Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.


JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

   Cover:  <22>
      
Contents:  <14>

<<<                         CONTENTS                         >>>

Special Feature on the Construction and Its Control of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge (Guest Editor-in-Chief: Rong-qiao XU; Guest Editor: Qiang JING)

Editorial: Continuous steel box girders and reinforced concrete structures in the Main Bridge Project of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

Qiang Jing

DOI: 10.1631/jzus.A1900645 Downloaded: 262 Clicked: 359 Cited: 0 Commented: 0(p.249-254) <Full Text>

Chinese summary   <6>  港珠澳大桥主桥工程中的连续钢箱梁和钢筋混凝土结构

概要:作为目前世界上最长的跨海公路桥梁工程,港珠澳大桥在设计和施工中遇到了诸多难题,但它们都被一一克服; 在此积累的经验非常值得国内外同行借鉴. 为此,针对港珠澳大桥主体桥梁工程中连续钢箱梁的施工全过程的温度效应控制、结构性能预测和施工状态控制及钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀对结构承载力的影响,本专辑邀请了直接参与到港珠澳大桥建设的科研人员和工程管理人员来分享他们的研究成果和观点,希望能帮助读者了解相关研究工作并促进研究人员开展讨论,以推进该领域的基础研究和技术创新.

关键词组:港珠澳大桥; 连续钢箱梁; 施工控制; 钢筋混凝土结构; 钢筋锈蚀

Control measures for thermal effects during placement of span-scale girder segments on continuous steel box girder bridges

Jin-feng Wang, Jiang-tao Zhang, Zhong-xuan Yang, Rong-qiao Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1900310 Downloaded: 233 Clicked: 317 Cited: 0 Commented: 0(p.255-267) <Full Text>   <PPT>  93

Chinese summary   <4>  连续钢箱梁桥整孔安装施工全过程的温度效应控制措施

目的:采用整孔安装的连续钢箱梁对施工精度要求极高,而其在露天存放、环缝焊接和设置支座预偏量等环节会不可避免地受温度变化的影响而产生应力和位移,因此应引起特别关注. 首先,置于露天场地存放的钢箱梁节段各处受到的日光照射不均匀,由此产生的截面竖向温度梯度会使梁底临时支墩的反力分布出现巨大变化,从而影响箱梁节段的局部受力安全; 其次,因为环缝焊接会使相邻梁段结构体系从简支梁变成连续梁,所以在焊接过程中若箱梁顶底板因存在温差而引起了变形,则该变形在焊接后不会随着温差的减小而逐步消除; 最后,连接在箱梁底板上的滑动支座顶板在支座安装完成后仍会受温度影响而发生位移. 为了使永久支座在施工完毕后的顶底板中心线对齐,在安装支座时需要考虑这些位移并对支座进行预偏.
创新点:1. 发现温度梯度会导致露天存放的大节段钢箱梁下局部支墩反力的大幅度增加; 2. 发现在环缝焊接时箱梁截面温度梯度导致的位移不会在焊接后随着温度梯度的消失而减小,这是因为箱梁的边界条件发生了变化; 3. 提出了考虑温度效应的支座预偏量公式; 4. 针对这些温度效应提出了应对策略.
方法:1. 根据钢箱梁截面的实测温度数据(图3),建立连续钢箱梁施工全过程的有限元分析模型; 2. 通过有限元模型的计算结果,对钢箱梁在露天存放、环缝焊接及设置支座预偏量时的温度效应展开分析研究,并给出相应的解决方案; 3. 将解决方案应用于实际桥梁施工中,以验证所提方法的可行性和有效性.
结论:1. 钢箱梁在露天存放、环缝焊接及设置支座预偏量时的温度效应会严重影响钢箱梁的整孔安装施工,因此必须得到有效控制; 2. 利用钢箱梁截面的实测温度数据建立钢箱梁施工全过程的有限元模型,可对施工过程中的温度效应进行预测并据此提出控制措施; 3. 钢箱梁的成功施工验证了本文所提出的温度效应控制措施的有效性,这对同类工程的施工具有借鉴意义和参考价值.

关键词组:钢箱梁; 整孔安装; 施工过程; 温度效应; 控制措施

Refined analysis and construction parameter calculation for full-span erection of the continuous steel box girder bridge with long cantilevers

Jin-feng Wang, Tian-mei Wu, Jiang-tao Zhang, Hua-wei Xiang, Rong-qiao Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1900322 Downloaded: 226 Clicked: 360 Cited: 0 Commented: 0(p.268-279) <Full Text>   <PPT>  143

Chinese summary   <4>  大悬臂连续钢箱梁桥整孔安装的精细化分析及施工参数计算

目的:以港珠澳大桥连续钢箱梁桥为工程背景,探究适用于模拟全桥全施工阶段且具有高精度的空间有限元方法,并分析整孔安装的关键施工参数,从而高效准确地控制大型复杂桥梁结构的整孔安装精度.
创新点:1. 采用基于网格分离的空间强化有限元法,能够在保证精度的同时简化复杂结构的网格剖分问题,且适用于任意边界、构造及荷载的空间分析. 2. 在三维实体单元的基础上引入退化板单元,并对不同物理单元的本构关系矩阵进行修正,使其适用于薄壁结构分析. 3. 精确计算施工控制参数,以有效地指导连续钢箱梁的整孔安装过程.
方法:1. 采用空间强化有限元法,并引入退化板单元,对连续钢箱梁桥进行全桥全施工阶段分析. 2. 基于结构响应,计算相邻节段间的端面转角、节段预偏距和温差效应等关键参数以控制整孔安装施工精度,并与传统有限元法及工程实测数据进行对比验证.
结论:1. 相较于传统有限元法,空间强化有限元法更高效,且其精度满足工程要求. 2. 根据各施工阶段的结构响应,可以精确地控制梁段高程,以及识别和校核最不利荷载位置. 3. 精确地控制相邻节段在无应力状态下的端部转角、梁段预偏距和箱梁顶底板温差等施工参数,能够使梁段平顺连接,使最终支座处于正位状态,并避免温差效应的影响,从而实现对整孔安装施工的高精度控制.

关键词组:连续钢箱梁桥; 整孔安装; 强化有限元; 施工控制; 施工参数计算

Numerical simulation of partial-interaction load-deflection behavior of corroded reinforced concrete beams based on a segmental approach and evaluation of reinforcement corrosion level

Qian Feng, Guan-nan Wang, Yong-ping Zhang, Rong-qiao Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1900616 Downloaded: 221 Clicked: 293 Cited: 0 Commented: 0(p.280-293) <Full Text>   <PPT>  95

Chinese summary   <2>  基于分段法的锈蚀钢筋混凝土梁荷载-挠度特性数值模拟和钢筋锈蚀程度评估

目的:探讨在钢筋开始锈蚀后的混凝土梁荷载-挠度特性的变化,并利用荷载-挠度曲线反推钢筋锈蚀程度,进而为预测锈蚀钢筋混凝土结构行为提供新的依据.
创新点:1. 通过模拟钢筋混凝土的粘结滑移,建立计算荷载-挠度特性的数值方法. 2. 利用新建立的方法,评估结构内部钢筋锈蚀程度.
方法:1. 通过模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移作用,得到端部滑移量对应的作用于钢筋上的荷载值. 2. 将滑移量-荷载值关系导入钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线模型中,对受拉区混凝土开裂前后的钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线关系进行模拟. 3. 在不同钢筋锈蚀程度下对已知荷载-挠度关系曲线的钢筋混凝土梁进行荷载-挠度曲线计算,拟合出相似的荷载-挠度曲线,进而预测结构内部的钢筋锈蚀程度.
结论:1. 随着钢筋锈蚀程度的不断增加,钢筋混凝土梁的承载力明显下降. 2. 钢筋与混凝土的粘结滑移可以模拟钢筋锈蚀加剧后的挠度发展变化. 3. 利用新建立的数值方法可以有效地预测结构内部的钢筋锈蚀程度.

关键词组:钢筋混凝土; 锈蚀; 荷载-挠度; 受拉强化; 粘结滑移

Review

Review: Correlated necklace dislocations in highly oriented nanotwinned metals

Haofei Zhou, Pan-pan Zhu

DOI: 10.1631/jzus.A1900637 Downloaded: 160 Clicked: 291 Cited: 0 Commented: 0(p.294-303) <Full Text>   <PPT>  83

Chinese summary   <4>  择优取向纳米孪晶金属中的"链式"关联位错

概要:本文综述了择优取向纳米孪晶金属中"链式"关联位错(CNDs)的研究进展. 当拉伸方向与孪晶界方向水平,且孪晶厚度(λ)为1 nm左右时,关联位错会大量开动,引起材料持续强化. 在较宽的孪晶片层中,裂纹等初始缺陷可引起应力集中,诱发关联位错形核. 此外,循环变形也会促进关联位错在纳米孪晶结构中的形成,使后者具有与历史无关、稳定和拉压对称的循环响应. 最后,本文提出了择优取向纳米孪晶金属中与"链式"关联位错相关的潜在研究方向.

关键词组:纳米孪晶金属; "链式"关联位错; 孪晶界; 尺寸效应; 循环响应

Articles

Viscoelastic deformation behavior of cement and emulsified asphalt mortar in China railway track system I prefabricated slab track

Juan-juan Ren, Hao-lan Li, Xiao-pei Cai, Shi-jie Deng, Ji Wang, Wei Du

DOI: 10.1631/jzus.A1900525 Downloaded: 264 Clicked: 335 Cited: 0 Commented: 0(p.304-316) <Full Text>   <PPT>  111

Chinese summary   <3>  中国铁路轨道系统I型板式无砟轨道中水泥乳化沥青砂浆的粘弹性变形分析研究

目的:作为粘弹性材料,水泥乳化沥青(CA)砂浆的变形依赖于时间,且包含不可恢复变形,使得轨道板与CA砂浆层之间形成离缝,进而影响轨道的结构受力与变形. 本文旨在研究CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形规律,以期为轨道结构的维修养护提供参考.
创新点:1. 以粘弹性理论与时间硬化率分析方法为基础,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数; 2. 建立基于时间硬化率的中国铁路轨道系统(CRTS) I型板式无砟轨道实体模型,成功模拟了CA砂浆的粘弹性变形过程.
方法:1. 运用Burgers与四单元五参数粘弹性本构方程,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数,并验证该参数的合理性(图5); 2. 结合现场测试所得钢轨支点压力,统计分析得到有限元模型循环加载的幅值与周期(图11); 3. 通过仿真模拟,得到CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形,进而探寻CA砂浆的粘弹性变形规律(图16和17).
结论:1. 基于时间硬化率的分析模型能较好地模拟CA砂浆变形行为. 2. 随着CA砂浆初始弹性模量的增大,CA砂浆在粘弹性变形前后的应变差值逐渐减小,位移差值逐渐增大; 位移差值集中于0.2~0.6 mm,且变形敏感区域约为板端2.5个扣件间距. 3. CA砂浆本身粘弹性特征引起的不可恢复变形是导致CA砂浆层与轨道板之间形成离缝的重要原因之一; 在研究CA砂浆变形及损伤时,建议考虑CA砂浆粘弹性行为及其变形特征的不利影响.

关键词组:CRTS I型板式无砟轨道; CA砂浆; 初始弹性模量; 粘弹性变形; 时间硬化率

Effect of the uncertainty in soil-water characteristic curve on the estimated shear strength of unsaturated soil

Qian Zhai, Harianto Rahardjo, Alfrendo Satyanaga, Guo-liang Dai, Yan-jun Du

DOI: 10.1631/jzus.A1900589 Downloaded: 270 Clicked: 318 Cited: 0 Commented: 0(p.317-330) <Full Text>   <PPT>  96

Chinese summary   <3>  水-土特征曲线的不确定性对估算非饱和土抗剪强度的影响

目的:系统讨论引起水-土特征曲线不确定性的各种可能因素,深入探讨水-土特征曲线的不确定性对非饱和土体抗剪强度的影响,并总结采用水-土特征曲线估算非饱和土体抗剪强度所需要考虑的关键因素.
创新点:在采用水-土特征曲线计算非饱和土抗剪强度时,综合考虑水-土特征曲线的不确定性.
方法:1. 查阅文献,对比试验数据,总结造成水-土特征曲线不确定性的主要因素; 2. 依据现有估算公式,采用不同水-土特征曲线估算非饱和土抗剪强度; 3. 对比估算结果和试验测量值,讨论估算过程需要注意的关键事项.
结论:1. 同一土样在不同测试方法、不同试验环境及不同初始空隙比的情况下,所获得的水-土特征曲线可能表现各异; 2. 在估算非饱和土抗剪强度时,必须考虑土体的应力状态(或者空隙比),并对现有水-土特征曲线做必要修正,以保证在估算过程中所采用的水-土特征曲线能够真实地反映剪切土样的孔径分布.

关键词组:非饱和土抗剪强度; 孔径分布函数; 不确定性; 水-土特征曲线; 置信度

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