古建筑结构研究的历史性、艺术性和科学性 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

中国古建筑研究强调历史性、艺术性和科学性的三性原则,但由于历史条件等原因,以往的研究一般着重于古建筑的历史性和艺术性研究,而对古建筑的科学性的研究很少.我们从1982年开始,对以西安箭楼、城楼和宁波保国寺等国家重点保护文物和古代中国城市的典型建筑钟楼、鼓楼为代表的木结构建筑,以大雁塔、小雁塔等国家重点保护文物为代表的古代高层建筑,和以国家重点保护文物西安古城墙为代表的砖-土混合结构等的结构力学特性进行了一系列研究。得到一些关于古建筑结构(如木结构、斗拱、地宫、古代夯土、古塔基础形状、古城墙稳定性等)力学特性的新认识。本文对此进行较为系统的小结。

黄土窑洞的环境与岩土工程问题

我国黄土高原地域辽阔 ,地层完整 ,黄土厚度极大 ,世界罕见。窑洞是黄土高原地区传统的民居形式之一 ,由于具有冬暖夏凉、节约能源、节约土地的独特优点 ,从古到今得以延续和发展。发展窑洞民居对于保护耕地、改善西部地区人民的生活水平有着重要的意义。但黄土高原分布区存在着复杂的环境岩土工程问题 ,如何研究大风沙及沙漠化趋势、水土流失严重、生态环境恶化 ,以及沟谷发育、滑坡、泥石流等。因此 ,重视和研究窑洞区域的环境岩土工程问题是十分必要的。本文总结窑洞分布区的若干环境岩土工程问题 ,并对现代化的窑洞民居建设提出了建议。

黏性泥石流拦挡工程数值模拟

运用计算流体动力学技术对泥石流中的Bingham黏性泥石流流体对拦挡坝的冲击进行了数值模拟,所用软件为通用CFD软件CFX,使用CAD软件AutoCAD和Unigraphics(简称UG)建立了泥石流沟谷三维地形及拦挡坝模型,计算出泥石流的速度场及泥石流流体对拦挡坝的冲击力的大小与分布。

输变电工程桩基础混凝土的耐久性研究及分析

通过一系列耐腐蚀试验，来研究强腐蚀地区混凝土强度等级及矿物掺合料对输变电工程灌注桩基础耐久性能的影响。研究表明，采用普通硅酸盐42．5水泥、复掺粉煤灰与磨细矿渣粉、低水胶比配置的强度等级为C30、C40的混凝土试件，其耐腐蚀性能均较好；C40混凝土较C30混凝土抗腐蚀能力稍强。但从施工技术及经济等因素综合考虑，在实际强腐蚀地区输变电工程中可采用C30混凝土灌注桩基础。

考虑检修因素的海洋工程结构疲劳可靠性分析

现在海洋工程结构的疲劳分析大多是基于 S- N曲线及 Miner- Palmgren线性累积损伤准则的 ,但有一些规范中的许用累积损伤是基于结构检测可行性来确定的。本文对基于可靠性断裂力学的许用累积损伤进行了研究 ,它是利用裂纹检测概率曲线中的检测质量来确定的。最后得出 ,对于目标安全水平所对应的许用累积损伤值 ,在考虑检测影响时可适当增大。

工程塑性力学及应用进展

第9届亚洲—太平洋地区工程塑性力学及应用进展学术会议（AEPA2008，Asia-Pacific Conference on Engineering Plasticityand Its Application2008）于2008年10月20-25日在韩国的大田市举行。

渗透系数与库水位变化对边坡稳定性的影响

针对水利工程中复杂的库岸工程地质条件,以及库水位的变化对库岸边坡的稳定性会产生各种不利影响的实际,对不同渗透系数土质边坡在库水位下降速率变化下的稳定性进行了数值计算和分析,计算了在库水位下降期间,不同渗透系数滑坡体的稳定性受库水位下降速率影响的变化规律.结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的渗流场,对滑坡体的稳定性进行了数值计算分析,得到了库区降水速率和渗透系数与边坡稳定性之间的关系.结果表明:对于同种材料的滑坡体,降水速率越快,滑坡体达到最低安全系数所需的时间就越短,且水位下降到同一位置时,降水速率越快,库岸的安全系数就越低,越可能发生滑坡;相同渗透系数的滑坡体在不同降水速率下其稳定性的变化曲线都是相似的.

膨胀性泥岩应力-应变关系的试验研究

通过应变控制式固结不排水三轴试验,测定并分析了膨胀性泥岩的应力-应变关系以及强度变化特性,结果表明,膨胀性泥岩的应力-应变曲线呈应变软化型,泥岩中的裂隙结构面等是影响泥岩强度的重要因素,说明了膨胀性泥岩不同的破坏模式对应着不同的应力-应变曲线;还说明了峰值强度、残余强度以及残余强度比是随围压的变化而变化的;孔隙水压力变化分为3个阶段。通过控制不同的剪切速率的固结不排水三轴试验,研究和分析了应变率对应力-应变关系、强度变化特性以及孔隙水压力的变化。

地下隧道施工对相邻建筑物及地表沉降的影响

地下工程或地下洞室的修建会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响,对地面产生变形。本文基于黄土地层模型,采用邓肯-张的非线性弹性本构关系,考虑了隧道施工开挖过程中的支护、衬砌的影响,运用同济曙光分析软件,对黄土场地的地下隧洞埋深及其与邻近建筑物的距离对地表沉降的影响进行了数值分析,得出了有关规律性和有益的结论,可为黄土地区的地下工程建设提供一定的参考。

含双时滞振动主动控制系统的稳定性分析

采用增量谐波平衡法求得了含双时滞振动主动控制系统的周期解,并利用庞加莱定理对周期解进行了稳定性分析,得到了系统周期解关于时滞量和反馈控制增益变化的稳定性区域.分析了稳定性区域随时滞量和反馈控制增益的变化规律,结果表明,两个反馈控制增益的相对大小决定着与之相关的两个时滞对系统稳定性区域影响的大小,当时滞量和反馈控制增益匹配适当时,可以使系统保持稳定状态.此结果可为时滞反馈控制策略的设计提供依据.

软岩中断裂面对应力-应变关系影响研究

基于一系列的固结不排水三轴压缩试验 ,测定并分析了正常固结领域和超固结领域硅藻质泥岩的应变软化性状和残留强度特性 ,研究了残留强度比与固结压力间的关系 ,比较和探讨了断裂面的有无和不同倾角的断裂面对软岩的应力 -应变关系和残留强度特性的影响规律 ,得出了有益的结论。

γ射线双源双能法测量土样湿度密度的质量吸收系数与精度分析

介绍了用γ射线双源双能法同时测定土样密度和含水量的技术,其中质量吸收系数的合理标定是测量工作的基础。在提出合理的质量吸收系数的标定方法的基础上,分析了影响测量精度的因素,对提高γ射线双源双能法测量土样密度和含水量的精度,并将其应用于非饱和土三轴试验,为研究土样在力和水的共同作用下的力学性状提供了测定手段。

基于能量平衡的建筑结构地震响应预测法基础研究

时程分析法作为获得结构地震响应值的有效手段之一,已经开始被工程界广泛采用,然而时程分析法有它的局限性。能量法是利用能量收支平衡概念,基于大量的数值解析结果构筑起来的一种抗震设计理论。介绍能量法的基本理论,并利用能量法和时程分析法对工程结构进行计算,比较其结果,最后得到一些有益的结论,可以为结构的抗震计算和设计提供参考。

非破坏振动环境对粉煤灰混凝土渗透性能的影响

从正常服役状态的角度,对粉煤灰混凝土的渗透性进行了试验研究.试验中以受压构件作为材料受力状态的模拟对象,考察了非破坏振动环境对粉煤灰混凝土渗透性能的影响规律,发现非破坏振动作用虽不引起材料宏观强度上的破坏,但将使混凝土的抗渗性能劣化,并且分析了混凝土抗渗性能劣化的原因.对比研究了不同粉煤灰掺量在非破坏振动环境中的抗渗效果,结果表明:在试验范围内,当粉煤灰掺量(粉煤灰质量/(水泥质量+粉煤灰质量))从10%增加至20%时,抗渗性能的提高比较显著,当粉煤灰掺量超过20%后,粉煤灰的增加对抗渗性能的提高作用减小;具备抗非破坏振动特性的高性能混凝土的粉煤灰掺量应该大于20%.

软基上土-结构相互作用体系的一个广义简化动力计算模型

在前期试验研究基础上 ,提出了软基SSI体系的一个广义简化动力计算模型 ,得出了模型参数的反演算法 ,同时以试验SSI体系为例 ,给出了简化计算模型下的物理参数结果 ,并讨论了其合理性。

土钉支挡体系的稳定性研究

土钉多数情况下用作临时支挡结构，但随着土钉防腐与面层技术的发展，已越来越多的运用于边坡稳定与支护等永久性工程中，分析了土钉的破坏机制，提出了土钉支持体系设计的方案布置，并分析了土钉挡体系的内，外部稳定性，土钉支挡体系的面层构造，排水及长期性能与防腐等施工技术问题，提出了有益的建议。

含双时滞主动控制系统平凡平衡解稳定性的数值分析

采用精细积分方法求解含双时滞受控系统的平凡平衡解,根据不同时滞量下系统响应的敛散性判断系统的稳定性,得到了时滞受控系统随时滞变化的稳定区域分布,避免了求解时滞系统特征方程的困难.在此基础上,分析了不同时滞量和反馈增益对系统稳定区域的影响规律,结果表明:随时滞量的变化,系统的稳定区域与不稳定区域是交替分布的,当2个反馈增益相差较大时,与较大的反馈增益相关的时滞量对系统的稳定性影响更为显著.

海洋环境下碳纤维增强复合材料片材的耐久性

模拟研究了海洋环境(盐水浸渍、盐溶液干湿循环、冻融循环单独或耦合作用)下碳纤维增强复合材料(CFRP)片材的耐久性.结果表明:在海洋环境中快速老化后,CFRP片材的应力-应变关系仍呈典型的线性关系;CFRP片材抗拉强度下降幅度最大,延伸率次之,弹性模量最小;多因素耦合作用对CFRP片材抗拉强度和弹性模量的影响远远大于单一因素作用.

非线性时滞反馈控制系统超谐共振分析

采用增量谐波平衡法求解了非线性时滞微分方程的超谐共振解,研究了时滞、反馈控制增益、激励幅值、非线性项系数等系统参数对系统超谐共振响应的影响,分析了超谐共振响应随系统参数变化的规律。结果表明:三次谐波与一次谐波振幅的比值随时滞量呈周期性变化;反馈控制增益对系统超谐共振的影响与非线性项系数和激励幅值有关;随着非线性项系数和激励幅值的不断增大,三次谐波项与一次谐波项振幅的比值都是先增大后减小,而且减小的趋势逐渐减弱;一次谐波成份在振幅中占主导地位。

双呼高输电塔的风振响应及风振系数研究

330kV双呼高多横担塔既满足对低电压等级线路或高速、铁路等的跨越,又满足对高电压等级线路钻越.目前未有针对此类塔型的研究,故本文主要建立了双呼高多横担塔的ANSYS有限元分析模型,对其进行模态分析,得出该塔型的前几阶阵型,结果表明:此类型塔易出现横向振动和塔身绕其高度方向出现扭转的现象;根据随机振动理论,选用Davenport风速谱为脉动风功率自谱,并运用AR法通过软件MATLAB编制程序模拟脉动风,模拟得到的风速功率谱密度曲线与目标风速功率谱密度吻合很好;模拟顺风向大风工况,对塔进行非线性动力时程分析,将多种结果进行比较提出此塔形的改善意见;计算双呼高多横担门型塔的风振系数,与规范结果进行比较,为输电塔的设计提供有益的参考.