下均能提供饱满稳定的滞回曲线。在此基础上,提出了针对该新型阻尼器的结构设计方法,并以某实际超高层建筑为案例,完成了阻尼器的布置,通过时程分析验证了所提方法的有效性,为该新型黏弹性阻尼器在高层建筑抗震、抗风设计中的工程应用提供了参考。

本研究针对地下风机房多道分岔全断面一次性开挖施工的重点难题,以苏州国际快速物流通道二期工程——长江路南延工程为背景,针对风机房地下洞群结构的复杂性,选取包含风机房主体洞室的结构单元,建立三维数值模型,分析地下洞群、交叉连接段、大跨地下风机房的空间结构受力特征、变形特征、围岩的变化规律,验证了该工法的可行性,可为类似条件下的地下工程设计和施工提供可借鉴的经验和参考。

工程中现浇混凝土空心楼盖常开设洞口,目前的经验系数法没有考虑洞口的影响。本文以典型3×3跨的箱体内模空心楼盖为研究对象,利用ABAQUS软件完成了270个算例分析。研究了洞口位置、洞口面积比、板跨度比和梁板相对抗弯刚度比对空心楼盖弯矩分配系数的影响,得到了计算板带各控制截面的弯矩分配系数以及柱上板带的弯矩分配系数,并与规程中的建议值进行了对比。结果表明：空心楼盖开洞削弱洞口所在截面的截面刚度,洞口所在截面弯矩分配系数减小,相应地其他截面的弯矩分配系数增大。在开洞情况下,规程建议的内跨和端跨控制截面弯矩分配系数总体偏安全,而柱上板带弯矩分配系数偏于不安全,建议采用本文提出的考虑开洞的柱上板带弯矩分配系数。

孔隙尺寸分布（PSD）显著影响非饱和土的持水和渗流特性。假设土体PSD服从分形定律,采用分形维数定量表征土体体积变形对PSD的影响,通过结合孔隙比和分形维数之间的内在约束,提出了可描述体积变形过程中PSD演变的分形方程,推导了考虑PSD演变的非饱和土持水曲线模型（SWRC）和相对渗透系数模型（RHCC）。模型参数可通过两个不同初始孔隙比下土体的持水曲线数据进行校准,然后用于预测任意初始孔隙比下的SWRC和RHCC。最后,采用7组试验数据对提出的模型进行了验证,结果表明提出的基于分形理论的水力模型可较好地描述体积变形对非饱和土持水和渗流特性的影响。

在一般非预应力筋混凝土结构构件设计中,承载力极限状态计算和裂缝宽度验算是规范的两项主要计算内容。受裂缝宽度控制验算的影响,部分构件中的筋材往往不能达到承载力极限状态计算时所采用的材料抗拉强度设计值,因此筋材的选择和数量配置需要综合考虑两者的影响。本文针对不同强度等级的钢筋及不同类型的纤维增强复合筋,根据相应设计规范的承载力极限状态计算公式和裂缝宽度控制验算公式,推导了恒载、活载、水浮力等荷载作用下矩形截面非预应力受弯构件和轴拉构件裂缝宽度控制的筋材强度利用率计算公式,并给出了相应的数值求解方法,为从宏观角度把握裂缝控制对材料强度的利用情况创造了条件。最后,编制程序,将计算结果绘制成图,对计算结果的规律和设计中的注意事项进行总结,为结构设计优化和材料选用提供依据。

框架-阻尼框筒结构是一种以“框架-钢板阻尼墙”来近似代替核心筒、框架承担全部竖向荷载的新型结构体系。本文针对框架-阻尼框筒结构在地铁上盖开发中应用的可行性进行研究。多遇地震分析和罕遇地震弹塑性时程分析结果表明,经过良好设计的地铁上盖框架-阻尼框筒结构体系弹性层间位移角和弹塑性层间位移角均能满足地铁上盖结构和框架-剪力墙结构限值要求;罕遇地震作用下阻尼墙充分屈服耗能,地铁上盖整体结构的附加阻尼比可达1.82%,盖上结构的附加阻尼比可达3.45%,具有良好的消能减震效果;与常规框架-核心筒结构相比,框架-阻尼框筒结构取消了核心筒,减少了盖上结构恒载,改善了转换层和盖下结构受力,有利于盖下结构及转换层设计,是一种适用于地铁上盖开发的性能优良的新型结构体系。本文还讨论了盖下结构对框架-阻尼框筒结构性能的影响。相比于嵌固地面时,地铁上盖框架-阻尼框筒受鞭梢效应的影响,高楼层地震响应被放大,在结构设计时应适当提升高楼层的阻尼墙刚度及承载力,以充分发挥阻尼墙的耗能能力。

钢结构全户内变电站是城市绿色变电站优选方案,具有节约土地、运行稳定等优点。然而,全户内变电站一旦遭受地震将会导致巨大的经济损失,此外,传统的抗震设计忽略了结构与设备的相互作用,从而导致抗震设计偏于不安全。本文分别建立了某110 kV钢结构全户内变电站耦合模型和主结构模型,其中耦合模型考虑结构与设备的相互作用,主结构模型将设备视为楼面荷载。随后对两类模型开展动力特性分析（获取自振频率、振型等关键参数）与时程分析;最后采用增量动力分析（IDA）方法,通过调整地震波峰值加速度（PGA）,量化不同地震强度下主结构与设备的响应指标,进而综合评估二者的地震易损性。结果表明：① 二层GIS设备套管加速度放大效应显著（均值为4.2、最大值为5.1）,远大于二层楼面,地震下易因加速度过大损坏;② 结构-设备相互作用影响明显,耦合模型与主结构模型的放大系数最大差值为20%、层间位移角最大差值为15%;③ 耦合模型在部分地震波作用下扭转位移比大于1.2,需采取减扭措施;④ 相同地震强度下,电气设备失效概率远高于主结构,如PGA=1.0g时,设备破坏概率达60%,而主结构几乎不倒塌。

由于钢管混凝土具有较高的承载力、良好的延性和施工便利性,其在高层、大跨结构中得到了广泛的应用。但国内外现行规范中圆钢管混凝土（CFCST）短柱轴压承载力的计算规定有所不同,有必要深入剖析各国规范CFCST短柱轴压承载力公式的计算精度。为此,首先回顾了CFCST的两种研究方法：套箍理论、统一理论,对比两种理论下轴压承载力的差异。然后,详细总结了中外规范CFCST短柱轴压承载力的计算规定,简要分析了各规范公式的异同。最后,根据搜集到的大量混凝土材性试验数据和378个CFCST短柱轴压试验结果,提出了合理的混凝土材性指标换算关系,以统一轴压试验结果,进一步分析了各规范公式的计算精度。结果表明：基于套箍理论与统一理论的轴压承载力比值随套箍指标的增大先增大后减小,且该比值与核心混凝土抗压强度约束提高系数相关;《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中套箍理论和统一理论公式的计算精度基本相当,计算值与试验均值较为接近,安全裕度最低;Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures（AIJ‒2008）的计算精度次之,Design of composite steel and concrete structures-Part 1.1： General rules and rules for buildings（EN 1994-1-1）：2004的计算精度低于AIJ—2008,但高于Specification for structural steel buildings （ANSI/AISC 360‒22）。

本文针对方钢管加装电梯结构后评估过程发现的问题,对比不同体系的优缺点,研究采用H型钢加梯结构的技术可行性。通过对不同入户形式、楼层、地面粗糙度类别等多因素、多水平的模型整体指标分析,得到不同条件下H型钢结构的最优构件截面。经承载力计算及有限元分析,验证连接节点的安全性。对罕遇地震下加梯结构的受力性能、半层入户底层刚度计算方法等重点问题进行专项分析。以某实施工程为例评估H型钢加梯结构的经济性。分析结果表明：H型钢加装电梯结构具有构件连接方式简单、易于检查和维护、装配化程度高、现场施工便捷等优势;合理设计的H型钢加装电梯结构可满足现行规范的设计要求,构件变形及应力水平较低;半层入户加梯结构底层采用考虑层间梁刚度的剪弯刚度统计刚度比更为合理;构造合理的栓焊或全螺栓形式的柱连接、梁柱连接节点可满足受力要求;H型钢加装电梯结构比方钢管结构略具经济性优势。本文的研究成果可作为《既有多层住宅加装电梯结构H型钢应用分析与设计指南》编制的技术储备。

基于隔震支座和附加阻尼器的组合隔震系统可有效隔离地震作用,并一定程度控制隔震层变形响应。然而,在多水准地震作用下,基于传统黏滞阻尼器的组合隔震系统易呈现过高的阻尼控制力而削弱隔震效果。鉴于此,本文提出具有过载防护功能的黏滞阻尼器（VD-OP）及其组合隔震系统,开展了设计加工及试验测试工作,建立了基于试验数据校正的VD-OP非线性阻尼和过载防护特性的力学模型,明确了VD-OP组合隔震系统的隔震有效性和多水准振动控制优势。研究结果表明,本文所提出的VD-OP系统具有速度依赖的非线性阻尼机制和力限制功能,能够有效避免高水准地震作用引起的过大阻尼力,提高隔震效率,并控制隔震结构的加速度响应。本文提出的基于性能的设计方法可为VD-OP系统的实施提供实用指导,为高烈度区的结构减隔震设计提供参考。

受水体浑浊度、水下光线、水流速度等复杂因素的影响,传统的人工检测方法难以对水下混凝土结构的表观缺陷实施精确的检测与识别。本文提出基于深度学习算法的水下结构表观缺陷智能化识别技术,通过模拟复杂水域环境建立水下结构典型表观缺陷的数据库,再由图像增强算法进行小样本数据扩充和预处理,最后通过YOLOv5 （You Only Look Once）目标识别算法实现不同类别缺陷的自动化识别与定位。结果表明,该技术能够取得良好的效果,平均精度均值mAP值、查准率（Precision）都达到了83%以上,在一定程度上能解决因水下场景复杂、采集样本量少而导致的模型识别精度不高的问题。

伊春西站是中国目前在建纬度最高、首个在严寒地区多年冻土层施工的高铁站房,采用装配式雨棚,土体冻胀对装配式雨棚整体结构性能影响很大。本文通过有限元软件建立雨棚结构模型,进行冻胀作用对桩基影响的模拟,并对冻融时长、变形数量以及冻融位置等参数进行了分析,得到冻胀对装配式雨棚结构性能影响的规律,为严寒地区装配式雨棚安全使用提供依据。

对LY100、LY160和LY225三种牌号的低屈服强度钢分别进行了疲劳性能试验研究,分析应变速率对低屈服强度钢疲劳寿命、裂纹萌生和扩展周次的影响,并对断裂机理进行分析。结合现行金属消能器的相关规范,对低屈服强度钢进行循环加载试验。研究结果表明：低屈服强度钢疲劳性能优越;随着钢材牌号等级的增大,疲劳寿命略有增大;应变速率变化对材料的疲劳寿命无明显影响;低屈服强度钢疲劳断裂是韧性断裂,试件的断裂过程为众多微裂纹不断扩展至宏观裂缝,继而发生瞬时断裂;低屈服强度钢能满足金属消能器的要求,具有良好的疲劳性能。

为了提高老旧土质堤坝稳定性和防洪性能,选用聚乳酸（PLA）粘合剂、水和砂制备涂层材料,铺置于土质堤坝边坡及坝顶,通过建造模拟堤坝开展试验,利用拍摄器材结合图像测量分析系统,对比分析土质堤坝与铺置涂层材料的模拟堤坝在漫溢决口期间的阻滞效应。试验结果表明,铺置PLA涂层可改变决口模式,延迟决口进程,铺置5 cm厚涂层可完全阻滞决口。本研究可为老旧堤坝生态加固提供参考。

设计了四类新型避雷针法兰节点,开展避雷针节点在水平反复荷载作用下的滞回性能试验,研究法兰节点的破坏模态、应力发展及分布规律,对比四类法兰节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和延性系数。研究结果表明,刚性法兰节点S1、S2、S3在试件底部发生受压侧的局部屈曲以及受拉侧的钢管撕裂破坏,柔性法兰节点S4为上部钢管与法兰盘焊缝断裂;带环板或带芯管刚性法兰节点的延性优于传统刚性法兰节点;减少法兰节点加劲肋以及螺栓的S2、S4试件,其初始刚度、耗能能力下降;而增加芯管,可有效提升其滞回性能。

采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法,分析了纵向间距对光伏阵列的流场结构和光伏板表面风荷载的影响。通过数值模拟结果与风洞试验结果的对比,验证了数值模拟方法的准确性。结果表明,纵向间距对第一排光伏板尾流区的流场结构有着较为明显的影响,这导致第二排光伏板的风荷载对纵向间距最为敏感。当纵向间距较小时,第二排光伏板有可能会承受较大的扭矩。第三排至第八排光伏板的风荷载受纵向间距的影响相对较小,总体上随纵向间距的减小而减小。

随着建筑跨度的增加,传统预制混凝土底板已不能适用,为此,提出一种大跨度钢管桁架预应力混凝土预制底板。首先对3块不同宽度的跨度为8 400 mm的大跨度钢管桁架预应力混凝土预制底板开展静力试验,得到预制底板的开裂和变形特征、荷载-挠度曲线、混凝土应变、钢管及腹杆应变。在试验基础上,采用数值模拟,研究不同参数对预制底板力学性能的影响。试验结果表明：裂缝首先出现在板顶支撑上方处,然后各跨板底跨中开裂;不同宽度预制底板破坏形态形似,增加板宽则预制底板开裂荷载降低,4 200 mm板宽试件相较于2 100 mm板宽试件开裂荷载降低了20.61%;支撑设置会改变预制底板的力学性能,有效限制试件的整体变形;支撑数量、钢管直径、桁架间距对预制底板承载力影响较大,桁架高度对预制底板承载力影响较小。

基于单钢管避雷针刚性和柔性法兰节点承载特性及避雷针倒塌事故调研分析,提出了芯管增强法兰节点四类新型法兰节点构造,并采用ABAQUS有限元软件对新型法兰节点及传统刚性法兰节点的静力承载性能和应力分布规律开展对比分析。结果表明,新型法兰节点的承载力和抗弯刚度与传统加劲肋式刚性法兰节点接近,但应力集中现象有明显改善,有利于提高避雷针法兰节点的疲劳性能。

合理地应用减震技术有助于使结构满足地震工况下的刚度要求,对高烈度地区的高层建筑有较强的适用性。采用铅芯橡胶支座的弱连接方案,不仅能够在小震及风荷载作用下满足建筑的正常使用要求,还能够在大震作用下将结构变形缝宽度控制在建筑构造允许范围内,同时避免刚性连接方案的不利影响。本文以两座高层连体建筑为例,针对减震和高位连体进行设计研究。首先,针对核心筒尺寸偏小的情况,通过合理布置黏滞阻尼墙使整体结构满足刚度要求,通过计算分析找到黏滞阻尼墙效率最高的布置楼层。其次,针对高位连体特点,综合比选后选择弱连接方案,弱连接处采用铅芯橡胶支座。最后,设计出可靠的防撞防坠落措施,并给出结构的抗震性能目标,为类似工程提供参考。

目前方钢管之间主要的连接方式有焊接、法兰连接、套筒连接、拼接件连接等,本文基于各种连接节点已有的研究成果,提出了一种使用角钢作为拼接件的新型全螺栓柱柱拼接节点。首先,完成了2个拼接长度和螺栓排列形式不同的柱柱节点试件在压-弯-剪组合工况下的单调加载试验,分析了连接件长度和螺栓排列形式对节点极限承载力和刚度的影响。然后,采用有限元分析软件对单调加载试验进行数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行比较,验证了数值模型的准确性,得到单调加载下两种节点的力学性能。研究结果表明,采用方钢管全螺栓柱柱拼接节点的试件破坏过程可分为三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段;节点拼接件越长,则试件极限承载力越高、节点刚度越大,但使用连接节点的试件的刚度小于没有节点的一般柱构件。

利用ABAQUS有限元分析软件,通过数值模拟方法对高强耐火钢单轴受弯构件的抗火性能进行了研究。利用已有试验结果,对采用热力耦合方法建立的有限元模型进行了验证,并基于该模型进一步分析了应力比、长细比、钢材强度等级对高强耐火钢单轴受弯构件火灾下力学性能的影响。结果表明,应力比对构件的抗火性能影响较大,而长细比与钢材强度等级对构件的临界温度影响较小。随着应力比增加,构件抗火性能逐渐降低。最后,对现有规范进行了修正,提出了适用于高强耐火钢单轴受弯构件的高温下稳定验算参数,其准确性通过已有试验和有限元结果得到验证。

钢结构腐蚀具有高度不确定性,而蒙特卡洛方法已被广泛运用来处理随机问题,因此,蒙特卡洛方法与有限元的结合成为研究钢结构腐蚀的有效方法。本文对腐蚀高强耐候H型钢梁在大变形阶段的屈服承载力和极限承载力进行了数值研究,通过在完整的钢梁上引入随机的长方体凹坑来考虑随机锈蚀的影响,考虑的参数包括腐蚀率、蚀坑厚度以及梁跨高比。对这些参数进行正交组合,生成了540个随机点蚀模型,并对模型进行受弯承载能力分析,得到其屈服承载能力和极限承载能力。研究结果表明：相同腐蚀程度下,不同的蚀坑厚度和跨高比会导致钢梁承载力折减系数不同;梁的屈服承载力和极限承载力的降低与腐蚀率大致呈线性负相关。此外,比较了随机腐蚀和均匀腐蚀梁的抗弯承载能力,结果表明,采用均匀腐蚀模型将显著高估腐蚀钢梁的抗弯承载能力,且腐蚀率越高,对梁抗弯承载能力的高估越大。

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,简称UHPC）是一种新型水泥基复合材料,在抗压强度、韧性、延性和耐久性等方面均表现出远超常规混凝土的卓越性能。然而,目前尚缺乏系统化的UHPC配比设计规范,工程实践和科研领域主要依赖经验性结论进行配比设计。本文通过对UHPC相关文献的调研,收集了300组UHPC配合比及材性试验数据,建立包含水泥、粉煤灰、硅灰、石英砂、减水剂、钢纤维和水的用量共7个影响因素及此配比下UHPC抗压强度实测值的数据库。基于此,本文采用支持向量回归（SVR）、反向传播神经网络（BPNN）、随机森林（RF）及极限学习机（ELM）等机器学习方法,开展了UHPC抗压强度的预测模型训练,并基于机器学习方法提出了一种针对指定抗压强度的UHPC配比设计方法。研究结果表明,以上机器学习方法均能根据UHPC各组分的用量及配比关系对抗压强度进行较为准确的初步预测,训练集的决定系数R²均超过0.8,预测精度较高。通过该配比设计方法,研究者能够有效获得满足特定抗压强度要求的UHPC配比方案。

为探究再生混凝土与普通混凝土界面协同作用机制,推动其在复合结构中的工程应用,本文通过直剪试验与数值模拟研究再生混凝土-普通混凝土界面抗剪性能及破坏机理。本研究设计制作再生混凝土-普通混凝土界面粘结试件,开展直剪试验,分析界面抗剪承载力与破坏模式,使用ABAQUS有限元软件建立数值模型,并与试验结果对比验证。结果表明：随着再生粗骨料替代率提升,界面抗剪承载力下降明显,再生粗骨料替代率为25%、50%、75%、100%时,界面抗剪承载力相较于普通混凝土分别下降9.9%、15.0%、20.8%、26.4%。有限元模型对直剪破坏峰值荷载模拟效果较好,模拟值和试验结果的误差在10%以内。研究揭示了再生混凝土-普通混凝土界面剪切性能的关键影响因素,为再生混凝土叠合结构设计及加固工程应用提供了理论依据。

针对一种适用于单柱双跨地下车站的叠合混凝土结构方案,开展了其关键受力部位——外侧墙底部节点大尺度模型的低周反复荷载试验,结果表明：叠合试件和现浇对比试件的破坏形态接近,均为侧壁底部、腋角上缘截面发生压弯破坏,单面叠合和双面叠合试件均具有良好的整体性;叠合试件与现浇对比试件的荷载-位移角滞回曲线总体都比较饱满,表现出较好的滞回性能,其承载力均能满足设计要求;2个叠合试件的延性系数均为3.1,比相应的现浇对比试件高约3.3%;叠合试件的耗能能力和刚度退化规律总体上与现浇对比试件相近。在此基础上,通过有限元分析,进一步研究了叠合侧壁底部连接构造对节点抗震性能的影响,结果表明：根据拼缝截面承载力等效原则设计叠合侧壁底部连接钢筋时,试件的正、反向承载力均与相应的现浇对比试件接近。

预制装配式混凝土结构连接及既有结构加固工程中,新旧混凝土叠合面的抗剪性能直接影响结构的安全性与整体性。目前抗剪承载力预测方法多依赖简化的粗糙度分级或单参数分析,难以全面反映多因素耦合作用。为此,本文提出一种基于BP神经网络的多参数抗剪强度预测模型,综合考虑新老混凝土强度、叠合面粗糙度处理方法、粗糙度、正向应力、界面配筋率及加载方式等多种因素。通过270组试验数据对模型进行训练与验证,结果表明该模型具有较高的预测精度与可靠性,可为实际工程中混凝土叠合面抗剪承载力评估提供有效手段。

由于现有煤仓大多采用联仓结构,实际生产过程中各仓体储煤量不均会导致下部地基长期承受偏心储煤荷载,进而产生不均匀沉降,严重影响上部结构的整体稳定性。本文基于重载混煤仓纠偏工程加固方案,着重分析了各施工阶段静压桩荷载分布以及地基沉降变形特征,在施工过程中对静压桩荷载以及地基沉降变形进行监测,结果表明：①地基最大沉降区域存在应力集中,止沉阶段该区域静压桩需要更大的承载力,纠偏阶段随着地基逐渐回倾,各区域静压桩承受荷载逐渐趋于均匀;②随储煤量变化,混煤仓地基变形曲线呈波浪形,储煤量增加,地基发生沉降,储煤量减少,地基沉降开始恢复,长期作用下地基会发生不可恢复变形;③开挖导坑时应注意原本承载现状更好的地基区域会由于应力释放过快发生更多的沉降;④静压桩成桩后,可快速进入承载状态,桩体荷载随储煤量变化明显,地基变形曲线波动范围大幅减小。本次工程实践证明静压桩托换技术非常适用于重载混煤仓地基加固工程,其能够迅速发挥承载作用,快速补足地基承载力,满足控制沉降的设计要求。

为实现我国制造强国的战略目标以及满足大城市迫切发展新兴产业集群的需求,原有城市增量发展模式难以为继。而新增工业用地又严重紧缺,因此“工业上楼”模式应运而生,成为近年来大城市高质量发展工业的首选模式。鉴于“工业上楼”相比常规工业建筑有较高的设计要求,本研究以深圳地区某高层“工业上楼”项目为例,在其他基本设计参数保持一致的情况下,分别对比分析了混凝土结构与钢结构两种结构体系的结构计算指标差异,以及不同产业荷载、不同柱跨、不同层高等设计参数对整体结构材料用量的影响。同时叠加考虑不同结构体系的工期差异,进而对比不同结构体系的综合工程造价经济性,为类似“工业上楼”工程提供设计参考。

预制混凝土小箱梁因其结构轻巧、施工高效及造价低廉在国内得到广泛应用。由于湿接缝与小箱梁混凝土强度存在差异,在施工过程中容易引发收缩徐变差异,导致早期开裂。因此,需选用适宜的材料进行修补及预养护。为比较不同类型材料的力学性能,本文选取了东方雨虹PCC-501、凯顿T1、赛柏斯浓缩剂三种水泥基渗透结晶防水涂料,环宇秀朴-SP界面剂,环宇秀朴SJ40F和西卡31CFN两种高强砂浆,依据相关规范开展了湿基面粘结强度试验、抗压抗折试验等。此外,针对不同涂刷顺序制定了12组现场实桥涂刷方案,并通过现场施工分析总结了最佳施工次序。研究结果显示,在水泥基材料中,东方雨虹的湿基面强度最高,凯顿的抗渗能力最强;界面剂的14 d拉伸粘结强度超过最低标准;在高强砂浆材料中,西卡31CFN在抗折、抗压和抗拉强度方面均表现最优。在现场施工过程中,采用水泥基渗透结晶型防水材料、界面剂和高强砂浆的涂刷顺序效果最优,但不同材料的最优组合形式仍需进一步深入研究。

预制管廊装配式拼接节点的渗漏问题严重影响管廊的安全性和稳定性,因此,高效准确地检测渗漏位置成为迫切需求。本文提出了基于循环频率特征的预制管廊装配式拼接节点渗漏位置检测方法。首先,采用超声波技术采集节点脉冲反射信号,并确定节点位置;其次,建立节点脉冲反射信号的循环谱密度,提取信号的循环频率特征,并引入主成分分析方法对特征展开降维处理,提高特征精度;最后,采用量子旗鱼算法优化LSTM网络,将降维后的信号循环频率特征输入优化后的网络中,完成预制管廊装配式拼接节点渗漏位置检测。实验结果表明,所提方法的特征提取精度高,渗漏检测精度高,节点定位准确。

为研究隧道施工扰动下含单空洞和多空洞地层时,不同空洞类型对地表沉降的影响规律,以南昌地铁三号线某区间工程为研究对象,基于ABAQUS软件,通过“杀死”空洞位置处的网格单元模拟空洞,建立考虑空洞缺陷的三维数值计算模型。计算结果表明：空洞改变了地层的变形分布规律,地表沉降槽曲线随着空洞位置的偏移而发生相应的变化。存在单空洞情况下,地表沉降增幅受洞隧净距、空洞尺寸和位置影响较大,当空洞直径大于2 m,洞隧净距小于3 m时,地表沉降最大值分别增大1.3倍和1.5倍;当空洞位于隧道拱底和拱腰外侧时,地表沉降最大值分别增大0.63倍和1.42倍,而空洞形态对地表沉降的影响差别不大,地表沉降最大值增幅范围在0.55~0.95倍。存在多空洞情况下,双空洞和三空洞地层地表沉降增幅较大,影响范围更广,主要集中在距隧道中心轴5~15 m范围内。研究结果可为含空洞复杂地层隧道开挖提供一定参考。

为了确定集中荷载作用下钢筋混凝土梁中箍筋的应力情况,本研究采用ATENA软件开展钢筋混凝土试验梁受剪性能非线性有限元分析。通过收集整理158根集中荷载作用下剪跨比不小于2.5的钢筋混凝土有腹筋梁剪切试验数据,利用经校验的有限元模型计算了承载能力极限状态下临界斜裂缝所穿越箍筋的应力。结果表明,从承载能力极限状态的角度看,45°桁架模型严重低估了箍筋的抗剪作用。建议《混凝土结构设计标准》（GB/T 50010—2010）将钢筋混凝土梁受剪承载力设计公式中的箍筋有效性系数取为1.25,并修正混凝土项。

针对高烈度地区装配式钢结构变电站对框架柱连接节点的高要求,本文设计了一种以角钢为拼接件的新型全螺栓柱柱拼接节点,完成了2个拼接长度不同的柱柱节点试件在压-弯-剪组合工况下的低周往复加载试验,得到了节点的荷载-变形滞回曲线,并提取了骨架曲线,与已完成的单调加载试验曲线进行对比,得到了节点在往复荷载作用下的强度退化现象。采用有限元分析软件对往复加载试验进行数值模拟,将数值分析的结果与试验结果进行比较,验证了数值模型的准确性,最后采用位移延性系数和等效黏滞阻尼系数评价节点的滞回性能。结果表明,与先前的单调加载试验结果相比,往复荷载下节点延性降低（J-6-22降32%、J-6-13降16%）,但承载能力降幅小（J-6-22降7%、J-6-13降4%）,仍保持较好承载能力。

本文针对既有钢筋混凝土框架结构轻量化调谐减震加固的需求,提出一种基于混联Ⅱ型惯容系统的性能化减震加固设计方法。本研究建立了附加混联Ⅱ型惯容系统的钢筋混凝土框架结构动力学模型,通过定义无量纲化参数惯质比、附加阻尼比和刚度比,得到结构位移传递函数的表达式。在此基础上,基于传递函数在定点处达到局部峰值的原则,推导惯容系统最优参数设计公式,提出基于惯容系统的既有钢筋混凝土框架结构性能化减震加固设计流程。以上海某五层教学楼为工程案例,该教学楼根据所提方法加固后结构一阶自振周期仅偏移1%,表明惯容系统调谐减震设计未显著改变原结构动力特性;弹塑性时程分析结果表明,罕遇地震下结构X、Y向最大层间位移角分别由1/111和1/130降至1/303和1/280,降幅超过57%,满足轻度损坏的性能目标,验证了所提方法可以在保持既有结构自振周期不变的条件下,实现既有钢筋混凝土框架结构抗震性能提升。

针对带有混凝土楼板的钢框架节点延性差且梁下翼缘焊缝易于发生破坏的不足,提出了一种新型组合节点形式,该节点采用单轴对称钢梁截面,仅对梁下翼缘削弱,通过增大梁下翼缘宽度,减小梁上翼缘宽度,从而减小因混凝土楼板的存在引起的组合梁截面中和轴的上移,以降低梁下翼缘焊缝发生脆性破坏的可能性。运用有限元软件ABAQUS开展了钢梁截面形式和梁下翼缘削弱起始点距梁柱连接面的距离、削弱长度以及削弱深度对组合节点滞回性能的影响分析,通过对其滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化曲线以及节点耗能能力的对比,给出了削弱起始点距梁柱连接面的距离、削弱长度以及削弱深度的建议取值范围。

在荷载与环境长期作用下钢结构容易发生锈蚀,导致承载能力降低,影响其安全性。针对Q355 H型钢梁,本研究开展了锈蚀钢梁的受弯性能试验,通过结构光扫描获取钢梁锈蚀几何形貌,结合锈蚀钢梁截面几何特征的分析,揭示锈蚀钢梁受弯性能演化规律。钢梁的荷载特征值均与平均锈蚀率、最大截面锈蚀率呈线性关系,且翼缘和腹板的锈蚀率与截面锈蚀率同步变化,由此提出了锈蚀钢梁几何特性的简化计算方法。对比了基于截面实际形貌、基于均匀锈蚀截面和基于翼缘贡献的计算方法对锈蚀钢梁的屈服荷载与极限荷载的预测效果,三种方法对屈服荷载平均预测误差均在5%以内;仅根据翼缘板面积计算截面抗弯承载力的简化方法与实验结果吻合较好。