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Sci China Tech Sci 2023 年 66 卷第 2 期中文摘要 i Science China Technological Sciences 2023 年年 66 卷第卷第 2 期中文摘要期中文摘要 新型可持续耐久型梁柱节点在低周往复和冲击荷载作用下力学性能研究 郝洪,Tuan T.Ngo,Thong M.Pham,Huawei Li 本文对一种新型的装配式梁柱节点在地震和冲击荷载作用下的力学性能进行研究,该梁柱节点采用耐腐蚀纤维增强聚合物(FRP)螺栓和加强筋、纤维增强混凝土(FRC)和地聚物混凝土(GPC)等新型建筑材料加工组成,从而实现可持续性和耐用性的目的.为分析该梁柱节点的韧性、耐用性、可持续性和抗多灾害的能力,通过低周往复加载和摆锤冲击加载方式开展试验研究.试验结果表明：该文提出的新型装配式梁柱节点在低周往复和冲击荷载下具有与传统现浇混凝土节点相当甚至更优的力学性能.另外该文还采用有限元分析软件ABAQUS开展数值分析,优化并确定装配式节点的混凝土端板(CEP)的合理厚度,分析和量化了节点的应力分布、能量吸收性能和应力状态等力学性能.此外,讨论了不同荷载工况下,不同参数对节点力学性能的影响.多灾害,低周往复荷载,冲击荷载,FRP 螺栓,FRP 加强筋,地聚物混凝土,纤维增强混凝土,干节点,ABAQUS https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2170-4 不同跨高比 BFRP 筋/钢筋混凝土梁抗冲击性能：数值和分析研究 兰钰昌,张仁波,金浏,杜修力 目前大量工作集中在钢筋混凝土细长梁的力学行为,对深梁的研究相对较少,并且缺乏对FRP筋混凝土梁抗冲击性能的研究.本工作建立了三维数值模型,探究不同跨高比BFRP筋和钢筋混凝土梁的冲击行为.讨论了冲击质量、底部拉筋配筋率的影响.研究发现,跨高比为1.5的深梁发生冲切破坏.当跨高比大于3.0时,破坏模式逐渐由剪切主导的破坏模式向弯曲主导的破坏模式转变.随着冲击质量的增加,最大跨中位移、落锤和构件的接触时间以及动态支反力响应时长均线性增加.最大跨中位移与底部拉筋配筋率成负相关,而最大支反力随底部拉筋配筋率的增加而增加,跨高比越大越明显.冲击作用下相同配筋的BFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁破坏模式相同.在本文涉及的工况中,部分钢筋发生屈服,而BFRP筋由于其较高的强度和较好的变形能力未发生断裂.本文提出的基于能量的简化计算方法能够较好地预测不同跨高比钢筋混凝土梁在冲击作用下的残余变形.此外,发现通过假设与浅梁相同的挠曲形状而建立的单自由度模型难以描述深梁的冲击响应.冲击,BFRP 筋混凝土梁,跨高比,简化方法 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2206-2 高速铁路桥梁地震-氯盐侵蚀耦合作用下行车安全性能评估 国巍,王阳,刘汉云 对于侵蚀性环境和地震多发地区的行车安全性全寿命评估,氯盐侵蚀对结构抗震性能的影响不可忽略.尽管目前针对地震下高速铁路桥上行车安全性能评估的研究开展较为广泛,但对考虑关键性能构件腐蚀破坏的行车安全研究仍有明显不足.本文采用OpenSees建立了时变的桥梁腐蚀有限元模型,并对高速列车的运行安全进行了评估.在抗震性能评估中,建立了两种不同高度的钢筋混凝土桥墩,并且选择了三种场地类型的地震动.随后,分析了腐蚀桥梁-轨道结构在地震下的地震时程响应,将速度谱强度作为地震下列车运行安全评估的结构响应指标,考虑不同的腐蚀程度,对不同高度桥墩和地震类型的桥上全寿命行车安全性进行了评估.结果表明,在低烈度地震下,桥墩主要处于线性弹性状态,受腐蚀影响最小;而在高烈度地震下,列车在桥梁上的运行安全在腐蚀后明显劣化,特别是对于高墩桥梁,主要是因为腐蚀后的高墩桥梁更容易出现较低的后屈服刚度.本研究结果建议在对腐蚀桥梁开展全寿命地震下行车安全性评估时,应考虑随时间变化的结构抗震性能.高速铁路,行车安全性,地震,氯离子侵蚀,时变性能 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2193-x 风速、风向和雨强的多灾害联合概率分布模型 毕文哲,田利,李超,张思遥 强风暴雨等多灾害天气对土木基础设施造成巨大威胁.然而,现有的研究大多忽略了多种灾害之间的相关结构以及风向的影响.从工程领域出发,本文基于1971至2020年间中国阳江地区的历史实测数据,引入了vine copula来建立风速、风向和降雨强度的联合概率分布.首先,对研究地区的风、雨概况进行了统计分析,并将原始降雨量转换为短期降雨强度.然后,建立了单变量的边缘分布以及两两变量间的相关结构模型,在此基础上建立了三变量的联合分布模型.结果表明,所建立的基于vine copula的模型能够较好地描述风速、风向和降雨强度之间的相关性结构.同时,风速和雨强的联合概率分布特征在不同风向下表现出显著差异,因此风向的影响不可忽视.本文所提出的联合概率分布模型将有助于对遭受风雨耦合作用的建筑结构进行合理和精确的性能评估.联合概率分布,风速,雨强,风向,vine copulas,方向效应 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2210-3 疲劳损伤对钢筋混凝土梁抗冲击性能影响数值研究 李洁,郝逸飞,刘春媛,肖丹丹 部分混凝土结构在服役期间不仅可能面临爆炸或者重载冲击威胁,还长期承受车辆交通、设备振动等导致的疲劳荷载.国内外学者在混凝土结构抗强动力荷载(爆炸与冲击)领域开展了深入研究,然而,上述研究均未考虑结构服役期间所受长期反复荷载造成的疲劳损伤与性能退化.研究表明,疲劳损伤会造成钢筋和混凝土强度降低以及混凝土弹性模量减小.材料性能的削弱也会引起钢筋混凝土结构的准静态承载力和刚度下降.因此,忽略疲劳损伤的影响可能导致既有结构的抗爆抗冲击性能被高估.本文通过数值模拟的方法研究了疲劳损伤对钢筋混凝土梁抗冲击性能的影响.通过引入网格法(GSM)模拟带有疲劳损伤的混凝土梁.此方法将梁划分为受压区和受拉区,并依据应力水平对不同位置的混凝土进行相应的受压或者受拉疲劳折减.采用有限元分析软件LS-DYNA建立带有疲劳损伤的钢筋混凝土梁数值简化模型并根据试验结果进行准确性验证.探究了疲劳加载次数、钢筋配筋率、混凝土强度以及冲击能量Sci China Tech Sci 2023 年 66 卷第 2 期中文摘要 ii 对于梁抗冲击性能的影响.进而在梁抗强动力荷载的分析中纳入疲劳损伤的因素,更为准确地评估既有服役结构抗强动载性能.冲击,疲劳,网格法,数值模拟 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2189-9 桥梁颤振的主动转动惯量驱动控制系统及其应用前景 张春巍 自1972年JTP Yao教授首次将主动控制技术引入土木工程领域以来,主动控制技术已经在许多建筑结构和基础设施工程中进行了研究和应用.现在,半个世纪过去了,世界各地的研究人员和工程师发明并实施了各种各样的结构主动控制系统.近年来,基于现代控制理论,这一领域的发展取得了显著的进展.然而,仍有一些未知领域值得深入探索.其中一个问题是调谐质量阻尼器(TMD)在大跨度桥梁颤振控制中的作用.尽管TMD在桥梁中的应用已经付诸实践,但其真正的控制有效性仍然是一个严重的问题.在风激励作用下,TMD控制系统的线性力与桥梁颤振扭转的?速度产生耦合效应,进而限制TMD控制系统的工作,最终导致颤振得不到有效抑制,关于这方面的机理目前还没有答案.16年前,本文作者在研究大型起重铺管船起重机吊钩的减摇止摆控制时,首次发现并报告了这种异常现象和局限性.近年来,作者发明了主动转动惯量驱动控制(ARID)系统,该技术现已在中国、美国、欧洲(包括英国、法国、德国等)、俄罗斯、巴西、印度、南非、加拿大、澳大利亚、日本和韩国等国家获得专利授权.ARID是一种主动控制系统,可对具有旋转运动或转动振动性质的目标对象结构施加直接控制扭矩或控制力矩,包括但不限于受到风、地震、波浪激励的建筑物、桥梁或海洋平台.此外,ARID控制系统及其方法也适用于各种机械系统,包括但不限于起重机、车辆、列车、船舶、飞机、航天器、卫星、机器人等.本文将讨论桥梁颤振采用ARID控制系统的理论、建模、全面的参数影响分析和案例研究等,以及ARID系统在其他场合的应用前景.结构振动控制,主动控制,转动振动,摆动运动,大跨度桥梁,颤振,多重灾害 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2228-0 基于深度学习神经网络的斜拉桥地震易损性分析的集成框架 庞于涛,殷鹏程,王建国,吴立 近年来世界范围内强震频发,地震风险严重影响着桥梁结构的地震安全性.作为交通网络中的关键构件,斜拉桥结构的抗震设计需要逐步适应日益增加的地震风险来确保地震安全性.地震易损性分析可方便不同地震强度下的地震韧性分析.然而,地震易损性分析在考虑多个参数随机性时需要较多的计算量.为了提高计算效率并保证精度,本文集成深度学习神经网络在基于性能的地震工程框架中来预测地震易损性曲线以及不同地震动强度下的地震韧性.在所提出的集成框架中,首先基于设计参数空间的均匀性指标来提高拉丁超立方抽样的抽样质量,再者,基于训练好的神经网络来预测斜拉桥不同构件的易损性曲线.最后,基于得到的易损性曲线来预测结构的韧性指标.本文采用中国的一座典型斜拉桥来验证所提出的框架的可行性.研究结果表明,所提出的框架能够得到较为准确的斜拉桥易损性曲线,且与传统方法相比,本文方法计算效率更高且具有较好的准确性.深度学习神经网络,斜拉桥,易损性分析,均匀设计方法,地震韧性 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2245-1 考虑地震作用方向角效应的填充新型冷弯型钢墙体的钢筋混凝土框架的抗震评估 刘鹏飞,李璐希 金属尾矿多孔混凝土冷弯型钢墙体(简称MCFS墙体)是一种新型的冷弯型钢墙体,具有良好的热工和力学性能,有广泛用作填充墙的潜力.本文研究了不同入射角的地震动作用下,应用MCFS墙体的钢筋混凝土框架结构的抗震性能.在充分考虑MCFS墙体平面内、外性能的基础上,建立了用于研究的建筑物的三维有限元模型.通过增量动力分析,得到了MCFS墙体在地震强度和方位共同作用下的变形响应和损伤比.为了评估建筑物的抗震性能和研究地震动方向的影响,生成了易损性曲线.研究结果证实MCFS填充墙的性能优异,并揭示了地震方向对结构沿各参考轴的响应有相当大的影响.此外,对于X轴和Y轴方向的框架,不同入射角的地震动作用下易损性中值对应的Sa(T1)的变化分别高达10.2%和14.4%,对于MCFS墙体的变化率分别为13.5%和15.1%.然而,对于建筑的整体性能而言,地震方位角效应并不显著.框架和MCFS墙体的Sa(T1)中值变化率均小于4%.金属尾矿多孔混凝土冷弯型钢墙体,钢筋混凝土框架,平面内,平面外,方位角效应 https:/doi.org/10.1007/s11431-022-2196-2 神经元树枝上距离依赖和动态分布的树突棘数量和形状共同调控 NMDA 峰的产生 曹育玮,沈纯,仇虎,郭万林 神经元树突棘是一种小的膜突起,它可以接收来自其他神经元的突触信号,使树枝上产生n-甲基-d-天冬氨酸(NMDA)峰并激发胞体上的动作电位.在学习和记忆过程中,树突棘的数量和形状都在不断变化.树突棘的数量或形状各自对树枝上NMDA峰的影响已经被揭示,但树突棘的数量和形状对于NMDA峰的共同调控机理仍不明确.我们采用神经元模型系统地研究了通过调节单个树枝上树突棘数目和形状的动态分布来启动局部树枝上的NMDA峰.与传统认知不同的是,我们发现,由于较细的远端树枝具有较高的阻抗,远端树枝产生局部NMDA峰所需的阈值树突棘数量比近端树枝要少.在树突棘形状方面,较大的树突棘上具有更多的-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体而不是通过单独增加树突棘形状以诱导更大的NMDA峰值.此外,我们首次提出,树突棘头部直径随着其与胞体距离逐渐增大的模型可以产生更大的NMD