基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

三种固废改性生土材料配方设计及力学性能研究

为改善生土材料的力学性能,本研究以铁尾矿、煤矸石、电石渣、油泥与水泥等材料作为掺和料对生土进行改性。基于单形格子法设计配方,对3种配方、180个改性生土试件进行抗压强度试验,研究不同因素对试件破坏形态、抗压强度和试验数据离散性的影响;利用频数分析法,研究了固废改性生土材料的最优配方;通过CT扫描,从细观层面分析受荷后材料内部的分形和孔隙。结果表明:改性生土试件抗压破坏形态基本相同,极限位移受掺料影响显著。以煤矸石与电石渣、铁尾矿与水泥、油泥与水泥作为掺和料均可大幅提高改性生土试件的力学性能,掺和料种类、掺量对改性生土试件强度及数据离散性影响显著。经过频数寻优,3种配方的理想强度掺和料配比分别为1)铁尾矿12.1%~19.5%(质量分数,下同)、水泥13.9%~19.1%、生土65.5%~69.9%;2)电石渣6.7%~14.1%、煤矸石8.9%~11.8%、生土76.7%~81.8%;3)油泥11.4%~14.4%、水泥17.4%~19.4%、生土67.1%~70.5%。材料内部的分形和孔隙特征稳定,表现出较小的波动性和良好的密实性。

西班牙夯土类历史古迹建筑的保护干预经验

西班牙是欧洲夯土建筑最集中的国家之一,保留了大量夯土类历史古迹建筑。文章在陈述西班牙夯土类历史古迹建筑保护背景的前提下,以代表性案例的解读为主,重点探讨这些案例中采用的修复和保存这两类干预措施的多样性、价值判断、目标追求以及实施难点。西班牙夯土类历史古迹建筑的保护干预实践经历了从体现可读性和整体价值的原貌恢复,到以保护本体为主要目标的局部修复,再到注重历史信息存留的现状保存的过程,对建筑遗产历史价值的重视程度逐步增加。文章认为,西班牙的干预经验反映了对技术与艺术、美学的兼容之道的不断探索,值得中国在相关建筑保护实践中学习和借鉴。

玄武岩纤维夯土墙体抗震性能试验研究

夯土墙民居具有取材方便、造价低廉、冬暖夏凉、环保再生等特点,但材料的特性导致其耐久性和抗震能力较差。为提升夯土墙的抗震性能,设计了采用不同玄武岩纤维比例与长度的5片夯土墙体,并进行了拟静力试验,研究其在水平力与竖向荷载共同作用下的破坏方式、破坏过程、破坏机理以及滞回曲线、骨架曲线、延性与耗能等方面的表现。结果表明:相比于素土墙体,添加了玄武岩纤维的夯土墙体开裂时间更晚,开裂荷载更大,最大相差28.56%;其极限承载力提高了3.34%~16.05%,极限位移则提高了9.34%~51.32%;玄武岩纤维可以有效地提高夯土墙的耐久性和抗震能力。

现代夯土建造技术在景观建筑中的应用

为研究现代夯土技术在景观建筑中的应用效果,以绵阳市乡村旅游环线项目街子驿站景观建筑施工为载体,针对传统夯土墙结构及施工工艺的不足,通过对项目当地夯土材料的试验检测,优化了墙体混合料配合比;通过改良夯土墙结构及夯土工艺,优化了夯土墙模板体系。应用现代建筑施工技术结合传统夯土技术,提升了夯土建筑强度及稳定性。同时,介绍了一种装配式夯土墙模块施工技术在生土建筑中的应用,加快了墙体施工进度,取得了良好的效果。

智慧消防技术在古建筑防火设计中的应用与发展前景研究

对智慧消防技术在古建筑防火设计中的应用及发展前景进行总结分析。在了解古建筑的特点和防火安全隐患如耐火等级低、防火间距不足等问题的基础上,重点探讨了智慧消防技术的应用方案,包括安装视频监控、智慧烟感检测系统以及利用智能视频分析技术进行火灾风险识别等。最后,对智能消防技术在古建筑防火设计中的应用前景展开论述。

土与相邻结构动力相互作用研究综述

对土与相邻结构动力相互作用的研究进展进行了综述。首先,从地基土的剪切模量、阻尼比和非线性行为等方面对地基土动力学特性研究进行了介绍。其次,对弹性地基模型、弹塑性地基模型和多尺度耦合模型等土与相邻结构动力相互作用模型进行了详细探讨。接着,从现场观测和监测技术、减震和隔震技术以及综合方法和多学科研究在该领域的应用等方面进行了概述。最后,对土与相邻结构动力相互作用研究领域的未来研究方向进行了分析。

高性能土工格栅加筋土挡墙数值仿真与参数分析研究

以西南地区复杂环境下土工格栅加筋土挡墙为工程依托,采用有限元软件进行数值模拟,研究不同设计参数与不同地震荷载作用下加筋土挡墙受力变形特征。研究表明,随着土工格栅抗拉强度、土工格栅长度的增加,挡墙的变形逐渐减小,以水平变形为例,高性能土工格栅较常规土工格栅减小量为42%,筋材长度由6 m变化为10 m,减小量为14%;随着土工格栅竖向间距的增大,结构变形逐渐增加,同样以水平变形为例,当土工格栅间距由0.6 m增大至1.2 m时,增幅约为29%。研究结果表明,土工格栅抗拉强度是影响加筋土挡墙稳定性的重要因素,筋材竖向间距的影响次之,而筋材长度对结构变形特征的影响较小。在水平与竖向地震荷载作用下,加筋土挡墙的变形量随地震加速度的增加而增大;相较于普通土工格栅,高性能土工格栅限制加筋土挡墙变形行为更显著。

再生骨料混凝土在荷载-冻融条件下的多场耦合数值模拟

由于混凝土服役时通常处于多因素耦合环境,单一的冻融循环场不能反映服役混凝土的工作状态。考虑了不同新、老界面渗透率、不同降温速率和是否存在外加荷载等因素,分析了再生混凝土第一主应力分布、孔隙水压力、各细观成分应变参数的变化。通过Python编写再生混凝土的二维随机骨料模型,利用Python对Comsol进行二次开发,从细观层面上分析了荷载-冻融循环作用下再生混凝土的性能。结果表明:新、老界面渗透率过高会导致试件第一主应力下降,导致砂浆发生受拉破坏;降温速率过快导致孔隙水结冰速率提高并使结冰量增大,水相变引起的体积膨胀导致孔隙壁受到更大压力;外加荷载的存在加快了冻融过程中老砂浆与新水泥基质的剥离。

交通荷载对双井子堡古城墙振动影响的现场实测与数值分析

由于古建筑结构材料特殊、历史悠久且文化内涵丰富,其在交通振动下的动力响应规律研究成为古建筑安全性研究的重要内容。针对古城墙在道路车辆运行影响下的振动高程效应,以及结构的安全性评估问题,基于多种工况开展振动特性的现场测试和振动高程响应机制的理论分析,结合数值模拟方法,并根据相应的安全判据和允许标准进行了研究。结果表明:道路交通荷载影响下古城墙的振动主频率范围为5~25 Hz,城墙顶部振速大于底部振速,顶部的放大系数范围为1.08~2.21,振动放大效应主要受车辆载荷和行驶速度的影响;随着模拟车辆载荷以及行驶速度的增加,城墙质点峰值速度放大系数fPPV增大,振动放大效应明显,fPPV处在1.02~1.77之间。通过对fPPV增量ACI(Amplification Coefficient Increment)进行分析,表明车辆载荷对振动高程效应的影响程度大于车辆速度;对模拟结果以及现场实测数据进行拟合,发现在交通振动激励下城墙底部和顶部的振速存在一定的线性关系;根据现场实测数据与数值模拟结果,对古土城墙的安全性进行了评估,提出了基于通行车辆交通管理的古土城墙防振、减振措施。

甘肃秦长城遗址主要病害及分类保护研究

基于对甘肃境内临洮到陇西段秦昭王长城的实地调查,总结了秦昭王长城的历史背景和建造方式,分析了其现状及主要因素导致的病害类型,以及病害发展的相互促进。随后,根据秦昭王长城的文物归属及留存状况,提出了分类保护的思路。这样的目的是将秦长城的保护与其文化、科研和教育功能结合起来,并选择技术有效、经济可行的保护和价值开发并行的保护模式。

土坯力学性能及受压本构模型研究

为获取传统土坯受压应力-应变特性,确定其数学表达式,针对湿制法和干打法制作的土坯开展了单轴抗压试验和三点抗折试验。分别从抗压、抗折强度、破坏机理以及应力-应变关系等方面分析了两类土坯的力学性能。结果表明,普通砌墙砖的抗压及抗折试验方法均适用于传统土坯,干打土坯的抗压强度为湿制土坯的3倍,抗折强度为湿制土坯的1.3倍,但湿制土坯的断裂能为干打土坯的2.5倍。受压初期,干打土坯的应力-应变曲线存在因土料压密而导致的下凹段,而湿制土坯未表现出该特性。基于两类土坯单轴受压状态下的应力-应变曲线特征,提出了土坯单轴受压本构模型,该本构模型与试验数据吻合较好,可用于土坯砌体结构的数值模拟研究。

网片材料增强土坯砖墙抗震性能有限元分析研究

为了确定一种适用于施工的经济性土坯砖墙增强方案,通过有限元软件ABAQUS,分别建模不同配置方式和不同配纤率的土坯砖墙增强模型,对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究土坯砖墙体在地震作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征以及墙体的水平承载力和变形能力等。研究表明网片材料的加入使得土坯砖墙体内部应力重分布,弥补了土坯砖抗拉强度低的特点;无论配置方式变换还是配纤率变换,土坯砖墙的破坏模式依旧属于剪切破坏;通过量化网片复材增强土坯砖墙抗震性能,其最佳配纤层为间隔一皮砖配置,配纤率为0.338%。

改良生土技术下的浙江省乡村建筑物化阶段减碳策略

针对当前浙江省乡村建筑物化阶段碳排放长时间处于较高水平的问题,在调整材料配比、做法的基础上,改良传统生土技术.首先,在建筑材料生产阶段,使用改良夯土、改良三合土、竹片泥墙、轻质填充土、生土抹面等代替工业材料;然后,在材料运输阶段,通过就地取材代替车辆运输;最后,将节省的造价用于抵消碳汇.为验证技术的有效性,依托泥土学校进行实践,研究结果表明:用改良生土技术建造乡村建筑能够在浙江省发挥显著的减碳作用,在浙江省乡村建筑物化阶段运用改良生土技术具有巨大减碳潜力.

衬砌-锚杆加固碹窑民居的力学行为及稳定性分析

为了提高碹窑民居的安全性能,提出了一种碹窑民居衬砌-锚杆加固技术,通过数值模拟研究方法,分析了加固碹窑民居的力学行为和稳定性能,研究了加固体系的力学机制。结果表明:衬砌结构作为传力构件,可与拱券结构共同传递窑顶自重荷载。加固结构可有效减小接触面的切向应力,同时改变切向应力的分布形态。碹窑民居加固后,最大强度折减系数由2.0增加至5.6,其稳定性能显著提升。衬砌结构左、右两侧拱顶、外侧窑腿及拱脚部位弯矩较大,该部位钢筋网应适当加密,以增大弯矩承载力。

生土结构房屋的承重夯土墙体抗震性能试验研究

对村镇建筑中使用的生土结构房屋承重夯土墙的受力及抗震性能进行试验研究,设计了三片夯土墙试件.对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征以及墙体的水平承载力和变形能力等.通过对比试验,分析了构造柱、圈梁在夯土墙体中的作用以及土中掺和料对墙体受力性能的影响,指出影响夯土墙抗震性能的主要因素及一些施工中应该注意的问题,提出夯土墙承重墙体的抗剪承载力计算公式.

走向生土建筑结构

讨论生态文明时代给生土建筑带来的历史机遇与挑战,叙述生土建筑的国内外研究现状和其震害特征,提出生土建筑在我国的发展趋势和要求:以新农村建设为契机,秉承传统生土结构的精髓并借鉴国外先进的研究成果,积极探索符合当代人生活模式的生土建筑形式以及满足抗震要求的生土结构形式。

秦始皇帝陵防洪堤调查研究

秦始皇帝陵因其宏大的规模、科学严密的布局、丰富多样的艺术内涵为世人瞩目,吸引着大量学者研究。秦始皇帝陵园防洪堤作为保护秦始皇帝陵不受季节性洪水冲击破坏的最主要防线,其重要性不言而喻。首先查阅了古籍和考古报告中防洪堤相关记载,结合秦始皇帝陵园所处位置及骊山自然气候环境,系统梳理了防洪堤的起源、功能与现状。之后通过多次实地考察与走访村民,确定了防洪堤的地理位置、整体走向及外观尺寸。结合文献记载、时代背景与遗址现状,对其所采用的夯筑工艺进行了合理分析。最后,基于遗址所存现状与前期工作,完成了材料特性研究和动力性能试验,进行了抗震仿真分析等多角度研究。

城市桥梁邻近既有高速铁路隧道工程设计要点分析——以解放大街工程为例

通过对新建桥梁工程边界条件、与铁路安全相关的工程控制标准的理论计算、施工及运营期监测、其他铁路防护措施等几个方面的探讨,同时结合解放大街实际工程的建设情况,简要总结了新建城市桥梁工程邻近既有高速铁路隧道工程的设计要点,为类似工程在设计、施工、运营阶段提供参考。

不同夯筑方法的承重夯土墙体抗震性能试验

提出适用于生土结构房屋承重夯土墙体新的施工方法,对采用不同方法夯筑的承重夯土墙体的受力及抗震性能进行试验研究,设计了3个墙体试件,分别采用传统水平分层夯筑、错层夯筑和加销键夯筑。对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究采用不同夯筑方法建造的夯土墙体在地震荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征,以及墙体的水平承载力和变形能力等;对比分析不同夯筑方法对夯土墙体水平受力性能和变形性能的影响。研究结果表明,与传统夯筑方法相比,错层夯筑法使墙体的承载和变形能力都得到提高;加销键夯筑使墙体的变形能力得到提高。