土木工程合辑.pdf
目 次 岩土力学与地基基础 基于有限差分 FLAC3D 的边坡稳定分析及工程对策……………………………韩 雪,安文博,赵子龙,杨文举( 1 ) 不同降雨过程特征下的库区滑坡稳定性………………………………………………………………阚 露,胡 鹏( 6 ) 基于改进灰色模型的边坡位移预测……………………………………………………………………孙世国,王 超( 11 ) 土质路堑边坡冻融浅层的滑塌机理与数值模拟……………………………………………武 鹤,刘莹莹,葛 琪( 15 ) 流体释出过程中饱和土体沉降变形特征………………………………………………………………陈 阳,周志芳( 20 ) 地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟……………………………………………………韩 雪,史秀文( 25 ) 阿勒锦岛岸坡非饱和土土 - 水特性曲线实验研究…………………………………周 莉,张庆海,韩 雪,赵子龙( 31 ) 一维稳态流下非饱和土主动土压力强度计算模型……………………………………………………陈 茜,郭光玲( 36 ) 深基坑开挖对邻近既有独立基础变形的影响……………………………………赵延林,朱庆潘,高红梅,杨 悦( 41 ) 吸力式沉箱基础极限上拔承载力的上限解……………………………………………………………………张庆海( 46 ) 桩 - 锚支护深基坑变形与内力的数值模拟…………………………………………………赵延林,侯朝亚,李 鹏( 50 ) 温湿环境下砂岩变角剪切实验………………………………周 莉,陈 栋,张庆海,张 娜,张颢缤,刘 伟( 55 ) 加温过程中缺陷花岗岩的耦合损伤………………………………………………高红梅,兰永伟,陈 勇,李长凤( 60 ) 热应力作用下缺陷花岗岩的渗流规律…………………………………高红梅,梁学彬,兰永伟,徐晓红,孟丽岩( 64 ) 基于渗透吸力的侵蚀黏土强度模型…………………………………………………………郭慧英,张志红,陶连金( 68 ) 列车作用下冻土路基动力响应的数值模拟……………………………………………………………董连成,李建飞( 75 ) 季冻区铁路路基温度场的数值模拟……………………………………董连成,徐 禛,师黎静,申学金,高德领( 79 ) 青藏铁路北麓河段路基冻土特性的实验研究…………………………董连成,林玉娇,师黎静,高德领,徐 禛( 85 ) 地震作用下填方路基动力响应的数值模拟……………………………………………………………董连成,徐 禛( 91 ) 堆石料细观本构参数反演的 CLUMP 颗粒模型……………………………………………李守巨,王 颂,于 贺( 96 ) 混凝土细观本构模型参数反演的估计方法…………………………………………………王志云,李守巨,王 颂(102) 隧道与地下结构 地铁车站长距离密贴下穿既有隧道结构的地震响应…………………陶连金,闫冬梅,李积栋,郭 飞,周明科(107) ·Ⅰ· 土木工程·1· CRD+ 顶撑密贴下穿技术的地层适应性………………………………陶连金,黄凯平,边 金,安军海,刘春晓(112) 城市道路地下空洞病害发展机理及对路面塌陷的影响……………………………………陶连金,袁 松,安军海(117) 响应曲面法优化城市深埋隧道新意法设计参数………………………陶连金,安林轩,安军海,袁 松,许 淇(122) 近接长距离并行地铁隧道的地震响应特性………………………………………鲍 艳,李文辉,安军海,李晓霖(127) 基于反滤原理的地下结构抗液化处理方法…………………………………………………陶连金,索新爱,刘春晓(135) 地铁地下车站 - 土体 - 地表建筑相互作用体系的地震响应特性………………………鲍 艳,李文辉,安军海(141) 盖挖逆作地下工程变形及 AM 桩应用效果分析…………………………………鲍 艳,张 恒,陶连金,边 金(147) 跨断层施工中超大断面隧道的稳定性………………………………………………………赵 旭,刘洪秀,陶连金(152) 砂卵石地层管幕施工中地层扰动的数值模拟…………………………刘新建,张 倍,边 金,罗文江,赵 辉(159) 陆基 LiDAR 扫描隧道的点云拼接精度………………………………………………………………鲍 艳,王风杰(164) 盾构施工中地表振动的传播与衰减特性…………………………………………陶连金,马红红,郭 飞,王 忠(170) 可液化地基箱型框架地铁车站的地震响应特性…………………………………陶连金,王 忠,安军海,王焕杰(177) 地铁区间隧道穿越可液化土层的地震响应特性………………………………………………………………和杉剑(183) 单拱大跨预制装配式地铁车站水平与竖直的地震响应……丁 鹏,杨秀仁,高向宇,赵 继,石 城,吴 尚(189) 临近地上高层结构的地铁车站地震响应………………………………陶连金,刘 硕,韩学川,张 宇,吴晓娲(197) 轨道交通枢纽一体化结构地震响应的影响因素…………………………………韩学川,安 韶,张 宇,刘 硕(203) 粉细砂地层超浅埋隧洞管棚的支护效果…………………………………………陶连金,王兆卿,杨西富,边 金(212) 建筑结构 火灾下钢筋混凝土构件的可靠性设计………………………………………………………乔 牧,盖芳芳,赵继涛(217) 火灾作用下钢结构外伸式端板连接节点的热应力…………………………………姜封国,郑重远,李 国,孔 超(222) 天窗对中庭商厦火灾烟气流动与安全疏散时间的影响……………………………………刘新蕾,孙 威,沈 斌(228) 加劲肋对外伸式端板连接节点抗火性能的影响…………………………………姜封国,郑重远,孔 超,潘亚豪(235) 荷载比对短 T 型钢连接件抗火性能的影响………………………………………………姜封国,潘亚豪,郑重远(241) 门式刚架端板连接节点承载性能的有限元分析……………………………………………刘宝良,夏 军,张贵春(246) 六边形孔蜂窝梁挠度的实验与有限元分析………………………………………张春玉,沈 岩,赵延林,宋海通(250) 蜂窝轻型门式刚架固有频率的数值模拟与分析…………………………………张春玉,宋海通,沈 岩,韩 雪(255) 蜂窝钢板剪力墙地震响应分析………………………………………………………………袁朝庆,王义荧,刘 彦(261) 柱刚度对蜂窝钢板剪力墙抗震性能的影响…………………………………………………袁朝庆,王义荧,刘 彦(268) 大跨度钢结构的地震波行波效应………………………………………………………………………于文杰,李 成(275) 板与柱半刚接 - 防屈曲钢板墙简化计算模型分析……………………………杜文学,朱文波,李长凤,唐洪堃(280) ·Ⅱ· ·2·土木工程 某核电站穹顶模块吊装预案设计分析…………………………………于喜年,杨全军,王建国,崔 亮,陈 娜(286) V 形网壳结构屋盖风荷载模拟分析……………………………………………………………………张俊杰,袁文涛(291) 钢管 - 水泥土组合桩的抗拔性能……………………………………………………………………冯建光,何英萍(295) 带加强层钢框架 - 混凝土核心筒结构动力时程分析…………………………杜文学,唐洪堃,周 莉,朱文波(301) 工程裂缝扩展对现役混凝土结构受力性能的影响…………………………………………………王海军,高帅强(309) 轴心受压下 GFRP 管 - 型钢 - 混凝土组合柱的尺寸效应………………………………张云峰,吴紫阳,袁朝庆(315) 水泥圆柱试件断裂破坏的数值模拟………………………………………………罗新荣,李梦坤,李亚伟,杨 威(320) 混凝土强度对 CFRP 板加固钢混梁抗剪性能的影响………………………………………詹界东,黄隆琳,李 赛(327) 偏心距对 CFRP 布加固钢筋混凝土 L 形柱力学性能的影响……………………………詹界东,黄隆琳,邬亚滨(331) 上下组合式预制箱涵的配筋方法……………………………………………………………汪基伟,姚 燚,孔维良(336) 隧道混凝土管片接头极限状态抗弯刚度的计算模型……………………………………王志云,李守巨,李雨陶(342) 装配式再生混凝土剪力墙的力学性能………………………………袁朝庆,张瀚天,米琳琳,郝旭东,蒋光耀(349) 裂缝对预应力混凝土连续箱梁桥动力特性的影响…………………………………………………王海军,梁学彬(355) 钢框架 - 带缝钢板剪力墙结构的地震响应……………………………袁朝庆,王义荧,王志远,刘 燕,马 良(362) 约束型开洞双钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能………袁朝庆,王义荧,郝旭东,张瀚天,米琳琳,蒋光耀(371) 横向联接破坏对 T 梁桥荷载横向分布的影响………………………………………………李 科,李 涛,杜伟强(377) 不等肢十字形柱的力学性能…………………………………………………………………………滕振超,赵添佳(382) 尺寸效应对 GFRP 约束钢筋混凝土方柱力学性能的影响…………………………………詹界东,李 赛,赵德望(388) 灵关镇芦山地震建筑震害分析…………………………………………陶连金,田 健,刘春晓,郭 飞,王焕杰(394) 跨断层埋地变径管道抗震分析………………………………………………………………………薛景宏,娄彦鹏(400) 分层存储对地震作用下储罐地震响应影响的数值模拟…………………………孙 颖,祖红玉,郝进锋,计 静(405) 地震作用下核环吊动力响应模型的实验相似准则 ………………………………………………………李守巨,付佳星,王荣成,屈福政,苏 冬,刘大强,徐宏伟(412) 超高层建筑复杂塔冠结构的风压分布与等效风荷载…………………………………………………楚晨晖,王 浩(418) 两层多孔介质热 - 流耦合传热的实验研究……………………………杨 伟,顾东杰,陆 畅,付 超,郭鹤东(425) 约束 UKF 初始参数对 Bouc-Wen 模型参数识别的影响 …………………………………………………………………王 涛,吴 斌,孟丽岩,许国山,张 健,尹晓黎(430) 基于在线神经网络算法的结构恢复力预测方法…………………………………王 涛,翟绪恒,孟丽岩,左敬岩(438) 钢筋混凝土柱实验的 OpenSEES 建模参数敏感性分析……………王 涛,孙 严,孟丽岩,薛志成,杜文学(444) 基于多步恢复力反馈的实时混合试验 Runge-Kutta 算法……………………孟丽岩,王 涛,韩木逸,曾 聪(450) ·Ⅲ· 土木工程·3· 24 1 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 1 FLAC3D 1 , 1 , Vol. 24 No. 1 Jan. 2014 1 2 , (1. , 150022; 2. , 061000) ,, FLAC3D ": 3052 CE ,,¡¢£¤ ! ¥。 ¦§¨:©ª«¬®¯°±²³´、µ¶·¸¹º»¼½¾¿ÀÁ ¿ÃÄ,ÅÆÇ;«¬®ÈÅÆÇÉÊ。 Ë, Ì Í ÎϤ«¬®È Þßàá âã。 ÐÑÒÓÔÕ, Ö×ØÙ«¬®ÈÚÛÜÝ #$%:; ; «¬®; ßàá doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 01 023 &'()*:U416. 14 +,-*:2095- 7262(2014)01- 0103- 05 +./01:A Slope stability analysis and engineering measures based on finite difference method FLAC3D HAN Xue1 , AN Wenbo1 , ZHAO Zilong1 , YANG Wenju2 (1. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. China Chemical Engineering First Geotechnical Engineering Co. Ltd., Cangzhou 061000, China) Abstract:This paper, drawing on the engineering background typical of CE segment slope collapse in Hegang 3052 project, describes the numerical simulation of slope stability using the FLAC3D finite difference method and combined with field monitoring data, the exploration of the causes and influencing factors triggering the slope deformation destruction, and the consequent application of the corresponding engineering countermeasures. The results suggest that the sharp reduction of shear strength produced by the softening of local soil interlayer in white pulp slope due to water, and the resulting occurrence of po tential sliding surface of slope failure are mainly responsible for slope deformation and failure; the distri bution of white pulp soil is the main factor controlling the slope stability. It follows that the further con struction implies the necessity of achieving an accurate and detailed survey of the distribution of white pulp soil and controlling the slopes found in the areas with concentrated distribution of white pulp soil, by virtue of cutting slope and reducing load, as is dictated by actual engineering geological conditions. ning Key words:finite difference method; slope angle optimization; white pulp soil; cutting slope lighte 2345: 2013 - 12 - 31 6789:;: (1969 - ) ,,,,,:¡,Email:hanxue69@ yahoo. cn。 土木工程·1· 104 # " ! Í , , 、 [1] 。 , 。 , , ,¡¢£¤¥, ¤¦§、 ¨ ©、ª« ¬ ® ¯ ° ± ² ³。 ´ µ ¶ · 3052 ¸¹ CE º»¼, ½¾¿ÀÁ ,ÂÃÁÄÅÆ, ÇÈÉÊ,º¬®ËÌÍÎÏ。 1 1 1 ë Î Î 1 24 2 0 3 :&ç, 、 , ,&}、 , , &}è, Ôç。 4 :&ç, 、 , ,µ&ï}èº,、、 ,ç,Ôç。 3 4 (è, 2 Ð。 CE ÐÑÒÓÔÕÖ× ·,ØÙÚ¤ÛÜ¢£ÝÞÑß,Øà áâãäåæçèéêëìíîïÈÉ。 (1) ðñòó, ôõö÷øäåæ ùìúìû {ý。 üý þÿà~ï}êë| (2) ìú£[\]ü^_°[à~ Fig. 2 2 2 Geological structure distribution 2 1 Âá 20 ¢£ 40 %¤, ¥±¬¦§ `°îï,ï}@?~>=<ì。 (3) ;:、:、{/àï}ç.-, ¨©ª, «¬® “ ¯ ° ” 。 Ï $ +*)(,ú'Ùêë ± [2] ∫ v dV = ∫ v n dS ²³´ÁÂà Ó:。 éÈÉ 1 Ð。 V i,j S i (1) j µ¶·、 ³´ÁÂà dv i 1 = F < l > ( t,{ v i< 1 > ,v i< 2 > ,v i< 3 > ,…,v i< p > } ,k) , dt M < l > i l = 1,n n (2) ÛÜÂÃ, ú ³Ç²³@ÛÜ·¸。 ¢¤ ¹ÂºÊß»¼, ½¾¿À°ÁëîïÂÃ。 ÂÃÊßÄÅ Æ, Dz³éÈ ºÉÁÊËìé̺,Íε¶Ï³*Ð,¬¦Ñ 1 Fig. 1 1 2 Full view of landslide Ò±µÓ¸Âà 3 Ð[3] 。 CE ±º¢、 ¢¢í。 ú¾, ^@ ~±ç~: 1 : è, ~ , , µ ,µ&、 、 º, } 、}, ï, 。 ç& }è,,。 èº,º、,ð, 。 2 :§&ç, 、 , ·2·土木工程 。 «°Ó¸Î 3 Fig. 3 Solving process 2 2 Ä,:Å£ÆÇ FLAC à FLAC3D , 、 4 Soil parameters used in numerical simulation φ/ (°) ¼½/ (°) E/ MPa σ t / MPa 91 14. 2 1 4 0. 01 18. 4 82 17. 1 2 150 0. 23 À ª©Á¨ 18. 8 18 38. 0 4 180 0. 24 À Á©ª¨ 18. 5 77 19. 6 2 160 0. 22 20. 0 45 2. 0 1 3 0. 01 c / MPa ¾¿ 19. 0 À Á©ª¨ ρ/ kg·m - 3 。 È ¨ 1 Table 1 , 105 3D Á1  3 «¬Â®¯°, 4 Fig. 4 Slope threedimensional numerical analysis model and monitoring point arrangement h = 15 5 m, ± 0 m, 19 000, CE ( y ) × ( ) × , z , x ( ) = 100 m × 60 m × 15 5 m。 ,, [4] , 、 。 , , [5] ,(3) 、(4) 。 C′ = φ′ = arctan c , F à ÇÄÈ。 3 1 È, à x 5 ËÌ, y Ï [1] Ó Ðµ 6 ˺,x , y、z £ ,¡ Íγ´, 5 5 mm ¤¥。 ¶¥¶Ñ·¸¹Ò , ¶¥ ¶±²¼,x ( 7) Ú½¢ Fig. 5 5 x x axial displacement nephogram of slope ¢ ¤¥。 ¦ 。 § 12 ¨ ¢ ¤¬®£ , ¡ ©ª 25 m, ¡«©ª¢ 30 m。 [16,34] m φ———; , ¤¥¤Ê。 ² Û,¾£Ðµ¢Ä¿À。 (4) c———。 ,ÔÕÖ×, غ»×Ù。 ² : F——— , ; 5 ¤ 6 ɱ (3) ( F1 tan φ ) , Ä, ÅÆ ±¤Â « ¯, ° ¤¤¥±²³´ ¤µ 。 ¶¥·¸、 ¦¤¹§, ,º» 1。 Fig. 6 6 x x axis of slope to principal stress nephogram 土木工程·3· 106 ¨ © ª « ¬ ® ® 11 mm , , ° 24 ± ¯ 。 , , [6 - 7] , 。 10 , x ( x ) 1 0e4 2 0e4, x , '7 Fig. 7 、 。 ]vz{ Triaxial stress 8 。 , , , 。 ' 10 Fig. 10 EA x vwFz{( nopqk) x axis of slope to principal stress nephogram ( considering white paper clay) Fig. 8 3 2 '8 EA|K}(O(16 m ~) Slope plastic distinguish layout (16 m cutting plane) 11 。 , ,; , 。 nopqkrstu8i 9 10 , x 。 '9 Fig. 9 EA x vwxy( nopqk) x axial displacement nephogram of slope ( considering white paper clay) 9 ,y [16,34] m ·4·土木工程 ' 11 EA|K}(O(16 m ~,nopqk) Fig. 11 Slope plastic distinguish layout (16 m behind cutting plane,considering white paper clay) 12 J19 。 ¡ , , ¢ £ 。 £ ¢ ¡ , ¢ £ ¡£ ¢§ 。 £¤¥¦ ß 5 ©ª 3052 CE ¨«¬®¯, 3D °±²³,´µ FLAC ¶· ¸¹»。  à ¿。 ¦§¥¨, »¢¸¹ÄÅ 。 (2) ¥ 12 Fig. 12 ,¸¹º»,¼½¾ ¡,¢: (1) ¥¿ÀÁ 4 107 à,:´µ FLAC ¸¹¡ 3D Ý1 Þ J19 ( ) J19 diagram of measuring points ¿。 ¦§¥¨, ¹ , £¤。 : , 、 、 [8 - 9] 。 、 、 、 , , 、 。 , 15 m , 。 。 , , , , 。 、 [1] . 20 Æ [2] , Î Ê [3] , ¦ . FLAC3D [ M] . Ï: Æ , 2011. Ð. ë¬[ D] . Ë, 2011. Ð. FLAC3 D Ñ[ M] . Ï: Ò, 2008. [5] Æ, , ¡ ¢, . ££ [6] ¥¦§, ¨©ª, « ¬, . ¢Ã «¬[ J] . ¤ Ë, 2013, 34(4) : 1140 - 1146. ¸¹ÀÁ———Ó®¯°±²³´ 。 , , 3052 , ¡¢: (1) £¤, ¥; (2) ¦§¥¨, 1∶ 2。 ËÌËÍ, 2007, 26(3) : 433 - 453. : [4] ÇÈÉ[ J] . £¤, [ J] . ÔÕË, 2011, 26(1) : 26 - 28. [7] ¥µµ, ¶·¸, Ö¹, . º«¬ II. » ¼ [ J] . × Ø Ù ½ Ò Ú Ë, 2012 ( 5 ) : 40 - 43. [8] Ö¾. ¡¡«¬Ì[ D] . ¿À: Á ÂÚ [9] Ö Ë, 2008. Ã, ÄÚÅ, ÆÇÈ. ÛÜ ¢ É£«¬[ J] . ËÍ, 2007, 29(5) : 760 - 764. ( ) 土木工程·5· 24 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 9 Vol. 24 No. 5 Sep. 2014 ( , , 610000) ":。 。 ,, ! ¡¢£¤¥¦。 §¨©ª:«¬,¡¢ £¤¥¦®¯°±²³´µ、¶ ·¸、¶¸· 、¢£、´¹。 ¬, «º»,¢£¤¼¶¹±½µ¯。 ¾¿ÀÁ´µ, ÂÃÄÅÆÇÈ。 ÉÊË¢£¤ÌÍÎÏÐ 。 #$%:; ¢£¤; ; ¾ÑÒ; doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 05 020 &'()*:P642 22 +,-*:2095- 7262(2014)05- 0529- 05 +./01:A Study on stability of landslide in reservoir area under different rainfall processes KAN Lu, HU Peng ( Southwest Geotechnical & Design Institute of China Nuclear Industry, Chengdu 610000, China) Abstract:This paper follows from the acceptance that rainfall occurs as a one of the main contribu tors to most landslides and introduces the division of the rainfall process into five different types based on the different change laws underlying rainfall intensity through the rainfall duration. The paper goes further by analyzing a typical soil landslide occurring in a hydropower station’ s reservoir on Lancang River, sim ulating the seepage field of the slope subjected to different conditions and investigating the effect of the rainfall process on the stability of the reservoir landslide. The investigation reveals that the constant reser voir water level suggests the occurrence of the five rainfall processes which tend to influence the stability of landslide in the order of the effects varying from big to small, such as, the increasing type, the first strong and then weak type, the first weak and then strong type, the constant type, and the decreasing type. In the case of the constant rain process, landslide would have such stability as first decreases and then increases, depending on the rise of the reservoir water level. The earlier stage of reservoir storage and the increasing type rainfall pattern mean the greatest landslide danger. The study would provide a ba sis for a better evaluation of the stability of the reservoir landslide. Key words:landslide; stability; rainfall process; water storage stage; seepage field 2345: 2014 - 07 - 10 6789:;: ·6·土木工程 (1988 - ) ,,, ,,:¡¢£ ,Email:442789662@ qq. com。 530 0 ! 0 1 2 3 © © 4 24 5 Î ³Ã_¤æ}, «±´*µ¶。 ¡¡¯°Ö ª«±$¹ºô,¡¬á¹,·®æ}¨© ¸Õ?|æ},$¹ºôª¡¯° , 、, [8] 。 。 [1] ¡¢£ 。 ¤¥, ¦§¨©ª«¡¬®、 ¯°、 ±²³、 ´µ ¶·¸¹º´»¼½¾, ¿À¡Á [2] ÂÃÄÅ。 ÆÇÈ ÉÊ “ ËÌÍÎÏ ” ÐÑ, Ò¡ÓÔÕÖ¡、 ס、 ¡、 Ø¡ÙÚ² ³,ÛÜ¡ÝÞßà¡á¹®â,ãäåæ [3] ç°èéêÍë。 ìíî à Fig. 1 ñô, «¡¬®» ¼½¾Ò¡ÓÔÕõ¡Ø¡öÚ÷ø, ùú 1 Five representative rainfall patterns ïðñòÔó¡Á ÿ~}¡|¯°。 «¡¬®、 ¯°¶¹º´»¼½ Ú¡²³*æ}¨©¡#: (1) ¯³。 ¡¬® ûüýþ³ [4] {[\ ¾á¹è]æ^_´ 。 {`[ [5 - 6] ø@·¸¹?>=<;:;³/.¹?-, ¹。 ºù)×, æ}¨©Õ?| æ}→¤æ}→?|æ}。 ¯° (2) ¯³。 ¡ù)×, ¡¯° 。 æ}¨©Õ¤æ}→?|æ}→¤ 。 ã½¾,+*è·¸*© ©}衬®、 ¯°¶á¹øéê Ö¹ Õá¿À,_¡ù)ס ¯°_,«è¡ù)(Ôó。 ³。 ¡¯°» ?|æ}→¤æ}。 , ×, ¡¬® , ¡¯° ãÝ,'¡ù)è¡á¹、 ÝÞ '。 ù)×, &%,¡, Õ , ¡& Ýÿ'ÂÃä,Ë,¿À' ¡ù)è$^_´ ëл¼ &Í 。 > ª [7] >Ø¡;¿À, , ¡ æ}。 (3) 。 æ}¨©Õ (4) ³。 ¡¯°»Ö。 æ}¨©Õ ¤æ}→?|æ}。 (5) ^_³。 ¡¯°Ý。 æ}¨©Õ ¤æ}¼?|æ}。 2 2 1 - ÛÜ¡ù)ס¯° ¬®ÝÞß à,Ò¡ÓÔÕÚ²³,¿À¡ù)( ½¾·¸¸*µ.®¸Ò,+*½¾ §。 ,+* $¹º´¿Ý¿Ý。 , Õ& À¸°',Á·¸¹º´ÊÂà 。 ¹?ù)×, ·¸Äݸ &' öè ^_´ÉÜ。 1 ,,+*Õ¶。 ÕÅ·¸¹? @¸¹?Æå£Ç,_´*¤¸ ÛÜ¡¯° ( I) ®âÝÞßà', ¡|¡¬®( t) Ý¥É#,Ò¡ù Õð,·¸ÕÈð,¶´*¼ÉÊ ¼,˸@·¸Ô}¼。 )ÓÔÕ¯³、 ¯³、 ^_³Ú²³,¡¢ 1 £。 ·¸×¹ºÌ@$Í ô>Î。 Ï$ÍôÖ®, ÐÑ]Ò ³、 ³ ¤æ}( ²æ} ) ?|æ} ( ¥²æ} ) Ï#¹?-¦§ö²æ}¨©。 ¡¡ ×ÓÔ,Åüù¼ÝÖ, ¹??°ÕÖ° , ¹ºÌÖ。 ·, ª,|í×Ð@Ø ¯°ª«±$¹ºô,¬Ô¡á¹,® ¬Ô«¼¯°?¶±±²。 æ}¨© "_à,Ù¨©#ÚËÛÜÊ·¸Ô [9] ÿÝ») : 土木工程·7· ¾5 Ù Û, Ú k H k H H + =C , x z x z x z t [ ] [ ] (1) ,H ,H = h + h1 ;h , ,;h1 ;k x 、k z x、z , , h , h ;C , , 。 - H( x,y,0) = φ( x,y,0) 。 ( : ) ¦ NW60°, ¦¶¾¿ÀÁ, »¦ 500 m。 ¦ ÂÃ, ¼ÄÅÆǹ º,ÈɽÊËÌ,¾ÄͦÎϦ¿· ,¦ÎËÌÐÑ, ¦ÒÓÀÔ ( Õ 2) 。 Ð×, 20° ~ 25°,غ»ÐÙ, 30°。 ÁÁ T2m ÚÛÜÁ, ÝÞÜÁ、 ÛÁ。 ¦ Ö Î»ÂßàáÃÎ, âÁ T2m ÛÁ。 Ä、 。 (2) ( ) , Γ2 = h( x,y,t) , (3) = q( x,y,t) 。 (4) h n Γ1 2 2 、 。 SEEP / W , ¡¢,£¤£¤ ¥¦§¨©, ª, « - ¦ ¬®¯,¦¬® F ¥: tan k h n φ R tan φ′ ∑ { c′βR + [ N - u w β tan φφ′ - u a β ( 1 - tan } tan φ′ ) ] b b ∑ Wx - ∑ Nf + ∑ kWe ± ∑ Pd ± ∑ F A a , (5) ,β ° ,R ¦°,N ±,φ′ b ,φ ² ¡¢£ ¡ ,c′ ,u a ¤,u w ,W ³ ,x ¥¦¦°¥§¨,f Fig. 2 3 2 Landslide configuration êë¼,x A §¨。 ˵¤ì ,ËÌÍçíîÎÏ, 670、750 810 m。 Ë·²³·¥ ÁÐѵïæ、 ïæ¤ì, ð, Ð,ñÒ 900 ~ 1 700 mm, ò [10] 221 2 mm 。 óô®õÓ Ö 200 mm,ÔÕ 24 h。 Ö ÔÕ¤¥, ÇçÓõÓ ¼¼±,®Ö 15 Ó×Ø,。 ¶±´¦¦°¥°ª§¨。 3 1 ãµÅÆäå,ǦÁ、¦æ¦ çÈ,ÉèéÊ, Õ 3 ·, ,H A §¨,P ¶¯¬®,d ¶¯¬®´ ¦¦°¥°ª§¨,F A ¶±,a 2 §¨¦°¥©ª§¨,kW ´ ¥ µ«¬®,e ¥¦¦°¥©ª 3 k F = 531 :£¤¥Ë¦¬® ±¦ ² ³ · ´ µ, ¦ ¶ 150 m,¦·¸²³·¸ NE30°,µ¹。 ¦¢¹º,º»¼ 650 m,½»¼ 930 m,» ·8·土木工程 3 Fig. 3 Calculation model 3 3 3 3 1 ¨ 810 m , öõÓ£¤¥ 532 ® ¯ ° ± ² ³ ³ µ 24 ¶ ´ , 4 。 4 ,, 5 。 , , :; , , 24 h , 、 、 、、 , 。 ; ¡ ,, , 。 24 h '5 Fig. 5 seepage after 24 h’ s rainfall 670 m , ¢£, 6 。 , , ¤¥¦§¨© 。 Saturation line and velocity vector of 3 3 2 >? 24 h \defgEFhijk ¤ ª, 。 ; ; «¦。 Fig. 6 ' 4 >? 24 h \]^>?_`aCABbc Fig. 4 Nonsaturation zone after 24 h’ s different rainfall patterns '6 lmnog>?pqa#n Relation between stability coefficient and duration of rainfall 2 h 。 ¬, , , ,¬ 。 2 h 土木工程·9· ï5 ð 533 ñ,á:½ò ,, 16 h , , 4 。 , ; , 。 。 ,, 。 (1) , ¯º » 、 、 、、 。 (2) £¤± , ° 。 ¡ 24 h , 、 、 , , ; 、 、 。 , , , , 。 。 3 3. 3 (3) ±, 。 , , 、 ,。 , [11] , , , , , 。 , , ¡¢, 。 £¤、 ,¥ 24 h ¦§¨© ª« ¬,¨ 7 。 7 ®,¯ ,,°® 。 , ±, , , ²³´。 µ¯ , , 。 , £¤ ,¶·¸¹。 , ±,¯ 、 、 。 ¼½¾¢ £¤ , £¬ , ¿À。 : [1] ÉÊË, [3] ÑÒÓ, [4] . ÌÍÌÈËÎ[ J] . ÇÏ ÐÈ, 2004, 12(2) : 118 - 123. Ô, . ¥Õ¦Ö×à ØÙÚÛ[ J] . ÇÏÐÈ, 1995, 3(2) : 60 - 69. ÜÝÞ, ß, à, á. â¡ 1709. [5] ã äåæ[ J] . , 2007, 28(8) : 1705 - ÜàÝ, ܧ, . ç ©¬â¡ Ϩ¢ - ¡¢ ¢ äåæ[ J] . , 2010, 31(3) : 903 - 910. [6] ܪ, Ü, . «¬ç ä ÚÛ[ J] . ¤ÇÈ, 2005, 24(20) : 3788 - 3795. [7] TUNGLIN TSAI. The influence of rainstorm pattern on shallow landslide[ J] . Environmental Geology, 2008, 53(7) : 1563 - ÚÛ[ J] . ® [8] Ü®, ¡¢. â¡ [9] FREDLUND D G, RAHARDIO H. ç [10] ÏÐÇÏÐ, 2006(6) : 40 - 47. [ M] . £ ¤, ¥. ¦§: Áè¨Ç鮩ê, 1997. ª , «¬, ®¯°. ¯°Õ¢ ±± ½ Ú Û [ J] . ëì¥Õ, 2008, 39(17) : 67 - 70. ܲ³, Ý, ´µ. ×ÃäíÅîå æ[ J] . , 2005, 26(5) : 769 - 773. Relation between stability coefficient and height of water storage level ·10·土木工程 . 20 ÁÂÃÄÅÆ[ J] . [2] [11] Fig. 7 ¤ÇÈ, 2007, 26(3) : 433 - 454. 1569. 7 、 、 ( ) 27 1 Vol. 27 No. 1 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 1 Jan. 2017 , ( , 100144) ": ! , ,。 : ¡¢£,¤¥¦§。 #$%:; ¨©; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 01. 013 &'()*:TU457 +,-*:2095- 7262(2017)01- 0060- 04 +./01:A Improved gray modelbased slope deformation prediction Sun Shiguo, Wang Chao ( School of Civil Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China) Abstract:This paper seeks to improve the prediction accuracy of traditional gray model subjected to external disturbance in longterm prediction. The improvement is obtained by quadratic fitting of gray pa rameters and the application of dynamic metabolic theory, coupled with the actual engineering. The result shows that the improved gray model boasts a higher prediction accuracy and promises a practical applica tion. 0 Key words:slope; deformation prediction; gray model; dynamic metabolism; quadratic fit ¦ö、÷ÐÔ¦øÕÖùú»¼½¾ ¬®。 û üꩪýþÿ ~Ä}|{, é[Ô\] »¼½¾± »¼½¾ º¦,¿êâÔã^_`@Ù×Ø ?>=<,;:ÄÅ、/. -, ÃÄÅÆÇ ©ª¿ÀÁ ÈÉ,Ê»¼´Ë ÌÍÎ、¡ +*)。 ÒÓÔÕÖ×Ø ÙÚÎ, §Û ÜÚÝÞ。 ßàáÙâÔ©ªãÛ ©ªÃ, µ.°å (´Ú&%õ`ï$#"{, þ!× ©ª, é¿ ëìíîïðñòó, ôõ¡Ï 45ÆÇüê45 Ú678, 9AB, ºCDE, *ì)~F ϦÐѲ ä± °åÔæçè ê±½¾ 2345: 2016 - 12 - 27 6 7 8 9: ( IDHT20140501) :;<=>?: ( 41172250 ) ; (æ' 0123] ( 2012BAK09B06 ) ; (1959 - ) ,,¡,¢£,¤¥¦§¨,¤¥,©ª«: ¹©º,Email:ssg918@ 163. com。 Ú& ¬®¯°、±²³´µ¶·¸ 土木工程·11· ð1 ã 。 ,, , , [1 - 2] , 。 , , ,, ¡¢£ 。 1 1 1 GM(1,1) 20 ¤ 80 ¥, ¦§¨©ª [3] «¬ ,«¬®、 ¯«¬, °¢,±² , GM( n,h) , ³´ n °¢,h µ。 ¶®· §¨¢´,GM(1,1) [4] , ¸ µ 、 ¸ , ¹ º,»¼,²½ª¾µ¿ ,©À。 §¨¡¢,Á·ª¸ ¤¥, ÄÅÆæ §Ç¨©ªÈɪ, ³«¬®Ê˹º ¯Ì°±, ², ³Á·ÍÎÏ, ½Á·µÐ«。 £Â 61 ò¤ó,:¯éÁ·ÍÎ Ã ´µ¶·¸ Ñ [5] , ®¹ º Ì, » [6] ¹ ¼½, µ¶·¸µª ¾«, Ò ¿ À Á Â, à º Ó , GM(1,1) ¯«¬ÄÔ[7] 。 1 2 (0) (1) ÅÆ p , ÇÈ p ,u、v (1) ,P £É。 Ê A = p (0) (1) - v / u, B = v / u, ÙØ(2) ÚÛÜÝÐØ P (1) = J ³´, A () B , (3) 1 1 - u e 1 J= 。 e - u( n - 1) 1 ÙÍÞßÚÉØ(3) Ö A = ( J T J) - 1 J T y n , B [] (4) (0) (0) (0) T ³´,y n = [ p (2) ,p (3) ,…,p ( n) ] 。 1 3 GM(1,1) GM(1,1) Û½ÌÏ àá,±²×¸¨ÜÝÍεÐ,Þ ²½ß¡¢´,Á·ªâãÌÜàÄÆà §Ç©ª, áâäã¼Ñ。 åæ ,,Õª¨ ¦ ½´äã, ° [8] 。 ¯«¬ç½ßϸ p (0) ´Íè p (1) éê,ëªÛÍÏ (0) p (0) ( n + 1) ,±²Ù ¸ä [ p (2) ,p p (0) ( n + 1) ] ,ì ,Û (0) (0) ¸ Ï, ¸Û (3) ,p (0) (4) ,…, íå,ÒîÛ æï。 1 4 ¸ð¹ 、 çó¹ °Ú, ³´ ò ¹ ¶½ß¡¢´£, Ù ò c Þôò õ w ¤¥, òÚÓÔÕö¹ ï ñò¹ ¹ ò¹ ÑÄÔ[9] 。 2 ÷èø®·Íéùúûüýþÿ~}, ž| {ê[,÷è\]^, _ëìê, [`ì ËÌ£ P (1) ( t) = Ae - u( t - 1) + B。 (1) ²¾, , A、B à ¸ ,ÕÖÍÎÏÈÐÑÒ @, í ò ? 110 m, Å Ð > =, · < ; ¶ 15° ~ 20°,Ï:/.ë-,+î*)(', & ½×Ø。 ½ÓÔÕÖ×。 ÙØ(1) Ö: P (1) (1) = Ae0 + B, ð9ªÊ¡Añ( Q4 ) 、BÇCñ( Q4 P (1) (2) = Ae - u + B, P (1) ( n) = Ae - u( n - 1) + B 。 ·12·土木工程 %,$, ¥;#% 1 148. 6 mm, Å¡"!0 1,®·:ƳÃ234Ü56,Å7±ï8× ml (2) al + pl ) 、DEFB ) 、 G)HI、 0)HIö´) ÇCñ( Q HI,®ÙÊ¡Añ7BÇCñ7ºÛ,®· al + pl 4 Jö]K©LM, Å×NÙ`、 _°ìO 62 Á Â Ã Ä 、, 2008 11 , , , ,。 1 。 Å £ Æ 2 2 5 , ª«¬® # # 6、7 GM(1,1) 4 、14 2 。 , 4 # 、14 # Table 2 GM(1,1) Displacement prediction of improved GM (1,1) model of 4 # and 14 # monitoring points È 27 É Ç GM(1,1) 2 Æ 4# 1 Fig. 1 Dingjiafen slide 2 1 # [10] 。 GM(1,1) GM(1,1) matlab , 6、7 , 1 1 。 , 4 # 、14 # GM(1,1) Table 1 Displacement prediction of traditional GM(1,1) model of 4 and 14 monitoring points # # 4# mm 14 # 14 # 1 2010 - 01 0. 36 0. 36 2010 - 02 1. 34 1. 58 2010 - 04 2. 72 2010 - 05 2. 61 2010 - 06 2. 78 2010 - 07 3. 61 , 5 2010 - 03 2. 27 4 、14 , # mm 2. 07 2. 46 2. 92 3. 45 2 1. 34 2. 37 2. 54 2. 68 2. 82 2. 98 1 2. 48 2. 48 7. 26 6. 58 8. 50 14. 86 22. 35 26. 03 30. 00 9. 63 14. 57 22. 05 33. 36 2 7. 26 9. 61 14. 66 20. 14 27. 67 38. 01 ¬® GM(1,1) ¯ , “ ” 。 2 # # ¡,4 、14 ¢ ° # # 6 ¤ ,±,4 、14 ¦ - 24. 1% - 28. 16% , - 0. 67 - 8. 01 mm, ¥¦。 1、2 ¡, ²³ £,¨´§, ¬ GM(1,1) 2010 - 01 0. 36 0. 36 2. 48 2. 48 ¤ GM(1,1) µ¢ ,¡ ¤¶¥¢,¬£· 2010 - 02 1. 34 1. 69 7. 26 6. 13 ¥£,¤ 2010 - 03 2. 27 2. 02 8. 50 9. 27 2010 - 04 2. 72 2. 40 14. 86 14. 03 2010 - 05 2. 61 2. 85 22. 35 21. 23 2010 - 06 2. 78 3. 39 26. 03 32. 12 2010 - 07 3. 61 4. 02 30. 00 48. 61 ¸°¥, ´©¹º»¦§¨ ,©, ¢¼, 2 3 GM(1,1) ¢£ - 0. 35 mm,6 ¤¥¦ - 21. 94% , - 0. 61 ,4 mm;14 # ¢£ - 18. 61 mm,7 ¤¦ - 62. 43% , - 18. 61 mm,§¨©。 ® GM(1,1) ·«¬® GM(1,1) , 2 。 , “ ” 。 # ©。 7 , 6 ª , GM(1,1) 、 ¬ GM(1,1) 1 ¡, GM(1,1) ¢ 2 ¡, GM(1,1) ¤¥£,·«¬® GM(1,1) GM(1,1) ¤¥ ,¬® # # 9 £ ½ 4 、14 0. 098 - 2. 52 mm,·«¬® 4 # 、14 # ¬ £ 0. 106 2. 770 mm, ¾ ¯, ¿ ° ¥ 。 , ¬ GM(1,1) À¢, 土木工程·13· É1 à ¸¹·,:¡ ,。 GM(1,1) , ,, ,, 。 63 , 。 (2) GM(1,1) ,, , , 。 : [1] . ¡¢ [2] [3] a 4 # [5] [6] Fig. 2 3 , ¸¹·, . º »¼½[ M] . « ¾®³, 2011: 65 - 66. . ¼½° §¨ © ª [7] , À , . Á§ à , Å , , . GM(1,1) [ J] . Ħ¦´, 2016(01) : 88 - 92. b 14 # 14 、14 # , , . ´¤µ [ D] . : ¿¥¦, 2016. 2 ¯. °¡±§¨[ M] . : ¦²³, ¬: §¨©ª[ D] . «¬: «§® ¶[ M] . «¬:·³, 2008: 207 - 210. [ D] . 1987: 104 - 108. [4] . ¥¦, 2016. ¡ £: £¤¥¦, 2015. # [8] Displacement prediction curves of Dingjiafen slope for 4 # and 14 # monitoring points ÆÇ [ J] . È (02) : 108 - 111. [9] È, 2009 , , , . ¡¡¢Æ ¤ . Ç ´ © ª [ D ] . ¥ : ¥ ¤ ¥ [J]. £, 2017(03): 69 - 71, 76. [10] ¦, 2015. (1) , , ·14·土木工程 、 ( ) 27 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 9 Vol. 27 No. 5 Sep. 2017 (1. 1,2 , 3 , 1 , 150050; 2. 3. ! ": , 、 , 430074; , 150076) 。 , 。 ¡¢£,¤¥¦§¨©ª«¬®¯ 200 d ° 。 ¨±²³:´µ¶, ·µ¶¸¹º, »·¼½¸µ¶¾ ¿,ÀÁÂÃÄÅÆÇÈÉÊ,˺;ÅÆÌͧ¨¸,¦Á©ªÎ ®,«ÏÐ ÑÒ。 ÓÔ±Õ Ö×ØÙÚ ÛÜÝÞß。 #$%:; § ; àÐá; ¡¢£ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 012 &'()*:U416. 13 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0503- 05 +./01:A Mechanism behind shallow landslide in freezingthawing siol slope in seasonal frozen region and its numerical simulation Wu He1,2 , Liu Yingying3 , Ge Qi1 (1. College of Civil & Architectural Engineering, Heilongjiang Institute of Technology, Harbin 150050, China; 2. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 3. College of Civil & Architectural Engineering, Harbin Far East Institute of Technology, Harbin 150076, China) Abstract:This paper is aimed at addressing the shallow collapse in the soil slope in Harbin Tongjiang highway in spring thawing period by experimenting on the cutting slope. The study involves in vestigating the soil samples near the slide body, and measuring the water ratio, cohesion, internal friction angle, and other parameters, determining the law behind the changing shear strength of the soil with depth, and using the numerical simulation to identify the law underlying the temperature variation in soil slopes over 200 days ranging from freezing to all melting in the spring thawing period. The results demon strate that the depth increase leads to an initial increase and a subsequent decrease in water content first; there is an initial decrease and a subsequent increase in the soil shear strength, and a basic saturation state in the soil at the melting interface of soil, suggesting a very low shear strength; and the the maxi mum slope frozen depth is followed by the melting from soil slope to the inside, until a failure in a certain depth. The research could provide a reference for the slope collapse control of soil cutting slope during spring thaw period. Key words:soil slope; freezingthawing sliding collapse; slope stability; numerical simulation 2345: 2017 - 04 - 17 6789: ( E201117) :;<=>?: (1963 - ) ,,,,,¡¢:£¤ ¥¦§,Email:hgcwuhe@ 163. com。 土木工程·15· 504 0 7 8 * * A 27 B 9 â¬êëìí, ¦¤°£ ®、 ¯°±î¦²½¡³´= µ, ¶¤¦{ð , ,, ¼½ ²½ , ¸¹¤º» ¢·¤À 。 ¸¹ [7] É ìíÒ¡ ,¬Æ§º»°¼½ , , ,, ° 。 ¡¢£¤,¥¦, §¨ ¤¦©ª«¬, ®¯°±£ ìí¡Ä ,²³£ ´µ¶·¸¹,º»¼½¾¿À Á,ÂÃÄÅÆÇÈÄÅÉÊËÀ, ÌÍ Î。 ÏÐÁÑÒÓÔÕ°Ö×, ØÙÚÛÜ ÝÞ°ßËàá。 âã, Âäå¡æçèé Àêëìí, î ï°ðñòó, ô¡ãõ·®ö÷°ø ùúû。 üýîþÿÓ~}|{[\]^´µ _,`@°?â,>Ë=< ;:é GEO - studio ;°½/¦ .-,,¬ ðñ°Èòó。 1 ¡¢°, +*)¡ [1] ãêëÒ(°ìí。 '&É ¡ ÎÝï%÷êëìí, ¬¤ ²³¼½¦, 10 ¢ 。 ¤ ,¤ µ;¤¦ ,¯°© [2] µ,:¦¤¼½。 É ¡ ©$ ° â¬, 。 ÉÊÉ [9] ¡ÊËÀÞ /¦êëìí,§¢ÊËË/Þ °¤*,ÌØ , ³´=ÍÇ=°ØÁÑ, /¦ Þ° Î2£®°/¦ÏÐ。 îìí, ¾ Ñý¡èéÀ3Æ=<4" Ò 5,ÓÂÔÕÖèéÀ°º»¼½/ ¦½Ì×{½Ö.-。 âã, æ ØÙ°ìí¡êðÚÛøùú ûÌÛåÙϨÆÜ。 þÿÓ[~^ K523—K524 µ§¢ÓÝªÞ å,ß6Ò(°, °à½ðñ 2 ~ 5 m,æ^°£áà,â ýð¦Ð°ìí¡, æç 1 è。 é£,àê 4 m,á Ùãäå 1∶ 1. 5(33. 7°) 。 £ë4ìæç 2 è。 Þ #ý°©òóêë ìí, ©Û。 À, ¤±©(, À ; Ø ý, 、À±©( 。 É [3] ¡£°º»¼½ =êëìí, Ë "ö¬ n °£º»¼½= c n ¹ φ n = n °=: c n = c0 × (0. 345 × e0. 28 + 0. 64) , (1) Fig. 1 1 Cutting slope sliding diagram 0. 214n + 0. 60) , (2) φ n = φ0 × (0. 412 × e ý:c0 、 φ0 ——— ° ¤ º » ¼ ½<。 ¡, ¢£ ¤¥¦¡, § (1) 、(2) ¨©ª n °¼½=。 !0É ·16·土木工程 [4 - 6] ¡« [8] 1 #ï°Å ¢Æ,ÙÅ(Ǥ¼Û½°ØÈ 2 ,¤°*= ¾²³¼½¿À°Áå?â。 ÂÃÉ Fig. 2 2 Slope collapse geometry model diagram 5 2 1 ¤,¤、¥¥¦¤§¨©ªª«, ,, , 2. 2 m, 11 505 À,Á:ÂÃįÅÆÇÈ ¿ , «¡¢ 27% ®,¬® S r > 0. 97。 4 。 , 。 1 4 ( θ) 3 30 212 d。 10 。 a ¤¯¡¢ 2 2 3 Fig. 3 Average temperature change vs time diagram , , 10 cm 。 ¡¢ w , 4 。 £ ¤ 、 ¥ , 5 Fig. 5 。 2 3 5 b ¥¯¡¢ 、 Cohesion, internal friction angle with water content changed diagram °¯°±±²³ ´ ² ³ ª 。 ´ µ ² ³ ª ©¶: ¶ Fig. 4 4 Relation curves between change rate of water content of loess samples vs depth 4 ¦¡§,¡¢¢£¤, ¥¦¤§¨©ª«, 40 cm ¨¡ ¢© 32. 1% 。 5 ¬¨¤、 ¥£,¦¡§,¢£¡¢ τ = c + γhtan φ, :τ———³·; c———¤; γ———µ; (3) φ———¥; h———¸。 ¹º¶(3) ¦§²³ª¢ , 6 。 6 ¦§,¢£¤, ²³ª¦¨©¶§¤, 30 ~ 50 cm ¨,·»©¸¬®¼½, ²³ª¹©, µº »¼½¾。 土木工程·17· 506 ¿ À Á  à £ Å 27 Æ Ä a £¤ Fig. 6 3 6 Shear strength with depth diagram b 21 d «µ GEO - studio 。 , , 。 3 1 , temp Soil slope physical and mechanical parameters h/ m l/ m c / kPa φ / ( °) γ / kN·m 4 6 5 9 15. 5 -3 α / ( °) 33. 7 , 10 1 4 30 , 212 d, 。 , ¡¢£,¢, ,¤¥, ¦。 §¨¢£, ¡ ©ª« 7 。 ¢¢。 7 10 1 4 30 7a £¤, ¥¬¦ 。 ®,¯§¨,°± 7b 21 d « (10 ²³´ ©ª¢。 21) µ,¥¬¦®, ·18·土木工程 1。 1 33. 7°) 。 10 m, 30 m。 d 145 d «µ , 4. 0 m, 6. 0 m, 1 ∶ 1. 5 ( 3 2 Table 1 c 50 d «µ , 。 3 Fig. 7 7 e 187 d «µ Initial temperature field and temperature distribu tion at different time ,³¶£¤,¯³´ ¬®¯°±²³´, ¡³´¶ 7c 50 d « (11 19 ) 。 ,¥¬·¸¦®, ¹¶, ¬ º 0. 5 m µ¹¶ 。 ³´· 7d ¸¹£¤, ¢ 7b º¥。 145 d «( 2 22 ) °,¥¬ ¦®,¹¶º¯,»£ µ¥» 2. 0 m, ¼»£ 7e 187 d « ( 4 5 µ¼½½。 ) , ¥¬¦®, ¾¿¾ À,,Á ¤,¢ 7d ¥¬¦®,¾¿¾ À, »£µÃ , Ä® Á¤²³´。 5 Ò Ó,º:ÇÙ 8 ,( 3) , , , ,。 , , 。 2. 0 m , 0 ℃ , 2. 0 m,。 507 ¨©®¯° 、 , 。 , 30 ~ 50 cm , 。 (2) , ¡¡¢£, ¢ ¤¥¦, , £¤ , , ¥¦。 (3) §¨§ ¨©ª« , ¦¬®¯ ° © ª ¦ « , ¬ ® ( ) , ± ´µ 。 ¯° ²³ j+.: Fig. 8 '8 [1] ¶·±, ¸, ¹, º. »¼½ 9 , , , , 2012, 31(1) : 199 - 205. [2] ¸ ¹, , Æ. º»¼ÇÇ [3] ¿ , 0. 95,。 . Í Â [ J] . Î Ï Æ Ã Ä Ð Å ( Ñ Ì [4] Ò [5] Ò Ó, Ï, ¿ [6] '9 [7] ÁÂ[ J] . ×¹ØÃÄÅ, 2015, 13(1) : 1 - 5. Ó, Ä Å, ÆÊ , º. ÇÙÚÃÛ Ö¤¥ÜÝÁÂ[ J] . ÎÏÆÃÄÐÅ( ÑÌ [9] , º. ÞÇÇÙÛ Ó, Ä Æ Ç, Ä, ß, º. »¼§Íà´Ç Ö²³[ J] . Ñ Ù [8] Å, ÆÊ ), Ò BCD}~izk Slope slip surface and safety factor diagram ), À. ÔÕÖà 2005, 19(2) : 1 - 4. À, Á 2013, 27(3) : 28 - 32. 4 ¦¨Äª½ ¾ÈÉ·ÁÂ[J]. ʼËÌ, 2012, 33(5): 3 - 9. Fig. 9 · Á  [ J] . Ã Ä Å, ¾¶¿À ¨ BCJKQRSLM#z{| Slope of temperature change with time curves ²³´µ ¿Å, 2006, 15(3) : 66 - 70. ÔÕ[ J] . ÞÇȧÌÜ, 2011, 76(4) : 79 - 84. É Å, , , º. »¼§ºÊ´¤¥á ÔÕª«[J]. ÌÜÝÃÄ, 2009, 23(9): 7214 -7221. Ë Ì, â [ J] . Ç . »¼±ãÇ ÃÄ, 2011, 35(5) : 26 - 32. ¤¥áÁ (1) , 。 ( - ) 土木工程·19· 24 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 9 Vol. 24 No. 5 Sep. 2014 , ( , 210098) ! ": 。 , 30 cm、 0 150 mm , 15 cm、 0 075 mm , 30 cm、 0 075 mm ,、,¡¢ £¤¥¦§,¨©ª,«¬®: ¯° 30 cm, ±° 150 cm ², ¯³° 0 193 mm,´µ²¶ 25 min,¯° 6 529 mm, ´µ²¶ 2 000 min,·¸, ¹º ³»¼¢½²¶, ¾¾¹; ¹,¿À,³¿À;ÁÂ,³³。 #$%:; ; ; Ã; doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 05 019 &'()*:TU411 +,-*:2095- 7262(2014)05- 0524- 05 +./01:A Deformation characteristics study of water releasing from saturated soils CHEN Yang, ZHOU Zhifang ( School of Earth Science & Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China) Abstract:This paper is based on the recognition that the study of soil settlement is of practical sig nificance for the project and introduces the use of three groups of indoor experiments which produce seep age deformation parameters which occur once and twice when the same pressure and different pressures are applied on sand with the thickness 30 cm and particle diameter of 0. 150 mm, clay with the thickness 15 cm and particle diameter of less than 0. 075 mm, and clay with the thickness 30 cm and particle diam eter of less than 0. 075 mm. The paper goes further into the reflection of the law underlying the deforma tion of the soil by observing the settlement from dial indicator and the contrast of the deformation of the three groups. Results show that the occurrence of soil thickness of 30 cm and fluid pressure altitude of 150 cm mean the settlement of sand layer of 0. 193 mm, the settlement stability time of 25 min, the clay layer settlement of 6. 529 mm, and the settlement stability time of 2 000 min, suggesting much less time for sandy soil subsidence and deformation process than for clay one; the thicker soil means the larger de formation; and with the same condition, settlement amount is less for secondary than for the first one. Key words:settlement; sand; clay; deformation 2345: 2014 - 06 - 27 6789: :;<=>?: ·20·土木工程 (201301083) (1990 - ) ,,,,:,Email:chenyangyang. net@ 163. com。 05 1 0 2 Ñ|{ûº»ª«, ¤¥ ¦¬ = 200 mm,H = 1 000 mm , , , 。 , 。 525 3,ì:º»´Û}Ø¡)( , ¡¢£;¤ ª«¬®¯, ° ¥¦§¨© ±²³、, ´µ¶·, ¸ ¶¹。 º»¼½, ¾¿ À¡,¡ÁÂÃÄÅÆ。 ÇÈ ÉÊËÌÍÎËÏÐÉÊ,Terzaghi ÑÏÐÉ [1] Ê ÒÓÔÕËÖ×ØÙÚÛÜ©Ý ,ßàáâãä ¦åæçè。 Þ [2] í, Õî¡´Û, ¡ [3] ïðñòó´。 ôì ÇÈõ éêëì ö,÷øù£§Õî¡ø 50% [4] ñòÝ。 Zhou ì úÕõûüý ®¯¨©°§; ²¯ ¦±²³´[ ²¯,Çȯº»ø、¡ ¶·; º»øÚø ¦± º»øª,¸¹øª,º¤çè øµ¡ ¶。 ÷¡Úø ¦¤Þ¬»¼üõØ ¡½,ú¼üõ!¡½¾,Úø¾¿ ø。 ï¬ç¿À 1。 À 1a CAD,b ïÁÂÃ, ¤¥ ¦Äżüõ, ¦¡Úø,Æ§Ç 10 cm ¸ È÷,¸È÷ñ§ï§ü,}Ø 。 ïÉÊ%¥, Ë<ÌÍË< ï¥Û}ØÎ<Ï; ²¯ ¦¥ÐÌï , ï Ñ Ò Ó Ô Õ ø Ì, Ì Ö × Ø YZ1518X,ÐÌÙ 0 ~ 100 r / min。 ±¬ ÐÌÙ,ÒÕøÚ ÛÜÝ Þ。 º»øÚø ¦¥ßà·á、 ÛâÝ¡ ½,ÛãâÝÜßà·áñä。 þýÿ,ï~}غ|{ûýÿþ þ[ , ýÿ\]^_ú`@? ¥¦ýÿþ³¤>=<, ýÿ ;©^_:/.á-,?õî, ½ Õî。 +ì [5] », *î, ïÐï, Darcy 。 », , Û [6] »)(,²¯, '。 ¦, د ¯, [7] ×, ÇÈ 。 ¦¯ , ºïÉÊ 'ñ,¤;©,º »ÉÊ'çè, ïÇÈ &,÷ïÇÈ ÷üÞ。 %÷ï, ïÇÈÐ ï~$´#"。 1 1 1 不ü¡½, ¢£¤¥ ¦、 / ²¯ ¦、 º»øÚø ¦、 ÷¡Úø ¦( ¢§¦¤¥ ¦ ) 。 ¥¦ï¨© Fig. 1 1 Experimental design and physical structure å¥ê 3 ~ 5 d,Ëæç,,è 土木工程·21· 526 Î Ï Ð Ñ Ò ¹ ± ± Ô 24 Õ Ó ,、 ,, ¶·ÚÛ¸, ¥¡¼½¯Ü¾,¥¡ 、 ; , ,。 µÙÝÞ¹,ß ,µ¢±¨ àÂá°, â σ = u + σ′, ¦ã ,, 、 , , , , ;, , ¡ ¢£, 0、5、10、60 600 s,¤¥¦, §¨©ª«¬®, ¢£¯,°¡±²¡, ³ 1 h ´ 10 ~ 60 min , µ¢¶ ·¡®£¶·。 1 2 @AJKDE ¹,º» ¿À;¦¯Á´ ,,´µÃÀ,¨àÂĹ,¨à ÂÅÆ,ä嶷º»ÇÈ,É» ¥¡¼ s,梦ÊË, ççÌ ½è。 « ¦¥¡£é 2 ê。 é 2 « ¦ëÙ δ ì 30 cm, íÙ h ¥¡¶·。 æé 2 î, 150 cm ,«¥¡ 0 193 mm,¦ ¥¡ 6 529 mm。 ÔëÙ, ,¦¥¡¼ ïï¹ «。 é 2a íÙ 150 cm «ëÙ, ðíÙñ 80 0 175 mm, ,ò;¥¡¼ ñ 0 092 ¸¹º», ¼ ,½ ¾¿¡À,¢Á 150 é 2b ë Ù ¦ , í Ù ñ 250 cm, ¥¡¼ ñ 6 529 9 765 mm, £¤¥¡ÃÄ。 ¦ÅÆÇÈɧ¨ÊË© ÌÌÍ,»¦³ÎÏ, Ð, ªÑ Ô, ó¹, ¥¡¼ ó¹。 é 2a ,òô x ,25 min , «¥¡ ® «。 ¬Ò®¯Ó° Ô 1 2。 ±Ñ Table 1 L1 @AJK Experimental program δ ¦ ÕÖ 30 0 10 15 0 2 000 min。 cm h « 0 ¯,Ô 30 cm ë٫ܾ¥¡Ì õ , é 2b ¦ , ¥ ¡ ö Ì 80 10 30 ;« 10 150 150 250 150 250 ײ Table 2 L2 MNGOPQRS Physical and mechanical parameters of samples ρ / ( g·cm - 3 ) d / mm ÏØÙ ³ n CV ØÙ « 0 150 1 602 1 988 0 317 ¦ ≤0 075 0 865 1 682 0 561 0 340 2 2 1 TUVWUXYZ[ « ·22·土木工程 Fig. 2 2 2 ,´µÙ,« '2 T\FWU\XYZ[ Comparison of sand and clay layers settlement WU\]^_` é 3 ëÙ¦º»¥¡ 5¡ ± ²,³:´µ , 3a、b 15 30 cm。 3 , 250 cm , 15 30 cm , 5 781 9 765 mm, 150 cm , 3 016 6 529 mm。 , , , 250 cm, 3a 1 800 min 750 min , 3b ; 150 cm, 3a 。 527 ¶·¸ 2 100 min , 3b 1 900 min, , , , 。 4 Fig. 4 Secondary settlement comparison of same thickness of clay layers 3 Table 3 Comparison of settlement and sedimentation rate 3 Fig. 3 Settlement comparison of different thickness of clay layers 4 30 cm, 150 cm , 4a , 4b ,, , 。 4b 150 250 cm , 2 124 4 213 mm; 750 min , 1 500 min, , , , 。 , ,, 。 , 3。 3 (1) ¡, ¢ , 20 min £,¤¥¦ ,, §, ¨©ª, ;« , , 。 (2) ,¬ ¨© , ® 1% , 30% ,¯°; °, 土木工程·23· 528 Û Ü Ý ¤ ,;, 。 ¥ [4] [1] mental Earth Sciences, 2014, 71(9) : 4235 - 4245. [5] 10% , . [ M] . 2 . : 1 - 151. ¦, , , . ª «¬® 62 - 68. . § [6] , 2005: [J]. , ¢£[ D] . : [8] , [ J] . . ©³ ´ : ¤ , 2013, 30 (4 ) : , 2014, 36(6): 1 -4. , . ¡ , 2010 , 31 ( S1 ) : , . ¡²[M]. : ¤, 2013. [3] Darcy §¨© [7] 30 - 34. , , , . [ J] . ¯§¨° ±¤¥, 2007. [2] , ZHOU ZHIFANG, WANG JINGUO, HUANG YONG, et al. Con formation and water release from saturated soft soil [ J] . Environ , , : 24 Þ ceptual data model and method of settlement calculation for de , 。 ¤¥, 2006, 28(3) : 207 - 210. (3) , ; , , , , ; ¢£[ J] . ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 519 ) µ± ¶ 0 ~ 4 1 MPa ·。 ·, 2 0 ~ ¸¹ µº 3 0 MPa;± · 3 0 ~ 4 0 MPa。 (2) ¶, µ± ³[ J] . ± [6] ·Ò, ÁÓÔ. £¥¸¹Ñô [7] ªÕ, ÖÒ, ×Ø, . ÙÈɸ¹º¢ ²°Ó Áµ±Â , 0 006 m。 (3) Á£¤±, ø¹, ÄÅ ¤ Æǵ,¾£¥ ¸¹È,É£ ,ÊË“ ” £ ¦Ì。 [8] [10] [11] : [1] §¨, ©ª«, ¬®¯. £¥°±¥² [ J] . ´¥², 2004(4) : 1 - 4. [2] µ ¶, · ¸. £, 2013, 22(6) : 24 - 27. [3] » ¼. ½¸¹¾¿ÎÏÀ£³ ¤¥², 2011, 30(4) : 70 - 72. [4] [ J] . [ J] . £ ÁÂÐ, Ã, Á¯Ä, . ¡ÅÆÇ£µÈÉ ¸¹ÆÇ[ J] . £¤, 2010, 35(9) : 1419 - 1424. [5] ÊË, Ì ·24·土木工程 Í, ÎÏÐ, . ѽ¸¹¡£¥²Í , ÚÛÜ, ÝÞß, . àÈɸ¹ÆÇ¢ ¢ £ [ J] . ± » ç[ J] . ¶¥Î, 2010(1) : 20 - 22. Á½Ô, è, éê, . £Èɸ¹¹ëåæì¥ íîÐ, ¦ï, , . ¡å浸¹× ¢£[ J] . £¤, 2010, 35(12) : 1963 - 1968. , íîÐ, . [13] ¦ ñ, »½ï, [15] ·Ã ²[ J] . £¥ÕÖ, 2013, 44(4) : 99 - 102. ð [14] ¥ Î , 2008, 37 ( 6 ) : á, âÏ. ã¥ä¸¹¥±¸¹åæ [12] ¢£Í³ £¹®¸¹º Á ¼ Í[ J] . £¤, 2012, 37(8) : 1256 - 1262. 745 - 750. [9] ¢£ [ J] . £¤¤¥², 2010, 38(4) : 13 - 16. » ¼,½¾,µ¶¡¶ ¿。 ¸¹µº¢ »¼À, ¥Î, 2013, 22(7) : 80 - 82. ¡¸¹åæØÈ´¢ £[ J] . £¤, 2011, 36(7) : 1087 - 1092. ò. ½¸¹¹® [ J] . £¤, 2013, 38(6) : 994 - 1000. ©ª«, ó È ô, õö÷, . º¸¹ÆÇø Ù¢£[ J] . £¤, 2007, 32(2) : 119 - 122. ùÚú. FLAC3D Í Ã û [ M] . : ü Î , 2007: 116 - 190. ( ) 第 28 卷 第2 期 Vol. 28 No. 2 黑 龙 江 科 技 大 学 学 报 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 年 3 月 Mar. 2018 地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟 韩 雪, 史秀文 ( 黑龙江科技大学 建筑工程学院, 哈尔滨 150022) 摘 要:针对地下水开采引起地面沉降的问题,以达西渗透定律和太沙基的一维固结理论为 基础,设置两种布井方案,采用 Processing Modflow 软件模拟分析绥滨县 290 农场平原灌区的地面 土体 - 水位变化。 结果表明,模拟区域北部及东北部地下水位变化明显,中心区域水力坡度变化较 大,地下水漏斗形状较为明显。 整个应力期内,地下水位变化与地面沉降变化呈正相关性,单井出 水量对地面沉降影响较大。 开采总量相同、布井中心位置设 9 眼井且以 240 m 间距向四周均匀分 布 30 眼井,地下水位线下降量与地面沉降量均较小,且趋势发展缓慢。 该研究为地下水开采科学 布井提供了参考依据。 关键词:地面沉降; 地下水开采; 数值模拟 doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 02. 009 中图分类号:P642. 26 文章编号:2095- 7262(2018)02- 0168- 06 文献标志码:A Numerical simulation of groundwater exploitation on land subsidence in plain irrigated area Han Xue, Shi Xiuwen ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper discusses the effort to address the land subsidence due to groundwater exploita tion. The study drawing on Darcy , s penetration law and TaiSky , s onedimensional consolidation theory is focused on the coupling calculation of the soilwater level changes in plain irrigated of Suibin County 290 farm using Processing Modflow software to calculate, and set up two types of well arrangement for simula tion analysis. The simulation results show that there is a significant groundwater level change in the north and northeast of the simulated area; a greater change in the hydraulic gradient in the center area; the more obvious occurrence of the underground water funnel; the presence of a positive correlation between groundwater level change and land subsidence change during the entire stress period, and a great influ ence the single well output has on land subsidence; and the occurrence of a smaller change both in groundwater level subsidence and the surface subsidence, as in the case where there are the same total a mount of mining and large density, along with a slower developing trend. The research may provide a ref erence for the scientific development of groundwater mining. Key words:land subsidence; groundwater exploitation; numerical simulation 收稿日期: 2017 - 11 - 12 基金项目: 黑龙江省自然科学基金项目( E201462) 第一作者简介: 韩 雪(1969 - ) ,男,吉林省榆树人,教授,博士,研究方向:岩土工程,Email:hanxue69@ yahoo. cn。 土木工程·25· 第2 期 韩 雪,等:地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟 169 S———骨架储水率,压缩为正,回弹为负,m - 1 。 0 引 言 Se = ρw g 地面沉降是由多种因素引起的地面高程缓慢降 低的地质现象,地下水过量开采是导致地面沉降的 主要原因之一[1 - 2] 。 绥滨县 290 农场平原灌区属 于重要的粮食基地,农业灌溉用水量较大,地下水开 0. 434 C c ρ w , σ 0 ( 1 + e0 ) 式中:S e 、 S v ———含 水 层 弹 性 储 水 率 和 非 弹 性 储 水 Sv = 率,m - 1 ; ρ w ———水的密度,kg / m ; G———土体的剪切模量,kPa; 采不合理,出现严重的超采现象,从而形成地下水位 降落漏斗进而引发地面沉降。 针对地面沉降地质灾 3 μ———泊松比; C c ———土体的压缩系数,MPa - 1 ; 害现象,建立地下水开采与地面沉降模拟模型[3 - 5] , 可以对研究区域地下水开采引起的地面沉降作出预 g———重力加速度,m / s2 ; 测 [6 - 7] ,为合理开采地下水提供有利的参考依据。 σ0 ———初始有效应力,Pa; e0 ———初始孔隙比。 为此,笔者以绥滨县 290 农场平原灌区为研究对象, 采用 Processing Modflow 软件设置两种不同的布井 方式,模拟分析地下水开采引起的地面沉降特征,以 3 ( 1 - 2μ ) , [ 2G ( 1 + μ) ] 根据模型中给定的边界条件和初始条件,利用 期为该区域地下水资源的合理开发及地质灾害防控 式(1) 、(2) 计算,就可得到地下水 - 地面沉降耦合 提供依据。 模型,其表达式为 k h k h k h + + +w = x x y y z z h + q i , ( x,y,z ) ∈Ω。 Ss t ( ) 1 理论模型 1. 1 地下水三维渗流模型 向异性的主方向规定为坐标轴的方向,并采用地下 h t = 0 = h0 ( x,y,z) ,( x,y,z) ∈Ω; 边界条件: h t > 0 = h1 ( x,y,z) ,( x,y,z) ∈Ω1 , 水流连续性方程及其定解条件方程式表述 [3,8] ,相 关计算式为 k h h k h k h + + + w = Ss , xx yy zz x y z x t y z (1) ) ( ) ( K ) 式中:k xx 、 k yy 、 k zz ———坐 标 轴 方 向 的 含 水 层 渗 透 系 数,m / d; K h h Γ h h Γ Ω2 = q ( x,y,t ) ,( x,y,z) ∈Ω2 ,t > 0, Ω2 = -Q 式中:Ω———渗流区域; h cos θ, t Ω1 、Ω2 ———定水头边界、定流量边界; h0 ( x,y,z) ———渗流区域边界上的初始水头; h———水头值,m; w———汇源项,d - 1 ; h1 ( x,y,z) ———渗流区定水头边界函数; S s ———储水率,m ; Γ———边界; Q———饱和差( 自由面上升) 或给水度( 自由面 -1 1. 2 ( ) 初始条件: 对于非均质、空间三维非稳定流系统,可以将各 ( ( ) t———时间,d。 太沙基一维固结沉降模型 下降) ,表示在自由面改变单位高度下,从含水层单 为简化地面沉降模型,便于计算,假设土层中的 位截面积吸收或排出的水量; θ———自由面外法线方向与垂线的交角; q———渗流区域流量边界上的单位面积流量, 渗流基本遵守达西定律,且仅考虑土体在垂直方向 的压缩变形,即一维土体变形。 根据土力学应力原 理,计算含水层沉降量的沉降模型为 Δs = - qΔtd A , h ; t Δs———土层沉降量,m; 式中:q = S Δt———土层压缩经历的时间,s; d A ———土层的厚度,m; ·26·土木工程 (2) 其中隔水边界流量为 0 [9 ] 。 2 地层划分与模拟参数设置 2. 1 地层划分 研究区为绥滨县 290 农场平原灌区,占地面积 为 8. 01 × 10 6 m2 ,北部濒临黑龙江、乌苏里江,东部 170 黑 龙 江 科 靠近地势相对低洼的三江平原,南部为山区,西部靠 近地势较高的小兴安岭 [ 10 - 1 1 ] ,具体位置见图 1。 技 大 学 学 第 28 卷 报 度不同的黏性土层,并且该冲积平原大气降水补给 量较少。 将研究区域的垂直深度设定为 50 m,在平面方 向上,进行网格划分,网格为边长 50 m 的正方形。 在竖直方向上,根据地层划分设定的概念模型,按照 底面界线的埋深将研究区划分为 5. 0 ~ 7. 6 m( 弱透 水层) 、7. 6 ~ 45. 0 m( 承压含水层) 、45. 0 ~ 50. 0 m ( 隔水层) 三层。 2. 3 图1 Fig. 1 研究区位置 Study area location 根据第四系含水层组的水力特征,可将研究区 地层划分为三层,如图 2 所示,从上到下依次为第 I 含水层组、第 II 含水层组、第 III 含水层组。 深度在 5. 0 ~ 7. 6 m分布着粉质黏土和淤泥质粉质黏土,透 水性和富水性差,概化为弱透水层,为第 I 含水层 组;深度在 7. 6 ~ 45. 0 m 分布着细砂和砂砾石,透水 性和富水性良好,含水饱和,概化为承压水层,为第 II 含水层组;深度在 45. 0 ~ 50. 0 m 分布着致密的淤 泥质粉质黏土,透水性差,概化为弱透水层,为第 III 含水层组。 源汇项概化与计算参数 2. 3. 1 源汇项概化 地下水的渗入补给以垂直方向的降水补给量为 主,其次是侧向的径流补给;而潜水的蒸发、地下水 人工开采和侧向径流排泄是主要的排泄项。 另外, 流经研究区域的松花江和乌苏里江,除了汛期能够 补给系统输入物质和能量,其他时期却是主要的排 泄通道。 2. 3. 2 计算参数 此次模拟利用经验数值,第 I 含水层至第 III 含 水层的水文地质参数见表 1。 Table 1 含水层 表1 含水层水文地质参数 Aquifer hydrogeological parameters k xx / m·d - 1 k zz / m·d - 1 Q S e / 10 - 5 m - 1 I 0. 25 ~ 0. 50 0. 025 ~ 0. 050 0. 05 ~ 0. 15 0. 8 ~ 4. 0 II 0. 55 ~ 0. 75 0. 055 ~ 0. 075 0. 05 ~ 0. 15 0. 8 ~ 4. 0 III 0. 45 ~ 0. 65 0. 045 ~ 0. 065 0. 05 ~ 0. 15 0. 9 ~ 3. 0 为了验证模型的可靠性及准确性,通过收集、调 研资料,获取研究区的水文地质参数,并结合 2014 年 1 月 1 日—2014 年 12 月 31 日时间段的地下水位 线观测资料进行调试验证,得到地下水流场拟合结 果,如图 3 所示。 由图 3 可以看出,拟合水流场与初 Fig. 2 2. 2 图2 研究区地层分层 Strata hierarchical figure in study area 始水流场基本一致,即模拟参数设置下的地下水位 变化与观测水位值基本一致,表明该模型参数设置 基本合理。 边界概化与网格划分 根据地质条件将地下水系统边界概化。 含水层 隔水边界或者是弱透水层边界,西起小兴安岭东南 缘的低山丘陵,存在大量的岩浆岩体阻水断层,此类 岩体透水性较弱;流量边界是由南部山区基岩裂隙 水侧向渗入补给构成的;定水头边界是由北部及东 北部的中俄界河黑龙江和乌苏里江构成;隔水边界 由第四系土层下部构成,东部为冲积平原覆盖着厚 图3 Fig. 3 拟合地下水流场 Fit groundwater flow field 土木工程·27· 第2 期 2. 4 韩 雪,等:地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟 布井方案 基于 数 值 模 拟 软 件 Processing Modflow, 建 立 数采用试估法( 依次校正法) 进行确定。 3 结果与分析 域的钻井区,并将人工开采地下水概化为开采井,通 3. 1 含水层水位线下降量 盘式喷灌和移动管道式喷灌两种,该模拟区域钻井 值线如图 6 所示,单位为 m。 290 农场平原灌区的地下水开采 - 地面沉降数值模 型。 该模型利用人工插补法虚拟定义该平原灌溉区 过 well 模块进行处理。 灌溉井的类型一般包括绞 171 地下含水层水位线等值线如图 5 所示,三维等 设置为绞盘式喷灌水源井( 钢管井) ,井深统一设定 为 50. 0 m。 在保证总出水量均为 5 850 m3 / d 的前提下,根 据布井数量和布井密度,设置两种不同的布井方案: 方案一,设置 39 眼井,单井开采量为 150 m3 / d,中心 处设置 9 眼井,以此处为中心向四周布井,布置方式 均匀,间距设定为 240 m,布置方式及初始等值水位 线如图 4a 所示。 方案二,设置 29 眼井,单井开采量 为 201. 7 m3 / d,中心位置布井相对密集,四周布井 偏向于均匀,间距设定为 300 m,布置方式及初始等 值水位线如图 4b 所示。 Fig. 5 图4 Fig. 4 图5 地下含水层水位线平面等值线 图6 地下含水层水位线三维等值线 Underground aquifer water level line contour 布井方案 Well plan 此次选取 2014 年 1 月 1 日—2015 年 12 月 31 日的地下水流动态监测资料进行模拟分析,该模拟 期共包括 24 个应力期,设定一个应力期是一个月, 每天为一个步长,共为 720 个计算时间步长。 在该 时间段内将会历经枯水期和丰水期,含水层的水流 特征可以通过模拟的地下水流场反映出来。 将其初 始沉降量大小设置为 0,含水层导水系数和储水系 ·28·土木工程 Fig. 6 Underground aquifer water level line contour 3D 172 黑 龙 江 科 由图 5a 可见方案一地下水含水层的水位线变 化,中心处水位线由 27. 48 m 下降至 26. 42 m,经过 布 井 设 置 模 拟 开 采 后, 中 心 处 水 位 下 降 量 差 为 1. 06 m。 北部及东北部与黑龙江、 乌苏里江相邻, 技 大 学 学 第 28 卷 报 一大,中间部位布井密度较小,沉降量较大,四周布 井密度较合理,沉降量较小,整体沉降幅度变化不 大,呈现凹陷状。 沉降量在模拟计算期内发展较缓 慢,范围为 4. 4 ~ 22. 6 mm,最大值为 22. 6 mm。 地下水位变化明显,整个研究区域水位下降范围为 0. 80 ~ 1. 06 m。 由图 6a 可以看出,地下水位等值线 以布井密度相对较大处为中心区域,逐渐向四周扩 散,呈漏斗状。 由图 5b 可见方案二地下水含水层水位线变化, 中心处水位线由 25. 61 m 下降至 24. 40 m,经过布 井 设 置 模 拟 开 采 后, 中 心 处 水 位 下 降 量 差 为 1. 21 m,整个研究区域下降范围为 0. 68 ~ 1. 21 m, 水位线下降量差比方案一大。 由图 6b 可以看出,方 案二与方案一大致相同,地下水位等值线也以布井 密度相对较大处为中心区域逐渐向四周扩散,呈漏 斗状。 3. 2 地面沉降量 根据地下水位线变化,可以进一步模拟计算相 应的地面沉降。 图 7 ~ 9 分别给出了地面沉降等值 线平面、三维及剖面。 由图 7a、8a、9a 可以看出,方 案一的模拟区域地面沉降量较小,中间部位由于布 井密度较小,沉降量较大;四周布井密度较合理,沉 降量较小,整体沉降幅度变化不大,呈现凹陷状。 沉 降量 在 模 拟 计 算 期 内 发 展 较 缓 慢, 范 围 为 5. 0 ~ 17. 6 mm,最大值为 17. 6 mm。 图8 地面沉降三维等值线 图9 地面沉降等值线剖面 Fig. 8 Fig. 9 Land subsidence contour 3D Land subsidence contour sectional 选取位于中心位置的点为对象,分析每两个月 为一个时间点所对应的地面沉降量,如图 10 所示。 图7 Fig. 7 由图 10 可见,方案一比方案二的沉降量小,在应力 地面沉降平面等值线 Land subsidence contour 期前期,沉降量与时间成正相关性,在应力期后期沉 降量较小,变化范围不大,地面沉降趋于稳定。 综上所述,布井的数量、密度及方式均会对地面 由图 7b、8b、9b 可以看出,布井数量虽然较少, 沉降产生不同的影响。 整体来看,方案一沉降量比 但由于单井出水量大,模拟区域地面沉降量比方案 方案二略小,布井密度大会导致局部地下水开采过 土木工程·29· 第2 期 韩 173 雪,等:地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟 下水位线的变化幅度和地面沉降量。 参考文献: [1] 骆祖江, 曾 峰, 李 颖. 地下水开采与地面沉降控制三维 耦合模型研究[ J] . 吉林大学学报 ( 地球科学版) , 2009, 39 (6) : 1080 - 1085. [2] 金玮泽, 骆祖江, 陈兴贤, 等. 地下水渗流与地面沉降耦合模 拟[ J] . 地 球 科 学 ( 中 国 地 质 大 学 学 报 ) , 2014, 39 ( 5 ) : 611 - 619. [3] 图 10 Fig. 10 研究区中心位置的地面沉降量 Ground settlement at center of study area 于集中引起地下水位线大幅度下降,从而引发严重 [4] [5] [6] 结 论 (1)290 农场平原灌区,北部及东北部地下水位 [8] [9] (2) 方案一地下水位变化范围幅度不大,形成 的地下水漏斗形状不明显,地面沉降量小;方案二地 下水位变化范围较大,地下水漏斗形状明显,引起的 地面沉降现象突出。 李 英, 何钟泽, 严桂华, 等. 武汉二元结构地层基坑降水及 其沉降研究[ J] . 岩土工程学报, 2012, 34( S) : 767 - 772. 路瑞利, 方树星, 王红雨. 基于 Modflow 的某水源区地下水开 采三维数值模拟[ J] . 武汉大学学报( 工学版) , 2011, 44(5) : Wen H C, Wolfgang K. 3Dground water Modeling with PMWIN: A Simulation System forModeling Groundwater Flow and Transport Processes [ M] . America: Springer, 2001. 变化明显,中心区域水力坡度变化较大,沉降漏斗形 关性。 模拟 与 沉 降 控 制 [ J ] . 岩 土 工 程 学 报, 2011, 33 ( 12 ) : 618 - 623. [7] 状较为明显,地下水位变化与地面沉降变化呈正相 周念清, 唐益群, 娄荣祥, 等. 徐家汇地铁站深基坑降水数值 1950 - 1956. 的地面沉降。 4 阚京梁, 罗立红. Processing Modflow 模型在预测地面沉降中 的应用[ J] . 铁道工程学报, 2010, 2(2) : 27 - 31. 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" ¡¢£¤¥¦ §¨©¥¦ª«£¤¬®¯°± ² ³´µ¶· ¸¹º» ¼½ ¾¿ÀÁ ÂÃÄÅÆÇÈÉÊËÌÍ Î¼½ ÏÈ Ð ÑÒÓÔÅÆÕÖ ×Ø ÙÚ ÛܵÝÞ ßàÇáâ »ãäåæ #$% ¼½ &'()* +,-* +./01 2345 6789 :;<=>? 土木工程·31· 89A5ââB6 C ¦§¨© ÁÙ Á¡ \]¦§¨©34 ©¤ ÁÒÞ Á { Ì\ Ö¢ 34ÿ¡¢5£ Ø ¤ ¡¢ £¤¥¦ §¨©© ª«¬®¯° ±² ¦§¨©³ ´µ¶· © ª«¬®¸¦§¨©¶·¤ ̤©{ 34ûüÆÇÈÁ ª«¬è © ª«¬® ®¯°±\ ®¯² Á³\ ú{ ú{ ´ ÁÅ Áµ¶¯ ¡ ¢ ¿À ç¨ÄÅÆÇÈÁÉÊ Á © ¡ ÍÎÏÄÐÆÇÈÁ »ÔÕÖ¡Ó¯× §¨ ¹º » ¼½¾¦§¨©¤¿À Á¿À ³Â ËÌ ¦§¨ ÑÒ Ã ¥¦ Áñ©¤ ÆÇÈÁ·¸¹º»ú ¡¼½*·ÆÇÈÁ ¾¿²üÀ ^_\] §¨ ÃÄ© ôõÙ·34 Á ©³¿ÀØ ÆÇÈÁÙÚÛÜÏÄÚÝ Þ ßºàá Å34©_ Æ »ÇÈ3É ÊËÌÍéÁÎ Ï¡ÕéÁÐÖ âã¥äåæçèéêëì ¶·ÆÇÈÁÅ¿ íîáïð ñ¦ Àç¨Ä ËÌ ó 3 4 è ¤ Ï ¡ Õ é Á Ñ ¡ í_¡ : ( Ä ò 3 4 Ì §¨© © ª«¬®ÐòÖó ôõ ö÷ øã ù¦§¨©éÁéúûü Òé Á Î 3 4 Ó Ô å ³  ¿ À ÅÆÇÈÁ ËÌ ýþÿ~² ª«æú{[\]¶· 34êÕ\] 6 Õ¡^_ûü» ±2ÆÇÈÁ6ÖÕ¡ê^_ûü»±2Æ Ó ¦§¨}|©© ÇÈÁ²êò34ð²@î ¦§¨© © ª«¬® ë ²üÀ #^_®¯» \ °^_²é ÆÇÈÁ ´µ@?> Ð=<; /.-,+ ^_`í @?: }|© *):Ù í©(Ä¡ ÆÇ È Á 2 û ü ¾¿ °^_ׯ Á 'í & %Ç$©^ ؤ®¯ Ù ÚÛ ÐÜ^_úÝ ¨º³Âú{´ Þßéàá ¢â¡ _ # ^ _ "!¡ úݨº³Âú{ ãäåæ É ç®¯² ¨ \ ¦Ù´ ÆÇÈÁ ¿ À ¡ @ ¡ 0!¡ 1Ä2¡ àûüϲ Ѧú ¡ 34¡©~! ù¦§¨©éÁéúûüýþÿ~^_¤ ÆÇÈÁûü ÆÇÈÁÄ \© \¡ ^_¨ ©ÉÊ Á © \ ^_¤ ©³\¯þ ÿ~Ì ^_¤ ^_Å© Á\ ^_¤ ¨ ^_ Å34ð> Ö¢34 ûüÈÁ ¹© !\ ·32·土木工程 ݨº³Âú{´ ´º³Âú{èé »ê á°^_ÆÇÈÁûü34 » Ì Þßé \]Ù Õ34 ë íÙ^_7© ëÖüÀ 6 #^_2\] 34^_ì±®¯»² ¨ ì±ûü ÆÇ È Á ¡ ¾¿^_ׯ Áؤë íâ îï ì±®¯² ¨ ¦Ù´ °±¯Û ÆÇÈÁϲ ûü Ѧúݨº³Âú{´´º³Âú{èé á°±ÆÇÈÁûü34 »Ì »ê µ¶©·¸¹º»¼ ³ ´ ¦ ¡¢£¡¤ 20 /1 3 ¥¦ /1 <)%8 ,/1=, 8 )' # ">& 9# ?%, ' ., , >@)' ( # *& :* ' # ">)>! ;"8 :@, ' ( # *.)' , (* ">' , >' § 2021 3 ¨ ©ª ¡¢ «¬ /1 3 4# 56/17# 8.)' , (* 9)( )* ' , ( # & ' # ** :( ;, & ®¥¯¬°± £¤ ¯¬¦²©ª ¦ ² § ¨ 土木工程·33· ÉÊËÌÍÎÎÏÐ Ñ { ¥ ¦¢ £§¨¤ ©¥¦ §¨ª«©ª« ¬ ® ¢£¯°± ¬ ²³ª« °´ª« µ¶ ¢£ ¡¢£ ¤¡ ±µ²³¡²¹º² »² ² ¢£ ¼½¶ ¾¿ À³´ ¢ £ ² µ ¢£Á££ £ ÂÃ£Ä Å ÂÃ£Ä ¶Æ ǣķ ¾ ÈÉ Ê® 21 <)%8 ,21A)' )B # ' ' # >5 ?)( )@, ' , ( & ·¸¶ ®¯° Ë ª« ¼½ ²µ ÌÍÎ ¸°£ ÈÉ ÌͲŸ °¹¤Ïº Ê® » ˵µª«¼ ½ ²µ ¢£¼½Á££ Ì͸°Î¸°Á£ÌÍ £· ¸° Σ ÌÍ ÎÊÐ ¾ À ¿ ¿À³´ µÑ ÒÓ ¥µÁ¢£ µÁ ¢£ ¢£ ¯ °±» ¥ Ô Ã¢£® ÄÅÆ®ÇÈ µ 21 3 4# 56217# 8 C .)' , (* 9)( )* ' , ( # & ' # *B # ' ' # >5 * :( ;, ·34·土木工程 ¬ ¡ § µ ¯°±µ²³²¹º²»² ¸¿ ½ ¾ À ¯°±² ³ ´ µ ¨ ¶ ¶· ¸¨´ ¹ ¹ ¡¢ £ ¦§§ ¤¥ ¤º»¼¥¦ ¨¡¢£ £¤ ¨ © ª «¬® 土木工程·35· 26 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 11 ( , Vol. 26 No. 6 Nov. 2016 , 723001) ! ": , ,、, ,、¡¢£ , ¤¥ ¦§。 ¨©§ª¦§«¬®、¯°±²³´µ ¶,·¢ 。 : ¸¹ º»¼ ³´µ ¶, ½¾¿»ÀÁÂÃÄÅÆÇȸ¹,µ ɬ®ÊËÌ,¯Í ÎÏ,°±ÍÎËÂ;ÐѽÀÁÂÒÈÌ; ½¾¿ »ÀÁÂÃÄÅÆÇÁ¸¹,µ ÓÔÕÌ。 #$%:; ; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 06. 023 &'()*:TU432 +,-*:2095- 7262(2016)06- 0700- 05 +./01:A Active earth pressure strength model of unsaturated soil Chen Xi, Guo Guangling ( School of Civil Engineering & Architecture, Shaanxi SciTech University, Hanzhong 723001, China) Abstract:This paper highlights a novel calculation model for the active earth pressure strength in unsaturated soil, which responds to the way the water content in homogeneous unsaturated soil varies a long vertical direction. The model is developed by identifying the water content vertical distribution func tion and the coefficient of active earth pressure and deducing overlying soil heavy and cohesion vertical distribution function, using the Rankine active earth pressure strength formula, coupled with the relation ship model between soil gravity density, water content and total shear strength parameters in unsaturated soil layer. The paper is focused on the calculation and analysis of the law underlying the vertical distribu tion of active earth pressure strength, together with active earth pressure coefficient in unsaturated silty clay layer, when flow directions vary from infiltration to static water to evaporation. The results demon strate that active earth pressure coefficient behaving in different flow direction exhibits a nonlinear de crease with an increasing depth; the minimum coefficient occurs in the active earth pressure when the flow direction is infiltration, followed by hydrostatic condition and the evaporation condition is maximum; the decreasing differences in active earth pressure coefficient depends on the increasing depth; the active earth pressure strength is governed by a nonlinear increase due to an increasing depth, and the flow direc tion exerts a smaller effect on active earth pressure strength. Key words:active earth pressure strength; coefficient of active earth pressure; unsaturated soil; wa ter content; vertical distribution 2345: 2016 - 10 - 01 6789: (310829151076) :;<=>?: ·36·土木工程 (1984 - ) ,,,¡¢,£¤,¥¦§: ¨,Email:616137105@ qq. com。 '6 & 0 $ , : % *)Ø,+ ö:p a ———Ï-Ë®; K a ———Ï-¯; σ———½® z ¬; γ———½® z ¬®; 、 [1 - 2] 。 - , z——— , [5 - 7] 。 ¡¢£。 ¤ ¥¦§¨© ª«¬ ®、¯ °±²¯, ¡³´¢£。 µ¶, ·¸¹º» ®、 ¯¼¡½® ¾ φ———ªÜÝÞ。 c w¼ φø À, ùЮ γ、 ôË®ÌÍ c ÛÆÏ-¯ K a σ øí ѽ® z ¬ w z ¿¯, µ¶, . Ï-Ë®,ö(1) ù: êèëì, ©Ç Èз¸Ë®ÌÍí ¼îÀ² ¯,ïðñ¤ÌÍ; ò óÎôË®ÌÍ Î,¤ÎÉÊ Äú Ë®õö÷Æ [9 - 11] ,ç øùí ¿¯ ª¡Ùû¿¯, 1 1 ïÙÚ°,-¡+Ï- ¯ Ë®Ùû。 1 Ï-Ë®ôË®Ìͧæ: φ p a = K a σ - 2c 槡K a = γztan 45° - - 2 2 ( 2ctan 45° - φ , 2 ) ( ) (1) z 0 z z (2) ¹§½® z ¬。 ®¼à©+À: ρw ρw - θr θz - θr ρd ρd wz - wr = = , S ez = θs - θr ρw ρw ws - wr - θr θs ρd ρd ö:S ez ——— ¹§½® z ¬·¸ ®; θz θ z ——— (3) ¹§½® z ¬; θ r ———; ; θ s ——— w r ———à; w s ——— =¶,<;:/ø ®、ôË®ÌÍ ¼ ¾ÀÇÈ ,çÄ Ï-Ë®ÇÈ, z z ·¸ [\ ,ôË ®ÌÍ.Ï-Ë®õö, Û ∫ ( , 0 γ( w z ) dz §æ ïФ¿¯ÙüÔôË®ÌÍ ¼ ¾À¿¯,º»ôË®ÌÍ Ùû ¿¯,áýþ¯ Ë®§ÿö,¼ ·¸Ë®ÌÍÎ~, ôË®ÌÍÎ}|{ ]^_`@?>。 ) ∫ γ( w ) dz - φ( w ) 2c( w ) tan ( 45° - , 2 ) φ( w z ) tan 45° - 2 2 ÎÏз¸ÑÒÓÔ Õ Ö×ØÙÚ,º»Û·¸ªÜÝÞ ßà Ë®çèé φ p a = K a ( w z ) σ( w z ) - 2c( w z ) 槡K a ( w z ) = ÄÅƯ¼¡½® ¾ ÀÇÈÉÊ·: ·¸Ë®ÌÍÎ,¤ ¯,áº»â·¸Ë®Ç [8] È ;¤ÎÄÅÇÈãä·¸¹åæ ,® γ、ôË®ÌÍ à w ¢£¢£, ÀÃ。 ¿¯ÀÁ ¹§½®; c———; [3 - 4] 。 , - - ôË®ÌÍ 701 Ï-Ë®ÇÈ wz à。 ¹§½® z ¬à ö(3 ) ù º ý w z = S ez ( w s - w r ) + w r 。 Van Genuchten ÇÈ ( u a - u w ) Se = { [8] (4) ® Se ¼ , ·¸ ¾©À: 1 -1/ n 1 , 1 + [ α( u a - u w ) ] n } (5) ö: α ——— ¿ ¯ Gardner Ç È : ߯; n——— :߯。 ½® H , *)Ø,+© ¹+ Û(® H - z ¬ ù§ [8] æ 土木工程·37· 702 Î Ï Ð Ñ q q 1 1n - + ( + 1) e - αγ w( H - z) , ks ks α (6) [ ( ua - uw ) = - ] :q———; γ w ———。 ,(5) 、(6) H - z ( { [ z ( q q +1 e -αγw(H -z) + ks ks ( ) n 1/ n -1 ]} ) 。 w z = w r + ( w s - w r ) (1 + { - 1n[ - q ( + 1) e - αγ w( H - z) ] } n ) 1 / n - 1 。 ks q + ks (14) (12) º, [11 - 13] [16] ª ¡ , (9) ª«: c( w) = a1 w z + b1 , φ( w) = a2 w z + b2 , } (9) c( w z ) = a1 ( w r + ( w s - w r ) S ez ) + b1 , φ( w z ) = a2 ( w r + ( w s - w r ) S ez ) + b2 , ,°±²¦ K a « ( K a ( w z ) = tan2 45° - } (10) a2 ( w s - w r ) S ez + a2 w r + b2 。 2 ) (11) ³´µ¶·, ¸ dσ( w) = γ( w z ) dz 。 ¹ « ·38·土木工程 d s r 0 ( tan 45° - 2 ez a2 w r + ( w s - w r ) S ez + b2 。 (16) 2 ) 2 1 。 ¤ · 3 H 10 m, γ d 12. 8 kN / m , w s 41. 6% , w r 4. 16% 。 ¤¥¦ c ¬ a1 、 b1 À - 141. 20 « z r ¼½¾¿®¯ ± À 、Á ,°±²¦°±²¦ a2 、b2 ——— φ ¬。 (4) (9) ,®¯ ) :a1 、b1 ———¤¥¦ c ¬; 1 3 d 2( a1 w r + ( w s - w r ) S ez + b1 ) · 、¡ [14] 、 § [15] 。 a2 w r + ( w s - w r ) S ez + b2 · 2 ( γ z(1 + w ) + γ ( w - w ) ∫ S dz ) - (8) 。 £¤ ¥ ¦ ¡ © ( p a = tan2 45° - ,¡¨ z (10) (15) (2) , °±²¦ [11 - 16] ∫ « σ = γ d z(1 + w r ) + γ d ( w s - w r ) 0 S ez dz。 (15) » , , ¡ ¢ q + ks (14) (7) (4) , w : Ô 26 Õ Ó q + 1) e αγ w( H - z) ] } n ) 1 / n - 1 ) ] 。 ks (7) 1 2 (13) γ z = γ d (1 + w z ) 。 (8) (13) , : ( ) : Sez =Se(H -z) = 1 + -1n - Æ γ z = γ d [1 + w r + ( w s - w r ) (1 + { - 1n[ - k s ———; Ò (12) γ d 71. 26 kPa, φ ¬ a2 、 b2 À 16. 10° 16. 72°, k s 2. 5 × 10 - 7 m / s,¡Â¬Ã α 0. 008 kPa - 1 , Ĭà n 3, q ± 、 Á À - 3. 14 × 10 - 8 、0、1. 15 × 10 - 8 m / s。 2 2 ¢ (11) , ¼½Å± ¤·°±²¦, 1 ª«。 1 ,ű , ³ ¤·°±²¦ K a ¹ z ÆÇÈ¡, ¹Æ£。 ÉÇ°ÊË Ì°±²¦ K a Æ φ ¢, Ì£Í, φ w Û6 Ü Þ,:¢ÀÁÂ Ý 703 ª§¨½¾ , 。 w ( ) , , K a φ 。 1 Fig. 1 different flow direction conditions Coefficient of active earth pressure in silty clay un der different flow direction conditions 1 7 m ,、 , , K a ; 0 ~ 7 m,K a , K a 。 , w , w K a ( S e ) z [8] ,¡ w , ¢——— K a z £, ¡ ,, K a 。 2 3 3 Active earth pressure strength in silty clay under Fig. 2 2 ¤¥¦ ( 16 ) , §¨ © ª , 2 « ¬ 。 2 , © ª pa z £ 。 ® ¯ ª p a ° ± K a 、 ² σ ©³ c ´ 。 µ , ´ ¶ w · ¸, ¹ z º , » ¦ ( 10 ) 、 ( 11 ) ( 15 ) «¬ , , ª p a z £ 。 , ª p a , p a , , ª·¸ 。 (1) ¬º, ¼ Van Genuchten ½¾¿¢ÀÁ ÃÄÅ ÆÆ,ÇÈ ÃÄź。 (2) ½¾¼, ÃÄź,ÈÉ ÃÄź, ¤¥ ʦ, ÈÉ ÃÄ Åº。 (3) ½¾¼, ©³ ÃÄź,ÈÉ ©³ÃÄź;¤ 、 ²© ÃÄźË̪Íμ ªÏ¦, ÇÈ ªº。 (4) ¢ÀÁ © ªÐ §¨。 , , ·¸ , Ñ, Ò, Ñ,; , ª , ·¸。 : [1] . 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The study building on the Hill failure mode involves building the velocity field of maneuvering displacement; calculating energy dissipation rate of different interfaces by consider ing the factors of soil weight, cohesion, friction coefficient and earth pressure in the upperbound theo rem; thereby deriving upper bound solution of bearing capacity of suction caisson foundation; and calcu lating the upper bound solution using the Matlab program and comparing the results with the previous ex perimental data. The results show that the upper bound solution of the formula is close to the experimental value, and the Hill failure mode is more reasonable. This study may provide a reference for the ultimate analysis of suction caisson foundations. Key words:suction caisson foundation; ultimate bearing capacity; Hill failure mode; displacement velocity field >?@A:2018 - 03 - 24 BCDE: ^£à£á÷( K201702005) HIJK: ½(1988 - ) ,,Þß,,,t}:ÕÔ¢.,Email:zqh464354668@ 163. com。 ·46·土木工程 468 0 Á Â Ã Ä Å Æ 28 Ç ,, 。 。 [1] 。 K. H. Andersen [2 - 6] 。 ,、 、 Hill 。 D. R. Maniar [7] 。 Meyerhof 。 J. [8] Fig. 1 Clausen [9] Hoek - Brown , [ 10 ] Prandtl v = v0 e θtan φ = v p sec π + φ e θtan φ , 4 2 ( ,θ———v0 v £§¦,rad。 , ¦§¨, ©。 1 (3) FE ½ ( ª, ¹,¡º¢»¼¯。 ¯ ½ OCFE ¯£,EABD ®¾ q。 1b ´¸ ¡² FE ½。 OC、CF ) l0 ———½ OC ,m; r———¨©,m。 π l1 = l0 e 2 tan φ = π R sec π + φ e 2 tan φ , 2 4 2 ( ) π d = 2l1 cos π + φ = Rtan π + φ e 2 tan φ , 4 2 4 2 ( , R、 H ,¢ ²¥。 Hill · 1 ´¸。 ( :R———,m; ,®¯, °,±, ²。 ³ ´µ¥± [1 0] , ¶。 , ) ¦À R r = l0 e θtan φ = sec π + φ e θtan φ , 2 4 2 ¿¤¥² ,² ) π π v1 = v0 e 2 tan φ = v p sec π + φ e 2 tan φ 。 4 2 ¥¥, «。 ¬ ) φ———® ¤¥¦,rad。 (2) CF ½ , ( :v p ———¢,m / s; 。 ¡, Hill , ¢£¤¥, Hill Hill mechanism and velocity field v0 = v p sec π + φ , 4 2 , 。 Hill (1) OC ½ , 。 1 ) ( :l1 ———½ AF ,m; 2 2. 1 ) d———A、E ª«§,m。 «¬¨®½« ¬、 µ¯« ¬、¯« ¬, 土木工程·47· 4 : 。 v c 。 2. 1. 1 AOC 1 , OC COH f4 = 2. 1. 3 ∫ ( , S1 ——— COH ,m 。 ACO W G1 1 W G1 = - γπR3 v p tan π + φ , 6 4 2 ( ) W4 = ( v1 cos φ ) cS2 = 1 v cπR2 cos φsec2 π + φ e πtan φ · 4 p 4 2 ∫ vc2πcos φ[ R - rcos( π4 + φ2 + θ) ] 1 -1 v cπR sec ( π + φ ) ( e - 2 4 2 2tan φ f + tan ( π + φ ) f ) , 4 2 0 2 p πtan φ 2 1 ∫e π 2 f1 = ∫e π 2 f2 = ∫ 3θtan φ 0 3θtan φ 0 sin θdθ = FCHG r dθ = cos φ - 3tan φ e , 1 + ( 3tan φ ) 2 1 + 3tan φe 。 1 + ( 3tan φ ) 2 ( (4) ) ( ) 2πtan φ )[ cos 2( π + φ ) f - sin 2( π + φ ) f ] , 4 2 4 2 3 f3 = ∫ π 2 0 e4θ tan φ cos 2θdθ = - tan φ ·48·土木工程 ] +1 。 ( (7) AEBD AEBD ) π 2 tan φ ] + 2 q。 (8) W5 = 2 πRHμcv p , (9) ; ,m。 W G4 = - γv p πR2 H, (10) W F = v p F, (11) e2πtan φ + 1 , 1 + ( 2tan φ) 2 2. 2 , , W F + W q + W G1 + W G2 + W G3 + W G4 = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 。 (12) (1) ~ (12) , F = - f6 e πtan φ ( f7 + 2 ) q + 4 (5) , π 2 tan φ W F 1 - 1+ sin π + φ f2 - sec π + φ · e 3 4 2 4 2 4tan φ ( ) q, cos π + φ f1 - 4 2 ){ ( ( [ tan ( π4 + φ2 ) e W G4 W G2 1 3 3 γvp πR sec π + φ 8 4 2 3 1 3 2 γπR v p tan π + φ e 2 πtan φ · 4 4 2 ,F———,kN。 2 FCHG 2 [ tan ( π4 + φ2 ) e πtan φ 2 (6) W q = v p πR2 tan2 π + φ e πtan φ · 4 2 W3 1 WG2 = - W q :μ——— H——— 3 2 πtan φ ( )] 1 -1 v cπR sec ( π + φ ) ( e - 2 4 2 2tan φ 1 1 f + tan ( π + φ ) f ) 。 2 2 4 2 p W5 [ 2 (3) r 1 R dθ = W3 = vc2πcos φ - rcos π + φ + θ cos φ 2 2 4 2 0 π 2 ] +2 , AFBG 0。 3 2 πtan φ cos θdθ = π 2 tan φ EFGD W G3 W G3 = (2) 2 , ) , S2 ——— EFGD ,m 。 3 W2 = ( [ 3tan ( π4 + φ2 ) e ,γ———,kN / m 。 2. 1. 2 FCHG FCHG W2 π 2 1 1 + e2πtan φ 。 2 1 + ( 2tan φ) 2 e4θ tan φ sin 2θdθ = AEF BDG EFGD W4 ) (1) π 2 0 W1 1 W1 = ( v0 cos φ ) cS1 = vp πR2 ccos φ sec2 π + φ , 4 4 2 2 469 1 3 γπR tan π + φ - 6 4 2 1 γR f5 - f1 + tan π + φ f2 + 8 4 2 ( ) { ( ) 1 -1 e sec ( π + φ )·[ + cos 2( π + φ ) f - 3 4 tan φ 4 2 4 2 2 2πtan φ 3 470 ª « ¬ ) ]} - 14 γRf e f + 1 + 1 1 e -1 γπR H + ccos φf + cf ( -f + 4 2 2tan φ 1 tan ( π + φ ) f ) + ccos φ f e 3 f +2 + 4 4 2 1 1 -1 1 cf e - f + tan ( π + φ ) f ) + 2 ( 2 tan φ 2 2 4 2 sin 2 π + φ f4 4 2 ( 2 5 ) 7 πtan φ 5 2 5 3 2 πtan φ ( 6 1 -πtan φ 5 ( πtan φ 2 2 πRHμc, @, (13) f5 = πR2 sec2 π + φ , 4 2 ( ) f = πR tan ( π + φ ) , 4 2 f = tan ( π + φ ) e 。 4 2 2 6 Ò 。 4 I,x , ,Ók a)ã| |。 uE| u [3,11,12] õ 30% , õ 12% ,u¶ [1] π 2 tan φ , Ò 。 : Andersen K H, Dyvik R, Schrdr K, et al. 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[10] [11] [12] . ) [ D] . ¡: ¡, 2008. ¢£¤, £, ¥, . ¦ [ J] . § , 2003, 33(8) : 49 - 51. 0, £, , . ¦ [ J] . ¨©, 2006, 21(3) : 27 - 29. ( ) 土木工程·49· 26 3 2016 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology - Vol. 26 No. 3 May 2016 , , ( , 150022) ! ": - , ABAQUS 、 、 、 。 :¡¢ 2. 0H, £¡¢ 3. 0H, ¤¥ ¦ §¨©¤¥ª«¢ 1. 6 ~ 2. 0。 ¬®¯°±°,² ³ °´µ¶·©¸¹;¨©º、 ¨©¤¥»¶¼½¾¿À, Á¬®¯°±ÂÃÄ¥。 µ¶Å ÆÇ, ÈÉÊËÌÍ Î ¢ÏÐÑÒÓÔÌÍ,Õ©Ö× ¤¥。 #$%:®; ; ¤¥; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 007 &'()*:TU473. 2 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0268- 04 +./01:A Simulation analysis of deformation and inner force in deep foundation pit supported with pileanchor ZHAO Yanlin, HOU Chaoya, LI Peng ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is motivated by the need for addressing the stress and deformation occurring in deep foundation pits supported with pileanchors. The solution is accomplished by using the software ABAQUS to analyze the effects on the influence scope of the surrounding soil, bottom uplift deformation, moment,and deformation of piles by such factors as the excavation conditions, anchors, and preaxial force. The analysis shows that soil has the horizontal influence scope of about 2. 0H, and the vertical in fluence scope of about 3. 0H; the ratio between the bottom uplift deformation and the maximum displace ment of sidewall is about 1. 6—2. 0; the moment and horizontal deformation of piles tend to increase due to an increase in excavation depth, and the increasing extent of moment and horizontal deformation of piles vary greatly according to the excavation conditions; and the sections are found to be basically con sistent among the maximum positive bending moment and the maximum horizontal displacement of the piles and tend to move down along with the increasing excavation depth. The way the anchors work pro vides a change in the stress state of the piles, turning the piles from a cantilever beam into a continuous beam with elastic supports and thus contributing to a great reduction in the moment and horizontal deform ation of pile. Key words:deep foundation pit; retaining pile; displacement of pile; moment of pile 2345: 2016 - 04 - 16 6789: :;<=>?: (1971 - ) ,, ·50·土木工程 ,,,: ,Email:zhaoyanlin1971@ sina. com。 %$#,Ï: - ±'¹ 。 [5 - 6] FLAC3D ¡¢。 [7 - 8] £¤¥¦§¨, ¤©ª«¬、 ®¯°± 。 ýþË©ÿ¨, ~ } |¾¿ÒÓÙ 3H ~ 4H,H Ù, ã [3 - 4] ,É{[\ 4H、 }|¾¿ÒÓÙ 2H ~ 4H 3H ÍÙ }ã}¾¿ÒÓ。 Ù]ü ÈÉ^_,`@Ê 1 / 2 º»,ÈÉ Ê?>Ù 80 m × 60 m,=< 1 ;:。 ²³。 [9] FLAC ´ µ¶、·¶¸¹º»«¼、 3D 1 1 1 Fig. 1 Ù 8 m,Ü 800 mm,ÝÙ 1. 2 m;Þßà á°,°¶Ù 18 m,â×ãÜÙ 160 mm, ÝÙ 3 m,äåÙ 15°,æçá° èé 3 m ê。 ¦¡ëìíî,ï 1。 Table 1 1 Physical and mechanical indexes of soils d/ m F / MPa φ / ( °) c / kPa ð 0 ~3 32 19 18 ðñò 3 ~ 15 12 15 11 ðñò 15 ~ 25 30 15 14 ó 25 ~ 60 60 30 10 1 2 ôÙõöË。 Ë 1: ÷ é - 3 m, øÞæçḰ。 Ë 2: ÷é - 6 m, øÞæùḰ。 Ë 3: ÷é - 9 m,øÞæúḰ。 Ë 4:÷é - 12 m, øÞæàḰ。 Ë 5:÷Ôû,îü - 15 m ê。 2 ¾¿。 ×ØÙ 40 m × 40 m, Ù 15 m,Ú - 。 ª,¶ 23 m,Û ÅÆÇÂà ABAQUS ¤© ÅÆÇÈÉÊ,Ë、°ÌÍ ¸Î¼ÏÐѾ¿ÒÓ、 Ô 、«®¯ ½¹¾¿²³。 ÀÁÂà ABAQUS Ä - ÕÖ 、 、 。 [3 - 4] 、 269 - , [1 - 2] 、 æ3 & 1 Profile chart of foundation pit ÈÉÊ/.ÃÞ-Ù: ÊÔ× x、y } ,Î\+*Æ);|×Ù(×; x } +*。 ×Ç( CPE4) , °, ÚÇ Ú ( B21) 3 ,°ÚøÇ( T2D2) 。 3 1 Ëé <, =< 2 ;:。 , ´ < 2 \ Î, ¾¿ÒÓ~´ Î。 Ëé, } ¾¿ÒÓýÙ 9、20、26、29、32 m, ã} ¾¿ÒÓýÙ 30、40、42、42、42 m, º ýÙ 1. 55、3. 51、5. 61、7. 85、8. 58 mm, Ô Õ Ö ý Ù 2. 70、 5. 85、 9. 33、 13. 02、17. 17 mm。 ' þ : , }¾¿ÒÓ¹ 3. 0 è 2. 1 ( @ 2. 0) , ã}¾¿ÒÓ ¹ 10. 0 è 2. 8( @ 3. 0) ;ÔÕÖ º ¹Ù 1. 65 ~ 2. 00。 , ° Å)Í, Î, )^ 。 ¤©ª, ¾¿ÒÓ+Ù 2. 0H,¾¿ÒÓ+Ù 3. 0H, ÔÕÖ º ¹Ù 1. 6 ~ 2. 0。 土木工程·51· 270 » ¼ ½ ¾ À À  26 à Á , ,, 1, 2 3. 76 mm 4. 52 mm, 20. 2% ; 3 2, 4. 52 mm 5. 64 mm, 。 ,, ¿ a - 3 m 24. 8% 。 4 , 15. 05 mm, 3, 168. 75% ; 4, 5 18. 8 mm, 24. 92% 。 b - 6 m 3 Fig. 3 Horizontal displacement of pile c - 9 m , 4 , 9. 41 mm, 。 , , 。 : , ¡ , , ¢ , d - 12 m Fig. 2 3 2 §¨,© 0, 4 ~ 5 , ©ª¨。 : 1 ~ 3 , ¨«, « ¬; 4 ~ 5 , £。 3 ¤ ¥¦。 1 ~ 3 ,¤ 2 e - 15 m Displacement nephogram of soil ¨«, ®¨«, « ¬, ¯°± 。 3. 2. 2 ²¬,³´ µ¶¦,· 4 。 3. 2. 1 3 。 3 ·52·土木工程 4a ¯ 4b ,µ¶¦, ¸§¨¹,º, 152 mm, © ÓÔÕ,Ö: - ¡ÈÂà ©3 Ò , 74 mm;, , , 19 mm, 12. 5% 。 271 5 , ¡¢ ¤£,¥ ¤ £ ,¥ ¦。 1 , § ¨, 5 , 25% , ¥ 。 3. 3. 2 ©¦ª« ,¬® ,;©¯ª« , a £¤¥¦;©¶ª« , - 9 m - 295 kN·m ·§¸295 kN·m;© ¹ª « , - 12 m - 10 kN·m·£¸ 90 kN·m。 b ¨©ªº, ©ª«¬ 、³ 、¶ Horizontal displacement of piler ¹ , , , 。 , 。 。 3 3 3. 3. 1 , [10 ] 5 M 。 。 », « ¤,¶·¢ ¸½¹ 。 , ¬£µº ¹¦¾¿¢¥¦。 4 ·ÊËÌÍ 2. 0H, Î ·ÊËÌÍ 3. 0H,Ïм½ (1) « 1. 6 ~ 2. 0。 (2) (3) ¥ ¡¢ ¾ ¿À¦, Á ¡ ¥ ¢£, ¤。 (4) ®¯ °¢±²«¼³´²«¼³ ¤ ,µ«¼ ££,½ Ñ。 Fig. 5 ÀÁÂû,¾¿ÄÅÆ Ç,¡ÈÉ 。 ¡ - 6 m ´, 160 , 115 kN·m,©¯±¬£µ¢´ Fig. 4 , ,©¦±¬® ² , ;©³ª« 4 - 3 m ° 5 Moment of pile under different working conditions , , 。 ( 288 ) 土木工程·53· 288 Ô Ó Õ Ì © É [6] 5 m 。 (3) ,、 。 : [1] , 236 - 241. [3] ¢ , 2013(5) : 2554 - 2560. £¤¥[ J] . A [8] [9] [11] . [13] , . ¢£¤ ©[ J] . ®¯° 163 ±¸² £¤¥[ J] . ³, 2008 µ, , . ¤¥©ª ´ , ¶ °¹·¸[ J] . £«, 2015(11) : 62 - 65. ¹º, » ¼, ½¾¿, . ¥©ª ¥ÀÁ[ J] . ³, 2012(4) : 38 - 41.  Ã, ÄÅÆ, , . » [ J ]. ÈÉ, Ê, ˼ , 2015(2) : 62 - 66. , ª«¬, ³, ®. ´µ¶· (2) : 328 - 332. £ £¤¥[ J] . , 2015(6) : 1211 - 1216. £¤¥: ¥¦¥§¨ [12] , , , . ¡ (1) : 53 - 55. ©ª, 2015 (2 ) : ¬[ J] . £«, 2015(4) : 57 - 62. [ J] . ±², 2015(6) : 177 - 184. , ¨, . , [5] § ¡ «, . ¤¥ [4] . £¤¥[ J] . ¦ [2] [7] , 2015(5) : 5 65 - 569. ®, , , . ¯ [10] , ° , , Ö 26 × Ê £¤¥[ J] . (2) , , , [ J] . Ǻ , 2013 , . ½¥ , 2011(6) : 804 - 808. ÌÍ, ¾, Î, . ©ª¿À ¤¥[ J] . ©ª, 2014(4) : 446 - 451. ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 271 ) (2) : 228 - 234. (5) ÁÏÐÑÒ¬ÓÔÕÖ ¥,ÃÄÓ ×Å,ÐÑÁÏ ¬ÓÔÕÆ Ç¨ÇØ。 : [1] Ù [3] [4] [6] [7] Ú, Û, ÊÜ. Õ ÓÐÑÁÏ íî. ÓÐÑÁÏÍ¿À[ J] . ÎÊ, 2014, 10(2) : 1941 - 1945. ïðñ, À[ J] . ò, ó Ò¿À[ J] . ú©ª, 2014, 41(12) : 4 - 7. ªûü, ý®è, þ , àá. ÓÐ ÑÁ ÏÆâ Í ¿ À [9] Ó, {[. ÓÐÑÁÏÖ[ J] . [10] åæ, çè. ÎÊ, 2014, 10(4) : 848 - 853. Ï é,  ê. Óë - ÐÑÁÏâ ÿ. ~}| ÓÐÑÁÏ ÝÒ¿À[ J] . °ÕÝ, 2014, 35(2) : 185 - 196. ¿À[ J] . , \. ÓÐÑÁÏ£ÐÝÆ Í ÎÊ, 2013, 9(3) : 576 - 584. ÓÁÐÑÁÏÑ [ J] . ¬]§ÉÊ, 2015, 41(4) : 121 - 125. Í [ J] . ì ä É Ê: Þ Ë Ì ß, 2015, 31 ·54·土木工程 ÓÐÑÁÏÆ¿ ÓÐÑÁÏÐøÝÕùÝ [8] [ J] . ã½äÎÊ, 2015, 13(6) : 25 - 29. Ð. ÎÊ, 2015, 11(3) : 739 - 745. ôõö, ÊÑ÷. ÈÝÆ[ J] . ®¡ÉÊ: ÞËÌß, 2015, 36(4) : 576 - 580. [2] [5] ( ) 24 4 2014 7 1 Vol. 24 No. 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology , 1 2. July 2014 1 , , 2 , 1 , (1. , 150022; 1 , 100083) ! ": , 30、 50、70 ℃ ,、、 45°、55°、65° 。 : ¡¢£, ¤¥¦§¨©ª«; ¬®,¯¬°,±²¦§¨©ª«³´¬µ;¶·¸¹,º»¼½¾ ¿À¡,Á¢Â³º»¼;ÃÄ ,ÅÆÇÈÉ«ÊËÌÍÇÈ ÎÏÐÍÇÈ。 ÑÒÓ ÔÕÖ×Ø ÙÚÛÜÝÞß。 ; ; ; ; #$%: doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 04 022 &'()*:TU458 3 +,-*:2095- 7262(2014)04- 0435- 05 +./01:A Test on sandstone variable angle shear exposed to temperature humidity environment ZHOU Li1 , CHEN Dong1 , ZHANG Qinghai1 , ZHANG Na2 , ZHANG Haobin1 , LIU Wei1 (1. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. State Key Laboratory for Geomechanics & Deep Underground Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China) Abstract:This paper is focused specifically on uncovering the mechanism underlying softening of variable angle shear strength of the red sandstone exposed to temperature humidity environment. The study starts by the water absorption tests of the Shandong Laiwu red sandstone specimens under 30, 50, 70 ℃ humid environment, followed by variable angle shear strength experiments of the samples absorb ing water, the dry samples, and watersaturated specimens with an angle of 45°, 55°, 65° respective ly. The results suggest that when subjected to temperature humidity environment, the specimens have a water uptake rate tending to decrease to such a degree that there occurs a gas liquid equilibrium state; the higher temperature and consequently the greater water absorbing capacity mean the shorter time it takes rock samples to achieve gasliquid equilibrium state; an increase in rock samples water absorption rate yields a negative exponent attenuation in the cohesion of sandstone, with a resultant tendency to produce such cohesion as occurs with the watersaturated samples; and variable angle shear under dif ferent angles allows the sandstone macroscopic failure modes to change from a crushing destruction to a completely brittle failure. This research may provide a promising method for the measurement of sur rounding rock shearing strength in deep mine under temperature humidity environment. Key words:sandstone; temperature humidity environment; water absorption; angle shear; intensity soften 2345: 2014 - 06 - 03 6789: (12511480) ; ¡) ¢¦(2010QL07) :;<=>?: § ( )2014 ¨(1958 - ) ,©,ª«¬,®,¯°,±²: ¡¢£( ¤¥ ,Email:mengte5891@ 163. com。 土木工程·55· 436 : / . - , ¼ © © @ 24 * + , 、 、 、 , ÂÃô× § , > , òÂà [。 ëº, ¾Âà SHJ - 1 ~ SHJ - 12 ¡¢£,¤¥¦§¨©ª«、 ª¬®¯°¤±²。 ³´µ ¶·, ¸ ª«。 (3) ñµÍ ¹º©»¼½¾¿ÀÁÂÃÄÀÁÂÃÅÆÇÈÉ [6 - 10] ,ÎÏÐÑÒÁÓÔÕÖ× ÊËÌµÍ 55°、65° ñ [1 - 3] 。 、 [4 - 5] , , Ø,ÙÚÛÕ、ÆÇÈÉÊ ÜÙ¿ÝÞß, à± áâãäåæçèé。 êë, 컳±í ÉÊÆÇÈîïð, ŬÛñµÍÙÚòó [11] ÌñµÍ ,âãäôÂó¡¢£ð èé,ê¡¢£ð µ äôö÷øùÒ。 1 1 1 @A õ´ ¡ 6 h,Å¡ ¢£¤ÂÃ¥, > 。 ä  ¥ ¤ °  à ¦ Å § ¨ © äÂ。 ¾¤°ÂÃÌñ µÍÐÑ, 12 ÂÃê, ³ 45°、 2 2 1 DEFGHIJKLMN GB / T 23561 2—2009《 © ªäôÒ》 @ 11 《 ´µ äô Ò 》 , ¬ÀÁÂõͮ¯° σ Í τ ±ê: ¡¢ £ ð ú û ê ü ý ô ( 30、50、 70 ℃ ) þÿ; ñµÍ ~ê YEP - 2000 }|{[ ÐÑ~, ÐÑ\]^_ÛµÍ` éê 1 MPa / s。 45°、 55°、 65° µ Í Ù Ú ê GB / T σ = ( P / S) ·cos α, τ = ( P / S) ·sin α, ^:σ———°,MPa; τ———Í,MPa; P———Âò³®¯´µ,N; S———µÍ¶,S = D × h,mm2 ; 23561 2—2009《 @ 11 《 äÅÙÚ。 1 2 ð̵Í。 α———µÍ<·ñ,( °) 。 ¸³²¢£ð, Âùº ©ªäôÒ 》 ´µ äôÒ 》 ^ÀÁ =;²,¾Âû± é。 ÐѤåéñµÍ ¼¥ 1。 BC ç¡¢£ð? Ã, ðÂÃÌñµ 。 ÍÐÑ,å´µ ¢£ Ò O1 Table 1 ð: (1) Âà ÛÕ。 ? , GB / T 23561 5—2009 《 © ªäôÒ》 ,¾ÂÃÛÕ 50 mm × 50 mm , 60 , SHJ - 1 ~ SHJ - 60。 ýô ê 107 ℃ ^, 24 h。 >,äò D、 h =, 。 (2) ¡¢£äÂ。 GB / T 23561 2— 2009《 《 ©ªäôÒ 》 @ 11 ´µ ä ô Ò 》 , µ Í ñ , ñ ðÕÀÁÂõÍÐÑ , ñµÍÐѱ 12 ÂÃ。 ¾Âà SHJ - 13 ~ SHJ - 24、SHJ - 25 ~ SHJ - 36、SHJ - 37 ~ SHJ - 48 30、50、70 ℃ þÿ^ , Âà ¡¢£^ , <±ó 。 ¡äô , ÿ¹ç¡ ³ 95% 。 ×¾¤° ·56·土木工程 PQDEFGHRJKLSTUVWXYZ Variable angle shear strength of sandstone after water absorption under temperature humidity environment Âà 30 ℃ õ¡ α / (°) σ / MPa τ / MPa SHJ - 5 ~ SHJ - 8 3 53 45 38 78 38 78 1 06 55 23 15 3 53 SHJ - 17 ~ SHJ - 20 1 05 SHJ - 21 ~ SHJ - 24 1 07 SHJ - 29 ~ SHJ - 32 2 13 Âà 2 13 SHJ - 41 ~ SHJ - 44 2 94 2 92 SHJ - 45 ~ SHJ - 48 2 98 SHJ - 53 ~ SHJ - 56 0 SHJ - 49 ~ SHJ - 52 Âà 2 12 SHJ - 33 ~ SHJ - 36 SHJ - 37 ~ SHJ - 40 õ¡ 3 58 SHJ - 9 ~ SHJ - 12 SHJ - 25 ~ SHJ - 28 õ¡ Âà 70 ℃ w/ % SHJ - 13 ~ SHJ - 16 Âà 50 ℃ Âà SHJ - 1 ~ SHJ - 4 SHJ - 57 ~ SHJ - 60 0 0 55 65 45 65 55 45 65 55 45 65 65 45 55 21 04 7 55 39 47 7 96 22 46 39 76 7 92 19 72 40 91 7 73 11 77 44 58 27 09 30 02 16 17 33 03 39 47 17 04 32 05 39 76 16 96 28 14 40 91 16 55 25 21 44 58 38 65 ¤4 ¥ 1 ( V - t) 。 , , 437 ¦,§:¨© ¢ 31 5% ; £ , , ; 95% , ;30、50、70 ℃ 2 48、5 00、7 01 mL ;, 89 h。 ,30、50、70 ℃ 277、159、 '1 2 2 Hydrophilic characteristic V - t curves of sandstone Fig. 1 DEFGHIJKLM[( V - t) \] under temperature humidity environment 2 2 1 DEFGHIJUVWXYZR^M[ 12 τ - σ, , DEFGHUVWXYZ_`ab Fitted attenuating relation between single axial compressed strength w/ % SHJ - 49 ~ SHJ - 60 0 30 ℃ SHJ - 13 ~ SHJ - 24 50 ℃ SHJ - 25 ~ SHJ - 36 70 ℃ SHJ - 37 ~ SHJ - 48 SHJ - 1 ~ SHJ - 12 τ = 18 387 + σtan (32 58°) 0 941 1 06 τ = 12 590 + σtan (36 09°) 0 964 2 12 τ = 12 512 + σtan (36 17°) 0 959 Table 2 , 2。 2。 O2 2 94 τ = 11 849 + σtan (36 20°) 0 983 3 55 τ = 11 708 + σtan (36 50°) 0 967 2 2 , , 18 387 kPa ¡ 11 708 kPa,¡ 36 2% ; 30 ℃ ¡ 12 590 kPa, ¡ '2 DEFGHcdeIJfWYZ_`\] Fig. 2 Temperature humidity environment of Shandong red sandstone shear strength 土木工程·57· 438 ¾ ¿ À Á  ,。 30、50、70 ℃ 、 2 12% 、2 94% 、 3 55% ; 31 5% 、32 0% 、35 6% 、36 2% ; 12 590、12 512、 11 849、 11 708 kPa, 36 09°、36 17°、36 20°、36 50°, 10 8% 、11 0% 、11 1% 、12 0% ; 2 2. 2 3 - b2 w , (2) φ0 ———,( °) ; a2 、b2 ———。 (1) τ w = ( c0 + a 1 e - b1 w (2) - ) + σ w ·tan( φ0 + a2 e - b2w ) , (3) :τ w ———,kPa; σ w ——— ,kPa。 。 (3) , 。 , ;, 。 SigmaPlot , (1) 、(2) ,£¡¤ 3。 O3 。 ,, Å 24 Æ Ä :φ w ———,( °) ; à φ w = φ0 + a 2 e 1 06% 、 à ¡¢ UVWXk/_`lb Table 3 Fitted parameters of variable angle shear index c0 / kPa a1 b1 φ0 / ( °) a2 b2 ¢ 11 96 6 42 2 06 32 58 3 72 2 65 2 2 3 § , ¨ § £¤ ¥ ¥ ¦ ¦ § © 。 ª « ¬ ® ¯ ¨ © , ¬®¯¥ , ¥ ¦ ° ± ² ³ ´ ¬ ® ¯ ¨ ª « µ¶·¸ ¹ º , » ¬ ¼ ¬ ® ¯ ¸ 45°、55°、65° §® , ¡ 4。 4a 45° ½¯¬ ® ¯ 。 ¾ °±²¾ ¦。 ¿ À £ © Á ³  à , Ä Å ´ Ä '3 Fig. 3 µ´ ¶ Æ ³ Á Ç , È · ¦ ¦ ¶ ¨ ª ³ ¬ ®, É cdeIJfWYZghLi#j\] Relation of Shandong red sandstone shear ²ÊËÆ “ ̸ ” , ¬®¹Í , δºÏÐÑ strength with variation of water content 4b ÒÓ , ©£ “ ÔÕÖÓ ” 。 55° ½ ¯ ¬ ® ¯ 。 ¾ ° ± ² ¾ c w = c0 + a 1 e - b1 w , :c w ———,kPa; c0 ———,kPa; a1 、b1 ———。 ·58·土木工程 ³ ¶ , × Ø Æ (1) ºÜ¾ Í , ¶ Ù Ú, ² » Û, ¶ÝªÒÓ¼½ 。 4c 65° ½¯¬ ® ¯ 。 ¾ °±²¾ , ÑÞ¬®¯ 。 Ï4 Ð 439 ª,¡: (2) ,, 。 , , , ; 。 (3) 45° , ,, ; , 55° , , ; 65° , 。 : [1] , , , ¡. ¢£ [2] ª, ¡«, ¢£, ¡. ¤¬£ ª, ¥ [3] ¤¥[J]. ¦¢§¨¢©, 2005, 24(1): 33 - 38. [ J] . ®«¯°±¢²¢©, 2012, 22(3) : 320 - 324. £¬ 268 - 271. [4] [5] [6] [7] 4 Fig. 4 3 ·¸, 2002: 20 - 35. », . ¢¹ , ,: , ¯ , ; , º. ¤¥[ J] . ¦¢ ¾ ¬ º¬[ J] . ¿§¨¢©, 2006, 39(1) : 98 - 102. , ¯ÀÁ, . ³Â³ [9] 2013. , , . ». 20 - 23. [11] ¹ ¤¥[ J] . À稢©, 2013, 11(1) : 47 - 50. ¤¥[ D] . : ¢, ¹ ¤ ¥ [ J] . ¼ ½ ¤ ¥ Ä Å, 2013, 33 ( 4 ) : ºÆ£¾³»»Ç¿ £Ê¹ (1) §¨¢©, 2004, 23(3) : 391 - 394. ¼½ , 、、 ¤¥[ D] . ·¸: º»¼½ ª. ´µ¹¹ ¢, 2008. [8] [10] ®[ J] . ®«¯°±¢²¢©, 2013, 23(3) : ¯°¶, ±²³, ´µ¶. §¨¢[ M] . ·¸: °¢ Typical failure form ¦, §¨, ¡. ©³ª«´µ , º»»ÇÈÉ . GB / T 23561 5—2009 ˳¦Ì¹¢ ÍÎ[ S] . ·¸: º»À·¸, 2009. ( ) 土木工程·59· 26 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 7 1 , Vol. 26 No. 4 July 2016 2 , 1 , 1 (1. , 150022; 2. , 150022) ! ": , 、Maxwell , , 。 ¡,¢£¤¥¦§¨¤¥,©ª«£¤¥¬®« £¤¥。 ¯°±ª«²³£´。 µ¶·¸«® ¹£ º»。 ¼½¾¿ª、µ«º»À»ÁÂà ÄÅ。 Ƽ½ÅÇÈÉÊËÌÍξ。 #$%:; ª«; «; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 016 &'()*:TU452 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0429- 04 +./01:A Study on coupled damage of defect of granite during continuous heating GAO Hongmei1 , LAN Yongwei2 , CHEN Yong1 , LI Changfeng1 (1. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. School of Mining Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an effort to enable a correct evaluation of the damage mechanism behind de fective granites. This paper is focused on the application of the theory of thermodynamics and Maxwell’ s stress to establish Nonlinear homogeneous differential equation about the concentrated stress and solution to the expression of concentrated stress near the defect of granite. The study building on using the strain equivalence principle involves decomposing thermal state of the defects of granite into two states, namely, the thermal state of granite with the macroscopic defects and the thermal state of granite with random mi crodefects; completely analyzing the coupled damage of macroscopic defects of granite and random de fects under the action of heat; and developing the calculation formula of the composite damage with con sidered the macro and micro coupled defects of granite. The theoretical derivation formula could provide a theoretical reference to the study of geothermal exploration. Key words:defect of granite; macrodamage; microdamage; concentrated stress 0 ±²³´µ¶·¸¹º, «»¶ ¼¶ ½¾¿À, ÁÂÃÄÅÆÇÈÉʧ £ ¤¥¦§¨©ª«¬®¯°、 。 ÌÍ£ ¼Ë§ ÎÏÐÑÒÓÔÕ¶ ,Ö×Ø ÙÚÛ,Õ¶ Ù 2345: 2016 - 06 - 01 6789: ( QC2014C062) ; :;<=>?: (1978 - ) ,, ·60·土木工程 (11402080) ,,,: ¡¢,Email:85289703@ qq. com。 430 ? >=< ;  @ 26 / : 。 , , Óñò´µ 。 ΣÝ,}ªÞßà½,¤¼ 。 , , °Ë|{º¼Ûáâã ä。 Óå[¦ 、 。 , 、 ¡¢£,¤¥ ¦§¨, ©ª «¬®¯°±²。 ³´ µ ¶ · © ¸ ¹ º ¥ » [ 1] ¼ ½ ¾ ¿ À Á  à 。 Ä Å ½ © [ 2] ,¡´µ½æç,èé[ê\ª ¿ëÃæç。 , 、 ©«æç[±²ÛÚ÷ì。 1 Æ Ç È À Á É Ê ; Ë ÌÍ ©È ¦ Î Ï Ð ¬ Ñ Ò [ 3] ¢£ÓÔÀÁ ; Õ Ö × Ø © Ù Û , © Ù Ú « Ü Ý 、 Ù Ú Þ ß [ 4] ½ÀÁàáâã ; äåæ ½ ç Ë è é ê Ú Çá¼ÀÁ Ù、 Ù ë ì í î [ 5] ¡ ï à á ; ð à á © , ×ØÉÊË ¡ í®î í]Éï« 、ï ï½ðñ^_òó。 ¦ôØö, õö, ]Ú [19] ÷[ 。 ¦ø Üù 1,ô `î ÀÁ, « ÉÊú 2。 [ 6] 。 × Ø © Ç È 、« ¤¥ Ó Ô À Á , É [ 7] Ê © ñ ò ¼ Û ; ó ½ ô - §¨ º , É Ê º ëì õ ì [ 8] ½ ¡ 。 ª ¦Ò Á « Ø ö。 ô ÷ ª ø Ú ¡ Fig. 1 ©ÒàáÀÁ [ 11] 。 ½ CY ï Û [ 9] õ 。 [ 10] 1 Sketch map of model crack stress ½ , ù ¼ [ 12] ºÛ - ú û ò 。 Ä ½ ×Ø ° σ = Eε - αβΔT, e ëì Ëû ø ü New ton ø ¾ ¡ , î ô ¢ ã £ ýø ¤ ¥ Ø ö þ î 。 ¦ ½ [ 13] § ¨ μ σ ©ª«¬®© ¯ñò¢£ , ° É Ê Ú ± - ² ³ [ 14] ¡´ µ 。 ¶ · ¸ ½ ¤ ¹ º, Ð » Ã, ô ú û - § ¨ , Å(1) :σ e ; α = û (1) ;β = 3[ λ + 3G ]α 3 2(1 + v) G 3(1 - 2v) H ;v üýþ;H Biot @Ã;R Biot @ ¿ Ã; λ , G Lame′ ÿ ; ΔT ¡Ã。 [ 15] ¸¼½ ö ¾ ¿ À Á 。 Â Ã Ä ½ ÚÅ , Æ ï ì º [ 16] Ç 、 ´ µ 。 Ä ç ½ çï«ÜÈ - É É Ê É ï « Ü Ë Ì Í ¿ É 。 [ 17] ΩϽ ÐÑ Ò Ó õ ë ì § ¨ ÿ ¨ Ã, ° Ô ² Ò Ó Ç ø È Õ、 « Ö × ~ Ù½ Óõìà [ 18] 2 Fig. 2 Stress analysis of granite defects under action of temperature Ø Å。 Ú Û ¥ Û ý © Ú Ü loc Í~ σ , 土木工程·61· ·4 ¸ Δσ。 σ loc σ loc = σ e + Δσ, ε′ = ε1 + ε2 - ε0 ,¬§、 ¬® ¯° D′、D1 、D2 、D0 , σ σ σ σ = + - , E′ E1 E2 E0 Maxwell , dΔσ Δσ = -η + KρC2s σ e , (2) dt l (2) , η ;K ; ρC2s ;ρ ;C s { ,(2) dΔσ Δσ +η = KρC2s σ e , dt l (3) η Δσ = Ce ∫- l dx η + e ∫- l dx ( ∫η Δσ = Ce -η l t + KρC2e e ,dΔσ | t = 0 = 0, C = 0。 , η σ t, l = { Eε - a( ΔT) (3 λ + 2G) } KρC2s { Eε - aΔT(3 λ + 2G) } 。 a b c d η - ηl e + l Equivalent strain state of granite [ ] [ 1 - aΔT(3Eλε+ 2G) ] = ( KρC ηl e + 1) - [ aΔT(3Eλε+ 2G) + 1 ] KρC ηl e , «´,µ D1 = 1 - { ( KρC ηl e + 1 ) - - l η - l D1 η - l 2 s [ aΔT(3Eλε+ 2G) + 1 ] KρC ηl e }。 2 s 。 , ,, 。 η 2 s 2 s , , , ¡¢£¤ [15] , Maxwell ¥, 3 , 3a ~ d ¦¡§¢ 3 aΔT(3 λ + 2G) η η σ = 1- KρC2s e - l + Eε Eε l loc ¨、 ¢ §¨、 ¢ ¢£¤ ©¥ª , ¦ E′、 E1 、 E2 、E0 ,§« σ ¨© ε′、 ε1 、 ε2 、 ε0 , ª « , ¡ ·62·土木工程 (4) ,±¥ (5) 2 (7) 3b ¦°±«²³ (4) loc Fig. 3 η 2 η - Δσ = { Eε - a( ΔT) (3 λ + 2G) } KρC s e l , l E2 = E0 (1 - D2 ) , (3) e E1 = E0 (1 - D1 ) , (1 - D1 ) (1 - D2 ) 。 1 - D1 D2 ) -η l t E′ = E0 (1 - D′) , D′ = 1 - KρC2s σ e ∫ ηl dt e dt , l (6) (6) ®¯(5) ,±¥ 。 σ 431 ¹º»,£:«² η - l 3c ² ³ Weibull ,´ p( ε) = µ (8) m ε m - 1 - ( εε0) m ( ) e , ε0 ε0 (9) (9) , p( ε) ; ε;m, ε0 ³ 。 µ¶, · °§µ, ¶¸® ¹º»,¼ D2 ,½ ε D 2 = 1 - e - ( ε0 ) , m (10) (8) ¢ (10) ®¯ (7) , ±¥« 432 Ú Û Ü º » Ý 26 Þ À aΔT(3λ + 2G) η e + 1) - [ + 1 ] KρC η e }·e KρC ( { (1 - D )(1 - D ) Eε l l D′ = 1 - =1 - 。 a T(3 + 2G) 1 -D D Δ λ η e + 1) - [ + 1 ] KρC η e } 1 - [1 -e ] 1 - { ( KρC Eε l l 1 2 s 2 1 η - l ε 0 2 s - (ε ) m 2 2 s η ε 0 - (ε ) m - l η - l 2 s η - l (11) (11) , , , , 3 [6] [7] [8] 。 [9] [10] , 。 §°®Í - µ¶[J]. 2013, 38(12): 2133 - 2139. ³ ª « [ J ]. , 2014, 35 ´, ¤, , . È Morris µ ´ §[ J] . ¶Ä³° À, 2016, 33(1) : 153 - 159. [14] £¤¥, , , . Òµµ¶ - §°[ J] . À, 2016, 47(2) : 559 - 569. [15] ·¸¹, , ¡ . ´ [ J ] . ¥ ° À, 2013, 32 (11) : 2308 - 2317. [16] : ¡ Ó, , ¤, . Ⱥ»¥ Ô [ J ]. ° , 2013, 30 (8): 278 - 287. ¥, . ¦§ [ J] . , 2014, 35( 2) : 2133 - 2139. ¨©. - ª«¬® ¯: ¯°, 2014. ¸ ¾, . (9) : 2494 - 2502. 。 ± - , ÎÏ, . ÐѲ , [3] , . ¥ - ¦ ¡±, , [2] ¢, £¤¥, [12] , , ¡ Ê Ì«¥¬®¯ - µ¶ 。 . ´ª«¬ [ D] . : , 2015. ª, ¡ (2) , , - ¬[ J] . ¥°À, 2012, 31 (8) : 1098 - 1105. [13] ¢, £¤ ©, 。 ¡ , Ç, . ÈÉ«¿¥ [11] 、、 [1] [ J] . ¥°À, 2010, 29(3) : 472 - 478. , °ÅÀ, 2015, 38 ,。 Æ, . ¥ ¬®§Ë¨[ J] . ,, 、Maxwell , 2015. ¬[ D] . : (1) : 41 - 51. (1) , . ¸ ². ³³´ [ D] . ¼½¾, Õ, ¹. ÈÖ× ´ ª « [ J ]. (10) : 2805 - 2815. , 2015, 36 µ¶ - ¶ - · [18] ¿, ØÙ, Õ. ´À - [19] , , , . ¥ [ D] . ¹: ¹º», 2013. [4] ¼½¾, . ³ [5] ÁÂ. ¬ CT ¸¿[ J] . ³À, 2015, 40(1) : 103 - 109. : ÃÄÅ, 2012. [17] ª«[ J] . , 2015, 35(3) : 428 - 436. §[J]. ¥°À, 2006, 10 (25): 2071 - 2079. [ D] . ( ) 土木工程·63· 26 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 11 , , Nov. 2016 , , ( , 150022) ": , ! Vol. 26 No. 6 , , 。 ,¡ ¢£。 ¤¥¦§¨©ª, «, ¬«®。 ¥¦§¨¯°±§¨²³´, µª¢£¶·。 ¸¹º»¼½¾¿ÀÁÂ。 ; #$%: ; ÃÄ·; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 06. 021 &'()*:TU45 +,-*:2095- 7262(2016)06- 0691- 04 +./01:A Seepage law behind fractured granite under thermal stress Gao Hongmei, Liang Xuebin, Lan Yongwei, Xu Xiaohong, Meng Liyan ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper seeks to investigate the effect of thermal stress on the seepage law underlying the joint surface of granite. The investigation starting from the analysis of rock deformation involves using the cracking of granite cracks as a bridge to probe into the relationship between the permeability coeffi cient and cracking degree of granite under thermal stress; identifying the effect of temperature on equiva lent hydraulic opening and thereby obtaining the formula behind fracture permeability coefficient. The nu merical simulation reveals that a higher temperature is associated with a greater effect of thermal stress on the permeability of granite joint surface. A better agreement between the simulation results and the theo retical ones proves the rationality of the permeability coefficient formula. The study may provide some ref erences for the development of high temperature rock. Key words:defect of granite; seepage characteristics; thermal stress; cracking degree 0 ¸¾ ¿ À Á 。  à ° ¥ Ä Å Æ Ç È É Ê , Ë Ì ¼ Í Î, Ï Ð Ñ ¼ ª « ¬, ® ¯ ° ±²³´µ¶ · ¸ ¹ º , » ¼ ½ ¥¦§¨© °Ò Ó Ô Õ Ö × Ø Ù Ú Û Ü Ý Þ ß à ᬠ, âã°Âä å à 、 æ ç , è à  ä Ç éàÂäêë»ì  à í î , â ã ° Ä ï 2345: 2016 - 10 - 11 6789: (11402080) ; ( QC2014C062) :;<=>?: (1978 - ) ,,,,,:¡¢£¤,Email:85289703@ qq. com。 ·64·土木工程 692 ò ó ô õ 。 。 [1] 。 [2] 。 [3 - 4] Louis 。 ö ø 26 ù ÷ µÝ:f———æç·, ¡¸ ¢® ï,ºË 0. 5 ~ 1. 0; b m0 ———·; b h0 ———¶·; Δb———°±²。 æç°±Æ σ n æç, »。 ²ëï, £¤¥ 。 ¦§¨ ©ª , « ¬ ® ¯ ° ± ² ³ ¥ ´ Ë , [5 - 6] ¡ ¢ µ¶·¡¸´µ 。 [7 - 9] ¹ º» 、 ¹¶» ¼ ½ ¾ ¿ À Á  ¤¥ , à ´ µ 。 [10 - 12] ÄÅÆ 。 [13 - 14] Æ Ç 、 ÈÉ 。 ÊÆËÆÌÍ, ÎÏÐÑÒ¬Ó Ô。 [15] Æ Õ 。 [16] Ö¶Õ ×ÒØÙ。 ÚÛ, ªÜÝÊÆ ¡¸Þ®ßà。 ˧, á¬âÕ ã䶷åË, ,Ù¿ÊÆ´µ,Þ ¥。 1 Úæçè®éê¢ë 。 Ë ,ì , ´µ: kf = gb2m , 12 μ µÝ:k f ———æç; g———ÓÇ; ´µ¦, Ñ · f。 ´µ¾: ¥î b h ¡Ë b h = fb m0 - f( Δb) , K n ———°±。 æç²,ðñ¶·Ë σn b h = f( b h0 - Δb) = b m0 fe - K n 。 ìµ(2) µ(1) gb2h g 2 2 - 2σK nn = b f e , k′f = 12v 12v m0 (2) (3) ðÝ,g f b m0 / 12v = k0 ,¡。 µ(3) ¡Ë 2 2 k′f = k0 e - d1εn , (4) µÝ:d1 ———°±²å; ε n ———°±²。 2 æç,¡ ¢,ÊÆ ·、£±²â¡Ë ε x = 1 [ σ x - v( σ y + σ z ) ] - αΔT, E 1 ε y = E [ σ y - v( σ z + σ x ) ] - αΔT, = 1 [ - v( + ) ] - T, σx σy αΔ εz E σz v———¦§; Úæç¤ ¦,í§,æç¤ µÝ:k′f ———æç; b h ———¶·。 - µÝ:ε x ,ε y ———x、y ±²; E———¨¤¥; μ——— ; b m ———。 gb2h , k′f = 12 μ σn Δb = b m0 (1 - e K n ) , µÝ:σ n ———°±Æ; (1) αΔT———ÕÑÒÊÆ。 ¨©¡ ,°±²Ë ε n = ε1 = σ x′ σ y + σ z - v′, Kn Ks (5) µ Ý: σ′——— ñ ä ° ± Æ , σ1′ = σ1 - βp; β———é; p———ª»; K s ———«±; v′———ñ¬¤¦§。 土木工程·65· Å6 Æ ÇÈ,¬:ÉÊ v′≈0,(5) σ′x σ n + βp = 。 εn = Kn Kn { εy = °³´¨。 ±¬®²¯¦ (6) , , 693 « 1 [ σ y - v( σ x + σ z ) ] - αΔT, E µ¶ 3. 6 × 10 38 MPa, - 16 m2 ,·± ² 6. 6 μm2 , µ¶ ¸¹³ 0. 28, ¦º» α = 7. 12 × 10 - 4 ℃ - 1 ,¼£ 6 MPa, £ 3 MPa, ½¦ £ 1 MPa,´° β = 0. 8,¾ K n = 71. 1 GPa / m,¿ 63. 43°。 1 ε z = [ σ z - v( σ y + σ x ) ] - αΔT, E , 1 [ σ y - v( σ x + E ε s = ( ε y + ε z ) cos θ = cos θ σ z ) ] - αΔTcos θ + cos θ v( σy + σx )] - αΔTcos θ。 , εs = ( εy + εz ) = 2 1 [σ - E z v σ cos θ - 2 αΔTcos θ。 E n (7) 、 。 1 : 。 (4) k′f = k0 e ( - εn - εs) , Fig. 1 (8) ¦«µÀ²、 §Á 2 3 Â。 ε s ———。 k′f = k0 e (9) σ n + βp 2v K n - ( E σ n - 2αΔT) cos θ] , 。 ¤ ¶Æ (9) Ǥ,ÈÉʼ«µ 7. 14 μm 。 2 [17] Å µ¶²º², »² ¹ 。 , , 。 3 Ã,60 ℃ Ä ·,, ¸, ,, 2a ¶¯¶«µ, [- Calculation model :ε n ———; (6) 、(7) (8) , 200 ℃ Ä, ¤, ¾¿ ½ 2b Ã, ¶Æ、 Æ ËÀÌ, ¸², «µ³60 ℃ IJÍ, ÎÏ,°± 11. 82 μm 。 2 3a Ã, 60 ℃ Ä, §Á¯¦ÁÎÏ, ¹Ðº ÑΦÁ«µ。 200 ℃ Ä, §ÁÂÎÏ( 3b) ,Ñβ 。 50 mm × 100 mm 208, , 1。 ¡¢ ¡¢£。 £¤¤¥ ¥¦“ §” ,¨£¤ 0 ¡©ª。 «¬®¦§£。 ¨©§ £。 Ò «µÏÓ。 °± ¦ ·66·土木工程 «。 ° :, ³ ÔÃÁ«µ, «Õ§ ÁÖ×Ø,©Î ¦ ÖÎÏ。 Ä (9) , Ù。 (9) , ¯©ª ¦Ì、¸,¾¿¦¨ Â、60、200 ℃ Ä, ÚÙÛ Ü 6. 450、7. 008 10. 180 μm 。 2 694 Ð « Ñ Ä Ò ¦ ± ± Ó 26 Ô ³ : (2013 - KF04) 。 [1] : TSANG Y W, Tsang C F. 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": , 、 , ¡¢£¤¥。 ¦§¨©ª«¬ CuCl2 ®¯°±² ³´µ¶ ·, ¸¹º» ¨¼½¾¿À,ÁÂö¯ÄÅ, ÆÇ。 Èɺ¿ À Ê,ËÌÍÎÏ£ÐÑ¡¢£¤¥Ò©§ÓÔÕÖ - ×ØÙ¬ 2+ ÚÛ。 ÊÜ:ÝÞ´ß Cu ª«¬àá, àâ,ã ½Ù¬äå,æçã½Ù¬èé êÕëìíîïäåðñ。 òÌÙ¬ÚÛóôæçõö÷ õÈøù, úûüõýþÿ~}|{[\æ]^_`。 #$%:@? ; Ù¬ÚÛ; ; ¡¢£¤¥; º¿À doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 015 &'()*:TU411 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0422- 07 +./01:A Research on strength model of eroded clay based on osmotic suction GUO Huiying, ZHANG Zhihong, TAO Lianjin ( Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract:This paper is concerned with the quantitative research on an important influence of the pore fluid chemistry on the mechanical properties of clay. The study consists of mechanical equilibrium a nalysis of soil clay, pore fluid and absorbed water that compose the representative element volume; the verification of osmotic suction performing as an independent stress variable by theoretical derivation; the investigation into the remolded samples prepared by mixing Guizhou clay with different concentrations of CuCl 2 solution for the triaxial consolidated undrained shear test; the measurement of the pore fluid con ductivity of the samples and thereby the calculation of the value of osmotic suction; and development of extend moore coulomb strength model by combing the normal stress and osmotic suction through the test results by fitting space plane. The results show that osmotic suction between pore fluid and clay soil in creases with increasing Cu 2 + concentration; while the shear strength and shear strength index of clays de crease as increase concentration of Cu2 + . The model may contribute to an effective evaluation of bearing capacity of foundation soil and solution to engineering problems due to site contamination. Key words:eroded clay; strength model; osmotic suction; independent stress variable; triaxial test 2345: 2016 - 05 - 25 6789: (51378035) :;<=>?: (1988 - ) ,,¡¢,£¤,¥¦§¨:©ª«,Email:guohuiyingtb@ 126. com。 ·68·土木工程 04 1 0 423 234,:(ÇÈêÎϦҽïð 1 1 1 [1 - 2] 。 ,, 、 。 ,, [3] 。 ¡¢ £¤¥¦§¨©ª«¬®¯ ,°±²«³ [4] ´。 Arthur ´µ¶,·¸¤¥¹º»¼½,§¨ [5] ¾¿À«。 Shrihari ÁÂà ®¯ « ĦÅƽÇÈ [6 - 8] É。 ÊËÌ Í©ª¤¥Ã ®¯,´µ¶,ÎϦ æ,ó.ÐÑÒ½,±¦( æ。 槨æ¬É '©±¦(§ª«É'。 ¬¬®§ ¨¾¯°,±²ùúÖ¾,ú¶³´ !。 ÁµóµµÝë £, éñ¶·ëí%。 µµ¹、 ÿÜ ( º»] º») .ÚÛå [9] ¼ ,½¾ 1 §¿。 ÐÑÒ½·¤¥º»¼½ÓÔÕ。 ·¸ Ö×ØÙ,ÚÛÜÝ£ Þßàáâãä。 º»ÎÙ«ÚÛå ,ÚÛåÝ£æÞßçè [9] «éÇÈêëìíîïð。 Barbour ñÚ ÛåÇÈòóÇÈêÝë¬,ô Fig. 1 «Ú ÛåÜÝ£¦òõö÷, ´µ¶,ÇÈê£øùúÞß。 Ferrari [10] ñÇÈêâÙûïð ÇÈê£@ Æ;µ!ÇÝÂ(È ´µ!。 [12] Ó,ÇÈêÓ,@¦Ò½>=。<;: ÇÈê£/¦òõ.ÇÈÞß-,, ´¿è,/+.¦òõ*É·¸ÇÈêÓ [13] )*ÉÔ,ÇÈ É。 Mokni « Â(¾Ö¼½ NaNO3 ÝÂ~ÇÈê.¾êÞßÜ 、Ò½.ø。 ', ¡ Á Ѯ¯£ÎÏ , &«ÇÈê£íî Þß,íîè% «³,° çù³¬。 ¡Â 、ÚÛå.ÿÜ ý$,¨ ^° ¶«ÇÈêéÝëýæ¬。 ÁÂÖ¾¬¼½ CuCl2 \¦ ÿÎÏ[, ©ª Representative element volume À.µ!ÁÝÂ(µµ,  üÀ뫶ÃÄÅÝÂ, ÝÂ( ¦Ò½Þß,´µ¶,·¸ÚÛ\ü?¼½ ®¯ ü, ý« [11] þÿÝÂ~øûïð。 Pineda }| {[ÚÛ\]^_²`ÇÈê, 1 ÖÜÒ½® ¯,°{³ÚÛ\]^_,ÇÈê。 }| 1 2 (1) ɲʶÊ$#%Áøý、 、ËÌÍ。 (2) âÙÀÉÎÏ, £(Á¾,À. µ!éÂÀÉ, ¶ÀÉà .( 1。 (3) ÚÛåÖòõ。 (4) ɳÇÈê ( π ) ô¶Ê$#ÐÑ ,±Ò,πx = π y = π z 。 1 3 ÓºÔÚÛå、 ÿÜ. ÕÊ。 Öü y $#¶。 רÂ( x . z $# 。 1. 3. 1 Óæ½¾ 2 §¿。 Ó$ë Ñ®¯É,ýÇÈê.#"Ý Â~Â(ÎϦ¡ª¢£ - ¤¥Ò½ïð。 ( τ xy σ y π y τ zy + + + + ρg) dxdydz = 0, x y y z (1) 土木工程·69· 424 :π y ———y ; σ y ———y ; τ xy ———x y ; τ zy ———z y ; g———; ρ——— 。 26 ¡ :φ d ———; ρ d ——— ; ( R - A) ———; F d ———y 。 1. 3. 2 2 Fig. 2 Total force balance of REV 3 。 3 Fig. 3 Force balance of pore fluid p f + φ f ρ f g + F f ) dxdydz = 0, (2) ( φf y :φ f ——— ; ρ f ——— ; p f ——— ; F f ———y 。 1. 3. 3 4 。 ( R - A) + φ d ρ d g - F f + F d ) dxdydz = 0, ( φd y (3) ·70·土木工程 Fig. 4 4 Force balance of combined water film 1. 3. 4 ,,y ( ) 、 。 p f τ xy σ y π y τ zy ( R - A) + + + + φf - φd + ( y y y y y y (4) φ s ρ s g - F d ) dxdydz = 0, :φ s ——— ; 。 ρ s ——— p f p f (4) ,: y y τ xy ( σ y - p f ) π y τ zy p f ( + + + + (1 - φ f ) - y y y y y ( R - A) + φ s ρ s g - F d ) = 0。 (5) φd y ,p f , (5) τ xy ( σ y - p f ) π y τ zy ( R - A) + + + - φd + ( y y y y y (6) φ s ρ s g - F d ) dxdydz = 0。 ,x τ yx ( σ x - p f ) π x τ zx ( R - A) + + + - φd + ( x x x x x (7) φ s ρ s g - F d ) dxdydz = 0; z τ yz ( σ z - p f ) π z τ xz ( R - A) + + + - φd + ( z z z z z (8) φ s ρ s g - F d ) dxdydz = 0。 。 , ¸4 ¹ :( σ - p f )、π、(R - A)。 2 2 1 Table 1 1 Physical properties of Guizhou clay ω/ % ρ / g·cm - 3 Wp / % WL / % Ip 18 2. 5 21. 4 40 18. 6 a 50 kPa CuCl2 ·2H2 O ( ) CuCl2 , 5、10、15、20 g / L, 。 2 2 2. 2. 1 , 50 mm, 100 mm, : (1) 2 500 g , 500 mL CuCl2 , , 48 h, , , 。 (2) , , ¡, ¢ £ 2. 5 cm,¤¥。 (3) ¦, § ¨©ª,«¬®©,¯¨© 2 h,°±±²³´¯¨©, µ® ©,¶·¸¹¨©, º»¼, ½ 10 h 。 2. 2. 2 ¡¢ £¤¾¥¿ ÀÁ ¦§ÃĨ©。 ¦ÃÄÅ Æ B Ç,B ÇÈ 0. 7 ÉÊ, ËÌ, Í ÃÄ,ªÎ 300 kPa。 B Ç 0. 95 , ÏЫ。 ¬, ª 50、100、200、300、400 kPa Ñ ( pw ) , Ò ®。 Ó,¯Ò®Ð°ªÔ±Õ, Ö×ز³´ÙÚÛ。 3 1 , 1 。 3 425 º»¼,½:¾¿ÀÁµ¶©Â b 100 kPa c 200 kPa d 300 kPa - Üѵ¶ÝÞñ߷à áâ 5 。 5 Fig. 5 e 400 kPa Stressstrain curves of eroded soil under consolidat ed undrained condition 土木工程·71· 426 » ¼ ½ ¾ ,, , 。 5 ,50、100 kPa - , , , 300、400 kPa 。 , 。 , ¿ ±µ - 。 3 3 }~zwlzw/i , · 。 5 , , ¶ ¸ 。 ¹¶ 7 。 , , 。 , Á 26  À , , ,¡。 3 2 bctuvwgxyzwqde{#j ( Δσmax ) , Cu a £¤ £, 6 。 2+ ¢ bc`|vw Cu 2+ gxyzwqde#jkl Relationship curves between ultimate strength and confining pressure for different Cu2 + concentration , 6 , , 。 ¥。 50、100、200、300、400 kPa , ¦§£¤ 20 g / L ¨©¢ 20. 5、10. 2、18. 0、26. 5、17. 1 kPa, ¨©¢ 32. 0% 、13. 3% 、13. 6% 、14. 6% 、 8. 0% 。 , , ª« ®¯¡, 。 6 , ¬ °±²。 ,³,´ ° ·72·土木工程 Fig. 6 '6 b Fig. 7 '7 c º }~zwlzw/ikl Change curves of strength envelope and strength in dex 7 , Cu £¤, , ¹ º¡, c′cu2 + 14. 8 kPa ¸ 10. 9 kPa,º φ′cu2 + 11° ¸ 10°, 2+ ¥³ 。 , Ø4 Ù ,。 , ,, , [14] , , ,。 , ,。 3 4 3. 4. 1 , , 2 。 ¡¢£ [15] ¤ 1. 074 , (9) π = 0. 0191 γ EC :γ EC ——— ¦,¡¢£§µ¶·, ,²©¦§ ®¡¢£。 ¸¡¢£ ¦¤¹© ,º»¼¦ §。 3. 4. 3 Matlab ½©、 ¡¢£ ¦§¾¿, À , 9 。 -1 ,S·m 。 2 Table 2 Osmotic suction of different concentra tions of pore fluid 0 π / kPa 0. 30 103. 0 10 g / L CuCl2 0. 45 160. 2 15 g / L CuCl2 0. 57 206. 5 20 g / L CuCl2 0. 73 269. 3 3. 4. 2 ¥¦¡¢£§¨ 8 。 0 5 g / L CuCl2 γ EC / S·m - 1 Fig. 8 427 ÚÛÜ,Ý:µ¡¢£»¼ÆÇ 8 Relationship between shear strength and osmotic suc tion 8 , ©¦,¡¢£ ª« , ¬。 §®¯¡¢£°± ,²¡¢£, ª«, §。 ³ ´, © 9 - Fig. 9 Modified MohrCoulomb strength modelbased on osmotic suction 9,Á¡¢£¤Ã, Ä ¹Å - ÆÇ: (10) τ = c′ + σtan φ′p - πtan φ′c , :c′———È ; φ′p———©ª; φ′c———¡¢£ª; tan φ′p、tan φ′c———¿É, ¿ ʤ 0. 996。 ¾,§¤ (11) τ = 16 + σtan 10. 5° - πtan 2°。 (11) ,§®¯© °,®¯,²¡¢£Ë 。 (11) µÉ¡¢£ ÌÍ,±ÎÏ ÐÑÒÓÔ,ÐÑÒÓ ¡ÄÄÄ Õ¢£。 4 、 ¿¤ÖÅ ¥,¦§×¡¢£³¤ ¹Ã。 ¨© »¼ª« 土木工程·73· 428 Ä £ Å Æ Ç [7] 。 , , 。 [8] , 。 , (3) , 、 - 。 [9] [10] 1989(3) : 6 - 10. ¤¥¦[ J] . 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( ) !" ¡¢ £¤¥¦§¨© ª«¬® ¯° ¯° ±¡²³´£¤¥µ¶ ·§ ¸¹ º»¼½ª«¾¬ ¿À Á» ÂÃÄÅ #$% Æ &'()* +,-* +./01 2345 6789 :;<=>? 土木工程·75· 23³×¢£ÅƯ¬¡´¨Ûäè(& 0 1 + Ù£¶¸ ÅÆõ. ¡´¡¦ ² ¡¢£¤¡¥¦§¨©ª« ¬®¯°¬±²³ ´µ¶·¸¹º » ¼ ½ ¬ ± ° ¾ ¿ À å ] @ ¡ ÿ ¸ - Æ ¡ä!ï_:ä·¢£ï(&¢£¥ ² ¬ÁÂÃÄ¢£¤¡¥¦ÅÆ «Ç¿ÈÉÊË ¦¤¥·¸ò󢣡¥¦Í¬¡´Ã¦ §¨ §¨_ ÍÛ Ã¦ ±ÌÍ¢£¤¡¥¦ÎÏÐÀÑÒ ÿ¡¥©[ ²ªÛ«¬ä (&¢£¥¦ ¤¥% ±µÓÔÕÖ× ØÙÚ¢£¤¡¥¦ÅƯ ¬¡´¨ Û Ü Ý Þ ß Î Ï à á â ª ¬ã¢£¤ ¡ ¥ ¦ Å Æ ¯ Ö Þ ä å æ ç è é ¥ £ ?¦ êë× ÛÆìíîïãðñ±Í¬Ø Ù¡´¨Û ò ó ô ¢ £ ¤ ¡ ¥ ¦ Û Æ õ ì í î ö÷ Àø ù ú Ú ¢ £ ¤ ¡ ¥ ¦ Å Æ ¯ ¬ûüýþ®ÿ~×È}| ÌµÓ × ç{[\]^_¬`@ÅÆ ÎÏ ¤¡¥¦®è ¢£ ¯ Û¯¶+¯ Ú?>=¤¥¦_þ¡=¤¥¦ÅƯ¬¡ ´¨Û [¤¡° ¢£Ù±~ <Óã;:ÎϬ/. -Æ ìíî ,+*)¬(' (&¢£¥¦ÅƯ 0 +¯¤¡¥¦« ¥¦ÅÆð² ¬¨Û}|%¬$ÈÎÏ Ú ~¶· å³.ö÷´µ¢£³ Ù±ã¸'«¹º«. »¢ £ ¡¥¦¤¡¼ð²È¤¥% ¢£¥¦®¢£ Ù£~ [\³×Ëûü¥¦¤¡ å¥ ½¢£¤¡¥¦¼ð²È¤¡ ¾¿ Á ¬²ÉÊË #¼¢£ûü¥¦¤¡_£ Í°òÍ ¡ ¯ Í [ Æ´áÜ ã ÅÆ [ ¡õ [ × ì ã©Ë§¨¯ ûü [¥¦Å ± áÜÐÀ ãÖùÎϬ/. "àáÚ ð[\ £~ ö Á ç{-Æ ·76·土木工程 ÍÎÏÐÑ® Ò ¿ ¹ ²Á Âþ´¬¯°¾³Ä ¸ ¸² Âÿ £ ³³ £ ¸³ ´Åµ¼ÆŦ¶·¸¹ºÇ Ǻ¸³È ¸³È Âñ´¬¿ ³ »¼É ¾´¬¿ ¸ £»¼É»¼ ³½¾´ÅµÉÊÇ ¿¼ÆŦ¶·¸¹ºÇ¢ ¡ ¢ £¤¥ ¦ § ÀÁÂô¬¿ £É ÂË¢²Ã»¼ÉÄŠƦµÌ¼£Çȱ¢É Ê ¡¢¨ ©£ ¤¥ª¡¢¦«¬§ ® ²§©«¨³´ §¯°±¨¤¥ ¬µ¶ª¢«¬·¸³® ²§ ®¯§©« °º»¼ ¹ ½¾±´¬ ´¬¿ ¦À 土木工程·77· ÌÍΣ¤ÏÐ Ê Ë ¡ ¢ ¡¢£¤£¤¥¦ ¥§¨©ª« ¬®¯ ¦§¨°©±²³©¥¦ ¥ª«´ ª«µ¶·¸¹¥¦ ±´ º» ¬ ®¯ ¥¦ °¼¹ ±²½ ³¾ ¿´ÀÁ ÂÃĪ ´ ·78·土木工程 Á±ÅÆ£¤¥¦ÇÈ É± 27 6 Vol. 27 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 11 1 , 2. 1 , 2 , 1 , (1. , 150022; Nov. 2017 1 , 150080) ": , ABAQUS , ,¡¢£ ! ¤¥¦§¨©, 10 ¡ª «¬®« ³´µ¶, « ·µ¸ 2. 5 m ¹º»º¼ ³½¦, , ¯°±² 。 ¾¹¿ÀÁÂÃÄ; ® ¾¹¿ÀÁÂÇÈ。 ɳ´ÊËÌÍÎÏ ÐÑÒÓÔÕÖ×ØÙÚ。 « Åƺ¼®½¦, ; ; ; #$%: doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 06. 013 &'()*:U213. 14 +,-*:2095- 7262(2017)06- 0636- 06 +./01:A Numerical simulation of railway roadbed temperature field in season frozen area Dong Liancheng1 , Xu Zhen1 , Shi Lijing2 , Shen Xuejin1 , Gao Deling1 (1. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Key Laboratory of Earthquake Engineering & Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China) Abstract:This paper is an attempt to investigate the law underlying the change in the temperature field of railway subgrade in season frozen area. The investigation involves developing the typical railway crosssectional model of BeijingHarbin Railway line using the numerical simulation software ABAQUS; calculating the initial ground temperature field based on the meteorological data of Heilongjiang province; constructing transient temperature field boundary condition using the annual temperature change function; simulating the subgrade temperature fields of following 10 years in different period of seasonal permafrost and seasonal melting and thereby analyzing the temperature curve. The results show that frozen state ran ges from surface to 2. 5 meters depth in subgrade and subgrade temperature rises gradually with depth; the subgrade soil melts in seasonal melting period and the temperature decrease gradually with depth. The results may provide a reference for the dynamic response under train load. Key words:railway subgrade; temperature field; seasonal frozen zone; numerical simulation 2345: 2017 - 06 - 27 6789: (2015BAK17B01) ; ( E201227;E2015068) :;<=>?: (1973 - ) ,¡,¢£¤¥¦,§¨,©ª,«¬:®¯ ,Email:dongliancheng@ 163. com。 土木工程·79· '6 É 637 !/,í:<ÕÕÖ½[¿Î ªàé,ª S2 Ë 0 qh = - λ 、 500 km , 、 2 q h ———³ÜÝàé,W / m2 ; λ ———à½,W / ( m·K) ; θ s ———ÜÝ,℃ ; , , q b ———ÜÝàé,W / m2 。 。 £¤¥¦§、¨§¤©§¡¢,ª«¥¬® 、¯、°±²¤³´µ¶´·¸¹º¡¢, [4] »©´¼¹º½¾¿ÀÁÂÃÄÅÆÇ ÕÖ¡ÜÝ 50 a Ù¨ 2 ℃ ©ª。 ?-,+*°ª«¬½?, [9] ò ÖÙÚ、ÛÚÜÝÞßàáâãäå æçèé 。 êëìí 。 ¸&ÿ θ1 ~}{ θ1 = 6. 2 + [7] îïÅ ¯、à、ð¶ñò½¾¿À, ó©ñòô í ÁÂÅÿ~}|{, ½[¿À ÜÝÆÇäÕÖ\]ß、 å^ θ2 = 6. 5 + θ3 = 5. 2 + <ÕÕÖå , º ABAQUS ¿ÎÐÇ 2π 2 π t+ t + 22sin 。 365 2 18 250 ) (4) 2π 2 π t+ t + 25sin 。 365 2 18 250 (5) ( ( ) Ðǹº。 1 2 , ó?>=;ÕÖ® (3) ½º ABAQUS ËÌͽ[¿Î >=<Õ;:/ÿëÿè ÿôõ。 Å ) ( ´Öµ θ3 å _`Å@?。 â;,¥,<Õ 2π 2 π t+ 。 t + 21sin 365 2 18 250 ÕÖ³²³ θ2 ~}{ õ ö ÷ ø ù £ ú û ö ô õ。 ü ý þ [8] º®¯¨° ± ÿ 、 Õ Ö ² ³ ´ Ö µ ¶ · Î Ò,ÓÔÕÖËÅ×Ø¡¢,Õ [5 - 6] º'¦ÜÝÆÇ, ¡ÜÝ ¢ 10 ℃ ,.£¤ÿ´¸, ÕÖ¥¦§ 。 20 90 ÈÉ, ÊÀËÌÍ¿ÎÏÐÇÑ (2) :n———ÜÝÛ;£¤; { 53. 5% [1 - 3] 。 , 20 80 , ¡¢ θ s = q b ( x,y,t) , n ÕÖÜÝÆÇ ¡, ÿï 10 a É.ÉÕÖ <ÕÕÖ, »¼£àð¾ ,É_<ÕÓº,ɧº。 ½½¶·¢[ 。 ¾¿À¸àð¾ ½½«Ë%À¸,Á 1 1 1 ~}],ÅÂà ¯ÕÖ, ļ£àð¾½½± ÿ 0 ℃ . 0 ℃ ¡¢[。 ?Å¬ä´ ÜÝÆÇ, ?-,+*= º )(ÿ°ä´ ½。 ÜÝÆÇ ÕÖ îª [µ½ÜÝ, ª S1 Ë { [10] θ = f( x,y,t) , :θ———,℃ ; (1) º@ÜÝÆÇ, îï³ ÜÝàé。 @ÜÝÆÇîïÅù £ú½µ½, Ù ·80·土木工程 2 2 1 ÕÖɣʡ@ËÌ 5. 5 m ÕÖÍ,Ì 1 m ÎÏ£,Ì 4 m У äÌ 19. 5 m Ñ$£。 ÿÿ£ t———]ß,h。 ÕÖ³ÜÝ ð¾½½,Ç 1 %È。 ÆÔÕÖ¼£à ÇÒ 1 %È。 ?#¬#"ÓÔ¼£Ô¾ð¾½ ½,Õ 2。 638 ¼ Table 1 θ/ ℃ ½ ¾ J1 ¿ À Á Á à 27 Ä Â K6LHIDMEFG Thermodynamic parameters of subgrade soil λ/ ·(m·K) - 1 c/ kJ·(kg·K) - 1 λ/ ·(m·K) - 1 c/ kJ·(kg·K) - 1 λ/ ·(m·K) - 1 c/ kJ·(kg·K) - 1 - 20 190. 08 0. 780 157. 60 0. 80 124 0. 423 116. 7 1. 044 -1 190. 08 0. 780 157. 60 0. 80 124 0. 423 116. 7 1. 044 - 0. 01 190. 08 0. 780 157. 60 0. 80 124 0. 423 116. 7 1. 044 0. 01 155. 52 1. 006 127. 35 0. 91 124 0. 423 97. 2 1. 309 1 155. 52 1. 006 127. 35 0. 91 124 0. 423 97. 2 1. 309 20 155. 52 1. 006 127. 35 0. 91 124 0. 423 97. 2 1. 309 ¥³´,µ 30 m, º»¼ ¸¹¡ m,½»¼ 、 µ¡¢±´。 76. 4 m,· ¶ λ/ ·(m·K) - 1 c/ kJ·(kg·K) - 1 19. 6 26 m。 £¾¹¿, À 30 m ,°±¤¥¤¥¦§ '1 Fig. 1 Table 2 ÁÂ。 K6HI(N Scattergram of subgrade soil profile J2 LHIOPMEFG Physical and mechanical parameters of subgrade soil ρ / kg·m - 3 E / MPa μ φ / ( °) 2 050 61 0. 35 15 2 400 34 0. 45 30 1 800 28 0. 40 12 2 300 500 0. 25 28 Fig. 2 2 3 [11] 。 , , 。 , , 。 K1229 + 165 K1229 + 234 Model of subgrade èĩêū¬ DC2D4 ÆÇ®¯ 。 È° , ±É± , ÆÇ®¯ QRST , , K6UVQRST WXY( 2 2 '2 , «¬ 1 m, ²¬ÆÇ®¯ ³´µ¨ 2 596 Ê 、 «¬ 2 478 Ê 。 ÆÇ®¯ 3 。 ABAQUS ¶· load Ë Ì ¸( 3 ) ~ ( 5 ) Í ¹ Î ¯ ªº»· 。 , ABAQUS 1∶ 1 , 2 。 ¡ ¢£¤¥, ¤¥¦ §¨©ª«¬, ® ¯,°±,²³¤ Fig. 3 '3 K6Z[\WXY( Subgrade grid division diagram 土木工程·81· ²6 3 3 1 ,、 ¡¢ £(3) , ¡ £ (4) , , 。 8 ℃ , 10 m 10 ℃ , , 4 。 £¤¥¦, 10 ℃ , §¨ ©ª «¬,®¯°, 2014 1 ¤ 1 ±¥。 ¦ §¨© ª«, ¬, ²³´¦ 10 a º»。 ¼ « ² 10 1 ¤ 25 ±、4 ¤ 25 ±、7 ¤ 25 ± 4 ±,³´½¢¾µ ©¦、©¦¶©¶ 。 Temperature nephogram of initial temperature field 3. 3. 1 6a、6b ½ 10 a 1 ¤ 25 ±¿ 、、 4 , 。 , 8 ℃ 10 ℃ ,,、 。 3 2 ®§¯µ,¶«·°¸ ±, ¹, 10 m ¡¢。 ¡¢¢ , £ (5) , ¡¡¢ Fig. 4 639 ¸¹º,»:¦¼ 5 。 , a ¿ Fig. 5 5 Theoretical temperature and simulated temperature along depth of subgrade 6 Fig. 6 5 , 10 a 1 b 25 Temperature nephogram and temperature curves of subgrade in January 25th after 10 years , 0. 5 ℃ , 6b À,1 ¤ 25 ±, Á 18 ℃ , Áà Ä, , 3 3 , 。 ¦ , 365 , 0. 01 ℃ , ·82·土木工程 2. 5 m ,Ä 0 ℃ , 0 ℃ ¢¦Å, Æ©, ǧÁà , ¦© ªÈ; 2. 5 m ,·É 640 µ ¶ · ¸ , 0 ℃ , ; 6 m , , 7. 5 ℃ 3. 3. 2 。 ¹ º º à 27 Ä Â 0 ℃ ,, !。 ,, (,。 7a、7b 10 a 4 25 、 、 。 a a 8 Fig. 8 7 Fig. 7 b Temperature nephogram and temperature curves , !" 0 ℃ 。 # % & , ' $ 5 ℃ 。 2. 5 m , 0 ℃ ,2. 5 m ), ¡* !, *。 8a、8b 10 a 7 、 、 +,,¡¢£ -, ¡£。 , 22 ℃ , 5 ℃ , 、 、 ,¥¦§ , (¦。 [1] ¥(¨¢©.。 /,, 。 8b , , , (2) ¤¤ * 。 、 0 ℃ , ! , 0 ℃ , 25 , , 0 ℃ ; 3. 3. 3 of subgrade in July 25th after 10 years 。 0 ℃ , "¢, !, ; 0 ℃ ; Temperature nephogram and temperature curves , (1) 9 , , 10 ℃ , $ 4 of subgrade in April 25th after 10 years 10 a 7 25 10 a 4 25 b [2] : 011. 23§45¨ª£«¬®6¯ °±[ D] . ²³´: µ¶·¸¹º, 2014. 7. »¼)8½9:[ M] . §¾: ¿;À©Á< 土木工程·83· ¾6 ¨ ÍÎÏ,:¢ , 2001. [3] [4] [5] , , . 50a [ J] . , 2014, 36(1) : 1 - 8. . : , 2004. , [6] [7] , [ D] . [8] , 1990: 38 - 56. , , [ J] . [10] [ M] . : , . - [ J] . , 2012, 25(1) : 1 - 7. - £¤, 2014, 33 (6 ) : 1286 - 1296. [9] [J]. , 2008, 34(6): 35 -36. . , , . ¡¢ ¥ . ABAQUS 641 © [11] , , , . ¦§[ J] . , 2013, 35(6) : 1490 - 1498. , , . ¨© ¬[J]. £¤, 2015, 37(6): 1142 -1149. . 48(7) : 16 - 19. ª« [ J] . £¤, 2016, ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 635 ) ®¤ 、¯ °± ²³。 ´°µ¶ ·¸¹º。 µ[ D] . »: ¼½, 2012. [6] [7] [8] : [1] [2] ¡»¢, ¨, [4] [5] . ¶©ª¶«[ J] . ¤¬ µ[J]. ÃÇÄ , 2008, 24(8): 738 -740. ÅÆ, Ç. ¤ , 2006, 16(1) : 18 - 21. È[ J] . Å Lehrman C K. When fact and fantasy collide: crisis management in the travel industry [ J] . Public Relations Journal, 1986, 42 (4) : 25 - 28. ¥¦ [ J] . ½¾¿À§Á, 2009, 31(5) : 17 - 24. [9] ÉÊ. ËÌÈÍÉ«ÎÃÊÏÐ [ J] . , 2004, 25(3) : 224 - 229. ·¸ ¯Â) , 2014(2) : 198 - 199. [10] ËÑ, Ò search[ J] . 1997, 24(3) : 675 - 686. [11] Ù¨. ¤·¸[ J] . 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Key Laboratory of Earthquake Engineering & Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China) Abstract:This paper is aimed at reducing the impact of train load on the permafrost subgrade. The research building on the subgrade silty clay in the Beiluhe section of Qinghaitibet railway involves mak ing the remolded soil samples; performing the low temperature dynamic triaxial experiment indoors; and thereby analyzing the effects of temperature, confining pressure and velocity influence of fracture curves and frozen soil strength on permafrost. The results show that the permafrost has the shape of the backbone curve close to that of the hyperbola; there is the standard error of less than 0. 12 in the fitting result be tween the backbone curve and the Hardin hyperbolic curve under different experimental conditions; the dynamic strength of the frozen soil increases with the decrease of the temperature and increases with the rise of confining pressure and frequency; and relative to confining pressure and frequency, temperature exerts the greatest effect on the backbone curve and dynamic strength. This research can provide a scien tific basis for engineering design and construction. Key words:permafrost; roadbed; backbone curve; dynamic strength 6789: 2017 - 12 - 24 :;<=: (2015BAK17B01) ; #>?@AB: (1973 - ) ,,,, , ( E2015068) :,Email:dongliancheng@ 163. com。 土木工程·85· 92 0 â ã ä · 0 ℃ , [1] 、 。 、 、 [2 - 3] 。 6 2 2. 068 × 10 km , 10% , [4] 21. 5% 。 [5] , 。 ,。 [6] , [ 7 -8 ] 。 、 ,、 [9] 、 。 [10] 。 [ 11 - 12 ] 。 。 , , 、, ¡ ¢£。 ¤, ¥¦,§ ¨ ©ª«¬。 ®, ¯¦° ¥¦, ¤,±²¦ , ³«¬´«µ¶ ·¸。 1 1. 1 1. 1. 1 æ 28 ç ,¦¡ÆÇÆ, È«ª¢ ,É, 1。 、 ¼¡¿¢, ÊÇ。 ¿ 61. 8 mm, 125 ~ 127 mm。 Ë㣠̤, - 30 ℃ ¤ 48 h ¥。 ¦¦¥ ¿,¤ 24 h Í 。 Table 1 1 Physical parameters of soil samples §Î / % ¢Î / % 24. 17 13. 80 d / μm μ ρ / g·cm - 3 0. 275 ~ 630. 957 0. 35 1. 77 1. 2 1. 2. 1 ϦÐÀÁ£ 1. 0 ~ 2. 0 Hz 。 ¸ ¢´ , £ , Ш©, ¨¦ ÑÒ,§¨ , ¦Àª¦,©¡¦ ¨ª 6. 0 kN。 ° ¥¦ÐÓ, Ô «¬ÕÓ¦®Ö, ¯ ° ±¯。 1. 2. 2 ²«¬ ,˧¨Ó¥¦, Ó×ÓÅÓØÕ¿³ 15% « 20% ¥´µ¶¬。 Ù Æ 20% Å Ó«Ú 30 ¦ ¤´µ¶¬。 Ï¥¦, ³³ Û ¡ , ®´ Ü· 1. 0、1. 5、2. 0 Hz。 ø - 1、 - 3、 - 5 ℃ , 0. 3、0. 5、1. 0、1. 5 MPa,¿ 12% 。 2. 1 ¦ ·¹«¬ ªº» ¼ MTS - 810 ½。 ¾ 、¿、À ÀÁÂ,ÃÄ Å 250 kN,Ä Å ± 85 mm, 0. 5 ~ 20. 0 MPa, - 0. 01 ~ 0. 03 ℃ , - 0. 01 ~ 0. 03, 0 ~ 50 Hz。 1. 1. 2 ·86·土木工程 2 å Ó - ÓÁ©¯¹、 °Í Ó。 Ý º¹Þ Ó - ÓÁ¯¹。 »À, ¦Ä ÓÓ±¶ ( ± τ, ± ε ) ²Ý º ¹。 Ý º¹ß¼½º¹,¯¾¿, ²µÀ Ramberg - Osgood、Hardin - Drnevich Davidenkov ØÒ,Á: ε = Ò R -1 τ τ 1 +α , G max C1 τ max [ ] (1) : α 、C1 、R———ࣺ¹°áÀ; °1 ± ,²: ³ τ max ———,MPa; G max ———,MPa。 ( σ 1 - σ 3 ) G0 ε ε = , 1 + ε / εr 1 / G0 + ε / τ max (2) : G0 ———; ε r ———, ε r = τ max / G max 。 [ τ = G ε = G max ε 1 - ( ε / ε ) 2B A [ 1 + ε / ε ] ], 0 ( 0 ) 2B (3) :A、B——— Davidenkov ; G———; ε0 ———。 Hardin - Drnevich 93 :φ———。 (6) £, ¤¥¢ τ ———; ε———; τ = , Hardin ( (2) ) 1 / G0 1 / τ max σ 3 ¡。 ¦¢§ ¨¤ ¥,© , t f = c( t) + σtan φ( t) 。 3 3. 1 3. 1. 1 1 1 £, ¨, ¯¦。 (7) ª«¬。 1 MPa ¢, 10% ¢® ε / τ = 1 / G0 + ε / τ max , 。 , 。 , 。 2. 2 Hardin - Drnevich τ f = f( e,φ,C,σ,c,H,t,ε,ε ,S) , (4) :e———; C———; H———; σ———; t———; ε ———; c———; S———。 , , , , , ; , 。 , 。 。 τ f = f( σ f ) , (5) (5) ,¡¢, ¡。 - 2 ( ccos φ + σ sin φ ) , (6) σ1 - σ3 = 3 1 - sin φ Fig. 1 1 Effect of temperature on backbone curves of frozen soil 土木工程·87· 94 ± ² ³ ´ µ ¶ ¶ ¸ 28 ¹ · 3. 1. 2 2 ñ¹。 2 I, - 3 ℃ 、1. 5 Hz , ñ¹ E, J ,, , 。 ñ 10% , ¹ 。 , ¹ñ 。 ñ·I, r Har din - Drnevich «, 0. 12。 Fig. 2 2 Effect of confining pressure on backbone curves of frozen soil 3. 1. 3 3 ñ。 3 I, ¹ 1 MPa , ñ· , 10% 。 , Fig. 3 ñ, r· 。 , , - ./oD ,íñ 。 J,, 。 ?SI, ñ, rñ·。 ,r , ,, 。 3. 2 3. 2. 1 ·88·土木工程 Effect of loading frequency on backbone curves of frozen soil ·I 1. 5 MPa , - 3 ℃ ¡ ¢ ,r - 1 ~ - 5 ℃ £ 。 II¤ ¥¦§vw¥¢ ¥, , © ( -1 ℃ ) ,©,vw¥ ,㨩,,¥, - 3 、«¥ ¡;¹, 1. 0、 。 ªB,I 4 。 。 0. 3、0. 5 MPa ¹ , ℃ -5 ℃ 4 , , , , 3 5、 ¬。 ¯°。 Ù ® 1 Fig. 4 3. 2. 2 4 Effect of temperature on dynamic strength of frozen soil 5 。 5 , , - 1 ℃ - 5 ℃ , 1. 0、1. 5 Hz , 。 。 (6) 。 , , , , 。 3. 2. 3 95 ,: 6 。 6 , 。 Fig. 5 5 Effect of confining pressure on dynamic strength of frozen soil 1. 0 Hz 1. 5 Hz , 1. 5 Hz 2. 0 Hz 。 , , , , , , , , 。 , - 3 ℃ 。 , - 3 ℃ , , - 1 ℃ 、 - 5 ℃ , - 3 ℃ 。 , , 。 , 土木工程·89· 96 µ ¶ · ¸ 4 28 ¹ £ (1) , 。 , 10% , 。 (2) , Hardin , 0. 12。 (3) , ; , ; , 。 : [1] [2] [3] , , , . , 2014, 36(1) : 131 - 136. , [ J] . . [ C] / / : , ( ) . 1990: 191 - 199. Zhang T, Barry R G, Knowles K, et al. Statistics and character stics of permaforst and ground ice distribution in the Northern Hemisphere[ J] . Polar Geography, 1999, 23(2) : 147 - 169. [4] [5] [6] [7] [8] [ D] . : , 2012. , . ¡ , , . [ J] . , 2009, 31(6) : 1127 - 1136. ¡¢£, 2008, 30(4) : 595 - 599. , , , . [ J] . ¤, ¥, . ¦ [ J] . ¡¢, 2011, 39(12) : 15 - 16. ¤. : , 2011. [ D] . , . §¨ [ J] . © ¡£( ª) , 2004, 24( S1) : 52 - 55. [9] [10] , , « , . , 2010, 32(4): 761 - 766. [J]. [11] Fig. 6 6 [12] Effect of loading frequency on dynamic strength of frozen soil ·90·土木工程 ¦ [ J] . « (7) : 1489 - 1496. , ¬®, , . ¡¢£, 2015, 34 ¦ ¯ . ° [ D] . : ¡´, 2015. ±²³ ( ) µ 28 ¶ µ6 Vol. 28 No. 6 ¯ ° ± ² % _ ³ ³ ´ Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 11 Nov. 2018 *45:íNw3ÍhÔÕ , ( ¯°±²%_³ V8p³, 150022) P: , EL - Centro , ABAQUS O , ¡¢£¤¥¦§¨ ©ª«¬。 ®¯°,± , ²§,³ ´µ,PGA ¶µ·´¸, ¹º» PGA ¶µ·¼Ãħ¾»。 ÅÆÇ » ¼½¾¿À, Á ÈÉÀ£, ÊË ÌÍÎÏÐÑÒ。 QRS: ÊË; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 06. 007 T!@UV:U211. 9 KWMV:2095- 7262(2018)06- 0638- 05 KLXYZ:A Numerical simulation of dynamic response of railway roadbed under seismic action Dong Liancheng, Xu Zhen ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper aims to investigate the seismic behavior underlying the northeast railway line structure. The study involves developing the typical railway crosssectional model of HarbinKamikaze Railway line using numerical simulation software ABAQUS; constructing the subgrade boundary condi tions by applying the ELCentro seismic wave ; simulating the dynamic response of the subgrade under horizontal seismic action; and thereby analyzing the variation law governing seismic acceleration and final displacement distribution along the height. Results show that at the same level, the greater peak accelera tion is associated with the smaller PGA amplification coefficient; both sides of the slope have a stronger dynamic response than the interior of the roadbed. , and upper slope typically has a higher PGA amplifi cation coefficient than lower slope. The study revealing the weak seismic parts of the subgrade could pro vide a reference for identifying the dynamic response of railway subgrade under seismic load. Key words:seismic load; railway subgrade; dynamic response; numerical simulation [\]^: 2018 - 08 - 24 cdefgh: (1973 - ) ,,,,,}:l*8p,Email:dongliancheng@ 163. com。 土木工程·91· å6 0 ¨³æ,: —, 23 ,, 7% 33% , ,。 , [1 - 3 ] , ¢¦。 §¦, ¨ ©ª,«¬ 、 ¦ , Table 1 , « ·, µ ABAQUS 1. 1 c / kPa ÎË 2 400 34 30 25 Ë 2 300 50 14 23 1 830 40 15 28 Ë 2 050 28 22 25 1. 2 ÙÆÚ, , ® Æ × ¨º, 。 [7] 1 φ / ( °) ®¯, ¹ ´, subgrade soil E / MPa 。 ¶ Physical and mechanical parameters of 。 ¨ª 1 ρ / kg·m - 3 ±²³´, ±²³ ©¸ª Scattergram of subgrade soil profile Ë 。 ©ª, Ó¼Ô½Õ«»½Ö×£¤Ë Ê¢,ØÎ 1,¬,φ »,c »。 、 ANSYS ¨° ¥¡ ¦ ®¯ 1 Adina [5] Fig. 1 , £¤ ¢ [6] [4] , ¡ , Ð》 ¦§。 Ë®¯ÑÒ 1 Ä。 。 ¿ , , 6. 6 m 10. 86 m。 É Ê¦ §,©ªËÌ®¯:¨© Í 0. 6 m ÎË, A、B ªÍ 1. 9 m Ë, A、B、C ªÍ 3. 1 m Ë 8. 73 m ÏË, À Ê 《 。 、 639 ¦¢ç©¸ 。 ÛÜÝÞß, © ª, «  à , ABAQUS ¯ 1∶ 1 ¬¨©ª。 ½¾ , à°¢ ,¬ºá±ª, ©¸ ²·, ¡¢ ¼½¾¿ »´®¯, ,ÀÁ ª DIK15 + 940. 00—DIK16 + 140. 00 ©¸, £ m, 12. 8 m, Ç 。 ¨ Î 1 Ä Ê ¢, 㶷 CPE4 µ, ©ªÈ ¦Å y ¦Å, © ¥¦¸ ©¸¸»´§¹ ,·ºª CINPE4,·Æ 0. 5 m, Ä £Âà ©¤¦Å x ¦Å, ©ªÆÁ 49. 38 ª 4. 25 m, 6. 79 m, 1. 0 ∶ 1. 5, È¥Á«Å ·92·土木工程 ³´µ, ¶¡。 Ó¼ Ë®¯«©ªâ¢µ, £¤ËÑ © ª µ ä » ¶ 1 407 , · 1 324 。 µÑÒ 2 Ä。 640 Â Ã Ä Å Æ 2 !2 ¨_FwDk Fig. 2 1. 3 Model of subgrade ª«¬ , , step , 。 , 10 , 3, , m, , 。 , ,¡ 30 s。 ¢ !3 4, , , X( EL - Centro , Fig. 3 , -9 , , ) À Ç Ç ¾ 28 É È ¥¦ §、、、 ,¥¦, [7] 、§¨ , 。 ª«¬ © ®¯, °¯¡±§¢«, ²³、 ´ µ¶¯ , ·¸, ¹ º»¼。 2. 1 ±²³´ ½ EL - Centro ¢ ²³ , ³±£¿À £³±¾ 2 s Á, §¨»¼,¤¾ 2. 0、4. 8、12. 5 s ·¸ , 5 ¯ 。 £¤ 0. 1 g, ¨_®¯ Initial displacement diagram of subgrade Fig. 5 !4 Fig. 4 0. 1 g EL - Centro £¤°/ 0. 1 g ELCentro time history curve ½ !5 µ¶£·¨_±²³´¸! Roadbed acceleration response cloud diagram at different times 5 ²³, 土木工程·93· ½6 ,:ªÆ ,, 。 , , ,, 。 , ( PGA) , 6。 641 Ç £ , , ¤¥ ¦, ¤¥ § 1. 6 ¨, © ª«¬£, ®¨ ¯。 ¢ª° PGA ¡, ££¦±, ²³´« ¤,µ ¤¥,¶ 。 ·¸, ² ¹¦, PGA ¹,PGA ª,º¯»。 2. 2 , ¼½ 2. 0、4. 8 12. 5 s ¾¾ ¿¯, ¾¤¥ÀÁ  à ,¼½ 30 s ¾ ¿Ä¾ÀŤ¥, 7。 6 Fig. 6 Acceleration amplification factor of both slopes at different times PGA ¡ ·94·土木工程 : ¢。 Fig. 7 7 Roadbed displacement diagram 642 ñ ò ó ô õ 7 , , 2. 0 s 0. 7 ~ 3 1. 4 cm,, 5. 7 mm , 1. 7cm, 。 , , , 。 4 ~ 5 cm , 3 cm, 。 , , ¡¢£¤。 ¥¦ §¨, ©ª«¡ ,§¬® , ¯°、 ± ¡²³´, 8 ²³µ ¶·¸。 ä ä ö 28 ÷ æ ÍΪÏÐ, EL - Centro ÊÌªÏ«Ñ ¡ÒÓ, Í È¢£,Ô§: (1) ±ÌÕÖ× ±Ì »Ø, ,©Âê«¡ ,¡, ÙÚ¡, Õ Î 。 ÎÛ,PGA ÍÛ。 (2) ¿ ÁÜ ,ÙÚ¶¿Å É。 Ý ½ Ý , , , ,Õ©, ±Ì。 (3) Ñ¡» ©ÑÉÚ , ´©, ,Þ , ß, 、、 àÖ׬ª«¯ 。 : 8 Fig. 8 [1] Settlementtime curve ´¹ ¶´ [2] ¶·¸, ¼,、 º» 5 cm , 2 cm, 0. 2 cm, ½, ,¾ ¿,ª«À Á。 ³ Âà ¶, ÄÅ,Æ Ç, ©,ª« È® É, Ê, ËÌ。 [3] á, ¤, , . Äâã [ J] . Öäå¶äæ, 2017, 36(8) : 2070 - 2080. . ´ å¶ » ´ [ J] . çå¶äæ, 2008(12) : 14 - 17. , , . ´¢è éê[J]. ëääæ, 2009, 44(3): 301 -311. [4] , , ¿. Ö¡ÑÅÈ [ J] . å¶å¶Ñ, 2001, 21(2) : 116 - 120. [5] . §¬¡ [6] [7] [8] ä, 2009. . ¿±Ì®ã : çä, 2015. [ D] . ì: ìë . Öí (7) : 16 - 27. [ D] . [ J] . å¶îï, 2016, 48 ð, ä, », . ¡«í¢Ñ£ ³ [ J] . ¤¡å¶, 2015, 31(2) : 43 - 51. ( ) 土木工程·95· 28 1 Vol. 28 No. 1 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 1 1 , (1. 2. CLUMP 1 , Jan. 2018 2 , 116024; , 110870) &: , 、 CLUMP ,。 % ¡¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¢ ¨ © ª « ¬ ®, ¯ ° ± ²: ³ ´ CLUMP µ¶´· ¸¬®¯°¹ ¯°º»¼,½¾¿ÀÁÂÃÄÅÆÇÈÉ 6. 31% 。 Ê CLUMP · ËÌ, ÍÎÏÐËÑÒÐ ÓÔ,ÕÖ×¹ØÕÖ×ÑÙÑÚÛÌ,ÜÝÞßà´á。 âÅ 400 ã 600 kPa äå ¯°æç,èÈÄÅÆÇéê 8. 29% ã 10. 60% , ëÒ¹ îÛïÐ。 Òìí, '():; ; ðñòó; CLUMP doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 01. 017 *+,-.:TU431 /01.:2095- 7262(2018)01- 0085- 06 ë ; /2345:A CLUMP particle model for microparameters inversion of rockfill Li Shouju1 , Wang Song1 , Yu He2 (1. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2. School of Architecture & Civil Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China) Abstract:This paper highlights an effort to simulate the occlusal action between particles in three axis compression test of rockfill, introduces a method capable of generating CLUMP particles randomly without changing the model porosity and adding or deleting particles, and exemplifies the use of the meth od to inverse the microparameters of rockfill. The calculation building on the triaxial compression test of rockfill excavated in Pushi River pumpedstorage power station shows that calculated result agrees best with test result when each CLUMP particle consists of two spherical particles and deviatoric stress in each load step has the average relative error of 6. 31% ; and an increase in the number of spherical particles that make up CLUMP particles is accompanied by a linear decrease in the contact modulus, a slight in crease in the ratio of normal stiffness to shear stiffness, and a tendency of the friction coefficient to be a constant. The prediction of the test results under confining pressure 400 and 600 kPa using inversion pa rameters shows the average relative errors of 8. 29% and 10. 60% respectively; and a basic agreement between simulated curve and the tested curve, thus verifying the effectiveness of the method. Key words:rockfill; microparameters inversion; DEM; CLUMP particle; triaxial compression test 6789: 2017 - 10 - 16 :;<=: (2015CB057804) ;(11572079) ; ( S14206) #>?@AB: (1960 - ) ,,,,,:,Email:lishouju@ dlut. edu. cn。 ·96·土木工程 86 0 Ù Ú Û Ü , 。 , [1 - 3] 。 , 。 Óͪ。 , 。 PFC3D ,µ«, { ,F ni △F si ¸ [9 - 12] , Á ,ξ ¸ [13 - 14] PFC ± ®¯ ¯,ª s max ¸¬»。 Í,Á ¦ CLUMP ®。 ¯¹ 3D ¯½Æ ¾¿, » Á [15] ¿¥ ¢£;´É¡ Ì ÊËƵ̦ ¡ (1) «¥, ªÎº [16] Ïо¿°¨¼Ö 。 «¥ Ñ L ×ØÒ A ª¸ L = R [ A] + R [ B] , A=L , (2) 2 “ ª” 。 “ ª ” ·ª± «,ª k ξ [ A] k ξ [ B] , k ξ [ A] + k ξ [ B] PFC ¬», § ¶ ¨ © ° ¨ ®¨ s Î,ºÕ˵³。 PFC ¢£ Ǹ,¤¥·,³´É¥ n s °© ¡»²ÇÈ¡¨ »¨Ï i «º ¡ F max Î,ºÈ¡ © , ª ¢ « ¬ » 。 CLUMP §©Æ s , μ »£¤¼。 ´É ¼Ì ,X = { k n ,k s ,μ} 。 £¤, CLUMP §ªÀ¨ s F smax = μ | F ni | , » F 3D s ©É n ´É s »。 µ³ª ¦Ã。 PFC ÄÅ¥¦ CLUMP § △F i = - k1 U i , k1ξ = ,¢£¤¼©½ ¥¾¢¿,À£¤¼ F ni = k1n U n n i , «É´É¥°¨«º É¥ k n ´É¥ k s : ,¶, ¡» s 1 »ºÆµ±É¸±´É¸±Ô±。 。 , º n 1 É¡´É¡Ô±,U n i △U i ¸ ¶·, ¸¹ ,¹«, «É¥ k ´É¥ k º¯À É、´É¡Æµ±À¼©。 ± 。 [6 - 8] Ʀ:«¥, Ǭ«ÈÉÎÉ´ÉÊ¡; ¯²³ ´ ¢³。 À¡¢³À¼©®Á«ÂÑÒ 3D à ÄÅÅ,¶ 。 PFC ®¡¯, °¤ ¯, 3D ºÎ»,PFC ¼¯½¾Ï¿° ¶±,²¸µÐ³Î» «¥ 。 ¨© ¬ ¸«¡。 © ªª®,Ì «¥µ³ ¡¢£, ª« Ï 28 ß Þ ,, [4 - 5] ¿µ³, ǬµÉ¶· Ρ;Æ, ÇË 。 £¤¥¦§ , , 1 、 、 、 Ý R ,[ A] [ B] »°¨«º,R (3) [ A] À。 ¾¿¾± E c ( «¾±) ,ÓÔ©¾¡£ªÁ [ B] ¸ k1n = AE c , L (4) 土木工程·97· ¬1 à ÀÂÃ,: ½Ä CLUMP (1) ~ (4) k n = 4E c R。 (5) E c k n , k n / k s 。 , X = { E c ,k n / k s ,μ } 。 (5) , 。 87 ¦, ¢ £ ¤ § CLUMP ,¨ ,¥。 ©ª M, CLUMP M 。 ¦« M 1 ¡¢ CLUMP , M 1 , £ § ¤ CLUMP , : (1) ¥¬¦§; 。 (2) £¨©ª«¬ , 2 PFC 2. 1 ® ,®¯¯°± CLUMP,²³©¦§; 3D (3) ®²³¦§°± M - 1 ,² M - 1 ¨® CLUMP, ´¥ , 1。 1 ,。 , , H = 700 mm, D = 300 mm, 1 200 kPa 。 , 2 000 ~ 10 000 ,PFC 3D 。 , , 7. 5 mm, 1a 5 586 。 Table 1 2. 2 1 (4) ª¶· (2) 、(3) , ±«¬©¦ 。 £ª § ¤ , M = 2 , « 2 491 CLUMP ,¸¹ 604 ¬³´µµº ¶®¯, ·, 1b 。 ° , Particle composition of rockfill / mm x/ % < 0. 075 5 0. 075 ~ < 5. 000 30 5. 000 ~ < 10. 000 13 10. 000 ~ < 20. 000 14 20. 000 ~ < 40. 000 18 40. 000 ~ < 60. 000 12 60. 000 ~ < 80. 000 8 1 Fig. 1 3D PFC3D model of rockfill 3 3. 1 º¶½ , CLUMP 。 CLUMP PFC ± ¸± ²³´ ¹ , µ» “ hitandmiss” , ¼ CLUMP [17] [18] 。 , CLUMP , , ¡¢ £¤。 CLUMP , ¢ ·98·土木工程 ¦§; ®³´µµ M - 1 ,¥¦§; ¥¡ ¸± ¸± ±¥ ·,© ¸、 »¾¼½¿´¾¢。 ¿ [11] ¸±, CLUMP ¹º » E c = 40 MPa,k n / k s = 1. 00, μ = 1. 00, ¸± ¸±¹ 2 。 2 ¼, CLUMP ,PFC À ε ¹°±½»ÀÀÁ, ¦ÀÀÁ σ Á¾, CLUMP ¦¿Â 88 ¡ ¢ ( - ) , 。 2 CLUMP , CLUMP 。 , k n / k s = 1. 00,μ = 1. 00,M 1 ,E c = 40 MPa,M 2、3 ,E c = 30 MPa。 £ ¤ ¥ ¥ 。 。 PFC 7 3D - , 7 PFC , 3D - - , s11 ( X ) ,s1i ( X j ± △X j ) i = 2,3,…,7,j = 1,2,3。 3 。 Fig. 2 , , 2 28 § ¦ - Calculated values with experimental curves un der set of microparameters , 。 M = 1 , 2. 29 × 10 9 ~ 2. 13 × 10 10 N / m。 3. 2 - PFC 。 , , , 。 , 。 , , n n i =1 i =1 σ = a0 + ∑ b i X i + ∑ c i X i , 2 :X——— ; σ——— ; a0 ,b i ,c i ——— , 。 - 。 - - - Fig. 3 - Ec Ec = ~ , Ec ~ ~ - ~ - kn / ks = ~ ~ , kn / ks - - μ μ= ~, μ stressaxial strain curves X = { E c , k n / k s , μ } kn / ks Influence of microparameters on deviatoric - ~ 3 。 7 , 7 ,E c 、 k n / k s 、 μ CLUMP , : min J = - 1 [ s ( X ) - s mn ] 2 , n N n -1 N 槡 :J——— ; 土木工程·99· 1 ¯ ,°: ¬¥± - s n ( X ) ——— n ; s mn ——— n ; N———。 , , 2。 Table 2 4 CLUMP 3 Table 3 test curve at each loading step / % M =1 M =2 M =3 1 - 33. 82 - 24. 91 - 23. 27 2 - 18. 72 - 14. 89 - 16. 33 3 - 0. 85 - 3. 53 - 3. 91 4 - 1. 59 - 5. 90 - 3. 73 kn / ks μ M =1 32. 5 0. 83 1. 12 5 4. 48 - 4. 78 - 1. 37 M =2 30. 1 0. 91 0. 48 6 7. 59 - 2. 76 1. 38 M =3 27. 1 0. 99 0. 49 7 5. 15 - 3. 31 2. 53 8 4. 09 - 1. 86 5. 44 9 0. 98 - 1. 07 7. 42 10 - 4. 11 - 0. 11 8. 23 2 PFC , R , 2 0. 99 , 。 M = 1 CLUMP , 8% ; M = 2 , , ; M = 3 , 6% , , Relative error between simulated curve and E c / MPa 4 。 4. 1 ε/ % 2 Inversion values of microparameters 89 ² 。 3, M = 2 PFC 6. 31% ,。 5 。 M 。 M , ·100·土木工程 Results calculated with inversion parameters and tested , ¡, k n / k s M ¢。 M 2、3 , μ £ ¤ 0. 48,¥ 。 5 M Variation of values of microparameter versus M ¦§¢, Fig. 4 ,E c M 4. 2 , E c Fig. 5 4 M 2 ª 600 kPa M = 2 ¨©, , « 400 ¬¥ ® , PFC 6 。 90 ½ ¾ ¦ » ¿ [3] [4] [5] À 28 Á ¹ $¬[ J] . ¥¦, 2015, 45( S1) : 148 - 152. "®. ¯°%&'±( ±²® ¦, 2014, 45( S1) : 86 - 88. )*+, ,-, .³´, . ® [ J] . © ¬[ J] . ¥ £¤µ¶ , 2007, 28( S1) : 408 - 416. Cundall P A. A discontinuous future for numerical modeling in ge omechanics[ J] . Proceedings of the ICEGeotechnical Engineering, 2001, 149(1) : 41 - 47. [6] 6 Fig. 6 PFC Comparison between results PFC simulated and 5 level mechanical parameters of PFC models[ J] . International Jour Zou Q L, Lin B Q. Modeling the relationship between macro and mesoparameters of coal using a combined optimization method [ J] . Environment Earth Science, 2017, 76(14) : 479. [9] Matsushima T, Katagiri J, Uesugi K, et al. 3D shape character ization and imagebased DEM simulation of the lunar soil simulant FJS - 1 [ J] . Journal of Aerospace Engineering, 2009, 22 ( 1 ) : 15 - 23. [10] , 3D PFC , , 。 (2) CLUMP , , CLUMP ,。 (3) M 。 M 2 , , 6. 31% , 。 , M 2 400 600 kPa ,PFC 8. 29% 10. 60% , 。 (4) M ,E c M ,k n / k s M , μ M , 。 : [2] Guo J W, Xu G A, Jing H W, et al. 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Vol. 29 No. 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2 , 116023; , 116024) ": , , 。 ¡,¢, £¤¥¦§ ¨© 。 ª«¬ ¥¦§°±¨©,²³´µ¯¶ · - ¸¡ ¹º»,¼®½¾¿。 ¡ ¥À,Á ®,¯ ©ÃÄÅƨ©ÇÈÉÊ©Ë。 #$%:¥À; ; ; ¡; ÌÍΪ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 02. 019 &'()*:TU528 +,-*:2095- 7262(2019)02- 0225- 05 +./01:A Parameter estimation procedure for meso constitutive model of concrete materials Wang Zhiyun1 , Li Shouju2 , Wang Song2 (1. Institute of Marine & Civil Engineering, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China; 2. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) Abstract:This paper describes mesolevel investigation into the mechanism responsible for the dam age and fracture of concrete material by bridging the nonlinear mapping relation between micro deforma tion data of concrete specimen and parameters of meso constitutive model of concrete materials using re sponse surface function. The work building on macro experimental data and response surface function is focused on determining the parameters of meso constitutive model of concrete materials by applying opti mized inversion method. The investigation validates that the proposed inverse method could determine constitutive parameters of concrete and work better thanks to a better agreement between the stressstrain curves obtained from the predicted parameters and the experimental values. The research on parameter inversion of mesoconstitutive model of concrete drawing on macroexperimental data could lay foundations for discrete element simulation in everything ranging from qualitative analysis to precise numerical calcu lation. Key words:parameter inversion; meso constitutive model; response surface methodology; macro ex perimental data; parallel bond model 2345: 2018 - 12 - 05 6789: 973 (2015CB057804) ;¡¢£¤¥¦(2017 - 94) :;<=>?: §¨©(1980 - ) ,ª,£,«¬®,¯°,±:²³´µ¶·,Email:dlutwzhy@ 163. com。 ·102·土木工程 226 ; : / . - à ? ? 。 X. H. Ding 0 + 29 * , [13] ãì ¨©ª«ðñ。 ¬, ß 。 , , ¡¢ £¤。 ¥¦,§¨©ª«¬® ®¯° å。 ±²Þ«ñк ,[\æç³´ =ÐÑ í¦µ¶·。 ¸Î²Í@>βÐÑ, ë ®²³´¹¸Î²Í º ¯°±²³´,µ¶·¸¹¬±²º ÐÑ。 ,»½¬®ºÏ ,»¼½、 ¾¿³ ´,ÀÁ¬³´ºÃÄÅÆ =ÐÑ@>, Ôꬮ?È Ç¬®ÈÉÊ。 Ë̲Íβº¬®ÏÐ ÑÒÓÔ ÕÖ׺ÈØ 。 A. Ghazvinian [1] Þ« Ù«ÚÛÜÝ ßàáâãä嬮Ïæçè éêë,ìäåíî¬ïêëðñ。 V. Mechtcherine [2] «òßó ÉÊô½,õöÑ÷ øùúûüæýþ Ôêìÿ~, }|öò{。 J. W. Pan [3] [\]^Ð, _`@ [4] ?ðñ。 T. Kazerani ö å¼½¾。 1 1. 1 ù、,¿À Á³áĺÅβ,¢Æ«¶, øÇÈȳÉÊËÌÃ, Í΢ ϺϳÃÐŨ。 ¢½, ÑáºÒÓÔÕ? ÊË~Ã,¡Ö}¨,á Ð。 A. Lisjak øùº×。 ÉÐ [5] 쫬® Ôê , ì - ¬®ô¼½ÜÝ, Å [6] µ¶·¸¹¬>。 E. Heok ì ¦Ðº Herz - Mindlin ¦Ð。 ËØ 1 Ñ|,ÉÐÙ@>ÚÛÑ <É( kn ) 、é<É( k s ) ºÜÝ·( f) ÅÞß。 ¬® º ¼ ½ , ³ ì Griffith åº Hoek - Brown «。 D. O. Potyondy ö ù¬® Ð,ü¢ PFC Ôê쬮 [7] ,¬®æ 、 、 ô º 。 S. G. Psakhie [8] ƺ í^« å, ¬® è 。 N. M. Azevedo [9] ì í« [10] 。 S. Sinaie « æÔê, º¼ ½ÜÝ,ü? [11] Ôêý。 R. X. Zhou ö 1 PFC Fig. 1 Unbonded contact model between two particles in PFC Ð,Þ«º àêÐ ( Parallel bond model) « ¬®º ( ¡ ) »ÜÝ,Aze ,« X ¦§ØÙþÔêý ãä@>ÐÑåìÉÐ <É ( k n ) 、 é<É ( k s ) ºÜÝ· ( f) `Æ¡¢»£¤>。 M. Nitka [12] «]¥æç vedo º Lemos öáâ [9] , ËØ 2 Ñ|。 土木工程·103· °2 ± ²³´,: , ( k sb ) 、 ( τ s ) ( R b ) ; ( k nb ) ( σ t ) 。 , ( τ s ) ( σ t ) , , ( 2) 2 。 1. 2 3 : (7) ¤¥ª¦§¨ «¬ © ®«¬® 150 mm × 150 mm × ª, 300 mm, ¯°©±² 1 ,,d ,w ³。 ¤¥ ª¦§¨ ¯´ 4。 Parallelbond model with cylindrical bond of cemen titious material between two balls in PFC , x : x = { k n ,k s ,f,σ t ,τ s ,k nb ,R b ,k sb } T , (1) 。 , Fig. 3 : L k n = AE c / L, ,L = R A + R B ,A 。 , 1 Gradation composition of concrete aggregate d / mm (2) , 3 Uniaxial compressive test for concrete specimen Table 1 Ec 8 ¡¢£ 5 x = { E c ,n,f,σ t ,τ s } T 。 PFC Fig. 2 [7] 227 ¡µ¶· w/ % d / mm w/ % > 40 0 > 10 ~ 20 17. 0 > 35 ~ 40 3. 4 > 5 ~ 10 6. 8 > 20 ~ 35 40. 8 >3 ~5 32. 0 E cb : k nb = E cb / L。 [7] (3) ( k n ) ( k s ) n: n = kn / ks 。 (4) ¡, 。 ¢ £ £, n = k n / k s = k nb / k sb , (5) ¤¥,¦ [7] : R b = min( R A ,R B ) 。 §,¨ ·104·土木工程 4 (6) ,¡© Fig. 4 PFC Numerical model in micro scale for simulating uniaxial compressive test of concrete material 228 ¿ À Á Â Ã Ä Ä 29 Æ Å ¶¦,±¨©²ª³´£«¬·¸ 2 2. 1 ¹º»; ª¼¥² ³´· ¹。 ¸±¨©²ª³´ , , 。 PFC , 。 x PFC 5 5 i =1 i =1 ε k ( x) = a + ∑ b i x i + ∑ c i x i , ε k PFC k 5 Fig. 5 material on macrodeformation characteristics of concrete speciments 。 (9) 。 ε ( x) = ε( E c ,n,f,σ t ,τ s ) , N min J = ∑ [ ε k ( x) - ε mk ] 2 , 2 ε1 ( x) = ε( E c + ΔE c ,n,f,σ t ,τ s ) , 3 ε1 ( x) = ε( E c - ΔE c ,n,f,σ t ,τ s ) , 4 ε1 ( x) = ε( E c ,n + Δn,f,σ t ,τ s ) , 5 ε1 ( x) = ε( E c ,n - Δn,f,σ t ,τ s ) , 6 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f + Δf,σ t ,τ s ) , 7 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f - Δf,σ t ,τ s ) , 8 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f,σ t + Δσ t ,τ s ) , 9 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f,σ t - Δσ t ,τ s ) , 10 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f,σ t ,τ s + Δτ s ) , 11 ε1 ( x) = ε( E c ,n,f,σ t ,τ s - Δτ s ) , Δx k =1 k ¿¾ 14,§® 6。 (9) 1 11 , 11 ,(8) ,¸Ä ¦ , PFC ¡, ª¤ 5 ¥¦§ ª³´£ «¬。 ® ¯°±¨©² ª« °±Âà DFP( Davidon - Fletcher - ¬。 µ® 5 §¨ ¹ © [15] 。 ¤¡§ 2。 Table 2 (9) §¨ ©[14]。 ¢£ (10) Á ³Ã 2 (a、b、c) , ¡ ¢。 £¤¥, ¾¯ Shanno) ,· BFGS ¸ 11 m Powell) ¯ BFGS( Broyden - Fletcher - Goldfarb - PFC 30. 0 GPa、1. 0、1. 0、30. 0 MPa、30. 0 MPa。 ®,ε k 、ε k ( x) ,N À, N = ,µ¡¶ , PFC 。 Ec 、n、f、 σt 、 τ s (10) ²³Ã°±,´²³Ã°±, 。 J (10) 1 1 ,ε (i = 1,2,…,11), i i 1 ®: ½ ¤ 1 1 (9) Effect of shear strength of intergranular bonding 1 , (8) , (8) , ,a、b i c i x 2 Estimated microproperty parameters of concrete materials E c / GPa n f σ t / MPa τ s / MPa C60 21. 83 1. 11 0. 99 37. 12 25. 27 C70 23. 10 1. 15 1. 11 39. 25 26. 07 C80 24. 89 1. 11 1. 15 40. 62 26. 39 2. 2 ® 6 ¥¦§ ¿¾ º » - ¾ £¼。 ® 6 ¶¦,½ ¿¾ » - ¡ ¶ ·Å,ƾ µ 。 土木工程·105· ¾2 ¼ 229 µ¿À,ª:¡ A+.: [1] Ghazvinian A, Sarfarazi V, Schubert W, et al. 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": , 3D , FLAC ,。 ¡¢£¤¥ (Kobe) ¦§ ,¨©ª « ¬。 ® ¯:¡°±²³¦, «´µ - ¬¶·¸¹º - ¬¶»¼½¾ ¿ÀÁÂ,ÃÄźƸÇÈÉ,ÊËÌÍÎÁÏи¦。 ÑÒ·ÓÒ¸¹ºÔ ¬¶»¼·Õ¡¦Ö×£ÁØ,ÑÒ°±¸¹ºÙ¿ÓÒ°±¸¹ ºÙ。 ·ÚÛ´µ - ¬¶Ü¸¹º - ¬¶»¼ÁÝ, Þß Èàá®。 ©ªÞ߸¹º ⶺÈàá,Ê ãäØÈàåºã¿, ªÈæçèéÛêªëìí。 3D #$%: ; ; ; ; FLAC î doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 03 017 &'()*:U452. 28 +,-*:2095- 7262(2014)03- 0301- 05 +./01:A Analysis on seismic response of longdistance and closelyattached subway station to existing tunnel structure TAO Lianjin, YAN Dongmei, LI Jidong, GUO Fei, ZHOU Mingke ( Institute of Geotechnical & Underground Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract:This paper introduces a model of tunnel structures designed specifically to investigate the seismic response characteristics of the longdistance and closelyattached underground space. This model follows from a targeted analysis of what occurs with a newlybuilt subway station structure and the upper tight stick of an existing tunnel structure using finite difference software FLAC3D . The paper goes further by analyzing the seismic response of the tunnel with or without a subway station passing through a tunnel, as is conditioned by inputting Kobe earthquake waves. The calculation shows that inputting the horizontal direction earthquake waves yields roughly the same law underlying curves of relationship between dis placement time history and acceleration time history related to a tunnel structure with or without Metro stations, as is illustrated by the curves which tend to decrease with an increasing depth and show a chan ging trend similar to the earthquake waves applied; the roof slab and bottom slab of a tunnel have a hori zontal acceleration with timehistory curves basically similar to the seismic wave of the bedrock, and the roof slab of a tunnel structure produces a horizontal acceleration with a peak greater than that of the bot tom slab; compared with the curve between the displacement time history and acceleration time history of a single tunnel structure, a closelyattached subway station structure exerts a weakening effect on the dy namic response of the tunnel structures; and a subway station passing through the tunnel has a weakening effect of varying degrees on dynamic acceleration response of the upper structure tunnel and yields an in creasingly greater reduction, the closer it is to a station structure, suggesting the occurrence of damping energy dissipation, as in the case of lower part of the station structure. Key words: existing tunnel structure; seismic response; subway station; closelyattached; finite difference procedure FLAC 3D 2345: 2014 - 04 - 01 6789: (51038009) ;(8111001) :;<=>?: (1964 - ),,,,¡,¡¢£¤, ¥¦: ,Email:ljtao@ bjut. edu. cn。 土木工程·107· 4 5 6 , , , 、X 。 , Ô õ õ 1¢£¤¥¦_`Á$§, 0#¨ Mohr - Coulomb Á$,²0#ê©õª]« 1。 | ¬®_`+*¯,Á$° 240. 00 m × 50. 00 m × 70. 00 m。 0¨±êÁ$Á&, 3 ® * 2 600 kg / m , ² ³ 0 2, ± ê Á Û 4 83 GPa,Á$ 2 2´。 [1] ¡¢,£¤¥ 0 m 。 10 ¦§¨—©ª «¬®¯° 1 ¦、±²³´µ®¯° [2] 13 ¦¶· 。 ¸§¹º»¼½¾¿ÀÁÂ, ÃÄ ®¯°¢Å, ÆÇ°, ÈÉÆÇÊ, ÆÇËÌ。 Í 20 ÎÏ 80 Ð , Æ Ñ Ò Ó £ Ô Õ, Fig. 1 1995 Ö Kobe Õ、2012 §×ØÕ,Ù ÚÔÛÜÝÞßàáâãäå。 ʼæç, èéÕêëìí îï ð。 ñò,§óôÓ£õÉö÷øù [3 - 7] , ÿ~}| ÕÌúûüÊÚÓ£ýþ 1 1 Positional relationship Table 1 Parameters for soils 0# ρ / ( kg·m - 3 ) 1 740 µ0 Ó£ûü,{[\]^_`@?>=,<;: ûü/Â.:ûü,Ã- ,ËÌ+*,¢)(' ¶0 ]^Á&;%Á$ 、#ê [8 - 9] , ù["¡®¯ý ¢Ó ¶0 þ。 ]Û , ®¯° <,,ýþ"¡® 7 24 8 1 0 3 302 ¶·0 ¶·0 φ / ( °) 0 348 0 20 28 2 000 7 0 344 20 25 5 1 900 12 1 900 10 6 22 0 352 0 349 0 308 0 349 0 285 29 19 30 17 0 40 27 20 0 40 ¯°ÕÌúã。 3D É![ FLAC > ?, ÕÌúËÌÀ。 1 "¡®¯°$, %;:Á$。 |Ö ( Kobe) Õ !,ùÕÌú *' ,ýþ®¯ ù "¡®¯° ,Æù 1。 #È # 0, 10. 00 m, 34 40 m, 、* 1 30 m, * 0 90 m, * 0 80 m。 # È#;´ 26 20 m × 15 86 m, , * 1 50 m,* 0 40 m,* 1 20 m, * 1. 00 m,´ 0 90 m, # ##0* 0 m。 ¡ ·108·土木工程 8 0 348 2 100 º» c / kPa 4 2 200 ¸¹ 3 μ 2 100 1 900 ¶·0 d/ m Fig. 2 2 Schematic diagram of model Ê3 Ë 303 ÌÍÎ,Ï:µ¶·¸¹º»¼½¾¿ÀÁ¨´ ( Æ× 1) 、 µ¶·»¼½¾ÀÁ¨ ( Æ× 2 2) Æ×。 , 。 , , 2 1 。 FLAC3D , , 30° , 。 , , , 。 , , 3D ¤¥。 FLAC , ¦ §¨,©¨,ª§ , ( ) 。 ( ) Lysmer Kuhlemeyer(1969 ) 。 ,¡,¢ 3 Fig. 3 - Fourier spectrum and timehistory curves of input ground motion £ , «,¬®¯¡¨°¢, [10] ±²£ 。 2 2 FLAC3D ³¤ µ ¦§。 、 ´§ ¶³¤ 3 2 µ¶·¸¹º»¼½¾¿ÀÁ¨ ´,ÀÁ¨ØÙÇÚÈÑ 4 Û。 Ò ÀÁ¨ÜÉÒ A—A Ý。 ¥ , ³¤ ·¸¨¥¹, º »¼½¾。 ¢ ¿À ( C) Á ©  © ¿ À ( M) ¥ « ¿ À ( K) ª à « , §(1) α C = αM + βK, (1) ©ªÃ« Ĭ,β « -1 [11 - 12] 。 ªÃ« Ĭ, s ¥ s ©Å 3 3 1 ¶®¯°±Æ²³ÇÈ ( Kobe) ´°ÉÊË µ¶·¸¹º»¼½ ¾¿ÀÁ¨´Â¯´, ´° - ¢¥ÃÌÍÎÏÐÑ 3。 Ò ÓÔİ´ Kobe Å 25 s ¢。 ´ ¯ Õ , ÖÀÁ¨ Fig. 4 3 2 1 4 Layout of observation point Õ´, Æ×½ÀÁÒ A—A ݦުÞÕßà( s) - ¢ ( t) ¥ 土木工程·109· 304 ¤ ¥ ¦ § ¨ © © « 24 ¬ ª 5 。 : (1) 。 , (2) - 2 88 cm, 2 。 , ,, 1 , , 2 64 cm。 6 Fig. 6 3 2 2 Fig. 5 - Timehistory curves of horizontal displacement of roof slab and bottom slab of tunnel structure : (1) Kobe ·110·土木工程 sidewall of tunnel structure Kobe 。 2 06 cm。 2 19 cm; 2 32 cm, 。 , £。 ¡, ( a1 ) (2) - 。 Relative horizontal displacement of / (1) 6 。 (2) 1 2 2。 , : 2 44 cm, , 2 7 。 , , = ( Δs) 。 5 ¢ , £, ¤ 17 44% 。 £¡¥, ¤¦ 15 43% ¢ 14 20% ,§ ¨¥。 £, ¢ ¿3 À 305 ,:ÁÂà ,, 。 , 。 。 (3) - - , , 。 F+.: [1] |} 2 noqrstrS\] - ^_`a Fig. 7 [2] roof slab and bottom slab of tunnel in condition 2 [3] , . ¡ ¢, 2012 ( 3 ) : CHEN G X, ZHUANG H Y. Analysis on the earthquake response [ C] / / Proceedings of the Third International Conference on Earth Acceleration amplification coefficient / % 1 2 1 2 01 1 79 10 95 2 1 72 1 42 17 44 3 1 97 1 76 10 66 4 1 93 1 71 11 40 5 1 89 1 67 11 64 6 1 84 1 62 11 96 7 1 75 1 48 15 43 8 1 98 1 77 10 61 9 1 91 1 73 9 42 10 1 86 1 66 10 75 11 1 81 1 63 9 94 12 1 76 1 51 14 20 quake Engineering. Nanjing: [ s. n. ] , 2004: 195 - 199. [4] , £, ¡¢. ¤¥¦£¤§ ¥¨ ¦ [ J] . § ¡ ( S1) : 3074 - 3079. [5] LEE V W, TRIFUNAC M D. Response of tunnel stoincident SH 105(4) : 643 - 659. [6] BALENDRA T, THAMBIRATNAM D P, KOH C G, et al. Dy namic response of twin circular tunnels due to incident SH waves [ J] . Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1983, 12 (2) : 181 - 201. [7] ¨, ©, VINCENT W. ªP ° © ª « ! ! [ J ] . 815 - 819. [8] ", £, ¬ ¨¯° ± % «¬®¯ ¡ ¢, 2004 ( 6 ) : #. ®¦$ ¥ ¨ ² & [ J] . ¡, 2010 (12) : 3971 - 3976, 3983. ", £. ³¥¦¥´' * , +,-. FLAC ±²、³µ./[ M] . ¶·: ¦[ J] . ()) [10] ¡¢, 2008(4) : 399 - 408. ¸0¹´12, 2005. (1) , - - , 。 , (2) - ¡ ¢, 2006 waves[ J] . Journal of the Engineering Mechanics Division, 1979, [9] , , 433 - 437. S\]~BG of subway station based on the substructure subtraction method C2 4 , . [ J ] . Timehistory curves of horizontal acceleration of Table 2 , , [J]. , 2011(11): 47 - 50. '7 , [11] 34¢, 567, 8. µ¯° [ J ] . © £ º ¡, 2009 ( 3 ) : 45 - 50. [12] 9:;, <=>, * ?. ¶¡¡¢, 2007(3) : 255 - 260. »¼½¾[ J] . ( - ) 土木工程·111· !" ¡ ¢ £¤ ¥¦§¨ ¥©ª¦¢«¬®¯ ° ±²£³´µ¶·¸¹º»¼ ½©¾° ¿ÀÁ·ïª¦ ¢ÄŦ§¨·Æ ÇÈÉ ÊËÌ ¥Í ¦§¨ ¥¦ª©Í¬ ®ªÎ¬¯Ï ±²»¼ÐÑÒÓ ¦§¨ª ¦¢ÌÔÕÖ ×ØÙ»¼±²ÚÛÜݦ¢«ÞßàƯ¢ àÔáâãØñ² äåæçèé #$% êë ±²»¼ &'()* +,-* +./01 2345 6789 :;<=>? ·112·土木工程 ¡ ¢£ ¤ ÃÄÆÇéðñ ! 0 +£¤¥ÙÚÆÇÛ ¦¦ [¶È¹§Å ª¦¨-©-Ø{+ª ¡¢£¤¥ ¦ § ¨©ª« ¬®¯°¨±²³ «¬®¯°íÉ ¦à$[¶ È ¨ ± àä ²³´à äÝ`ÙÚäµø¶·{¸¹º'¨»¤ ¥ä¼½Ø{¾¿ÀÁÂÃÄÅä¢Æ Ç ¨ ¬ ® { È ± É ¤ ¥ ¼ Ê Ë Ì í¾Í êÎ !" ´µ¶·¸ ¹º »¼ ½ ÃÄ ¯°Å ¾¶¿ÀÁ¡ .$ ÆǦ¶È É ./ '(0* ʪËÌÍÎÅÆÇÏ ÐÑÒ § ɯ°¨Ó¯ °¨ ÔÕÖקØÙÚ¤ ¥Û ܱ ÝÉÞß #$%& '()*+,- àá»âãäåæÁçèéê§Æ ÙÚ¤¥¦ ¦´ ʪ¨íîÝïéðñòó¯° Çëì 12" !"345 ôõ§ ¶Éö÷ ø ùúûªüýþÅ ÔÿàéÉ~çè }ï ~ï |ï{ [¶\]^_é `@ 678 678 678 (9 :( (9 ;( <2" ׯ°Êª¦^_ÿàé? >ðñ Ô Ô ø =<; :/ª ¦ .-, ¦ + * ) - \ ( & » ' Éé=<; ø \ » ¸ Í { ¨ ¡ ± ¤¥¨µ¶Í Å ¬ ª¦ï,{ ¢ -ଧ²³ï뤥í ÙÚ È ì\É \ \,Ø¢% ¦Ê¢ $#%\¢, Ø$ ɦ,Ø" [¶È¾ ^_¡ {¨í$ §¡¢ 土木工程·113· ÍÎÏÐÑ¿ Ò ¡¹·¸±²¤¥¸ ¹±² º»¼½¾ ¿ÀÁ ®º¹¬ ¡ £Âà @0 1# 23@0A)5 * <5 )' # "8>"!, 5 /0 =)%5 ,/0;)# 87)( )>, ' , ("?& "# 5 & B0 1# 23B04, 5 )' # 6,7"& # ' # "8%, ' ., , 88, .& ' )' # "8)8! , 9# & ' # 82 & ' )' # "8 BC/0 ® ´µ®»¼½Ä® ª ´µ® »¼½¾Å ® ³¯Æ¿ ÅÇ Å¤¥ÀȾÉÊËÌ ¡¢£ ¤¥ ¦§¨ ©ª«¬ ¡¢£ ¤¬®¢ ¯¥¦§¨©°§¨ª« ±² ¬® ³¯ ±°± ´µ¶®¡²³· ´® µ´µ¡¶µ·¸±² ·114·土木工程 ÍÁ´µ®º¹»¼Ä®¼ÂΠϵРѻ¼ÒÓ ¤¥Ô ÃÕÄÅ´µ®¬Æ ¤Ö×Ø »¼ÙÚ ÎÛ ® ÜÝ »¼Ä®Á ßàá Á ³£Ç ÞÝ Á ³£ÇâÈ ª»¼Ä®Ããä åæµÝÞÃÂÎçÉ ¾Ê »¼Ù ÚèéµÞݤ¥ÄÅËÓêëì í£ îÇïîȶ ª¾ Ê »¼ÙÚÌÁ𠹺»¼ · ¸ ¯° ¡ ¢ ½¾¿À £¤ ¥ ' E0[\KtaDEWkldef 1# 23E0;)9# ><> & , ' ' 5 , >, 8'"?, 9# & ' # 82 5 # 8,# 8 !# ? ? , ( , 8'* "8!# ' # "8& ¦ §¨ © ©ª« ¬ ®¯° ¤ ± ¨ § ¨ ² ® BC@0[\OP[\Ktklu §³ ¡ ¢´µ¶ ¡ £³ ¤¥ ' D0DEWdeklfmW 1# 23D0A<( 6, &"?>)9# ><> & , ' ' 5 , >, 8'"?, 9# & ' # 82 5 # 8, BC :0no^pqrkldefbsij ' F0[\OPklumW 1# 23F0G, ' ' 5 , >, 8'' ( "<2H* <( 6, &"?!# ? ? , ( , 8'& ' ( )' ) 土木工程·115· ã#ä#å#Õ#¹##¼#¼#¾##########â !" æ# %NK M : Z ]0 % #´ ? µ¶ · ! # ¿ ? "$ ^N" H F" ^J$ H !$ ^J" H ¸¹ ?»¼½¼¾ !$$M 9! F!$N GF!%F? º ' ÀÁ¸Âà ?»¼½¼ ¸ÄÂà ' ¾ !$$F" N!% GN!"? & #Á? · µ¶ ¸Å¹ º D ?ÆÇ ÆÇÈɼ !$$"? F #ÊËÌ ÍÁ #Ì ¤? Î BCDEÏÐÑ ' ?Ò¼¼¾ ÓÔÕ¼ "## !$%"% JM G%$&? 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OFF P -V4 %L OFLFP °«±³´ F & N F- &L FS ² &_ N DH %!F % e%L %" H! d%L "% N %%& _ e%L %" d%L %L!_' F %L%" F; ³ 土木工程·125· ÂÃĸ³´´µÓ Ô ¡ £¤¥¦ §¨¡¢£ ¢ ¤¥¦ §¨ ©©ª © ©©ª« «¬ ¬ ® ® ¯°±² ¨³´´µ ¶·¸´¯ D1 :# >FD1I, & A"6& ,& C( < )* ,"<< )* ' "( &"6' C66, 9 ;)C9 '& C%& # !, 6* , ¹º» °¼ ®½¾¿À ¨Á¨ ÂÃĸ³´´µ ±² ?0D1 ³´ §Å ¥¦Á¨ Æ µÇ¶ ¨ æȱ·¸ º»³ ¹ ³´ §Å ¥¦ Éʨ© Æ °¼ ®¥¦½¾¿ º»³ © K1 §ÈÀ Á 8)%9 ,K1L"6' ( )& '"A' # B# M )' # "6( , & C9 ' & ˸´ «¬ ÂÃÁ È¥¦ ÌÍ«¬ Î Ï Ë´ °½¾ÀÐÑ¿«¬ ½¾ ½¾Ë´ ¯°±Ä² «¬ Òµ ·126·土木工程 26 2 Vol. 26 No. 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 3 1,2 , 1,2 , 1,2 , Mar. 2016 1,2 (1. , 100124; 2. , 100124) 3D 、 , ! ": FLAC , ,。 : ¡¢£¤¥,¦§¨ ©ª«¬®¯° ±²³´µ;¶·¸¹º»¼,½¾¿µÀÁ ÃÄÅ¡¬µº½,ÆÇǵ®ÈÉ, ½ÊËÌÍ; 、ξÁÃÄÅ¡ÏÈÉÐѵ,¹ÃÄÅ¡ÒÓÈÉÔ ¦´Ã, Î ¾ÒÓÈɴæ´Ã。 ÕÖ Ñ× ÁØÙÚ ÛÜ。 ; ; #$%:; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 02. 020 &'()*:TU452. 28 +,-*:2095- 7262(2016)02- 0207- 07 +./01:A Seismic characteristic of small spacing and long parallel subway tunnel BAO Yan1,2 , LI Wenhui1,2 , AN Junhai1,2 , LI Xiaolin1,2 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Center of Cooperative Innovation for Beijing Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China) Abstract:This paper proposes a threedimensional numerical model designed for long distance paral lel subway tunnels of small spacing, based on FLAC 3D software computing platform. The study investi gates the reaction characteristics of double line tunnels exposed to strong earthquakes, and compares the characteristics with that of the single tunnels. The results show that both single tunnels and parallel tun nels are subjected to ovalshaped deformations, and a significant interaction between two parallel tunnels is responsible for an obvious increase in the seismic response for them; seismic stress magnification and peak acceleration are obviously greater for lower tunnels than for the upper layers in oblique parallel tun nels and overlapped parallel ones and they are often greater than single tunnel of corresponding buried depth, suggesting a greater danger for the lower tunnels; double parallel tunnels are subjected to the de formation, horizontal stress and acceleration more greatly affected by buried depth, to seismic deformation and acceleration increasing with the depth decreasing, and to the horizontal stress increasing with the depth increasing; long distance parallel subway tunnels have the seismic response related to the tunnel clear distance and seismic characteristic input to the bedrock. Key words:subway tunnel; small spacing; long distance parallel; earthquake action 2345: 2016 - 02 - 19 2345: ¡ ¢ £ ( 90715035 ) ; ¡ ¤ ¥ ¢ £ ( 41272337 ) ; ¡ ¦ § ¨ © ¢ £ (51421005) 6789:;: ª « (1976 - ) , ¬, ® ¯° ±², ³ ´,µ¶, ¦§· ¸: 152859757@ qq. com。 ¹ º 、 ¹ »¼½¾、 ¿ ÀÁ  Ã,Email: 土木工程·127· 208 , + ó * Í Í ) 26 ( ã Ì R ® 3 m, r ® 2. 7 m, ²® 0. 3 m,¦ 14 m。 @ , [1] , , 。 ¡¢—£¤¡¢¥¦§¨©ª«¬® 1. 7 m,ª¯°±²³ 80. 1 m; ´µ¶·¸ ¢—¹º ¢ ¯ » ¼ ½ ± ² ® 124 m,¾¿À¯¬® 2. 1 m。 GB50157—2013 《 [2] ÁÂÃ》 Â,°,ÄÅ ¯ ÆÇÈÉÊË。 ,ÌÍÀÎÏÐ [3 - 5] ,Û ÑÒÄÅÓÔÕÖÍ®×ØÙÚ Üݪ¯、±°¯Þßàáâ ãä å æ, È Ý Ù Ú ç è ä é ê ë Å ì [6 - 7] 。 íî,ÙÚϱ°Þ Á ßàáâ°ïðñòóôõÄöÜ÷øù,ú çèÜûüýþ¿ÀÿÞâ~ÈÉÊË}|。 3D {À[üÜ\]^ FLAC Á_, ÞÞÑ`ÅÞ, ÙÚ Þ»Ï±°¯ÑÖ Ëà,úÞñòâ , ® Åì Áï Ü 。 »,Я«æ 1。 a b c Fig. 1 1 2 ° - 0 . »¼½ '1 d ?° <=>?DEFGHI Size and spacing for double orifice tunnel JKLM Åìã,, âÖÍÈ 1 1 1 Davidenkov âѦ [8] áâ <=>?@ABC ¥¦®ÙÚ,ú N1 Table 1 [8] ÷> è, =æ 1, úÓ, γ0 ® ¡à¢。 £¤Áæ 2。 OPQRJKST Physical parameters of soils d/ m γ / kN·m - 3 μ G max / MPa A B γ0 / 10 - 4 §¨① 2. 4 17. 0 0. 30 4. 47 1. 00 0. 375 2. 5 §③1 6. 0 21. 0 0. 35 8. 93 1. 00 0. 360 4. 1 §④ 4. 0 19. 5 0. 33 9. 36 1. 00 0. 360 4. 1 §⑥ 10. 4 19. 0 0. 34 9. 85 1. 00 0. 360 4. 1 Ó©ª⑦1 5. 0 20. 5 0. 20 18. 18 1. 10 0. 350 3. 8 ⑧1 10. 0 21. 0 0. 26 13. 40 1. 20 0. 375 2. 5 Table 2 UVST =<¦Ï³´²Ï³µ ,ϳ¦¶·¡¸,¹ Structure parameters «â γ / kN·m - 3 E / GPa μ ¬®¯°= 24. 0 25. 5 0. 25 ¿±² 25. 0 30. 0 0. 20 ·128·土木工程 ÑÖ , ¦ â 。 ¥¦ N2 °, =<¦¯È^。 ÑÖÁ, º;»¼:?į²½¾, ¿Àį/Á ½¾,ÞÑÂÃÖÁÄçÅàÖ Æ:。 Á 2 Çþ。 2 ,¨:¡ ¢ 209 a a b b c c d 2 Fig. 2 1 3 Numerical calculation model for different combina tions 3 Fig. 3 ( 3。 3 ) ( , ) 1 4 , , bedrock ground motion , d Acceleration timehistories and Fourier spectra of , , , , , 4。 , ,¡¢ M s 。 £¤¥ 。 ¦¢§ 土木工程·129· 210 M s = y0 + a 。 1 + exp( - ( L - x0 ) / b) ¢ 26 £ ¡ 5 。 , 3。 Free field boundary diagram of FLAC3D 3 Table 3 FLAC 3D Fig. 5 Parameters for rayleigh damping a b x0 y0 0. 976 2 - 0. 439 3 - 1. 285 0. 031 54 0. 922 0 - 0. 481 0 - 0. 705 0. 082 30 4 Fig. 4 5 Cross section form and monitoring point for shield tunnel 4 m 2 m、 14 , 1. 0 。 2 4 , 2 1 - Table 4 4 , / , σ / MPa 2. 37 0. 83 1. 71 2. 46 3. 56 2. 73 2. 69 0. 71 0. 87 1. 11 0. 84 0. 92 σ / MPa 1. 97 0. 69 1. 63 2. 25 2. 75 2. 73 2. 67 0. 67 0. 80 0. 85 0. 84 0. 91 σ / MPa 2. 76 0. 97 2. 38 2. 77 2. 85 2. 84 2. 90 0. 98 0. 98 0. 89 0. 87 0. 99 σ / MPa 2. 86 1. 00 2. 42 2. 83 3. 22 3. 25 2. 92 1. 00 1. 00 1. 00 1. 00 1. 00 0. 93 2. 53 0. 86 2. 91 0. 99 2. 95 1. 00 1. 84 0. 74 2. 27 0. 92 3. 32 1. 34 2. 48 1. 00 2. 48 0. 76 2. 93 0. 89 3. 96 1. 21 3. 28 1. 00 2. 35 0. 73 2. 95 0. 91 3. 96 1. 23 3. 23 1. 00 ·130·土木工程 2. 74 / ,, Minimum principal stress response ranges of metro tunnels under artificial wave 2. 05 0. 83 2. 05 0. 83 2. 32 0. 94 2. 47 1. 00 2. 73 0. 69 3. 87 0. 98 4. 15 1. 05 3. 95 1. 00 2. 70 0. 67 3. 98 0. 99 4. 14 1. 03 4. 02 1. 00 2. 55 0. 69 3. 69 1. 00 4. 03 1. 10 3. 68 1. 00 2. 71 0. 74 3. 60 0. 99 4. 04 1. 11 3. 65 1. 00 1. 98 0. 60 2. 62 0. 79 3. 29 0. 99 3. 31 1. 00 ·2 ¸ º ,½ : ¹ ; , 1, 。 1, ±±²,² ² 。 ³,¡ °´³, µ °®´µ°¶·¸。 45° , 。 , , ; , , 。 1 , , 2 2 。 a 。 2. 1 , ,¡¢ ¢ , ,h ¡ 。 , ,¤¥ 6 ¦§¢¨,,£©ª ¦§¨«¨ S ¦©, ª¦¦¨«ª©¬。 , ¯¦® Fig. 6 ¯。 2 3 , , 。 ¡°° Table 5 5 (0. 1g) (0. 1g) b Horizontal relative displacement curve under dif ferent combinations ³ 5 ¹¨¶º¯¦ »´³ 。 Peak accelerations on top and bottom of shield tunnel ¡° 6 ®,©ª¬¦§¨« ,£¤ ,Δs ¥ 6, [9] 211 »ª¼½±² m / s2 » 1. 36 1. 36 1. 24 1. 93 1. 39 2. 86 1. 28 1. 13 1. 03 1. 58 1. 64 2. 12 2. 23 1. 07 » 1. 42 1. 41 1. 34 1. 97 1. 56 2. 87 1. 32 1. 26 1. 18 1. 61 1. 68 2. 20 2. 31 1. 15 ¼³ 5 ¦§¢¨, º »´³ » 土木工程·131· 212 ¸ ¹ º » ; 。 , 。 , , ,, , 。 ¼ ½ ½ ¿ 26 À ¾ ° ¯, °«¬, ¥ 6 ~ 10 m 15 m ¢°, ±²³±。 ²¥¦« ¦¯ ,²´µ³´¨, ,¶。 3 2 £ 8 ¤¨© ·( σxx ) ¨¬©®。 , 。 , ,。 3 a 、 , ( [10] ¡) ,¢£¤ : 5 m , 1 、2 、3 、6 、9 、12 m 1 ~ 6;, 10 m , 7 ~ 12; 15 m , 13 ~ 18; , 19 ~ 24; 25 m 20 m , 25 ~ 30; 30 m 31 ~ 36。 3 1 · , b · ¥ ¡¢¦, £ 7 §¤¨©ª ¥¦« ( Δs) § ( H) ( d) ¨¬¨©®。 7 , ¥¦«¯ «¬, ·132·土木工程 Fig. 7 Horizontal relative displacement for tunnel structure ¬® £ 7 ª¨, , ¥ 0 ~ 6 m 10 ~ 15 m µ¶· c Fig. 8 8 d · Horizontal seismic stress for monitoring point £ 8 ¢ ¨,¥ , , , 。 , 。 , , 。 a b Fig. 9 9 c d Horizontal acceleration for monitoring point 3 3 9 。 9 , ,, 。 , 。 , 3 m , 。 4 20 m 213 Ê,µ:ËÌ É Ç2 È , : (1) ,, 。 , 。 ¡¢£ ¤¥, ¡¦¢。 (2) ¡£§ ¨©, ¡¤¡¡, ª ¡。 «¬, ¡ £¤¥¥¦§。 (3) ¨©¨£§ ¡ ¡¡ , ¨©®¯ ¡ ©。 ,ª。 (4) °、 ¨ , , 。 (5) «±¬® ,¯¬²³´µ ¶°± ²©。 : [1] [2] ·. ¸ ¹ º » 2004, 2(1) : 33 - 38. ¼ ½ ³ ´ ¾ ¿ [ J] . º » ¼ ½, ¸¹ºÀ¤¥ÁÂÃ, Įà . GB50157—2013 ¤¥¾Å[ S] . ¸¹: ÄÀ ®Æ, 2013. ( 218 ) 土木工程·133· 218 [11] ° ± , , , . [J]. [12] . , 2014, 39(12): 2369 -2373. · 26 ¸ [13] [ J] . , , , . [ M] . : ( ) , 1994. , 2002, 27(4) : 352 - 356. 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 213 ) [3] [4] , , . [ J] . , , , 2008, 41(3) : 91 - 98. . [ J] . , 2009, 30(6) : 54 - 60. [5] [6] , , [7] . , 2006. , ¢, ¤ [8] , ¡[ J] . ·134·土木工程 ¥ [ J] . ¢. , [ M] . : , , ª, . ¦ 381 - 385. ² , , ¡£ , 2010, 31 , 2007. , 2015. ¨©[ D] . «¬®¯[ J] . °± , 2015, 36(3) : 66 - 72. . (12) : 3971 - 3976. [9] [11] [12] . £§ : [ D] . : , . ¡[ J] . ¢ [10] (3) : 301 - 305. [13] , , . ³ ¡[ J] . °± , 2014, 24 . ´¦ ¡[ J] . µ 18 - 22. , 2011, 21 (5 ) : : ¶ , 2012, 29(3) : . ¦ , 2015, 41(1) : 76 - 82. ( ) 26 3 Vol. 26 No. 3 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 5 1,2 , May 2016 1,2 , 1,2 (1. , 100124; 2. , 100124) ! ": , , 3D , FLAC , 。 : ¡¢£¤。 ¥¦§¨,©ª , «¬®¯°± £²³±´。 #$%: ; £µ¶; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 005 &'()*:TU352. 1; TU354 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0256- 06 +./01:A Antiliquefaction treatment method for underground structure based on principle of antifiltration TAO Lianjin1, 2 , SUO Xin’ ai1, 2 , LIU Chunxiao1, 2 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Center of Cooperative Innovation for Beijing Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China) Abstract:This paper proposes a method aimed at oil liquefaction responsible for the great destruction to which underground structures are subjected, as in the case of strong earthquakes. This method involves arranging a gravel drainage layer between the structure and the liquefied sand using the principle of the antifilter layer; and analyzing the dynamic response characteristics of underground structures in the liq uefaction site using FLAC 3D finite difference software as calculating dynamic time history analysis tool. The results show that the solution affords a good antiliquefaction effect on the underground structure of the liquefied ground, especially when gravel layers are of an increasing thickness and more layers. Key words:underground structure; antiliquefaction method; invertedfilter principle; dynamic re sponse 0 ËÌÍÃ Í Ñ。 ¸ ¹ , »¼ , ¬½¾¼¿À , Â Ã Ä Å Æ Ç È, É Ê ¸¹º Á Á ÊÎÏ£¤ ÆÐ ÒÓÔÕÖ×ØÙ ÚÛÜ [1] ÝÞßÚàáâ å 。 æç îï ÊÂ× èéê ðñ ãäà Ê ë ì, í ¶ ò, ó ô ¶ õ 2345: 2016 - 04 - 18 6789: ¡ ¢ ( 41272337 ) ; ¡ ¢ ( 8111001 ) ; £ ¤ ¥ ¦ ¡ ¢ (51421005) :;<=>?: §¨(1964 - ) ,©,ª«¬,®,¯°,¯°±²³,£¤´:µ¶· ,Email:ljtao@ bjut. edu. cn。 土木工程·135· Þ3 ì íîï,³:ºð´ñ , , , 。 , , , ¡¢£¤¥¦§¨ 、 ¡ 257 ò 20 MPa,ਠ1 000 kg / m3 [5] 。 ¡¢¥¦£ Ä, ¡Û àÅè¾、¢£»¤¥¾à,ÅÛ¢¦£ §¥, £¨©Ò 2 ÓÔ。 ÌÅ Û§¨éª¬ê«¡Ò 1 ÓÔ, «¬¥¦Ó à«¡Ò 2 ÓÔ。 1 ©ª « ¬ ® ¯ ° , ± ²³´µ¶ 。 1992 ·,¸¹º»¼½¾¿À ( ÁÂà ) ÄÅÆÇÈÉÊ ËÌ, ÍÎÏÐ Ñ,Ò (1) 、(2) ÓÔ。 D15 / d85 ≤4 ~ 5, (1) D15 / d15 ≥4 ~ 5, (2) a ³Õ ,D、d ¥Ö× Ø 、 Ù Ú Û ¿ , ¡Ô ¿ ¥¡ 。 £¨© ÛØÜÝÛØ ÞØÐÑ, Þ ßØÙÚÛà,³Ë。 (1) 、(2) , ª ,, b '2 , «âÕ ã¬, ÌÙ á¡ , Ûà Fig. 2 É ä©å Ýæ [2 - 4] , , “ Û ” T1 Table 1 ªÒ 1 ÓÔ。 Finite element model UNVWNFXY Parameters of sandy soil ρ / kg·m - 3 μ ¯°Û Finn 3. 70 1 750 0. 30 5. 15 13. 43 10. 0 ±Û Finn 5. 90 2 100 0. 30 13. 52 22. 61 21. 2 ëÛ Finn 7. 77 2 100 0. 28 13. 52 22. 61 33. 6 ²Û Finn 46. 26 2 200 0. 26 17. 80 28. 02 33. 0 QRSIJ ¬¾ ®£ h / m G / MPa K / MPa φ / ( °) Fig. 1 2 2 1 '1 Table 2 @ABCDEFGH Layout of inverted layer around underground structure Parameters of fluid and liquid used in dynamic analysis ®£ k / cm·s - 1 n ζ £ ¯°Û fl_iso 0. 080 0. 50 0. 157 Finn ±Û fl_iso 0. 069 0. 48 0. 157 Finn ëÛ fl_iso 0. 069 0. 48 0. 157 Finn ²Û fl_iso 0. 058 0. 48 0. 157 Finn IJKLMNFOP ·136·土木工程 Z[M\]XY ¬¾ ±², çÝ ,«¬£ Finn £, ࣠T2 258 ¼ ½ ¾ ¿ À ° , - 3 , 20 s 0. 1g。 3 Table 3 、 Parameters of structure Elastic , ¦ 26  Á γ / kN·m - 3 E / GPa 25. 0 34. 5 24. 0 Elastic μ 32. 5 0. 2 0. 2 2 2 2. 2. 1 , (1、2、3、4 m) , ¡¢£¤,¥¥ 1、2、 3、4, 4( ¦§) 。 4 Fig. 3 3 Table 4 K / MPa k / cm·s - 1 72. 5 123. 0 0. 686 40. 6 ¦§ curve Physical parameters of gravel G / MPa Input ground motion acceleration time history ¦¡ 87. 8 0. 686 n φ / ( °) 0. 52 29 0. 50 31 2. 2. 2 ¢ 2 m ,£¤“ , Midas - GTS 1 ∶ 1 [6] , FLAC3D 0. 1g ¨”,( 4),¥©ª (1 、2 ) ¡ 。 22. 10 m × 13. 67 m, ¢£¤,¥«¥ 5、6。 2 3 1. 0 m。 0. 8 m, 0. 4 m, 0. 9 m, 0. 7 m, 2. 3. 1 0. 8 m, 3. 7 m。 , ¦§ ¨¬©ª¥©«¬, ,®¯,°®¥¯ 2 «¬±°± N ²³´² A( ³ ±°± Nc ) ´ 5。 154. 1 m × 63. 6 m × 1. 0 m, 7 768 , 16 926 , 3 。 Table 5 «¬ Nc A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 ¥ 1 5 Amplification coefficient of acceleration ¥ 2 ¥ 3 ¥ 4 ¥ 5 ¥ 6 N A/ % N A/ % N A/ % N A/ % N A/ % N A/ % 2. 02 2. 01 0. 50 1. 89 6. 44 1. 72 14. 85 1. 59 21. 29 1. 87 7. 43 1. 57 22. 28 2. 04 2. 02 0. 98 1. 77 13. 24 1. 68 17. 65 1. 54 24. 51 1. 75 14. 22 1. 51 25. 98 1. 99 1. 97 1. 00 1. 81 9. 04 1. 52 1. 44 27. 64 1. 80 9. 55 1. 42 28. 64 2. 01 2. 02 1. 76 1. 42 1. 98 1. 98 1. 73 1. 38 0. 15 1. 98 1. 70 2. 81 1. 86 7. 46 1. 72 14. 85 1. 28 9. 86 1. 64 6. 82 µ 5 µ¶,³ - 1. 56 22. 39 1. 48 1. 63 19. 30 1. 52 1. 48 1. 23 , ¶·©³·¢ 23. 62 15. 91 13. 38 1. 35 1. 06 26. 37 24. 75 23. 30 25. 35 1. 84 8. 46 1. 56 22. 39 1. 71 15. 34 1. 45 28. 22 1. 24 12. 67 1. 02 28. 17 1. 61 8. 52 1. 31 25. 57 £。 ¸¹²º, ³·¢£¸¹»º。 土木工程·137· ¥3 ¦ 2. 3. 2 §¨©,:ª«¬®¯ 259 °±¯² ,、 σ u [7] 19. 1 MPa 。 σ max 4 。 C40, a a b '5 Fig. 5 vw~ Horizontal relative displacement 2. 3. 4 6 ¤、 ¡ '4 b - £¢£。 vwxoyzt{xo|} Fig. 4 Horizontal stress and maximum principal stress amplitude 4 , , , 4 m , , , [8] 。 , £ 。 ·138·土木工程 ¡ ¢ , 5 , s 。 , 。 , 5 a 。 2. 3. 3 , '6 Fig. 6 b IJBC ¡ 、 Qxo - efgh Effective stress history of near and far points from structure of initial model 260 S 7、8 、 Ðy - z{。 ®S 7 8 ¯, ÑÒ 26 1y=; 5, À , y ; , ÓÔ,@AC ,y σ e ±²;- Ð,yÕÖ=×,´ØÙ ÐyÕÖª, Ú´ØÙ1 y 。 a 1 b 2 c 3 d 4 7 Fig. 7 e 5 f - 6 Effective stress history of near points from structure with gravel a 1 b 2 c 3 d 4 Fig. 8 8 e 5 - f 6 Effective stress history of far points from structure with gravel 土木工程·139· à3 á 3 1815 - 1822. [2] [3] ,, , 。 : (1) [4] , [5] [6] , 。 , 。 (3) ,, ¤, , . ¥¦§¨© ª[J]. «¬¢, 2009, 30(3): 45 - 50. . ®¯ ²³´¢, 2005. °±[ D] . ²: YOSHIMI Y, TOKIMATSU K T. Settlement of buildings on satu rated sand during earthquakes[ J] . Soil and Foundations, 1977, 17(1) : 23 - 38. 。 (2) , . ®µ¶ [ J] . ¢, 2011, 32(10) : 3177 - 3184. ·¸¹, , º, . ¦§¡¢£¤» [ J] . ¼½ ¾¬¿ ¢ ¢£, 2014, 24 (3) : 301 - 305. [7] 。 ÀÁ « ÂÃÄ,ÀÁ ««Å¥ ¦§ . GB 50011—2010 à ® Æ Ç ¨ [ S] . ²: «ÃÈÉ, 2010. [8] : [1] 261 ·¸¹,:®Ï . ¦§ , Ã, ª[ J] . ¡¢£, 2011, 33(10) : 1623 - 1627. , , . [ J] . ¡¢£, 2007, 29 ( 12 ) : ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 255 ) [4] « [5] [6] [7] [8] [9] ©. ¢( , [ J] . Ê Ð ªÊËÌÍ[ D] . : ) , 2011: 56 - 58. Î, , . ÊËà , 2014, 21(4) : 409 - 412. . ÑÒÍ«[ J] . ¯, 1990(2) : 55 - 57. Ï Í¬® ÍÓÔ¡¢£, 2014, 31(3) : 354 - 358. . Õ [ J] . ² ÖÆ, 1963(5) : 13 - 16, 37. ×. ÀØÙ[ J] . ¡ÃÍ ·140·土木工程 ¤, , Ú. ³ÛÜ´µ[ J] . [11] , . °±Ñ[ J] . ¨ , 2002(2) : 36 - 39. [10] ¢Í¡¢£, 2002, 21(5) : 745 - 748. ¡Ó¢, ¡£, §¨ ¢Þ¯ ©ª ,« 34(1) : 58 - 64. [12] ¤, . ¢· ¤, ¬ ®, . ¯¬®Ë ° ± [ J ]. (1) : 18 - 26. ¥¶¦ªÝºÕ °± [ J] . ¡ ¢ £, 2012, Þß ¢ Í ¡ ¢ £, 2012, 31 ( ) 26 3 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 5 Vol. 26 No. 3 May 2016 - - (1. 1,2 , 1,2 , 1,2 , 100124; 2. , 100124) 3D ! ": 17 , FLAC , - ,、 。 :¡¢£,¤¥¦,§¨¨©¥ª«¬®¯°±。 ²,³´µ¶·¸¹º¸º, »¼½¾¿ÀÁ; §¨¨©¥ª«¬Á ¨©«¬,¼½¾¿¥¦ Á。 ®Âà 、 ,ÄÃ,ÅÆÇÈɲ§¨¨©«¬ÊË·¸¹ºÌ¸ÅÆ ÍÎɲ。 ÏÐ¥ÑÈÒÓÔÕÖ×Ø。 #$%:; ¥Ù ; ; Ú doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 006 &'()*:U231. 4; U452. 28 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0262- 06 +./01:A Seismic response analysis of interaction system of subway stationsoilsurface building BAO Yan1,2 , LI Wenhui1,2 , AN Junhai1,2 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Center of Cooperative Innovation for Beijing Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China) Abstract:This paper is concerned with the simulation of the seismic response of interaction system of subway stationsoilsurface building. The simulation builds on the Beijing subway line 17 Wangjingxi sta tion closelyattached the transit hub above used as engineering background, combined with the finite difference procedure FLAC3D . Results show that, when exposed to the action of horizontal earthquake, the single subway has a greater storey drift than a transit hub above; the single subway station has the smaller maximum compressive stress, for the reason that the transit hub has a larger the deadweight than that the original soil; single transit hub has a smaller storey drift than the transit hub which has a subway station below; and the singe transit hub has a greater acceleration peak. A wider main frequency distribu tion range of imported vibration occurs with a greater maximum compressive stress of the transit hub and subway station is. This study could provide a reference for similar projects. Key words:subway station; interaction system; seismic response; surface building 2345: 2016 - 03 - 10 6789: ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ ( 90715035 ) ; ¡ ¢ £ ¤ § ¨ ¥ ¦ ( 41272337 ) ; ¡ ¢ £ ¤ © ª « ¥¦ (51421005) :;<=>?: ¬ ®(1976 - ) ,¯,°±²³´,µ¶,·¸,©ª¹º:»、¼½¾¿,Email:152859757@ qq. com。 土木工程·141· /3 ï . -,Ì: - ±° - к»°,¦³î§ 263 , , ( ) 。 , 、 , [1 - 3] , 。 a ( ) , ¡¢£¤ ¥ ¦ § ¨ © ¨ª«¬®¯° ±² ³ , ´ ³ µ ¬ ® ¶ · [4 - 6] ¹º» - ±¸ 。 ¼½ , ¾ ¿ À ¥ ¦ £ ¤ÁÂÃÄ , ÅÆÇ 、 ÈÂÉ [7 - 9] ÊË Ì Í Î Ï ,´À b c Ð ¦ ³ £ ¤ Á  [6,10] ÃÑ 。 Ò·¢ÓÔ 17 ÕÖÔ× ØÙ, ÚËÛÜ£Ý FLAC , Þ 3D »ßàáâ¦ãäÓÔåÏãºØæÚçèé ¦ã,ê룤ìí ±°¦³î§, ¢ïØðÏñ¥¦ò 1 Fig. 1 Computational model óôËõö÷¬。 1 1 1 1 Table 1 Soil calculated parameters ¤¥ ¢ÓÔ 17 ÕÖÔ× åϦ± ë ØÙ,£øù、 ¯êú, ûü 1 ¡ý。 Øþ,ÿ~} 70 cm,~} 40 cm,| ~} 90 cm, { [ \ Ø 0. 8 m × 0. 8 m, ÿ ~ ] ^ 13 m,_`} 0. 8 m, °[\ × × Ø 20 m × 22 m × 200 m。 @ 30 m × 80 m。 ä» C30 ¬®。 òêúÐä? » ú , ± ,»§êú, =«。 §¨± ª© §¨± ª© ç±Áöòê ,§<÷ð±¹, ±ò÷Ð 1。 »êúò, 1 800 7. 5 7. 5 8. 0 4. 0 6. 5 1 750 2 000 1 900 2 200 2 000 2 000 2 200 0. 30 0. 35 0. 33 0. 35 0. 20 0. 30 0. 20 0. 22 K / MPa φ / ( °) 6. 0 5. 4 7. 2 10. 9 70. 0 14. 5 50. 0 75. 0 15. 0 22. 0 12. 0 c / kPa 10 17 24 25. 0 26 27. 6 24 45. 0 0 35. 0 38. 0 0 0 Þ®¯°, ±¯°²³´µ²³ä¶ ¢²³·¹,¸ [ C] = α0 [ M] + α1 [ K] , (1) ¹ α0 ä α1 º »¼½¯°¾ ξmin 仼: ¿À ωmin 。 Á(2)、(3) ò,°÷Ð 2。 1/2 (2) ξ min = ( α0 × α1 ) , 1/2 (3) ω min = ( α0 / α1 ) 。 2 Table 2 Parameters for rayleigh damping ÃÁ ã@æ¡¢@æ。 êúì ± ·142·土木工程 3. 0 3. 5 μ 1 2 ò。 êú|>èéæ¦ã, ¦ »;£。 γ / kN·m - 3 10. 0 «¬ ~Ø 4. 2 m, °[\ × × Ø 70 m × ,ÌÚç?, êú|> ©¨± ë« ,«, ?þ, |~ÿ ±, §¨± d/ m α0 0. 046 0. 067 α1 0. 026 7 0. 037 3 ξ min 0. 035 0. 050 ω min 1. 31 1. 34 264 1 3 ¼ ½ ¾ ¿ RSTUV 、, , 2。 À ¬ Á Á · 26 à  、, 3 。 、 、 , ¡, 3、5;¡ , ¢ 2、4、6。 ¢ 1、 a a b b Fig. 3 c 2 2 1 higj ¥¢, ¦。 ¨© d bedrock ground motion ¦。 ©ª, « , 4 。 ° 4 ±«, ² ² ,³´¦§, ®µ§¯ 0. 1 cm ¶。 ©, ·¦µ cdeO ¦¬®¯¦ WXRSYZ[\]^_Z[\`ab ¦§ Acceleration timehistories and Fourier spectra of ¦,© 1 4 Layout of monitoring points Fig. 2 fcdgO £¡¤ '2 '3 , 、 , ¬。 ¸²,¹«º² »¡。 土木工程·143· °3 ± ³,´: - µ - ¦¶· ² 265 ¡¢ a a 1 b 2 b Fig. 4 4 c Horizontal displacement time history curves Fig. 6 5、6 ( cm) 。 5 6 d 6 Storey drift of structure of transit hub , 。 。 (2) 。 , a 1 b c 5 3 d 2 ·144·土木工程 , , 。 。 2 2 4 ¦ 3、4 § £ ¨ 。 ¦ 3、4 © ,©ª ©ª , £©ª : ; , , 2. 1 (1) , , , 。 。 ¡¢£, , ¤ , ¥ 4 ~6 (3) , Storey drift of structure of subway station Fig. 5 。 £¤ 。 «£ ,£,¡¨ « ¢,¬®£ 2. 1 ¤,¯ 266 ª « ¬ ® ¯ Table 3 Principle stress of structure of subway station 2 σ min σ max σ min σ max σ min σ max σ min x - z1 - 1. 91 - 15. 62 - 2. 62 - 13. 27 1. 92 - 11. 93 0. 63 - 11. 74 x - z2 - 2. 12 - 14. 26 - 2. 31 - 12. 61 1. 15 - 12. 36 0. 35 - 10. 86 x - z3 - 2. 14 - 14. 35 - 2. 09 - 12. 26 0. 65 - 13. 91 0. 47 - 11. 97 x - z4 - 2. 03 - 15. 63 - 1. 96 - 11. 93 0. 83 - 14. 67 0. 32 - 13. 88 x - z5 - 2. 23 - 16. 84 - 1. 96 - 12. 78 1. 75 - 15. 31 0. 64 - 10. 16 x - z6 - 2. 36 - 17. 39 - 2. 13 - 13. 26 0. 83 - 16. 21 0. 41 - 8. 91 x - z7 - 3. 28 - 17. 68 - 1. 53 - 14. 65 0. 81 - 16. 32 0. 35 - 11. 21 x - z8 - 1. 69 - 17. 63 - 0. 97 - 14. 98 0. 21 - 16. 78 0. 23 - 12. 67 Principle stress of structure of surface transit hub 1 2 5 6 σ max σ min σ max σ min σ max σ min σ max σ min s - z1 - 3. 31 - 11. 23 - 2. 61 - 10. 36 - 1. 86 - 9. 92 - 0. 85 - 8. 02 s - z2 - 2. 35 - 11. 68 - 1. 93 - 10. 56 1. 42 - 8. 59 0. 23 - 8. 21 s - z3 - 1. 36 - 9. 37 - 1. 85 - 8. 86 0. 94 - 5. 72 - 0. 32 - 5. 09 s - z4 - 1. 49 - 9. 24 - 1. 28 - 7. 76 - 1. 53 - 5. 63 - 0. 43 - 4. 78 s - z5 - 1. 56 - 8. 63 - 1. 67 - 7. 89 - 0. 87 - 6. 17 - 1. 15 - 5. 25 s - z6 - 0. 97 - 8. 24 - 1. 38 - 7. 52 0. 91 - 5. 64 0. 65 - 5. 78 s - z7 - 0. 85 - 7. 97 - 0. 88 - 7. 67 0. 61 - 5. 56 0. 36 - 5. 88 s - z8 - 0. 36 - 8. 58 - 0. 29 - 7. 21 0. 62 - 6. 17 0. 25 - 5. 31 s - z9 - 3. 31 - 8. 32 - 2. 61 - 7. 32 - 1. 86 - 5. 84 - 0. 85 - 5. 64 s - z10 - 2. 35 - 8. 87 - 1. 93 - 7. 64 1. 42 - 5. 69 0. 23 - 5. 21 7 。 7 (1) : , , , , 2. 2 。 (2) , MPa 2 3 , , 4 3 σ max 4 MPa Table 4 ± 26 ² ° 1 ¦ 。 , 3 ¦ , 2. 1 , , ,, 。 , 。 (3) , , ; , , j, ¡¢, - £。 ¤¥,¦ ,§¨ © n n i =1 i =1 aj = - Σu i K ji - Σu i C ji , (4) 土木工程·145· ×3 Ø Ú,¬: - - ¡Ê Ù , ª ¡ § , ¢ « § :K———; C———; u———; 。 (2) ¤¬®, ¯°± n———。 (4) , , 。 ¤, ¥¦ ,ª¨©; ,ª· 。 ª« ª ²,ª¥¦¡ ,³´。 §µ¶ ¤。 (3) , · ¥ , ª¥¦ 。 « ¸¹¥, « a [1] [3] ¡[ J] . ÅÄÆÀ, 2015, 36(3) : 66 - 72. ® ¯, ®Å°, Ç Ë³´µ¬ (12) : 3971 - 3976. [4] [5] 7 b ±. ½ÃÄȲ¥É¡Ê ·Ì¶[ J] . ¾À, 2010, 31 ». ÍÎ ©¸¹ºÄ Ë ³ ¡ [ J ] . ¿ Ï À À Á, 2015, 41 [6] À§Á, ÂÃÄ, ®Å°. ÑÒÅ¡ - ª¬ Å、 Ó[ J] . ¾ÆÀ Á, 2011( S1) : 3112 - 3119. [7] ¿À CHEN GUOXING, ZHUANG HAIYANG, LIU WEIQING, et al. Analysis on the substructuring subtraction conference on earth quake engineering[ M] . Nanjing: China Waterpower Press, 2004: 17 3D , , FLAC , - - ¡,: (1) ¥¥¦ ű, »¼, ½¾¿. ªÐÃÄ˳ ¡[ J] . ¾À, 2009, 30(8) : 2523 - 2528. Peak accelerations of monitoring points ¢£¤ , ¢ § ¨ ©, ¢ª ¡ § 。 ¤ , ¢¥¥¦§ ·146·土木工程 ¦§, ¨©ª, · (1) : 76 - 82. ¦§, », ¨©ª, ¬. «¥½ÃĬ ±, ¬. ¤¼¥ ½ª¡[ J] . ¾¿ÀÁ, 2012, 34 ( 3 ) : 3 », ¡¢, £ 433 - 456. [2] ¸º¥。 : Fig. 7 267 195 - 199. [8] [9] ű. ªË³¡ [ D] . £§: ¤À, 2007. À§Á, Ç Ô ±, ®Å°. ÕÖª¬ É ¡ [ J]. ¿ (2) : 192 - 199. [10] Ç ¿ È , 2013, 33 £ª, ű, ½¾¿, ¬. ͼ¸ª ˳¡[ J] . , 2009, 32(1) : 46 - 50. ( ) 27 1 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 1 (1. Jan. 2017 AM Vol. 27 No. 1 , , , , 100124; 2. , 100124) ! ":, , 。 AM , MIDAS - GTS , AM 。 ¡¢£:¤¥¦ 、§¨ ¡©ª«。 ¬¥§¨®¯ °±²³´µ¶,·¸¹º»µ¼½¹º, ¾¿°±À¥ÁÂÃÄ ÅÆ。 ÇÈ,É AM ÊËÌÍÇÎ, §¨®ÏÐÑÒÓÃÄ, Ô£ AM ÕÖ×ت,ÙÚÛ¡ÒÜ。 ¸Ù»ÝÞÚßàá。 ; ; AM #$%:; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 01. 014 &'()*:TU753; U231. 4 +,-*:2095- 7262(2017)01- 0064- 05 +./01:A Analysis on deformation and application effect of AM pile of underground project constructed by topdown method Bao Yan, Zhang Heng, Tao Lianjin, Bian Jin (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Center of Cooperative Innovation for Beijing Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China) Abstract:This paper is an effort to address the foundation pit instability due to a great horizontal dis placement of the diaphragm wall and the differential settlement between the members, as can be seen in large scale excavation of foundation pit. The research building on AM pile large underground engineering project using the topdown method and employing the finite element software MIDASGTS is focused on the law behind the change in horizontal displacement of diaphragm wall, differential settlement between members as the construction process goes on, as well as the application effect of AM pile. The results demonstrate that the floor has a better limiting effect on the horizontal displacement and the bending mo ment of the diaphragm wall and the differential settlement between the structural members; the maximum value occurring in differential settlement and roof bending moment following the excavation of the third layer suggests the most unfavorable stage of the construction process, resulting in the necessity that third floor should be poured in time to reduce the construction risk; and an AM pile gives the model a smaller differential settlement and bending moment than does equal diameter pile, a proof that the AM pile fea tures a better bearing capacity and promises an improved structure stability. The research may provide a reference for similar projects. Key words:pit; topdown method; horizontal displacement; differential settlement; AM pile 2345: 2017 - 01 - 03 6789: ¡¢(51208016) ; £¤¥¡¢(51528801) :;<=>?: ¦ §(1976 - ) ,¨,©ª«¬®,¯°,±²,³´µ¶: ·¸、 ¹º»¼,Email:152859757@ qq. com。 土木工程·147· (1 < ' & ,Ï : èéç AM þ¾°=Êã 65 Á¿À©,ª«¬。 0 1 2 ÅÆ( ݹÂÃÅÆùúÄ£¥ [1 - 5] 。 , Êã) ÅÆ 1 ÇÈ。 、 ; ,¡¢£,¤ ¥¦§,¨©ª«,¬®¯°±。 ²³´µ ¶, ·¸¹º» ¼½¾。 ¿ À§Á,ÂÃÄ, ¹ÅÆÄÇÈÉ ÊË, ÅÆÌÍ Î Ï Ð¬ Ñ。 ÒÓÔ ÕÖ×Ø ÙÁÚÛÜ。 ÝÞ [6 - 7] ßàáâ Ê ãÙäåÅÆæÉçèéêë, ì ÅÆÍÎ Fig. 1 ÙÖíî。 ÝÞ [8] Êãïðñò, íîóôÅÆèé、 ÅÆõö 、 ÍÎ êë, º 1 Engineering structure ÉÂ:  1 øÊËÌÄ ( ÍÎ øùú。 û £,üýþ·¹¾ÿ~ÿ¼½,¿}| ÏÐÑ、º»、AM þ、¹õ、 ª ) ; üýþÕÖ{[\]^_。 `¹, ÝÞ [9] ñ Êã íîþ üýþÉ。 ÝÞ ø¥ýçÑ;  5 øÔ [10] ßà £ ¥ »;  8 ø £ ¥ ý ç Ñ ÷ ¾³ÍÎ ,º÷üýþÉ@üý 、üý¬§、 þÖ。 ÝÞ [11] Êã þ,]ûüý÷É、É®? 。 ¿êá ± Á, > þé ~Ä], · {[@Ä>×Ø。 Ï Ô³ AM þÁ ø , ` AM þ¾°=Û , Ü,³<é^ÕÖ{[,² @。 1 1 1  2 øÒÓº»; 3 ø¥»;  4 ¥»; 6 øÔ¥ýçÑ; 7 ø 。 2 Å,ÝÕ, Midas - GTS ßàÖÕ× Øá â Å Æ É Â。 Å Æ Ù Ú Û Ü ø 54. 3 m × 20. 7 m。 ÝÞß ×§, á à 215 m × 82 m, ÅÆ 2 ÇÈ。 ݹ、 1 3 ¡ç>¡|;¢£:ʤ^, ` Fig. 2 ¹£¥,´¦§¨ÅÆ©ª, £¥«:Êø 3 ¬¡¡/¥, ®ø 1 ¬¡¡¯¥ç:Ê°±, ²¥ø 1 ¡/¥。 ³ÅÆ´µ , þ AM þ;Á, .®¥ 293. 00 m, «-¥¶Á·¸» 87. 00 m;¹§¹, ´º »¼§ 1. 23 m, ½ ² ¥ ¬ § Ê ¾ ø 6. 95、 5. 75、8. 00 ·148·土木工程 7. 55 m;ÃÄ,¿À ݹÂÃà 2 Numerical calculation model Ù, áâøã¾è×Ø 。 äþõÌÄñòåæ, ç+ñòè ªËé。 êòë»ìí*î, 乧ßÈ» ¥ïç{ÉÓðñÕ뻵,ì, ´ ¥ñò)´óÇøôÓ»、 õïö»、 ö »、÷ø ùë。 »µúà øã¾èúà, 66 º » ¼ ½ - , 1。 、、 、 , 。 , 2 ( , Table 1 1. 2 1 ¾ ¿ ¿ Á 27  À ÆÌ。 ÂÍ, ¬® ¯ÎÏÆ, ¬® Ð¾Ñ 18. 57 mm ³ 884 kN·m。 , Â, Ð 8 m, , ÂÒ ÆÌ,  ӡ Ô¢£¤¥¦Õ, ¬® Æ ) 。 Physical parameters of soils d/ m γ / kN·m - 3 E / MPa c / kPa φ / ( °) 2. 7 16. 00 10. 00 16. 0 20 14. 6 19. 31 36. 83 38. 9 14 6. 5 19. 40 56. 00 65. 0 14 4. 4 20. 00 80. 00 0 35 23. 1 20. 10 200. 00 80. 0 20 Ì。 ÂÍ,§¨Ö,© ,ª×¯, ÖÏ ,¢Ø ¯ÎÏÆ。 2 Table 2 、 Structure parameters E / GPa μ γ / kN·m - 3 、 39 0. 2 23. 52 38 0. 2 23. 42 42 0. 2 23. 70 Fig. 3 3 Horizontal displacement of diaphragm wall 3 3 1 , £¤ 。 。 ² ¬® s ³ M ´µ h ¶ ·¸¹º 3 ³ 4 »¼。 ½º 3、4 ,, ± ® , , , ¡¢ ¥¦。 §¨,,©ª« ¬® 。 ¯°± Fig. 4 3 2 4 Bending moment of diaphragm wall , Ù Ù ,§«¬, ®²¯ÚÛ, ÜÝ ¾¬ ¾¿, À ,Þß° á±âã, ª×¯à ² ³¦´µ¶。 ´µ¶äå× ¾¬® ¾¯ ,Á, ¾¬® ¾¯,¯Á, Â, ¾¬® ¾ ³¦ ©·,å×ÊÇ ×Þ¯æç, è ,´µ¶äå ¸¹, §¨, © ¯Â, þ¬® ÄÅÆÇ,§ ÈÉ ¾ , ÊË ¬®¶, ¯Ì;Â, ³¦ ² ´µ¶。 ² ¸¹º 5 »¼( ² é´µ¶· ¶Ñê é ¶Ñ) 。 土木工程·149· ¾1 ¿ Á,¡:¶·µ© AM °Â À 5 , 。 , Δs 。 , 。 , 3 3 67 AM , AM ¡ , 7 。 、 、 , , , , ; , 、 20 mm, , 15. 8 17. 9 mm, 。 Fig. 7 7 Differential settlement curves ¢£ ¤¥¦ §, ¨ AM ¡ 5 Fig. 5 , 8 。 Differential settlement curves , M 2 6 。 6 , M 2 , , ; , , , , 437 kN·m。 , , , , 。 Fig. 8 8 Roof bending moment curves 7 8 ,, AM ¡,© ª,« ¬,© ,,© ;, ¡,AM © 6 Fig. 6 , Roof bending moment curve ,, , AM 4 ®,¯° 。 (1) ±£ ² ,,, ®³´µ,²¶·µ¸± , ¹º»³´¼½。 ·150·土木工程 。 68 Ò Ë Ó ° ± (2) ,, , 20 mm, 。 , , , ,, ,,。 , , AM 。 [1] [2] . AM [ D] . ¡: ¡¢£, 2010. . ¥¦[ D] . § ¤ ¨£, 2013 [3] : Ö 27 × ¹ ¨¥¦[ D] . [4] . [5] ² ³. ª«¬´ , [6] [7] : ®¯°±£, 2014. [ D] . : §£, 2015. . [ J] . ·°£, 2010, 31(1) : 59 - 65. ·, , . ¸ ª«¬[ J] . ®¯£¹, 2014, 12 (6) : [8] [9] [11] º, . » 2 ¼ , §. ¿ÀÁ[ J] . , . ¿Ã , ½¾[J]. ££¹, 2012, 45(10): 930 - 937. £¹, 2013, 9(1) : 48 - 54. [ J] . ££¹: £, 2012, 33(5) : 22 - 29. . ¿ Ä[ J] . £, 2013, 33(5) : 22 - 29. . ª«¬[ D] . © µ¶ 193 - 198. [10] : £ : ¨£,2014. (3) AM , £ ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 54 ) [7] : [1] Å, , ³ ÌÍ£———ÎÏ , . ¡Æ [3] ³°, ¥, Ä , . ¥¦ ©, Ǫ«, ¬, . ® Ŧµ¶[ J] . §¥£¹, 2015, 36(3) : 337 - 346. ¨ ¯ È [ J] . ¢ £ £ £ ¹: ¤ ° £ , [9] [10] ÇË. 301 ®¸¯Ê¥ [11] ¦[ J] . ¸¹º§¥, 2010, 05: 124 - 125. »¼½, ¾¿À, ÁÂ, . ¡¢ ÓÔÕ, Ö, × Ø, . ÙÚºËÛÜÝ¥ з¤, 2014, 35(4) : 517 - 525. ¥·Å¦«É¥¦[ J] . Ê£¹, 2009, 27 ( 2 ) : 306 - 311 [6] [8] Èß, Í à, á. Ñâ±ã½¦© ªäå[ J] . ÒËÓ°±££¹, 2015, 25(04) : 411 - 416. °, ±²³, ´Å, . µ¶¯È [5] 44(5) : 1419 - 1431. ¡¨¦Ê¥¦Ï¦Þ¾[ J] . §¥ 2011, 41(3) : 629 - 638. [4] ÐÑ¥É 301 ® ¸¯§Ò[ J] . ¢£££¹: ¤°£, 2014, µ¶[ J] . ¢£££¹: ¤°£, 2009, 39 (1) : 23 - 30. [2] ÅÆÇ, ȧ. Î¥¡¸¥ÉÊËÈ£¦ È, æ«, çèé, . Ñê½¦Þ ¾Ä[J]. §¥¤Æ¨¬Ô, 2009, 44(3): 304 - 306. ëìí, , îï, . ÑÊ£Õðñòó¦ Þ¾[J]. Ê£¹, 2009, 27(5): 915 -921. £ Ì¥·Ãµ¶[J]. ¤ÍÄ, 2011, 57(1): 89 -100. ( ) 土木工程·151· 27 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 9 1,2 , 2. Sep. 2017 1 , (1. Vol. 27 No. 5 1 , 100124; , 510230) ! ": , , 3D 。 FLAC , ,¡¢£¤ R1 ¥¦§¨£¤ R2 £¤,© ª«¬,®¯ °±²³´µ¶ª«。 ·¸¹º:» °±¼ 75° ´µ½ 30° ,ª«¾¿ÀÁÂóÄů 3. 7 Æ; » ²³¼6 m ÄŽ 12 m , ª «¾¿ÀÁÂóÄů 2 Æ。 ÇÈɵª«¾¿¶ÊË ÌÍÎ ÏÐÑÒ。 ; ª«¬; ; ; ÓÔ£¤ #$%: doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 013 &'()*:U455 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0508- 07 +./01:A Stability study on super large section tunnels crossing fault zone Zhao Xu1,2 , Liu Hongxiu1 , Tao Lianjin1 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Key Laboratory of Environmental Profection & Safty of Communication Foundation Engineering China Communications Construction Company, Guangzhou 510230, China) Abstract:The construction of super large section tunnels in fault fracture zones creates a stability problem of particular concern. This paper defines tunnel displacement indexes of super large section tun nel as R 1 , vault settlement and R2 , surrounding convergence. The research building on practical engi neering background and the finite difference software FLAC 3D involves developing numerical calculation models designed for a threelane super large section tunnel; extracting corresponding data from the models with and without a fault zone and calculating and comparing the values of R1 and R2 , and thereby deter mining the influence zone of the tunnel; and ultimately analyzing the influence of the inclination and thickness variation of the fault on the stability of the tunnel using the above analysis method and two inde xes: R1 and R2 . The results show that a change from 75° to 30° in the inclination of the faults means a 3. 7time sincrease in the influence length along the axial direction of the tunnel; and an increase from 6 m to 12 m in the fault thickness gives a twofold increase in the influence length along the axial direction of the tunnel. The abovementioned quantitative influence range may serve as a reference for the precise design and construction of super large cross section tunnels subjected to similar fault fracture zones. Key words:fault zone; influence range; super large section tunnel; construction; displacement index 2345: 2017 - 03 - 03 6789: (41272337;41672289) ; :;<=>?: £ ·152·土木工程 ¡¢( S2013Z26) ¤(1976 - ) ,¥,¦,§¨,©ª,«¬®¯: °,Email:bjutzx@ 163. com。 .5 0 - ,,:ê@ï¬ 509 ®¯ß§¨éêï¬]^ É Ê。 °Ê]^ ®¯ËéÌ®¯ç Í?,§¨Ëé̼¦®Î ,מּ,®¯»¶ < , , 。 、 、, 、 , 。 ¡¢ 1 £ B ¤¥¦§ ¨©,ª«¬®¯¦°±²³´µ ,¶·¸¹º [1] ; »¼¦½ ÏÐÑ_Ò, ¬¿Óÿאַ¯ ç»¶Ô §¨, øÕ¤Öµ ̤©ª×,þØÙÚÛ®¯ßÛ §¨;¬。 ÜÝï¬àá²Þ ¬Ì¤, ß®¯Ì¤ R1 ߧ¨Ì¤ , ÀÁÂÃÄÅ ÆÇ [2] [3] , ËÌÍ ÎÏ º 。 ÈÉ°Ê R2 。 ÿà ̤á¤âï¬ å@,øזּ· ÐÑ ²³ ÒÓÔ、 ;Ã×Ø[4] ÎÏ 30 ÐÑ ÕÖ、 ãä,_¨à ̤øåæßç è㻶é 。 ê³»¶ ÙÚ,ÛÜÝÞßàáâ ã 15 äåàáæç。 è,ßéê º,ÓÌê ëìß,í ã »¶ÔëÁÝ åî。 ëìåàáæç。 íî, ¬ß גּð。 ñòóôõö¬÷ 1 ¾¿ ø¤ù, úûü¬¬ý > 100 m ©, þÿ~ }ï¬。 ï¬ê, 2 |{,¶·[, , 。 Éä, ®¯ ,Ð\~Ïøß]^。 íî¨å@, °ï É Ê Áªð、¶·Ô、 ®¯ß§¨。 ªß¶·Ô Ëé¾Ç Ï·ñÔ±, òóôõ©Óö÷ [5] _¨ µ Õ ø ï¬ [6] 。 [7] ï¬` µ, Ì, ]^@Õ¨å@ ? [8] ]^¬ 。 ` ¶·øù ,úõ©, ¶·øù ûüýþ。 ÿéô õ~éúõ,®¯ß§¨}Ó¥¦ö÷ |{ß:;øù, òóé[\¶·øù É Ì¤。 ¾], ¶·øù ®¯、 µ,_¨ø®¯,]^ï¬ _©¶· ´。 °Êø , ï¬[^̤@É §¨]^Ê。 êöÇ, ï¬ÉÁ , ¨å@öÇ, Á_ï¬@, Ï;¬ ö÷®¯,®¯@`@ß?>¼、¦à= ú﬩¡ë¢ àá。 ﬩, î>У ¤¥¦®¯ß§¨©ª³~, « ]^ ¬,®=¯ [9] _¨øï¬ ©°±¬ ®¯ß§¨, ²³å @¤ ÓÔ´ 鵶 。 ·¸ [10] _¨ ø﬩ ®¯ß ,º²Ü»¶ ¹§¨ 1. 5 m <;@±<,/ 3 ¡.©°±, ° ±£¤ 3 ±,±;@¬ 1 ×。 }אַ¯Ì¤ R1 : R1 = s1 L s -s 2 s -s 2 s1 - s2 2 + 1 3 + 3 2 , s s s 槡( ) ( ) ( ) (1) î 10 m ¼¦。 ½¾¿ À ï¬ å@,£¤ÁÂÃ,_¨ s= ®¯§¨ °± ò, Ä 。 éÅ ÆøÇÈ, /@:s1 、s2 、s3 ———øÕ®¯°±< s———®¯Ë ,m; [11] ,: ±<;@/è 1。 .-, Éï¬ ,®¯;¬ö÷, :±< s1 + s2 + s3 , 3 ,m; 土木工程·153· 510 º » ¼ ½ L———,m。 ( 1 ) s1 / L , s1 - s2 2 s -s 2 s -s 2 + 1 3 + 3 2 s s s 槡( ) ( ) ( ) 。 R1 。 (1) s1 、s2 、s3 , , R1 。 , 。 , ¾ ¿ ¥¦§ 。 2 2 1 ¨ © ª « ¬ , ® ¯ ° 100 km / h,±²³ ´, 760 m, µ ¶·¸ 17. 6 m,¹ 5 m,º»¡¼ 19. 6 m,½¾¿,¢£À ÁÂÃ,¢£ÄÅÆ 1 Ȥ¥ ÉÊ˦§ ( QPdl) Ì Í、¨Î, , III、IV Ï , ¨、 、 , ², ± , س¨, ´Ùµ¶、 ¶。 2 ÚÛ, 3 Ü¥ 。 · Monitoring layout 1 Table 1 , 3 ( 1) ,3 Ç。 ¥ÔÕ 24°, Ö 10 m。 Ó¥ ¨® ¦,¯¦ °±, ±, × Fig. 1 Á 27  À ,ÐÑÒ© ZK119 + 845 ªÒ© YK119 + 840 ¡«¬¥, ¤Ó 1 ¿ 。 , ΔS BC R2 = L BC R2 : Computation parameters ¸ E / GPa μ 0. 8 0. 30 2 000 0. 20 27 0. 1 0. 35 1 800 0. 05 23 IV Ï ° / ) ( V Ï ( ¥³¨¹) ρ / kg·m - 3 c / MPa φ / ( °) 2 2 2 ΔS AC ΔS BC ΔS AB ΔS BC ΔS AC ΔS AB + + , - - - L AC L AB L AC L BC L AB L BC ) ( ) ( : ΔS AC 、 ΔS AB 、 ΔS BC ——— ,m; LAC 、LAB 、 LBC ——— ) 槡( (2) AC、 AB、 BC AC、 AB、 BC BC BC AB BC , R2 。 R1 ,R2 , (1)、(2) R1 、 R2 1 ¡¢,£¤ ·154·土木工程 Fig. 3 3 Longitudinal profile of tunnel AC AB AB BC AC AC Tunnel cross section profile AB Fig. 2 2 AC 2 ΔS ΔS ΔS ΔS ΔS ΔS +( +( - - - ( ) ) L L L L ) 槡L L 2 2 (2) ΔS BC / L BC , ,m。 ¶5 · 2 2 ¸ ¹,:º 511 §¤ 3D FLAC , ,, 24°, 10 m。 , 180 m, 93 m。 180 80 m, , 40 m, 40 m , 4。 5。 , , 。 , 。 , 3 m a R1 。 1。 6 4 Fig. 4 Fig. 6 b R2 R1 R2 Variation curves of R1 and R2 Numerical simulation model ¡ 6 , ¢£¤¥¦ ¡¢§。 6a 2 A B £¨©ª¤¡¢¨, ¥«¨© R1 ,¬ 1, , 9. 6 。 ®,¯¤¥¦。 6b 2 C D £¨©ª¤ Fig. 5 3 5 ¡¢¨,«¨©°,R2 ¬ 1, Longitudinal profile of numerical model 21. 1 。 ¡¢±² :¦¡¢¨, ±¥§; ¡¢¨,³ ´µ, ,R1 ¬¨ - 12 m ¶,R2 ¬ ¨ - 6 m ¶;¡¢¨,±¥ , 4 。 IV 。 31 , 6 m , y - 84、 - 78、 - 72…90、96 m, 1 , ,、 R1 R2 , 6 。 §。 R1 ¬¨´¥ R2 ,·©¡¥ ª«¬。 ¸, ¹ ® : ¡ ¢ ¨ - ¡ ¢ ¨ - ¡¢¨。 ¡ R1 ¡¢¨ - 60 m 12 m,¡ R2 ¡¢¨ - 66 m 48 m。 ¡¥ R2 º ¯ °»,R1 © ,¸ R1 ¨¡¢¨©¼¥ R2 ¡¢¨。 ±© ² °³ª ´, ¸¨©½µ。 ¾¿ , R 1 R2 ·ª¤¡¢¨ 土木工程·155· 512 µ ¶ · ¸ a, N - 60 m 12 m, b。 , c , Kdef ^_; g, 。 h 4 , 。 h ¹ 27 » º j ¤: R2max ( 30°) > R2max (45°) > R2max (60°) > R2max (75°) > R2max ( ) ,k¥X 6 m ¦ ( - 6 m § ) , 2、 3、 4、 5 R2 £。 7 ® , 3 。 §¨ 75° 30° , N¯©£U@ 3. 7 V。 4 1 R 1 、R 2 。 8 cd 、 α 30°、45°、60° 2 。 3 i , a R1 R J2 Table 2 Refghcd_`[YiFI Numerical models with different fault zone inclinations α / ( °) d/ m 2 30 10 3 45 10 4 60 10 5 75 10 4 。 1 : 1 。 1 7a , 30° 45° , ¡¢ ; 60° 75° ,¡¢ ,¡¢ £ R1 R R1 ; ¤¥ R1 £,j¤: R1max ( 30°) > R1max ( 45°) > R1max ( 60°) ≈ R1max (75°) ≈R1max ( ) , k¥ X 6 m b '7 Fig. 7 Table 3 ,T, ,。 R 1 R 2 ,5 M 7 。 75°。 1。 8 R2 jkRecdlm/ R1 ^ R2 [_`ab Variation curves of R1 and R2 under different fault zone inclinations J3 jkRecdlRe[nopq Affected area with different fault zone inclinations R1 ® 2 - 36 ~ 12 m - 48 ~ 18 m - 36 ~ 12 m 3 - 24 ~ 12 m - 30 ~ 12 m - 24 ~ 12 m 4 - 18 ~ 6 m 5 - 12 ~ 6 m : 1 4 R2 ® 。 ªn«¬, 8, α < β,®¯°, 4±, § ¡ ¦( - 6 m §) , 2 3 R1 £ 。 7b , lm, ¨ ¦,¡¢¯°k¥¦, ±> °£o¦, §±² £, °£³, ±´±p¡ ©ª«¦¬¦, ¤¥ R2 ·156·土木工程 ¶5 · ¸ ¹,º:»¯³ ¨ 6 m 12 m , ¡© ª 2 。 ,, , , 。 513 5 。 , ,, 。 , Fig. 8 Relative position of fault and tunnel a R1 R1 R2 12 m。 1。 4 。 6、8、10 4 2 8 。 , R1 R2 ,5 4 Table 4 9 Fig. 9 Numerical models with different fault zone thickness α / ( °) d/ m 2 24 6 3 24 8 4 24 10 5 24 12 : 1 4 。 , ¡, ¢£¤, ¥ , 。 ¦§ R1 ¥ R2 R1 R2 zone thickness 5 Affected area with different fault zone thickness R1 2 - 30 ~ 6 m - 36 ~ 18 m - 30 ~ 6 m 3 - 30 ~ 6 m - 42 ~ 24 m - 30 ~ 6 m 4 - 60 ~ 12 m - 60 ~ 48 m - 60 ~ 12 m 5 - 60 ~ 12 m - 60 ~ 48 m - 60 ~ 12 m R2 « : 1 4 。 。 9 , b Variation curves of R1 and R2 under different fault Table 5 1 9 。 :R1max ( 12 m ) > R1max ( 10 m ) > R1max ( 8 m ) > R1max (6 m) > R1max ( ) 。 : R2max ( 12 m ) > R2max (10 m) > R2max (8 m) > R2max (6 m) > R2max ( , , , , 。 , ,¬ ®¯ ¬,¡¬¯° ¢¯,±£°²。 5 ) 。 9 ³ ´µ , 土木工程·157· 514 Ü Ý Þ Í R1 R2 , ² [1] (1) [2] 。 - , - 。 : [4] [5] µ¶·. ¸¢£¤[ J] . ¼½¾. ¡ §¨©. ĺª ÅÆ [6] «¬. ÇÈ[ D] . Ë: [7] ÇÈ[ D] . Ë: ËͲº, 2015. [8] °±², ³Î, ´ , [9] , [11] 。 R1 R2 1 , ¡¢ 。 £¡ , ¤ ´Ò¶. ¨©ªÓ·ÔÕ² ¸ ÉµÏ ¹¯º», 2011, 07(2) : 361 - 365. [10] ·158·土木工程 2013, 30(5) : 82 - 111. 。 , §. ÇÈ ¯ Ð Ñ Ç È [ J] . ¡ ° ± Í ², 。 ÉÊ ®. ¤¯É É , ¿ÀÁ——— 30 ÂÃ¥ [ D] . : °±º, 2009. 。 , 2007(2) : 142 - 147. ®[ J] . ¦[ J] . ¦, 2016, 36(6) : 636 - 665. 。 60° , (3) 6 ~ 12 m . ³´¡¬ Ë̺, 2016. (2) , , , , 2010(3) : 112 - 115. ®¯ ¹¯º», 2013, 9( S1) : 1713 - 1716. 。 [3] , R2 , ¡°±² ¦, §. ¨©ª 1 «¬ , [ J] . ¡°±² ß 27 à » ¥, 。 , R1 , : , º : , º ¹, ¼ Ö, [ J] . , §. º¯× ØÇÈ[ J] . ÙÚغ», 2013(4) : 195 - 202. » ¼ ½. ¾ ª Û ¿ ² [ J] . À, 2006, 9(5) : 69 - 72. ( ) 27 3 Vol. 27 No. 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 5 , 1 2,3 , (1. Mar. 2017 2,3 , 4 , , 100124; 2. , 100124; 3. 4. ¢£¤¥¦§ 4 , 100124) ¡, 100124; ! ": , 8 — 10 , 3D ,¡¢£¤¥¦§,¨©¦ª«¬®¯°± FLAC ²³´µ¶«·¸¹,º» ¼½¾ ¿¢À ÁÂ。 ÃÄÅÆ,¢À ¯Ç È;¼½¾ ¿¢ÀÉÊËÌÍÎÏÐÑÒÓ ¯Ç ;©¢ÀÉÊËÌͱ , ÒÓ ÎÏÔà ÕÖ©×ØÙÚÛ。 º»ÃÄÜÝÞ ¢ÀÉÊËÌÍßà、áâã。 ; ¢À; ; ÕÖ; «·¸ä #$%:¼½¾ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 014 &'()*: U455. 43 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0515- 05 +./01:A Simulation of formation disturbance in construction of sand and gravel stratum Liu Xinjian1 , Zhang Bei2,3 , Bian Jin2,3 , Luo Wenjiang4 , Zhao Hui4 (1. Beijing Rail Transit Construction Management Co. Ltd. , Beijing 100124, China; 2. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 3. Center of Cooperative Innovation for Beijing Metropolitan Transportation, Beijing 100124, China; 4. China Railway 19 Bureau Group Co. Ltd. , Beijing 100124, China) Abstract:This paper is aimed at identifying the degree to which projects disturb strata. The research involves establishing the new route of the Muxiyuanqiao South Station and Daxingmen Station using the mine method; based on the measured data, developing the threedimensional numerical model using the FLAC3D software; and thereby investigating the influence of the pipe construction on the perturbation de formation in the sand and gravel stratum. The results show that the disturbances of the upper strata by the curtain construction are dominated by sediment; the presupport system in the sand and gravel strata could reduce the disturbance of the upper soil layer by the tunnel construction; and the construction of the new tunnel under the action of the pipe presupport system allows the existing structure of the settle ment deformation to be controlled within the allowable range. The study could provide references for the design and construction of the presupport system for the underground engineering. Key words:sand and gravel stratum; pipe curtain method; construction disturbance; microdeforma tion control; numerical simulation 2345: 2017 - 03 - 15; ¨©ª: 2017 - 07 - 28 6789: «¬®¯°±²³(41572276) :;<=>?: ´ (1978 - ) ,µ,¶·¸¹º,»¼ ½,¾¿,ÀÁÂÃ:¢ ÄÅ,Email:346427165@ qq. com。 土木工程·159· 516 ` @ ? > , , , , , [1] 、¡¢( ) £¤¥¦§¨© 。 ª«¬®¯°±²³´µ¶·µ, ¸¡¦§¨©、´µ®¹º»、¼½¦ [2] §¾¿ÀÁÂÃÄ , ÅÆÇ´µ®È, ɦ§¼½«¬®´µÊ, Ë ª ,ÌÍ´µÎÏ,ÐÑ ¦§ÒÓ。 Ô, ÕÖ×Ø«ÙÊ´µÚ ۬ܡÝÞßàºáâãÑ, ÃäÖ× = ø ^ ^ < 27 ; ] µù “ + Ï ¡¢£¤ ” û¥ ´µ,¦ç觨۩ 0. 5 m 27 ª 299 mm , £¤«¬, ´µ ®¯¯³ 诳。 ±²³ ,´Ö×ص¶,[·±ÌÍ£¤ ·¸¹, º»\¼½ß。 ¾Êáâ ´µ«Ù¨©。 ª¿µùÀÁÂÃ]Ä, î¢çè¬Ü¡çèÜ åÙÖ×Ø«Ù。 ´µû¥ë 2。 Ø«ÙÊ´µÜå¡Ë«æç訩á âéêë。 ìíî¢ïð«æ 8 ñÝòóôõ ö÷ ~ ø÷ݬܡ 10 ñÝ®µ ù,î¢çè¬Ü¡çèÜåÙÖ×Ø «Ù。 ´µù¼½, Ùßຠ,úû ´µ 。 ¡ « üý Fig. 2 þ®¡¹ÿ~}| û}| ´µ¡ßÒÓ。 1 ¡¢£¤, °¯ç Ï 2 ìíî¢ 8 ñÝòø®Ý ( òóôõö ÷ ~ ø÷) ڬܡ 10 ñÝ® ( ø ÷ ~ Ø÷) ,¬Ü® 43 m,Û¡ ®Ú 2. 5 m。 çèþûç è 1 。 2 Pipe construction location ¨©øÅÆÕÇÈÉ Ê ¿ËÌÍ,Î、 Ï ¹¢ÐËßÑ, Ãä [3] ¹ÒÓÔ¥ßÑ 。 ´µ ¨©ÀÕÒÓÈú¼½, Ö×ص ù´µ¦§¨©ù, Ù^ÚÇÛËáâ ÜÝ。 Ù¨© ×Þû¡ßà¢Ð [3] [4] [5] 、 Î Ð á 、 â } 、 ¨ © Å ã ´µ«æßèéªê 、p - q - e ×Þ [7] 、 äå¿ß [8] 、 åÝ} [6] [9] Â。 ¡áâæç, ´µ«æßþ [10 - 11] 1 Fig. 1 Location of existing and new tunnels [12] ìí 。 ë îïðñ´µ¨©ïòÀ, ¿Ë󥨩ÂÅôõ´µ¨©ö。 ÷±¨©×Þ¥¨©õ ø¢ù ¿Ë、¿ß、 ¢ó、 ¢ÐË、 Î} 、 ¿Ëú û ¹ü Åô。 ÚÛÜå¡Ëçè´µÊ, Õ «Ùª。 æ 1 ýïþ¡ß ®çèµù。 ¡ 10 ñÝÕË, ູ~,´µ¡Ý¥ ¼ÿ 1 mm,~Þßàºö}。 ÞßຠÕçèßàº, Üå´µ ÊÙ|ª_àºÅô,ü{´µÊ, µùÏ{ÚÛ¬Ü¡Ë ¡Ý 3 mm, 2 mm。 ·160·土木工程 [\|]^±ã « «ÙÞß ³5 ´ 517 µ¶²,·:¸¹º 。 , , , , 。 1 Table 1 Monitoring and control of deformation monitor Fig. 4 ing of existing structures construction s / mm 4 Monitoring point settlement curves with pipe jacking 0. 7 0. 8 1. 0 2. 1 2. 4 3. 0 3 3 1 。 , , 0. 5 m, A ~ F。 0. 5 m。 Fig. 5 A 3 3。 # 5 Displacement curves of each measuring point ± 5 ²,³ ª¶ ´©µ, ·¸,, ¹º»¼½,¾» 10 m ¿ ¬«ÀÁ。 , 0. 12 mm。 ¨°¬ 2 m µ,ªÂ à 0. 04 mm。 ª ıŠ²,,¹Æ¤¼ B ½,®¯ÇÈÉÊË°¬®。 Fig. 3 3 2 3 Hole and measuring point layout 。 0. 5 m , ¡ ¢ 4。 A 0. 014 mm, 4 1 ̱ FLAC ²ÍÎÏÐ, 6。 3D £¤, ¥¦ ¡¢ £¤, ¥¦ 4 §¨©§。 «¬® 5, ,s ¯;h ¨°。 ª ª Fig. 6 6 Computing model 土木工程·161· 518 ¾ ¿ À Á 6 ,, 、、、、。 - , 。 , , 。 7, 2、3。 à ¨ 27 Å Ä ——— ©ª§。 « ¦ 0. 9, ®¯ ¬¢,« °, 0. 99。 4 2 4. 2. 1 ±² §¦³´ µ¶,·¨¸¹ 17 m º» ( 8) , ¼ a ~ f, ¹½ 0. 5、1. 0、1. 5、  2. 0、3. 0、4. 0 m。 Fig. 7 7 Spatial relationship between new structure and existing structure 2 d/ m E / MPa μ 2. 8 8 0. 30 16 5 12 4. 5 35 0. 30 20 0 30 5. 5 86 0. 28 21 0 35 4. 8 46 0. 30 20 25 12 29. 4 116 0. 30 21 0 45 0. 5 1 000 0. 25 22 300 45 0. 5 2 000 0. 25 22 600 45 1 500 0. 25 22 500 45 γ / kN·m - 3 c / kPa φ / ( °) 4. 2. 2 10 。 γ / kN·m - 3 E / MPa μ d/ m 22 2. 00 × 10 4 0. 30 0. 299 78 2. 06 × 10 5 0. 25 0. 010 25 1. 50 × 10 4 0. 30 0. 500 Fig. 9 9 , 47 m, 37 m, 44 m。 , , ,¡ ¢,£ §: ¨ 1 ~ 27 — Single steel pipe jacking process to monitor settlement 。 : ¤ ,¥¦ 。 ·162·土木工程 Monitoring point layout ¨¸§, » 9 , » Lock and shell element material parameters Table 3 3 8 Fig. 8 Soil and grouting material parameters Table 2 10 Fig. 10 Final displacement curves of single pipe jcuking Ì5 Í Î,Ï:³´µ : ; ; , , 。 , , 。 4 3 4. 3. 1 , 。 8 , , 0. 2、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0 m, 1 ~ 5。 4. 3. 2 ¡ ¢£ 11、12。 ¢ ¥ ; ( 2 m) , ¢ ¦ §¨ £。 12 ¤, ¡, ©¨ª¥«, ¦ §¨¨¬®¯; 0. 833 mm ( 1 mm) ,©°±ª。 5 (1) , , 。 (2) © ² , ¦ ,©。 ¢ ¥ 。 (3) ³´µ ¶¬·²« °± ¬¸,©°±ª。 : [1] [2] [3] Fig. 11 11 [4] pipe construction ¹º»: »¼®[ J] . . ¿¯°°±À±[ J] . Á, 2010(2) : 113 - 115. Hvorslev M J. Subsurface exploration and sampling of soils for civil engineering purposes[ M] . New York: American Society of Civil [5] from laboratory test results [ M]. New York: American Society of [6] . [8] . ¬ 12 Fig. 12 Vertical displacement curves of monitoring point in pipe construction 11 12 , , 、¤¡ ; , , ¢ Desai C S, Toth J. Disturbed state constitutive modeling based on stressstrain and nondestructive behavior[ J] . International Journal [7] mined from undrained tests[ M] . ASTM: Laboratory Shear Testing of Solids and Structures, 1996, 33(11) : 1619 - 1650. Ladd C C, Lambe T W. The strength of “ undisturbed” clay deter of Soils, 1964. Schmertmann J H. Estimating the true consolidation behaviorof clay Civil Engineers, 1955. . ½¾, 1997(2) : 45 - 46. Engineers, 1949. Displacement cloud of soil after completion of 519 Å, 1999. ¬ ²ÂÃ[ D] . : Ä Ædz¢´ , 2000, 24(2) : 8 - 10. ¡§¢´µ[ D] . [9] [10] ¶, ·. [11] , , . . : ÈÅ, 2006. ·¸É¹ [ J] . ÊÁ, 2006, 34(2) : 14 - 17. ¿º» ·¸É¹[ J] . µ»ÅÅ Ë, 2005, 24(5) : 755 - 760. [12] [ J] . ¼½¾, ¾. º¬ »Å, 2016, 37(3) : 759 - 766. ¬ÂÃ[ J] . ( ) 土木工程·163· ö 28 ø ö1 ÷ Vol. 28 No. 1 û Ü ü ý þ G À À Á Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 ù 1 ú Jan. 2018 < LiDAR 17uX , ( ËîGÀ ÏËêÀ, 100124) B , C: ( LiDAR) 、 : , 。 ;,¡¢£¤;¥ £§¨、。 ©ª«¬®¯°±,²³´µ¶¥ 。 ·¸¹º ¦ »¼ ½¾¿。 DEF: ; ; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 01. 021 G-HIJ:U456. 3 ä ä ù Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 9 Vol. 28 No. 4 July 2018 ( + , , , ( ì>ä Îì[Á, 100124) M N: , , 、 、 , 、 、 。 , , 。 , ;, 。 , 。 ¡¢¡。 , £, 、£。 ¤¥ ¦§¡¨©¢£ª。 ; ; ; OPQ: ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 04. 018 R!STU:U231. 4; TU311. 3 IVKU:2095- 7262(2018)04- 0449- 05 IJWXY:A Seismic response characteristics behind boxframe type subway station in liquefiable ground Tao Lianjin, Wang Zhong, An Junhai, Wang Huanjie ( Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract:This paper seeks an insight into the seismic response and destruction mechanism underly ing the boxframe subway station structures. The targeted research involves using a oneway shaking table to perform seismic response experiments on the boxframe subway station structure in the liquefiable foun dation, when subjected to the action of the three horizontal seismic waves, such as Mingshan, Shifang and Fengxiang; and subsequent analysis of the horizontal displacement and acceleration of the soil foun dation, the dynamic earth pressure of the side wall, and the strains of structure of subway station. The re sults demonstrate that an obvious displacement peak asymmetry occurs as a result of the soil foundation swinging left and right and this is particularly so in the case of Fengxiang wave which produces a more in tense reaction in foundation soils; a small earthquake does not induce a liquefaction of ground soils; a moderate or strong earthquake leaves ground soils subjected to different degrees of liquefaction, followed by a weakened ability of soil to propagate shear wave and a gradually disappearing acceleration amplifica tion effect, along with a consequent increase in the dynamic earth pressure of the side wall due to the in creased structure height; and a strong earthquake comes with a destruction in the connections between the side wall and the roof, and between the middle column and the roof, and the middle plate. The study could provide a theoretical basis for the seismic design of boxframe subway stations. Key words:subway station; boxframe type; seismic response; liquefiable ground; shaking table ex periments Z[\A: 2018 - 01 - 25;F:2018 - 04 - 08 : ¦(2017YFC0805403) ;øä(41572276) ]^_`: (1964 - ), ,õö÷ ,, , Æ ,¦§î : ìÎCì,Email:ljtao@ bjut. edu. cn。 土木工程·177· 450 0 É Ê Ë Ì Í ¬ Ï 28 Ð Î ,, ,, 。 。 [1 - 3] , 。 DYNA Swandyne - Ⅱ [4 - 5] 1 Structure of model box 。 [6] FLAC3D - 。 Fig. 1 , [7] · 、· ¹、 、 ¹。 ¸ 、 0. 1 m , 1. 1 m ,°、¬ , [8 - 9] 、。 , [10 - 11] 。 , [1 2 - 1 3 ] 。 , 。 , ¡。 ¢£ ,¥ ® º。 ª»,¼,¡¢¨£ ¨。 ¤½¾, ¿À¥¥Á 。  ¦£(1. 1 m) ¾, ¡ 0. 1 m ,¢ ¨。 §¨£ 7 d。 à ,©Á £, « 3 1 650 kg / m , ªÄ 29. 8% , 37. 2% ,¤ 19. 2% , Á 1 750 kg / m , ¬« 1. 12,Å« 0. 65, ¬® 0, ¯° 3 ± 25°, Æ Á 0. 43, 5. 6 × 10 - 5 m / s。 1. 2 Dz³È§´´µ 2 ¶。 ¤ ¦,¥ ©,ª«¬«¡ , , §¨。 ,¯¡。 1 1. 1 «¬«¡ ® °,¥: 4 ¨ 3 m × 3 m, 10 kg, ¬ 10 kg, ¬±² ± 1g, ³ 4 ¨¬ ± 127 mm, « 0. 1 ~ 50. 0 Hz。 [13] ,´µ 1 ¶。 ·178·土木工程 ª® 2 Fig. 2 Sensor arrangement ¨4 © 451 ,:ª 、、 , A、 1. 3 P、 S。 D、 ÉÊËÌuÍÎÀd 、 3、4 。 、 , Fig. 4 !4 ÉÊ.ÑÒÓF Seismic frequency spectrum diagram 2 2. 1 Ô.stwÕuËÏ,Ö 2. 1. 1 5 ,, FX、MS、SF 、 、 ,1、3、5 0. 1g( ) 、0. 3g( ) 、0. 5g( ) ,h1 ,s 。 Fig. 3 !3 5 , , ÉÊ.ËÏ,Ы Seismic acceleration time history 。 , , 0. 2g , 0. 10g、0. 30g、0. 50g 0. 10g、0. 30g 、 , 0. 5g ,。 , ¡¢£ ,¤£¥。 ¦, 。 2. 1. 2 § , §, § 土木工程·179· 452 ¸ 5 Fig. 5 ¹ º » Soil horizontal displacement under different õ¬xL6 6 ,H ¬r。 6 , ,õ¾, ,¾。 ' 6,'q¬ ,'æ。 ,¬ v, ~。 ,q ¬, £i ¬~,~ ,。 7, ½ Fig. 6 seismic K。 , ¼ J~, ,7 £。 ·180·土木工程 ¡¢n 2. 2 2. 2. 1 ½ 6 Acceleration amplification coefficient at differ ent depth of soil layer £i¤¥ ¿ 28 À ¾ , e¦ p m 7 ,h2 ¤¥'。 7 , e¦§¨2e 。 ©ª© «¬, £i¤ ¥ e¦¾, , ¾ 。 £i¤¥ e¦¾®, ,¾, 。 2. 2. 2 e¦¤¥' L¯°±²À³¦®´µ 1. 31 MPa,£¶ 0. 76 GPa, , °£i¤ û , ·N ¥·N¦ εlc 1. 723 7 × 10 -3 ε lt ·N¦ 1 / 10, 1. 723 7 × 10 -4 。 Á4  ,: Fig. 8 3 8 453 Peak tensile strain of station structure in differ ent parts (1) 7 Fig. 7 Maximum value dynamic pressure of station structure in different parts 8 。 8 , , , 。 10 - 4 , 1. 430 0 × , 0. 109 MPa。 , 10 cm 1. 092 7 × 10 -3 , 。 , , 0. 830 MPa。 , , ,, , ,。 : [1] ·§ [2] . · [3] . ¿»¼[ D] . : [4] . [ J] . 。 , ¡ ¢£¤。 , ¥ ,。 (2) , ¦, § , ¤¨。 © ª«,¬® ¯。 (3) °±¬²± ,¥ 。 (4) , ,、 ³´ 。 µ , ¶ , µ¬。 º, 2014, 31(2) : 115 - 118. »¼[ J] . ½¾, 2015, 10(1) : 95 - 107. ¹, 2012: 1 - 177. , À. ¸·¹ [ J] . ( 477 ) 土木工程·181· Ó4 Ô ,: [ J] . ( ) , 2012, 46(3) : 448 - 453. [6] [ J]. 65 - 68. [7] , , 2012, 42 ( 8 ) : [10] , , . [11] , , , . [ J] . , 2008, 25(1) : 179 - 185. , [ J] . , . . , 2012, 31(9): 1 - 8. 40 - 43. , [ J] . , 2014, 32 ( 3 ) : , , . [ J] . 352 - 359. [8] 477 [J]. , , , . [9] Õ , 2008, 27 (5 ) : , 2004, 22(4) : 529 - 532. ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 453 ) , 2005, 26(3) : 381 - 391. [5] [ J] . [10] ¢£, ¤¥, ¨ , . ¡¦§¡ - © [ J] . ( ª ) , 2017, 44(5) : 143 - 156. [7] , , , . «¡ [ J] . ¡, 2008, 29(8) : 2070 - 2076. [8] ¬®. ¨ ¯[ D] . : °± ², 2011: 1 - 218. [9] ¬®, , , . ¨ ·182·土木工程 , . ·¸¹¨ ¼½[ J] . ¡ [11] ³°´, ³ ¾, ¿À, . Á¨ [12] Éʬ, £Ë, ÌÍÎ, . ¸ÏÐÃÑ [ J ] . ¡ , 2007, 29 ( 12 ) : [6] ¶, º» , , . 1815 - 1822 ³°´, µ , 2013( S2) : 3627 - 3635. , 2010(12) : 120 - 126. [13] [ J] . ÆÇÈÇ, 2016(1) : 1 - 23. [ J] . ÃÄÅ , 2015(8) : 80 - 84. Éʬ, ¤¥, , . ¸¨Ò [ J] . º » , ( ) 2017, 36(8) : 2018 - 2030. n 28 ú n4 F Vol. 28 No. 4 õ ö ÷ ø ¤ > ä ä ù Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 7 п9 July 2018 (+ ( ¿«¾, 300459) 3D N:, FLAC ,, M 。 , , 。 ,。 , , 。 。 OPQ:; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 04. 019 R!STU:U452. 28 IVKU:2095- 7262(2018)04- 0454- 06 IJWXY:A Seismic response characteristics behind subway interval tunnels traversing liquefiable soil He Shanjian ( Tianjin Binhai New Area Rail Transportation Investment Development Co. Ltd. , Tianjin 300459, China) Abstract:This paper attempts to investigate the law underlying the seismic response of underground structures in the liquefiable stratum. The study consists of building a numerical analysis model for the subway interval tunnel structure in the liquefiable stratum using the finite difference software FLAC3D computing platform; analyzing the seismic responses under the action of earthquakes; and analyzing the internal force computation derived from time history analysis and displacement response method. The re search results show that there is an obvious hysteresis in the seismic displacement response of the subway tunnel structure in the liquefiable stratum, and the horizontal displacement lags behind the vertical dis placement in terms of the rate at which the peak value is reached; the most dangerous parts liable to oc cur in the tunnel structure under stress are observed in arch and vault and this coincides with the location where structure is subjected to the maximum deformation; and the internal force dominated by bending structural member could be calculated by employing response displacement method while internal forces of underground structures dominated by compression members or compression bending members could be calculated preferably by applying time history analysis method. The study could provide a reference for seismic design of underground subway structures. Key words:tunnel; subway; liquefiable soil; seismic response Z[\A:2018 - 03 - 05 : øä(51308182) ;øä( E2014208143) ]^_`: R(1979 - ) ,,c,ì , ,¦§î :dCì ,Email:heshanjian@ 126. com。 土木工程·183· ×4 0 ¡¢: 455 ز Á 1 û。 ®À ,, 。 , , 。 , , , , [1] 。 , 。 [2] , 。 , [3] , [4] 。 , 。 £¤¥ ¢, §¦ ¦ ¨ 。 [6] © ª , 、、«¬®。 , ¯ ±² ° [7 - 8] Fig. 1 , , [9] ³´ 2. 1 ·¸k 3D ± FLAC ÄŤ¥, ¡ 120 m,¡Æ, ¡ 45 m , 3 744 Ç©、5 724 Ç¢£。 È© ,¤ Mohr - Coulomb ¥ ; © , ¤²。 ¦ §¢,¤£É ÊȼË̦ ²Í², ¡Î§Ï 3D Î,·Ð¨ÎÑ。 FLAC ·§ Byrne , ¼ Mohr - Coulomb ©Òª, ȼ¦© «Ò«¬ È °Ó。 ¤¥§ , Byrne , ® - Ô ¤ C1 、C2 Æ 1。 ¤¥®§ ¯£Â 2、3。 ¤® §,,·§ 。 1 tion layer and tunnel cross section 2 ± µ # ¶。 §, · 2 âãuänåæ£ç.è×dO Relative position relationship between liquefac ¡¢ [5] !1 é1 Table 1 ÕÖ § 8 m。 ¹¶º», ¦ ¼ § 8 ¢½§¾ - , ¿, - 。 § 2 ~ 6 m, 6 ~ 10 m, ª。 ª ·184·土木工程 parameters γ/ kN·m -3 E / MPa μ c / kPa φ / ( °) C1 C2 1 600 31 0. 35 5 10. 0 ¹ 1 800 35 0. 28 10 30. 0 0. 65 0. 50 2 150 50 0. 23 18 30. 0 0. 82 0. 49 ¹± 2 000 51 0. 37 16 23. 8 0. 75 0. 53 2 500 55 0. 32 20 25. 0 0. 80 0. 51 2 500 28 400 0. 17 — — 9 ¢½§ Properties of soilstructure and Byrne model ° # 2 § , ¸§ 6 m,§ 5. 4 m, § 0. 3 m, Ô - ÃêëG}u Byrne kG} ² 456 28 。 , , ,, 。 Fig. 2 2 。 Numerical calculation model 5 Fig. 5 Fig. 3 2. 2 3 , 5 Tunnel crosssection form and layout of control point 3 3. 1 Free field boundary 、 50 a 10% s x 6、7 sy 。 , 4 。 Fig. 6 Fig. 4 4 Historytime acceleration curve and Fourier spectra curve of input seismic wave 6 Vertical displacement of different parts of tunnel 6 , 3 . 95 mm, 7. 06 mm, 土木工程·185· ¨4 © :ª 457 « 。 7 , , , 13. 8 mm, , 8. 5 s。 , , , 。 6、7 , ,。 3. 2 , , ¡ ¢ £ , ¤ 8、9 ¥¦。 Fig. 7 7 Fig. 8 Relative horizontal displacement Horizontal displacement of different parts of tunnel , 。 , 8. 0 s , ,, , ·186·土木工程 8 § 8、9 , £ £¡ 3. 6 3. 3 mm, ££¡ 3. 4 2. 8 mm。 ,, , 。 458 ½ Fig. 9 3. 3 9 ¾ ¿ À Á Â Â Ä 28 Å Ã Relative vertical displacement , 10 。 10 , , , , 。 , , 3. 4 。 3. 4. 1 - , 。 , 、 , 2014《 , , 1。 。 。 GB 50909— 》 , 2 / 3;¡¢ £ 11 。 20 s Stress cloud map of tunnel under earthquake action of 20 s 10 Fig. 10 ¤ 11 ¥¦§, ¨ , © ª ¢ , 1 401 kN,«¡。 ¬ ¨ , 。 3. 4. 2 155 kN, «¡® ¯°±²¨ ³´ , µ¶, » ·¸,¹º。 £¼ , 土木工程·187· N4 O 459 PQ:´{[µ¶RS-ª@T , 。 , ¡¢£¤ ¥, ¦¥§ ¡¨§ ¡ ©ª,«¬, ¢£¤ ®¯¨°±©ª²³。 4 (1) ´µ¶ ª ·¸¹º, »¼½¾¿À Á¹ºÂý¾¿À。 (2) µ¶ , ÉÊÄËÌÇÍÎ。 (3) Structure crosssection internal force [1] , 2 。 Table 2 Structural crosssectional internal force M / kN·m F N / kN M / kN·m F N / kN 37 824 45 380 65 1 130 55 885 48 1 097 53 692 113 1 332 109 960 34 1 386 50 1 180 95 1 320 95 877 33 1 188 28 791 155 957 132 485 ·188·土木工程 ¡¨§ ¡¢£ ©ª,¬。 Õ, Ö×, Ø. ÙÚ¤ ©ªÛÜÏÝ [2] äåæ, çèé, êëì, Ø. íîï𠵶ñª [3] ôõö. ÷øªù¡¤¤ [4] úûü, ýþÿ, ~°}, Ø. |´{[µ¶©ª² 2 ¤ : 。 2 ¡¢£¤ ÏÐÑ, § 11 Fig. 11 ÄÅÆÇ¢È , [5] ÒÓÔ, Ò [ J] . Þßàßáâã, 2016, 36(1) : 1 - 23. òó[ J] . ´¶âã, 2000, 22( S1) : 47 - 52. áâã, 2014, 31(10) : 49 - 53. ²ÛÜ[ J] . ´¶ ÛÜ[ J] . ´¶\], 2015(8) : 80 - 84. Ö^_. `Ç{´{[ª@?@[ J] . ´¶ >=², 2017, 61(1) : 81 - 85. ª@[ J] . ,- [6] <é;, :/.. -´ [7] +*), ~°}, <(þ. ñ'&%¤ â, 2005, 26(3) : 381 - 386. © $%³ [ J ] . # ì " ! 0 â â ã, 2016, 26 ( 3 ) : 256 - 261. [8] [9] 123. `Ç-4´56789Aá ©ª BCDE[J]. \]Fá, 2017, 39(6): 883 - 885. G, êHH. IJ| K ¤ L¼ËÌ ( ) [ J] . !â0Má, 2017, 17(30) : 274 - 279. 28 6 Vol. 28 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 11 Nov. 2018 1 , (1. 2 1 , 2. , 2 , 1 , 1 , 100124; , 100037) O P: , , - , ABAQUS 。 ¡¢£¤ ( VHR) ¥¦, §¤¨£©¢ª , «¬ ®¯©°±²³。 ´µ¶,¢ª ·¨£ ,¸¹º»¼½¾¿ 1. 89 mm ( VHR 45. 38% ) , À ¸ Á  à 0. 008° ( VHR 126. 67% ) , ¸ ° Ã Ä 0. 21 MPa( VHR 102. 23% ) ,§Å°、ÆÇ、È°¡( VHR 112. 02% 、102. 12% 、93. 74% ) É ÊËÌ,Íβ®Ï¹ÐÑËÌÒÃÓÔ。 ÕÖ §¢ª ·×Ø, 。 ÙÒÚÛܲ³ ; ; ÒÝÞ«¬ QRS: ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 06. 006 T!@UV:U231. 4; TU311. 3 KWMV:2095- 7262(2018)06- 0630- 08 KLXYZ:A Horizontal and vertical seismic response of singlearch and largespan prefabricated subway stations Ding Peng1 , Yang Xiuren2 , Gao Xiangyu1 , Zhao Ji2 , Shi Cheng1 , Wu Shang1 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Beijing Urban Construction Design & Development Group Co. Ltd., Beijing 100037, China) Abstract:This paper is an effort to explore the seismic response of prefabricated subway station structure. The research building on a singlearch and largespan prefabricated subway station in Chang chun as the engineering background involves developing a threedimensional numerical model of assem bled subway station structure by considering soilstructure interaction and applying ABAQUS software; producing the concept of verticaltohorizontal ratio( VHR) of seismic effects on underground structures; and analyzing the structural deformation and mechanical properties of assembled subway station by compa ring the horizontal and vertical seismic effects. The results demonstrate that compared with horizontal earthquake, vertical one shows a reduction in the maximum interlayer displacement difference by 1. 89 mm( VHR 45. 38% ) ; an increase in the maximum angle of the vault by 0. 008°( VHR 126. 67% ) ; an increase in the maximum seismic stress by 0. 21 MPa ( VHR 102. 23% ) ; a progressive decrease by ( VHR 112. 02% , 102. 12% , 93. 74% ) in the effects of shear force, bending moment, and axial force on the structure; and a greater tendency of the plastic strain in soil depending on the decrease of soil depth. It follows that this type of assembled station structure exhibits a greater sensitivity to vertical seis mic action and could provide an excellent seismic performance. Key words:subway station; singlearch and largespan; prefabricated; seismic response; finite ele ment analysis [\]^: 2018 - 11 - 04 _`ab: (2017YFC0805403) ; cdefgh: (41572276) (1986 - ) ,,,,: ,Email:shengpeng86@ 163. com。 土木工程·189· ×6 Þ ß à,:¿©«¬À 、 、, 、 、 631 ¡¢¤½¾¡¢¬ª , Ø®¯Ïª µ¿Ã 。 , 。 、 。 , , , [1 - 10] , , 。 , ¡¢ £ ¤ ¥ ¦ § 。 ¨©ª «¬,®¯ - ¡¢°±,¡² ³´µ£ ABAQUS ¶ ·¸³´。 、¹、 、¤¥º»¼¦¡¢½§,¾¨¿© ª«¬ÀªÁ ,  ¡¢ , « ÃÄÅÆ。 1 ©ª®ÇÈ 。 ¯°°¡ É,±Ê˲Ì,³²¡¢¡¢´ µÍÎ。 ¡¢ÏªÐ 2 m ¶ Ñ, ¡¢·Ò§Ó¢£ÎÔ , ÎÕÖ: Ç A , ¸Î ¹º»¼ B ( ¹ BL、 º BR) , ι º»¼ C ( ¹ CL、 º CR) , ½¾ D µ E 。 ¿、¿»µ¡¢ 1 Fig. 1 Prefabricated subway station ¶¥ - в - ¡¢·¸³´ ,ÑÉ 2 ÒÓ。 ´¡¢Á。 Ϫ D、E Î,¢£À²Î,¦¢£ ¦ × ÎÁÁ 。 Øà ¡¢³ÄÅÆ, ¦¢£® Ø Ù Ú¡¢ÛÇ。 ¡¢ÈÉ 1。 1. 1 - 2 - Fig. 2 Threedimensional FEM of stratigraphicsolid Ê˽,¡¨¡ ¢ÌͲ,Ü¿±ÎͶ ¡¢ 。 ®¯Ìݧ、¹、 Ϻ»¼¡¢½§, ·190·土木工程 fabricated structure ¿© ¡¢、 ÔÕ¡¢Ï²。 ¡¢ÐÐÖ¶, ÔÕ¡¢À 632 Ã Ä Å Æ 1 m 1 m ( 1c) 。 , , , ( ) × ( ) × ( ) = 150 m × 2 m × 60 m。 C3D8R , 30 154 。 Ç ¹ 1. 2 È È É 28 Ê , § SV ¨© ( PGA)0. 13g, P PGA § PGA 2 / 3, 0. 086g,¡ª¤ 3。 [11 - 12] , , , 0. 25 m , 。 , 。 。 , ABAQUS , , ,¡ 0. 1 [8 - 9] , ¢ 0. 4 。 , - 1、2。 Table 1 , 1 £¤ Physical and mechanical parameters of site soil d/ m E / MPa μ ρ / kg·m - 3 3 70 0. 37 1 900 ¥ 1 5 130 0. 32 1 950 ¥ 2 15 200 0. 27 1 980 37 500 v / m·s - 1 0. 25 1 990 φ / ( °) c / kPa Fig. 3 3 Input seismic wave 2 2. 1 2. 1. 1 «¬ SV P 115 171 8 10. 0 - « ¥ 1 158 237 13 40. 0 ²³,´¤µ¬¥¶² ¥ 2 199 299 15 50. 0 ³·£¦。 ¸¹ 517 575 12 74. 3 º,§ ®¡¢, ¢£ Table 2 2 Material parameters of station structure E / GPa μ ρ / kg·m - 3 C50 34. 5 0. 20 2 400 C40 32. 5 0. 20 2 400 C50 34. 5 0. 20 2 400 C30 30. 0 0. 20 2 400 C15 22. 0 0. 20 2 400 ¦»º´¢¼ ¦´¡»¹´¤µ»¹ ´¤µ。 , §« ¦ ¸ , ¯°± § »¹´¤µ,§»¹´¤µ ½©§´¤¨, « ©¾¶«¢ ¿ª »¹´¤µ,´¤µª¤ 4。 ÀÁ¡, «ÀÁ§½ ( «§½,VHR) ¬®, § ¿ª ¯Â«¯Â§« ÀÁ¶½¿ªÂ«ÀÁ 土木工程·191· Í6 , : Î 633 °±², ³ ABAQUS , , ´ µ ¶ 。 · COPEN ·¡º » / ¼½ ,¾¿,¡, D -E À» / ¼Á, ¸¹ ±Â¨ à ,» / ¼Á。 Ä«, ¯ D -E ¡º Á¥¦ÅÆ。 5a、5b ÇȺ ¼½ , 5c D -E » / » / ¼§ É。 D - E « ¯À¼,¯À»,§¤ O ¶, «¯ÁÊ r1 ,ÁË l1 , θ1 ;¯Á Ê r2 ,ÁË l2 , θ2 。 À, «¯ÁÊ ¨ MN, Ì( (2)) ¨ËÌ( (3)) Ç θ1 、θ2 。 Fig. 4 4 l1 / l2 = r1 / r2 , θ / 360 = l / 2 πr。 Interlayer displacement difference curves (2) (3) , × 100% = 。 (1) 、 、 、 , PGA ( PGA PGA 2 / 3) , , 。 4 ,, 3. 46 mm, 1 / 5 057,[13] 。 , 1. 57 mm, 1. 89 mm, (1) 45. 38% , PGA 。 , £ ¤ ¡¢ , ¥¦。 2. 1. 2 § A - B ( ) 、 B - C ( ) 、C - D / E( ) ¨ D - E( ©) 。 C «¬ ¨ A、B ®, D - E ¯ ,ª ·192·土木工程 5 Fig. 5 D - E / Maximum opening / closing distance nepho grams of DE joint and simplified calculation 634 Ü Ý Þ ß 3 D - E , ,l / ,θ 。 3 Table 3 D - E l / mm 0. 002 0. 948 0. 030 0. 011 0. 038 1. 179 0. 038 Å Å â 28 ã á £ 6 , ¨ 9. 40 MPa, 9. 61 MPa, 0. 21 MPa, (1) ©ª 102. 23% 。 « PGA Maximum angles of DE joint à θ / ( °) 0. 030 PGA 2 / 3, ¬« ,® ¯° ±。 ²³ ¨ ´µ, ¦¬´µ¤、 ¶· B - C ¶¸,¸¹ » 3 , D - E 0. 030°, 0. 038°, 。 PGA PGA 2 / 3, 0. 008°, 126. 67% , , , 。 , 、, , ¡¢ 。 , 2. 2 2. 2. 1 £ 6 ¤¥¦ ( ,§、) £。 º , ¼±½。 ¾ £ Â, ¿À,Á ´µ´、 、ÃÄ ,À 2. 2. 2 Å 。 ´µÉÊ, ÃÄ´µ,¤ ÌÍ 12 ³ ÆÇÈ ÎÏ, ABAQUS Ï , «Ð Í 12 ³ÎϤ 30 s Ë ¥¶Ñ Ô,ÎÏ´µÕ£ 7。 Fig. 7 7 、 ®¨ÒÓ¶ ´ Distribution of key crosssections of structure £ 8 ²³ 12 ³Î϶ ¨, 4 ¶ ¨。 £ 8 ® 4 ,Ñ Ï, Ñ 2 653 kN, 2 487 kN,Ö¨ - 166 kN, 93. 74% , × ¨À¤ (3 « 。 Ñ ) ,ÎÏ Ñ ¨´µØÙÚÛ。 Ï, 424 kN, 475 kN,Ö¨ 51 kN, 112. 02% , 6 Fig. 6 Minimum principal stress ׫ 。 Ñ ¨À¤ B - C (6 ) , (3 ) 。 ¤ ÎÏ 3、8 À ¨À, 土木工程·193· ¼6 ,: 。 , 1 605 kN, 35 kN, 1 639 kN, 102. 12% , 。 (3 ) , 。 635 ³©° , ,, , 、 、 、 、 。 ¡ ¢。 £ PGA ¤ , 、¥¦ , §¨© ª,«¨©, ¨©,¨©¬。 3 ¢®¯ ©° Fig. 8 Table 4 01QR , ¯, ³ 。 , ±®¯° , ¯³°µ。 !8 [14] ©°。 3. 1 ¯ ±¯ - ¨© ² , ´ {w ¶ 9 ·´¸²¹º»。 ¡2¢~@< Distribution of internal force key cross sections of structure (4 ¢~CGH Comparison of maximum internal force values / kN 2 653 2 487 (3 ) / kN 424 475 B - C (6 ) (3 ) 112. 02 1 639 (3 ) / kN·m 1 605 : ·194·土木工程 。 /% 93. 74 102. 12 Fig. 9 !9 '¡T;£¤ Time history curves of ground midpoint displacement 636 á â ã Û ä 9 , 71. 69 mm, 6. 2 s , 4 3. 22 mm; 49. 45 mm, 12. 2 s , × × 28 å Ø Å¥¸Æ ABAQUS Ç - È - ¸ÉÅ, Ê , [15] , 。 ¦«Ë, ̦ Í,Î¢Ï : 0. 04 mm。 - 22. 24 mm, 68. 99% 。 , PGA (2 / 3) 。 3. 2 30 s , 0, [16] 。 10 30 s 。 (1) ¤¥ «。 Ê ¦ , ¤¥ ÐÐ Ñ Í。 Ò ¤¥ (2) ¤¥Ó¤¥, ÔÕ 1. 89 mm( VHR 45. 38% ) , ½ ¹0. 008°( VHR 126. 67% ) , ¹0. 21 MPa( VHR 102. 23% ) , ¦ 、 、 Ö ( VHR 112. 02% 、 102. 12% 、 93. 74% ) ·。 ©ª «¬¡, ² ¬ ³。 « (3) ½¾ ¤¥ Á¸ ¿À ,Âà Ⅰ¯Ä。 : [1] An X H, Shawky A A, Maekawa K. The collapse mechanism of a subway station during the great hanshin earthquake [ J] . Cement and Concrete Composites, 1997, 19(3) : 241 - 257. [2] Fig. 10 10 gineering Mechanics Conference, New York: Columbia Universi Plastic strain nephograms of assembled model soil ty, 2002: 1 - 8. [3] - ¡ 10 - 6 , , ,, 1. 773 × 10 1. 770 × 10 -3 -3 , 99. 83% 。 ¢ PGA £, ,®¯ ¡,² ° [5] ¡, . ¢ÉŽ £ [6] ¤¥, ¦§, ¨©, . ªÙ«£ÉÅÒ [7] , ¬, ®¯, . °¼ À¤¥ Ⅰ¯Ä «¬¡ ° «¬ ³, , °± 。 , ½¾ Á¸ , Âà , , [ J] . . «Ë Ô×Ø, 2005, 1(5) : 779 - 782. «Ë[J]. ×, 2008, 25(10): 150 - 157. ABAQUS ÆÈ[ J] . ×, 2007(3) : 436 - 442. ¦ Y «Ë[ J] . ×Ø, 2015, 37(3) : 648 - 654. ± ±,µ¶·¸¹º»。 ´ [17] - structures[ D] . USAWest Lafayette: Purdue University, 2005. ¤¥¦。 § ¨,©ª Huo H. Seismic design and analysis of rectangular underground [4] , 3. 000 × sis of 2D underground structures with soilstructure interaction in cluding separation and sliding at interface [ C] / / 15th ASCE En Choi J S, Lee J S, Kim J M. Nonlinear earthquake response analy [8] °, ± ², ³´, . ¾ [9] °, ± µ¶ · × [J]. ÚÛ×, 2015, 36(5): 7 - 11. ², ³´, . ·¸¹ º»Ò»Üݼ[ J] . ×Ø, 2015, 48( S1) : 409 - 413. ¿ [10] ½ , , ¾, . Þßà¿¡ [J]. ×Ø, 2017, 50(4): 38 -47. 土木工程·195· £6 ,:¤ [11] . [M]. : , 2009. [12] [13] . GB 50010—2010 , 2009. [ S] . : [14] [15] [ D] . : , , 2011. , , . 2290 - 2299. [16] . , . Simulia D S. Abaqus 6. 14 Help Documentation [ Z] . USA: Dassault System Simulia Crop, 2014. [17] . GB 50909—2014 [ S] . : , 2014. [ J] . , 2015, 36(3) : 66 - 72. , 637 ¥¦§ [ J] . , 2013, 32(11) : ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 618 ) [6] , , [ J] . [7] . , , , . 1375 - 1381. , . [ J] . [9] , 2013, 35 ( 10 ) : , , . ·196·土木工程 ( ) , 2011, 45(1) : 151 - 156. , , [ J ] . 91, 114. , 2013, 19(2) : 141 - 144. [ J] . [10] , 2010, 36(3) : 4 - 6. [ J] . [8] [11] , . ( ) , 2002 ( 6 ) : 87 - , , , . - [ J] . , 2009, 60(5) : 1116 - 1120. [12] , . ¢[ J] . ¡ , 2006(5) : 673 - 678. ( ) 29 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019 09 , , ( ! , Vol. 29 No. 5 Sep. 2019 , , 100124) ": ¢£¤¥,¦§ ¶·¸, , , Midas - GTX , , ¡ ¨ ¨ ©ª« ¬。 ®¯°:±²³´µ¥ ¹¨º»、²³¼½¾、 ¿±ÀÁ ¾ÂÃÄÅ Æ,ÇÈ ÃÄÅÆÇ°É, ¨¸ ¬ÅƱÀÊËÌ。 ; ; MidasGTX #$%:; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 05. 009 &'()*:TU93 +,-*:2095- 7262(2019)05- 0569- 06 +./01:A Seismic response analysis of subway stations with aboveground highrise structures Tao Lianjin, Liu Shuo, Han Xuechuan, Zhang Yu, Wu Xiaowa ( Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract:This paper aims to investigate the law controlling the seismic response of metro stations ad jacent to highrise structures. The research building on the engineering background of a subway station in Tongzhou District of Beijing and adjacent highrise ground structures involves developing a threedimen sional numerical calculation model using MidasGTX finite element software; and analyzing the influence of the highrise structure of on the seismic performance of the metro station structures by introducing the Hanshin seismic wave. The results show that, in the presence of seismic waves in the horizontal direc tion, the aboveground highrise structures have, to a certain extent, an amplification effect on the rela tive displacement, horizontal acceleration and stress of, suggesting that the closer the subway is to the highrise structures, the more obvious amplification effect it may sustain, and there exists the influence of the highrise structure on the underground structure in a certain range. Key words:subway station; infrastructure; seismic response; MidasGTX 2345: 2019 - 08 - 05 6789: (41877218) :;<=>?: (1964 - ) ,, , , ¡¢,¡¢£ ¤¥, ¦ §¨©: ª « ¬ ,Email:ljtao @ bjut. edu. cn。 土木工程·197· 570 0 & % $ # , ,, , 、, ¡¢£¤¥¦§¨©¦ª«¦¬。 ®¯, ¦ª°±²,³´µ¢¨ ¶¦¬·¸¹º,»¯¼ª ´½¾ ½¾ÈÉ£。 ¿À½¾ÁÂÃÄÅÆÇ ÊË,ǽ¾ÌÍÎÏ,£ÐÑÒÓÅÆ [1 - 5] ǽ¾ ͺ³ÔÕÖ×ØÙÎÏ, Ú [3] ¥ÛÜ Ó Ý ÞÕÍß³à×á â,ãä×åæǽ¾Íçèéê。 ëìí [4] Ü Ó Ý ÞÕÍß³à×Ð îïðáâ, ñ× Ý ÍòóÇç èôõö。 ÷¶øáÑÒÓ ùú、 [6 - 8] û、üýÈɽ¾ ͺ³ÔÕÖ×ÎÏ, " Ñ Ñ ! 29 0 ' 1 1. 1 ¦Ç ½¾´=½¾§ù \Û³,ó{[¦áâ, ¦¨© 1 ª«。 Ø 6. 4 m, `={¬®Á¯°(½¾, æ ±Æ== 6. 0 m, ±== 8. 0 m,² 24. 0 m, ³´µ¶·¸ 1. 2 m, µ¶ 0. 5 m,¹º¶· 1. 0 m, »¼ 1. 0 m × 0. 4 m, ù`½¾ù¿ 6. 4 m,¼ÀÁ 1. 2 m × 0. 8 m。 «½¾=ÂÀ½¾,à 51 m、² 32 m,= « 16 =,Ç 3 =,= 4. 7 m,+Äŵ¶· 1 m。 ÆÇÈÉ'ÊËý¦ÌÃ, (=ó MohrCoulomb ,» Í (ÎÏ ,:áÈÉ,¦ÆÇ¿@½¾Ï ÐÈÑÒÓ(=àÓÔÕÖ׿, ׿ (=ØÒÙÐ,ÚÛ 1。 [6] þÿ~Ü Óûú}|ÍòóÇ{[ [7] \Ûº³à×áâ。 ]¦Ü Ó^_û `@ǽ¾Íº³à×Ðî?, áâ× }½¾¶、> ½¾Íº³, ãä½¾ÕÓ^_û½¾Íº³ [8] ¹º。 ]Ü ÎÏ×¢、 Í\òóÇ, =<;}Íß³ÔÕ, ´Å= }Íß³ÔÕà×Ä。 ² ÎÏ«½¾´Óǽ¾Íº³ ¹º,·Ä ǽ¾ Í\Û º³,ǽ¾ µ¢«½¾òÆ @Ààáâ,ð:ßǽ¾ [9] /Í\Ûº³ÔÕ 。 ®¯, .¢ =«½¾´Ç½¾ò¿ÀàÎ Ï, ͺ³ ,>ÓêÎ Ï Fig. 1 ¶Ø, 。 -ö:ÌÍ 1 1 Computational model ½¾ SSSI ³ /½¾\Û·¸òóá, «½¾ ÜÝ Þß h/ m γ / kN·m - 2 μ φ / (°) C / kPa Óǽ¾/¿À³, ´ÅÆ 1 Éà( 2. 4 1 750 0. 32 8 0 2 á( 4. 6 1 830 0. 25 20 20 3 âá( 12. 6 2 020 0. 30 20 25 4 ãá( 18. 4 2 030 0. 31 22 18 5 äå 20. 5 2 000 0. 25 32 0 ;âá( 22. 5 1 980 0. 29 20 30 :-ö » [10 - 12] Table 1 =½¾´ ÍòóÇ/[ÍÔÕ¶ ,®¯,ó[,áâ¿À ³。 Ò+ Midas - GTX ¶¡, *) ¢£ -ö¤¥, ¦ ½¾ «=½¾¿À{[¦, ÎÏ. ¢«=½¾ ͺ³ 。 ·198·土木工程 6 Parameters for soils ²5 ³ ´µ¶,:·¸ , ,、。 2。 Table 2 2 2 Parameters for structure calculation ,§¨,© γ / kN· m - 3 E / GPa 1 、 24. 0 32. 5 2 26. 0 34. 5 3 25. 0 33. 5 ¬® §,° 1. 3 3 , ± ²、 «§ 2。 ¯ 、³、¡´¢µ£, ¤ ¥¡ ·§ª§。 ±¡¢µ 3 , , , 。 , ( Kobe) £¡¢£¤ 3 ¥¦。 [11] ª§ ¶、¦ «§ 1, ª§ 1. 2 571 , 0. 1 g, 25 s Fig. 3 。 ¡¢£¤ 2 ¥¦。 3 2. 1 Layout of monitoring points ¸¨©¥¹¡ ºª ¡¶ ºª » «¬ ¶,£¤ 4 ¥¦。 ¤ 4 ¼,®½¾ / ,¿À ¯ ¬¡¶¯ ¬ ¾ ¦ °¬¡¶ 3 ³ ¡¶ª  ± k。 ºª¬¡¶, Δd2 ºª¬¡¶, Δd max ¦ ºª。 Table 3 ¡ Áª。 3 ¹§ °ºª¬¡¶ Δd1 ¦ ¡¶« Maximum relative displacement between under ground structural layers under different condi tions and factor of impact 2 Fig. 2 Acceleration timehistories and Fourier spectra of bedrock ground motion § ºª¬¡¶ Δd max / mm k/ % 1 Δd1 11. 93 — 2 Δd1 13. 07 9. 6 1 Δd2 8. 05 — 2 Δd2 8. 90 10. 6 土木工程·199· 572 ¡ ¢ £ ¤ ( dy - dw ) × 100% , k= dw :d y ———; d w ———。 , 9. 6% , 10. 6% 。 2 , , 。 A - A , , 3% 。 B - B , ¥ ¦ ¦ ¨ 29 © § , 。 - , , , , 。 , 10. 6% Fig. 5 2. 2 5 Column relative horizontal displacements Fig. 4 4 ¡, ¢ ¡ = / 。 £ 4 、、¤¥ Side wall relative horizontal displacements 5 ·200·土木工程 。 ¡, ¦: 1 §, , ¦5 § ¨©,ª: , 2 Table 5 5 。 , 。 1 , A - A B - B C - C , 。 。 4 Table 4 , Acceleration amplification factor A - A B - B C - C 2. 3 A - A , / % 1 2 B7 1. 61 1. 63 1. 24 B8 1. 47 1. 49 1. 36 B9 1. 27 1. 29 1. 57 B7 2. 23 2. 39 7. 17 B8 1. 98 2. 09 5. 56 B9 1. 43 1. 62 13. 29 B7 2. 01 2. 09 3. 98 B8 1. 81 1. 90 4. 97 B9 1. 47 1. 61 9. 52 B - B C - C , 3b , B - B B1 ~ B 6 5 B1 ’ ~ B6 ’ 。 。 , Mises 。 2 Mises 2 。 , Mises ,、¡ 1 2 ¨ B1 6. 70 6. 71 1. 00 B2 5. 55 5. 24 0. 94 B3 4. 38 4. 41 1. 00 B4 3. 95 3. 88 0. 98 B5 4. 66 4. 56 0. 97 B6 10. 27 10. 26 0. 99 Z1 8. 91 8. 91 1. 00 Z2 5. 96 5. 99 1. 01 Z3 5. 26 5. 34 1. 02 Z4 8. 49 8. 50 1. 00 B1 ( B1 ’ ) 3. 90(3. 79) 4. 36(4. 88) 1. 11(1. 28) B2 ( B2 ’ ) 3. 06(3. 12) 3. 45(3. 79) 1. 12(1. 21) B3 ( B3 ’ ) 5. 45(5. 25) 5. 90(6. 18) 1. 08(1. 17) B4 ( B4 ’ ) 4. 14(4. 23) 4. 50(5. 04) 1. 08(1. 19) B5 ( B5 ’ ) 4. 35(4. 22) 4. 46(4. 90) 1. 02(1. 16) B6 ( B6 ’ ) 11. 02(11. 23) 13. 10(13. 59) 1. 18(1. 21) Z1 7. 61 8. 27 1. 09 Z2 5. 48 6. 06 1. 10 Z3 6. 15 6. 88 1. 12 Z4 8. 00 9. 21 1. 14 B1 3. 98 4. 05 1. 02 B2 3. 49 3. 50 1. 00 B3 4. 74 4. 75 1. 00 B4 4. 11 4. 12 1. 00 B5 4. 53 4. 56 1. 00 B6 10. 81 10. 94 1. 01 Z1 4. 82 4. 91 1. 02 Z2 4. 56 4. 63 1. 01 Z3 4. 42 4. 69 1. 06 Z4 4. 84 5. 09 1. 05 , Mises , ,©¤ , ª« Mises 、¢£¤ Mises 。 ¡¢£, , 1. 28 ¨, ¥¦,§ ® 。 under different conditions Maximum stress values and amplification factor , 13. 29% , B - B 。 C - C , 9. 52% 。 573 ¬,§ 1. 21 ¨, 10% ~ 20% ¦¥。 土木工程·201· 574 ä å æ × Ï ¯ ¯ (1) 。 ç 29 è ° , , ,, 。 (2) 。 , 13. 29% , 。 (3) , Mises , , , 28% , 。 : [1] , , ¡¡¢, £. [2] ¢£, . ¤¥¦§¨ ¯¯°, 2014, 40(3): 361 - 367. ©[J]. ª«¬® ± ©²¤³´ µ[ J] . ¶¬·¯°, 2006, 39(6) : 106 - 110. [3] ¸¹, , º. ¥¦§¨ ³ » ¼½¾©[J]. ¿¿¬·¯°, 2016, 36(2): 165 -171. [4] À¢Á, ·, ÂÃ. §¨ ³ » ½ ÄÅÆÇ©[ J] . ȶ¯, 2008, 29(1) : 245 - 250. [5] Â, [ J] . [6] . É, Ê ËÌ ¯¯°, 2003, 43(3) : 344 - 348. ¾¬ , , Ê, £. ¤¥¦§ÍÎÉ ©[J]. ©ªÍÎÏ, 2014, 51(1): 26 - 31. [7] ÂÐ, Ñ. Ò´ ¤ ¥ [ J] . ÍΤ, 2012, 32(4) : 506 - 513. [8] 6 Fig. 6 2 Mises Mises stress of each section in working condi tion 2  «, ÂÃ, . ¬Ó (1) : 79 - 86. [9] [10] ², Ù,  : B - B ,A - A、C - C , Mises , 3 , £. Ú [12] · 。 ·202·土木工程 ¯¯°( ÛÜׯ) , 2012, ݵ. ¶ Ö©³¶ÔÞ¬· «, ßÊ, . àáÚ¶ - (2) : 32 - 38. Midas - GTS , - , [J]. ´ ¯¯°(ÛÜׯ), 2003, 31(7): 757 - 761. ¸[ J] . ¯ ¯, 2011. 40(12) : 1773 - 1777. Ù, , ® ²±Ø[ D] . ³Ä[ J] . ´ [11] , , 。 ¾¬ ÖË[ J] . ³ÃÎׯ, 2010, 31 ÔÕ°ÍÎ . ¬ © [13] ¬·¬·, 2010, 30 â , ¹, , £. ã Ö[J]. ³Ã , 2010, 26(2): 201 - 209. ( ) 29 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019 11 Vol. 29 No. 6 Nov. 2019 , ( , , , 100124) ! ": , 。 ABAQUS - - , ¡¢£ ¤、 ¥¦、§¨ ¤© ª«¬®¯ °±°。 ²³: ¯ ´µ® ±°¶·¸¹, ´µ®º»¼§¨ ®½¾; ¿À®º»Á§¨ ¤© ª«¬®, ¤©¥¦¯ ¿À®±°; Á ±°ÃÄÅÆ,DZ°ÈɯÊËÅƱ°ÌÍÎ。 ÏÐÑÒÓ ÔÕÖ¼¢£×ØÙÚÛÜ。 #$%:; ¿À®; °; ÈÉ¢£; ÝÞß doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 06. 009 &'()*:TU443; U231 +,-*:2095- 7262(2019)06- 0682- 09 +./01:A Influencing factors of seismic response of integrated transportation hub structure Han Xuechuan, An Shao, Zhang Yu, Liu Shuo ( Key Laboratory of Urban Security Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract:This paper seeks to address the absence of strict theoretical derivation for understanding the seismic response characteristics behind integrated structures of urban rail transit hubs. The study based on ABAQUS software involves developing a largescale three dimensional finite element numerical model of subway underground station soil surface building integrated structure; and quantitatively analy zing the effect of surface building type, surface building height, surrounding rock mass type and seismic wave spectrum characteristics on the seismic response of integrated subway station structure. The results show that the integrated structure of urban rail transit hub has no significant influence on the natural vi bration characteristics of the system, which are mainly related to the properties of surrounding rock and soil; the dynamic characteristics of the integrated subway structure of the urban rail transit hub are mainly controlled by the types of surrounding rock and the spectral characteristics of seismic waves; the type and height of surface buildings have a limited influence on the dynamic characteristics underlying the integrat ed subway station structure of the urban rail transit hub; there occur torques in the integrated subway structure of urban rail transit hub due to the influence of surface buildings; and the factors exert greatly varying influences on the torque value of the center pillar. The research could provide a reference basis for seismic design and analysis of integrated subway station structures of urban rail transit hubs. Key words:transportation hub; dynamic characteristics; earthquake response; factor analysis; spa tial effect 2345: 2019 - 09 - 20 6789: (41877218) :;<=>?: (1984 - ) , ,¡¢,£,¤¥¦§¨,¦§©ª:« ¬,Email:tshanxuechuan@ 126. com。 土木工程·203· 06 ! 0 123,×: 683 çñ\ðñò] ª¦§ &%:¨ª ©ª«£¬®。 ,、 [1] 1 , 。 ( ) ´ÿ, ÚÛ¥¯°±² - ³´, ¡,¢£¤¥¦、 § µá¶·, ÚÛ¬ µá_¶§ ¸¹Ûº»。 ,¨©ª«¬®¯°£±²³ ,´ µ¶、 ·¸ ¹º»¼½。 ÚÛ¬ º», {·¸\ âã,ܼ½¾¿ÂÀ&ç¾\,Á ¾¿, ÀÁÂÃ,ÄÅ Æ 10 ÇÈÉÊ、 ÅÆ 17 ÇÈËÌÍÎ " ABAQUS Ú ÿ - þ - ÚÛ ±¡¢, Å ÏÐÑÒÓ、 Ô 6 ÇÈÕÀÖ×。 Â¥ÃÄÅÄÆ 1 ÇÈ。 ØÙÚÛ ,ÜÝÞßàáâã, äåæçèé, êëì ²£íîïºðñ。 òó, ôõö÷ º»。 øçù£âú´ ûÚÛ ýþÿ ¬ü ~}|Þßàá{, ðñ[ {çñ\ò]^_, `@ { ?>=<ÂÃ,òó,¾¿;[:/ö÷. Þ-^,。 +*-û¬Þßàá [2 - 4] ,Ò±ù)à:( ö÷^_ Ú - þ - ûÞß àá{, -¥ ÿ¬û [5 - 6] × [7] 。 ¸çñ\ðñ )'´, ÿÀ}| - - þ - {&%, à $¥Àçñ\î Þ , ç ù # ð ñ。 H. Mroueh ×[8] ¥ ÿ ¬¸çñ\Þßðñ; ö÷ÿ - þ - 。 ö÷*- - çñ\ [9] × þ - {Þßàá, ¬@¡。 @¡ØÙ $¥, \ê´ @ ¡。 ±ó, Ý" ABAQUS Ú - þ - ÚÛ À±¡ ¢,§ £¤ {®:/ðñò], !´Þ¥)'øç ·204·土木工程 Fig. 1 1. 1 1 Regional distribution and dimension diagram of integrated structures *-Æ 1,É»£¤Êðñò]。 (1) Ë: °± - ³ ´@¡。 # ùÌÍ- 684 Á Â Ã Ä Å ° ° Ç 29 È Æ , [7] , , , 。 ,, 。 (2) : 10 19 , [7] , 。 (3) : 《 》 [10] , 。 , , ,。 , [11] 。 , 。 (4) : Kobe Taft 。 SV ,¡¢ ¡£, ¤££¥ 2 。 ,Kobe ¡¢£¤¥¦§¨©¦ª« ¬® ,¯§°, ±² ³ 0. 7 ~ 3. 0 Hz,´¨µ¶;Taft · ¸¹º© KERN »¨©¦ª« , ±²³ 0. 5 ~ 6. 0 Hz,¯§¼。 1. 2 - - ½¾ ¿ÀÁ 310 m × 80 m × 120 m,ªÃÄ «¬ ÅÆÇ Å Mohr - Coulomb ® , ,ȯÉÊË,ÌÍ ÎÏ, ,ÑÒ 1。 Æ£ÊÓ±ÀÔ° °Ð Õ,֯РÑÒ 2。 Æ×ئ²ÙÚ ³ÇÛ ( C3D8R) ÀÔÜ , Ý ÞÆ ²ÙÚßئàÇÛ ( S4R) ´Õáâ, ã äÆئµ¶£ãÇÛ B31 ´Õáâ, å æçè R. L. Kuhlemeyer · é¸ê [13 - 14] ,¼ ë¹。 ìʺ»íîÇÛ [12] Fig. 2 ィº»íîئ±³ÀÔ。 𶧾Æñòó ´ÕÀÔ,ó¡ñòÆ “ ñò ” , ô¡ñòÆ input seismic waves Table 1 ¢ “ ¿õö ” , ÌÍ Coulomb ÷ø, ÷ø® 0. 4,çèùúûüýþÏ。 2 Time history curves and Fourier spectrum of ÿÀ 1 Calculated parameters of soil layers h / m γ/ kN·m -3 80 80 μ 2 000 0. 37 1 880 0. 36 E d / MPa C / kPa φ / ( °) vs / m·s - 1 vp / m·s - 1 183 411 30 36 16 8 185 278 407 593 土木工程·205· ´6 µ ¶·¸,:¡¢£ 2 Table 2 Calculation parameters of concrete dynamic constitutive model ρ / kg·m - 3 E / MPa 、 C40 2 400 32 500 C50 2 420 34 500 2 2. 1 - , , 3 。 3 , f = vs / 4H, 0. 869 0. 578 Hz, ¹º 685 - © 。 3 ª«¬ , ®¯ 。 3 «, 1 4 , ®°, ©¡«¥ ; ¯ ¡¥§ ©。 ± ¤ ²¢£ , ©,¤¥¦¨ ; - ¯ ©, ¯ ¯ ,© 4. 2% , 。 , v s ,H , 。 , ; , 。 , , 。 3 Table 3 Calculate natural vibration frequency of working condition and system 2. 2 Hz 1 — — 0. 573 2 — — 0. 886 1 19 0. 585 2 19 0. 903 3 10 0. 586 4 19 0. 585 3 Fig. 3 , Taft , , 1 1 - 1 。 2. 2. 1 ¤ - , ¡¢£ 4 1。 ¥¦§ - ¨ ·206·土木工程 Time history curves of relative horizontal dis placement and envelope diagram of relative horizontal displacement between floors for dif ferent building types 4 ®, 4 §。 4 4 «, ³ § ® ,¡«¥ ; 686 , 4% , , 。 5 。 5 29 , ,, F Z 、 F J 、 M W M N 1% 、4% 、5% 6% ; , , 。 , , 、 , 6% , - 2. 2. 2 4。 Fig. 4 Time history curve of station roof acceleration 4 。 10 19 4 。 5 , 3 。 Table 4 Peak acceleration of subway station structural floor / m·s - 2 / % 1. 50 1. 53 2 1 0. 95 0. 99 4 2 1. 03 1. 02 1 1. 23 1. 19 3 Table 5 5 Maximum internal force of center pillar in station F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m 6 100 476 802 16 7 050 375 903 35 8 110 513 1 882 30 F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m 6 020 456 762 15 6 950 382 913 35 7 990 518 1 904 30 e/ % F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m 1 4 5 6 1 -2 -1 0 1 -1 -1 0 5 Fig. 5 Time history curves of relative horizontal dis placement and envelope diagram of relative horizontal displacement between floors at dif ferent building heights 5 , 3 4 , , ; 土木工程·207· «6 687 ¬®¯,°:±²³´µ¶· ,10 - , 8% ,19 - , 26% 。 。 ] 7 }~&jc Table 7 Maximum internal force of center pillar in station 19 F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m 6 100 476 802 16 7 050 375 903 35 8 110 513 1 882 30 。 6 。 6 。 10 ]6 S}~BC F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m Table 6 Peak acceleration of subway station structural floor 6 350 471 743 12 / m·s - 2 7 320 407 959 32 8 440 575 2 114 26 / % 19 10 1. 50 1. 50 0 1 0. 95 1. 10 15. 8 2 1. 03 0. 93 - 9. 7 1. 23 1. 21 e/ % F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m 4 1 8 33 4 8 6 9 4 11 11 15 - 1. 6 ,, , , ; , , 。 2. 2. 3 Fig. 6 '6 , 1 2。 7 }~UVWX Time history curve of station roof acceleration 6 6 , 。 7 , 2 , 1 , 60% ; , , , 16% 。 。 7 ¡( ¢£) , ¤¥¦§ 7 ,¨© , ¤¥, , ª, 11% 、11% 33% , 。 , , , ·208·土木工程 : 4% , ;、 , 75% 。 , ¦。 8 , 8 。 688 8 29 Table 8 Peak acceleration of subway station structural floor D / m·s - 2 C4 / % 6 1. 53 1. 83 20 1 0. 99 1. 55 57 2 1. 02 1. 13 11 3 1. 19 1. 16 2. 5 9 F 。 9 -, F , 、 , 、 I J K J C 4 15% 、 30% 、42% 38% , I J ; 1 8 , ,) KJ 2。 +F 4, W。 7 Fig. 7 9 Time history curve of relative horizontal dis placement and envelope diagram of relative horizontal displacement between layers Table 9 * Maximum internal force of center pillar in station F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m G 3 260 349 434 15 G 3 800 195 413 34 G 4 360 392 1 190 29 A F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m G 3 670 429 570 10 G 4 320 137 256 22 G 5 010 429 1 693 22 A 8 Fig. 8 e/ % F Z / kN F J / kN M W / kN·m M N / kN·m G 13 23 31 - 33 G 14 - 30 - 38 - 35 G 15 9 42 - 24 A Time history curve of station roof acceleration 8 8 -, , U , ,LVW; , C4 57% , , ,W, XYW。 12 , C 4 75% ; D D , ,C4 57% ; F ; (, 63 F=>(, F=>。 土木工程·209· 6 ,:¡ 2. 2. 4 Kobe ( ) Taft ( ) [15 - 16] , 1。 9 689 ¢ , , 。 。 9 ,Taft Kobe , 13% 。 Taft , , 。 9 Fig. 9 Relative horizontal displacement timehistory curve and interlayer relative horizontal dis placement envelope diagram under different seismic wave spectral characteristics 10 。 , ,;Taft 48% , ·210·土木工程 Kobe , , 10 Fig. 10 Acceleration time history curve and fourier spectrum curve of station roof 690 Ì Ê Í Î 10 。 10 Table 10 Maximum internal force of center pillar in station ª 、 。 3 230. 0 2. 9 F J / kN 270. 0 358. 0 32. 6 : M W / kN·m 352. 0 456. 0 29. 6 [1] M N / kN·m 11. 3 14. 7 30. 1 F Z / kN 3 680. 0 3 760. 0 2. 2 F J / kN 135. 0 190. 0 40. 7 M W / kN·m 293. 0 419. 0 43. 0 M N / kN·m 18. 2 29. 1 59. 9 F Z / kN 4 260. 0 4 330. 0 1. 6 F J / kN 286. 0 369. 0 29. 0 M W / kN·m 1 130. 0 1 500. 0 32. 7 M N / kN·m 16. 7 25. 0 49. 7 。 . ¡ [2] [4] [ J] . ¬®ªª«, 2012, 52(3) : ¦, ¯, . £ - - §¨ ° ± [6] [7] [8] ¦, , , . £ - - ° ± ´µ 。 (3) 。 , . - - ·¸[ D] . ¡: ¡ª, 2009. Mroueh H, A full 3D finite element analysis of tunnelingadjacent structures interaction[ J] . Computers and Geotechnics, 2003, 30 , ¹, ¢ £. ; º»®¤ [ J] . ©ªª«, 2003, 31(7) : 757 - 761. ¼»½¦¦¾¦¿. GB 50010 - 2010 À§¢[ S] . ÁÂ: ¦ ®Ã, 2016. Li W T, Chen Q J. Seismic performance and failure mechanism of a subway station development software for nonlinear soilatruc [ 12] 2018, 22(2) : 765 - 776 Kuhlemeyer R L. Finite element method accuracy for wave propa gation problems[ J] . Journal of the Soil Mechanics and Founda tions Division, 1973, 99(5) : 421 - 427. [13] Ä. ¨»®¤¥ ¶©»®¤¥ª·¸ [ D] . ÁÂ: Á®ê, 2004. [14] ¡. ¢Å©Æ£ [15] ¤Ç¥, ¦§. ÈÉ [ D] . ÁÂ: Á®ê, 2015. [16] ª¬®, Ê 192 - 199. ¤« [ J] . ª¨©, 2018, 39(3) : 562 - 572. «, ¦¬. ®Ë , [ J] . ª¶ ®³ ª «, ture interaction analysis[ J] . KSCE Journal of Civil Engineering, , [ J] . ® ³ ª «, (3) : 245 - 253. , ² 2015, 34(6) : 1276 - 1287. [11] , 2014, 36(2) : 334 - 338. , , . 。 , 393 - 398. [5] , . §¨ [ J] . © ª ª «, 2012, 40 ( 12 ) : , ¥ , , 1773 - 1777. [9] 5% 。 (2) [ J] . ¦ , 2010, 26 ( 2 ) : [3] ¢[ J] . , . ¤, ¥, 201 - 209. 。 、 ¡, 2000(5) : 1 - 6. £ [10] (1) 3 130. 0 , 。 F Z / kN ,、 。 (4) / % , Ï 29 Ð « , Taft , 41% 、 43% 60% 。 ª Kobe 10 , ,, 、 3 ¡ [ J] . ®³¶®³, 2013, 33 (2) : ( ) 土木工程·211· 28 6 Vol. 28 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 11 Nov. 2018 1 , (1. 1 , 2. 2 , 1 , 100124; , 400000) ! ": , 3D 10 , FLAC , + + , 。 : , 11. 5 mm, ¡; ¢£¤ 0. 8 mm,¥¦§¨。 ©ª«, + + ¬®。 #$%:; ; ; ; ¯°; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 06. 005 &'()*:TU942 +,-*:2095- 7262(2018)06- 0625- 05 +./01:A Supporting effect of pipe shed on super shallow tunnels in fine sand stratum Tao Lianjin1 , Wang Zhaoqing1 , Yang Xifu2 , Bian Jin1 (1. Key Laboratory of Urban Security & Disaster Engineering, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. China Railway 23rd Bureau Group Sixth Engineering Co. Ltd. , Chongqing 400000, China) Abstract:This paper introduces a study designed to obtain the effect of the advanced support tech nology of the ultrashallow tunnel in the fine sand stratum. The study building on the shield tunnel of the No. 10 line on the tunnel section of the Beijing metro new airport line involves a threedimensional numer ical analysis of the excavation process of the upper half crosssection soil using the FLAC 3D finite differ ence software; and, combined with the onsite monitoring data, an investigation into the effect of ad vanced support technology employing deephole grouting, pipe shed, and advanced small duct grouting on controlling surface settlement and influences of the excavation of upper soil on the existing lines. The results show that the excavation of the upper soil finally produces a single groove shape, with consequent settlement amount of up to 11. 5 mm and the occurrence of the maximum settlement directly above the middle two guide holes; the longitudinal maximum ridge of the existing cable structure is 0. 8 mm, ade quate for structural deformation. The practical engineering verifies that advanced grouting technology u sing the combination of deep hole grouting, pipe shed, and small duct provides a better application effect in controlling surface settlement. Key words:tunnels; surface subsidence; hole pile method; advance support; numeral calculation; onsite monitoring 2345: 2018 - 09 - 30 6789: :;<=>?: (1964 - ) , , edu. cn。 ·212·土木工程 (41572276) , , , , : ,Email:ljtao @ bjut. 626 0 Ì Í Î Ï Ð Ð ª« Ñ 28 Ò ®, ¬È ¯ , 58 , û ¢ 、 ¢ 、 ¥¢ 、 ¥¯¬È 5, 、,ý , [1] 。 ,Èd [2 - 4] 8 。 d ,È 160 m ( [5] Æ 。 h [6] , Èd (È d ,。 h 3. 6 m s > 5. 4 ~ 16. 1 m 2 , > 3. 6 ~ 5. 4 m ² 、 5 c é 。 , [10] È 。 §È , þ ¢ 。 , 5 5È þ ,16. 1 m , ¢ È , ³´ , µ¶。 ©,A 5· ¯ ´ ,¸¹, ¸ È, È º¶,,·È 。 »È¼¯, ¡½ ¾ º ¿, 。 ¢ý £,µ¶À + È + È ©¾ 。 t d , 。 ² È,t5 。 1. 07 m。 ¢£ , > 0. 5 ~ [8] 5Èd [9] 600 mm ¢È ¡ ° ± A [7] 。 , À,À£Á¨ ,» 50 mm,À 0. 8 m × 0. 8 m, » Å ¡5µ。 0. 5 m,ÃÄ¢ - ¢¤, 1 ¥¦ ¢ — 、û£, û , ¤Æ¥¦, §¡。 ¢ , 5, 264 m, 60 m。 3. 5 m,z 。 ¨©, 1。 0. 5 ~ 0. 8 MPa。 ¢¡Å 108 mm@ 400 mm È, 5Å , ¥ 10 c ( ¤±、¦¶¢È§¨d, È ±¡Å、 £© 。 ¢ 10 c ƪ È«( 60 m, Ʊ¦¡Å, ÖÇ® È¡Å,È5 ¤Å ¿。 , ÈȬ ±¡Å、£©,£©( 2 m。 É¾È ,È£®º¯° 1∶ 1 ¢½。 180° ¡ÅÈ ,ɱ, ʨ。 È DN32 mm × 2. 75 m ÁÈ, ( 2. 5 m, ¥ ¦ Å , Ë ± 400 mm ( Ø 200 mm) , ² § ¨ , © ³ Å ° ª ³ 10° ~ 15°,È«¢, ¥¦Ç® 0. 3 ~ 0. 5 MPa。 ¢¨´5, 1 Fig. 1 New tunnel cross section ¨´, ¿, µ , º¶µ 土木工程·213· ¹6 º 。 。 3 Table 1 ¤ + + ¤ d,²d( 1) 、 ¤( 2) 、¤ ( 3) 、 ¤ + + ¤( 4) 。 FLAC3D ± 60. 0 m, à 45. 8 m。 , × x z ,× y Fig. 2 3. 2 ,× 2 。 2 , μ 1 920 5. 5 4. 1 0. 20 5 15 1 900 18. 9 9. 7 0. 28 0 25 © 2 050 74. 1 30. 3 0. 32 0 38 ¤ 1 900 1 520. 0 781. 0 0. 25 600 31 1 900 21 000. 0 16 000. 0 0. 25 — — 9: c / kPa φ / ( °) 13. 1 mm,¨ª 10. 2 mm, ² ·ª¡, ¨ ªÝ«¬ 20 mm 。 » ¢®¦Þ¯, ¨ ¦©¤ ,¨Þ¯ª 0. 8 mm, »¨Þ¯ ªß¨°¨Þ¯ª, Ý»¢Þ¯ ±«¬ 2 mm 。 Ð d¢¢à²¨£³´, ©ÚÀ²á Шµ,¤¶ :¡,。 3D model 。 Ø : , 9:、、©。 : - Ù , ÚÛ , 。 ¤ : ¤。 , 。 , ¡ 3. 3 G / MPa K / MPa ρ / kg·m - 3 , 1 Physical parameters of soil layer : 3. 1 627 »,:Qd 3. 3. 1 Ü: ,¢ 1。 3 Fig. 3 Vertical displacement 4 £¤,¥ à ¤ 13 m 25 m :»¢ , ¢ 3 。 3 ¦,§,:¨ ¦©² , ¨ª ·214·土木工程 s z , ·¥ d,¦ 4 。 4 §, © 1 , ¨ ª ¸ 45. 2 mm,© 4 , ¨ ª 10. 2 mm, ¨ 1 ¨ ª 77. 4% 。 ©,¤ + + 628 î ï ð ñ 。 ò 。 ò ô 28 õ ó È©·²ËÌÅÆ º¹§½¾¸¹, º¹©·Éà 5 ~ 10 m,Í©·Éà 10 ~ 20 m, ο³´¸Ï¿ ©·,Ы¨©·Ñ 6。 Fig. 4 3. 3. 2 4 Surface settlement deformation of four working conditions Fig. 6 5 。 5 , 4 , 1 ~ 3 , 5 m , 10 m , ¡¢££¤¥¦。 4. 2 4. 2. 1 6 Vertical deformation monitoring of tunnel structure ¨©ÒÓ°±Ô 7 。 ÕÖ 7 ,׬®ØÙÚ,׬®´Û ÂÜÝÞ°±,°±¢§ 10. 9 mm;ß ¬®ØÙÚ,߬®´ÛÂÜÝÞ° ±,°±¢§ 10. 5 mm,à×áß ¬® ,°±â; ¬®ØÙã, °±¢§ 11. 5 mm,äå°±¦ 20 mm Fig. 5 4 4. 1 5 æ。 Vertical deformation of existing cable structure of four working conditions Fig. 7 §¨©ª«¬®¥¯ ¢,²¬®³´µ¶ °± §,© ·¸¹º¹, 20 m » ¼½¾¸¹ 13 ¿©·。 ³´º¹À Á¬®Â¼、ì®·º¹ 15 m Ä。 ÅÆǼ¨©·¸¹ÈÉÅÆÊ 4. 2. 2 7 Surface settlement deformation ÅÆ Ç¼çÀ JLC501、JLC502 ·( 6,JLC501 §ßèéê·º ¹,JLC502 §×èéê·º¹ ) ë ìÕÖ,í Úɧ t,ÅÆǼ§ s y , 土木工程·215· 6¿ 629 ÀÁÂ,Ã:ñòó²Øôõö~}ßÀ 8 。 ßàáⶬãà。 ÈäåÍ˲ ³´µæçèé, êëì¼½¶ìí îï ðÌ,æç²³´µ。 6 (1) ñòó²ØôõöÈ÷øåÍ ùúû¢üýþÿ + ~} + ¥~ô|þÿ{ [,²³´µ©\ 11. 5 mm,´µÐÑ Fig. 8 !8 ÒÓ]ÈÔ。 -./01234+, Vertical deformation of existing cable structure 8 , 40 ~ 80 d , , , 0. 15 mm / d。 , 100 d (2) , ©\ 0. 8 mm,_`°±。 Ñ Ð @?ÐÑ。 º (3) üýþÿ + ~} + ¥~ô|þÿ{ [û¢ =<, æç ôõö> ²³´µßÀ;,´µ©_`æç°±, :¬ãß。 , ¡¢, £¤¥, ¦§, IJKL: ¨©ª«¬®¯°±。 [1] 5 [2] ^ä , , . ô|~} ¢[ J] . , 2006(8) : 58 - 60. . ¦~} þÿô|{[ /úû õö , . ¦~}:/ / [ J] . ä / ú, :/û¢[ J] . /..-( Ç,.) , 2006 (5) : 85 - 87. ²³´µ¶·¸¹º 9 。 »¼½¾¿À [3] 2003(12) : 80 - 81. [4] . ~ } [ C] / / ôõö /úû¢ .º/ú.²+/ú¸, å/ ú.¨²+/ú¸, . ÎÓ º²+/ú.[º{[*( +) . : [5] .º/ú., 1999. Pearse G. Gorund treatment[ J] . World Tunnelling, 1996 (4 ) : 100 - 107. [6] . ²)(+~} ¢: è¢@£., 2017. [7] !9 Fig. 9 {[¡[ D] . è ¤¥. ó¦²Øô¦~}{[û¢º¡[ J] . §¨ ®¯, 2017, 61(12) : 101 - 104, 119. '()*BCDE?F60>GH Comparison of simulated and measured results of surface subsidence 9 Á, ²³Âôµ©ÄÅÆ ·,Ç ¶·ÈÉÊ, ËÌÍÎÏ, ´µÐÑ ÒÓÈÔÕÖ×, « ¬ Peck ²Ø´µÙÚÛ,Üݶ·ÅÞ ·216·土木工程 [8] ©. ¦~} ªåõö«:/{[[ J] . ,{¬ -, 2016, 13(34) : 59, 61. [9] ®¯, ° ±, ²³. ~} ¡¢¨æç{[[ J] . [10] ¶ · ¸. þ ÿ ~ } ²´µ«:/ , 2016(9) : 75 - 78. ¹º»¼½ßû¡ [ J] . ²+¾Òº/ú.-, 2014, 10( S2) : 1853 - 1859. ( MN ) 24 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 3 Vol. 24 No. 2 Mar. 2014 , , ( , 150022) ": 。 , ,, ! ¤¥¦。 ¢§¨,©¦ª«¬®¯° ±²,³´。 ¡¢£ #$%: µ¶·¸¹; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095- 7262. 2014. 02. 022 &'()*:TU375 +,-*:2095- 7262(2014)02- 0211- 05 +./01:A Design method for reliability for reinforcedconcrete members exposed to fire QIAO Mu, GAI Fangfang, ZHAO Jitao ( School of Sciences, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper follows from the need for an alternative to fire resistance design of conventional reinforcedconcrete member which fails to provide scientific explanations o the uncertainty occurring in projects. The paper proceeds from the perspective of the structure reliability index,uses cohesive function to reduce the order of performance function of structure resistance as indicated by higher order integrals, and produces a novel fire resistance design with a relatively simple calculation. The calculation shows that this method combines the advantages of safety factor and reliability and thus promises an application in fire resistance design of building structure. Key words:reinforced concrete structure; fire resistance design; structural reliability analysis [1] ¡ ¢ £ , ¤ ¥ ¦ § ¨¥©ª«¬®¯® , °± , çè ²³´µ¶·¸ 。 ¹º »¼ , ½¾¿ÀÁÂ÷ġ , ÅÆÇÈ Ü÷øù ¦À·ÉÊË 、 。 ¦é ê ë ì í, î ¹ Ð âèïðñòáóô´õ 。 ö [2] ú¼ûüÀýþ¯ÿ~ ÌÍÀ Î Ï , } ó è é ç è | { 、 [ \ ] , ÔÕÖ ´ Ð ÌÍÀÎÏ 、 Ð ÑÒÓ × Ø Ù Ú Û。 Ü Ý Þ ß ´ ^ , _` @ á ? >=< ; : / . û ü - , 。 +*è) ( ' & % $ ñ # ú ¼ " ! è , 0 àá â ã ä, å æ Ù 1=! Ð ¹.2º»¼:345678 2345: 2013 - 10 - 08 6789: :;<=>?: (11202070) (1978 - ) ,,,,,:,Email:qmqmqm23@ 163. com。 土木工程·217· 212 Ø Ù Ú , 、 。 , 。 , , 。 1 1. 1 Û µ P( a - ε≤γ≤a + ε) ≥1 - ¥ a - ε = 1, P(1 ≤γ≤2kμ γ + 1) ≥1 - P S ≥1 - ,, ¡¢。 , , £, ¤,£²¡¥³´¦ µ 。 ¥ W= ²¡¥。 Æ Ç, γ = R / S, ©Ïª (2) Ä, [3] R S ¼²¡¥È¤: ∫ f ( γ) dγ = ∞ γ 1 ∫ [ ∫ Sf ( γS) f ( S) dS ] dγ, P = P( γ ≤ 1) = ∫ f ( γ) dγ = ∫ [ ∫ Sf ( γS) f ( S) dS ] dγ。 ∞ ∞ 1 0 R 1 ∞ 0 0 S 1 f 0 R 2 (2) ¹³ γ ¦´«¬ Ð, ( 2 1 - δγ 槡 ) PS 。 1 - PS (3) ¦, ¹³Ñ´Ò°¢¤ 1 ≤γ≤(2k μ γ - 1) ,γ Ç μR μR 2 μR + σ = (1 + δ2c ) = γ c (1 + δ2c ) , μ S μ3S S μ S μ S ———¦´; σ S ———ª²³。 : ∫ Sf ( γS) f ( S) dS。 P S = P( γ > 1) = 2 μγ ≈ ∞ 0 (1) Æ:γ c ———Ʊ ¹³; μ R ——— ¦´; ¹³¥³ f γ ( γ) = 2 ÊË(2) ¼ (3) ,£ μ γ ®¯ ¾¢¥³È ¤ f R ( R) ¼ f S ( S) , ¾¼¢É, Ä 2 μ γ [ δ γ + (1 - k) ] , ( kμ γ - 1) 2 μ γ ≤1 ¹³¤ Æ:γ——— ¹³; R——— Ç; S——— Ç。 2 μ γ [ δ γ + (1 - k) ] 。 ( kμ γ - 1) 2 2 ÂÃ Ç 2 μ δ P S ≥1 - 2 2 γ γ 2。 μ γ δ γ + ( μ γ - 1) ¹³, Á¶·, Á [2] 。 Ç ¹³¤ μ γ [ δ γ + (1 - k) ] , ( kμ γ ) 2 W k ´Ä´Í, Î (1) Ä: ¶· ¸« ¹³º» ¼ 。 ,½£ , ¾¼¢ª ¿ÀÁ  , ÄŦ à E[ ( γ - a) 2 ] 。 2 ε Æ:μ γ ——— Ç γ ¦´; δ γ ——— Ç γ ǹ³; k ———§¨³。 ÌÄ ¤£ ¥¦。 § ,¨©ª«¦¬®¯°± Ý 24 Þ Ü γ S R2 £ μ R ¼ μ S ´µ¶Ó·¸ÔÕÄ S2 γ c ≤1 [ (1 + δ ) - 槡 2 S Æ:δ R ——— ǹ³; δ S ———ǹ³。 ©¾¼¢ÈÖ (4) º ] ( δ2R + δ2S ) P S , 1 - PS (4) ×, ¹« ¹³Ò°。 ¢¼¾¦» ¼½¾ÈÖ,¥ γ c = μR , Ä¿ÀÁ μS êĤ ÊË¡¢£¤Ä E[ ( γ - a) 2 ] P( | γ - a | ≤ε) ≥1 - , 2 ε ·218·土木工程 γc = 1 + β 槡δ2R + δ2S - β2 δ2R δ2S 。 1 - β2 δ2R (5) ½2 ¾ 1 2 ¿ À,Ì:·Á φ( t) 。 , μ R ≥γ c μ S 。 Xj , Xi φ i φ j φi X i + φj X j = X2i + X2j 槡X + X 2 i , n , Z = ( x1 ,x2 ,…,x n ) , , Z n : 1 2 { [ ( xg ) σ ] } = g( μ1 , μ2 ,…, μ n ) = β ∑ 2 i =1 i n 2 xi β∑ φxi σ xi 。 ,Z = g( R,G,Q) = R - G - Q, R、G、Q μZ = μR - μG - μQ , σZ = 2 μ 2 2 R σ +σ +σ , 2 R 。 2 G 2 Q μ 2 2 G μ 2 Q γ Q = 1 + φQ δ Q β, , } 1 ln 1 ∑ exp( - a T R i ) , aT m i =1 m [ ] (8) :R i ———¥¡¢¤; a T ———¦ § ¥ ¦ ª ® §。 ¨©ª« ¨¬, (8) ®¯°¬¨°。 ± ± ² ² ³ ³ ¡, ´ ¨ l = 4 0 m,²²µ¨ b = 300 mm,¨ h = 600 mm,¶ ¾¶·¦¼ »§°。 μ R (1 - φ R δ R β) = μ G (1 + φ G δ G β) + μ Q (1 + φ Q δ Q β) 。 γ G = 1 + φG δ G β, R =- ª«, (1) »¡¶·¦¼¸ ½¹º°,®;(2) » γ R = 1 - φR δ R β, , , º μ G = 9 54 kN·m, σ G = 0 668 kN·m, μ Q = 36 078 kN·m, σ Q = 8 406 kN·m, ISO834 © 2 2 2 μ R - μ G - μ Q = β 槡σ R + σ G + σ Q = β( φR σ R + φG σ G + φQ σ Q ) , ´¥ 0 9% , C30 , · ¸ µ ¹ ¨ d = 30 mm。 ¢ ¦ § ( Rg ) σ + ( Gg ) σ + ( Qg ) σ = 2 ¦§ ¨©ª。 2 i =1 , 。 ¡¢ ¯£,¤ = 槡X2i + X2j 。 2 j (7) , ¦§¦§ G、Q , ¥¥ σ R 。 «, ©¢¤ ,¬¨® 2 2 φ j = X j /槡X i + X j = X j / X, 2 2 φ i = X i /槡X i + X j = X i / X, 213 ¬¨, ¿ (1) ¿¡ÀÁ ¹º ,¢Â A s = (600 - 30) × 300 × 0 9% = 1 539 mm2 , (6) ξ= ¾ α s = 0 154,ÃÄÅ ¡ ¢ ¡, £¤¥ ¦¼Â»§ M u = α s bh f cm = 0 154 × 300 × 570 2 × 16 5 = 2 0 247 7 kN·m, σR , φR = 2 2 2 槡σ R + σ G + σ Q σG , φG = (7) 2 2 2 + + σ σ σ Q R G 槡 σQ 。 φQ = 2 2 2 槡σ R + σ G + σ Q , As fy 1 539 × 310 = 0 169。 · = bh0 f cm 300 × 570 × 16 5 Æ[4] , { μ R = 279 9, δ R = 0 1 。 ISO834 ª«¼¤¡²²¨¬Ç È 1 ¤。 §ÁÆ [2,5 - 6] , ¡¥ É60 minÊË 3 1 1 μ R = - ln exp ( - a T μ R i ) = 98 76, aT 3∑ i =1 { [ ] σ R = μ R ·δ R = 9 876 , 土木工程·219· 214 ½ ¾ ¿ ´ À Á φQ = µ µ à 24 Ä Â σQ 槡σ + σ + σ 0 647。 2 R 2 G 2 Q = 8 406 2 2 槡9 876 +0 668 +8 406 2 60 min β≥3 2, γR = 1 - φR δR β = 1 - 0 69 × 0 1 × 3 2 = 0 78, γG = 1 + φG δG β = 1 + 0 05 × 0 07 × 3 2 = 1 01, γQ = 1 + φQ δQ β = 1 + 0 65 × 0 233 × 3 2 = 1 48, 0 78 μ R ≥1 01 μ G + 1 48 μ Q 。 β≥3 2 (8) , , 60 min, , I ,,(8) ¡ 。 β = 3 2,, , 。 1 1 μ R = - ln exp( - a T μ R i ) = 95 13 kN·m。 aT 3∑ i =1 3 [ ¢, ] 279 9 kN·m > 95 13 kN·m,。 3 £¤¥¦§ §。 ¨©ª« 1 Fig. 1 Beam temperature distribution « , , ®¯° ISO834 , σR 槡σ R + σ G + σ Q 2 2 9 876 2 槡9 876 + 0 668 + 8 406 2 σG 2 槡σ R + σ G + σ Q 0 668 2 2 2 ±。 = ² ´µ°¶ 2 = 0 690, ®§³。 § , · ¸¹,¥¡。 : = 2 2 2 槡9 876 + 0 668 + 8 406 ¬, « ·220·土木工程 [6 - 7] [5] , 60 min (2) φG = (10) (9) , , 3 471 2, } (9) φR = = [1] = 0 050, TERRO MOHAMAD J. Numerical modeling of the behavior of concrete structures in fire[ J] . ACI Structural Journal, 1998, 95 (2) : 183 - 193. [2] ¢£¤, ¥ ¦. º» §¼¨ Å2 Æ bility analysis of reinforced concrete beams under high temperature (1) ———、、 [ J] . [3] , [ C] / / 2010 Third International Joint Conference on Computational . [ M] . : Science and Optimization ( CSO2010). Huangshan: [ s. n. ], 2010: , 1993: 37 - 65. [4] [5] [ D] . . , 2011: 31 - 33. , , , . : 327 - 330. [7] . GB50010—2002 [ S] . : , 2011. , 2011, 32(8): 997 - 1000. [J]. [6] , 2008, 38(4) : 98 - 103. 215 ,: ( WANG ZHENQING, QIAO MU, ZHU DALEI, et al. The relia ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 194 ) 。 ) Z 、 ,« ( ¡。 ¢£¤, ¡, ¥¦§¨ [4] , 2007, 21(4) : 55 - 57. , , . ·[ J] . [5] ¸ ±¤, 1987, 11(6): 27 - 34. [6] ¨, ¹, º . ¢ ´¡, 2010, 8(4) : 5 - 8. [J]. , . »»¼® [7] , À, , . Á°[J]. ¢ : [1] [2] [3] °. ¡¢ ¤, 2011(2) : 16 - 18. [8] ¢£[ J] . £ ¥¦°, §, ¨©ª. ½¾[J]. ¯¿, 2008, 22(2): 157 -163. ©ª ¬®¦¯。 [ J] . ¢ , . ÃÄ » , 2012, 26(5): 5 - 8. ²³ [ J] . ±¤, 1994, 18(6) : 402 - 407. , , ±, . ± [9] ²³ ¢£« ¶, , ¬, . ¢£ ²¢£ ( ) [ J] . ¢, 2013, 25(1) : 53 - 57. [ J] . ´µ±¤, 2006, 28(3) : 219 - 223. 土木工程·221· 26 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 7 Vol. 26 No. 4 July 2016 , , ( , , 150022) ! ": , , ABAQUS - ,¡¢£ ¤ - Mises ¥¤,¦§¡¢ ¨ , © ª £«。 ¬®¯: °±²¨ ³´ 0. 92 µ,¶·¸¹º³± , »¼½¾¿ÀÁ ·。 ÃÄ © ªÅÆÇ·, È ÉÊË 80 min ¼Ìͪ·ÎÏÐ; Ñ ÒÓÔÕÖÏÐ,ׯ³¶ØÙ。 #$%:; ; ; ; Ú; - doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 019 &'()*:TU391 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0448- 06 +./01:A Thermal stress of overhang type end plate connection nodes of steel structure in fire JIANG Fengguo, ZHENG Zhongyuan, LI Guo, KONG Chao ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is an effort to investigate the effect on the node force performance by the ther mal stress found in steel structure exposed to the fire disaster, together with the proportion between ther mal stress and total stress. The study consists of simulating the temperature field and thermalmechanical coupling of overhang type end plate connection nodes using the finite element software ABAQUS; working out the thermal stress deformation figure and the thermalmechanical coupling Mises stress nephogram; analyzing the thermal stress accounted for the proportion of total stress in the fire; and changing the rela tionship between the deflection of steel nodes in the fire, The results show that the thermal stress of over hanging end plate steel node in the fire accounts for more than 0. 92 of total stress, greatly weakening the mechanical properties of the structure in high temperatures, in which case the main contributor to the steel node failure is excessive thermal stress. The midspan deflection in framework increases sharply in the fire until it fails due to the excessive deflection resulting from 80 min fire. But no failure occurs at normal temperature, showing that high temperature is extremely bad for steel structure. Key words:steel structure; fire; endplate connections; thermal stress; finite element method; heat force coupling 2345: 2016 - 06 - 02 6789: ( LBH - Q13141) :;<=>?: (1977 - ) ,,,, 126. com。 ·222·土木工程 ,¡: ¢£¤¥¦§¨©,Email: jiangfg123 @ $4 # 0 "!Æ,:Ä «+)Ô('*&²¼ 449 « + ) Ô ( ' * & ² ¼ ßà。 , , 。 [1] 、 、 , Äç 1 1 1 ©å{ª«¬ 1 / 2 } ®¯Ç|, ,,¡¢£ ¬°±´µ¶·á²(³´*&, ^Î ¤¥¦。 Ϻµ §¨©ª«¬®¯ ,°±,¨©²³´µ¶·«, ¸¹ Q235H ,̶á H244 mm × 175 mm × 7 mm × 11 mm ,·á 3 000 mm。 º»¼½¾¿, ÀÁ¼  。 Å ^̶á H250 mm × 125 mm × 6 mm × 9 mm , GB50045—95《 Ð ÇÈÉÊËÌÍ 》 , Ñ M20 ¹º}*&, »¼ 15 kN ÃÄ Æ GB50016—2006 《 Ç È É Ê Ë Ì Í 》 Î Ï ¹ÉÊÒÓÔÌÕÖ× ÀÜÝÞ,¼ ØÙ ÚÛ ßà¹ÉÊÁ áâãßà¼。 ·á 1 350 mm,('`á 16 mm, µ 10. 9 ¸ ½-。 ËÒÓ,¾²('¿+, ËÁÂ}üÒ, ²Î À.ºµ Ï ®¯Ä¶ÅêÆ 1 Ç。 äÛ , ѹ É Ê ß à Ö × å æ ç èé , êëì [2] íîç×↓ ðñ ò , Î Ï · ¿ ó ô ñÀ , á¿õÕö÷Íø 。 ëì [3] ù¹úòûüý«£þÿ~}ç ßà ,|ç { [ \ ] « ^ °Ë_ ð`« £ þ ÿ ~ , á Õ @ | Ç È ?>ö÷ç=< ; 。 ë ì [ 4 ] : Ý | / . a ¶·« ¥ ¦ , | -° Ä ² « ¥ ¦ , Î Ï ¥ ¦ 。 ëì [5] ßàÁ¨ , ³ ª « ó ô Ó , ¥ ¦ , ¨©á ¥¦ , . +£¤ ´µ^¥¦ 。 ëì [6] } á,  ßàç ¶ · « * | °ªªÂ}á ô , æ ª~ £þ 。 ë ì [ 7 ]  © ªÊ } , ö ª °·ª øÑ b ªªª Ê 。 ë 1 Fig. 1 ªøÑ °É , ɪ , ©ç ²Ä¶Å 1 2 Specimen of tests ABAQUS ì [8] Çç{³ ÈÉÊ·}Ç|±, ËÈ©åÌ& | , Ç ç @ |Í,ë©åËÈá:ÂÎϼ | { ¸ ÊÓý , ç ¡ Ó ý * |Ê¢} 。 ¹ÀÁ£¤¼ þ¥¦¼ ¹ ßà, ßàÓ§,¡,¨ãÂÄ È å 50 W / ( m ·℃ ) , Ð ¢ Ñ Ò È ε É á 2 0. 85, Ó Ô Õ - Ö % × Ø Ù È É Õ á 5. 67 × 10 - 8 W / m2 ·K4 。 ABAQUS Ķſ{¯ Úá:Ú²{¯ÛÜ «|±,µ 土木工程·223· 450 Ï Ð Ñ Ò Ó ¹ Æ 26 Õ Ô C3D8R , DC3D8 。 , EUROCODE3 [9] 。 , ,, , 0. 15 [10] , 。 , τ t = τ cr = ± μτ n , :τ t 、τ n ——— (1) ,kN; τ cr ——— ,kN; μ———, ,。 1 3 Fig. 2 ,¡¢,£ ¡¤ ¥¢£。 ¤¥¢¦ ¢, § ISO834 ¦ § ¨©¨ª,© Deformation characteristics of structure ° ÆÇ, ¥Â ¬ÈÉÊÈ ÆË,øÄÅ̳´: Ƭ, ÍÎ ¶;ÆÏ,ÇÈзº 10. 8 mm;ÆÑ,Ç ¢ÒÓ¬Ðɨ²·º 3. 0 mm / min。 2 2 1 , ÔÕ ¢ Ö×Ê£ ¢¡É¼;ØÙ :θ———ª tmin ÜÌ , Í Ý ¤ ¢ Ü Ì º ² , ISO834 ¦§·¼¢ÞÁÄ 3 ÅÃ。 θ = 345ln(8tH) + θ0 , (2) «; θ0 ———¬®«,¬¯® 20 ℃ 。 1 4 Ú¸¹, ËÛ² [11] 2 ,Å ¯°±ª£, ²³´ °°µ。 , «¯ª [12] ± : a (1) «¶³´¯ª。 (2) « · ² ¸ ³ ´ ¹ 。 µ ¶ ¢ 100 min , « · ² ¸ · º ± » ¸ « ¹ ¶ ¯ ª , « º ² ³´ 。 d δ l2 = , dt 15h (3) :δ———«°¹»,mm; l———«¼,mm; h———«½,mm。 b ¿ÁÀ·à À·ÁÄ 2 ÅÃ。 ·224·土木工程 (3) «·¼½¾¾¿À·, l2 。 δ≥ 800h (4) ¢ 13. 34 min 3 Fig. 3 Temperature field of steel node ßÄ 3 à à¥, Ç Îá©âÌÐÛ, Í Ùã ¹4 º »¼½,¾: ¯¢¿ , 。 , , 451 , , 。 , , a , , § 。 2 2 , , ,, ¡¢¡£, ¤ ¢£¤¥¦¥,¦§¨ , § ©。 ¡ª «§ 4 ¨。 b Fig. 5 § 5 ISO834 Thermal stress distribution under ISO834 standard heating up curve ISO834 ª«©¬®,° ¸¹ ¶º«§ 6 ¨。 § 6 ,° ¸» ¹ ·¼ ¸ ¥。 Fig. 4 2. 2. 1 4 Stress formed by internal thermal distribution ISO834 a ,´¥±¥, , µ²³ ³¤¤,·,´¥ 2 3. 768 × 10 MPa。 § 5 , ³¤ , ° , ¶´´¥ 2 µ 3. 22 × 10 MPa。 ¨, ¯¢ Mises §,«§ 5 ¨。 ,©¬® ISO834 ª «©¬ ® ¯ °, ¬ ABAQUS ± ² § b Fig. 6 6 Stress of temperaturetime under ISO834 standard heating up curve ¸ 土木工程·225· 452 · ¸ ¹ º 2. 2. 2 - , ISO834 - Mises , 7 。 Mises , 。 » ¼ ¼ ¾ 26 ¿ ½ 8 ,ISO834 0. 94 , 10 MPa, 150 MPa。 , “ ” 。 0. 996, 。 , δk 9 。 Fig. 7 7 ISO834 ISO834 standard heating model under stress neph ogram ISO834 , 8 , 2 : = / 。 Fig. 9 9 IS0834 Deflection of midspan under IS0834 temperature curve and room temperature 9 , , ¡ 2. 53 mm, ¢。 ISO834 £ ¤ ¥ ¤ 。 ¦ ISO834 , ¤£ § ¨ “ ” , © 11. 3 ~ 30. 0 min ,£ - 1. 9 mm a , 。 ISO834 , 20 min £ , “ ” ª。 «¬, ® 10. 8 mm £ «¬。 9 , ®¯° 80 min £, ± ª«¬。 3 b of ISO834 ·226·土木工程 ,, ³ 8 ISO834 Fig. 8 Curves of thermal stress under temperature (1) ² , £¤。 (2) ¡´¢µ¶ Î4 Ï Ðѹ,Ò: , , [4] 。 (3) [5] ¸¹ , 0. 8 , [6] , , [7] 。 (4) ISO834 80 min , [8] , , 。 [9] [10] ¥¥¦, 2006, 35(3) : 367 - 371. . ¯ [1] [2] [3] HIROSHI TAGAWA. ¢[ J] . £¤ §. ¥¦, 2011, 41(12) : 20 - 23. . ¯°±²³´ µ¶·¨©[ J] . ¼ª ¿. 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Ì :Ì ( ÄÍ ) 土木工程·227· 28 1 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 1 Vol. 28 No. 1 Jan. 2018 1,2 1 1,2 , , (1. , 150022) 2. , 150022) B C: , FDS 。 , ¡¢ £,¤¥¦ 3 §¨©§ ª。 3 ~ 6 § «¬® ¯°±²³ 252、 157、82、64 s,°±²³ 23. 9、62. 8、94. 4、181. 0 s。 3、4 § 5、6 § ´µ¶·,¸©§ ¸©§ ¶¹,©§ 。 º »¼ ¨、、 ½。 ¾ ¿ À®ÁÂó Ä。 DEF:; ; ; «¬®; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 01. 022 G-HIJ:X928. 7 Ð; ;W p¶ -à ¶ [ pX¾Uv, p 。 +¶ÉÊUj, ^[;W6 gh,< 1、2 p®,pÑ á¾ UÉÊ,k¾X[,X[p¶ MÉÊ。 +p¶É Fig. 4 4 Visibility of two fire types under skylight opened and closed respectively Êj,< 4d ^[6W®, +¼ghô 6 p v 1 10 m;1 p 2. 2 30 m;1、2 p;W6À [ 4a X[;W 350 s áv ÂÄà 10 m ,+ghôìÒ , \n。 ,ìÒà CO 5 [;W6À 1 200 s CO gh。 5 , ;W , Ê0k Û- à CO ¶ áO YZ, ^[ 1 p¼A, 。 ;W6ÀÈ[> 土木工程·231· 1 117 ,: , ,; CO , CO 。 CO -4 2. 25 × 10 , 0 ~ 0. 6 × 10 - 4 , 3 , -4 2. 25 × 10 。 , 3 , 。 5 1 200 s CO Fig. 5 CO concentration distribution of two types of fire for skylight opened and closed at 1 200 s 6 CO 。 CO , , CO , 300 s , 3 ,2 , CO ; , 1 , CO , , ;, 3 CO , 3 。 , ·232·土木工程 6 Fig. 6 2. 3 CO CO concentration of two types of fire under sky light opened and closed respectively 7 1 200 s 118 ¶»gh。 7a 7c i, ;W »} CO r 3 Öl¶päp, X[ ¾!| ,® »¶ 5r »¶ÌúM 3 p5,  ^[3#ÈÔ[p 3 p5ô0 »¶。 p3 3b 3d i,;W6À, o ^[3#ÈkÔ[pÊ0 »¶。 28 ¡ 3p³»5~U¾Â^[3; <Â^ [3 3 p®,hp»úp 。 8b 8d ,;W6À,<Â^[3 Ô[p 3 p ®, h p » ú v à » 60 ℃ ; ;W6À3k³»v, Â^[3Ô[p 3 p|¡。 »¶ô} |YZ,X[3X »¶×, 7 Fig. 7 1 200 s Smoke temperature profiles of two types of fire for skylight opened and closed at 1 200 s 8 x[3y;W6À 1 200 s ¶» X。 8a 8c , ;W ,y[3 2 p5p»ú ó~ p§», »- 150 ℃ ;X[ 8 Fig. 8 Temperature variations of two types of fire under skylight opened and closed respectively 2. 4 \n])óAFi\n]): ì?Fi\n])nܾ土木工程·233· È1 É Ê˸,¬: 。 , Z 、 t1 、 t2 1 。 t3 , 1 , , , , ,。 , , 1 Table 1 1 2 3 4 5 3 t1 12. 0 17. 1 19. 2 21. 6 25. 2 6 28. 9 t2 t3 — — 1 000 400 — — 250 1 036. 8 110 610. 9 150 836. 0 , 。 , 、 CO , , ,400、250、150、110 s 3 ~6 270. 0 s , 172. 8、 202. 8、 200. 4、 3 ~ 6 。 , 252、 157、 82、 64 s, 23. 9、62. 8、94. 4、181. 0 s。 Safety evacuation time statistics of each floor t1 12. 0 17. 1 t2 286 215 20. 5 148 25. 3 68 22. 9 26. 5 t3 212. 4 202. 8 93 140. 5 46 61. 2 t2 t3 — — — — — — 12. 0 90 172. 8 28. 8 97. 2 33. 6 38. 5 s t1 273. 6 121 149 125 202. 8 200. 4 270. 0 t1 658. 4 86. 4 12. 0 30. 0 34. 8 39. 6 t2 t3 — — 275 282. 0 106 141 106 89 148. 9 147. 6 111. 6 96. 0 [4] (1) , , 3 , 3、4 5、6 。 (2) , , 252、157、82、64 s, 23. 9、62. 8、94. 4、181. 0 s。 (3) , , 。 、 、。 (4) , ; , , ¡¢ 。 , £ ¤¥¦ 。 : [1] 119 ¨ . § ¨ [J]. © ¨, 2013(4): 51 -54. [2] , ª , «, ¬. [J]. ®¯¯°, 2014, 30(2): 54 -59. [3] , , ±, ¬. , 2016, 12(1): 107 -110. ²³[J]. ´µ¯© ·234·土木工程 ¶·, . ¨[J]. µ¯¨© , 2017, 36(4): 469 -473. [5] Zhao G, Beji T, Merci B. Study of FDS simulations of buoyant firein duced smoke movement in a highrise building stairwell[J]. Fire Safe ty Journal, 2017(7): 276 -283. [6] , ¸, ¹, ¬. ´ µ¯º[J]. ´µ¯¯°, 2000, 10(1): 11. [7] §¯º, ¹, ¡, ¬. » VMT ³[J]. µ¯, 2000, 9(2): 48 - 54. [8] Liu D, Tang W, Wang J, et al. Comparison of laminar model, RANS, LES and VLES for simulation of liquid sloshing[J]. Applied Ocean Research, 2016, 59: 638 -649. [9] Morvan D. Large eddy simulation (LES) of surface fire propagating through homogeneous grasslands[C] / / Proceedings of the Seventh In ternational Symposium on Turbulence. Italy: Heat and MASS Transfer Palermo, 2009: 24 -27. [10] ¼¢£, ¼¤½, ±. ¾ ¿ À[J]. µ¯, 2014, 23(3):182 - 188. [11] ¥ Á. ¦ ³[ J]. µ¯¨© , 2013, 32(3): 265 -268. [12] ¶§Â. ¨© ¡Ã²[J]. µ¯¨© , 2012, 31(6): 592 -592. [13] §ª«, , §. ¬¢¿ £ ¤¥[J]. µ¯, 2014, 23(4):195 - 202. [14] ® , ¯ °, ± . “Z ” Ä ÅÆ[J]. µ¯, 2016, 25(3): 140 - 147. [15] ®²³. ¦¯ ²¨[D]. : 2015. ´µ¶¯, [16] . »§Ã¨· [D]. : ǯ, 2015. ( ) « ¬ «® ¨ ¯ ° © ª / 0 ¡¢£¤ ¥¦§ ¡¢ £¤¡¥¢¦ ¥§¨ ©ª«¬® ¯°±² ³´ µ¶·¸¹º»¼½¾³´¿À ³´ÁÂÃÄ ¹ ÂÆ Å Å ÅÇÈÉ ÊËÌÍÎϹÐÑ ÒÁ ÓÀÔÕÖ×Ø »ÙØÃĹÚÛ¿ÜÝÞ¬Ø 123 Å ß à 45678 9:;8 9<=>? !"#$ %&'( )*+,-. 土木工程·235· ! !!' 0 " 010 ÎíJùú #2%T%Q¡¢3 ¡¢£¤¥¦ §¨©ª£«¬® ® 3$(( 445)' 44) 4400 44 ¨Û £ ³´µ¥¦ ¶· ¸¹º± Ñ & 666 44 T4£ 0 &'6 44 ® 37'6 ¯° ±² 4407' 44! 442 44 ¨Û ·¤¥ ¦ »¼½¾¿À±µ®ÁÂÃÄÅÆÇÈÉ ·§,Q09T% Îí:£¤¨Q§,© £ÊË ÌÍ®º ª«¬®¯ &6 89 M ^:ºT%¯ 07' ÎÏШ Ñ £ Ò Ó Ô Õ Ö × Ø®ÙÚÛ ¸¹ÜÝ ±¹Þ½ß Òàáâã®ÜÝ ä®å æÍçè Îíåæîïð ÅÊ òó®ÜÝôõ®åæö÷øñ ùúº åæûÍü ýþÿ~}|ý {[\]Êò»^_ `º® @? ùú #$% åæ>= ý þ ÿ ® ~ } | ý Ð ¨ £ &'" < ; : /. & 666 »ñ ºº® !'6 (66 ('6 ('6 (66 !'6 76 76 éê Ù®ëì 89 M ù°±²áT ì³ñ´ 0 µ¶·Ñ :&:(:):* ±¸ :&:( »Êò Q0R·Ñ 0! Å 07 44 ¸ :):* Êò Q0R·Ñ 0! 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": , 。 ISO834 T ¡ ¢ £¤¥¦§¨©ª « - ¬®¯¤,°±²¬¡¢³´µ¶,·¸¹º »。 ¼½¾:¿À 80 min Á, Âà 973. 7 ℃ §Ä,ÅÁÆÇ ²¬È§ÉÊÀ§ËÌÍ。 T ÎÏÐѱҿÀÓ¬ÔÕÖ。 ×Ñ Ó¬ØÙÒÚÛ,Ü©ÝØÞ×ÑÓ¬ÈÝØ°ßàáâã, äå T æ¬ç 。 , , ,T è ¦é¨æÞêª ëì©ÝØ ¨íîïÑÓÄÝØ ðñòó Äô。 õö÷ø T ùúµûüýþÿ。 #$%:T ; ùçè; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 016 &'()*:TU391 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0526- 05 +./01:A Load ratio effect on fire resistance of short T steel connections Jiang Fengguo, Pan Yahao, Zheng Zhongyuan ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:The steel structure damage in fire disasters is not only associated with the strength and stiff ness degradation of the steel under high temperature, but also is very sensitive to external load. The study involves analyzing the temperature field of short T steel connections under different load ratio and indirect thermalmechanical coupling using finite element method for loading ISO834 standard heating curve; per forming the theoretical calculation of the ultimate bearing capacity; and ultimately determining the mode of structure failure. The results show that T section steel structures tend to have constant temperature 973. 7 ℃ in 80 min after fire occurrence; after that, the sustained fire will not produce any adverse effect on the bearing capacity of the structure; T plate steel plate junctions are more likely to form stress concentration phenomenon, suggesting a larger stress and an easier failure; stress in plate junction tends to increase and extend around as the loading ratio increases, weakening the T section steel mechanical performance under high temperature; and strain in the same location of the structure tends to increase as the loading ratio in creases under the same fire time, indicating that critical temperature in T type node is strongly influenced by load ratio; and an increase in loading ratio is followed by a decrease in nodes of the critical tempera ture. The research could provide a basis for the design of short T steel connections in fire. Key words:Tconnection; fire resistance; temperature rising models; finite element method 2345: 2017 - 03 - 09; : 2017 - 06 - 05 6789: ( LBH - Q13141) :;<=>?: ( 1977 - ) , , , , 126. com。 , : ¡ ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ © ª ©, Email: jiangfg123 @ 土木工程·241· !0°,á:üÀÇ¡ T ¢º #5 " 527 HW300 mm × 200 mm × 10 mm × 15 mm,Þ 0 , [1] , HW300 mm × 300 mm × 10 mm × 15 mm,T ¢ Þ TW250 mm × 200 mm × 10 mm × 15 。 , , mm。 ,,ò 12 mm 。 梤¥-Ð Ñ¡,¢- x、z Ý$, £- y、z Ý$ 。 ¢ï £¤-ÉΥüÀè¦ 。 ¡ T 0. 2、0. 4、0. 6 §¨Ã¼, 梼©Îªò ¢£¤¥¦§¨©ª«¬® 。 ¯° CECS—200:2006 《 ±²³ «)ÊË,。 î~梬 ® 1a ¯°。 ?î~æ¢äå±²³èé½ ´µ》 ¶·, ¸¹º»¼½¾¹¿® »¼ÀÁÂüÀ,ÄÅƹ,ÇÈÉ èé´òÍɵ~¶·, ±²³èé Î µ~¸¶®¹ DC3D8 ¸¶µ~,ºäå ÊËÌÍÉüÀÎ ÐÑ¿É。 ÏÍ ÒÓ,ÔÈ¡ T ¢ºÕÖ×ØÙ ¾¹ Ú, Û Ü¤ »¼èéÎ, ´Ì C3D8R ¸¶µ~, 梸¶½è¬® 1b ¯°。 [2 - 6] ¥¹ÝÞ。 ßàá ØÇ T ¢âã äåæçÖ×, èéêëìí ÇÊËòó, ©ª T ¢ âãºôõ - ö÷ - ÎøÔùúû。 ïðñÛ [7 - 9] üýá èé þ梽ÿ¥æ¢ïî~æç }äåÇÀèé, Ï|{[\]÷ a »¼,^_ïæç }¿`, [10] @?>ºæç=<å。 ;:/á Ö Ö×ê î~æ¢ ×ê.-¸Ç, +*ðñ ,).-ºÏÍ, 。 [11 - 13] ßá Ö×ê ¹.-òó Ý,ÏǦü¹(¤æ ¢äåèé,ÉÎÖ×ê[ , }Õ, º À Î.-ú ® À'&, ÍÉ(æ¢ÇÍÉ Ã¼À、ã¹ ¨ ÍÉ。 Ö×Õ,ÔÈ¡ T ¢ºÍÉüÀ Ö×%。 ?î~æ¢Ö×ÍÉüÀÇ¡ T ¢ ´, æç©· Ǹ Û T ¢® T ¢æ¥, ¡ T ¢òó 。 1 1 1 1 Fig. 1 1 2 b ¸¶½è Node modeling and meshing ISO834 °¾¤ÔÈÖ×梣ì¿, À Ø=Á梪£ÁÂ。 ÃÄ ÝÞÁÂ,ŤÆêÇ@È,@Ä ¸Åƹ°¾ÉÊËÌÍÎ ISO834 ÉÊ [14] ÏÐÑÒ¸´。 þ ̹æ¢, ÓÔÕ¥¬¹: (1) θ( t) = 345lg(8t + 1) + θ0 , æ¢ Q235 ¢äåæ, 1 / 2 î~æ¢,{[Ì 10. 9 ¢ {[, ë { [ 。 Þ ·242·土木工程 ¥:θ( t) ——— t ÎÖ×ØÙ§,℃ ; θ0 ———¸ Ó × Ø Ù § , Ä 20 ℃ ; t———¸Îø,min。 528 1 3 ä å æ ç 。 , 20 ℃ ,, ISO834 0. 5, ê 27 ë é ±«ÔÛϺÜÐÝ 。 ¥ Ñ Ò Ð Ó Þ ¼ , ßàá° T Á¾âÔ T , ±¿ 、 ¿ Æ , Î â Ô £ ³ Ö × 。 , ¡ ¢ ¼ T ËÌÞêÚëÖªìÛê, Ü Robertson - Ryan Ìê߬,ÜÈÐ: dδ l2 , ≥ dt 900h «。 ¬®¯ ª,°ª±² ³¡¢: ³¨© 1 kN。 ® 155 kN。 ¶ ,®¯ 155 kN,· °±¨©¸²。 °³¹³ ´ºµ¶·» “ ¸ ³ ” · ¹ º » , ¼³½¼¾¿À½¾Á¹º , ÿ µ ¶ ¹ º 0. 3 ¶ [15] 。 ¹º³¹ ¾ À ¯ ¨ Á ¿ Â, ° Ã Ä ¿ µ ¬ª±¿À 。 ½¼§ÄÅÆÇ, ¼Å º¦Ä¿È¿ÆÉÊ T ËÌ, (4) ßÁØ,mm; l——— ÈÐ×,mm; î (2) °, ´ 1 kN µª«¬ ° :δ——— h——— (1) £¤¨©,¥¦, § (3) l δ≥ , 30 ¦§¨©,§¨©ª ª±² Õ ÃÈ 。 , ¥ Ëãäåæ © ¾ ç « Ä Ø Õ Á è é, T 。 £¤, ¥ (3) ° ˤ¯ , ¥ Ë Ù ã 25 W / ( m ·℃ ) 。 ã 。 2 Á È¿ÆÙ è í¹§,mm。 ®ï,° T ËðñÆÝ ¿´¼ÞÆÝ, (3) 、(4) ßÇ, dδ / dt ≥ 0. 22,δ≥6. 7 mm T 2 2 1 ABAQUS ËÌ。 àòóô 2 õ。 Îô 2 ¢ T ßöÀ,ðñ、¨© ¨§, áðñ ¨ ÷。 ø¥¼ ùú §â ûËü,¡½¼ûËýþÝ« ÿ ֢ܽâü ¶ Ö。 °ÃÄÄ¿¿ÆÆÍÆ ÇΫ。 Ramberg - Osgood ¿、¿ÆÏÇÈÐ ε= σ σ +α E E ÇÀ n ( ), (2) :α、n———ÉÊ; E———ÄÅ,MPa; σ———Ä¿,MPa; 1 4 ε———Ä¿Æ。 Fig. 2 T 2 Temperature field and heat transfer ÌÑÒËÓÔÕÖ¦Ì Í ÁÈ× ØÙ ±« ¥ T ,T ÉÊ, ¥Î °§ãº~¯Ë£³ Ë¿ ,¼§Õ}ç«Ì,ª±² Ë¿¿ÆÍÉÊ, Ú T 土木工程·243· ´µ¶,:· T ¸¹º ³5 T 3a ,T 529 3b 。 a 0. 2 b 0. 4 c 0. 6 a Fig. 3 3 b T temperature of T steel , , , Comparison of temperature field and 3a , 。 3b ,T ISO834 Fig. 4 2 3 4 T Strain diagram of T steel under different load ratio - - T ®¯、°±²¦ 5。 , , T ISO834 。 , ISO834 T 。 T , 80 min 973. 7 ℃ 。 T , , a 。 2 2 ®¯ - , T ¡, ¢, £ ¡ , , 0. 2、0. 4、0. 6 , T 4 。 4 ¤¥¦ ,£§¨ 。 ©, ª ,«¬,¡¡ ,¢«¬£¤«¬¥ 。 ·244·土木工程 b - 、 5 T Fig. 5 Timetemperaturestrain curves of T steel 530 ï ð ñ Ú 5a , 0. 2、0. 4、0. 6 , ISO834 , T t 59、54、47 min 0. 067, T , 。 , 。 T , 70 min ,。 5b , 0. 2、0. 4、0. 6 , ISO834 , 51、46 ℃ ,T 0. 067, 55、 T , 。 T ® (4) T T steel t n / min θn / ℃ 0. 2 59 55 0. 4 54 51 0. 6 57 46 [3] [4] [7] [8] ¤¹¾¿ ÀÁ¶·[ D] . : Âù, 2013. . T ¼½ ÄÅ ¤¶·[ D] . : Âù, 2012. , , , Æ. T ¬ ³« ¼½ ǵ¶·¾ È [ J] . É Ê ¹Ë, 2014, 35 ºÌ, ±, , Æ. ¼½ÍÎ ÏÐÑ [J]. ÒÓ¹¹Ë, 2010, 31(1): 33 - 37. , . T ¼½ , 2005, 20(5) : 35 - 40. Ô Õ. T ¼½ Éʹ, 2008. «¤[ J] . ¤¶·[ D] . : Ö½, , . ×ØÙ µ¶·[ J] . ¹ ¹ Ë ( Ú ¹ ¡) , 2012, 42 ( 6 ) : Sarraja M, Burgessa I W, Davisona J B, et al. Finite element modeling of steel fin plate connections in fire [ J] . Fire Safety Journal, 2007, 42(6) : 408 - 415. [10] ÛÜÝ, ¢£, äå©æÒ 35(1) : 113 - 118. [11] T º, ¦Ý, º §, Æ. ×Þß ÐÑÀ¡[ J] . 騹¹Ë, 2015, 38(3) : 47 - 57. [13] º, ê, Û®¯, Æ. °±Ï²«§¨ [15] ¤¬, , ¯ µ¶·[ J] . çÓè¹Ë, 2015, º, ©ª. ¢¥£¤ , «¤ ¤, Æ. Þߥàáâã [12] [14] ». T ¼½ 1180 - 1186. [9] ©¥ ISO834 ¥ ,ª 80 min 973. 7 ℃ ® µ¶·[ J] . ¸µ¤¹, 2005, 20(3) : 328 - 334. (7) : 61 - 68. ¤ (1 ) ABAQUS ¥¦§, ¨ : 。 (2) T , «。 70 min ,。 [6] Refractory time and temperature of , , (5) T [5] T , ¢ ² ³ 。 º 1 , ¢ , ,£ 3 ° , 。 (3) , ± [2] ( tn ) ¡ ( θ n ) ó 27 ô Ë T , , ISO834 T 。 ¹ , , . H ´ 2 4 Table 1 ¹ [1] T 。 1 , , , T 1 。 ò [ J] . «¬ÉÊ¡¥¦Óè¹Ë, 2015, 37(5) : 41 - 47. µ¶·[ J] . «¬Óè¹Ë, 2015, 48(9) : 67 - 75. ³ë´µì궩ß. GB 50016—2006 ÉÊÐÑçí Ö[ S] . ·¸: êѪ¡¹, 2013. º», ¼½. ABAQUS î³Ì¸«¡¾¿[ M] . · ¸: æÀÓÁ¡¹, 2006: 304 - 305. ( ) 土木工程·245· 24 2 Vol. 24 No. 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 3 Mar. 2014 1 , 2 (1. , 150022; 2. , 3 , 056031; 3. , 100028) ! ": , , , , Γ :¡ ¢ £¤ 。 ,¥¦§ ¨ ©ª «¬®,§ ¯ °±ª², ³´ªµ, ¶·¸¹¡ 。 º»¼½ ¾¿À¹ÁÂÃ。 #$%:; ¡; ; doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 02 024 &'()*:TU392. 5 +,-*:2095- 7262(2014)02- 0221- 04 +./01:A Finite element analysis of load capacity for endplate connection in door frame structure LIU Baoliang1 , XIA Jun2 , ZHANG Guichun3 (1. Department of Scientific Affairs, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Handan Design Engineering China Coal Co. Ltd., Handan 056031, China; 3. Du Mingmu City Surveying & Mapping Co. Ltd., Beijing 100028, China) Abstract:This paper introduces the thickness of different endplates and the construction forms of joint required for improving the reliability of endplate connections with door frames. This improvement draws on the finite element method which leads to the development of a threedimensional finite element model of the bolt pulling force by which to analyze the mechanical properties of the connection between endplates with door frames and Γ shaped beam column joints. The paper concludes that an endplate con nection has a higher bearing capacity and stiffness if an endplate is arranged in a vertical form than if it is arranged in transverse form, but an endplate, if arranged in a vertical form, imposes a greater force and strength on bolt, a condition unfavorable to the overall strength of the joints and more likely to give the in sufficient bolt strength, thus making advisable the construction forms of joint of transverse endplate. This research may serve as references for the engineering application of endplates with door frames. Key words:door frame; transverse endplate; vertical endplate; finite element method 2345: 2013 - 12 - 16 6789: ¡¢£¤¥¦§(1252G053) :;<=>?: ¨©ª(1974 - ) ,«,¬¬®,¯°,±²,³´µ¶:·¸¹º»¼½¾、¿À¸¹Áº»¼ÃÄ,E mail:baoliangliu2008@ 163. com。 ·246·土木工程 222 0 @ ? >=< : 24 / ; ¦§¨, © 10 Ê ¡¡ SOLID92 ¡¡。 ¡¡«ª¤Ä[\ª、 â、 , 。 , , 。 ©âé、«â©«、 ©«Áâéª Ç©。 ¬ ¢£]¦, ¤¥®µ¯ °±é² SOLID92 ¡¡。 ³´Á µ´¤¥¦¢£]¦¶· 1 ¸¹。 ^, [1] ¡¢£ ¤¥,¦§¨©ª©«,¬ ®¯° ±²³ª¦´µ¶、·®¸¹ª,º» ¼ ½¾¢¿。 [2] À Á ¡ÂäĦ§,¬ ÅÆÇ [3] ©Á¸¹ª。 ÈÉ ÊËÅ ÌÍι, Ï©ÐÑ ÒÓÔ©ÁÕ«Ç©, »¼ÖÆ×Ñ [4] ØÙÖÆ¢¿。 Packer ÖÆ M - θ Ç©ÁÚÛÜÝÞ。 Agersko [5] ¬ ߪÁ²³à ªáιâ㵶。 Zoetemeijer äåæçè T é ¦§, ¬ êà [6] ëìªÎ¹°±½¾。 Mann í îïðñò, ó¼ôõöÅ [7] ½¾。 Choi ChangKoon [8] ¡Ç© Âä [9] Ä。 ÷øÒ ù úû üªÁýÞ¦§。 þÿ~ ô}|°, , ¡¤¥¨© ,æ縹ǩ。 , ô ¬ 1 ¤¥,¨ ©ª©«, ¸¹ªÁâ髪。 ,²³ ,¥ M20 ¥{²³。 ÐÁÑ¥, ØÙ 200 mm × 10 mm, 380 mm × 6 mm, Ð Ñ1. 2 m。 [\¨©¤ E = 206 GPa, -6 -1 ⤠G = 9 GPa,è} α = 12 × 10 K 。 20 ¡¡Á 10 Ê ¡¡ ¢£]¦。 ¤ 1 Fig. 1 Geometric model and mesh ²³ºàª¤ ANSYS »¼½ºà¡ ¢£¤¥, 0, ²ÝÞ,²³ Ñ ¥²³ ¡ ¾。 ¿ À º Á ë PRETS179 ¢£]¦。 ÂÃĤ_¿ À¡¡¡Å¢。 ºÁë¤ôËÀôÅ PRETS179 ¡¡Å, ¬`ô˺ÁëÀƪÀ Ç Î ¹。 PRETS179 ¡ ¡ È ô Ë É ü Ê ¤ Æ,ÃÄË̺ÁëͺÁ`ÎÇ。 ºÁëÀÆÏι,ÐÑÒºÁëÇÓ,¤ Ä{Ʋ³ºàªÁÔÕ°²ûªÇ ©。 {²³¤¥¦¢£]¦¶· 1c ¸¹。 土木工程·247· 2 ,:¡¢£ 2 2. 1 223 ¤¥ , 1b 。 5 6 。 2 3 。 2 3 , -4 , 0 25 × 10 m。 4 , , 1 917 Pa。 , , ,。 5 Fig. 5 Deformation diagram of vertical endplate Fig. 2 2 Deformation diagram of transverse endplate 6 Fig. 6 Displacement diagram of vertical endplate 5 6 , -5 , 0 162 × 10 m, 。 7 , 329 622 Pa, , Fig. 3 3 Displacement diagram of transverse endplate 。 , ,。 Fig. 4 2 2 4 Stress diagram of transverse endplate 。 , ·248·土木工程 Fig. 7 2 3 7 Stress diagram of vertical endplate , 。 , 224 Ì Í Î Ï , 。 1c 。 z , , 100 kN 。 , 、 8 ~ 10 。 , ´ É É Ñ 24 Ò Ð , Ⅱ , - 185 064 Pa。 , 。 。 , , ——— 。 ! "#$%&'%&(!) (&(*+! ,-./0123"345 .53/6+ .786+ 5-"36+ ,"96:+;<3=(> 3 Γ , , 、 , 、 ¡¢ £。 ¤¥¦¥§ ¡ 8 Fig. 8 Deformation diagram of bolt ££, ª¦¥«£ ¤¬, ®£¯°,±² £¯³,´, ¥¦µ¶§¨¤¥©² 。 ·ª«¬®¨¯°±¸¹º, »²¡¢ [2] Fig. 9 £,§³¼´µ½。 : [1] ,¦¥¢¤¥¨© 9 [3] [4] [5] , ý·, ¸¾, ¾. ¹º»© ¸ ¼ Ä¿ª«[ J] . ¬Å¥Â, 2001( Z) : 580 - 584. À, ÆÇÈ. ÉʺËÁ¼¼[ J] . ¥ »©, 2000, 30(9) : 18 - 20. PACKER J A, MORRIS L J. Correspondence on a limit state de sign method for the tension region of bolted beamcolumn connec AGERSKOV HENNING. Analysis of bolted connections subject to prying[ J] . Journal of the Structural Division, 1977, 103 (11 ) : 2145 - 2163. [6] ZOETEMEIJER P. A design method for the tension side of stati cally loaded, bolted beamtocolumn connections [ J ] . Heron, 1974, 20(1) : 1 - 59. Fig. 10 tions[ J] . The Structural Engineer, 1978, 56(8) : 217 - 223. ·, ¸¾, ¿ÀÁ. ¹º»© Displacement diagram of bolt ¶ ¼ª«¯°[ J] . ¥Â»©, 2000, 30(4) : 16 - 19. 10 Stress diagram of bolt 。 , ,Ⅰ, MANN A P, MORRIS L J. 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": , k = 1 65 , ANSYS , ,£¤、 ¥¦ §¨《 ©ª«¬ 》 ®¯°±²³ 、¡¢ ´µ,¶·³¸¹º»¼。 ª½¾¿, ¥¦ª½¬´µª ½ÀÁ 5% ~ 10% ,Âì´µÄ Î。 ÅÆÇ 。 ÈÉÊ ANSYS ËÌ¥Í ; ; ÏÐ #$%:; doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 03 019 &'()*:TU391 +,-*:2095- 7262(2014)03- 0312- 05 +./01:A Experiment and finiteelement analysis of deflection of hexagonhole castellated beams ZHANG Chunyu, SHEN Yan, ZHAO Yanlin, SONG Haitong ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is concerned specifically with the efforts to delve into the deflection characteris tics of castellated beam and its calculation method. The efforts consists of designing the hexagonhole cas tellated beams with expansion ratio k = 1. 65, exploring the deflection changes of simply supported castel lated beams subjected to uniform load using experimental and finite element program ANSYS, uncovering the law underlying the deflection change of castellated beams and its damage characteristics, and compa ring the deflection formula given in experiment, finite element simulation, and Chinese code for design of steel structure in Chinese draft, as well as critical loads produced by the three. The study reveals the difference in the range of about 5% ~ 10% between the results derived from experiment and finite ele ment simulation and those from the standard formula calculation, suggesting that the standard formula of fers enough accuracy. The ANSYS solid modeling method shows promise for the study of castellated beams. Key words:castellated beams; deflection; experiment; finite element analysis 2345: 2014 - 04 - 22 6789: (12521476) :;<=>?: (1971 - ) ,,,,,¡:¢£¤¥¦§¨© 163. com。 ·250·土木工程 ,Email:hljkjxyzcy@ )3 ' 0 .&%,Ï:-, 313 ѧýíî= 264 mm。 ~µ¶+@Ð_·¸ H 、 、 , 。 。 ¡¢, £¤¥¦§ ¨©ª§, «¬®¯°± 25% ~ 30% , ¯ ²³´µ¶ 15% ·¸ 。 ¹º,»¼½¾ ¿ÀÁ、 ÂÃ、 ÄÅÆ、 ÇÂÈ、 ÉÊ、 ËÌÍ [1] [2] ËÎÏÐ 。 ѧÒÓÔÕÄÖ× ØÙÚÛÜÝ,ѧ¯ÞßÔª§à [3] á。 âãä åæçèéêë , ìí [4 - 6] îë º»¸¼½, ®*äö*¾¿ À 90 mm 。 1 2 Â, Þ±+@ Ð_£ÃèÄäº, »¸ÅÆÕÄÇ °Á¯®* È。 ýÉÊ¡¢Ë ,?> ÌÍÎ。 °,Ô_,) ÉÊ Ð, )ÑÉÊ Ð,)ÉÊÁÐ,ÉÊÌÊ Ï +@ÒÓÔÄÕÖ, ± ¤ÒÓ× ÓÔÄ。 ý°ØÙ 1 ÚÛ。 ,ïðèñòѧóêô [7 - 8] , õ !"# ѧóêö륮÷ø, ùúûü ýþÿ÷ø。 ~}|â{ó $%&'() $*+'() ,-+'() ./) 01 2304 5678"9 [\],^_ýíî`@ ANSYS ?> =¡<;öë,:ý、íî?>Ì GB 50017— 2012《 {ó[\ 》 á_ѧ [9] óêô( F. 0 2 - 11) , ç õ¢,ý[\èѧôÌ ANSYS Ä? :; Fig. 1 SOLID92 ¿÷øòØØ。 1 ýþÿ, ÷ø¥.¢ ( k = 1 65 ) ѧ ][,® ѧõ¢, =¿ õÔѧ 。 1 1 1 Diagram of test loading equipment ѧÜÝ(®, ì I16,§Ï Q235,-, ,§´ ( ) 2 768 mm,.¢ ( § H 360 mm,-,, 120 mm,:H × b × d w × d = 264 mm × 88 mm × 6 mm × 9 9 mm, Ô _,b ~ ¡ ¢ §, d w ~ £ §, d ~ ¡ ¢ £§。 ì ±¤, ~¥¦, ¹§¨© ×¥ ª « ¬, ® ¯ { ° ~ 10 mm , ±, ä®ã²³ ¯ h b ≥ H, ´ h b = H = Þ_¯Ñ§¥, º¯Ñ§ [10] ßÙÒÓÕÄØÙ 。 ¿ýì .¢ k = 1 65 , ^à [11] ¯á, õâã, ~÷ø©õ ѧ Ч, , , ¡ ¯ß °ÜÝ。 Ð_, ~ò(®+@ Ìѧ, äåæç ºõ+@ѧ 。 § h ¢) k = 1 65, ~ 6, ( ¡ - , _ ) ¹ ÜÝ °ØÙ 2 ÚÛ。 Fig. 2 2 Location of dial indicator ýìèéêëìíîïð×é, Ðñòüóõóêéìíîïôêë。 ~ õý¾¨ö÷øù, úûýüýüÝ þÿÞÌ°þ¯~,+@ÿ}, 土木工程·251· 314 Ï Ð Ñ Ò 8% 。 ,, 4 min, 。 , ,, 。 1 3 Ó Ô Ô 24 Ö Õ Å´åÅæ, ®Â·Åæ Åæ¾。 Å ,Æ½ç ¡Þ ¤¥éê 3 Õë。 Ǧè。 , 4 kN, 2 kN。 , 1 ~ 12 4 ~ 48 kN , 。 ; 13 ~ 15 52 ~ 60 kN , 3 , , , , 2 kN。 65 4 kN , 3 , ¡¢ 。 , £ ¤¥¦ , 。 67 8 kN , 3 ¤ © , ª« ¬ , ® ¯ ° ± ² ³ , ´µ ¶ · ¸ ¹。 º»¦¼½¾¿À , § 12 045 mm。 2 ANSYS Á¡Â ¢£¤¥,ÃÄ¥¦Ã SOLID92,Å 、§、ƨ、ǧ©ªÈ,É ÊË«¤¬Ì®¯Í¡。 SOLID92 ¦¤,°ÎÏÐѪÒÓÔÕ¤¥± Ö ×Ì。 ´Ø¤¥, ²Ù³²Ú ¢«´, µ¶¨¤ E = 206 Á ³ GPa,· μ = 0 3, §§¸¹¬ ,µ¶Æ¨º»¨¤ 1 / 30。 ¤ ¼§ÛÜ, ¤¥º»½ ɨ¶É¨。 º»É¨, °¾ Ý¿À¶;º»¶É¨,°¾« ÀÁ ¢ £Þ ¡ 。 à ²ß ´, àá [12] âàÂ,ÃÄ ·252·土木工程 ® 2 íî,Ê° 2 500 ¤¥。 3 Âãä、·Å - Àì ¬éê 4 Õë。 , § Finite element model È, 750 kN / m , É¿ì¦ [ v] = 10 312 mm § 10 130 mm。 , ¨ Fig. 3 Fig. 4 4 - Loadmidspan deflection curves ß《 µ¡Ê˯Ì》 A《 ¡Í¡ 》 °ï, [ v] = l / 250 = 10 312 mm,ðñ §ËÎ。 ß Õ ì, 65 4 kN , 10 130 mm; 67 8 kN , 12 045 mm; 10 312 mm , ߨ°òì, 65 63 kN。 Ä, ANSYS ¦¤Àì¦ ðñ 55 58 kN。 ¥¦ , · Ã3 § Ö×,:ØÙ , 1 。 1 Table 1 ( Comparison of deflection results of castellated beams and theory deflection value of solid web beams mm 1 2 9 956 10 312 1 713 1 960 9 493 : 1 I b ———¼Á A wT ———¼ T I T ———¼ T 2 841 ; ; l1 ———; n———£; V i ———à i ¡。 ½ ©Åº (1) 。 Ä[ v] = 10 312 mm Ä , 。 , ,, ,, 。 , ¡ ¡,¢£ , , ƺ(1) , ¤ q cr = 24 11 kN / m。 ¤ q cr = 25 46 kN / m, 5 60% 。 21 64 kN / m, º (1) ¤ q cr = º (1) 10 24% 。 Ç, ¥º (1) È。 5 ¥¦£§¡ ANSYS ¨¤© ª 55 58 kN, 15 31% 。 , 、 2 4 。 ANSYS ¨¤©«¬ ®, ANSYS ¨ «¬ ¯°±² 。 v = v 1 + v2 + v3 = v0v v0m I1 A w1 + + 1 + 1 + 2 2 Ib A wT ) ( ÏÐ, : ¸ (1) ¨ ,Ñ ©Å½ © 。 ª, , «Ò £ , ¬ À Í ( É Ê¿ ANSYS ¾Ë ÌÍ,«¬ k = 1 65 ¦§Î (2) ³´ GB 50017—2012 《 µ¶· 》 ¸ , k > 1 5 ¹ º » ; À ; a———¼; , 15 19% ~ 21 67% , 4 À À ; I p ———ÂÀ 。 1 , ,¤ ¡。 ¡ A w1 ———; 0 899 48 01% ~ 68 49% 。 k = 1 65 (1) v0m 、v0v ———¾¿» 4 148 6 193 , 2 º:v1 、v2 、v3 ———»、 ¼½¡¢; 5 917 10 312 5 412 4 ) n ; I1 ——— 2 315 1 a3 Hl21 + ∑ Vi ≤ [ v] , 12E 2I T Ip i = 1 ) ®Àͯ , ° , ¤ ¥ ¦ £ § ¡ ¡ 。 (3) ±²®² Ó¨³´±²。 (4) ANSYS ¨« ¬µÔÕ¶, £ 。 ¯°±² 土木工程·253· 316 ± ¨ ¡ (5) >2 k > 1 5 ,¶ GB 50017— [7] [8] · 。 ³ 24 ´ , 2011, 42( 2) : 52 - 55. 2012《 》 !"#$ ( F. 0 2 - 11) . 3 (1) : 169 - 171. , , , . [ J] . 2011, 24(3) : 8 - 11. [9] : [1] , , . ,[ J] . . ú 25(1) : 61 - 65. [2] [3] , 2007. . , . ³, 1994(8) : 9 - 15. [4] , . , 2012, 38(1) : 65 - 69. [5] ·254·土木工程 [ D] . ;: [ J] . [ J] . ? [ J] . : , . 《 》 !"#$ ¡¢£ [ EB / OL] . (2012 - 06 - 30 ) [2013 - 08 - 25 ] . http: / / www. [10] . [ D] . : ¤ [11] [12] , , , . [ J] . ¨ ³ FG¥¦§ ¢, . ª«¬Ì+ V £ ® ¯ ° ¦ § [ J] . ± ¨ ¡ ² , 2013, 23 (6) : 577 - 580. [13] , 2004. , 2007, 35(6) : 695 - 698. ©, , ¡ ¤¥, ¦ ë¬ , 2006, 22(3) : 33 - 35. , . ? , . A [ J] . 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(*/½.- øùµú ùµúíî ø ÝÞÍß ¯ '¸ &¸ ½.-ÍËà ÿ Ì å ý Ì ý [ ] / Þ /½.-ÄïðÛ `< ÌóÍ Ë ½Ë Ë £ 'Ë Î Ë §Ë µ .- .- Å/½.- ïðË Ä® » õÿÌ õåýÌ Þ õÎ ½ Ì Ë ÌóÀ*/½.-亻 ª õÝ î õ ÕÖ ÿ ·256·土木工程 » õ ÎÏ<Ý ÎÏǦ Ì Í §³´·¸Á¨Â µ¶¦Ã§¯§À 槡 §¯ Ä·¸ Ĺ º¿ »¼ 槡 ?0 1# 23?01# 4# ' ,, < , 6, 4'6"!, < Á½¾ ²Ã ¿Àª¿Å¿Æ £Ç¹À ¸ ÁÈ ³´µÇ ʼ½ É ¡ ¢£¤¥¦§ ¨ ©ª«¤ ¬®¯° £ /0 @)%< ,/0A)' 8( )<; ( , B8, 4* - ";* )& ' , < < )' , !="( ' )<; ( )6, ± ² à Äà à 90 1# 2390:"# 4'";* )& ' , < < )' , !="( ' )<; ( )6, 9> /0 ³´µ¶² ·¸´µ ¡¢²£¤ µ £¤¦ ¥¹º µ »³§¨©¼½¾¿Àª «¬®¯ ·¸Á°±² ¦ Å ÆË 土木工程·257· ¥¦§¨©ªª«¬ ® IJKLOPQ([ ' YZ\`aGH IJKL\bcKLOA_([ W defbcKLXTYZ ' YZ\]^_GH ·258·土木工程 ¡¢¡¢££¤¤¥¦ Ìͧ³Îµ¶ÏÐ Ê Ë ¡ ¢£¤¥ ¦ § ¨©¥ª¡« ¡ E0F/D 6 1# 23E0 * 8( 7, &84!, (F/D 6 ¬ ¬ £¤ ® ¯ ° « ¡±²¯« ¦ § ¡ ¥ ª « ¡ ¥ ¡¢£ ¤¥¦ §³´µ¶·¡¸ ¹ º » ¼ ¨ ½ ½ ¾ ¿ © À ½ ª ¡¢£ « ¬ ®¯° §³´µ¶Á¡º ¼¨½½¾ ¿©À½ª » ±²Â¶´Ãijŷ¡º» ´µ ´ µÆǽ ¶·ÈÉÄ«¡¸¹º» ´µ ´µÆÇ G0 ½ 1# 23G05 H* 8( 7, &84!, (!# ; ; , ( , 4', I=)4& # "4( )' # " ±¸¹ º¡ » ¼ µ¶ 土木工程·259· ¡ ¢ ! "# $% &' ( )* +, 01 -.,/ 2 344 +, .5 ,7 6 + 8! 9:;<, ·260·土木工程 26 3 Vol. 26 No. 3 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 5 1,2 , May 2016 1,2 , 1,2 163318; , 163318) (1. , 2. ! ": , ADINA, , 8 、¡¢£¤¥¦§¨©¡¢ª¦¡¢«¥¦¬® 。 ¯° EL - Centro、Taft ±²³´µ ¶·¸,¹º»: , µ ® µ ® ¼½;µ ³´¾¿ÀÁÂÃ, ¡¢«¥¦¬ÄÅ,Æ ÇÈÉ。 #$%: ; ® ; ·¸ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 009 &'()*:TU398 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0277- 07 +./01:A Investigation to seismic performance of honeycomb shaped steel plate shear wall YUAN Zhaoqing1,2 , WANG Yiying1,2 , LIU Yan1,2 (1. School of Civil & Architecture Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering, Daqing 163318, China) Abstract:This paper seeks to meet the safety and economic needs and improve the seismic capacity of the structures. The research does this by using the finite element software ADINA to establish a twelve storey steel frame model and two honeycomb steel plate shear wall models with different ratios of height to thickness; thereby studying the acceleration time history curve, the maximum vertex displacement curve, maximum lateral displacement and the maximum story drift of above models under the 8 degree frequent earthquake and rare case; and providing a comparative analysis under three earthquake waves, namely, ELcentro, Taft and artificial wave. The analysis shows that the responses are stronger for twelvestorey steel frame and two honeycomb steel plate shear wall with different ratios of height to thickness under the rare earthquake than for under frequent earthquake; and the better seismic performance is validated by the absence of destruction in these three structures exposed to earthquakes, leaving the maximum story drift of honeycomb steel plate shear wall smaller than that of steel frame structure. Key words:honeycomb shaped steel plate shear wall; seismic response; time history analysis ¡¢£¤¥¦, ¨©ª«¬®£ [1] ¸¹ ¯°, ±²³´µ¶· 。 º»,¼½¾¿À  Ã, Ä Å Æ 2345: 2016 - 04 - 09 6789:;: [2 - 3] § Áµ¶£ ÇÈÉ ,ÊËÌÍ£ÎÏÐÑÒÓÔ¯,ÕÖ £ ° 。 ׾ا (Ù §ÚÈÛÜÝÞßÂÜ ) £ ¯°。 àáÊ âã,äÔ¯®、åæ (1970 - ) ,,,,,: ,Email:yvq@ sina. com。 土木工程·261· 278 ö ÷ ø ù , ,。 , 1 1 <=>?@ û û ý 26 þ ü ¼ãæ, ¥éê¿ ì 26. 08% , £ 20. 33% 。 § íîÙ ì â[6] ¥éê¿ £ãð, ï 2. 8% 4. 2% 。 [4] , ADINA ¡¢£¤¥¦§。 ¨©、 ª«¬ ª«®¯°±。 ²³ ´µ¶¦ ð Æí½ ; Á´µï ´µ, ´µ。 。 1 ú ·¸¹º»´¦¼ »²³½¾¿ÀÁ, ´µÂ ADINA ¥¦ §Ì。 2 2 1 <=>OPQR æÄÅÆÇÈ,É Full Newton - Raphson °±ñ 2b 。 ¨© ª«, çá 2a Õ。 Ö×¢£¤¥¦ ï 235 MPa,ª«ÒÓÆ¿ï 345 MPa, ئ ¯ï 206 GPa,æ¯ï 0. 3,ª«¬、® ÊËÌÍÎÏæÐÑ, ´µ Mises ÒÓÔ §,Ø٣٣ڿ。 1 2 ABCDEFGHI [5] ÛÜÝÞßà ÛÝÞßÃã,ÝÞßÃ, äåÝÞ¦§。 Ûܸºâ [4] [6 ] ABAQUS ¸ º æ,æ¼çè 1 。 12 mm [7] 。 ¨ 2. 7 m,ì 2. 6 m。 ï 200 mm ô àá 2c。 , ï 7. 6% , ô æ ª« 8 ¿¡ ¢¡¤£¦§, ¤¥ðÙ¦¿、 ¥ð § ¨©。 ì¾æ ª 200 400。 «¬ A Ëèì¾æï 400 ,«¬ B Ëèì¾æï 200 ,Frame Ë誫。 ï Q345H 250 mm × 125 mm × 6 mm × 9 mm Q345H 200 mm × 200 mm × 8 mm × , àá 1。 á 1 à,â ¸ º ⪫ ,Á,î ,òó。 ¨©ÒÓÆ¿ Fig. 1 Table 1 '1 ADINA JKLM Hysteresis curves of ADINA analysis N1 ABCDEFGHI Comparison of experimental and theoretical data ¸ ¥éê¿ / kN·mm - 1 £ / kN [4] 115 1 770 [6] 142 1 975 146 2 130 è 1 ·262·土木工程 ë,ADINA ¼â a b ª« '2 Fig. 2 2 2 c ô <=>OPQR Finite element models STUVWX ®¯ GB 50011—2010《 ñõ¥°±²³》 [8] ¡3 ¢ 279 £¤¥,¦:§¨© ,, EL - Centro a 3. 417、1. 960 1. 527 m / s 。 2 70 、 Taft ,II 3, 0. 02 s,10 s, ,8 2 (110) cm / s , 2 400(510) cm / s , 0. 15g 0. 30g。 , a 。 EL - Centro b EL - Centro Taft a b Taft 3 Fig. 3 2 3 2. 3. 1 Three input seismic waves c , 4 。 4 Fig. 4 Acceleration time history curves under different seismic waves 4 , ;A、B Frame EL - Centro 2. 9、3. 5 1. 6, Taft 3. 0、3. 7 1. 2; 1. 3、1. 36 1. 03。 A B Frame ,A B , EL - Centro 、Taft ,A B 0. 83 、0. 81 0. 96 , , , A B , , 。 2. 3. 2 s dmax , 5 。 土木工程·263· 280 2. 3. 3 ¢ 26 £ ¡ s lmax 7 。 γ 6 EL - Centro a a EL - Centro b Taft b Taft Fig. 5 5 Maximum vertex displacement curves under differ ent seismic waves 5 , , 。 EL - Centro,A、B 0. 81 0. 69 ; , Frame 0. 61 0. 58 ; Taft , Fig. 6 6 c , Maximum lateral displacement under different seis mic waves 6 , 0. 94 0. 81 。 EL - Centro 、Taft , EL - Centro ,A、B , A B 0 . 58 ; Taft , 0 . 81 0 . 81 。 EL - Centro 、 Taft 1. 05 、1. 17 1. 16 。 A B Frame, A , B ·264·土木工程 。 Frame 0 . 61 B, A ,, 0 . 69 ; , 0 . 94 ,A B 1 . 05 、1 . 17 1 . 16 。 3 ¥ ¦§¨,©: ¡ 281 ª A, A 。 2 4 2. 4. 1 , 8 。 EL - Centro a a EL - Centro Taft b b Taft Fig. 7 7 c Maximum story drift under different seismic waves 7 ,Frame ,A B , , EL - Centro 、Taft 、 。 ,Frame 1 / 283、1 / 629 1 / 1 209, ,A 1 / 565、1 / 719 1 / 1723,B 1 / 599、1 / 862 1 / 1 946, [8] Fig. 8 8 Acceleration time history curves under different seismic waves 8 ,A、B Frame 1 / 250 。 , , , 。 EL - Centro 、Taft , ¡ ¢。 A、B Frame £¤ ,A B 1. 06 、1. 20 1. 13 , B EL - Centro Taft 2. 8、3. 1 1. 6; 2. 9、3. 55 1. 5; 土木工程·265· 282 1. 35、1. 47 1. 03。 A B , EL - Centro 、Taft ,A B 0. 90 、0. 82 0. 92 。 2. 4. 2 s max , 9 。 26 0. 83 0. 71 ;, 0. 87 0. 74 。 EL - Centro 、Taft , A 1. 16 、1. 17 1. 18 。 2. 4. 3 B 10 11 。 a EL - Centro a EL - Centro b Taft b Taft Fig. 9 9 10 Maximum vertex displacement curves under differ ent seismic waves 9 ,A、B Frame , , 。 EL - Centro ,A、B Frame 0. 59 0. 51 ; Taft , ·266·土木工程 c Fig. 10 Maximum lateral displacement under different seismic waves 10 ,A、B Frame , , , 。 EL - Centro ,A、 B Frame 0. 59 0. 51 , Taft , 0. 83 0. 71 , 3 Ä ³´µ,: 283 , 0. 87 0. 74 。 EL - Centro 、Taft ,A B 1. 16 、1. 17 1. 18 。 , 8 , : (1) , , 。 (2) , a EL - Centro b Taft , 、 。 (3) , , , 、, ,¡¢ £¤ 。 (4) ,¥¦§。 (5) ¨ 1 / 50 , , , ©。 : 。 ( YJSCX2015 - 035NEPU) : [1] c 3 [3] £©ª, «¬¸, ¹ (2) : 25 - 31. ± ( S1) : 67 - 73. [4] , . º®¯°» - ¼½ ±², 2015, 36 ²¾®¯[ J] . ª° VIAN D, BRUNEAU M, TSAI K C, et al. Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams. I: Experi mental investigation[J]. Struct Eng, 2009, 135(3): 211 -220. [5] [6] ³´µ, ¶ µ. [ M] . ·¿: ¸· À ± Á ¹ º », 2001. VIAN D, BRUNEAU M, TSAI K C, et al. Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams. II: A nalysis and Design Recommendations[ J]. Struct Eng, 2009, 135 (3): 221 - 230. [7] ³´µ, ¼§½, ¾¿À. - ¶· Á [ J ] . ¥  Â, 2008, 28 (2) : 96 - 101. [8] ¢, £¤¥. - ¶· ® ¯ [ J ] . ¥ ¦ § ¨, 2016, 38 ³´µ, ¡ 11 , EL - Centro 、Taft ,Frame 1 / 75、 1 / 106 1 / 282, 、 ,A 1 / 107、1 / 133 1 / 316,B 1 / 127、1 / 136 1 / 365。 [8] 1 / 50 。 EL - Centro 、Taft ,A B 1. 19 、1. 02 1. 16 。 , , . ¬®¯ ±², 2013, 34(1) : 61 - 69. [2] 11 Fig. 11 Maximum story drift under different seismic waves ª«, [ J] . ª° GB 50011—2010. ª°ÃÄ Æº», 2010. [ S] . ÃÅ: «ª° ( ) 土木工程·267· 26 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 9 Vol. 26 No. 5 Sep. 2016 1,2 , 1,2 , 3 , 163318; , 163318; 3. , 300061) (1. 2. ! ": - , ADI NA - , ¡¢。 £¤¥,¦§¨©¨ 12 - ª«, 9 ¬®¯¡¢¯。 ª°± ²:³´µ¶, - ·¸、 ¹º»¼½¾¿ÀÁ µÃ;¨Ä 12 - ª« 9 ¬®¯¡¢Å ÆÇÈÀÉÊ˪«ÌÍÅÆÇÈ 1 / 50 Î,ª«ÀÉÏÐÑÒ,ÓÔ。 #$%: ; ¯; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 05. 008 &'()*:TU398. 2 +,-*:2095- 7262(2016)05- 0506- 07 +./01:A Effect of column stiffness on seismic performance of honeycomb shaped steel plate shear wall Yuan Zhaoqing1,2 , Wang Yiying1,2 , Liu Yan3 (1. School of Civil & Architecture Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering, Daqing 163318, China; 3. Tianjin Installation Engineering Limited Company, Tianjin 300061, China) Abstract:This paper is devoted to investigating the effects of columns’ stiffness on the seismic per formance of steel framehoneycomb shaped steel plate shear wall. The research is composed of using finite element software ADINA to develop five onestorey steel frame with different section sizes of columncompu tation models for honeycombshaped steel plate shear wall and thereby analyzing the seismic behavior when subjected to the cyclic load; based on onestorey computation models, developing three twelvestorey steel framehoneycomb shaped steel plate shear wall models and analyzing the seismic response of which under the rare earthquake of 9 degrees. The results demonstrate that an increase in column stiffness is accompa nied by a gradual increase in the hysteretic behavior, energy dissipation coefficient, and lateral stiffness of onestorey steel framehoneycombshaped steel plate shear wall. The interlayer drift angle of three twelve storey steel framehoneycomb shaped steel plate shear wall with different size of columns when exposed to the rare earthquake of 9 degrees does not exceed the limit value of 1 / 50, demonstrating the advantages ac companying the structure, such as the freedom from damage and a better seismic performance. Key words:honeycomb shaped steel plate shear wall; seismic response; column stiffness 2345: 2016 - 06 - 25 6789: ¡¢£( YJSCX2015 - 035NEPU) :;<=>?: ¤¥(1970 - ) ,¦, ·268·土木工程 §¨,©ª,«¬,®¯:°±,Email:yvq@ sina. com。 -5 , +*), 507 :ܶ§¨áâ B、B2 、B4 ÌÉ §¨ ÀÁ¸¹Ì, \ 1b ][, ¡ 9 0 , , [1 - 2] 。 , [3 - 5] , , ; 、 ; â。 12 §¨Ì |{ B 、B2 B4 。 ¡¢,£¤ 。 ¥¦ - §¨©ª «¬§¨®¯°±²³´。 ± µ¶、·§¨ ¸¹,º»¼½¾¿ÀÁ¸¹¿。 ÃÄÀÁ¸¹¾¿¶§¨¸¹ ÅÆ,ÇÈ[6] ÉÊËÇÈ [7] ¼½ÌÍ a Î¥¦ - °ÀÁÂÌ,϶¡ÐÆ Ê¸¹,ÀÁ¸¹Ñ˼½ÑÒÓÔ 。 Õ,Ö×ÀÁÂØÙ ADINA É¥¦ - § ¨ÀÁÂÌ,ÏÚÛÌ¥¦Ü ÝÞßàܶ¡áâ。 1 Fig. 1 1 2 b 12 §¨ >§¨ 1 Finite element model of shear wall >§¨«µ\ 2 ][。 1 1 1. 1. 1 ãä» Q235 å, ¥¦» Q345 å,¡æÌçè 206 GPa,éêëèìí 0. 3, åîï»ðñòóôÌ。 ãä °õö 7. 6% , ¤÷ëè 200, øùëè 0. 2。 Êúû “ óÜüý ” ¬þÿ~, ¥¦ý » Q345 H250 mm × 125 mm × 6 mm × 9 mm , ¥ ¦ Ü ¸ } » Q345 H200 mm × 200 mm × 8 mm × 12 mm、 Q345 H250 mm × 250 mm × 9 mm × 14 mm、Q345 H300 mm × 300 mm × 10 mm × 15 mm、 Q345 H400 mm × 400 mm × 13 mm × 21 mm、 Q345 H500 mm × 300 mm × 12 mm × 16 mm , |{ B、B1 、B2 、B3 、B4 [, ÀÁÂÌ\ 1a ] [。 B1 、B2 、B3 、B4 ÝÞ^_|{` B 2. 29、 4. 32、14. 18 14. 42 @, ÝÞÞ?|{` B 1. 45、1. 88、3. 46 2. 45 @。 ãä>ÂË¥ ¦=<,<ì,«Þ ,è。 Þ ¸ Í Î, ° è 0. 05 m。 1. 1. 2 ¸ 12 0. 02 m, ¡ >¥¦ - §¨«, 2 Fig. 2 Loading system Çö EL - Centro 、 :/ Taft ( II ) 12 §¨, \ 3 ][, 0. 02 s, 10 s, 2 |{ 3. 417、1. 960 1. 527 m / s 。 9 2 620 cm / s 。 ¸ ¹,ÿÿ~¶Çö ¡ÐÆ¢£。 2 >¥¦ - §¨¤¥¦ñ、 ç ´§、¨¦¦ñ¸}\ 4 ~ 6 ][, ¡ F ©,S d ª.。 土木工程·269· 508 ² ³ ´ µ ¶ · · 。 ¹ 26 º ¸ a EL - Centro Fig. 5 Energy dissipation factor 5 , , , 。 15 mm , 15 mm , ; 15 mm ,B1 、 B2 、B3 、B4 B 1. 04、1. 08、 b Taft 1. 28 1. 32 , ; 52 mm , ,B1 、B2 、 B3 、 B4 B , 5 1. 03、1. 04、1. 22 1. 29 。 Fig. 3 c 3 Selected seismic wave 6 Fig. 6 Skeleton curves 6 , , , 5 mm ¡, 4 Fig. 4 8 mm , ¢£, B、B3 B4 15 mm ¤, B ¤¥,B3 B4 ¦ , B4 B3 0. 71 ,§。 Hysteresis curves 4 ,, , - , , , ·270·土木工程 ¨©ª«,, , - 、 ¨¬®¯ °, 5 , °± 10% , ¦5 § ¨©ª,:« ,; 14 , 30% , , 。 3 3 1 12 - 7 。 509 ,, ,。 , 。 B 、B2 、B4 EL - Centro ¡¢ 16. 1、18. 1 2 ¡¢ 18. 0、21. 5 £ £ 19. 2 m / s ; Taft 2 22. 4 m / s ; ¡¢5. 34、7. 35 £ 8. 38 2 , m / s 。 ,EL - Centro ¢ B 14 , ¤ 20% ; Taft ,¢ B 4 , ,¢ B 4 ¥ 20% ; ,¥ 40% , B 14 ,¥ 60% 。 3 2 8 。 a EL - Centro a EL - Centro b Taft b Taft Fig. 7 7 c Absolute maximum acceleration value of vertex un der different waves 7 , , c 8 Fig. 8 Maximum displacement time history curves of ver tex under different waves 土木工程·271· 510 ¤ ¥ ¦ § 8 ,, , , 。 , 。 , ,EL - Centro ,B2 、B4 B 0. 90 0. 62 ;Taft , Table 1 1 ¨ © © « 26 ¬ ª B 0. 98 0. 66 ;, B 0. 76 0. 43 。 B2 ,B4 10 , 30% 。 3 3 ( s max ) , 1、2 ¡¢, £ ¡¢。 9、10 Maximum lateral displacement of floor under different waves EL - Centro Taft B B2 B4 B B2 B4 B B2 B4 12 0. 314 00 0. 274 00 0. 190 00 0. 219 00 0. 210 00 0. 184 00 0. 105 00 0. 080 70 0. 045 10 11 0. 278 00 0. 243 00 0. 169 00 0. 194 00 0. 185 00 0. 163 00 0. 093 40 0. 071 60 0. 040 20 10 0. 242 00 0. 213 00 0. 147 00 0. 169 00 0. 161 00 0. 142 00 0. 081 30 0. 062 50 0. 035 30 9 0. 206 00 0. 182 00 0. 126 00 0. 144 00 0. 137 00 0. 122 00 0. 069 40 0. 053 50 0. 030 40 8 0. 171 00 0. 153 00 0. 105 00 0. 120 00 0. 113 00 0. 102 00 0. 057 70 0. 044 70 0. 025 60 7 0. 136 00 0. 124 00 0. 085 00 0. 096 40 0. 090 70 0. 082 60 0. 045 90 0. 036 20 0. 020 90 6 0. 106 00 0. 096 60 0. 066 00 0. 075 00 0. 069 60 0. 064 30 0. 036 10 0. 028 20 0. 016 40 5 0. 077 40 0. 071 40 0. 048 50 0. 055 20 0. 050 40 0. 047 40 0. 026 40 0. 020 80 0. 012 20 4 0. 052 40 0. 048 80 0. 033 00 0. 037 60 0. 033 60 0. 032 40 0. 017 80 0. 014 20 0. 008 41 3 0. 031 20 0. 029 60 0. 020 00 0. 022 70 0. 019 90 0. 019 60 0. 010 60 0. 008 63 0. 005 17 2 0. 014 90 0. 014 60 0. 009 90 0. 011 10 0. 009 48 0. 009 67 0. 004 90 0. 004 24 0. 002 59 1 0. 004 15 0. 004 41 0. 003 08 0. 003 32 0. 002 74 0. 002 97 0. 001 50 0. 001 28 0. 000 82 Table 2 2 Interlayer displacement angle under different waves EL - Centro Taft B B2 B4 B B2 B4 B B2 B4 12 0. 012 67 0. 010 81 0. 007 54 0. 008 83 0. 008 61 0. 007 24 0. 004 25 0. 003 20 0. 001 72 11 0. 012 64 0. 010 75 0. 007 54 0. 008 81 0. 008 58 0. 007 24 0. 004 24 0. 003 19 0. 001 72 10 0. 012 50 0. 010 65 0. 007 48 0. 008 71 0. 008 48 0. 007 18 0. 004 19 0. 003 16 0. 001 72 9 0. 012 22 0. 010 45 0. 007 32 0. 008 51 0. 008 26 0. 007 04 0. 004 10 0. 003 09 0. 001 70 8 0. 011 50 0. 010 10 0. 007 05 0. 008 16 0. 007 92 0. 006 79 0. 004 02 0. 002 98 0. 001 65 7 0. 010 76 0. 009 57 0. 006 66 0. 007 52 0. 007 41 0. 006 43 0. 003 77 0. 002 81 0. 001 58 6 0. 009 91 0. 008 85 0. 006 13 0. 006 93 0. 006 74 0. 005 93 0. 003 38 0. 002 59 0. 001 47 5 0. 008 80 0. 007 91 0. 005 44 0. 006 17 0. 005 90 0. 005 27 0. 003 01 0. 002 31 0. 001 33 4 0. 007 42 0. 006 73 0. 004 57 0. 005 23 0. 004 80 0. 004 46 0. 002 53 0. 001 96 0. 001 14 3 0. 005 72 0. 005 28 0. 003 53 0. 004 08 0. 003 67 0. 003 49 0. 001 99 0. 001 54 0. 000 90 2 0. 003 78 0. 003 56 0. 002 40 0. 002 73 0. 002 36 0. 002 35 0. 001 23 0. 001 04 0. 000 62 1 0. 001 46 0. 001 55 0. 001 08 0. 001 16 0. 000 96 0. 001 04 0. 000 51 0. 000 45 0. 000 29 ·272·土木工程 Á5  511 ÃÄÅ,:¬®¯°±²£ a EL - Centro a EL - Centro b Taft b Taft Fig. 9 9 c 10 Maximum lateral displacement of floor under differ ent waves 9 10 , ,, ,, 。 , 。 EL - Centro ,B 、 B2 、B4 0. 314、0. 274、0. 190 m; Taft , 0. 219、0. 210、0. 184 m; , 0. 105 0、0. 080 7、0. 045 1 m。 Fig. 10 c Interlayer displacement angle under different waves 1 / 93 1 / 133; Taft , 1 / 113、1 / 116 1 / 138; , 1 / 235、1 / 313 1 / 581。 GB 50011—2010《 》 [8] , ,、 1 / 50, , ¡ 4 ¢,£¤¥,¦§¨© ª。 (1) «¬ ® ¯ ° ± ² , ³´µ¶·¸ , ³´ - ¬® ¯ ° ± ² £ 、 £ ¹ º , 。 EL - Centro , 1 / 79、 » , ¼ , ³´ µ¶½¾ ¿ , ¹ ¿ À ,B 、B2 、B4 , 土木工程·273· 512 £ ¤ ¥ ¦ 。 (2) 12 ,、 、 § (4) : 439 - 447. [5] [6] , , , 2016, 26 , . ©ª - «¬® . [ J] . , 2016, 26(3) : 277 - 283. £¤¥¦§ [7] 9 , 。 VIAN D, BRUNEAU M, TSAI KC, et al. Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams I: Exper imental investigation[ J] . Struct Eng, 2009, 135(3) : 211 - 220. [8] «°¡¢£¤¥±¦. GB50011—2010 ±²§[ S] . ³¨: «©´ª«, 2010. : [9] [1] , [2] , [4] , ¨, ( S1) : 67 - 73. (3) [3] × 26 Ø ¯[ J] . , 2015, 36 ,, ,、 。 [ J ] . £ ¤ ¥ ¦ § , [ J] . , 2013, 34(1) : 61 - 69. , . [10] [ J] . , 2016, 33(6) : 34 - 45. , ¬®¯, °±. µ¶·¸¹ [ J] . ²³ , , . : ³´¦ª, 2013, 30(2) : 16 - 19. µ¶·, ¸¹º, » ¼. ½¾¿Àº [ J] . ²³ (4) : 8 - 12. , . - : ³ ´¦ ª, 2013, 30 [ J] . ¡¢, 2016, 38(2) : 25 - 31. , , , . - ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 501 ) [13] »ÁÂ, ü, ÄÅÆ, . ǽÈÀÉʾ ÀËÌÍÎÏÐ[ J] . ǽ¡, 2008, 27(7) : 1403 - 1410. [14] [15] [16] [17] Ð[ J] . Ǫ¡, 2006, 25(5) : 932 - 936. Ä, , Å, . ǽ [ J] . « . ØѬ ÒÓÇÙÔ¾ [21] Ä [22] Ú, [ D] . ³¨: «© [23] Å, , . ÓǽÈÉÊ ËÇÔ¡ÕÀÎÏÐ[ J] . Ǫ, 2013, 35(11) : 2098 - 2109. Õ, ö. ǽ¡[ M] . ³¨: ¦ . ¯ [ M] . ³¨: Ö ©´ ª «, 1995: 15 - 21. [24] Ñ, Û, ±Ü. Ý[ M] . ³¨: « ¦§ Ä, , 2016: 11 - 40. ÇËÌ ´ª«, 2002: 219 - 227. Æ¡ : ³´¦ª, 2014, 1775 - 1782. »ÁÂ, Ã, Ñ, . ÒǨ¡ËÌ ÎÏÐ[J]. Ǫ, 2014, 36(11): 2087 -2095. Ä, Î, Ï, . ËÇÔÇ½Í ÐÎÏÐ[ J] . , 2015, 40 (8) : »ÁÂ, ü, ÄÅÆ, . ǽ;ÎÏ 45(1) : 277 - 286. [19] [20] »ÁÂ, Ñ¿, Ã, . ǽÍÁÂÎÏ Ð[J]. Ǫ, 2011, 33(10): 1616 -1622. Ç [18] 2009, 40(3) : 829 - 832. ¿ [25] ´ª«, 2010: 42 - 50. ³¨, Þ. µ[ M] . ³¨: ¦´ª«, 2009: 14 - 30. , ÄÌ, . Ö×ÍËÌÇ ËÇÔÎ Ï [ J] . « ·274·土木工程 : ³ ´ ¦ ª, ( ) 24 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2014 7 July 2014 1 , 2 (1. , 2. Vol. 24 No. 4 450011; , 100085) ": 。 , ! , 。 ,,¡¢£¤ ¥。 ¦§¨:©ª«¬®¯° ±²³´µ¶·¢£;¸ ®¹º¤, ±²³»¼、µ´µ½¾¿À Á,ÂÃÄŵÆÇÈÁ。 ¸ ÉÊ, Ë°ÌÍÎÏ ¦, Ð 。 #$%:; ; ; doi:10 3969 / j. issn. 2095- 7262 2014 04 024 &'()*:TU311 3 +,-*:2095- 7262(2014)04- 0446- 05 +./01:A Seismic traveling wave effect of large span steel structures YU Wenjie1 , LI Cheng2 (1. School of Civil Engineering & Communication, North China University of Water Resources & Electric Power, Zhengzhou 450011, China; 2. Beijing Company of China Petroleum Engineering Co. Ltd., Beijing 100085, China) Abstract:This paper is driven by the recognition that the study of the effect of traveling seismic wave on the largepan doublepan steel structure holds a theoretical solution to practical engineering problems. The study builds on using great quality principle to establish largespan structure analysis model and ana lytic equation which considers traveling wave effect; subjecting largespan steel structure workshops to a multipoint excitation analysis considering traveling wave effect, as is determined by what occurs with these workshops; performing a contrastive study of conventional seismic response under consistent excita tion. The results show that two methods used to input seismic wave produce a consistent acceleration re sponse curve of beamcolumn joints of steel structure workshops; the workshop steel structures have var ying degrees of increase in displacement, velocity, and acceleration response of beamcolumn nodes, which occurs due to the action of multipoint excitation considering traveling wave effect and the decrease in the seismic wave propagation velocity. It follows that a greater accuracy in the seismic analysis of long span structures necessitates the due consideration of the impact of the traveling wave effect on structures. Key words:seismic wave; traveling wave effect; great quality; seismic response 2345: 2014 - 03 - 09 6789:;: (1987 - ) ,,,¡,¢£¤¥:¦§¨©ª « ¬®,Email:1291388997@ qq. com。 土木工程·275· û4 + 0 ÄÊ*,©: Ç 447 |{,[\]^_Ù `@, ?Ð M sb = 0; Ú >=<·,àá¸;Ä:/¸.-þ, àḠ- C sb y b {{;,þú(3) · M ss ÿ s + C ss y s + K ss y s = - K sb y b 。 · 、 , [1] , 。 , , [2 - 4] 。 ¦§¨© [2] ¡ ¢£¡¤¥ ª«¬®¯°±²³´ µ¶·¸ [3] ,¹º»© ª«¬®¯ ¼ [4] ½³¾, ¿À² ª«¬®¯ ÁÂ。 ÃÄ ÅÆÇÈÉÊ »ËÌ,ÍÎ,ª« ¬® ÅÇÈÉ, ÏÐÑÒ ÓÔ¢£Å (4) Ù, - K sb y b éêëì·Äø ò.^íî¸。 í µ¶¸ÛÜÝ£。 ØÙ, [5 - 7] Ú,¸ÛÜÝ£ · Mÿ + Cy + Ky = Mẍ, (1) Ù:M——— Þß; ( Ä 10 í) Äãðµ ¶,ãðµ¶Ýè,_Ù _Ù íäÚ ,µ¶Ýè;¸ F,Ð F = M0 ÿ0 , (5) Ù:M0 ———_Ù ; ÿ0 ———ãðµ¶( äå) 。 m11 m j1 m n1 M sb ÿ s C ss C sb ys [ M M ] {ÿ } + [ C C ] { y } + P K K y = [ K K ] {y } {F }, (2) bs bb b · bs bb · ss sb s s bs bb b b b · Ù:ÿ s 、y s 、y s ———éêëì·íîïãðñ òè; · ÿ b 、 y b 、 y b ———é ê ë ì · ó ò è; P s ———ôõö÷; F b ———ôõøù¸。 ú(2) ÙûÚüý, þÿ~ÃÄíî · }óòèÿ s 、y s 、y s ¸ÛÜÝ£: M ss ÿ s + C ss y s + K ss y s = - ( M sb ÿ b + C sb y b + K sb y b ) 。 · · (3) ·276·土木工程 m1j … … M0 … … m nj … … c1j … … c jj … … c nj … k11 k j1 k n1 µ¶¸ÛÜÝ m1n ÿ1 m jn ÿ j + m nn ÿ n … c11 c j1 c n1 K———âÞß; ẍ———㵶äå; y———æçè; · y ———åè; ÿ———äåè。 M ss [8] 6 C———àáÞß; £ (LMM) ¬® þ]^ Ó, ã ÑúÚ ú M0 、F ¸ÛÜÝ£,ÿÞß: ÕÖ×。 1 (4) … k1j … … k jj … … k nj … c1n y 1 c jn · yj + c nn · yn · k1n y1 F1 k jn y j = M0 ÿ0 。 k nn y n F n (6) Ùû j Ý£ · m j1 ÿ1 + … + M0 ÿ j + … + m jn ÿ n + c j1 y 1 + … + (6) c jj y j + … + c jn y n + k j1 u1 + … + k jn u n = M0 ÿ0 。 · · (7) (7) M0 ,Ä M0 Ä m ô (6) Ùàá C â K ô,þÿ j ≈ÿ0 , Í.¯ãðµ¶äå©Ä 。 [\ µ¶,?òäåÏÐÚ; [9] æÚ äå 。 å ,?òäåÚ äå ,Î,þ Úµ¶ôÿ\ , Mass21 °ô Ñ。 448 2 ¸ ¹ º » , 2 2 , 0 45 kN / m , 0 40 kN / m , , 8°, , , 。 84 m, 90 m, 8 m, 1 / 10, 9 m。 H , ANSYS « 3 Q235B, f = 215 MPa, 210 GPa, 0 3。 ¼ 7 850 kg / m3 , , 3 1 ½ ½ x ¨©,ª ANSYS « ®«, £ 100、500 m / s £¡ ¬ «¡¯°,±©¢²³´¡µ¶³ ´µ¤¥¦,·£ 4。 1 , Beam188 , Link8 , Mass21, ( v1 ) £ 3 。 。 , 2 。 ( ① ~ ⑤ ) ¡¢( s) 、£ 24 ¿ ¾ ( a) ¤¥¦§, 1 Fig. 1 Steel structure factory building finite element model 2 Fig. 2 Artificial seismic wave 3 Fig. 3 Door frame node 4 Fig. 4 1 Displacement of node1 in traditional excitation and multiexcitation 土木工程·277· ¬4 ® ¯°±,:©¤¥¦ 4a 4b ,、 , ,, , ¢£¡¤。 , 。 4c 4d , , , 3 2 v = 500 m / s¤ 70 3% 。 ¡ 1 , 1 Table 1 1。 Maximum node displacement under different conditions s max / mm v = 100 m / s v = 500 m / s 1 12. 850 0 6. 432 0 2 15. 170 0 3 Maximum node speed under different conditions v = 100 m / s v = 500 m / s v= +∞ 1 76. 70 45. 03 21. 08 21. 08 2 88. 56 56. 21 21. 55 21. 55 3 49. 88 20. 95 21. 58 21. 58 4 66. 32 26. 39 21. 55 21. 55 5 74. 01 41. 51 21. 08 21. 08 3 4 v= +∞ v1,max / ( mm·s - 1 ) 2 Table 2 。 449 1. 086 0 1. 086 0 7. 486 0 1. 121 0 1. 121 0 52. 040 0 0. 998 6 1. 132 0 1. 132 0 4 64. 990 0 1. 648 0 1. 121 0 1. 121 0 5 12. 440 0 6. 382 0 1. 086 0 1. 086 0 ¥ ¦ 3。 3 Table 3 1 ,, § ¤ , Maximum node acceleration under different conditions a max / ( m·s - 2 ) v = 100 m / s v = 500 m / s v= +∞ 0 564 0 0 564 0 1 0 780 1 0 728 3 ,,。 2 0 933 5 0 834 4 0 580 7 0 580 7 , 3 0 751 9 0 547 3 0 585 1 0 585 1 ; 4 0 888 8 0 598 4 0 580 7 0 580 7 5 0 879 5 0 644 1 0 564 0 0 564 0 , 3 , 。 1 v = 500 m / s v = + ∞ , 4 92 , 1 v = 100 m / s v = 500 m / s 99 78% 。 。 ¡ , , , ¢£¡ 。 3 3 2 。 2 ,, ¤ ,§¤ , 3 §¤ , ; §¤。 1 v = 500 m / s v = + ∞ § ¤ , § ¤ 29 13% , 1 ¤ 7 1% 。 ¡ ,,, , 3 ¤ ;, ¤ 。 1 v = 500 m / s v = + ∞ ¤ , ¤ 1 14 , 1 v = 100 m / s ¤ ·278·土木工程 v = 100 m / s§¤ v = 500 m / s § ¤ 3 ¨, ¢£¡。 4 (1) ©¤¥¦ª« 450 Ì £ Í Ë Î , 。 (2) , ; , [6] [7] [8] [9] [ J] . £. ¤¥ ¦ §¨ © ª«¬, , , 2005, 21(5) : 50 - 54. , , ¡¢. £¾º ´ ¥, ¦§º. ¨© ÈÉ[ J] . Êà ¬®¯. ¦°±²»³´[ J] . Ì£Í ËÎ, 2013(4) : 401 - 404. µ¶, ±·¸, ¹ . ¥Ï º » ANSYS [ J] . Ì£ÍËÎ, 2007(1) : 54 - 58. [13] ¼½, ¾¿À, ÁÂ. ANSYS ¨© à  Р[ J] . Ê Ã : ª « Ë , 2013 . ®¯§° ±². ³´©[ D] . µ: ¶. ´© MR ·¸ [11] [12] ¡¢, , 1987. [5] À, . ´Á¿Â[ M] . ÃÄ: ÅÆÇ : ª«Ë, 2009(1) : 37 - 39. [ J] . , 2007, 40(1) : 1 - 8. [4] . ´[ J] . 268 - 272. 。 , 2012, 10(4) : 313 - 317. [3] ´© © [ J ] . ¤ à , 2010, 32 ( 3 ) : . [ J] . . ¹º , 2001. 、 : [2] , [ J] . »¼½¾, 2010, 30(2) : 122 - 127. [10] [1] Ñ 24 Ò ¿, 2010, 24(4) : 500 - 502. , [ D] . : , 2004. , , (3) : 1 - 4. 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The paper goes further into an analysis of the effects of steel pipe diameter and thickness on the composite pile bearing capacity and failure modes, using nu merical simulation software ANSYS. The analysis finds that steel pipe diameter exerts a significant effect on the withdrawal resistance behavior of composite piles, as is demonstrated when a steel pipe with a di ameter of less than 0. 4 m, provides a significant increase in bearing capacity of composite piles; a steel pipe with a diameter of up to 0 . 4 m gives composite piles the bearing capacity close to the limit; and a steel pipe with a diameter ranging from 0 . 3 to 0 . 4 m affords a more reasonable failure mode. Pipe wall thickness has a less effect on withdrawal resistance performance, as is evidenced by the fact that a 10 mmthick pipe wall provides a greater increase in the ultimate bearing capacity, suggesting that a pipe wall thickness is set to be 10 mm. Pipe wall thickness produces no effect on the failure mode, due to the damage occurring only in the interface between steel pipe and the outer pile. This paper may serve as a reference for improving the performance of reinforced composite pile. Key words:steelcement composite pile; withdrawal resistance; finite element ¤¥¦§。 ¨©ª««¬®¯ 2345: 2013 - 11 - 28 6789:;: , ¡ ¢£ °±²³´ (1984 - ) ,, µ ¶, ( · ) ¸ ¹ º » ¼ ½ ¼ [1] ¾ 。 ¿ÀÁ ÃÄÅÆÇÈ, ÉÊË ,,,:,Email:306482311@ qq. com。 土木工程·295· `@?,:Àð - º»¾· ^3 _ , 。 、 。 , ¡½Ì¡Ø, 1a 。 ƺ», Ï®ìûé。 ¥§¨©¥, ª« [2 - 3] 。 °§± ²³´µ ¬®¯ ¶·¸¹º»¸¹、¼½¾³, ¼¿ÀÁÂÃ、ÂÃ、À¾³。 ¶ ·¸¹Ä«ÅÆÇÈÉʦ, Ä« ¼Ë½Ì¡, ÍÎÏÐÑ ÒÓÔÕÖ×, ØÙÚº»¸¹ [4] ÛÜÝÞßà, á«âãäåæç 。 À (2) ÀðÈ, Àð , ¡¢£¤¥¦, 307 º»Éʦ, À𠺻¨Å, Çûåì, 1b 。 (3) º», À𺻠,Àðº»ì, 1c 。 (4) Àðòóź», Å,×ܪ, Ýì, 1d 。 (5) ·¡, Å,§¨¢£} , 1e 。 èé, êëÉ쩺»ÝíîïÀð Ö×,ØñÀðòóôõö¾¡ô ÷ø,ùúûü ( ) ¡,°§±¾·。 1 1 1 ©Ì¡ª«,Àð - º»¾ÝÀ ð、º»( ù、) ¥,¾ é,¾Ì¡ þÆÏÌ¡þ ¬ÿ。 Ì¡ ª«Àð,Àð~¯ ¨、 , , Àð~¯ 、Éʦ。 ¾©åÀðÉÊ ¦, ¨ ,ý¨¦。 1 2 1 ý©ü 。 Àð - º»¾Àðº»~ ¡Àð、 º»、 ·ô·ò, Fig. 1 ¡ ¬ÿ。 ÷ø¶·¸¹ Àð 、 À𠺻¦、 º»¸¹ 、º»¦、 。 ù÷ø ,Í ñ,Ò ÓÔݶ·¸¹©Ì¡ª«© : (1) , íîº»Ý Àð,½Àð¯,×Ù ·296·土木工程 - Five failure modes of composite pile â¤, 1a、1c ìû¿ ·,¥Ý®¦§¨。 ©ª¿« §¨,¿ù¬¾}§¨,Æ® å,ù¯ÐÑ}°Ä«Þ ,°º» - üÀð - º»¥¦¬ ¯°§±,}³±¡¯²¾。 ¥³[5] ´®(6、8、10 m) ïÀð¾ ·ªÚµ¶·ñ。 ¥Ý¸| AN SYS ¹ñÒº, {[ïÀðòóôõö» Àð - º»¾¡÷ø。 , 2 2 1 ¥Ý¼« ANSYS ½¾ ¹ Ò º \ ¿ ·。 ]ÀÁÂÃÄ·ÅåºÆÖ 6 m ( ó 20 Ç) ,ÈòÖ 25 m( 2 5 Ç) 。 º»¼、 、 ¼« SOLID45 ¹É。 、 º» ¼« D - P Ê,¼¼«Ë·Ê, ÌÍ µÎÇ 1。 ¼º»、 º»Äý ¼«¹。 308 ¶ 1 Table 1 γ / ( kN·m - 3 ) 20 21 78 2 2 · ¸ ¹ Material parameters E / MPa μ 0 35 10 1 500 0 21 0 30 2 0 × 10 5 c / kPa φ / ( °) 25 17 20 600 º » » , , , ® 0 5 m ¯ ¨©¡¢。 0 4 m £¤¥,°¦ ¡¢,±²§ ANSYS (10 m) 、 (0 6 m) , (6 m) , (15% ) , 。 ( D) 、 ( d) 。 : (1) 5 mm, (2) 0 3 m, 0 2、0 3、0 4、0 5 m 。 20、30 mm 。 0 1、 5、10、 3 Fig. 3 Effect of diameter on ultimate load 3 1 3 0 3 ~ 0 4 m。 、 , 。 , ½ 24 ¾ ¼ 3 1 1 ( p) - 2 。 ( s) 4 Effect of diameter on ultimate bearing capacity 5 ¨, ¦§ ( s m ) ¨©ª 178 1% 、169 3% 、124 0% « 10 2% 。 ³ 0 4 m , ; ³ 0 4 m , © ª«。 ¯ Fig. 4 ¬。 2 - Fig. 2 ps curves with different diameter , - 。 , m 。 3、4 , ( p m ) 2 ,, , , ¦§¨©ª 309 900% 、136 400% 、18 300% « 0 491% 。 ¬ 0 3 ,( F m ) ,¡¢£¤¥。 Fig. 5 3 1 2 5 Effect of diameter on ultimate displacement 6 ( p) - ´µ ( s1 ) 土木工程·297· ¤¥¦,§: - ¨©ª«¬ ¢3 £ 。 , ,。 309 6a ~ 6c , , , , , *+,-- !" #" $% &% '" (% )" " ,, 、 0 *$ *" ,./0 ($ 3 2 3 2 1 %1*+- 。 ( p) - ( s) 7 。 , 62 $2 &2 7+,-- (" , , $ 。 6d、6e , 。 52 (2 72 *2 3 (2 52 ,./0 24(+- &2 2 *62 7+,-- *(2 82 7 72 9 Fig. 7 (2 52 &2 $2 ,./0 245:- - ps curves with different thickness 62 ( d) 8 。 , 762 。 , 7=2 7+,-- &2 2 , 82 。 &2 2 72 52 &2 $2 ,./0 24&+- 62 ; (2 762 7(2 7+,-- 82 &2 8 2 6 Fig. 6 72 < &2 52 (2 ,./0 24$+- $2 - ps1 curves of composite piles with different steel pipe diameter ·298·土木工程 Fig. 8 Effect of thickness on ultimate load 9 。 , 12 20% 、6 22% ¡ 4 02% 。 310 ¼ ½ ¾ ¿ À Á Â Â Ä 24 Å Ã 10 mm , 。 , , ,´µ¶©³¦§¬® ,·¦§ ¬®« , 。 , , ¢。 , °。 20、30 mm, 。 , 5 mm , ¬®¸¯ 。 ¦§ ; 10 mm , , Fig. 9 '9 mn_`toDEuvLpqrs Effect of thickness on ultimate bearing capacity 10 。 7、10 , 5 mm ¡ 30 mm ,¢£, 90 mm ,¤ 5 mm。 。 ' 10 Fig. 10 mnijoDEuvLpqrs Effect of thickness on ultimate displacement 3 2 2 ' 11 11 ¥ ¦§¢£¨( p) - ©( s1 ) 。 ª «¬®¯。 °¥, 。 ©¢£¨ , ¬®,©²³ 4 (1) efDEvwgIJKh` - ijkl Fig. 11 , ¬®,¤± ps1 curves of composite piles with different steel pipe thickness - ¹º¶¦§ » 土木工程·299· µ¶,Â: - Ó3 Ô ,, - 、 - 。 (2) 。 0 4 m ; 0 4 m 。 0 3 m ; 0 4 m 。 、 , 0 3 ~ 0 4 m。 : [1] [2] [3] [4] , 311 [5] 《 》 . [ M] . : ¡, 1996: 8 - 9. , . ¢£ ¤¥¦§¤¥[ M] . : ¡, 1995: 10 - 11. . ¨©[ M] . : ¡ , 1999: 181. . ª«¬®¯°© ±²³[ D] . : ´, 2006. , µ¶, ·. - ¸ ¹ [ J ] . º » ¼ ½ ¾ ´ ¿ ´ À, 2010, 20 ( 5 ) : 350 - 352. (3) 。 10 mm 。 [6] , 10 mm。 [7] , , Á, ·, Â. êĸ ¹[ J] . º»¼½¾´¿´À, 2009, 19(2) : 121 - 124. ¡¢, £¢¤, ¥¦¡. ¹[ J] . ª ¯Å§¨ © ´´À: «¬½´, 2007(1) : 4 - 7. 。 ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 284 ) Mechanic Automation and Control Engineering. Wuhan: MACE, 2010: 3683 - 3685. : [1] [2] [3] [4] [5] ®¯°, [6] , ±², Â. ³Æ¯´Ç ¾²³[ J] . ÈÉ, 2013, 41(6) : 21 - 24. [7] ʵ, ¡. ÄËÌÍƶ´Ç¾ ²³[ J] . , 2010, 19(2) : 17 - 20. ¯, . ²³[ J] . , 2011, 20(9) : 9 - 12. ±¢ , [8] ĴǾ¦Ë© . ´Ç ÎÆ ½´¾, 2003, 31(5) : 19 - 21. [ J] . LI ANBANG, XIAO LINJING. Research on ropepulling monorail clamping control system [ C ] / / 2010 International Conference on ·300·土木工程 [9] ·. ´ÇÇÆÏÐ[ J] . ³ ¸, 2004, 31(2) : 57 - 58. , ·. ´ Ç Ï Ñ ¹ [ J] . ³¸, 2002, 29(1) : 228 - 229. , ±¢ , , Â. ƴǾ ¦Ë©[ J] . ½´¾, 2003, 31(8) : 16 - 18. , £¢¤. ¹ ª Ò±[ J] . ´´À: «¬½´, 2008(3) : 61 - 63. ( ) ¬ ® ¬¯ ª ° ± ¡ ¢ ¤ ¥ « £ ¥ ¡¢ £¤¥¦ §¨© / 0 ¡¢£ ¤¥¦ § ¨©ª«¬ ®¯°±¦²³´µ¢¶·¸¹ º» ¼½µ¢¾ ¿ÀÁ®¯Â ¯¶·¿§ÃÄÅÆÇÈ §É «¬ ÀÁ®¯ÊËÌÍÎÏÐ ÑÒÓÔÕ« §ÖÔª«¬¢£× ØÙÚÛ Ü¦Ý¢£Þßà 123 á â 45678 9:;8 9<=>? ¡ ¡ ¢ ¢ ¢ !"#$ %&'( )*+,-. 土木工程·301· ¡ ¢£ ¤¥ ¬ ¦§¨©ª« %$ð Û # " © " ! 0 È12 34 Û 5 6 © Û5789 A89 BæC6© ¤ ÈDÃEF ¥®¯ª°±²³´µ ¢£ ¶·¸ © ¹ º » ¼½¾ ¿À Á ÂÃÄ ·Å»Æ Ç È Å É Ê Ë ÓÔ ÕÃÖ× ÌÍÎÏÐÑ Ò ØÙÚÛÜÝÞß ¼ ¤ à Ò » Æ åæ»Æçèéåêë ì í Ï Õ Ã áâãÒÅä îÕÃï ð Ê Ë ñ ò ó ô õ ö ÷ á â ã ÒÕøä ùæúûÊË ÷úñÕÃï üôõýþãÒùÿ~}®ùæ ÊË|{[\»]^\_»]^ `@?>]^ Ñû= <Ü¥;ÊË:û Û/.Â-,;»Æ¡ +Ó *ðÖÕ)¬('& ·ûGÕøH© © Õ)IJãÒ ¸© KãLM LãÒÊðNïKãOPQ R ST£ U+E È+ 12 U» Í3 $È · · Û5 56© BæC C6© è % $ · Å ® ìí&¿À Ç %$ ÖñôõÊ &¤¬ ( %$¿J ¿ ÊË ®ç; ¤%$ î ï FEF ÕÃï Èî ·302·土木工程 ²EF ÔТ£¸¹ Õ Ö×Ø ÙÚÛÜÝ Þ¢£¾¿ßà À · Ó ¢ £ ¸ ¹ áâ ãä¢åäæ ç ¸ ¹ è ¢ Ô Ð è ¾¿ÂéÚÛÀ· ¶·¸¹êë ± ¾¿À·§ª« ! 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": , 。 , KINH , ,¡¢£¤¥, ¦ ANSYS §¨©ª «¬、 ®¬、 ¯¬°±²³´µ¶·¸¹。 º»¼:½¾ ¿À²³,Á ÃÁÄÅÆ;ÁÇÈ ®¬ÁÉÊ。 ªº,ËÌ ÍÎÏÐÑ Ò,ÓÔÕÖ×ÍÎØ¿ÀÙ。 #$%:; ²³; Ä;  doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 02. 022 &'()*:U239. 9 +./01:A +,-*:2095- 7262(2016)02- 0219- 05 Engineering crack propagation effect on mechanical performance of existing reinforced concrete structures WANG Haijun, GAO Shuaiqiang ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is aimed at eliminating the potential dangers due to active concrete structures working with cracks,some of which have exceeded the limits. The study works towards the singularity treatment of concrete cracks based on the fracture mechanics theory of concrete and using the KINH con crete constitutive model; the application of prestressing force on concrete reinforcing bars using cooling method; and the analysis of the effect of the crack length,width and depth, width direction extension on the mechanical behavior of box beam using the finite element software ANSYS. The results show that the crack group size expansion means increase in both the maximum compressive stress of concrete and the maximum tensile stress; the maximum stress is the most sensitive to the width of the crack. The analysis results provide the proposed model. The study offers the reasonable size range of the crack to be repaired. Key words:concrete structure; crack propagation; tensile stress; compressive stress [1 - 4] 0 ¦§¨©ª«¬® ¯°。 ±² ( ¡、 、 ³ ) « ÄÅ、Æ ÇÈ, É ÊÅËÌÍÎÏÐ [5 - 9] Ñ、ÒÓ、 ÔÕÖ×Ø ÙÚÃÛÜ ´µ,¶ 。 ¼½¾¿À¥ÁÂà ¯·¸ 2345: 2016 - 02 - 05 6789: ¹º»º ,ÝÞÃßÏËà,áâËàãäå 浨çèéêëìí。 îïð, µñ,òóôí ( E201460) :;<=>?: (1974 - ) ,,,,,:¡¢£¤¥,Email:hjw741010@ sohu. com。 土木工程·309· 220 ï ð ñ ò ó á ,。 ,, , , 。 , ¡¢ £¤¥,¦§¨ ¤¥©ª ô a 4 # ~ 8 # ¤¥ «¬®,¯ °±,² ³ ´,µ¶·¸¹º »¼ ½¾¿。 1 õ 26 ö b 4 # ¤¥ ÀÁ½à 287. 54 m,ÄÅÆÇÈÉÊ Ⅰ ËÆÇ, Äż½ ÌËÈÍË,ÎÏÐÈⅡÐ。 ѲÒÓÔ # # ÕÖ×Ø , T Ù 4 ~ 8 ¤¥ÚÛÜ,Ý c 8 # ¤¥ Þßà, °±ÝÞá, â 1。 µ 4 # ~ 8 # ¤¥È , ã䧨 1 Fig. 1 Cross section schematic ©ª«¬®。 Table 1 ¤¥ 5# 6# 7# 8# 4 # 5# 6# 7 # 1 2 Data of main crack detection l / cm b / mm h / cm 2 52. 1 0. 3 4. 6 4 56. 4 0. 3 5. 1 2 60. 8 0. 2 5. 1 4 65. 6 0. 3 6. 2 1 3 1 3 42. 9 44. 3 62. 2 63. 6 0. 3 0. 4 0. 4 0. 3 4. 2 4. 1 6. 1 75. 6 0. 2 5. 0 å 3 59. 3 0. 1 4. 6 å 4 62. 8 63. 8 0. 3 0. 1 2 1 KINH ¢ Solid65 ¡è¢£ , ¤ ¥, Von Mises ¦§ éê ¨。 ëâ 2, ©© - æª 2。 2 E / MPa μ ρ / kg·m - 3 σ t / MPa σ c / MPa 35 000 0. 3 242 1. 96 25. 3 Table 2 6. 3 å 1 å 2 4. 5 4. 4 Material parameters of concrete C55 Ë ÙÑ # # Èæ,4 ~ 8 ¤¥ ¢ÄÅ, , ( :cm) 1。 ÜÙÄ、 、 å , MPa,å È 1 720 È 15. 2 mm ,ÄÈ 2 152 kN,å ç È 15. 2 mm , ÄÈ 540 kN;å R235 ,È 324 kN, º HRB335 。 , 。 ·310·土木工程 ¤¥ Fig. 2 2 2 TÈ 2 - Compressive stressstrain curve of concrete « ¬®ìèíî, ® ¹2 º »¼½,¸:¾¿ÀÁ T = F / AEα l , :F———,kN; (1) α l ———,K ; -1 221 £ÃÄ ,¹º。 ÎÏ 4 ÐÑÒ # ¡ 1 ¤¥£§ , 5。 E———,MPa; A———,mm2 。 LINK8 , , 3, 。 3。 Table 3 E / MPa 85 000 μ 3 Parameters of steel products σ s / MPa ρ / kg·m3 0. 3 785 215 σ b / MPa αl / K - 1 375 Fig. 4 10 - 5 4 Network group of singularity seam end ./012 3451 06! 6 #73 "81. 5#12 9,:;' Fig. 3 2 3 !"# $% $&'( &)*'+*,- 5 3 Fig. 5 Detail drawings of structures 2 5 [10] 、 , 。 ,, -1/2 ¦ ¬® -1/2 £´¨»。 ¼, ½¾µ¶¿ÀÁ, ,¤¥¡ 4。 Å£§ ¡,, Æ Ô¢。 «½à ¬®¯Ê°± ¶æç°Æ、 Þ ¢ 襷¸¤¥。 6。 4 ³´ Table 4 , , 1 ¤¥¢, Ç ¢È¡ÉÊË Ì À,,Ç¡ÍË ¹º¢ § 、Õ£ä夥³æç°Æ、´µ ¤ ¥;°¤¥±²³´¤¥µ¶ Ä (3) ªß¢ ¢²Â,¯à¡âãªß¢ ¤¥, ¯:¡¤¥£ r Âà ÈÚ ÛÜÝÞ¨©。 , £§¨©ª¤¥, « [11] (2) Ô¢。 ¢ à¡, 4。 Ǫ©ÊÔ¢¡á ¡¢£ r ·¸¹º, (1) Ö×Ø£§Ù¥。 ¢ 。 ¦: Ö×¥。 ,, ,, « ÓÔ¢Õ£¤¥ 。 2 4 Crack singular finite element ³ªß End conditions ÌÀ F N / kN F z / kN M / kN·m 8 # é¡¢ 4. 88 × 10 4 - 5. 16 × 10 3 1. 88 × 10 4 4 # é¡¢ 5. 91 × 10 4 - 6. 53 × 10 3 1. 35 × 10 4 土木工程·311· 222 ° ± ² ³ ´ ¶ 26 · µ , , , 。 30 ~ 60 cm ,, , , 。 60 , 。 ¡ Computational model , ,¨©ª¤¥«¬,¦¤® ¢£ 1 。 ,, 。 , 、 ,。 5 7 。 5 Table 5 Variation of deflection and stress with crack length l / cm f max / mm σ cumax / MPa σ tumax / MPa 15 - 8. 912 - 8. 921 5. 672 - 0. 131 6. 215 60 - 8. 946 75 - 9. 927 90 16. 850 - 10. 638 σ cumax / MPa σ tumax / MPa 0. 05 - 8. 912 5. 583 - 0. 132 9. 563 0. 687 0 - 8. 912 5. 672 - 8. 936 0. 25 - 9. 224 0. 45 - 0. 131 9. 985 - 8. 938 0. 35 0. 456 19. 42 - 10. 254 1. 231 10. 25 0. 983 1. 586 0. 984 1. 323 13. 210 f max / mm 0. 531 14. 670 b / mm 0. 347 9. 657 Table 6 Variation of deflection and stress with crack width - 8. 926 6 30 6 8 § 。 0. 20 0 ¤¥,¤¯°¢£。 3 2 , 0、1 / 4、1 / 2、1、5 / 4、3 / 2 。 ¡¢ ,£¤¢£。 ¥ , ¦§ 3 1 , 3 ,, Fig. 6 6 cm Fig. 7 7 Variation of deflection and stress with crack length 7 , , 30 cm ,, ·312·土木工程 Fig. 8 8 Variation of deflection and stress with crack width 6 8 ,± , 0. 05 mm , , 、 ² 。 ¡¨©ª«³´¬µ¶·, 0 ~ 0. 05 mm ®,¸¹´¬µº »¨©ª , 0. 05 mm , ¯ 。 ¸2 ¹ 0. 05 ~ 0. 20 mm ,, , 。 ,, 0. 20 ~ 0. 35 mm ,, , , 。 0. 35 mm ,, ,; , , 。 3 3 7 9 。 7 9 , 0 ~ 4. 5 cm,, , 。 4. 5 ~ 6. 0 cm , , , ,。 , ,, ,, 。 ,, , ; ,,,, ,,。 7 Table 7 Variation of deflection and stress with crack depth h / mm f max / mm σ cumax / MPa σ tumax / MPa 2. 5 - 8. 913 8. 956 2. 53 - 8. 912 5. 0 5. 672 - 8. 913 6. 3 12. 43 - 8. 914 7. 5 6. 85 18. 75 - 10. 012 10. 12 10. 25 16. 87 - 1. 31 0 Fig. 9 3 4 223 º»¼,½:´£¤¾ 9 Variation of deflection and stress with crack depth , ¡¢: ; 30 cm , ; 30 ~ 60 cm ,£¤ 。 60 cm ,¥£¤ ¦ (cm) :[0,30],[30, 60],[60,∞ )。 ,¦ ( mm) : [0,0. 25],[0. 25,0. 35],[0. 35, ∞ )。 (cm) : [0,3. 5], [3. 5,6], [6, ∞ )。 § ¨ [300,250,350]、[600,350,600] V1 、V2 , 10。 10 Fig. 10 Volume model 10 cm, -3 10 mm, 10 - 2 cm, ¡ [ , ,] ¡, ¢ £¡ 。 ¡ V1 ,¢©ª。 ¡ V1 ~ V2 , ¢ 。 ¡ V2 « ( ¤¥ M) ¡, ¬ ¦,§®¨©©ª。 -1 4 (1) ¢, ¯ 。 , , ,ª ,«¬ 。 (2) ¢ 0. 05 mm , ® ¯°±°, ±±²³²´µ。 (3) ¢,¯、 ¶, ,。 , , , ,。 (4) ·³´µ¶¯,V1 ;V1 «·§ ( ¤ ¥ M ¡) ¸¦。 ( 234 ) 土木工程·313· 234 º » ¼ 。 (4) , ,, , , 。 (5) ° [4] . GFRP , , . GFRP , , [5] , 2009, 26(9) : 170 - 175. [ J ] . : , 2010, 31 (7) : 1035 - 1038. , . - [ J] . ZHANG YUN FENG, ZHOU XIN YU. Seismic response analysis [7] different liquid height [ J] . Trans Tech Publications, 2012, 10: [8] THIERRY CHICOINE, BRUNO MASSICOTTE, ROBERT TREMB [9] columns made with builtup steel shapes [ J]. Journal of Structural [10] on the external walls of the LNG storage tank for spill conditions in , . - , 2009, 26(4) : 95 - 99. [ J] . , 2010, 19(4) : 29 - 33. . - ¡, 2010. 2677 - 2687. [ D] . . FRP ¢[ D] . , 2012. LAY. Longterm behavior and strength of partially encased composite , . FRP ¡: : £[ J] . , 2012, 28(7) : 31 - 34. Engineering, 2003, 29(2): 141 -150. [3] ½ 26 ¾ [ J] . ,。 : [2] al Engineering, 2004, 30(12) : 1941 - 1953. [6] [1] MIRZ S A A, LACROIX E A. Comparative strength analysis of concreteencased steel composite columns[ J] . Journal of Structur ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 223 ) [ J] . : [1] [2] [3] . ¤¥¦§[ D] . : [7] ¨[ D] . © [8] , 2011. . £¤ ª: ©ª, 2012. [5] [6] . ¤¬[ J] . °, 2009(2) : 45 - 46. , ¡, ¢±£, ¯. RC ¤¥²¤¢ ¦§[ J] . 36 - 39. JACQUES MATHIVAT. The Cantilever Construction of Prestressed ¡: , 2003(6) : ¨. ©§°³ª«[ J] . ¬ Concrete Bridges [ J] . Computers and Structures, 1983, 11(2) : [9] PYOUNG CHEOL CHOI. Serviceability design of prestressed con [10] ANSYS 11. 0 ´ 1 - 6. [11] 187 - 205. [4] , 2006( S1) : 86 - 107. crete bridges[ J] . Journal of Bridge Engineering, 1999, 18(1) : «. ¬¤®[ D] . : , 2013(2) : 180 - 181. ·°, 2007. µ®¶[ M] . : ¯ ±²³. ´ : ¯·°, 2009: 83 - 84. ¸¹[ M] . , 2012. , , ·314·土木工程 , ¯. ( ) 26 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 3 GFRP - , ( - , Vol. 26 No. 2 Mar. 2016 , 163318) ! ": GSC , 24 GSC , - , GSC 。 :, ¡¢, £¤¥¦§, ¨©ª«¥ ¬,¥§,¨©ª«®¯°¥¢;±¬²³´µ«¶·,¸¹º©。 » GSC ¼½±¾¿ÀÁ。 ; ; - ; #$%:GFRP  - ÃÄ - ²³´ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 02. 024 &'()*:TU398. 9 +,-*:2095- 7262(2016)02- 0230- 05 +./01:A Size effect study of GFRP tubesteelconcrete composite column under axial compression ZHANG Yunfeng, WU Ziyang, YUAN Chaoqing ( School of Civil Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract:This paper discusses the study on the effect of size effect on the mechanical properties of GSC composite columns. The study does so by providing the axial compression experiment on 24 GSC composite columns, and applying loadstrain curve to delve into the law underlying the influence of the size effect on the mechanical properties of GSC composite column under axial compression. Results show that an increase in the size of components is followed by a gradual decrease in the ultimate bearing capac ity and ductility; a smaller component size suggests a higher reduction degree while a larger size means a relatively lower reduction; an increase in concrete strength grade provides a reduction in the size effect . This study may provide reference basis for the practical application of GSC composite columns. Key words: GFRP tubesteelconcrete composite column; axial compression; loadstrain curve; size effect 0 ¦§¨ © ª « ¬ ( Fiber reinforced polymer, FRP) ®¯°±¦§¨©«¬( GFRP) ²³¦§ª ¨©«¬ ( CFRP) 。 ´µ¶·¸¹º»©、 ¼½¾ ¿、·À © Á Â、 Ã Ä Å、 Æ Ç ¾ © È É ¾。 Ê Ë FRP ¤¥ÌÍÎ,GSC ÏÐÑ ÒÓÔÕÖ,Õ×ØÙ,ÚÛÜÝÞßàáâ ãä。 åÔÞæ çè, éê·ëº» 2345: 2016 - 02 - 10 6789: (12543023) :;<=>?: (1966 - ) ,, ,,,: ¡¢£¤¥,Email:ziyang497001589@ 163. com。 土木工程·315· üýþ,î:ÝÞ» GFRP ú2 û 。 GFRP , 。 , GFRP , ,, GFRP 。 ¡¢£¤¥¦§¨©, ª¢¥ ¦«¬®¯¢°±²³, ´µ¶· ¸¹·¸。 º®», ¥¦«¬¼ ½¾¿À。 ÁÂÃÄÅ, ¡ÆÇÈ¡ÉÊ ®ËÌÍÎÏ, ÐÑ, ÒÓÔÕÆ GSC Ö×Ø ¡ÎÏÙÚ。 1 - - Ö×Ø¡ ç22 GPa, ç 8 . 21 , 0 . 43 GPa, -6 Û 0 . 16 GPa, ³ 7 . 5 × 10 ℃ , 4. 8% 。 Ç ÉîÛ C30、C40, Éðñä¾½ 42. 5 , ÷ « ¬ ª × GB175— 2007《 É 》 ß。 C30 C40 1。 1 ¡ ρ s 、 ρ n 、 ρ c 、 ρ z 、 、¢£ø£。 Table 1 ÛÙÚ¡Æ GSC Ö×ÜØÝÞ» «¬ÎÏßà , áâ GFRP 、 ãä»å , æçè 、 ãä éê¬ë æ ¬ Î Ï , ì í î® , Û Ö , Ö ì Ø , Ö ± · ¸ , Î Ï Ð , ë Ñ ï Ç 。 GSC 1 。 1 Fig. 1 1 C30 C40 Mixture proportion of C30 and C40 concrete kg / m3 î ρs ρn ρc ρz C30 175 461 512 1 252 C40 205 500 593 1 152 1 1 231 1 3 Ç ¤ù¥¦Û¡·¤ù§¨¤ù。 A、B Ö¤ù©ª«¬® 90°、 Ý îù¯°±°²Ý¡·²¬¡·², ìØ°³ 12 ±¡·¤ù。 ¡·²¡·´³、 µê¶·¸ê DH - 3818 ¹¡·¤ºÇ »¼。 ¡·¤ù©ª 2a, ½, ؾ¿ À©ª±Á, ¤¬§¨ ݧ¨,¡·¤º 2b。 GSC GSC component ÉÝÞ 24 ì GSC Ö×ÜØ, ìí î®Û A、B Ö, C30 C40 î, Ö® a Ç ¡·¤ù©ª ,Û 100 mm × 300 mm、150 mm × 450 mm、200 mm × 600 mm、250 mm × 750 mm, ì, GFRP 、 、。 GFRP Û 4 mm, 9% ,Û 3。 1 2 Ç É GFRP Û GFRP , ð ñ ò ó ô õ ¾ ½ ä ¾ ½ , GFRP ö¥¦¬³ : Æ ·316·土木工程 Û 2 . 68 , Fig. 2 2 b ¡·¤º Measuring points layout and measuring device 232 Ï Ð Ñ Ò Ó Ô Ô Ö 26 × Õ 1 4 , 500 t 。 , 2. 5 kN / s。 ,, , 1. 8 kN / s, 10% 。 , 。 , ; , , 。 , 70% , 70% , 1 / 10 ; 70% , 1 / 20 。 90% , 2 kN / s ,。 2 2 1 a B1 b B2 c B3 d B4 , , ¡¢。 , £¤¥¦,§,¨© 30% ª«¬, ® ¯° ±, ²³ ® ´³ µ¶·¸ ±; © 70% ª«¬, ¹ º»,¼»½ ¾,GFRP ¿À, , - ÁÂÃļÁ; © 80% ª«¬,GFRP ųƷ¸ ±, ÇÈÉÊ,ËÌ, - ÁÍ ÎÏ; Ðà ,GFRP Ñ ¿, Ò±Ó ,GFRP ÔÕ, 。 ¡ , GFRP Ö×ØÃų ÆÕ、ÙÚ,ÛÜ ¢Ý¹, ÕÞßÆÕ £,à¤áâã¥。 £ä¦§ åæ 4 ç。 2 2 24 ¨ GSC ©ª«¬¡®¯, °è 2。 ± D GFRP é,h GFRP ²³,éêë S ymax , êë S xmax , F max ,´µ³ σ cmax 。 ¶ 2 ¼,A1、A2、A3、A4 ´µ ³ì 92. 7、86. 0、82. 2、79. 9 MPa,B1、B2、B3、 B4 ´ µ ³ ì 94. 1、 87. 8、 84. 3、82. 4 MPa,·¸, Fig. 3 3 Damage form of specimens íîïð, ñ·¸¹ º 。 » , A1 A2 òó´µ³ïô 7. 8% ,A2 A3 òóïô 4. 6% ,A3 A4 òóïô 2. 9% ;B1 B2 òó ´µ³ ï ô 7. 2% , B2 B3 ò ó ï ô 4. 2% ,B3 B4 òóïô 2. 3% 。 ¼õö· ¸¹ ½ ¾¿, À·¸¹ º½ ,·¸, íî÷Á,ø·¸ùÁ, úû³ù², ·¸ ù,úû³òóùð。 A、B ü©ó ý, ¼µ³Â²,ä·¸¹ ÷û。 2 3 - þÄ·¸ò»Å¨ ,ÿ±Î, - óÁåæ 4 ç。 ¶æ 4 ¼,GSC ©ª«¬ãÆ®¯ ,à ~ÅÆ¥¦: }Ç¥¦、 } ÈÇ¥¦ÉÈÇ¥¦。 ãÆ,GFRP íîµ。 ¤|¥¦¶ÉÊË{» ¯ ,GFRP [, Ì , ,GFRP é Á íî, [ø\]\µ, é ^ _,øô£。 £äé Í ,GFRP `,@¹。 ¢Çί·¸¹ ½ , ·¸,£ä íî÷Á,ö ¢Ç÷û。 ·¸ùÁ, ¢Ç÷û³ 土木工程·317· ²2 ³ ´µ¶,: GFRP £ - · - , 。 C30 C40 , Table 2 D × h/ A1 A2 A A3 A4 B1 B2 B B3 B4 A1 - 1 100 × 300 A1 - 2 100 × 300 A1 - 3 C30 100 × 300 A2 - 1 150 × 450 A2 - 2 150 × 450 A2 - 3 150 × 450 A3 - 2 200 × 600 A3 - 1 C30 200 × 600 A3 - 3 200 × 600 A4 - 2 250 × 750 A4 - 1 C30 250 × 750 A4 - 3 250 × 750 B1 - 2 100 × 300 B2 - 1 150 × 450 B1 - 1 C30 100 × 300 B1 - 3 C40 100 × 300 B2 - 2 150 × 450 B3 - 1 200 × 600 B2 - 3 C40 150 × 450 B3 - 2 200 × 600 B3 - 3 200 × 600 B4 - 2 250 × 750 B4 - 1 C40 250 × 750 B4 - 3 C40 250 × 750 a A 4 Fig. 4 ·318·土木工程 b B - Loadstrain curves , ,。 2 Parameters of specimens and experimental data / % mm × mm 233 S ymax / mm S xmax / mm F max / kN σ cmax / MPa 9. 01 0. 82 9. 37 641 96. 5 9. 01 0. 74 9. 01 9. 03 9. 03 0. 90 0. 83 9. 03 0. 88 9. 04 1. 03 9. 04 0. 98 9. 02 0. 94 1. 08 9. 01 0. 94 9. 03 1. 04 9. 01 9. 04 1. 10 1. 23 1. 12 9. 02 1. 31 9. 02 1. 01 0. 96 9. 04 9. 02 0. 95 0. 95 1. 03 9. 04 1. 03 0. 96 9. 03 9. 03 0. 96 1. 07 9. 02 9. 01 0. 87 0. 87 9. 04 9. 02 0. 79 0. 81 1. 15 1. 29 1. 26 1. 18 3 9. 23 8. 31 10. 46 9. 35 10. 13 10. 79 13. 83 12. 70 15. 44 13. 81 15. 69 10. 30 10. 12 10. 24 12. 13 11. 48 10. 59 12. 90 17. 10 13. 80 17. 70 17. 60 15. 40 8. 97 9. 98 12. 44 14. 98 10. 22 11. 46 14. 60 16. 90 631 576 616 95. 0 86. 7 1 388 87. 7 1 371 86. 6 1 327 1 362 2 275 2 446 2 379 2 416 3 719 3 598 3 687 3 744 642 601 632 625 83. 8 78. 6 84. 5 83. 5 80. 1 78. 3 81. 4 96. 6 90. 5 95. 1 1 433 90. 5 1 316 83. 1 1 421 1 390 89. 8 2 339 80. 1 2 387 82. 5 2 609 2 445 3 831 3 912 3 788 3 621 90. 2 83. 3 85. 1 78. 8 92. 7 86. 0 82. 2 79. 9 94. 1 87. 8 84. 3 82. 4 24 GSC , , - ,、 , : (1) GSC , 、¡¡¢, ,GFRP £¤¥ ¦§ 。 (2) ¨£ ©, ª« 、 , ¤ ¥ ¬ ®¯。 (3) , §,°, °±, , ±, 234 º » ¼ 。 (4) , ,, , , 。 (5) ° [4] . GFRP , , . GFRP , , [5] , 2009, 26(9) : 170 - 175. [ J ] . : , 2010, 31 (7) : 1035 - 1038. , . - [ J] . ZHANG YUN FENG, ZHOU XIN YU. Seismic response analysis [7] different liquid height [ J] . Trans Tech Publications, 2012, 10: [8] THIERRY CHICOINE, BRUNO MASSICOTTE, ROBERT TREMB [9] columns made with builtup steel shapes [ J]. Journal of Structural [10] on the external walls of the LNG storage tank for spill conditions in , . - , 2009, 26(4) : 95 - 99. [ J] . , 2010, 19(4) : 29 - 33. . - ¡, 2010. 2677 - 2687. [ D] . . FRP ¢[ D] . , 2012. LAY. Longterm behavior and strength of partially encased composite , . FRP ¡: : £[ J] . , 2012, 28(7) : 31 - 34. Engineering, 2003, 29(2): 141 - 150. [3] ½ 26 ¾ [ J] . ,。 : [2] al Engineering, 2004, 30(12) : 1941 - 1953. [6] [1] MIRZ S A A, LACROIX E A. Comparative strength analysis of concreteencased steel composite columns[ J] . Journal of Structur ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 223 ) [ J] . : [1] [2] [ 3] . ¤¥¦§[ D] . : [7] ¨[ D] . © [8] , 2011. . £¤ ª: ©ª, 2012. [5] Concrete Bridges [ J] . Computers and Structures, 1983, 11(2) : [9] PYOUNG CHEOL CHOI. Serviceability design of prestressed con [10] 1 - 6. [11] [6] crete bridges[ J] . Journal of Bridge Engineering, 1999, 18(1) : «. ¬¤®[ D] . : . ¤¬[ J] . °, 2009(2) : 45 - 46. , ¡, ¢±£, ¯. RC ¤¥²¤¢ ¦§[ J] . 36 - 39. JACQUES MATHIVAT. The Cantilever Construction of Prestressed 187 - 205. [4] , 2006( S1) : 86 - 107. ¡: , 2003(6) : ¨. ©§°³ª«[ J] . ¬ , 2013(2) : 180 - 181. ANSYS 11. 0 ´ ·°, 2007. µ®¶[ M] . : ¯ ±²³. ´ : ¯·°, 2009: 83 - 84. ¸¹[ M] . , 2012. , , , ¯. ( ) 土木工程·319· 26 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 9 , Vol. 26 No. 5 Sep. 2016 , , ( , 221116) ! ": , 。 3D , FLAC , ¡ ¢£¤¥ ¦。 §¨ ©:ª«¬®¯°±¬²³´, µ¶· ¸¹¬º»¼, ½ ´¾¿À¡Á¾¿ÃÄÅÆ;ÇÈÉ ¾¿,Ê ¬®¯°±¬²³ËÌÉÁ。 Í ÎϦЩ,Ñ σ c = 10 σ t ´,¤ÒÓ¾¿À¡ÔÕÊÖ。 ק¨Ø Ù¬º¥ÚÛÜÝÞ。 #$%:; ; ¾¿; ¬®; ¬º; ÍΦ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 05. 006 &'()*:TU452 +,-*:2095- 7262(2016)05- 0496- 06 +./01:A Numerical simulation and analysis of mechanism behind fracture and failure of cement column Luo Xinrong, Li Mengkun, Li Yawei, Yang Wei ( School of Safety Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116, China) Abstract:The dynamic disasters of coal and gas occur in the typical form of instant fractures gov erned by an elusive mechanism and process. This paper introduces the simulation analysis and mecha nism analysis of experimental phenomena, using different proportions of cement column specimens as the research object and drawing on a threedimensional model developed by the aid of FLAC 3D software. Nu merical simulation analysis shows that, when the axial tensile stress of model specimen reaches the tensile strength, the local tensile failure zone occurs at the center of the specimen, during which time the confi ning pressure is completely consistent with that of the experiment, meaning that a continued increase in the confining pressure produces no more increase in the maximum tensile stress after the stress is up to tensile strength; and the error analysis of numerical model verifies a best agreement between the critical confining pressure and the experimental fracture, when σ c = 10 σ t . The research results are of positive significance for a better insight into the mechanism underlying both the threedimensional rock tensile fracture instant destruction and gas dynamic disaster instant fracture. Key words:cement column; fracture failure; confining pressure; tensile stress; tensile failure; er ror analysis 2345: 2016 - 08 - 23 6789: ( U1361102) :;<=>?: ( 1957 - ) , , , , , ¡: ¢ £ ¤ ¥ ¦ § ¨ © ª, Email: aq204 @ cumt. edu. cn。 ·320·土木工程 '5 % 0 497 $#",:)(^&ò°.¦-,  A、B âåò° , ¡ ,A ò°)( 、 þ} 1 ∶ 3. 5,B 1∶ 6。 ¢£ª«¤¥ § § . ñ ò ¨ , î Ú â © ª « ¬ åò° 。 '® 50 mm、 ¯Ï 100 mm、 ¯ ¦ÉÊ 。 ,、 , 。 , ¡¢£¤¥¦。 £ § ¨ ©, ª « ¬ ® ¯°±²³´µ , ¶·¸¹ 、 º ¹¡»¹¼ª« 。 ½¾§¿ÀÁ£ ¯°± Ã Ä Å 、 Æ Ç ² È É Ê Ë Ì ¸¹ Í Î Ï Ð Ñ , Ò Ó Ô Â Õ Ö × [1 - 4] 。 Ù£ Ú¤±²³ Ø ÛÜÝÌÞß , àá¬â´µã : ª äå¢ æ ¾ ç è é £ ê ë ; ì ª«¯°íî 。 Éï ®} 2 ^&ò°°¬ 。 'ìîÚ⬠® 110 mm、 ¯ 150 mm ^&ò° , Ì^&ò µûü±²³¢ , +/¯°±´µ 20 d ¶ ûü¶·ñò 。 ° 1 2 ¸¤³¢¹°¬® 50 mm、 ¯Ï 100 mm ^&ò°,ñý=}åò°¸¹Í ÎÏ、 º » } Ê ¼ ³ - þ; Ì ® 110 mm、 ¯ 150 mm'ìò°ûü˪«。 ¸¤Ë³ ½¾à~Ìâ=¿ÏòÀ³½Ë, ñþ³ ½ÁÂøÊ。 ³½£ - £øÃÄ,Å 1 ÆÇ。 §ª«ð¡ñòóô õöÌÙ£ Ú¤±÷ÄÅ¡øùú ûüýþ , ñ Ô Í Ù Î Ï ÿ ~ } Þ æ 。 | @ñÔ , ª«£ ¤\]^_`ª« êë?> , =<;ª: [5] Ù£ ¯°± §³ { , Í Ù Î Ï [ 。 ৿ ûª«ó ô , ¤ @ Ù ´ ö Ì ¾ É ÊÍÙ § ² ³ Å , = ó ô ± ª « 。 .¦-,´ Øÿ~/½æ [13 - 16] µ , ½¾§ ¿ Ú Â æ þ , [6 - 12] ¤ RFPA °ÌÊÃÄÅûü [17 - 18] -,àá ; ¤ Ansys ° ª  3D a A ò° ¤.¦-,´öÌ -Ú 。 | ¾= , * ª«- , Ø õ ö , = < : §²³ 。 è,Ìè,¿òø @Ù¿¼ª«´ö, É=ËÚ 1 3D ¤±ª«, ¤ FLAC °Ìª«Øûü.¦-,, àá ü。 [20] £øÊ { , à ÃÄÅ+ [19] 3D × ; ¤ FLAC -,Â껹 ¼ª« ; Fig. 1 b B ò° - Stress strain curves of two group ÈÄÉ£ 、 £ø, àá A、B ⣠- £ ø à Ä, Ô Ê â ò ° § § ., Ë 1 1 1 ³,Ñ}ÒÓ¯,ò°ÍÎÏÉʼ ª« ³-þÔÕÖ×Ø,º»}ò°}øÞÙ, Ì 1。 .£ØÍÎ, åò°ýÏÐ ¤=})(¡à~îÚ 土木工程·321· 498 ° ± ² ³ ´ µ 0. 17 ~ 0. 20 。 1 Table 1 µ · 26 ¸ ¶ Table of mechanical parameters of two sets of test pieces σ c / MPa E / MPa μ 1∶ 3. 5 1∶ 6 : 1 3 0. 98 11. 36 2 13. 50 3 10. 23 0. 74 0. 174 1 4. 32 0. 34 0. 184 2 5. 39 3 4. 55 11. 70 4. 75 1. 05 0. 92 0. 53 0. 186 0. 45 0. 196 0. 49 3 0. 175 1 Fig. 3 0. 178 1 τ ( σ1 - σ3 ) = 。 2 sin 2 α 0. 215 。 110 mm × 150 mm。 , , 。 22 500 , 2 。 , (3) n2 - 2( σ c + 2 σ t ) n + σ c2 = 0。 (4) ¡§, ¤ σ3 = 0, σ1 = σ t , ¹ (3 ) (4) º»¦ n = σ c + 2 σ t ± 2槡σ t ( σ c + σ t ) 。 (5) ·¼(2) 、(3) 、(5) ¦ A 、B ½ ¾ c ¥¢ σ t , 2 。 Fig. 2 Table 2 2 σc b (2) ( σ1 - σ3 ) 2 = 2n( σ1 + σ3 ) + 4nσ t - n2 。 a } ·¸(1) ¥(2) ,¦²³´¬ : 。 ,, Two parabolic intensity envelope ¶ 3 ¡,¤ 1 ( σ1 + σ3 ) = σ + τcot 2 α, 2 0. 198 3D FLAC 5. 0 2 Simulation part parameters A MPa B c σt c σt 8σ t 6. 84 1. 460 3. 08 0. 596 10σ t 4. 75 1. 170 2. 05 0. 475 12σ t 3. 05 0. 098 1. 24 0. 396 Model mesh and distribution of confining pressure 2 [21] 。 , 2 1 , ¡,¢£¤, ¥¦¡, § ¨ © , ª ¢ ¢ 8 ~ 12 ¿( À 2) , «Á 。 [22] ¨©ª «¬ 。 ® ¯,©ª¬°±²³´ , 3 。 2 τ = n( σ + σ t ) , :σ t ———¡¢; n———µ£¡ ·322·土木工程 。 (1) ¬,¢¢ 10 ¿ ¬Ãĸ¬。 A、B Á 3. 0 ~ 4. 0、1. 5 ~ 2. 5 MPa, Å 0. 1 MPa, 10 ¬; Æ Â ¬,® ÇÈ¯É , 4 。 Ê 4 ºË, º5 » ¼½¾,¿:ÀÁ ,, ,A 3. 6 MPa , 499 ,¯,¦ § 。 ;B , 2. 2 MPa, !"! #$% !"& #$% '"( #$% ;(<; .3%8=% -*+8>.39+6 ?/*>:".+= 。 , )*+, -*.*/01"23%3,45,/%6, 7*+, 3,+89*++3,+89*+: 3,+89*+: , , , 。 ( σx ) ,。 a A !"! $%& !"' $%& !#:! -2&7;& ,)*7<-28*5 =.)<9>-*; ()*+ ,)-)./0"12&2+34+.&5+ 6)*+ 2+*78)**2+*78)*9 2+*78)*9 !"# $%& a Fig. 5 A Failure of plastic damage under different confining pressures 2 2 ®«,¨©ª©«°¬®,¯© °±,±¯©²®«。 ,¯©©²ª³³, ´« B 5 b ,¡µ,©²´ 0。 6 , - ©² ª³ 7 。 4 b B Fig. 4 Change of axial stress with different confining pressure 。 3D , FLAC , , 1 / 4 。 5 。 5 ,A、B 3. 3、2. 0 MPa ,¡ ¢, 3. 6、2. 2 MPa , ¢; ,¢ , £, ¢¤ “ ”,。 ¥¦§ ¡,¢¨©£ - ª ¤«¬ ¥。 ¦ , ®« a A 6 Fig. 6 b B Frature of each group 7 µ,®«©² ª³,A ¶ 3. 5 MPa ( p) ª³ ®«,©² ¶·¸ª; 3. 5 MPa ¶ 4. 0 MPa ,©²¹²´,¬® ·¸,¡µ ,¹ 1 / 2 «°。 B º 2. 1 MPa ,©² ·¸ª, 2. 1 MPa ¶ 2. 5 MPa ®«, ¬®· 土木工程·323· 500 Â Ã Ä Å Æ Ç ,, 0, 1 / 3 。 , 3. 6 2. 2 MPa, 。 , 。 ¯ 26 É È Γ———²; W———³¡¥¦; 。 ¥¦¥¦¥¦ ( ) , Q = 0, T = 0, (6) '7 - ^_Rs U + Γ = W。 (7) d ( U + Γ) = 0。 dt e (8) , dW = 0。 , U ´³ U e , (7) µ ¶¡ ,· Variation of velocity and confining pressure : 8d [24] ¢®¸ ¡¹ 2a £ 3 1 @AO6 , , 。 Griffith , ,, [23] 。 8 ¡ ´º² ¤ σ c ¥»¡ 。 ¦¡ Γ = 4adγ, (9) :d——— ; γ———¼²»。 ¥¦ ³ ( - U e ) - U e = 4d ∫ 0 ∫ 0 σdudx = 2dσ ∫ 0 u( x) dx, ¢£¤¥¦。 8a §¨ L; ¸· , ©ª , Δ , 8b ; 8c « ¿,u( x) ¨ σ ²½ ¨ 2a ¬ (6) :U———®; T———±; Q——— 3 ® ®¯°¦: U + T + Γ = W + Q, Fig. 7 ® ( a << L) ,§ σt 。 a u(x) ~ a ~ (10) , ²½ (10) u ¾¤ σ ¹§ ~ ~ 。 ¢ ®· σ ( κ + 1) 槡a2 - x2 , | x | ≤a, (11) 4μ :κ———¾©ª¿«§¬À, κ = (3 - u( x) = (11) Á(10) · κ +1 2 2 - Ue = π a dσ 。 8μ v) / (1 + v) 。 a b a a + da, (8) 2γ = Fig. 8 d ' 8 w?Oq Schematic diagram of cracking process of brittle medium ·324·土木工程 d d a , da dt (9) 、(12) Á (8) ¡ , ·« , σ t ¾ a «®: c (12) :E′ = { σ t πa κ +1 2 , σ t πa = E′ 8μ E,² ; E 2 , ²³ 1 -v 2 (13) Ø5 Ù 501 ÚÛ½,³:¢ E———; 4 μ———。 , σ cr = 2E′γ 。 πα (14) 槡 , σ t σ cr , [25] 。 , , , 3 2 。 B , σ c = 8 σ t , σ c = 10 σ t ,σ c = 12 σ t , 9 。 9 : σ c = 12 σ t ( σ t = 0. 396 MPa) ,B 1. 9 MPa, 0. 396 MPa, 2. 2 MPa , , B 1. 9 MPa。 , σ c = 8 σ t ( σt = 0. 594 MPa) ,B (1) ¡¢£ ,A、B ¤ 3. 5、2. 2 MPa , , ¥¦§ 。 A ¨© 1 / 2 ª,B 1 / 3 ¨¥¦,£«§ 。 (2) , ¬, , ¤ 3. 6、2. 2 MPa。 ® ¯©°。 , σ c = 10 σ t ,。 (3) § ,¬, ± ¡¢ , §,£®¤©¥ ¦。 © ²°ª。 ,B , ,, [2] ¯½, ¾, [3] , , , , °±²[J]. [4] [5] [6] , ³. «¬ , , ³. ¿ [7] a σ t = 0. 396 MPa , ³. ¯ [8] , . ¢º», ¯, , ³. ´ Ä˶[ J] . »®À¶»¼, 2004, 23(1) : 1 - 6. ¾, , Ì. ÍÀ¶ Ä£¸ [ J] . ¿, [9] , À°, ³. ÁÎ Á¥Â¸[ J] . ¡¢, £, ¤, ³.  Π[10] Òª[ J] . Ó [11] 9 b σ t = 0. 594 MPa Error analysis of tensile strength [12] 、Ï·´ µ »®À¶»¼, 2007, 26 Ô², ¥¦, CHARLIE LIC. 2 Ê »[ J] . ¯§¨, ©ª, ÐÑÁ », 2007, 28(11) : 2365 - 2368. (3) : 624 - 632. » ® À¶» ¼, 2005, 24 (1) : 137 - 142. Ê®« - Ä£¼½· Fig. 9 µ¹·Ä£¸Ã Èɶ·[ S] . : Ƨ¹, 1999. µÁ¥Â »®À¶»¼, 2014, 33(1): 98 - 104. (3) : 384 - 388. ŵÆÆǶ·. GB / T50266—99 À¶¸ µ [ J] . ¹º»¼, 2006, 31(2) : 150 - 153. µ »®À¶»¼, 2013(S2): 3083 - 3091. ´ ¶®·£¸[J]. ¹º»¼, 2014, 39(5): 849 - 854. ³´¸Ã[J]. ¤¨ : [1] , § 2. 8 MPa。 , 2. 1 ~ 2. 5 MPa 10 。 , ÁÎ ÕÖ »¸·Á »®À¶»¼, 2010, 29 «, ³. ¹ÁÎ ¥Â¸Ã[ J] . ¹º»¼, 2013, 38(6) : 960 - 965. ¯¬®, ¯¯, °±², ³. ×· Ö[J]. ÁÎ Òª »®À¶»¼, 2014, 33(12): 2517 -2523. ( 512 ) 土木工程·325· 512 £ ¤ ¥ ¦ 。 (2) 12 ,、 、 § [5] [6] £¤¥¦§ , ¨, , . ©ª - «¬® , , , 2016, 26 . [ J] . , 2016, 26(3) : 277 - 283. £¤¥¦§ [7] 9 , 。 VIAN D, BRUNEAU M, TSAI KC, et al. Special perforated steel plate shear walls with reduced beam section anchor beams I: Exper imental investigation[ J] . Struct Eng, 2009, 135(3) : 211 - 220. [8] «°¡¢£¤¥±¦. GB50011—2010 ±²§[ S] . ³¨: «©´ª«, 2010. : [9] [1] , [2] , [4] [ J ] . ( S1) : 67 - 73. (3) [3] × 26 Ø ¯[ J] . , 2015, 36 ,, ,、 。 (4) : 439 - 447. , [ J] . , 2013, 34(1) : 61 - 69. , . [10] [ J] . , 2016, 33(6) : 34 - 45. , ¬®¯, °±. µ¶·¸¹ [ J] . ²³ , , . : ³´¦ª, 2013, 30(2) : 16 - 19. µ¶·, ¸¹º, » ¼. ½¾¿Àº [ J] . ² ³ (4) : 8 - 12. , . - : ³ ´¦ ª, 2013, 30 [ J] . ¡¢, 2016, 38(2) : 25 - 31. , , , . - ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 501 ) [13] »ÁÂ, ü, ÄÅÆ, . ǽÈÀÉʾ 2008, 27(7) : 1403 - 1410. [14] [15] [16] [17] Ð[J]. Ǫ, 2011, 33(10): 1616 -1622. Ð[ J] . Ǫ¡, 2006, 25(5) : 932 - 936. Ä, , Å, . ǽ [ J] . « [21] Ä . ØѬ ÒÓÇÙÔ¾ [ D] . ³¨: «© [22] Ú, Å, , . ÓǽÈÉÊ ËÇÔ¡ÕÀÎÏÐ[ J] . Ǫ, 2013, 35(11) : 2098 - 2109. Õ, ö. ǽ¡[ M] . ³¨: ¦ . ¯ [ M] . ³¨: Ö©´ ª «, 1995: 15 - 21. [24] Ñ, Û, ±Ü. Ý[ M] . ³¨: « ¦§ Ä, , 2016: 11 - 40. ÇËÌ ´ª«, 2002: 219 - 227. [23] Æ¡ : ³´¦ª, 2014, 1775 - 1782. »ÁÂ, Ã, Ñ, . ÒǨ¡ËÌ ÎÏÐ[J]. Ǫ, 2014, 36(11): 2087 -2095. Ä, Î, Ï, . ËÇÔÇ½Í ÐÎÏÐ[ J] . , 2015, 40 (8) : »ÁÂ, ü, ÄÅÆ, . ǽ;ÎÏ 45(1) : 277 - 286. [19] [20] »ÁÂ, Ñ¿, Ã, . ǽÍÁÂÎÏ Ç [18] 2009, 40(3) : 829 - 832. ¿ ÀËÌÍÎÏÐ[ J] . ǽ¡, [25] ´ª«, 2010: 42 - 50. ³¨, Þ. µ[ M] . ³¨: ¦´ª«, 2009: 14 - 30. , ÄÌ, . Ö×ÍËÌÇ ËÇÔÎ Ï [ J] . « ·326·土木工程 : ³ ´ ¦ ª, ( ) 27 6 Vol. 27 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 11 CFRP , , ( ! ": ( CFRP) Nov. 2017 , 163318) , ABAQUS , 。 ¡ , CFRP ¢£,¤¥¦§,CFRP ¨©ª«¬®¯°±², ³ 。 ´ µ®¶±²。 ·¸¹º»¼½。 #$%:; ; CFRP ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 06. 014 &'()*:TU375 +,-*:2095- 7262(2017)06- 0642- 04 +./01:A Effect of concrete strength on shear behavior of reinforced concrete beams strengthened with CFRP plate Zhan Jiedong, Huang Longlin, Li Sai ( School of Civil & Architecture Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract:This paper presents an effort to improve the mechanical properties of reinforced concrete beams. The study involves developing the finite element model of reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced composite ( CFRP) using ABAQUS finite element software; verifying the ef fectiveness of the model by the force and load analysis of reinforced concrete beams; and simulating the shear strength of reinforced concrete beams strengthened with CFRP plates using the model members with different concrete strength. The results demonstrate that along with an increase in concrete strength grade comes a decreasing trend in the crossdisplacement of reinforced concrete beams after the increase of CFRP plate, and an increasing trend in the shear capacity and stiffness. This research may provide a ref erence for reinforcement of reinforced concrete beams. Key words:reinforced concrete beams; concrete strength; CFRP plate; shear resistance 2345: 2017 - 08 - 31 6789: (51308028) :;<=>?: (1970 - ) ,,,,,¡:¢£、¤¥¦¥¤§,Email:479014176@ qq. com。 土木工程·327· (',Ì:ìÚÛ CFRP ý¯°»-, )6 0 643 a , ¬ó ,, , , ,; ¡¢, £¤¥¦ §¨。 ©ª« Fig. 1 §¨¬®¯°±²³´µ¶·¸¹ [1 - 4] º 。 ¯° » ¼ ½ ± ¾ ¬ ¿ ¯ ° ± ¾ 、 [5] 、 Ä Å Æ ¯ ° ¾ [6] 、 Ç È ¯ ° ¾ 、 À ÀÁÂà ¾ [7] »É Ê Ê Ë ± ¾ Ì, Í Î ¯ ° ± ¾ Ï ÐÑ¤Ò , ÓÔ¦ , ÕÖ×Ø 、 ÙÚ , ÛÜÝ Éʯ°® àá , Þ ¶, À ¯ Ë ß Ì âãäÅåæ ¯°Öçè 。 éêëÀìíîÐï ( Carbon Fi ber Reinforced Polyment, CFRP) ð¹ñÛÓò ó¯°Ðï , ô¬õö÷ø 、 ù¯Ö ¥¦ìÚ âãÅåæ¡úûü¯°Öçè [8 - 12] 1 1 2 1. 2. 1 b Finite element model and meshing of beam 2a ¹ ¯°ÅÆ, 2b ¹ CFRP ¯°ÅÆ。 | {» L - 1 » L - 2 ÅÆù »Æ<,»Æ, ơ¢£¤。 » Æ]^ CFRP ¥¦§,CFRP ¨§ Æ,Í©Þ¨»Åå CFRP ý¯° è-,·ª¨«Ú:¦。 。 CFRP ý¯° » þ º ÿ ~ å é ê ë ÀìíîÐ ï Û » ¯ ° , } | { [ \]^_] ^ ` @ ? > » = Ê , <Ó;½ , ³ : ¦ » Æ / 。 . å ABAQUS , @ CFRP ý¯°»-, , ¹ñ 1 1 å ABAQUS ¬¡ »ó,, ¯°, ó L - 2 Åå CFRP ÐïÛ» ´, }»Éʹ 300 mm × ¹ 1 400 mm。 ìÚ̹ C30, ¬å。 ´+Ú¹ 25 mm, å HPB235, ¬ å, ðö æ »è, *å HRB335。 ¬ ó 1a ,¬ó@ ·328·土木工程 Fig. 2 CFRP ¯° ¯°,ñ [13] 1b 。 » L -1 b » L -2 L - 1 ð¹Û 150 mm,Ú¹ 1 700 mm, a Öçð:ù¡ 。 1 @ 2 Stress clouds of beam concrete 1. 2. 2 å ABAQUS ¬¬®·ª» L - 1 L - 2¯ Fk °¯ Fm ,[13] Û ,= 1 。 ±= 1 ù, ¯° L - 1 ²³¯[13] ´µ xem ¹ 5. 7% , °¯ ¯ ´µ¹ 3. 2% ; å CFRP ¯°{ L - 2²³¯[13] ´ µ¹ 6. 1% ,°¯´µ xek ¹ - 3. 1% 。 ¬´µñµ ¶, ©Þ·óô¬¥ ¦¸¹,ù º@Öð。 644 £ 1 Table 1 ¤ ¥ Comparison of simulation and experimental results of cracking loads and ultimate loads F k / kN F m / kN x em / % x ek / % L -1 37 35 5. 7 160 155 3. 2 L -2 52 49 6. 1 218 225 - 3. 1 1. 2. 3 ¦ § © 27 ª ¨ ¥¦, £ 2. 0 × 10 MPa, §¨©ª«¬ A - 1、 A - 2、 A - 3、 5 A - 4、A - 5、A - 6,®¯°§¨ ( A - 1、A - 3、A - 5) ±。 2 2 ² ABAQUS ³´ µ¨ , 。 ¶§¨ ·³ ¸ 4 。 [13] , L - 1 L - 2 , 3 3 , 。 ,, , 。 。 a L -1 c A -3 d A -4 e A -5 f A -6 3 b L -2 - Midspan loaddisplacement curves of beams 2 2 1 C25、 C30、 C40, 300 mm × 150 mm, 1 700 mm, 1 400 mm, 4 Fig. 4 2. 80 × 10 、3. 00 × 10 、3. 25 × 10 MPa, 4 A -2 Fig. 3 b A -1 ,, , a 4 4 25 mm, ¡ HRB335, ¢ 300 mm,£¡ HRB335, ¤ 2. 2, ³´ Stress nephogram of component under ultimate load 4 ,¨ ·³ ,¹ º»¼, ¡½¾¿ ¢ 土木工程·329· ÍÎÏ,:Ð CFRP ¹6 Ì 。 , CFRP CFRP , , 。 、 2 。 Table 2 2 Component calculation results F m / kN s / mm (2) , , CFRP CFRP A -1 198 A -2 [1] 4. 15 1. 186 43 257 6. 84 1. 555 93 [2] A -3 202 4. 65 1. 202 57 A -4 279 7. 46 2. 029 45 A -5 206 5. 13 1. 272 73 6. 50 2. 095 44 2 , CFRP 、 , C25、C30、C40 29. 8% 、 38. 1% 、 39. 8% , , , CFRP 。 C25、C30、C40 64. 8% 、 60. 4% 、 26. 7% , , , , 。 , , , , , , CFRP 。 。 ·330·土木工程 £ 。 ¤ ¥. ¦ © ª. ¦§ ¡§¢£¤[ D] . ¦©««¬ [ D] . ®¯¬: ®¯¬®¯ª, 2016. [3] °±, ²³´, µ¶ . °·¸ «¹º[ J] . , 2015(11) : 129 - 133. [4] »¼½, ¾¿À, ÁÂÃ. ±² ©ÅÆ, 2017(19) : 45 - 47. © ¡³Ä[ J] . ´¨ ÇÈÉ. ¦§Ê¦ËÌÍÎ[ M] . µÏ: ´¦§È ÐÑ, 2000. [6] ²ÒÓ, Ô Õ, ©Ö×. ØÙ [ C] / / ¦§ÊÚ¸ ßà. áâ: º´¦§ÊÚ¸ [7] ãä©«åæ», 2000. ©ç. ¦§èéÚ¸ ¼½[ M] . êë: 쨩 ©í. ¦§¬îï ¡[ J]. ¦§ðñ, 2017 ªÐÑ, 2002. [8] °¶· ¦¹Ûܺ´ª«ÝÞ»Þ (11). [2017 - 08 - 24]. http: / / kns. cnki. net / kcms / detail / 11. 1243. TU. 2017 08 24. 2115. 010. html. [9] °±, ²³´, µ¶ . °·¸ «¹º[ J] . , 2015(11) : 129 - 133. [10] ²òÀ. ¦§ © ¡ó[ J] . ôõ: ôõö÷øÈ ©«ª¾ª¿, 2013(3) : 159 - 160. [11] ¾ ù, êúû, üýý. CFRP À . CFRP  £¤«Ã ² . ÅÆÇÈ [ J] . Ȧ§, 2016(11) : 1 - 7. [12] Á ¬[ D] . : ÄȪ, 2013. ¤[ D] . ÊË: Ê˪, 2007. (1) CFRP ¡¢, ¨¥: ¨¥¦§¨©ª, 2015. [13] ,CFRP : [5] 3 。 (3) ε / 10 - 3 288 645 ÉÑÒ A -6 É£ ( ) 28 1 Vol. 28 No. 1 { | } ~ _ 0 0 = Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 1 Jan. 2018 x CFRP Þ L ÿ0 , , ( ÉÊ0 0, {|} 163318) ? @: L , ABAQUS - ( CFRP) L , L 。 , , , CFRP L 。 。 , ,CFRP L L 。 , 。 CFRP ABC:L ; ; CFRP ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 01. 014 D!EFG:TU375. 3 ;H=G:2095- 7262(2018)01- 0070- 05 ;?: ·¸¹(1980 - ) ,º, ·342·土木工程 §°±²³´«¬µ¶¡( LJQ2014080) §«,»¼½,¾¿,ÀÁ:ÂÃÄÅÆÇ,Email:dlutwzhy@ 163. com。 ?6 ` >=<,æ:[\]õ^_±²« 647 ýþéê ¼Ó[\éêíî¡ï, 0 Æ - Ì, 。 , 、 , 。 £ ®¯ º»¼ , ¡¢ ¤¥¦, §¨©ª«¬ ±²«³ ¹¢ °。 ´µ¶·, ¸ ³½¾¿。 ÀÁÂà ÄÅ®Æ, ÇÈÉÊËÌ ±²« ÍÎÏÐ,Ѫ¬ÒÓÄÔÕ Ö׸ØÙ ±²«。 ÚÛ¸,Üݬ޽¾,ßàáâ ãä婺»Ñ。 Ye Fei æ σst ® σ st = ε st ——— ï。 Chen æ Ý~èªíîåÊ [7] õöé÷。 Gong æ ¡ïåì [6] ½¾。 Yang æ ûüéêíîå¡ï。 Song [8] ®Æ ÓÆ - éêÝí [10] îå¡ï,Êõö íîÝ。 Cao æ ç Ý©« [9] æ èÒ« ®Æ é Ö×é÷å§ 。 Talmon æ [11] ¬} |º »å ì ± Ý 。 Molins [12] æ {·º»å[\ 。 â{ [\ ~ é,[\§]õ^_ ±²«ýþéê, ø [\±²«§ ®ÆÍÎ, ËѪÔÊ õöé÷ÝýþéêíîÕ, `Ï[\ ý¶。 1 1 1 é; ®; ε u ——— ] õ ®, ¥ GB 50010— f y ———¢£¤«ýÅ; 2010《 [\ ýͦ》 [13] Ä ε u = 0. 01。 [\§ÖªÓ¨©ª«¬¬® Ëéê,®¡¯: σc = [2] êÝ í î å º »。 Blom æ [5] ôÔÿöÝíîåûü¡ ε u > ε st > ε y , ¢£®; æ ¡ïå±²«、ø첫ùú²«Ý [4] î 。 Arnau æ ôûüýþé fy , ε st < ε y , ε y ——— çèéêÔÕÝ ë ì ² « í î å ¡ ï。 ð ñ ò Ý󩲫íîåéê [3] ÔÕº»。 Do æ ô 2D Êõö·Åé÷Ö×, { ¡ ε st E s , ¼:E s ——— [1] Öª。 \ ]õ^_[ { n εc ε , - c ε0 ε0 ( ) ] ε ε , [ fc 2 fc , ¼:ε c ———[\ f c ———[\ σ c ———[\ c 0 ε0 < ε c ε cu , ®; ¤«ýÅ; ; ° f c ε0 ———Ý[\ ε cu ———[\ ®; ]õ®。 ¥ GB 50010—2010 [13] ε cu = 0. 003 3。 ,Ä n = 2, ε0 = 0. 002, ±ø[\^_¯ ± 1a ²³。 ¥± 1a ¡ [\ Fc = Fn + Fs , ¼:F n ———ø; F c ———[\´ F s ——— Ë; 。 F c = ∫ 0 σ c ( ε c ) bdr, hc ¼:r———[\¬´µ¶ b——— ·¸; ¹«; h c ———[\´ @«。 F s = σ st A s , ¼:A s ———ʺ»¼。 Ý´[\½°¢£¿Â ô[\ Öª,¿ [\ ¡,§àø± 。 ¾Ô^_ ,Ï ∫ 0 σc ( εc ) bdr = σst As + F n 。 hc 土木工程·343· 648 ¥ ¦ § ¨ , 1b , © ª ª ¬ 27 ® « , , , ,β1 = 0. 8。 , ;, h = β1 h c 。 GB 50010—2010, C50 α1 f c bh x = σ st A s + F n 。 (1) 2 。 , , 。 a Fig. 2 2 Idealized computational models for strain calculations of segment joint , 2 ¡¢£, ¤ ¢£: Fig. 1 1 b :ε cmax ———¥; h0 ———¦,h0 = h - a s 。 GB 50010—2010 «¬: Computational models for force balance of segment joint ( 1 ) , ( σ st = f y ) , : M = f y A s ( h0 - B= hx h hx ) + Fn ( - ) , 2 2 2 dM ΔM = , dκ Δκ (2) 1. 0; h b ———¯。 GB 50010—2010 ¢ h b = h b1 h0 , [13] h b1 = (2) (3) , , , ΔM = 0。 , B = 0。 ,, ·344·土木工程 §¨©ª :h b1 ———¡¯, ΔM———; Δκ———。 。 [13] hx < hb , ε < ε , σ α f , c cu c 1 c s. t. ε st < ε u , σ st < f y , ε sc < ε u , σ sc < f y , : α1 ———® ¡, C50 , α1 = (3) :M———; B———; , hc ε cmax = , h ε st 0 - hc 1 2 β1 。 1 + f y / E s ε cu °£±, ²³¤。 1, ´ ( σ c < f c ) , ( σ st = f y , ε st = ε u ) 。 2, ( ε c = ε cu , σ c = α1 f c ) ,´( σ st < f y ) 。 3, µ, ¶· 6 ,: ( ε c = ε cu ,σ c = α1 f c ) , ( σ st = f y ,ε st < ε u ) 。 4, , ( σ st = f y , ε st = ε u ) , ( ε c < ε cu , σ c = α1 f c ) 。 , , A s σ st = A ct σ ct 。 α Es = E s / E c , A ct = A s E s ε st σ st = As = α Εs A s , E c ε ct σ ct :σ ct ——— ; h c 1 3 bh + α Εs A s ( h0 - h c ) 2 , 3 c (4) B = E c I0 。 (5 ) (5) (9) 、(10) h x 2 (11) h x , σ st 。 。 3 , ,, α1 f c bh x = f y A s + F n 。 (12) h x hx = (12) fy As + Fn 。 α1 f c b (13) ( ε c = ε cu ,σ c = α1 f c ) , ( σ st = ¢£, β1 h0 - h x 。 ε st = ε cu hx ∫0 fc [2 εεc - ( εεc ) n ] bdr = fy As + F n , 0 hc , hc 0 hc , σc = Ec εc = Ec εu h0 - h c (6) (7) ( 6 ) 、 ( 7 ) hc , εu εu εu f c b[2 - ( ) n ]h3c - [2f c bh0 - (Fn + f y As )]h2c - ε0 ε0 ε0 2( F n + f y A s ) h0 h c + ( F n + f y A s ) h20 = 0。 (8) (8) h c , σ c 。 ( σ c < f c ) , 1。 α1 f c bh x + ( E s A s ε cu - F n ) h x - ε cu E s A s h0 β1 = 0。 (11) ( σ c < f c ) , ,n = 2, β1 h0 - h x Es 。 hx f y ,ε st < ε u ) ,¡ 1 ( σ st = f y , ε st = ε u ) 。 (10) 1. 2 3 I0 = 1 2. 1 σ st = ε st E s = ε cu 2。 h c (4) , (5) , 。 (9) ( σ st < f y ) , 。 , α1 f c bh x = σ st A s + F n , hc , ε st ———; ε ct ——— 2 ( ε c = ε cu ,σ c = α1 f c ) , ( σ st < f y ) 。 A ct , E s ———; 1. 2 2 , ; E c ——— 。 , ε st = ε ct , 649 h c (4) ,(5) (13) h x , ε st 。 ( ε st < ε u ) , 3。 h c (4) , (5) 1. 2 4 。 4 , ,, 3 ¤, ¥ (12) 、(13) 。 ( σ st = f y , ε st = ε u ) , ( ε c < ε cu ,σ c = α1 f c ) ,¡ ¢£ εc = εu hx 。 β1 h0 - h x (13) hx , 土木工程·345· 650 ³ ´ µ ¶ · ¹ 27 º ¸ h c , ε c 。 HRB335 ´ ®。 µ ® ¥ ¶ · 40 hc (4) , ²¤³ 10 mm HPB300 ´®, ¹®º 350 mm。 »¼½¾: ¸ × × 130 mm × ( ε c < ε cu ) , 4。 (5) 。 2 mm。 ¦¢¸ 1 480 mm。 ¢¹® 160 mm × 200 mm, »¼¿¬ 160 mm。 ¼ ¤³¦ 28 mm, À¤³ 21. 19 mm, À«¬ 2 Á 352. 5 mm ,¸ 370 mm。 Ãħ¨©¢ ŠƦ 2。 [14] , b = 1 200 mm, d = 300 mm。 C50 , f c = 23. 1 MPa,E c = 34. 5 GPa。 h0 = 2 Table 2 Material parameters in model ª ¢ Å E / GPa 180 mm, A / mm2 μ Solid65 34. 5 0. 20 ( Link180 3. 6 × 10 5 352. 5 200. 0 0. 30 £® Link180 254. 5 200. 0 0. 30 ¹® Link180 50. 3 210. 0 0. 25 A M24, 8. 8 f y = 640 MPa) ,E s = 200 GPa。 , 500 kN 1 000 kN 。 , 1。 «¬º、 «¬ºÇÀ Contact 174 « Target 170 Ç¢ ®。 different axial force in state of ultimate F n / kN h x / mm h c / mm B / kN·m2 500 3 34. 3 42. 9 3 737 600 3 37. 9 47. 4 3 946 700 3 41. 5 51. 9 4 240 800 4 45. 1 56. 4 4 588 900 4 48. 7 60. 9 5 115 1 000 4 52. 4 65. 5 5 724 ·È, ¯¡®ÉÊ 3a、3b Ë。 Bending stiffness of concrete segment joints with Table 1 3 2 1 , 3 4, 。 a , ¡ ¢£¤£ ¤,¥¦ §¦¨ 3 3 1 £¤ 50% 。 b Fig. 3 ¤©, ª [14] ANSYS 。 «¬¡® ¯ °®, ¢ ± £ ® ² ¤ ³ 18 mm ·346·土木工程 3 3 ´® 3 Reinforcement model [15] °Ì¤ , ÉÊ 4 Ë, ±ÍÎ 1 090 mm Ϥ²Ð ¤ °6 ± ²³´,µ:¶· ,。 Table 3 Fig. 4 Loading on segment joint , (14) Results of bending stiffness of concrete segment joints in state of ultimate B / kN·m2 500 3 737 3 780 1. 2 600 3 946 4 318 9. 4 700 4 240 4 805 13. 3 800 4 588 5 339 16. 4 900 5 115 5 889 15. 1 1 000 5 724 6 198 8. 3 (14) 。 / % ε c + ε st , κ= h0 (3) F n / kN , 3 4 3 4 651 £ 50% 。 , 5 。 , 5 Fig. 6 Variation of bending stiffness of concrete segment joints versus curvature 4 , 。 , , 。 , 6 5 , Fig. 5 。 , 。 , 3 6 3 500 kN 1 000 kN , , ,¡。 , ¢ 16% 。 ¢ (1) ¤¡¥¢£¦ §¤¥¦§ ,¨©«。 ¬ª«® ¯。 (2) §¤¬ ¦®; ¢ joints versus axial force in state of ultimate ,。 , ,¨©, ª Variation of bending stiffness of concrete segment 6 , £ 50% 。 (3) , , 。 ,。 (4) ¯。 土木工程·347· 652 tio of segment transverse bending rigidity of shield tunnel [ J ] . 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School of Civil & Architecture Engineering, Northeast Pertroleum University, Daqing 163318, China; 2. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering, Daqing 163318, China) Abstract:This paper introduces an effort to improve the bearing capacity and ductility of the assem bled recycled concrete shear walls. The research is focused on developing models for assembled recycled concrete shear walls using ABAQUS finite element analysis software and thereby analyzing the effects of different concrete kind, recycled concrete strength, axial compression ratio, and high thickness ratio on the mechanical behavior of assembled shear walls. The results show that the assembled recycled concrete shear walls have a lower bearing capacity and ductility than ordinary concrete shear walls; a higher strength grade of recycled concrete gives rise to a higher bearing capacity and ductility of shear walls; a long with an increase in the axial compression ratio comes an increase in the bearing capacity of the shear walls, accompanied by an decrease in the ductility; the shear walls with a smaller height to thickness ra tio exhibit a better bearing capacity and exert little influence on ductility; and the assembled recycled concrete shear walls promise an application in small highrise building structures through rational design. Key words: shear wall; recycled concrete;mechanical behavior; finite element 6789: 2017 - 11 - 06 :;<=: (12541054) ;( YJSCX2015 - 035NEPU) #>?@AB: (1970 - ) ,,,,¡¢,£¤:¥¦§¨,Email:yvq@ sina. com。 土木工程·349· 80 + * ) ( ' - % 28 $ ø ø & 1 TW1 ,、 、 , [1] 。 , , ¡¢£ ¤¥¦§¨©ª«¬®¯°±²³´。 µ¶·¸ ¹º»¼½¾¿ÀÁ¾, Âú®¯°Ä¡Å ÆÇÈÉ,Ê´ ,¨ ËÌ·ÍΡ, ÏÐÑÒÓÔ ÕÖ×ØÙ。 ÚÛ, ÜÝÞú®¯°Æ £ ÇÈ ßàáÞâãäåæçè。 µé, êëÎ ¡ ABAQUS £ìíî,ïú®¯°Æ ÇÈ £ìðñ, òóôõöÞ÷Çøè ùú,ûµÃº®¯°ÆÇÈ ýþÿ~。 1 üÄ¡ 1. 1 }¡|{ [2] É TW1 [î\µÞ]òóÞ ^,[îµ®¯° ÆÇÈ。 Ρ £ìíî ABAQUS ï_ TW1 [î`@?>áÏ £ìðñ TW1 ,=<µ 2 800 mm,;`@µ 1 300 mm × 200 mm。 ®¯°:/µ C40, ¡ HRB400 。 ÆÇÈðñ ®¯°ò¡ .ìð, ¡ì TRUSS ì ð,}¡ìð, _®¯°¡ “ Ü Fig. 1 Finite element model and trellis partit of TW1 shear wall £¤。 、 ,Þ]¨© 1。 Ð[î ð_. ” ,ÆÇÈ >¡。 , ÆÇÈ ´ x 。 £ìðñ_ò 1。 ®¯°¡ GB 500100—2010 ( 2015 ) 《 ®¯° 》 [3] ðñ。 ú ®¯°ÄÇ - Äö¡|{ [4] (1) , ÷É,a = 1. 4,b = 10。 à º®¯°ÄÇ - Äö ¡|{ [5] ü, ü, (2) , ÷É,d = 1. 26; ¡|{[6] É ®¯° [7] ü。 }¡ñ èðñ 。 ax + (3 - 2a) x2 + ( a - 2) x3 , 0 ≤x < 1, y= x / [ b( x - 1) 2 + x] , x≥1 。 (1) { 1. 2 y = dx - ( d - 1) x6 。 (2) ðõ· TW1 - , 2 [8] 。 ¡“ ” [î ¡、 ¢£¿£¤,¥¦Ç§¸-¥¦Ç ·350·土木工程 85% Fig. 2 2 - Contrast of loaddeformation 2 ¿© 1 ª,£ìð¿., «á,¬ ®¯-ªáÏ,°±â²。 ³£ì 𠨿.,Ó´µ,Þ¶© 1,·ë´µò ¸µ 4. 886% 、 - 1. 147% 、 - 1. 892% 、 - 12. 768% 、 - 1. 887% 、 - 6. 084% 、 - 4. 994% 。 ÷É,¹º» ´µ¸-, µ - 12. 768% , ÷¼½¾´µ¿ 10% Ü。 ÀÁ´µ ÂÃ: £ìòó ¡£ìõð., ÷Ä/ÅÅÆ..Ä /;|ÉÇÈÉ¿®¯°ÊË Ì, ¹1 º »¼½,: 。 , 。 ABAQUS , Table 1 1 81 。 Contrast of experimental results and finite element results F y / kN s y / mm F m / kN s m / mm F u / kN s u / mm TW1 261. 700 6. 400 345. 900 28. 500 294. 000 49. 500 7. 734 TW1 274. 486 6. 327 339. 354 24. 861 288. 451 46. 488 7. 348 2 2. 1 [9] 。 ¥, ¦¨§¨© ª,©«¬®ª«¯¬®,°¥ [5] ±² 。 , TW1 , , SRC - 40, C40, HRB400 , 0. 12, 14。 - 3, 2。 3 2 , , 3 ,, 7. 96% ,¡¢ ¡¢£¤£¤ ¥¢¦§ Table 2 2. 2 2. 2. 1 Fig. 3 2 TW1 SRC - 40 - Loaddeformation of shear wall with different kinds of concrete Contrast of finite element results of TW1 and SRC40 F y / kN s y / mm F m / kN s m / mm F u / kN s u / mm TW1 274. 486 6. 327 339. 354 24. 861 288. 451 46. 488 7. 348 SRC - 40 264. 413 6. 347 314. 851 14. 638 267. 623 25. 800 4. 065 3。 ¯° , SRC - 40 , ³ 4 º, ¥,» µ, 、、 ,±´©µ²。 ¶ C30、C35 C40, © ³ · SRC - 30、 ¼¸¶·, ¸½±。 3 º, ¾µ 15. 0% , SRC - 35 SRC - 40。 - ´ 4 ¸ ¹, ¿µÀ 9. 8% , µ¿ 8. 5% , ¶·¿ 9. 4% 。 土木工程·351· 82 ¡ ¢ £ ¤ ¦ 28 § ¥ 0. 1、0. 2、0. 3、0. 4、0. 5, ACR - 0. 1、 ACR - 0. 2、 ACR - 0. 3、 ACR - 0. 4 ACR - 0. 5。 5 +4 +5 lm[`akMNObTU - VW gh\]^ij`akMNObTU - VW Fig. 4 2. 2. 2 Loaddeformation of shear wall with different strength of recycled concrete , SRC - 40 Fig. 5 、、 , X3 Table 3 F y / kN s y / mm F m / kN s m / mm F u / kN s u / mm SRC - 30 224. 529 6. 190 267. 386 12. 979 227. 278 21. 169 3. 420 SRC - 35 246. 625 6. 385 290. 038 13. 932 246. 532 23. 690 3. 710 SRC - 40 264. 413 6. 347 314. 851 14. 638 267. 623 25. 800 4. 065 Table 4 ACR noMNObFHIJZ[ Contrast of finite element results of ACRs F y / kN s y / mm F m / kN s m / mm F u / kN s u / mm ACR - 0. 1 251. 349 6. 290 301. 373 14. 607 256. 167 27. 935 4. 442 ACR - 0. 2 306. 809 6. 408 357. 917 12. 865 304. 229 21. 529 3. 360 ACR - 0. 3 352. 305 6. 331 400. 129 11. 665 340. 109 17. 532 2. 769 ACR - 0. 4 390. 786 6. 390 438. 217 10. 810 372. 484 15. 205 2. 379 ACR - 0. 5 416. 562 6. 169 461. 636 8. 972 392. 390 13. 405 2. 173 ,¡¢。 £, 5 4 ,, - 。 、 。 , ·352·土木工程 , , , , , 6 , , ¤¥¦ § ¨©ª, 。 axial compression ratio Contrast of finite element results of SRCs X4 Loaddeformation of shear wall with different SRC noMNObFHIJZ[ 4。 , «¬。 2. 2. 3 , ® , SRC - 40 ¯ 1 ¡,: 7 , Fig. 7 6 ty coefficientaxial compression ratio , 12、14、16、18, RHT - 12、 RHT - 14、 RHT - 16 - 5 Table 5 RHT F y / kN s y / mm F m / kN s m / mm F u / kN s u / mm RHT - 12 300. 284 6. 289 360. 178 15. 527 306. 151 26. 119 4. 153 RHT - 14 264. 413 6. 347 314. 851 14. 638 267. 623 25. 800 4. 065 RHT - 16 230. 969 6. 408 276. 300 14. 956 234. 855 27. 672 4. 318 RHT - 18 204. 644 6. 250 248. 496 15. 186 211. 222 26. 601 4. 256 3 , , 0. 3,。 (1) , §,¦。 ¥¢ ,¦, ¡ , 16。 ¢£¤ 。 highthickness ratio , [10] - Loaddeformation of shear wall with different C40 , Contrast of finite element results of RHTs 7 5。 , 7 5 - , 。 , 。 , , , , , , 。 RHT - 12 , 14 , 11. 9% , 12. 6% ; 16 , 23. 0% , 23. 3% ; 18 , 31. 8% , 31. 0% 。 Fig. 6 Bearing capacityaxial compression ratio and ductili RHT - 18。 83 ¢£ (2) ¨© , 、、 土木工程·353· 84 ¡ ¢ ,。 (3) , ,。 , 。 。 , , , . [ J] . 2017, 38(6) : 23 - 33. [2] . : ¤ 28 ¥ - © ª [ J]. « , 2013, 16 ±²[ J] . [5] ¬®, ¯ [6] ³´. [7] ReyesSalazar A H. Nonlinear seismic response of steel structures °. «, 2006, 9(2) : 154 - 158 , 1998. [ M] . : with semirigid and composite connections [ J] . Journal of Con structional Steel Research, 1999, 51(1) : 37 - 59. : [1] (1) : 24 - 32. , , (4) , £ , 2010. , [ D] . [3] . GB 50010—2010 [4] ¡¢, £¤¥, ¦§, . [ S] . : [8] µ¶§, ·. [9] ¬®, º, ¯ [10] , ¬ , 2003. [ J] . ¸¹[ M] . : °. , 2003(10) : 17 - 20, 57. , , . ¼ [ J] . , 2013, 43(9) : 101 - 104. , 2015. ¨© » ( ) 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 78 ) battens. Maximum data discrepancy with the mass of 180 grams of the experiment is 9%, and a further in crease of the added mass the operational margin will in crease. This discrepancy results in the design of con structions, may lead to sudden and unpredictable de struction of buildings as a result of loss of stability of shell structures. 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( ) 28 4 Vol. 28 No. 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2018 ! 7 " July 2018 #$%&'()*+, , ( -, ./0 150022) 1/4 2: , , ANSYS , 1 。 ¡¢: £ ¤¥, ¦§¨©ª« 0. 3%;¬®¦§¨¯°±; ²³´µ¶ §¨ ·¸®¹º¯ »±,¼ ·¸®¹º¯±。 ½¤¾²³´¿ÀÁ, ÂÃ。 Ä Å¾ÆÇÈÉ、ÊË ÌÍÎÏÐÑÒÓ。 ¥ 345:; ; ; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2018. 04. 020 6!789:U448. 215 -:/9:2095- 7262(2018)04- 0460- 07 -.;<=:A Influence of crack on dynamic characteristics of prestressed concrete continuous box girder bridge Wang Haijun, Liang Xuebin ( School of Architecture & Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:This paper is concerned with an investigation into span prestressed concrete continuous box girder for the cracks of the box girder midspan floor and 1 / 4 span web. The study involves develo ping finite element models of intact beam and cracked beam using ANSYS; and thereby performing the modal analysis and harmonic response analysis of main beam with transverse cracks on the floor and ob lique cracks on the web. The analysis shows that the cracked beam exhibits an approximately 0. 3% re duction in the natural frequency compared with the intact beam; the crack depth exerts a maximum effect on the natural frequency of the structure; the amplitude and frequency of harmonic load have little effect on the stress intensity factor at oblique cracks on the web, but have a great influence on the stress intensi ty factor at transverse cracks on the floor; and under the same harmonic load, the transverse cracks on the floor are more dangerous than the oblique cracks on the web. This study could provide a theoretical reference for the design, construction and maintenance of similar bridges. Key words:continuous box birder; prestress; concrete; cracks; modal analysis; harmonic analysis >?@A: 2018 - 04 - 28 BCDE: 12345( E201460) FGHIJK: (1974 - ) ,6,7819:,;<=,>?,:+* ,Email:hjw741010@ sohu. com。 土木工程·355· Ä4 Å 0 ÆÇ,: 2 , 、 , ¯,º , çº , ±°éêëìíî, ï²° æð³´µ´, ñ ¶òÙ , [7] 、 , [5 - 6] ¬è°® ¹æ°ö÷ø, ¶ùúæûºü。 ï² 。 ¡, ¢£ ,¨ ©。 1 åµ¥ KINH, æ µ¥ BISO。 ,óô·õ¸ [8] 。 , STU#VWXYZVW ÛÜÝ C50 ¨¡ 2. 1 [1 - 4] ¯ÄÞ© GB 50010—2002 《 ß ª》 ßà¿Ù, «á©âãä Hongnestad ¤¬® ,。 , 461 ¤¥ ¦§ ý, §,þÿ ±»,·~ , ¼® } «: (1) SOLID65 § ¹, Ó|¤ Ï¢{[ , \¤Ï½]¾© í®,^¿À}_`@ VADD ?>, = <;®,Ú 2 §。 ª«¡, ¬®¯, °± A ²,°³´ s 15. 20 mm µ¶·¸³¹º, C50 », ¼½ ¾¿À - I ¾。 Á 43 m + 2 × 75 m + 43 m  ¡ à ¢ 。 ġâÂÂÅÆǤ。 £15. 30 m, 8. 30 m, ÈÉÊ 3. 50 m, Ë ¤ 4. 80 m, 2. 20 m, ɱ 2 Ì Íκ¡¥。 ¤Ï 120 cm( Ë ) ~ 55 cm( ) , Ï 65 cm( Ë ) ~ 30 cm( ) , £ ÅÏ 30 cm,ÐÑÒÏ 20 cm, ÓÏ 75 cm。 ˤÔ, ÕÖ£¤ÔÏ 200 cm, ÒÔÏ 150 cm, ×ئÔ, Ö£¤Ã¢Ù( Â:cm) Ú 1 §。 Fig. 2 !2 [\)]^_`abcdeVW Full bridge solid model of prestressed concrete continuous box girder (2) LINK180 § ¹æ, ¨ æ³´µ´,¢æ{[ ,Ú 3 §。 (3) :/³¢Ì.-, , .-<+*ß)®。 (¿: Mesh200 § ¢'&%$#"。 Á¿® !ú,<Á0¦§°® ,Ú 4 §。 (4 ) â1槾, : CEINTF ? >,2â134ªÂ§+¾,± æ¾¢5´®, ,槧 Fig. 1 !1 L6MNOP'QR Cross section form of middle span and pier top ·356·土木工程 6í+;®。 (5) Ã7'8,¨á9¯Ã7。 462 ° Fig. 3 3 ± ² ³ ´ Longitudinal prestressed steel Fig. 6 4 Fig. 4 2. 2 1 / 4 3 1 / 4 finite element model 3. 1 , , ANSYS “ ” VSBV “ ” VDELE 。 ¦ 28 µ 。 、、 。 。 Finite element model of crack 1 / 4 ¡ ¢, , 1. 00 m、 0. 10 mm、 3. 00 cm, £¤ 5 。 6 ¡ f ¥ 1 。 1 Table 1 6 First 6 frequency of complete and cracked beam f / Hz 1 / 8 1 / 4 。 , , 6 £ / % ¢ 7 , 1. 00 m、 0. 10 mm、 3. 00 cm, , 5 ,,5、6、7 , 3、4 。 6 。 ¦1 3. 325 3. 315 0. 30 ¦2 7. 325 7. 304 0. 30 ¦3 8. 838 8. 813 0. 28 ¦4 12. 838 12. 798 0. 31 ¦5 15. 707 15. 661 0. 29 ¦6 18. 737 18. 676 0. 32 §¥ 1 ¨©ª, Fig. 5 5 Applied cracks distribution « ¤¥ , , ¦ ¡§ § ¦ ¡ ¬ £, ¨ £ © 0. 3% 。 ¦ 3 ¡®¯ , ª 土木工程·357· 4 ¢ 3 1 , 2 , ,。 , , , 。 , Table 3 , b / mm ,, 。 3. 2 3. 2. 1 , 0. 10 mm、 3. 00 cm , l, 1. 00 m 4. 15 m , 2 。 Table 2 2 Impact of crack lengths on beam frequency 1 2 3 4 5 6 0 3. 325 7. 325 8. 838 12. 838 15. 707 18. 737 1. 00 3. 315 7. 304 8. 813 12. 798 15. 661 18. 676 2. 00 3. 310 7. 294 8. 799 12. 782 15. 639 18. 656 3. 00 3. 306 7. 285 8. 789 12. 766 15. 620 18. 633 4. 00 3. 299 7. 269 8. 770 12. 740 15. 605 18. 594 4. 15 3. 298 7. 268 8. 768 12. 697 15. 583 18. 589 2 , 2 3 4 5 6 0 3. 325 7. 325 8. 838 12. 838 15. 707 18. 737 0. 10 3. 315 7. 304 8. 813 12. 798 15. 661 18. 676 0. 13 3. 315 7. 304 8. 813 12. 798 15. 661 18. 676 0. 16 3. 314 7. 304 8. 812 12. 798 15. 661 18. 675 0. 19 3. 313 7. 302 8. 811 12. 790 15. 649 18. 689 0. 22 3. 312 7. 297 8. 804 12. 789 15. 647 18. 665 h / cm , 4. 15 m, 1 。 4. 15 m, f / Hz Table 4 0. 78% 。 Impact of crack widths on beam frequency , h 3. 00 cm 15. 00 cm, 4。 , 1/4 , 1. 00 m, 0. 10 mm 。 , , 1. 00 m 4. 15 m , 0. 30% 、0. 43% 、0. 56% 3 1 3. 2. 3 f / Hz l/ m 463 £¤¥,¦:¡§¨¡¢¡© 4 Impact of crack depths on beam frequency f / Hz 1 2 3 4 5 6 0 3. 325 7. 325 8. 838 12. 838 15. 707 18. 737 3. 00 3. 315 7. 304 8. 813 12. 798 15. 661 18. 676 6. 00 3. 315 7. 304 8. 813 12. 798 15. 661 18. 676 9. 00 3. 298 7. 282 8. 751 12. 735 15. 602 18. 583 12. 00 3. 292 7. 267 8. 745 12. 712 15. 563 18. 537 15. 00 3. 287 7. 252 8. 729 12. 695 15. 531 18. 490 4 , 6. 00 cm ,, , 1. 1% 。 , ,, , 。 3. 2. 2 1. 00 m、 3. 00 cm , b 0. 10 mm 0. 22 mm , 3。 3 , 0. 10 mm , 0. 30% , 0. 22 mm , 0. 39% , ,。 ·358·土木工程 6. 00 cm , , , 15. 00 cm , 。 4 4. 1 , 、 ¡、1 / 4 、 464 ¹ º » ¼ 1 / 4 , 。 BZZ - 100, F0 100 kN, φ 0, 2 , 1 , , f 0 ~ 20 Hz, 5 , , 1. 00 m、 0. 10 mm、 ½ ¡ ¾ ¾ 28 À ¿ , , ¡, 。 3. 2 Hz , ¢ 12. 8 Hz ¡, 7 , ¤¢¥¦§。 £ 3. 00 cm。 , 7 y1 、y1c 、 ,y2 、y2c 1 / 4 , σ x 、 σ xc 、 , σ1 、 σ1c 、 、 1 / 4 。 Fig. 8 !8 uvc$QRM\) Vibration form and stress of beam at two fre quencies ¨ , !7 Fig. 7 J uv 0 ~ 20 Hz {\)$ Deflection and stress curves at simple harmonic frequency 0 - 20 Hz 7 , 3. 2 12. 8 Hz。 8 。 ANSYS , , , 8. 27 8. 68 MPa 。 , , , 1 , , KCALC 1/2 3. 945 MPa·m , 。 ©ª ª,¢ 1 / 4 , 8 «£,¬, 1 / 4 ®¡, ®¥¡,¦¯, ®¥¡, °£ ©ª¨ 。 ¨ 4. 2 4. 2. 1 ¡ wxcx\$~ ±¤¥¦¬, ² , § F0 100 kN 130 kN, ¢£ ¤³ 9 。 9 , ¨ ¡, 1 / 4 ´© , §¡,¨ §£ µ¶。 ¢·, ¡ 1 / 4 ¥®, ª ¥«¥¬, ¸。 土木工程·359· 4 9 Fig. 9 4. 2. 2 ,: Influence of simple harmonic load amplitude on deflection and stress at two frequencies 465 20 ~ 40 Hz , ¡¢£¤ 10 Fig. 10 Deflection and stress curves of cracked beamat simple harmonic frequency 20 ~ 40 Hz , , ,, F0 0 ~ 20 Hz 100 kN , 。 20 ~ 40 Hz, 、 10 。 38. 0 Hz, 11 , 0. 82 mm, 24. 8 11 。 24. 8 Hz , 2. 32 MPa, , 6 。 ,, , 24. 8 Hz , , 。 38. 0 Hz , 1. 10 mm 2. 35 MPa, , , 。 F0 5 。 K 。 ·360·土木工程 100 kN, KCALC , 11 Fig. 11 Vibration forms and stress of crack beam at two frequencies 5 8 11 , , 1 / 4 。 466 Á 5 Â Ã Ä ¦ » f / Hz y1c / mm y2c / mm σ xc / MPa σ1c / MPa K / MPa·m 3. 2 9. 78 5. 60 2. 18 0. 22 3. 945 12. 8 8. 13 4. 31 8. 68 0. 92 9. 563 24. 8 0. 82 0. 62 2. 32 0. 43 4. 237 38. 0 1. 10 0. 14 2. 35 1. 36 4. 237 1/2 1 / 4 , , , , 。 ,1 / 4 , , , 。 , 。 5 ,。 [1] 。 . ¡ [2] ¨, ©. 、¡ [3] £¤ ª £¤[ J] . «¦§, 2016, 1(34) : 70 - 72. , ¬®, , ¯. 、、 °±ª ²¢£¤[J]. ¥³, 2016, 35(10): 3254 -3257. ´. PC µ¶·[ J] . ) , 2017, 3(48) : 122 - 125. , , ¬®. ¶·[ J] . , 2017, 37(4) : 73 - 76. ¼ ½¾¿, 。 [7] ½ , 。 (2) , [8] , ¢ [ J] . ¥¦§, 2016, 32(2) : 79 - 82. [6] , 0. 3% 。 : [5] , , , , ¸®¹( ®¹¶·º ,。 (1) , , [4] (4) , ,,。 , , 。 , , 1 / 4 , 。 24. 8 Hz , Æ 28 Ç ³ (3) , Table 5 Variation of deflection and stress with cracked beam » . Àª [ J] . ÁÂÃĦ » ¼ »»³, 2016, 26(2) : 219 - 223. . ¡ Å¡ ¢£¤, ©£, ¤. Å ¶·[ D] . ¢¸: ¸ ¡ », 2014. ¶·[ J] . , 2016, 36(2) : 139 - 144. ,。 。 ( ) 土木工程·361· 26 4 Vol. 26 No. 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 7 - 1,2 , 1,2 , July 2016 3 , 1 , 4 , 163318; 2. , 163318; 3. , 510075; 4. ¡¢£ , 163319) (1. ! ": - 8 , ADINA , 10 10 - , EL - Centro 、Taft ¡¢£¤¥¦§。 ¨© ª«:¬®¯°±²³´、µ¶·¸¹,º°»¹; ¼, - ½¾¿ÀÁÂ,ü¨Ä½¾ ¿ÀÅÆ;Ǽ¨Ä 8 ÈÉÊËÌÍ,μ - ¸ÀÏÐÑÒ,Ó« - ÔÕ 。 #$%: - ; £¤; ADINA doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 018 &'()*:TU398. 2 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0439- 09 +./01:A Study on seismic performance of steel framesteel plate shear wall with slits YUAN Zhaoqing1,2 , WANG Yiying1,2 , WANG Zhiyuan3 , LIU Yan1 , MA Liang4 (1. School of Civil Engineering & Architecture, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering, Daqing 163318, China; 3. Guangzhou Luban Construction Group Limited Company, Guangzhou 510075, China; 4. College of Engineering, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China) Abstract:This paper is aimed at determining the seismic performance of steel framesteel plate shear wall with slits exposed to frequent earthquakes and rare earthquakes of 8 degree. The research drawing on the finite element software ADINA builds a 10storey steel frame model and a 10storey steel framesteel plate shear wall with slits model under the same load condition and simulates the seismic response of these models subjected to the ELCentro wave, Taft wave and artificial wave by the method of nonlinear analy sis. The results show that the damages are associated with seismic wave peak acceleration, duration, and the form of seismic wave; when acted on by the same earthquake, steel framesteel plate shear wall with slits has a higher weak layer than does a steel frame, but the same structures under the frequent earth quake and rare earthquake have roughly the same weak layers; these two structures, subjected to 8 de gree earthquake, experience no collapse; and the interlayer displacement angle is smaller in steel frame steel plate shear wall with slits than in the steel frame under the same earthquake, suggesting that steel framesteel plate shear wall with slits boasts a better seismic performance. Key words:steel framesteel plate shear wall with slits; seismic response; ADINA 2345: 2016 - 06 - 25 6789: ¤¥¦§¨©ª«(12541054) :;<=>?: ¬®(1970 - ) ,¯,°±²,¤³,´µ,¨©¶·: ·362·土木工程 ¸,Email:yvq@ sina. com。 440 _ ` @ ? , 。 , [1 - 2] 、 [3] [4] , 。 ¡,¢£¤¥¦§ ¨ ,© ª«¬。 ®¯, [5 - 6] , µ° °¢£¤±²³´ ¡¶·¸¹º¹ »¼½¦¾±¿À Á。 ÂÃ, ÄÅÆ [2 ] ÇÈÉ, Ê ADINA - ¢£¤±² ° Ë ÌÍ。 1 > ^ < 26 ; = 1 2 [8] { GB 50011—2010 《 》 ,÷ II ßà [ EL - Centro 、 Taft Õ \ ] , á 0. 02 s,á 16 s, î¨{ 3. 417、 1. 527 1. 960 m / s2 ,ÛÜ 2 ÝÞ。 î^¨ [8] î, ±², 8 2 70(110) cm / s , 8 2 400(510) cm / s , îÌ Ç ¨ 0. 15g 0. 30g 。 1 1 ÌÍ , ¦ÎÏÐÑ ADI [2] NA ÒÓÔÕÑÖ 10 ×Ø ( ÙÚ KJ) 10 - ¢£¤ ×Ø( ÙÚ QT) , ÛÜ 1 ÝÞ,8 , Ⅱ ßà ,á 2. 6 m, â 6. 0 m,ãäå 2 æçè 150. 0 mm,éêëÔìíî 2. 0 kN / m 。 ï Q235 ; ð、 ñáï Q345 , ò ó ñ ô ð , ðõö H400 mm × 200 mm × 10 mm × 14 mm、 ñõö [6] H400 mm × 400 mm × 14 mm × 22 mm 。 ÷øêõ ö 100 mm × 100 mm × 10 mm ùúûü ý [7] Ñþÿ¨~ 。 ×Øþ}É|ê,| 。 | 0. 01 m,¡ 0. 15 m;ñÿ0. 40 m;ð 0. 10 m,ÿ0. 20 m。 ×Øáï ìí ×Ø。 3 030 mm,è 12 mm, 19 Õ¤ , 150 mm, 750 mm,É 300 mm, 300 mm, 500 mm。 a b Taft EL - Centro c 2 Fig. 2 Selected seismic waves a KJ ×Ø b QT ×Ø 1 Fig. 1 Finite element models 2 2 1 \] ° KJ QT ½¨ , Ö 土木工程·363· ¡¢£,¤:¥¦ - 4 441 §¨© , 3 4 。 a EL - Centro a EL - Centro b b Fig. 3 3 c Taft KJ Peak maximum acceleration time history curves of KJ 3 4 , , , ,、 , 。 KJ QT , EL - Centro 、 Taft 1. 175 2. 218、 0. 754 0. 974 1. 098 2 2. 483 m / s 。 ,QT KJ , , 。 ·364·土木工程 Fig. 4 2 2 4 c Taft QT Peak maximum acceleration time history curves of QT KJ QT , 5 6 。 5 6 , , ,; EL - Centro 、 Taft ,KJ 0. 051、0. 015 0. 040 m,QT 0. 033,0. 009 0. 037 m, QT KJ, KJ 0. 65、 0. 60 0. 93 , 、 , , 。 , 1 2 。 442 26 a a EL - Centro b EL - Centro b Fig. 5 5 c Taft KJ Peak maximum displacement time history Fig. 6 curves of KJ Table 1 6 c Taft QT Peak maximum displacement time history curves of QT 1 Maximum lateral displacement of storey KJ m QT EL - Centro Taft EL - Centro Taft 10 1. 498 23 × 10 - 2 1. 498 23 × 10 - 2 3. 989 41 × 10 - 2 3. 341 26 × 10 - 2 8. 405 04 × 10 - 3 3. 703 00 × 10 - 2 9 4. 882 07 × 10 - 2 1. 387 90 × 10 - 2 3. 780 47 × 10 - 2 3. 041 03 × 10 - 2 7. 683 60 × 10 - 3 3. 371 56 × 10 - 2 8 4. 566 85 × 10 - 2 1. 270 64 × 10 - 2 3. 465 62 × 10 - 2 2. 714 36 × 10 - 2 6. 805 38 × 10 - 3 3. 010 25 × 10 - 2 7 4. 159 91 × 10 - 2 1. 118 88 × 10 - 2 3. 071 87 × 10 - 2 2. 361 05 × 10 - 2 5. 861 93 × 10 - 3 2. 619 13 × 10 - 2 6 3. 656 56 × 10 - 2 9. 457 07 × 10 - 3 2. 607 88 × 10 - 2 1. 990 17 × 10 - 2 4. 874 28 × 10 - 3 2. 207 84 × 10 - 2 5 3. 066 18 × 10 - 2 7. 594 00 × 10 - 3 2. 095 08 × 10 - 2 1. 611 99 × 10 - 2 3. 875 66 × 10 - 3 1. 787 62 × 10 - 2 4 2. 405 01 × 10 - 2 5. 684 19 × 10 - 3 1. 559 01 × 10 - 2 1. 237 77 × 10 - 2 2. 901 73 × 10 - 3 1. 371 16 × 10 - 2 3 1. 698 88 × 10 - 2 3. 820 63 × 10 - 3 1. 031 86 × 10 - 2 8. 790 84 × 10 - 3 1. 986 23 × 10 - 3 9. 717 98 × 10 - 3 2 9. 908 97 × 10 - 3 2. 129 07 × 10 - 3 5. 554 26 × 10 - 3 5. 469 13 × 10 - 3 1. 157 14 × 10 - 3 6. 023 96 × 10 - 3 1 3. 666 36 × 10 - 3 7. 599 77 × 10 - 4 1. 867 21 × 10 - 3 2. 482 86 × 10 - 3 4. 378 92 × 10 - 4 2. 716 66 × 10 - 3 土木工程·365· ,: - 4 Table 2 2 Interlayer displacement angle KJ QT EL - Centro E E Taft E EL - Centro E E Taft E 10 7. 985 38 × 10 - 4 4. 243 46 × 10 - 4 8. 036 15 × 10 - 4 1. 154 73 × 10 - 3 2. 774 77 × 10 - 4 1. 274 77 × 10 - 3 9 1. 212 38 × 10 - 3 4. 510 00 × 10 - 4 1. 210 96 × 10 - 3 1. 256 42 × 10 - 3 3. 377 77 × 10 - 4 1. 389 65 × 10 - 3 8 1. 565 15 × 10 - 3 5. 836 92 × 10 - 4 1. 514 42 × 10 - 3 1. 358 89 × 10 - 3 3. 628 65 × 10 - 4 1. 504 31 × 10 - 3 7 1. 935 96 × 10 - 3 6. 660 50 × 10 - 4 1. 784 58 × 10 - 3 1. 426 46 × 10 - 3 3. 798 65 × 10 - 4 1. 581 89 × 10 - 3 6 2. 270 69 × 10 - 3 7. 165 65 × 10 - 4 1. 972 31 × 10 - 3 1. 454 54 × 10 - 3 3. 840 85 × 10 - 4 1. 616 23 × 10 - 3 5 2. 542 96 × 10 - 3 7. 345 42 × 10 - 4 2. 061 81 × 10 - 3 1. 439 31 × 10 - 3 3. 745 88 × 10 - 4 1. 601 77 × 10 - 3 4 2. 715 88 × 10 - 3 7. 167 54 × 10 - 4 2. 027 50 × 10 - 3 1. 379 56 × 10 - 3 3. 521 15 × 10 - 4 1. 536 01 × 10 - 3 3 2. 723 01 × 10 - 3 6. 506 00 × 10 - 4 1. 832 44 × 10 - 3 1. 277 58 × 10 - 3 3. 188 81 × 10 - 4 1. 420 78 × 10 - 3 2 2. 401 00 × 10 - 3 5. 265 74 × 10 - 4 1. 418 10 × 10 - 3 1. 148 57 × 10 - 3 2. 766 34 × 10 - 4 1. 272 04 × 10 - 3 1 1. 410 14 × 10 - 3 2. 922 99 × 10 - 4 7. 181 58 × 10 - 4 9. 549 46 × 10 - 4 1. 684 20 × 10 - 4 1. 044 87 × 10 - 3 2 3 443 : 1 2 W: K*z 9*z, 7 8 。 ,KJ ^ 7 8 _`, 1. *P M E 1 / 3, K 9*z 1 / 370, y QT a KJ a KJ Fig. 8 8 b QT Interlayer displacement angle 1 / 2 ,K =$ 9*z *P 9* z 1 / 625 , 9 * z A 《 Fig. 7 7 b QT Maximum lateral displacement of storey ·366·土木工程 ; < = >》 [ 8] 1 / 250 , , “ O ” 8 M ;< 。 QT 9*z A KJ, K KJ K 9 * z 0 . 59 444 , 26 , , 。 3 1 3 KJ QT , 。 , 9 10 a EL - Centro 9 10 , , 。 b a EL - Centro 10 Taft QT Fig. 10 Peak maximum acceleration time history curves of QT EL - Centro 、 、 Taft , KJ b QT 6 . 409 11 . 206 、4 . 305 5 . 393 5 . 05 、5 . 71 5 . 53 KJ, QT EL - Centro 、 、 Taft KJ 1 . 75 、1 . 25 、2 . 16 , Fig. 9 5 . 56 5 . 30 。 ,QT 9 6 . 106 13 . 169 m / s , 5 . 45 2 c c Taft KJ Peak maximum acceleration time history curves of KJ 。 3 2 KJ QT , 11、12 。 , 3 4。 土木工程·367· ,: - 4 445 a EL - Centro a EL - Centro b b 11 Fig. 11 c Taft 12 KJ Fig. 12 Peak maximum displacement time history curves of KJ Table 3 3 c Taft QT Peak maximum displacement time history curves of QT Maximum lateral displacement of storey KJ m QT EL - Centro Taft EL - Centro Taft 10 2. 718 14 × 10 - 1 2. 228 99 × 10 - 1 1. 624 01 × 10 - 1 4. 554 31 × 10 - 2 1. 877 90 × 10 - 1 9 7. 986 51 × 10 - 2 2. 600 31 × 10 - 1 7. 501 42 × 10 - 2 2. 105 34 × 10 - 1 1. 480 23 × 10 - 1 4. 140 35 × 10 - 2 1. 712 20 × 10 - 1 2. 221 34 × 10 - 1 6. 091 49 × 10 - 2 1. 717 32 × 10 - 1 1. 149 05 × 10 - 1 3. 164 44 × 10 - 2 1. 330 38 × 10 - 1 8 7 6 5 4 3 2 1 2. 436 10 × 10 - 1 1. 955 72 × 10 - 1 1. 643 58 × 10 - 1 1. 292 15 × 10 - 1 9. 136 72 × 10 - 2 5. 325 18 × 10 - 2 1. 966 43 × 10 - 2 ·368·土木工程 6. 878 58 × 10 - 2 5. 179 01 × 10 - 2 4. 182 60 × 10 - 2 3. 146 68 × 10 - 2 2. 122 87 × 10 - 2 1. 180 40 × 10 - 2 4. 171 74 × 10 - 3 1. 934 33 × 10 - 1 1. 461 13 × 10 - 1 1. 177 07 × 10 - 1 8. 791 46 × 10 - 2 5. 850 44 × 10 - 2 3. 177 86 × 10 - 2 1. 081 95 × 10 - 2 1. 321 07 × 10 - 1 9. 682 27 × 10 - 2 7. 834 69 × 10 - 2 6. 002 20 × 10 - 2 4. 241 51 × 10 - 2 2. 609 74 × 10 - 2 1. 153 36 × 10 - 2 3. 670 84 × 10 - 2 2. 635 18 × 10 - 2 2. 100 82 × 10 - 2 1. 580 50 × 10 - 2 1. 092 85 × 10 - 2 6. 540 23 × 10 - 3 2. 749 72 × 10 - 3 1. 528 73 × 10 - 1 1. 121 68 × 10 - 1 9. 081 71 × 10 - 2 6. 960 71 × 10 - 2 4. 921 14 × 10 - 2 3. 029 62 × 10 - 2 1. 341 20 × 10 - 2 446 Table 4 4 26 Interlayer displacement angle KJ QT EL - Centro Taft EL - Centro Taft 10 4. 531 92 × 10 - 3 9 1. 865 73 × 10 - 3 4. 755 77 × 10 - 3 5. 530 00 × 10 - 3 1. 592 15 × 10 - 3 6. 373 08 × 10 - 3 6. 315 77 × 10 - 3 2. 395 54 × 10 - 3 6. 577 31 × 10 - 3 6. 121 54 × 10 - 3 1. 805 81 × 10 - 3 7. 056 54 × 10 - 3 1. 021 62 × 10 - 2 3. 509 54 × 10 - 3 9. 853 46 × 10 - 3 6. 954 73 × 10 - 3 2. 035 62 × 10 - 3 8. 026 92 × 10 - 3 8 8. 260 00 × 10 - 3 7 6 3. 027 27 × 10 - 3 1. 200 54 × 10 - 2 5 3. 832 35 × 10 - 3 1. 455 68 × 10 - 2 3 1. 131 16 × 10 - 2 3. 624 88 × 10 - 3 1. 291 83 × 10 - 2 1 1. 145 86 × 10 - 2 3. 937 73 × 10 - 3 1. 465 98 × 10 - 2 2 1. 092 54 × 10 - 2 3. 984 31 × 10 - 3 1. 351 65 × 10 - 2 4 8. 346 54 × 10 - 3 1. 027 92 × 10 - 2 2. 935 48 × 10 - 3 8. 061 19 × 10 - 3 1. 604 52 × 10 - 3 7. 563 19 × 10 - 3 4. 161 35 × 10 - 3 11 12 , , 。 EL - Centro 、 、Taft , KJ 0. 272、0. 080、0. 223 m, QT 0. 162、0. 046、0. 188 m, 5. 30、5. 30、5. 66 4. 90、5. 11、5. 08 。 ,QT KJ, 6. 616 15 × 10 - 3 1. 947 69 × 10 - 3 7. 106 08 × 10 - 3 2. 055 23 × 10 - 3 7. 048 04 × 10 - 3 2. 001 23 × 10 - 3 6. 771 89 × 10 - 3 1. 875 58 × 10 - 3 6. 276 04 × 10 - 3 1. 687 80 × 10 - 3 5. 601 46 × 10 - 3 1. 457 89 × 10 - 3 4. 436 00 × 10 - 3 1. 057 59 × 10 - 3 7. 628 85 × 10 - 3 8. 211 89 × 10 - 3 8. 157 69 × 10 - 3 7. 844 50 × 10 - 3 7. 275 08 × 10 - 3 6. 493 92 × 10 - 3 5. 158 46 × 10 - 3 EL - Centro 、、Taft KJ 0. 60、0. 57、0. 84 , 。 3 3 3 4 , 13 14 。 13 14 , ,KJ 1 / 3 , a KJ a KJ Fig. 13 13 b QT Maximum lateral displacement of storey Fig. 14 14 b QT Interlayer displacement angle 土木工程·369· ´µ¶,Â: - § Ë4 Ì 1 / 68, QT 1 / 2 , 1 / 122, 《 》 [8] 1 / 50, , 8 “ ” 。 QT KJ, KJ 0. 56 , ,, 。 , ¢ , - ° ,± - ²³ 。 : [1] [2] , - , ,¡: (1) ¢,10 1 / 3 , 10 - ,£¤ , 1 / 2 。 (2) ¥ ¦ §¨ ª¢。 , © (3) «¬®¯, 8 ¨ ·370·土木工程 with slits[ J] . Journal of Structural Engineering, 2003, 129(5) : , . - ´µ¶, [ J ] . · ¯ ¥ ¸, 2016, 38 (2) : 25 - 31. ADINA HITAKA T, MATSUI C. Experimental study on steel shear wall 586 - 595. 4 447 [3] [4] [5] [6] [7] [8] ´µ¶, , . § ¬ ® [ J] . ¹º»¼½¾¾¿, 2016, 26(3) : 277 - 283. , , . ÀÁ¬® [ J] . ·¯¾, 2013, 30(9) : 200 - 210. , , ¡¢£, Â. - ¤Ã ¥ ¬®[ J] . ÄÅ·¯¾¿, 2014, 47( S2) : 14 - 20. ¦Æ, § ¨. ©ª°À«¥ [ J] . ¼¾·¯¾¿, 2010, 27(3) : 109 - 114. ¬®®. ¯Ç°«Ã[ D] . ±È: ±È ¼½¾, 2009. ²É³´°. GB 50011 - 2010 [ S] . ʵ: ·¶·¸, 2010. ( ) 27 5 Vol. 27 No. 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 9 Sep. 2017 1,2 3 1,2 1,2 1,2 1,2 , , , , , (1. , 163318; 2. , 163318; 3. ¡¢, 110000) ! " : , , 。 ABAQUS 。 ¡¢£¤, ¥ ¦§¨ ±ª, ²³´±µ¶·¸ ©ª,«¬®¯° ¹º»¼,½¾¿ÀÁÂÃ¬Ä ,ÅÆÇÈÉÊË 80 mm。 #$%: ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 015 &'()*:TU398. 2 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0520- 06 ; +./01:A Analysis on hysteretic behavior of tubed concretefilled double skin composite shear wall with opening Yuan Zhaoqing1,2 , Wang Yiying3 , Hao Xudong1,2 , Zhang Hantian1,2 , Mi Linlin1,2 , Jiang Guangyao1,2 (1. School of Civil & Architecture Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China; 2. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering, Daqing 163318, China; 3. Shenyang Duowei Genau Building & System Co. Ltd. , Shenyang 110000, China) Abstract:This paper is an attempt to improve the ductility and seismic performance of concretefilled double skin composite shear wall with opening by introducing the concept of tubed steel reinforced con crete column and forming a new type of lateral force resisting members. The study is focused on analyzing the hysteretic performance of tubed concretefilled double skin composite shear wall with opening using the finite element software ABAQUS. The results demonstrate that, when subjected to high axial compres sion ratio, tubed concretefilled double skin composite shear wall with opening exhibits a slightly lower initial stiffness and bearing capacity than composite shear wall of the same height, but it has a greatly im proved energy dissipation coefficient, allowing for seam width of 80 mm. Key words:concretefilled double skin composite shear wall; tubed; opening; hysteretic behavior 2345: 2017 - 01 - 09; £¤: 2017 - 06 - 26 6789: ¥¦§¨©¥ª«( YJSCX2015 - 035NEPU) :;<=>?: ¬®(1970 - ) ,¯,°±²,³´,µ¶,¥¦·¸:¹º»¼,Email:yvq@ sina. com。 土木工程·371· :5 / 0 .-,,: §¨©, Õª« ¬“ ®¬” ,¯¬ “ ° ” ¬。 , Tomii , [1 - 2] 521 ÓÔÕÅÖú×?>± , , ±³²³´µ; ¶·¸ ,À¹|,º»¨¼½Ö¾ , פ¼»¿À Â,ÃÄ DCSW2 。 [8] 。 «ÛâÁ 1 ¡ ¢£ 。 ¤¥¦§¨©, ª«¬®¯°±,²³´µ ¶·¸ª«´¹,º», ¼,½¾¿ÀÁÂÃÄÅÆÇ, [3] «ÈÉ¡ÊË,ÌÍÎ¥ 。 Ï»ÐÑ«ÒÉÓÔÕÅÖצ§, ¸ [4 - 5] ; ÏÜÑ Ø¦§ÙÚÛÉÔÕÅÖ× «ÝÓÔÕÅÖ×Þßàá, âãäåæ çèéêëì,íîÓÔÕÅÖ×ïð¦ [6 - 7] §ñÉòóôõö÷ Fig. 1 。 ÁÑ«¦§½ø, ù ÅÖú׶´¤ûüý´Ð,´þ,ÿ º,~}|{ ïðÉ 1 DCSW2 Finite element model of DCSW2 Á 2 DCSW2 ?>Å,Á 3 DCSW2 à =ÆÅ DCSW2 ÆŶ。 Á ÓÔÕÅÖú×, íÁÉ · ¨±,´,ØÊË [8] 、Á 2、3 ½Ç û»ÀÕ,,¼ÅÖú× Å Õ ÅÖú×»Õ , Æ ÓÔÕ , «ÛÈÅ Ê,ÁÉ|{Ëû ̦,«ÛÈÅ Í÷, íº¤ÎÖ É ´¹。 ÅÖú×。 ´ÉÓÔÕÅÖú ×, ÓÔÕÅÖú×± [üý。 º», ú×±\Ë]^Ó, ÕØ ,_À «¹Ý。 `,î µ,¯ Õ,\Ë ¤,¯°±¹, ÓÔÕÅÖúצ§ @ 。 ~}È«Û_¦§ ÓÔ =ÍÈ«ÛÓÔÕ ÅÖú×?>±½, ¼ [8] ¼ DCSW2 ¶Ù, È«Û ABAQUS \ DCSW2 «Û ,³ [8] _?> ±,à=]¶。 ABAQUS / Standard , ¡¢ £<ड ( C3D8R) , Ö¥¦, ·372·土木工程 2 ÕÅÖú×?>±。 1 ÉÃà= Fig. 2 DCSW2 Hysteresis curves of DCSW2 ¨ 1 à=]«Û]¶。 Á¨ 1 ½ Ç ,«ÛÈòÏ ¸¤Éà=Ð, ÁÉ«ÛÈû²³´ïѵ ,ÒïÑ。 «ÛÈÓÔ³Õ ªÖ]^×ØÉà=Ð, ÁÉ« ÛÈû·¸ ×ÙÚÛÛÜ, ;Ó ÝÞß Û Ü, « Û à á â È ãÖ]^ä¦ ,¬Òåá 522 ½ ¾ ¿ À Á Â Â Ä 27 Å Ã a ACR - 0. 5 Fig. 3 3 Contrast of skeleton curves 。 1, 5. 45% 、 3. 88% 、0. 59% 、10. 66% 、8. 60% , 10. 66% , 。 b c 1 4 Contrast of experimental results and finite Fig. 4 element results / kN·mm DCSW2 DCSW2 -1 ¯ Finite element model F y / kN s y / mm F y / kN s y / mm 91. 27 845. 00 11. 92 1 045. 00 20. 20 96. 24 877. 76 11. 99 933. 58 21. 93 Table 1 , , ABAQUS : 2 。 5 Fig. 5 Horizontal loading , 0. 5 。 ACR - 0. 5( 0. 5 ,ACR - 0. 5 , ) , 5 400 mm, 4 000 mm × 300 mm, 2 200 mm × [9] 800 mm 3 3 1 3. 1. 1 ± HS ACR - 0. 5 º»¯¼ ¿À²ª³ÁÂÃ, ¨´µ ¤Ä¶·Å¸ , 10 mm, Q235, C30。 ¡¢£ ¤¥¦§,¡,¢£¨ ©,ª¤¥¦«¬® £, 0. 5% ,Ê 27 mm, §¯¨°± 4, ²³©ª« °´µ[10] ,¶·®¬¸®± 5 ¹。 ½¾°, , ÆÇ 、 ¹ ¦º, HS «。 HS - T - 0. 5 È É¾°, ´µ¶Ä ( b) ( H) ÉËÌ。 °Í¶Ä ÎϦлÎÏ°± 6, ´ ¼¡ÈÎÏ, É 2 ±Ñ 。 土木工程·373· ¡5 ¢ £¤¥,¦:§ ACR - 0. 5 '6 HS - T - 2. 5 e HS - T - 1. 5 c HS - T - 0. 5 HS - T - 3. 0 f HS - T - 3. 5 Z[\]E^_`abFGHISJKHI Hysteresis curves and skeleton curves of composite shear wall with different width of reserved slits 2 6 , 、,, , , 。 , Table 2 b / mm b/ H k0 / kN·mm - 1 2 , , k0 , ; ACR - 0. 5 , 0. 5% 、1. 0% 、 1. 5% 、2. 0% 、2. 5% 、3. 0% 、3. 5% , , , N2 。 4% , 。 , HS b Fig. 6 d a 523 ¨©ª«¬® 29% 、21% 、39% 、25% 、29% 、32% 、29% 。 HS cd`abCeQRLM Contrast of finite element results of HSs F y / kN s y / mm F u / kN s u / mm ACR - 0. 5 0 0 487. 05 1. 00 4 167. 78 1. 00 9. 56 1. 00 5 833. 79 1. 00 22. 65 1. 00 HS - T - 0. 5 27 0. 005 466. 72 0. 96 3 997. 01 0. 96 9. 53 1. 00 5 884. 36 1. 01 29. 30 1. 29 HS - T - 1. 0 54 0. 010 466. 90 0. 96 4 002. 10 0. 96 9. 55 1. 00 5 753. 90 0. 99 27. 35 1. 21 HS - T - 1. 5 81 0. 015 467. 27 0. 96 4 039. 66 0. 97 9. 62 1. 01 5 909. 24 1. 01 31. 37 1. 39 HS - T - 2. 0 108 0. 020 468. 09 0. 96 4 074. 97 0. 98 9. 79 1. 02 5 807. 01 1. 00 28. 29 1. 25 HS - T - 2. 5 135 0. 025 469. 02 0. 96 4 007. 36 0. 96 9. 52 1. 00 5 835. 59 1. 00 29. 15 1. 29 HS - T - 3. 0 162 0. 030 467. 37 0. 96 4 011. 16 0. 96 9. 56 1. 00 5 875. 34 1. 01 29. 88 1. 32 HS - T - 3. 5 189 0. 035 468. 84 0. 96 4 096. 45 0. 98 9. 87 1. 03 5 861. 00 1. 00 29. 24 1. 29 : ACR - 0. 5 ;。 3 1. 2 HS # HS ·374·土木工程 ¡,¢ 4 800 4 200 mm £ # ¤¥¦§ HS HS ,¨ 3、4。 524 3 Table 3 b / mm 27 HS # Contrast of finite element results of HS # k0 / kN·mm - 1 b/ H F y / kN s y / mm F u / kN s u / mm 0 0 599. 73 1. 00 4 919. 18 1. 00 9. 68 1. 00 6 541. 37 1. 00 28. 40 1. 00 HS - T - 0. 5 # 24 0. 005 573. 62 0. 96 4 691. 83 0. 95 9. 56 0. 99 6 424. 86 0. 98 31. 43 1. 11 HS - T - 1. 0 # 48 0. 010 574. 13 0. 96 4 640. 57 0. 94 9. 48 0. 98 6 456. 90 0. 99 33. 57 1. 18 HS - T - 1. 5 # 72 0. 015 574. 58 0. 96 4 675. 28 0. 95 9. 61 0. 99 6 443. 93 0. 99 34. 24 1. 21 HS - T - 2. 0 # 96 0. 020 575. 36 0. 96 4 731. 08 0. 96 9. 80 1. 01 6 496. 04 0. 99 34. 50 1. 21 HS - T - 2. 5 # 120 0. 025 576. 21 0. 96 4 709. 81 0. 96 9. 63 0. 99 6 462. 34 0. 99 33. 13 1. 17 HS - T - 3. 0 # 144 0. 030 577. 65 0. 96 4 753. 47 0. 97 9. 81 1. 01 6 408. 60 0. 98 32. 76 1. 15 HS - T - 3. 5 # 168 0. 035 575. 43 0. 96 4 699. 57 0. 96 9. 63 0. 99 6 429. 98 0. 98 32. 25 1. 14 HS - T - 4. 0 # 192 0. 040 577. 17 0. 96 4 608. 02 0. 94 9. 35 0. 97 6 424. 45 0. 98 33. 01 1. 16 ACR - 0. 5 # : ACR - 0. 5 # ; HS # 0. 5% 、1. 0% 、1. 5% 、 2. 0% 、2. 5% 、3. 0% 、3. 5% 、4. 0% , ( 3) , , , 4% , , 11% 、 18% 、 21% 、 21% 、 17% 、 15% 、 14% 、16% 。 2% 。 ACR - 0. 5 , # 4 b / mm b/ H 。 HS Table 4 Contrast of finite element results of HS k0 / kN·mm - 1 F y / kN s y / mm F u / kN s u / mm ACR - 0. 5 0 0 745. 33 1. 00 5 713. 17 1. 00 9. 66 1. 00 7 183. 87 1. 00 30. 32 1. 00 HS - T - 0. 5 21 0. 005 710. 64 0. 95 5 426. 94 0. 95 9. 67 1. 00 7 050. 57 0. 98 35. 13 1. 16 HS - T - 1. 0 42 0. 010 711. 58 0. 95 5 380. 15 0. 94 9. 51 0. 98 7 042. 36 0. 98 35. 27 1. 16 HS - T - 1. 5 63 0. 015 711. 67 0. 95 5 358. 22 0. 94 9. 44 0. 98 7 015. 84 0. 98 35. 75 1. 18 HS - T - 2. 0 84 0. 020 712. 34 0. 96 5 451. 00 0. 95 9. 81 1. 02 7 038. 73 0. 98 35. 36 1. 17 HS - T - 2. 5 105 0. 025 713. 25 0. 96 5 334. 28 0. 93 9. 45 0. 98 7 020. 64 0. 98 36. 40 1. 20 HS - T - 3. 0 126 0. 030 714. 47 0. 96 5 423. 17 0. 95 9. 67 1. 00 7 062. 77 0. 98 38. 14 1. 26 HS - T - 3. 5 147 0. 035 716. 36 0. 96 5 431. 38 0. 95 9. 78 1. 01 7 029. 32 0. 98 35. 16 1. 16 HS - T - 4. 0 168 0. 040 713. 24 0. 96 5 478. 88 0. 96 9. 93 1. 03 7 101. 25 0. 99 39. 30 1. 30 HS - T - 4. 5 189 0. 045 715. 14 0. 96 5 413. 71 0. 95 9. 66 1. 00 7 054. 19 0. 98 38. 80 1. 28 : ACR - 0. 5 ; 4 ,, , 5% , , 2% 。 ACR - 0. 5 , 。 0. 5% 、 1. 0% 、 1. 5% 、 2. 0% 、 2. 5% 、 3. 0% 、 3. 5% 、4. 0% 、4. 5% , 16% 、 16% 、18% 、17% 、20% 、26% 、16% 、30% 、28% 。 2、4 , ( ) 土木工程·375· Ü5 Ý Þßà,Í:½¾¿ 、。 HS # 、HS 、HS 18、16、 14, 470、580 715 kN / mm, 4 000、4 700 5 400 kN, 5 800、6 400 7 000 kN。 , 。 3 2 ¥·ÃÄ,  ¢¯, ŸÆ,º© «¬±º©, ·ÃĹ, º»£Ç °¼ÃÄ,»Èɽ¾,¤¤± ¶。 4 (1) (2) §, 。 (3) ÀÁÂ,ÀÁ,Ì 80 mm。 Energy dissipation coefficient of tubed composite [1] 7 , [2] shear wall with different height , 。 , , , 。 , , 80 mm 。 ,, ¡¢;,£ : Tomii M, Sakino K, Xiao Y. Ultimate moment of reinforced con crete short columns confined in steel tube [ C] / / Pacific Confon Earthquake Engrg, [ S. l. ] : [ s. n. ] , 1987. , à , Ä , Í. ÎÏ ( S1) : 222 - 229. [3] [4] à , Ä . ÎÔÕ Wei Fangfang, Zha Bin, Zhao Haibo. Shear resistance perform ance of steelconcretesteel composite shear wall [ J] . Journal of Southeast University ( English Edition) , 2012, 28(1) : 73 - 78. [5] Vecchio F J, Mcquade I. Towards improved modeling of steelcon crete composite wall elements[ J] . Nuclear Engineering & Design, 2011, 241(8) : 2629 - 2642. [6] , , , Í. ½¾¿È£ ¦ÖÉÙ[J]. ¡ÌÑ, 2013(S1): 302 - 307. , , ª©ª,«¬«¦ £® ¢¯,°±,²¬¢®³ [8] . ½¾¿È£ ´µ¶·¶¸¹。 º©¢¯, »¼½¾¿ . ½¾ ·376·土木工程 «¬±º©¤ ¦Ö [ J] . ¡ÌÑ, 2014, 44(12) : 30 - 35. [ D] . : Ò, 2014. [9] [10] , , ¦ÖÉÙ , Ú, Í. Æ¥¦Ö ÉÙ[ J] . ÌÑÀÁÒÓ, 2011, 32(11) : 116 - 125. , , Í. ×ÎÛ° Ð ±[ J] . ÌÑÀÁÒÓ, 2016, 37( S1) : 239 - 244. ( ÀÁ Ð¦Ö ¸×Ç[ J] . ÇاءÒÓ, 2010, 30( S1) : 1 - 5. ¡¢£, ¤¤¥¦ §, ¨¨©ª ¡。 ¯, ´µ¶,° ±®,¬¢¡,²³ ЊƢ ¯ ª [ J] . Ì Ñ À Á Ò Ó, 2015, 36 [7] §¥¦ ±,ÊËÀ¸Æ¬,Ì ±、 ¶ Fig. 7 , 5% ,¤。 , 7 、 ¿ ¥ ,, 7 。 525 áâ ) 26 6 Vol. 26 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 11 T , Nov. 2016 ( , , 163318) ! ": T , , , , , ¡¢ £。 ¤¥¦§:¨©ª « ¬®¯°±,²³´µ¶·«°±¸¶¹º·§»;¼ ½¾¿ ÀÁ¸¶Ã·°ÄÂ;ÁÅÆÇÈ, ÃÂËÌÉÊÍÎÏ。 ÐÑ °±ÒÓ,ÔÕÖµ× T ·ØÙÚÛÜÝÞßà。 ¿ÉÊ ; #$%:; T ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 06. 022 &'()*:U448. 2; TU311 +,-*:2095- 7262(2016)06- 0695- 05 ¾ +./01:A Influence of transverse load distribution of T beam bridge under transverse connection damages Li Ke, Li Tao, Du Weiqiang ( School of Civil Engineering & Architecture, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract:This paper is a research on the effect of transverse connection damage on transverse load distribution of T beam bridge. The study consists of establishing the finite element models by the division of 9 working conditions according to the different positions and forms of damage; producing the transverse load distribution values of main beams under 9 working conditions, using a calculation and analysis meth od; and comparing the values with those damagefree ones. The results demonstrate that the transverse connection damage triggers the transverse load redistribution, with a resultant change in the transverse load distribution values of each main beams—a change which exhibits an increasing magnitude due to the damage degree; the transverse connection damage is followed by the occurrence of a significantly in creased value culminating into a maximum value, in the transverse load distribution of main beams direct ly acted on by loads shows; the transverse connection damage is accompanied by both an increased values in the transverse load distribution of main beam subjected to load on the one side and a decreased value on the other side, as is shown by the damage point as the borderline. This research highlighting a rule underlying the change in transverse load distribution under transverse connection damages may provide a theoretical reference for T bridge reinforcement and maintenance. Key words:transverse connection; T beam bridge; transverse load distribution; finite element method 2345: 2016 - 10 - 26 6789:;: (1975 - ) ,, ,,,: ,Email:1023267433@ qq. com。 土木工程·377· ! 0 1 2 3 É T 、 、 、 [1] 。 ( ) ( ) 4 ß¹äû¬®¡¼¿À。 Øåæç謮¡¼»éêë ìíîﻬ®¡¼ðñ, èìÃîï [7] »¬®¡¼ðñéêòó , ÃÇ¡¢¥ ôõ謮¡¼ö÷»éêøùóú。 û â,Øüýþ³ÿÂ~}Ä|»¡¢¥ a ¡ Fig. 1 ÑÒÓÔÕÖ×Ø¡¢¥ÙÚÛ [3 - 6] ,ÞÓ¡¢¥ÁÂßà,áâã ØÝ Ü ÂÃÄÅƻǣ, ¡¢¥ÁÂÈɬ®¡ [2] ¼«ÈÊË, Ì·»¬®ÍÈÎÏÐ 。 ½ 6 26 7 5 , ¡¢£ ¤¢¥¦§¨,©ª«¬®¯,° ±²³´µ¶«·¬®, ¸¹°º »¬®¡¼。 ½¾¼¿Àµ¡¢¥Á 4 696 '1 b ¡ CDEFGDHI Dimensions of main girder and diaphragm ANSYS14. 0 $à 2 @, " x、y ¡ Â,Ô" x、y、z ,ë。 ¡Â ôõ,¬®¡¼ÏÐ{[à,ÞÓ\® µ]ð^_`Ã@þ³, ?¥ö÷»>=Ó Ó<;。 , Ã:è¡¢¥ôõÔ \¬®»¡¼ßÜ/.éê。 -,+*ôõ) (ôõ¸»þ³'&¾¶%$à , ANSYS ¤/., ×¾¶% T ¬®¡¼`, µíîï%»` /.è,/âþ³¶% T ¬®¡ '2 Fig. 2 ¼`»¨ßÜ¿À。 1 1 1 <=>?@AB 1 2 @$* ì [8] , ù T , \» . 1 @ ( ) cm) , ðñ l = 19. 50 m Á{¢¥,# C40, { 3. 25 × 10 N / mm , 0. 2。 4 2 Table 1 Q1 <=>JK?@ Finite element model ?@LMNOP G - M ( >{ ) 、 、ðñ¡¥¢£¤ ¥,¶ÿ© ¹, ¦ [8] G - M ðñ ×¹ª§»¬®¡¼` ( ¨ 1) , ¨ð ñ©ÿª´« [8] , þ«¬®¯°。 ±² G - M ðñ T ¬®¡¼ `, ª³ò´~µ¶£¤»¬®¡¼ RSFT(UVW Numerical comparison of load transverse distribution )¬® p «)( 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 1# 0. 565(0. 546) 0. 350(0. 359) 0. 169(0. 181) 0. 022(0. 024) - 0. 107( - 0. 117) 2# 0. 348(0. 359) 0. 306(0. 283) 0. 212(0. 204) 0. 112(0. 118) 0. 025(0. 026) 3# 0. 169(0. 185) 0. 211(0. 202) 0. 239(0. 223) 0. 211(0. 202) 0. 169(0. 185) ·:¸¹º ·378·土木工程 [8] »*。 Ú6 ° Û Ü,Ý:ª« T ½¾ 。 [8] , 1 , 1 。 , [8 ] , - 9. 50% 。 [8] G - M 。 。 2 , 697 a Ⅰ¶ T T , ¡¢£,¤¥,¦ §。 ¨, © ª«,¬®ª«¯°,® ª«±²³¨´, ¡ ¢ª«µ( Ⅰ¶,£ 1 A ¤ª«;Ⅱ¶,B b Ⅱ¶ ª« ª¿ÀÁ«¬ ±ª« , ¤ª«;Ⅲ¶,AC ¤ª« ) , ¡¥¦ ( T ¤) ·§ª«、 ·§ª«²¨¸¹ ºª«©»ª«¼ ½¾。 ®³¯Â°Ã ²ÀÁ, ³ ÄÅÆ´。 µÇ¶È·¸ ÉÊ, ËÇ c Ⅲ¶ ¹º»¼,¥»¼,Æ 2 1 ´¿ÀÁ´ ,½¾Ì¿À £ 3 ~ 5 。 # £ 3 Í,T ËΪ«£,1 ( ÁÂ) ÏÉÊ。 £ 3a、b、 c Ⅰ - 1、Ⅱ - 1、 Ⅲ - 1 ¿ÀпÀÁ¿ # À«ÃÄÅÑ, Ò¥¦·§ª«,1 «ÃÄŬÉ;£ 3a、b、c Ⅰ - 2、 Ⅱ - 2、 Ⅲ - 2 ¿À Æ, ¥¦ # ·§ª«, ·§ª«, 1 ½¾Ó; Ò· # # # ÔÂ(1 5 ) ,1 Fig. 3 3 d Ö¶ 1 # Numerical comparison curves of load transverse distribution of 1 # beam # Ç,® 1 ÃÈÉÊÉ ÉÊͪ« ×,ª«ØÑÉÊÍÎØ; Ï Ï;Ò·®ÊÆ,1 ËÌ; ¶£ 3a、b、c ¿ÀÉÊ ª««¬ # ,T ª«µÕ, 1 # ¥¦ª«, ÐÑ 1 ÉÊÍÎÒÎ。 # Ù¶ , £ 3a、b、c Ⅰ - 3、 Ⅱ - 3、 土木工程·379· 698 ³ ´ µ ¶ Ⅲ - 3 , 3 d 。 3 d , ( 1 ) B , 1 # A · ¸ ¸ B ,3 , ,AC 4 ,T 2 。 # ) 1 ( # , T ,2 # , 。 4a、b、c a Ⅰ± , 1 # # °。 ¯ 2 2 1 1 # º 26 » ¹ 2 ; # , , 2 # ¡ ¢ ,2 # # ;2 £¤ # ¥ ,2 ¦ 1 , # # § ,2 ¦ ¢ , ¨ , 4d 。 ; 4a、b、c Ⅰ - 3、 Ⅱ - 3、 Ⅲ - 3 4d , 1 © ¤ , # 1 B ¤ , AC A b Ⅱ± 。 1 # # ,2 ¤ 。 c Ⅲ± ª 5 «, # ,3 ( ¬) , , # , ¢ § # ¢,3 3 # ¢ ; 5d ¦, 1 A # ,3 , ® ¯¥; ·380·土木工程 ,3 ; , 。 5a、b、c , 2 3 # ,2 Fig. 4 4 d ²± 2 # Numerical comparison curves of load transverse distribution of 2 # beam Ô6 Õ ®,Ö: T º , 。 (2) T , a Ⅰ , , b Ⅱ , 。 ; , : , 。 (3) T , 。 , , ¡¢ 。 (4) , £¤¥ 。 T 699 ¦§¨, ¥ ©, ¥。 , £ª««¢¬, c Ⅲ : [1] ®. ¯°± T ²³ ´ µ¶ · [ D] . ¡¢: ¸£¹, 2011: 1 - 36. 。 «¬ [2] º¤¥, ¦§¨. »©ª ¼ [ J] . ½¾«¬®¿, 2013, 30(12) : 86 - 92. [3] ®¯°, ± ². ½¾³´À T ³Á¼Âõ[ J] . Ķ¹¹Å:·¨®¹¸, 2010, 35(1) : 120 - 126. [4] Fig. 5 3 5 d [5] Numerical comparison curves of load transverse distribution of 3 # beam ¼ÆÇȽ¾¶· »¿É, À ÁÂ. ÊÃË Ä Â [ J] . ŶÌÍ, 2015, 41(23) : 144 - 146 3 # ¹º, »¼. [ J] . ½¾, 2015, 40(3) : 148 - 151. [6] º Æ, Ç Ì. ί°±ÏÐ T µÈ ¼Éʶ·[ J] . ¸Ñ½¾, 2015, 35(5) : 167 - 170. [7] ËÌ¿, ÍÎÏ. Âà ÆÇȽ¶·[J]. £Ð¹¹Å: ·¨®¹¸, 2015, 34(1): 102 -108. [8] (1) T ®. [M]. Ò: Ó«¬¸, 2008: 143 -156. ( ) 土木工程·381· 27 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 9 , Vol. 27 No. 5 Sep. 2017 ( , 163318) ": , ABAQUS ! , 2 ,, 9 。 : ¡, ¢£,¢¤,¥¦§¨©ª;«¬, ®¯¤°«¬, ¯¤°±²«¬,³¤´µ¯¤°¶·¸¯¤°。 #$%:; ; ; ¹º doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 017 &'()*:TU375. 3 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0531- 06 +./01:A Analysis of mechanical properties of crossshaped section columns with different limb lengths Teng Zhenchao, Zhao Tianjia ( College of Civil Engineering & Architecture, Northeast Petroleum University, Daqing 163318,China) Abstract:This paper is aimed at exploring the influence of the concrete strength and the reinforce ment ratio on the mechanical properties of crossshaped section column with different limb lengths. The study involves using the experiment on 2 roots crossshaped section column with different limb lengths and validating the ABAQUS numerical simulation model, and simultaneously expanding the research parame ters; and thereby performing a numerical analysis of the 9 root crossshaped section column with different limb lengths. The results show that the reinforcement ratio of the crossshaped section column with differ ent limb lengths has a significant effect on the bearing capacity; a higher reinforcement ratio is accompa nied by a higher bearing capacity and a significantly improved ductility; and the same reinforcement ratio is associated with the same increase range in the concrete grade and the similar increase range in the bearing capacity, but with a smaller increase range in the bearing capacity of the specimen with high rein forcement ratio than in that of the low reinforcement ratio. Key words:concrete strength; crossshaped section column with different limb lengths; reinforce ment ratio; ultimate bearing capacity 2345: 2017 - 03 - 24 6789:;: ·382·土木工程 (1976 - ) ,, ,,,:,Email: 1220508676@ qq. com。 532 0 0 1 2 3 4 / / 6 27 7 5 , 。 , , , ¡¢£¤ a ÄÅ。 ÆÇÅÈÉÊË ÌÍ¥ÎÏк ¥¶·,ÑÒÓÔÕÖ×ع,¿ÀÙÚ [1 - 3] 。 Å ÛÜ L 、T Ý “ Þ ” ß àÏáâÀ, ãäå¢æç è、éêÏëìíîïð,ñÀò¬Ã Àó§¨ôõÓîö, ÷ÀóØøùú ëì,ûü Þß~}âÀ ýþ。 ÿ «ÄÁ |{[\, ]^_á` @ô?>=<Ø ,©ª,;«ÄÁÅ: [4 - 5] /.¬`@ô²^_-,Ã~À+*。 ) ~('á,;«ÄÁÞß' ABAQUS ô*,`@& ÎÏ;«ÄÁÞß:/.¬¡。 1 <=>?@A [6] , ÄÅ&ÆÇÅÈ,É~(ÊË。 ÊË GB50010—2010 《 &ÓÔº»Ì 》 Í, Ü <=FG Specimen parameters &Ä D / mm / % δ / mm Y -1 C30 HRB400 16 1. 9 35 Y -2 C30 HRB400 18 2. 4 35 ~(õ¹ áä ¤¥#Ü 50 mm Í»,~ À¹ $Í, ;ÎáÆ ¾Ë>,Í»¤¥ 1b Æ。 «ÄÁÞß Í¥,©ª«¬ 10% , à ®¯°±,«Ó²³´,§、µ,¶· 1 1 «ÄÁÞß ¥¦§¨。 ©ª, «¬®¯°±²³。 ´µ¶·¸¹, º»°¼½¾¿ÀÁÂà $À¹«ÄÁÞß: N = 0. 9 φ( f c A + f′y A′s ) , (1) ÿ ,0. 9 Ü Î§Ï,¼½Ï φ *Ü 1, f c Ü& ¨"º»*,A Ü«ÄÁÞß Ð,f′y Ü"º»*,A′s Ü Ð。 1 3 ST(U ÊË~(ÆÓÑÒ - ÍÓÔ, 2 Æ。 2 ,Y - 1 à Y - 2 Õ :äÜ 2 112 2 383 kN, Ö×ØÙ ÕÍäÜ 5. 6 6. 4 mm。 Ú! - ÍÓÔÛÜÝÞ, ÃÍß| 土木工程·383· ¿5 À ÁÂÃ,:Ä 。 , , ,, , , 533 »¼½,¼¾, º ¿ÀÁÂÃÄÅ, ¾ÆÇ È,É ÊË,̧0. 001, 3。 ÍÎÏÐÑ, ÊËÉ 。 Fig. 2 2 2 a - Fig. 3 Loaddisplacement curve of specimens b 3 c ÊËÉ ÆÁ Schematic diagram of modeling Ò ¡ Ó Ô ¥ 3 3 9 , 3 Table 3 , , 2 , Table 2 ¡ 1a。 2 E / N·mm - 2 μ ρ / kg·m - 3 ¢ HRB400 2. 00 × 10 5 0. 3 7. 85 × 10 3 C30 3. 00 × 10 4 C40 3. 00 × 10 4 0. 2 2. 50 × 10 3 C50 3. 00 × 10 4 Simulation specimen parameters /% ¢ £¤ / mm Material parameters ÓÔ¨ ÓÔÕÖ 3 。 3 1. 9 16 2. 4 18 M -3 3. 0 20 M -4 1. 9 16 2. 4 18 M -6 3. 0 20 4 ¦Ý, ¢¤¶§ M -7 1. 9 16 ×Þ,ßà¨È©ªÈ 2. 4 18 « 3. 0 20 ®,¯°,Ò£â。 M -1 M -2 M -5 M -8 C30 C40 C50 M -9 Y - 1 Y - 2 ¢×ØÒ £ÙÚ, - ÛÜ M - 1 M - 2 È ¤¢¥ 4。 £, á ¶¬ ,Ò£ÙÚãáÄ±ä ¥ ¦, §¨© C3D8 ª §, «§ ¬® ;¯ ° ¥ ± ²,§¨© T3D2 ,«§µ¶·¸¹ ·384·土木工程 ³´±²§ [7 - 8] 。 ²³´åµæ, ¤¢ çè¶ ®àé×ê, ©¶¤¢ ë»·¬,à¶¸ì ¢£,£í ¾â。 ¹ºµ»¼½î½ 534 ¢ £ ¤ ¥ ¦ § § © 27 ª ¨ , , , , ¡¢ £ 。 , ¤,¥ 、 §¨, 、 ¦ a 。 4 2 - S - 1 M - 1 , © , ª « ¬ ® ¯ ° - ±, 6 。 b Fig. 4 4 4 1 4 S - 2 M - 2 - Comparison of loaddisplacement curve a C30 M -1 。 , ,M - 1 5 。 , b C40 a b 5 Fig. 5 Stress nephogram 5 ,, , , , , 。 6 Fig. 6 c C50 - Loaddisplacement curve 6 , ²³¡²´µ¶ 土木工程·385· ³5 ´ 535 µ¶·,:¬ - "#, $ "#、$%"#%"#。 !, 1. 9% , © 2 , 21% 。 , $"# , , - 3, 3 , 。 &',($%"#, ª, 38 。 «¬9 )*, $"#+ ,。 (%" ®', ¯: #,% /',。 -., - , 6c . , 。 , - 012, , 0, 0 ,。 4 3 °± §¨7 ,, §¨67。 5 ²³(1) ´¡ F l µ¶´¡· Table 5 ¡ ,¢ 4, , e, F j , 3。 4 Table 4 3, Ultimate bearing capacity of specimen 5 ,¢ 5 ¡¸。 Comparison of ultimate bearing capacity deviation £¤ F j / kN F l / kN M -1 2 224 2 423 8. 2 M -2 2 509 2 630 4. 6 M -3 2 711 2 863 5. 3 M -4 2 709 2 974 8. 9 M -5 2 984 3 181 6. 2 M -6 3 160 3 413 7. 4 ¹º / % η/ % r/ % M -7 3 165 3 433 7. 8 M -8 3 407 3 640 6. 4 1. 9 2 224 — — M -9 3 574 3 872 7. 7 2. 4 2 509 12 — M -3 3. 0 2 711 22 — M -4 1. 9 2 709 — 21 2. 4 2 984 10 19 M -6 3. 0 3 160 17 16 M -7 1. 9 3 165 — 42 2. 4 3 407 8 36 3. 0 3 574 13 32 e £¤ / % M -1 M -2 M -5 M -8 C30 C40 C50 M -9 / kN 4 4 , , M - 1 M - 2、M - 3 12% 22% , 5¥!¦ ., , ¨67。 ·386·土木工程 »§¨, ;<¨=©¼ ª ½«, ©µ¶¬¾ §¨ ¿¨¦®¯°>·。 6 (1) À§, « ¥Â,ÂñÄ,Å , Ã¥ÂÆ,Ç Á Èɲ。 (2) ,0, 0 , § C30 C40、C50 。 Ê, 3, 3ª, ¦ ¢, £¤¥³¡¦´ » µ¶´ ¹º¦ 9% , ¦ , 536 。 (3) 《 [4] 》 [5] 9% , 。 Chen Cheng Cheng, Lin Keng Ta. Behavior and strength of stell re [2] [6] DB 29 - 16 - 2003. [ S] . [8] [3] , 2003. , , , . T [ J] . 2006(10) : 197 - 201. ( , . . , , , . GFRP - [ J] . ( , , [ J] . - 2016, 48(3) : 118 - 123. [7] , ¡ 27 ¢ [ D] . : , 2008. inforced concrete beam - column joints with two - side force inputs [J]. Journal of Constructional Steel Research, 2008(3): 37 - 42. [ J] . , 2010(1) : 7 - 10. : [1] ), . ABAQUS , 2006(5) : 142 - 148. . — ABAQUS [ D ] . : , 2013. ), ( ) 土木工程·387· 26 4 Vol. 26 No. 4 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 7 GFRP 1,2 , 1,2 , July 2016 1,2 (1. , 163318; 2. , 163318) ! ":GFRP 。 GFRP , GFRP 。 ¡¢£¤。 ¥¦§¨:©ª«¬®¯°«±¬²³´, µª¶·、、¸¹º, »¼½¸,GFRP ¦¾¿, ÀªÁ £¤ÃÄÅƾ¸。 #$%:GFRP ;; ;¡¢£¤ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 04. 017 &'()*:TU378. 2 +,-*:2095- 7262(2016)04- 0433- 06 +./01:A Size effect on mechanical property of GFRPconfined reinforced concrete square columns ZHAN Jiedong1,2 , LI Sai1,2 , ZHAO Dewang1,2 (1. Heilongjiang Key Laboratory of Disaster Prevention, Mitigation & Protection Engineering,Daqing 163318, China; 2. School of Civil Engineering & Architecture, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract:GFRPconfined reinforced concrete square column is an emerging form of reinforcement in recent years. This paper introduces the way reinforced concrete square columns are entwined and wrapped with GFRP jackets and discusses the influence of section size on the mechanical property of GFRPcon fined reinforced concrete square columns. The study based on static test looks at the ultimate bearing ca pacity of the geometric similar test specimen in three different section sizes: small, medium and big. With the same reinforcement and volumetric configuration ratio, small, medium and large specimen of ge ometric similarity, could provide a better confined effect of GFRP jackets due tothe bigger sizes , sugges ting a greater bearing capacity increase when compared with uncongfined specimen. Key words:GFRP jackets; reinforced concrete square column; size effect; ultimate bearing capacity; 0 ¼½¾¿ÀÁ。 FRP · ÂÃÅÆÇÈ , Ä Ë, Î ÉÊËÌÍÈ ÀÂÃ,ÏÐÑÇÒÓÔ,Õ¸ µ¶,GFRP · ÀÂà ¸¹º» Ö×ÇÒÓÔØÙÚÛÜ。 ÝÞ GFRP ·ßàá 2345: 2016 - 04 - 26 6789: (51308028) ;¡¢£¤¥(12543023) :;<=>?: ¦§(1970 - ),¨,©ª«¬®,¯°,±,¤¥²:³´ ·388·土木工程 、 ,Email:renmeng200960@ 163. com。 434 ] ^ _ ` , , [2] 。 GFRP 、 、 ¡, ¢£¤ Texas Hamilton ¥¦, §¨©ª« FRP ¯°±, ²³, ´ FRP µ¶·¸¹ º» ¬ ® ° ± ¨ ¼ ½ ¾ « ¿ ° ± 45% 40% [3] 。 ÀÁÂÃÄÅÆÇÈÉ ¬®« ÊË,ÌÊÆÇÍÎËÏ,Ð [4] Ñ Ò、ÓÔÕÖÖÒ 。 Â×ÀÁØÉÒ ÙÚÛÜÝÒÞÏ, ßàá [5] Òâãä¾Ð 。 åæçèéÁêë | õ þ þ ? 26 > @ × 3,óÚí、¡、õÜñò,¨¼×150 mm × 150 mm × 450 mm、200 mm × 200 mm × 600 mm、 250 mm × 250 mm × 750 mm。 í , 400 mm , ö÷ øÛ,êíøÛ。 óÚ ¨× A µ O ,óÚù 3 3∶ 4∶ 5 õñò。 A óÚ ôúóÚñò ¾õ¨¼× 3、4、5 ,O óÚ×µ,ôú 。 êªõûí ü 32. 5 , ý¹ÒþÖ GB175—2007《 》 , Ö Ú,ì« FRP ÄÅíî [6] ï ,Ç«Üðñò GFRP ÄÅ è¢ 1 。 óÚÔôµóÚ, ¬® GFRP Ä Å Ý á ê ÿ,óÚ¡¢ 2 。 、¬、± 100∶ 2∶ 1 îï。 1 1 Table 1 êª C30, óÚ Table 2 Ú kg / m3 ¢© ~© 175 421 512 1 252 the numbers and parameters of specimens óÚ ö÷ñò / mm × mm óÚ / mm GFRP ôú A O 1 2 2 C30 Concrete proportion of C30 1 1 Ùà £ / ¤ ¥}¦ / mm A1 150 × 150 450 3 C30 1. 72 15 A2 200 × 200 600 4 C30 1. 73 20 A3 250 × 250 750 5 C30 1. 71 25 O1 150 × 150 450 0 C30 1. 72 15 O2 200 × 200 600 0 C30 1. 73 20 O3 250 × 250 750 0 C30 1. 71 25 ö÷§ (GB50367—2006) ¡±¬®。 óÚÛ ¨© ¬ ® ° ± ¯ ¯ Ù | { 》 ª《 « ( CECS146: 2003 ) Ù ° ± ° GFRP °±²³×:óÚ÷´µ,[ ÷Û¶·, ¸, FRP 。 ¹ÿº,¸»¼½¾Û,10℃ ¿À\ 土木工程·389· Ö4 À ×¹,:ØÙÚ GFRP ÅÆÈÉ [3] ,, 。 1。 1 4 435 ÛÜ 《 》 ( GB50081—2002) , ¡¢£ 。 ¨©ª« ¡¢, £¤°± 10 m, ¥£ ¤¥¦§ ¬®¯ YAW - 5000 5 000 kN,² (1) §: ¨©³ª, § «,§¥£¬ 1 1. 3. 1 ³。 · , , , 2c。 , , 2a;O ½¸ ¸Á, ¹, 1 / 10 ½¸ 1 / 20 ¸。 À¶¸§®¬ 90% ·ª, · 2 kN / s ÂÃ, ĺű, ¹Æ [9] 。 1 / 2、 ½¾¿, ² ¸ 70% ¸Áª, ¸;À¶ 70% , 2b。 A GFRP À¶ 70% 1 / 2、 , 。 A ¼。 (2) ©³:©³ 1 3 ±´²©³, ´µ©³, °¶·¸µ©, ¹¶ º»±©³ §® 10% ,§, ¯° GFRP Fig. 1 GFRPconfined reinforced concrete square column ¦。 2 2 1 ´»¼½¾¿ÇÈ,,É ·¶Ê˶¥Ì [10] ÍÈ 。 A ,ÎÀ,ÏÁ¸ÐÑ, a Fig. 2 1. 3. 2 2 b c ²,FRP the strain measuring point arrangement 。 ÚÛ, : 。 (2) 、 GFRP 、 。 。 (4) GFRP [7 - 8] ·390·土木工程 。 ¤¥Á ÜÂÝ,GFRP ÌËÝ,Þ¶ÍÎÔÅÆÈÉ ß,GFRP ¤¥Òà GFRP ÏÁÏáâ ÜÂÝ£, ã, 3a。 ÐÑäÄ, 3b,å´ÏÁÏ ²,GFRP Ê æçèé, ê ëìÒíî。 ÚÛ, ïð±,GFRP (3) , ËÍÈ。 ·, ¤¥Òض٠(1) ¬ÇÑ,ÏÈÉ Õ,¸ÊÖ× ÐÑ, Òà GFRP ÓÔÄÅÆ £ñ±Ý£, ò óÛôæçÐÑÒîõ,ÚÛ, , 3c、d。 ßÉ·Óç,´ Ô ö, FRP ÷ ; , ´ FRP ÕÓ¯÷,øïÅÆ。 436 26 ¡ a b a A1 c Fig. 3 3 d Whole process of the specimens 2 2 b A 4 。 , , , GFRP , 2 3 Table 3 / mm × mm × mm GFRP 250 × 250 × 750 4 , 3 。 200 × 200 × 600 A O 150 × 150 × 450 。 A2 - , , , 3 Fig. 4 A、O c A3 A A group loadstrain curves Ultimate compressive strength contrast of A. O group specimens / kN / MPa / % 3 A1 617 27. 42 26. 95 0 O1 486 21. 6 - 4 A2 1 012 25. 3 39. 55 0 O2 795 18. 13 - 5 A3 1 504 24. 06 50. 94 0 O3 996 15. 94 - 3 , , GFRP 21. 6、18. 13、15. 94 MPa, , 3. 47 2. 19 MPa。 O 、 、 GFRP A 、、 土木工程·391· ¶·¸,: GFRP ¹º ´4 µ 437 27. 42、25. 3、24. 06 MPa, , 2. 12 1. 24 MPa, GFRP , [11 - 12] A、O 。 , A1 , O1 26 . 95 % , A2 A3 O3 50 . 94 % 。 , 、、 ª« O2 39 . 55 % , a , , ,GFRP , b GFRP 。 3 , GFRP , ANSYS 5。 ANSYS 。 c , GFRP 、、 , ¡¢ £¤, ¥ ¡, ANSYS ,¦§ GFRP ¥¨ 。 A、B 。 © 4 Fig. 5 。 Table 4 D4 '5 d GFRP R WXEFGYZ GFRP constraint model of reinforced concrete square columns A {KL@AtJ Group A specimen finite element results compared with the experimental results ¬ N1 / kN ¬ N2 / kN S1 / mm S2 / mm / % / % A1 617 678 5. 65 5. 61 9. 8 - 7. 08 A2 1 012 1 132 6. 92 6. 78 11. 86 - 2. 02 A3 1 504 1 689 10. 13 9. 89 12. 3 - 2. 37 ®¯ A ¥° ,±² , £¤ 10% , ,¥¨ ANSYS ·392·土木工程 10% ³。 4 (1) FRP £¥ 438 Ö Õ × Ä ,,, ,GFRP , 。 (2) ,, ¸ 。 GFRP ¿, , - 55. , 。 , ®, , GFRP 。 GFRP 34. [8] [9] ¨。 ©, ª, , [10] [11] ¡¢£ [12] : [1] ®, ¢£¤¦ (1) : 21 - 24. ,. ÇÈ ¯, . GFRP °±² ³´µ[ J] . ¢£¤¶, 2012, 1 ¢£¤ ¯Á ·°¢£¤¦ ³´µ[ J] . ¢£¤¶,2008, 10 (30 ) : Ë ¢ ÁÆ[ J] . ¤Ì¾¯Å. 2004, 37(3) : 26 - , , ¡¼¢. ÇÈ ¢£¤£Í¦ÎÏË ³±Ð § ¤Æ [ J] . ¼ ½« ¬ ¯Å, 2004, 25 ¥ , ¼». FRP . ¢£¤¦ ªÑ¦ Ò[ J] . ¤Ì¼½¶§¾, 2010, 31(5) : 9 - 15. ¨©, ª «. ¡¢£¤¦ÓÔ [ J] . ¾¼½, 2014, 44(10) : 85 - 89. . FRP ¢£¤¦ 2000, 10(30) : 31 - 34. ¬®, ´µ [ J] . ¾¼½, ¯°, ±², . GFRP ¦ÎË , . FRP (2) : 110 - 117. ¡¢£¤¥¦ § 。 , , 。 GFRP ¤«¬, 。 , ,,, . ÉÊÇÈ( GFRP) £¤ (3) A、O , 40 - 43. [7] . FRP ·¡¢£¤«¬ Æ[ J] . Å,2009, 23(4) : 53 - 58. [6] , 。 , à À«Á´µ[ J] . ´µ [ J] . ¼ ½ Ä ¯ ¶ ¾ ¯ Å, 2011, 28 ( 3 ) :49 ,GFRP . FRP ¶¢£¤ «¬, 2005, 22(2) : 70 - 74. [4] [5] Ø 26 Ù Å ,2007. [3] ¯ . ·¢£¤«¬¸¹±[ M] . º:»¼½¾ [2] , , , ¯ (4) : 101 - 109. ¡¢£¤¥ - ªÑ¦[ J] . ¼½«¬¯Å, 2011, 32 ( ) 土木工程·393· · ¸ ·¹ º » µ ¶ ¡¢£¤¥¦§¥¨©ª« ¬ ³´ ®¯°±² / 0 ¥¦ §¨© ª« ¹º »¼½¾¿ ËÌÍ 123 ×ØÙ ¡¢£¤ ¬®¨¯° ±²³ ´µ¶·ª«¸® À ÁÂî¤ÄÅ ÆÇ ÈÉÊ ÎÏÐÑÒÓÔÕ¡Ö ¿Ú 45678 9:;8 9<=>? !"#$ %&'( )*+,-. ·394·土木工程 Å ^ ¥¦õ ¢£ýÇ« æ ¤¥¦ §õ üýÇ õ Þߥ¦ýÇ©ªU« õ §¨© Ø ¬®U¬® Ï¨ì ¡¢£¤¥¦ ª«¬® ¯ °±² ¯<¥¦ýÇ ³´µ¶·¸ µ ¹ º » ¼ ýÇU° ½¾ ¿ÀÁ¨«ÃĸÅÆ ±²³Ü´µýÇ ¶·¸¹¿]º»« ÇȤ ÉÊË ¸ÌÍÎÏ ¼ T߽Ϩ ¯ ¾ ¥ ¦ ý Ç Å ¹ ¿ ¯ Ð Ñ ¸ Ò Ó Ô ½ Õ Ö × Ø Ù À«4 ÁÅ¹Ä ± ² ³  ý Ç Å ¹ à ÂÚÛÜÝȤÞß à Æ á â £ Ä ãÜä£åæç® ÄÞÂʲUËÌÍÎ Âϱ²³ èéê ëß´æìëíî¸ ïð ñòóôÞ»¼õ ¸ ö÷Àø ùúûô Àø¸üýÇþ×Ø ÿ ~}ô Þ |{ô[\ ]ø ^_ïð` @?ßÅ>= <; ÚÛ ¨ÅßÆÇ Ã È ¥ ¦ É ¨ ³ Ь® Ñ4U° Ò Ó ©Ô â <ÃÄÕ¦ýÇÖ§×ØÄ TßÙH ¦® ÚÀÛÜ« 'ÝÞô¨ ©ß ¬® àáU Ò Ó :<;/.Â-,+* þ)Î ×Ø(Ùß:<Ȥ ÿ ' & % À$¼#"!ÉÊ 0±²12 3 §ßÉÊ045 6 75 89AB CD Eµ FG H I ½ JíÞKL 6M0N ëö÷ NëÂOP¸Q,RS<ÓÔ ! ýÇ-, TßKU ¡= "#$% ! &'()*+#,'- '. /01/+-*2 3*22 *-4 #-1/+#'+ 3*22 ËÎ ½  ¿ ] æ ¶ · Ü ® 51')+#$61 7'+-/+8 #- ,1+//1 ,1'+/ Â@ æ ! Ä ¿]ÔÓÞ ÚÛ /Ï^Ò Jí+*¸$¼#"!ÉÊ0NëQ, ö÷ ]ø <; ë þ ) Þ ×Øì ÿ «ÂÅ¥× 9 "#$% 9 :/#,(#7 4*(*$/ 1' )2*-1 *.1/+ /*+16;<*=/ µö÷  H « H T $¼ÉÊ 3H N맪H· H ¨ ¯<Â¥ ¦ õ © H N ë  ¬ ® ¨ ¡ Ò䥢£ýÇ ä奦 ^¿¢£ æç£Ù £ÙýÇæâÕã 土木工程·395· &CÚD¬Þ²EFGHIJK¯¦LÞM N×ÈB&CÚ= ( ¾ !"#$ ß â\Å)' äå ¢æ ¡ ¢ £ ¤ ¥¦§¨© ª ´§ «¬®¯ °±²³ µ¶·¸¹º» ¼½¾¿ÀÁ ÂÃÄÅÆÇ¿² ÈÉ¿Ê Ë ÌÍÎÅÀÏЫ¬½ Ñ £ÒÓÔ° ÕÕÖÌÍ¶× % !1 /*0 ØÙÚÛÜÝ° ¸Þß àáâ ½Ñ £ÌͶ·ºãäå ¢æ % % &'()*+,-! Àð ç 234567-! § èéêëÓèé ¼ì²¼Æíîï Âñò²ÌÍ ó¿Ë â &%$ #"²!0123 Ó 4Ô3 ª# " ² ! 0 } í ô®ìõ¿öò÷¶ ÙÞÛÜø ¶· î56 =î78 õ¿9 ä å # A } ùú¶·Âûü¨ýþ äå ¢æ §BC 8 FG¾H¡ IJ KîïLM;: % !. /*0 áÿ~}|{[\öò 0|D {E=î ¿ ¢ % 89:;$ ¿]^ _`@? >=î<¨ ¢ >~;:ŵ/£°[\öòµ .¶× äå ¢æ ä-°£,+* ÏÐ <=:;$ N ÍOP²!QR+}ÏÐC¶ ß 土木工程·397· '().+,-& Ë É Ì Á È ´ Í Î Æ Ç½ ÏÐ ÈÉÊ ©ÑÒ¬ÓÔ Õ Ö × ¡ ¢£¤¥¦ §¨ ©ª«¬®¯ زÙÚÛ¹ºÜÊ Ý Ö Þ ß Ô à ¸ á ±²³ ´ ³ ° µ¶·¸¹º ¶ ®¯ »¼½´¾¿ÀÁ Þâãäåæçèéêëì ä íî 復¾Öðñ òóôÆ Ç½ òÁ½õÈÉÊ /0,1234506789 ö÷øù¾úûÈüýþÖÿ ~}|²{ü [ ¬\] [ ¬\]^_ú`@|ûÈ?õý¬>ý =½õ<;:²/.-, úì+*½õ ) >(½õ¥¦ßÔ ¾ò'&%¸$#"! 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'()*+,-& ·398·土木工程 ABKÖO PþQRSTÑÒ ABC01UÂÞ¬üýþ úABþU å] 9A§BóST 8§CD 1¯ 8§ á9A§B ST U ¡ ¡¢£ ¤¥ ¦§¨©ª Î 8§ ´ U §B ¡ «¬®¯°±²³´µ¶ ·¨¸¹ º »¼ ½ ¾¹ U U9A§B CDST U ¡ ¿À¼ Á ÂÃÄ®ÅÆ ª « ¬ ® Ç È É Ê Ë ¼ ÌÍÎÏÁÐ ÑÒÓÔ ÕÖ × ÎÚÛ 1 ¯ ØÙ ¡ÜÝÞÙ Q 8 § 9 A § B ST 8§ ¡ 6 ¢ £ Î á § B S T ê ¤ É ¥ CD ¦§ ßà ᪥âãä åæ ¦ M § ¨ © ª Î 7 8 § « ¬ ® çè馧¬êë ìíîïºðñò¬ó ô O9§B õö÷Ù È·øùúí ßà ᪠´O B ¯°±T ²³8§ µ ¶· Î 8§á9A§ ST U ¡ É Ê û ü ý þ ÿ ~ } Ð | ´ ¸$¹ Kº» 8§á 9 A § B { >^=°<ø ¼;:ÞÙ ¼¡ /. # , ¦§¬ó+_ðÙÛ¬ ê ½ ` * ) ´ ( ) [\]^_ð`@ ¶?^´ '& %®_ð`@ ¦§¨$ ½ 1 ¾ ¶¿º Î á 8§ §BÀÁ 8§ L à ÄÅ ΠQ 78§§B `ÆÈ 8§ # ½ Ç È M Î ¡ ¼ ; N 8 § #"! # §BST 8§ 0 1 2 3 Î 4 5 6 7 8 § ¸ ä á É Ê Ë Ì Í Î ´ $ Ï 8 § Ð Ñ É Ò £ ¼ ; ¬ ´9A§BCD EB ó ¡CD F G H I J K L M Î N O PQ R 7 8 §9A§BST U8§ M 1 2 3 Î Q 7 8 § L 土木工程·399· 26 3 Vol. 26 No. 3 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2016 5 , May 2016 ( , 163318) ! ":, , , ADINA 。 、¡¢£¤¥¦§。 ¨©ª«:¬ ®¯°±²³´µ¶·。 ¸¹º¬ »¼½¾¿。 #$%:; ; ®¯ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 03. 008 &'()*:TU352. 1; TU990. 3 +,-*:2095- 7262(2016)03- 0272- 05 +./01:A Seismic analysis of crossfault buried variablediameter pipeline XUE Jinghong, LOU Yanpeng (School of Civil Engineering and Arohitecture, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China) Abstract:This paper aims to improve the seismic ability of variablediameter pipelines. The study is focused on the simulation of the buried pipelines using shell element model of four nodes, and the inter action between soil and pipeline using nonlinear soil spring; the analysis of the seismic response of buried variablediameter pipeline under strike slip fault using the software ADINA; and the exploration of the in fluence on pipeline response by the relationship between pipeline variablediameter position, fault posi tion, the thickness of pipes,and the type of site soil. The study proves that the weak position of cross fault buried variablediameter pipeline occurs in the joints between diameter devices and small diameter pipelines. The research may provide a reference for the seismic design of crossfault buried variabledi ameter pipelines. Key words:variablediameter pipeline; strike slip fault; weak position «¬®¯°±, ²³´µ¶· ¸¹ºµ»¼½¾, ç~ŵ¹º}|,ößʵ¬®ÿç{[ ¯µ?Ú¦×>ô=µ<;、:/¤¥, ÆÇÈ,É«ÊË̬ÍÎÏÐѵÅÆÒÓ Ô。 .Øô-·Ó, ÕÖ·¦×ØÙÚÛ, ܵà 。 é, _`@Õ \]^ ¿À«ÁÂÃĵŠ[1 - 4] [5 - 11] 。 +«, *ò¤¥Ó,·« Ä、ÝÞßàá、 ¦âµãäå。 æç, è Î)(' ¯&¤¥^%Ø$µ<;¦#, Õ ©éê½,ëì«©é,í :", ¯¿!01Æ ðñ,òâ¿ÀóÓô îÙïµ èõµðñ,ö½¬ ô÷¬©é,Üøùú、û©、üýå,¿Àßþÿ 2345: 2016 - 04 - 06 6789: 。 23,4@Õ 5·¤¥µÎÏ6, 7Û ADINA 89A, B (07 - 06D - 01 - 04 - 04 - 03) µCDEF, ¤¥ :;<=>?: (1968 - ) ,,,¡,¢£,¤¥¦§:¨©ª©,Email:xjh0459@ 126. com。 ·400·土木工程 GH ³3 ´ µ¶·,: 1 2 、 。 1 273 £, ¤ , ¤ £¥ ¦¤¡ §。 , [12] ADINA , ¨¥ 。 ¢£,¤¤§, 。 1 1 、¦© API5LX60 , , ADINA , 0. 5 m , 。 ¡ ,¢ 2 ,¢ 3 。 §ª¨©«ª 》 ² [13] , « ¬ ® ASCE °¬£®± D2 = 0. 508 m ½ P u »¾¿ Δ u À 1。 1 Table 1 ¾¿ Soil spring yield force and yield displacement D2 D1 P u / N·m - 1 Δu / m P u / N·m - 1 Δu / m 15 218 0. 073 36 7 070 0. 068 28 869 0. 038 10 579 0. 038 10 ¨¥ Fig. 1 1 1 476 0. 018 00 983 0. 018 00 ¦© 25 700 0. 076 20 15 522 0. 050 80 2 Fig. 2 § Three line model of stressstrain relationship 2 ¦© Crossfault buried variablediameter pipeline 35°,¸¹º 250 m / s, ° D1 = 0. 762 m »¼ 。 ³´, ª¯µ¶· 16 、 GB 50470—2008《 ¯ , 1。 100 m, , 、¦© ¨¥ 、 2 1 Á´ ,  µ ¶ 0. 4, API5LX60, ° D1 = 0. 762 m, δ = 0. 023 8 m, ¼ D2 = 0. 508 m, δ = 0. 023 8 m, à · 90°, Ä Å 5 m, ¤, 。 ± mainTCU052 、 mainTCU065 、 mainTCU067 £Æ ¢ 4 。 , , mainTCU052 Fig. 3 3 Finite element soil spring model of variable diameter pipeline 、mainTCU065 、 mainTCU067 , Ç ° ¢ ( £) Ȱɤ ʼ©²Ë Ì。 土木工程·401· 274 2 2 26 0. 4, , 0. 508 m, δ = 0. 023 8 m, 90°, API5LX60, D1 = 0. 762 m, δ = 0. 023 8 m, D2 = mainTCU065 , 5 m, a 、 10 m 、 10 m、 20 m 、 20 m 、 30 m、 30 m 。 mainTCU052 5 。 6 ~ 9 。 ( ) 3。 b mainTCU065 Fig. 5 5 Relationship between variablediameter pipeline and fault location 4 Fig. 4 c 6 Curve of seismic timehistory displacement , ( ) 。 2 Table 2 ( a Maximum tensile( compressive) strain of different seismic wave ε c / 10 - 2 mainTCU052 0. 968 25 - 0. 967 52 mainTCU065 1. 076 03 - 1. 075 15 mainTCU067 1. 133 12 - 1. 133 12 ·402·土木工程 Fig. 7 7 b ) ε t / 10 - 2 Fig. 6 Strain cloud of variablediameter position at fault line mainTCU067 ( ) 2。 2 ( ) , 10 m Strain cloud of variablediameter position at 10 me ters of fault line 3 ,: a 3 275 Table 3 different variablediameter position ε t / 10 - 3 ε c / 10 - 3 10. 760 30 - 10. 751 50 3. 253 69 - 3. 253 69 2. 910 22 - 2. 910 01 3. 413 08 - 3. 412 89 2. 291 32 - 2. 291 05 3. 929 46 - 3. 929 25 1. 987 25 - 1. 982 86 0 10 20 b Fig. 8 8 20 m Strain cloud of variablediameter position at 20 me 。 ( ) 3 , , ( ) ; , , ( ) ; , , ( ) 。 2 3 、、 , API5LX60, D1 = 0. 762 m, δ = 0. 023 8 m, D2 = 0. 508 m, δ = 0. 023 8 m, 90°, mainTCU065 , 5 m, 。 4、 5。 φ、v、ρ、μ 、 、 。 ters of fault line a b Fig. 9 30 ) Maximum tensile( compressive) strain of d/ m ( 9 30 m Strain cloud of variablediameter position at 30 me 4 Table 4 ters of fault line 6 ~ 9 , 、 10 m、 10 m、 20 m ,( ) 。 20 m 、 30 m 、 30 m Table 5 5 Parameters of site soil φ / ( °) v / m·s - 1 ρ / kg·m - 3 μ 30 200 1 550 0. 4 35 250 1 700 0. 5 40 300 1 850 0. 6 Soil spring yield force and yield displacement D1 D2 D1 D2 D1 D2 Pu / N·m - 1 Δu / m Pu / N·m - 1 Δu / m Pu / N·m - 1 Δu / m Pu / N·m - 1 Δu / m Pu / N·m - 1 Δu / m Pu / N·m - 1 〗 Δu / m 5 315 0. 155 90 4 205 0. 145 10 15 218 0. 073 36 7 070 0. 068 28 17 664 0. 045 85 13 181 0. 042 68 594 0. 050 80 396 0. 050 80 869 0. 038 10 579 0. 038 10 1 182 0. 025 40 579 0. 025 40 1 085 0. 022 00 723 0. 022 00 1 476 0. 018 00 983 0. 018 00 1 686 0. 016 00 1 405 0. 016 00 14 444 0. 076 20 9 718 0. 050 80 25 700 0. 076 20 15 522 0. 050 80 58 042 0. 076 20 34 718 0. 050 80 土木工程·403· 276 Ê Ë Ì ¶ à ,、、, ( ) 3 。 Maximum tensile( compressive) ε t / 10 - 2 ε c / 10 - 2 0. 829 32 - 0. 828 91 1. 076 03 - 1. 075 15 9. 037 44 - 9. 035 41 Í 26 Î ³ ; , strain of different site soil ° , , ; , , 、 。 pq{SUVrst( u) HJv Table 6 ° ( ) 6 。 c6 ,,,, , 。 。 }+.: 6 ( ) , , , ( ) , 2 4 [1] [2] ,。 [3] UViOPQRSJTUVjkl , 0. 4, mainTCU065 。 , 0. 015 9、 0. 023 8、0. 031 8 m ,( ) 7 。 c7 。 Maximum tensile( compressive) strain of different thickness 0. 015 9 4. 807 99 - 4. 806 67 0. 023 8 1. 076 03 - 1. 075 15 0. 031 8 0. 300 59 - 0. 300 55 7 ( ) , , 0. 015 9 m , ( ) , 0. 023 8 m 0. 031 8 m 。 ·404·土木工程 [ D] . ¯¬: ®¯¨¤°, 2012. « « ¬ ® DOBRY R. 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API5LX60,D1 = 0. 762 m, D2 = 0. 508 m, 90°, §[ J] . £§¨¤©, 2015(3) : 68 - 74. ÅÆÇ, È·É, Ê ¸, ¡. ¢ Ï ¹ X80 º ËÌ[ J] . »µ¥²Í, 2014, 34(12) : 123 - 130. Î. «¬®[ D] . : ±²°, 2011. ÊÐÑ, ¢Ò, ÓÔÕ. ֫׼ؽ ( I) ———ؽ¬Ù [ J] . ¾² ¿ ° ³, 2011, 44 (11) : 93 - 98. [11] ÀÁ¸, ¢ÚÛ, ÜÝÞ. [12] Åãä. ÄÅÁ¼ [ D] . Æå: £ [13] ß [ J] . àáÂÃâ, 2014(9) : 108 - 110. æçè±, 2002. £¨¤»µ¥éÇÈ. GB 50470—2008 ¤¥ªê 벿Ãâìí[ S] . Æå: £îÉÄï, 2009: 1 - 63. , ( - ) 27 5 Vol. 27 No. 5 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 9 , , ( , , Sep. 2017 163318) 4 3 ": , 15 × 10 m , , , ADINA , E1 - ! Centro , ¡¢£、¤¥¦§¨¤¥©ª « ¬®¯,°±®¯²³。 ®¯´µ:¶ ·¸¤¥, ¹º¢£ 6. 4 m、¤¥¦§ 24. 5 m »,¼½¾¿À 33. 38% ,ÁÂü ½¾ 7. 09% ,ÄÅÆÃÇÈÉÃÊËÌ。 ÍÎÏÐ Ñ ,ÒÓÔÕÇÖ×,ØÙÚ¼½ÛÜÝÞ。 #$%: «; ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 019 &'()*:TU352 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0543- 07 +./01:A Seismic response numerical simulation of layered storage tank Sun Ying, Zu Hongyu, Hao Jinfeng, Ji jing ( Department of Civil Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing, 163318 China) Abstract:This paper is aimed at an effective control of the sloshing wave height of the liquid under earthquake process. The research building on a 15 × 10 4 m3 floating roof storage tank with the suspended layered storage involves developing a numerical model by considering the floating roof effect, adopting the suspended layered storage device, and using ADINA finite element software; by introducing E1Centro seismic wave, calculating the seismic response of the suspended layered storage tanks as conditioned by the differences in layer distance, partition plate radius, and partition plate count; and comparing the re sult with that of floating roof tanks. The results shows that when the suspended layered storage tank is de signed with a single partition plate with layer distance of 6. 4 m and partition plate radius of 24. 5 m, the storage tank has the sloshing wave height reduction rate of 33. 38% , the dynamic pressure reduction of 7. 09% , and the slight effect on the base shear force and overturning moment. It follows that, under the action of earthquakes, the suspended layered storage tank enables a significant restraint of the sloshing wave height of the liquid, and a reduction of the overflow of the liquid and the damage of the floating roof, contributing to a further reduction of the secondary disasters. Key words:seismic response; storage tank; layered liquid; sloshing wave height 2345: 2017 - 03 - 23 6789: (2016D - 5007 - 0608) :;<=>?: (1976 - ) ,, 163. com。 ,,,:¡¢£¤¥¤¦£§,Email:wwwruining@ 土木工程·405· 544 & % $ # ù ' " " 0 27 1 ! ª,Ý*) 3D ,å;ÏÐ, »¼。 öà»â` 1。 0 、 [1 - 3] , , [4 - 7] 。 , [8] ¡¢£¤¥¦ §¨©ª ,«¬,®¯°± ²³。 ´µ[9 - 10] ¶· ¸¹º»¼½¾: «¤¿À¥ ,¡¢ E1 - Centro Ã, ^ ¾ 8 ^(0. 2 g) ¸。 Ã^( ` 2。 Ýöà , Ä^¾ 0. 05、0. 25、1. 05、1. 90、2. 12 m 。 ¹ºÝöà ^'ºÕÞ` 3。 ¹º»¼ Ýöà ^ºÕÞ`@ 2。 ¦ ÃÄ; ÅÁ³ ÃÄÈÉÊËÌ。 Íζ· ¦Á³¿À ÆÇ 4 3 ÏÐÍ,ÑÒŬÓ,Ô 15 × 10 m ¾¶·ÕÖ, ADINA × Ø »,ÙÚ¹ºÛÜ,¶· ª 1 ¸,ÈݸÙÚÕÞ。 a Ó ¾ßàá»âãäå ¹ºæç³å, èéêë E1 - Centro Ã( ìíîïðñ ) ¶·»âÓªò ¸¹º»¼, óô¹ºÝõ b Ï,»â [11] ÙÚÕÞ, àá»â³å, á÷ »âãäå, ¾æçø³ öà ùúûü。 3 3 öà 1 × 10 m 1 ∶ 5 ýþ» â, » â ÿ ~ þ } | ä { ¹ [ : \ ] 2. 32 m,Ä^ 2. 12 m, Ä^ 1. 9 m, _ ^ 0. 001 2 m,\] 2. 22 m, _^ 20 mm。 '1 |ä{¹`@ 1。 Table 1 @1 ABC(DEF Classification and parameters of strata ?> ρ / kg·m - 3 E / N·m - 2 μ Fig. 1 Table 2 R e / N·m - 2 G / N·m - 2 =¤ 7 850 2. 06 × 10 11 1 000 2. 00 × 10 8 — — — 600 1. 00 × 10 10 0. 330 0 — — ① <;: 2 500 3. 45 × 10 10 0. 166 6 — — 0. 300 0 4. 90 × 10 8 2. 15 × 10 9 Ý*)å,ïö <;:¤»â GHIJKLMNO FE model of test storage tank FPNQRGHSTUVWXPYZ Comparative analysis of tank wall acceleration by experimental test öà»â/,ª 3 - D .ª,;ª+,»¼; 3D öª,, ·406·土木工程 @2 c Ä^ / m ^º / m·s - 2 ìÕ / % öà ¹º 0. 05 1. 652 2 1. 905 1 - 15. 31 ② 0. 25 3. 429 2 3. 402 2 0. 79 ③ 1. 05 4. 837 8 4. 614 0 4. 63 ④ 1. 90 5. 086 7 5. 000 1 1. 70 ⑤ 2. 12 5. 345 9 5. 101 4 4. 57 :η = [ ( öà - ¹º) / öà] × 100% ¿5 À Á Â,Ã:®¯Ä¹Å¹ÅÆÇÈÆ 3 2 , 。 10% , 。 , , 。 a 545 º b «¤¬ c Fig. 4 ¬ 4 15 × 10 m 4 d 3 ¬ FE model of 15 × 10 m vertical storage tank 4 3 Fig. 2 2 ´,´ 0. 005 m,¡®¯ µ 5 ©ª。 «¬´«¤¬ ElCentro ¡®¯¡° ¡¢±£, ²¤¥¦³§¨ Time history curve of ElCentro seismic wave ¶®;§¨·´ ¯° 。 ´¸ shell ¬ ;¹ ¸§¨¬ [12] º 。 a Fig. 3 3 »¼§ Tank wall accerlation comparison curves between results and the numerical solutions of tank ① - 15. 31% , 。 , , , 。 2 b ¬®¬ Fig. 5 ADINA 15 × 10 m : 100 m, 21. 7 m; , ¡ ¢ £, ¤ ¥ ¦ § ¨ © ª [10] 。 15 × 10 4 m3 ¨ 4。 4 3 3 5 c §¨¬ Suspended layered storage of floating roof storage tank ½¾®±( §¨ ) 、 ´ 土木工程·407· 546 ¾ ¿ À Á ( ) 15 × Â Ã Ä Ä ,» 7, ¡ 4。 ª« (9 , 0. 4 g) , ADINA , , 10 m , El - Centro 3 , 4 。 3 1 ijBklYIJmA[nopn 24. 5 m, , 4 3 6 ¡¢,15 × 10 m a ¨ M 0. 788 4 1. 06 0. 552 4 p 3. 72 6. 40 0. 528 9 0. 525 2 M / 10 9 N·m 32. 91 γ / 10 7 N 35. 280 3 35. 271 0 b ¦ ³» ηγ / % 34. 947 5 29. 93 η h1 / % °±¯, age tank with different layer distance h1 / m ¨³» Comparative analysis of suspended layered stor ijBkldec(BIfA[noYZ(q ¬©。 Table 3 ¼ ®¯², ³ @3 7. 04% ;ª« h1 ° ©;ª«¬¢¤®¯,°± 32. 07% ; γ § ¥¦ ¡ 3 ¤, ¥ ,£¢¤。 6 ¡ 3。 , 8。 1. 06、3. 72、6. 40 m Æ 27 Ç Å - 0. 95 - 0. 93 33. 38 35. 265 4 - 0. 91 ηM / % p / 10 4 Pa ηp / % c ª«³» 13. 049 4 1. 06 12. 972 7 - 0. 95 13. 758 4 6. 98 3. 72 12. 981 8 - 0. 93 13. 748 8 7. 04 6. 40 12. 983 5 - 0. 91 13. 742 1 7. 09 ) / ´µ ] × 100% :η = [ ( ´µ 3 2 - 14. 790 6 ij(rstuYIJmA[nopn ¶ 6. 4 m ,·ª¸,¹º 6. 4 m 24. 5、26、28、33 m , ·408·土木工程 16、20、 '6 Fig. 6 d ½ » ijBklYdec(BfIIJA[noYZ Comparative analysis of suspended layered storage tank with different layer distance 5 ,: 547 a b c Fig. 7 d 7 Comparative analysis of suspended layered storage tank with different partition plate radius Table 4 4 Comparative analysis of suspended layered storage tank with different partition plate radius r/ m h1 / m η h1 / % γ / 10 7 N ηγ / % M / 10 9 Nm ηM / % p / 10 4 Pa ηp / % 0 0. 788 4 — 34. 947 5 — 13. 049 4 — 14. 790 6 — 16 0. 584 1 25. 84 35. 288 1 - 0. 97 12. 9504 0 0. 76 14. 039 4 5. 08 20 0. 538 1 31. 75 35. 290 2 - 0. 98 12. 902 2 0. 37 13. 809 2 6. 64 24. 5 0. 525 2 33. 38 35. 265 4 - 0. 91 12. 985 3 0. 59 13. 742 1 7. 09 26 0. 528 3 32. 99 35. 276 2 - 0. 94 13. 114 3 - 0. 50 14. 415 8 2. 53 28 0. 536 3 31. 98 35. 285 1 - 0. 97 12. 992 8 - 0. 06 14. 276 2 3. 48 33 0. 567 2 28. 06 35. 289 0 - 0. 98 12. 9622 0 0. 67 14. 143 1 4. 38 7、 8 4 , ; , 24. 5 m , Δ 33. 38% ; , , Fig. 8 , 8 Comparative of reduce rate of wave height 7. 09% 。 3 3 24. 5 m , 土木工程·409· ¬ ® ¯ ° ± ² ³ ( 6. 4 m) ( 3. 2 m) , 9 , ³ µ 27 ¶ ´ 10 。 11, 5。 5 , , , Fig. 9 , 548 9 10 Additional geometric of double partition device 。 , 6. 4 m、 24. 5 m ,¡¢ Fig. 10 , £ Additional finite element model of double partition device ¤¥¦。 5 Table 5 Comparative analysis of suspended layered storage tank with different partition plate count § h1 / m η h1 / % γ / 10 7 N ηγ / % M / 10 9 N. m ηM / % p / 10 4 Pa ηp / % 0. 788 4 — 34. 947 5 — 13. 049 4 — 14. 790 6 — 0. 581 0 26. 31 35. 256 1 0. 88 13. 047 9 0. 01 14. 391 8 2. 70 0. 525 2 33. 38 35. 265 4 0. 91 12. 985 3 0. 59 13. 742 1 7. 09 a ¨ ©ª b « ª c Fig. 11 ·410·土木工程 ª 11 d Comparative analysis of suspended layered storage tank with different partition plate count ×5 Ø Å Æ,Î: : 4 [1] 15 × 10 m , , ADINA 4 3 [2] [3] , [4] ,、 、 、 [5] , 。 (1) , ,, 5% 、¦, 。 §¨©ª , ª «¬«®¦¯, °§ 6. 4 m、 § 24. 5 m , (3) ¥, ¦, ©, ¥µ ,,¶ ¥µ。 ¨©ª. 10 «¬¾®¯[ D] . °: ° ¿À¼, 2013. ¨±¨. ¬² Á ²Â: ²ÂÃļ, 2013. 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": , , 、 、 、 。 , ¡ ¢£ 1∶ 16 ¤¥£¦ El Centro §¨ 。 ©ª«¬: ®¯°±¡ 1∶ 16 ¤¥£ ¼½²¾¿ÀÁÂÃ。 ¢£ ,²³´µ¶ ¨· ¸, ¹º»¡ #$%:¡; £½²; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 05. 018 &'()*:TU311. 3 +,-*:2095- 7262(2017)05- 0537- 06 +./01:A Study on similarity criteria of dynamic response model experiment of polar crane for nuclear power plant under earthquake Li Shouju1 , Wang Rongcheng1 , Fu Jiaxing1 , Liu Daqiang3 , Qu Fuzheng2 , Xu Hongwei3 Su Dong3 , (1. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2. College of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024,China; 3. Dalian Huarui Heavy Industry Group Co. Ltd. , Dalian 116024,China) Abstract:This paper proposes dynamic similarity criterion of polar crane for nuclear power plant under earthquake based on the similitude theory and provides the parameters behind the geometric, dynamical, kinetic, stress, strain and time similarity. The research centers around the simulation of both dynamic re sponses of polar crane prototype and 1∶ 16 scale model under El Centro seismic waves, using FEM numeri cal simulation method. The research shows that by comparing the dynamic responses of FEM simulation crane on rail prototype and 1∶ 16 scale model, the numerical simulation verifies the accurateness of simi larity criterion, thus providing theoretical foundation for the following seismic test of polar crane. Key words:polar crane; model test; similarity criterion; FEM simulation 2345: 2017 - 03 - 09 6789: ¡¢£¤¥¦§¨©(2015CB057804) ;ª«¬¨©(51105048; 51209028) ; ®¯¬¨©( S14206) :;<=>?: °±²(1960 - ) ,³,´µ¶·,¸¹,º»,¢£¼½:¦¾ ·412·土木工程 ¿ÀÁÂÃÄ,Email:lishouju@ dlut. edu. cn。 538 0 ; : / 1 ï 。 ¡þ。 ¬}²³âãä墣¢ßå¤å [1] ) , ¥²¦,¢²³§¨?©, 。 ÏÐا ¡, ¢£¤¥ ¦§¨©ª«¬®¯°,±²³³´,µ ¶·¸¹º。 »¼½¾¿À, Á ÃÄÅÆÇ, ÃÈÃÉ [2 - 3] ÊËÌÍ ÉʳΠ。 ÈÏÐÑÒÓÔ, ÕÖ×ØÙ©ÚÛ ÜÈÝ §¨, Ý Þ ³。 Ûá, ßÏÐà âãäå²³æç。 1 1 ßåÆ[êò: Ep μp Ep p p p p = + ε kk δ ij ε ij 。 σ ij (1 + μ p ) (1 - 2 μ p ) (1 + μ p ) (1) äåÆ[êò: σ m ij = ÿ~§¨, }|{Æ[׶觨。 \] [6] í²¶è, Ú¶è、 ¶èÈÚ - ¶è, } ¶è、 Æ[¶è、 Á¶èÈ¶è§ ¨。 Lu a ` [7] ÷ L、÷ ρ È÷ π ©[ ,Á× × @, } 、 、 ÷、ö ÷、 õ ×、 ø ù È ¶ è § ¨。 [8] ¾ïÆ[êò÷í þÏÐäå 、Æ[、£¤ÈÁ¶è§¨, ¶è Jin ¡,}î¶è·üȶè·ü。 [9 - 10] ` Euler [ Ê ¶èú 1 / 50。 Jacobs Ú [11 - 12] ×,| m p p m p m ÂÃú,δ Kroneker Ä。 Åàƶèü¾ ¹(1) , C σ σ mij = C E C ε [ Em Cμ μm m m ε kk δ ij + (1 + C μ μ m ) (1 - 2C μ μ m ) Em m m ε ij ] 。 (1 + C μ μ ) Ç ý ´ ä å û ß å ¶ è, ú ¹ ( 2 ) È (3) , Cμ = 1 , ×, í|{Æ[ 。 ²³ÍȲ³§¨? , Ê É²³。 ºäå²³¶è°é, m ¾ C E = E / E ,ÂÃú¶èü¾ C μ = μ / μ 。 |: σ ij »×, ε ij ¿»×,E ÀÁä×, μ Á¶ ¢ÞÆ[×È·Æ[×ض 1∶ 16 äå p (3) ¶è«¾ 槡1 / 10 。 äåÊ, ,Ïض σ ij / σ ij ,¿¶èü¾ C ε = ε ij / ε ij , ÀÁä׶èü 1 / 10 äå, Ûá÷ a 、 ÷ L ÈÚä× E ` ¹(1) È(2) º»×¼¹ìí,௠p ½¾ß å, à ¯ m ½ ¾ ä å。 ¶ è ü ¾ C σ = º ,ª¬Ä, Em μm Em m m m + m m ε kk δ ij m ε ij 。 (1 + μ ) (1 - 2 μ ) (1 + μ ) (2) 1∶ 50 äå,}Æ[׶èú,| ¶·。 ò¸。 Lagrange êë ì í î Ú Á ï ð ñ ê ò, ó ^_ , Ïж·«¾±²³Æ[êò、êò、 [13] ´µêò、ÿ~êò、£¤§¨È¶¬§¨ , · Á åûäåõ×、ö÷Èøù¶èü¾,ý´þ ¨©ª«, ¬®Ú¡þ。 Úï`<à, Á π ©[, [4 - 5] 1 / 20 ôäåõ×、ö÷Èøùú,íß ²³ äå²³¶è°é¯°îÚ[ ɲ äå ² ³ ¶ è ° é, Azeloglu ¾ - 27 , . =§¨, ÏÐÚ , ( ï “ ” , ¸ ANSYS >? ¨ @³´,äåɲ³¶è [ 。 1 2 C σ = C E ·C ε 。 (4) (5) ßåêò: 1( p p ε ij = u + u pj,i ) 。 2 i,j äåêò: 1( m m ε ij = u + u mj,i ) , 2 i,j ¹:u i,j (6) (7) »×Ⱦ。 土木工程·413· »5 ¼ ½¾¿,³:¡§ º ¨© 539 (15) (17) (16) (18) , C u = u i / u i , C L = p m L / L ,(6) , p m C ε ε mij = Cu 1 m ( u + um ) , j,i C L 2 i,j (7) (8) , π ,: Cu 。 Cε = CL 。 : p (10) 2 [6] m p C ρ = 1、C L = 16、C a = 1 (20) , p C σ = C L = 16 。 (21) C ε = C σ = 16 。 (22) C u = C ε C L = 256 。 (23) Cu = 16 , Ca (24) C E = 1 (21) (5) , m m , El Centro ¡ C a = 1。 C L = 16 (22) (9) , C ρ = ρ / ρ , C t = t / t , m (10) , C u m 2 u m Cσ m m σ ij,j + C X X i = C ρ 2 ρ 2 , CL Ct t C a = 1 (23) (19) , Ct = (12) (11) (12) ,, Cσ C Cu = CX = ρ 2 。 CL Ct Cu Cσ = Cγ = Cρ 2 , CL Ct ,£¤¥ (13) §, : ai = (15) ui v i = 2 , t t 2 (16) :v i ;a i 。 Cv = v / v ,Ca = p m ap / am ,(15) (16), C v vi = Ca ai = ·414·土木工程 C u u i , C t t (17) Cu ui C v v i = 2 2 。 C t t C t t 2 (18) C L = 16, C ρ = 1, ¨©, ª«¬ ANSYS, El Centro ¡ , ¬ [14 - 15] ,¥ ¬,° u i , vi = t ¦¡, C σ = 16。 (14) (25) C E = 1, C a = 1, C u = 256, C v = 16, C t = 16, C ε = 16, ® 槡 C v = C a C t = 16 。 X i , X i = ρg = γ ( γ ) , C X = C γ ,C γ , (13) (4) 、(5) 、(9) 、(14) (19) 。 C X = X / X , p , ,¢, u (11) σ +X = ρ 2 , t ;X i ; ρ m ;t 。 (20) 16, C L = 16。 , u 2 。 t 2 p p p σ ij,j + X i = ρ m i (19) ,, C ρ = C E = 1, : :σ ij,j Cσ C Cu = Cγ = ρ 2 = Cρ Ca 。 CL Ct (9) m ij,j Cu Cv Cu ,C = = 2。 Ct a Ct Ct (19) (14) , u i ,, 1 3 Cv = (8) 2 ¦¡¯¥¢ £±。 ¤ 1 [16] 。 , , ²、 、 、 ¨©。 ¨©¥ ¦§、 Mises , ³¨¯¥°。 ©¤ 1 ´ µ ¶ 。 ª ANSYS ª«·, ¤ 1 ¯¥¸«, ¡¸« ®。 ¬¦¹º, 540 ´ µ ¶ · ¸ ¹ º º 1 ¼ 27 ½ » Table 1 Natural frequency of containment and polar crane model f / Hz 1 Fig. 1 1 0. 339 5 5. 4317 2 3 0. 552 8 4 1. 029 1 8. 8449 3. 067 7 16. 466 6 3. 069 1 3. 086 1 49. 105 5 Structural model of polar crane 7 2 1 , ANSYS 1∶ 16 Shell181 , 2 。 Solid185 , 2 3 。 49. 083 49. 377 3. 103 4 8 3. 113 5 10 3. 305 1 9 49. 655 49. 816 3. 257 0 52. 112 52. 882 。 。 ¡¢, £¤¥¦£¤, § El Centro ¨。 ¡ El Centro ¢© ,ª«£¤, 5 s ¬,El Centro ( ¢©) 3 。 1∶ 16 ,®¯ ,¥ ¦ § ¨ © ª 1 / 16 ( 5 s 0. 312 5 s) ,«¬®°¯±°, ±²ª 2 Fig. 2 «£¤。 FEM model profile of simplified polar crane proto type 2 2 2 1 。 1 ,1∶ 16 。 , 10 16 , , 。 3 Fig. 3 C f = 1 / 16, C t = 1 / C f = 16。 1∶ 16 。 ANSYS , 2 El Centro El Centro seismic wave acting on containment foundation 2. 3. 1 4 1 ∶ 16 ©²¨ El Centro ª , ³ x ²¨ ¢ 土木工程·415· Ç5 È 541 ÉÊË,Ì:¥ ( ) z ( ) 。 。 , 16 (0. 312 5 s 5 s) 。 '5 OPQMlSHIJo&S Mises vw - estu a Fig. 5 Mises stresstime curve at midspan of main beam of polar crane with FEM ¡¢ £。 3 Fig. 4 b (1) ¥¨©ª«, £ OPQMlSHIJmno&pqr - estu ¬, polar crane with FEM 16, C a = 1, C σ = 16, C ε = 16。 Accelerationtime curve at midspan of main beam of 4 、、、 , C t = 16, C u = 256, C v = (2) ®¡ 10 ¯¢ , , , £¤ , ¨°±²©£。 (3) ¢ª Mises 5 1∶ 16 El Centro , Mises ¥¦ C f = 1 / C t = 1 / 16 ,§ 。 2. 3. 2 ¤,¤,¥¦§ '4 Mises £,¤ ,« ¬,® ²©£,。 (4) ¯ 。 Mises ¥°±¬²¬。 (0. 312 5 s 5 s) , , 16 。 5 £´¥¥¦ , ¸¹,´°±。 , 16 5 1∶ 16 , ,、 , ·416·土木工程 1∶ 16 ³¥´µ³,¯ µ。 ¶¶, ·£· ( ¸· ) 。 , xy+.: [1] 1∶ 16 º»¹. ¼³º¸»¼½½¾———“ ¹¿À” ¾§ ÀÁ[ J] . 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Department of Civil Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China) Abstract:This paper aims to investigate the law underlying wind pressure distribution and equivalent static wind loads ( ESWLs) of complex polyhedron tower crown structure. The targeted research building on a super highrise office building tower project involves collecting the fluctuating wind pressure time history data by the wind tunnel test of the rigid model; and calculating the windinduced dynamic re sponse and ESWLs under different conditions then by using the Consistent Coupling Method( CCM) . The results indicate that complex polyhedral surface of the tower crown structure has such a great effect on the distribution of wind pressure and the ESWLs that suction occurs even on some position of windward sur face; the strongest fluctuation in structural surface wind pressure and equivalent static wind load occurs on windward side and then on the side wind, with a stability on the leeward side; an obvious difference a rises between wind pressure distribution and ESWLs of tower crown structure in edge position and other positions, pointing to an edge effect. This study may provide a reference for the design of the complex polyhedron crown structure of super highrise buildings. Key words:tower crown structure; wind pressure; equivalent static wind loads; wind tunnel tests >?@A: 2018 - 03 - 14 BCDE: (51208254) ;( BK20160083) FGHIJK: (1987 - ) ,,,,,:,Email:chuchenhui@ 163. com。 ·418·土木工程 472 0 É Ê Ë Ì Í ª ££ Î 28 Ï ± ,¢ £¤ CobraProbe, ® ¤ ESP - 64HD、DTC Initium PC ¡¥®££½¾ 、 ¦。 , 、, , 。 。 , 。 , 。 , , 。 。 [9] ¢ [10] £¤ ¥ ,¦§ ¨©、 。 、 ª , [11] £¤ª «¬ ,¬ª , ¬ª®¯。 , ¯° ±²。 , ¡ Fig. 2 ® , Complex polyhedron tower crown structure ¡ 。 1 [1 - 4] [5 - 8] Fig. 1 , ³ 。 µ , ´ 2 1. 2 ¢ 16 m / s,£ 330, £¿ 30 s, ¯ À 0° ~ 360°, ¯¿© 10°。 ª «¬Á®  100 ¬ 、¯·¸¶ Ç , 。 1 1. 1 , ¹ 2 B §, ¨ 0. 7 kPa, ¥¤ § ®, Rigid body pressure measurement model ¶® A、B、C、D,¯«¬° Ã。 Äű 3 º»² Æ® ȳ¡。 ¯ ¹ 4 º»。 «¬¢ °, æ,¹ 5 º»。 , ¹ 1 º»。 ¡ 1 ∶ 300 § º»,£¤ ABS 。 ×¡× 24. 0 m × 4. 4 m × 3. 0 m。 ¼ , £¤ NH - 2 Fig. 3 3 Coordinate system of stress analysis 土木工程·419· 4 473 ,:¡¢ F f ( t) ———,N。 , n n i =1 n i =1 y( t) = ∑ i q i ( t) + K -1 F f ( t) - ∑ F i F f ( t) = ( i q i ( t) - F i F f ( t) ) + K -1 F f ( t) , ∑ i =1 Fig. 4 4 Plane arrangement of model and wind azimuth :i ———; q i ( t) ———,m; F i ——— i ,N / m。 y b y r , y( t) = y b + y r , n y b = K -1 F f ( t) , y r = ∑ ( i q i ( t) - F i F f ( t) ) 。 i =1 、 , 2 2 2 2 2 σ t = 槡σ b + σ r + 2 ρ r,b σ r σ c = 槡σ b + σ r + σ c , (1) Fig. 5 2 5 Measuring point layout of tower crown structure , p i,θ - p s p i,θ - p s — — C pi,θ = — = — — , p t,h - p s 0. 5 ρ v 2h :C pi,θ ——— i θ ; p i,θ ——— i θ ,kPa; :σ b 、σ r 、σ c ———、 ; ρr,b ———。 ( CCM) 。 CCM (1) 。 ,CCM [9] 。 、 , R a F e , R a = R + g 槡σ2b + σ2r + sign( diag( C rr,c ) ) σ2c , :g ——— ( ) ; — R ——— ; C rr,c ——— — p s ———,kPa; — p t,h ——— h ,kPa; — ρ———,kg / m ; 3 v h ——— h , 10 m / s。 , , — Mÿ( t) + Cy( t) + Ky( t) = F f ( t) , :M———,kg; C———; K———,N / m; ÿ( t) ——— ,m / s2 ; · y ( t) ———,m / s; y( t) ———,m; · ·420·土木工程 。 F e = F + sign( R ) × ( W B F eb + W R F er + W C F ec ) , — — — :F ———,MN; F eb 、F ec ——— ,MN; W B ———, W B = σ b / σ t ; W R ———, W R = σ r / σ t ; W C ——— , W C = σ c / σ t 。 3 3. 1 、 474 ¤ ¥ ¦ § , , 6 。 ¨ © © « 28 ¬ ª D 。 , 。 A , , (0° ~ 40° 320° ~ 360°) , ,。 , 10 23 90° ~ 270° , 。 7 。 7 , 。 7 Fig. 7 , , , Mean square deviation of wind pressure coeffi cient between measuring points under different wind direction angle condition 8 。 8 18 ~ 25 1。 ( 5) , , 。 1 ~ 17 。 。 6 Fig. 6 Distribution of wind pressure coefficient of typical points on each test surface 6 ,A C 、B ,, 。 14 17 , 。 、 , 。 ¡, ,¢£。 土木工程·421· £4 ,:¤¥¦ 475 § 、 2% 、 259. 6 m 。 9 ,x、y 。 9 Fig. 9 Equivalent static wind loads with wind azimuth change 1 。 1 , 270° , 5. 54 MN。 1 Table 1 Equivalent static wind loads under most unfavorable conditions F e / MN θ / ( °) x 4. 57 - 4. 43 190 0 y 5. 54 - 4. 85 270 80 0°、45°、135°、270° , , 10 。 10a、 10d , 0° (270°) C( D) , C (D) Fig. 8 3. 2 8 Correlation coefficent of wind pressure between measuring points of each test surface , , ( F e ) 。 , ·422·土木工程 。 9 50 a , 。 , , , C 6、14、17 ( D 5、14、17 ) 。 , B、D( A、C) , ¡ ( B、D 11、16 ,A、C 10、 15 ) 10 、11、14 ~ 17 。 ¢, 476 ² ³ ´ © µ ¤ ¤ ¶ 28 · ¥ 。 , , , 。 10a、10d C( D) ,B、D( A、C) ,A( B) , , 。 , , , 。 10b、10c, 45° ( 135°) ) , 。 B、 C ( A、 B , ;A、D ( B、C ) , 。 4 (1) 5. 54 MN, 270°。 (2) 、 , 。 、 , , 。 (3) 、 , 。 、 。 、 , 。 (4) 。 , 。 , : [1] [2] 10 Fig. 10 Equivalent static wind loads on measuring planes , , , [4] structure [ J] . 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Éʬ, ¤¥, , . ¸¨Ò » [ J] . º , ( ) 2017, 36(8) : 2018 - 2030. 27 6 Vol. 27 No. 6 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2017 11 - , , , ( , Nov. 2017 , 123000) ": , - , 、。 : ¡¢ £¤¥¦ §¨§©ª«¬®¯°± ,²³ §¨§©´µ°±¶·。 ¡¢ ! ¸¹º»¼½¾,£³¿©½À。 ÁÂÃÄ¥¦ §, 1 / 4 4 ¡¢ £³¿À。 ÅÆÇÈ¿¤É¹º ʾ。 ËÌÍÎÏÐÑ。 #$%:¡¢ ; - ; ; doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2017. 06. 018 &'()*:TK124 +,-*:2095- 7262(2017)06- 0665- 05 +./01:A Experiment on models of heatfluid coupling in duallayer porous media Yang Wei, Gu Dongjie, Lu Chang, Fu Chao, Guo Hedong ( College of Civil Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China) Abstract:This paper is an attempt to investigate the law underlying the convective heat transfer of porous media under constant temperature differential thermal loading by analyzing the effect of the way of thermal load, the aspectratio, and different proportion of materials on solutions using experimental test and numerical simulation. Experiments show that in the case of horizontal thermal loading, the tempera ture of duallayer porous media tends to end with the steady value due to the extended time, and bottom thermal loading is accompanied by a nonlinear oscillation in the temperature of duallayer porous media depending on the extension of time; the greater proportion of the high thermal conductivity material in the model means the smaller temperature difference between the interior measured points; the application of horizontal thermal loading gives a smaller temperature difference in measured points of duallayer porous media at the aspectratio of 1 / 4 than at the aspectratio of 4; the temperature of the measured points in contact surface is more influenced by the high thermal conductivity material. The results verify the ability of the proposed method to predict the temperature change by combining the experimental data with numer ical simulation. Key words:duallayer porous media; heatfluid coupling; aspectratio; way of thermal load 2345: 2017 - 06 - 02 6789: :;<=>?: (51574141;51604142) ; (201610147000012;201710147000252) (1965 - ) ,, ,,:¡¢,Email:lgdgr2005@ 163. com。 土木工程·425· " ! , 19 ,Darcy , [1] 。 40 ,Brinkman ,。 ¡ [2] ,Fu C J ¢ £¤¥¦§¨©ª« ¬ ®¯°±²³°´µ¶·¸ [3] ;¹º¢ £¤»¼½¾¿©À, Á½¾¿Ã 0 É 0. 9 cm, óº ( y ¼) è$, 1∶ 1、2∶ 1 ¿ 2 27 3 1 é 1 / 4 )², ²³ 6 cm × 24 cm × 24 cm。 , ÃÄ^²¶;» é '½¥¾ ( x ¼ ) è $, 1∶ 2、1∶ 1、2∶ 1 ¿ إٰÚÛ·ÜÝÞßÎÏ。 à [5] ,á⢠£¤¥¦§¨©ª« ÒÓ&ÀÁ( ¯ 1b) 。 ³ ° ¸ 。 Ð Ñ ¾、 ã ä å [6 - 7] èÕ¿éÆ°êë¥ìé í¶·Âï。 ³° 、ñòó¢ [8 - 9] »¼ æç Âï,ð 0. 3 cm ÃĨ^²¶, °ÄÅ、Æ°ÄÅÇÈÉÊ˽¾ÌÍÎ [4] Ï;ÐѾ¢ £¤ÒÓ©ªÔ Õ¿Ö× ¢ '½¥¾ 1∶ 2、 ÒÓ& ( & 1、2、3) ÀÁ。 Â,®´?> 0. 376。 » # 666 ôõöô÷øù a 4 ó°¯., ³°©Àúû«¥¦´, Óü Ç¥ýþ§ ÿ Û · ~ Î Ï。 2017 , } | { [10] ¢ ¬®[®¯°èÕ\] ³°,« ^°_`@Ç?>èÕ \]³°·ÎÏÉ=。 <;, Ë:^/°¯.³°~-ß, +*:)²(²' Ò& %( )² ) ; ±² Ë\'·、 ·Ç³°¢ , °&。 ©ÀéÒÓ©À, æ)²' b §³°Û·ÎÏ。 » , % 、 、 éÁÝ ; ®¿°Ç c ¬®°¯., 1 ð§ É , ^ ¡ ¢£ , ¤§¥· ; ¢£¦÷¿®¿ §¨ , ÷¡ØÆ°¥ , ©[®°ó ª«¬ 。 ÒÓ , ) ² 1 1 1 1/4 ó°¯., Fig. 1 4 Experiment model Ê 1 2 ®)²ÒÓ©À¯ 1 °±。 ¯ 1a、c , 4 )², ²³ 0. 3 cm,®´?> 24 cm × 24 cm × 6 cm。 µ¶, ·¶;¸ÒÓ¹ óº 2. 5 cm, ·426·土木工程 0. 420; ó°¯.èÅ·,)²ÆǶ¥¾ ÈÉÊ˨、 ^Ì, ¤²³ 8 cmÍÎÏÐÑÒÓÔ; Ø®¥ 。 )² 4 )²,¹^ÕÙ@¢£: ©)²¬® èý,¿þØ Ö˶²ÎÏÈ×,Ø©À¬®ÙÚÛÖ Ú,^¹Õ@Öܶݼ¶Ú。 Þ, ¦6 § ¨ © ,ª : , Ⅰ(12,2, - 12)、Ⅱ(12, 3, - 12)、Ⅲ(12,4, - 12) , 1a , 。 1 / 4 Ⅳ(2,12, - 12)、Ⅴ(3,12, - 12)、Ⅵ(4,12, - 12) , - «¬®¯°±² Ⅵ(4,12, - 12) , x ,, 。 1b 。 , 4 ,, a 1 2 4 。 2 , , Ⅲ ( 12,4, - 12) , y ¨©;130 min ¥ª«¬, ® 2b ¡¢£¤¢¯° 2, 。 3 ¡¢¿° °¬À, Á¡Â¡¢ , ¬,¼½。 ¾ 3 , ,º§·» ,Ⅲ(12,4, - 12) Ⅰ (12,2, - 12) 。 2 c , 2b ·¸° ,¹; 2a、c ;140 min ª«¬³。 ´µ¶, 2a、c ,·¸, 3 1 / 4 ¢£¤¢ 2 ∶ 1 3, 2a °, 20 min ¨©, »¿°°¬ 。 2a °, 2b °±², 120 min ª«³。 2c ¡ »¡¢。 ƾ b 20 min ¥, ¦§ ¾¢£¿Ã, µÄÅ ,, 2a ¡¢£¤¢ 1∶ 2 1, 。 ,£¤¢, ¡¢£¤¢ 1∶ 2( 4) 2d。 2d , , 2 1 1c 、 PID , ;、 1a。 2 667 2 d 4 4 Fig. 2 Temperature variation curves of thermal load in horizontal direction when aspectratio is 4 3a ¡¢£¤¢ 1∶ 2 1, 5 min ¥, ¦§ ¨©;60 min ¥ª«¬, ®。 3b ¡¢£¤¢¯° 2, 3a °, 3b ¤§Ç¥; 80 min 土木工程·427· 668 ¡ 27 ¢ a a 1 1 b b 2 2 3 Fig. 3 c 3 1 / 4 Temperature variation curves of thermal load in horizontal direction when aspectratio is 1 / 4 。 3c 2∶ 1 3, 3a , 3c 。 , 3a、c ,, , 3b ; , 3a、c , ,Ⅵ(4,12, - 12) Ⅳ(2,12, - 12) ,。 2 2 4 4 。 4 , , Ⅰ(12,2, - 12) , y ,,¡¢£。 ·428·土木工程 c 3 4 4 Fig. 4 Temperature variation curves of thermal load from bottom when aspectratio is 4 4a 20 min ¤ ,¥ ¦§;40 min ¤¨©ª。 4a , 4b « ;120 min ©。 4c 4a ¦§ 。 ¬ 10 min ®¯ ¦§, ; , ®¯ , 20 min©。 , 4a、c , , , 4b ; 4a、c , , ,Ⅰ(12,2, - 12) Ⅲ(12,4, - 12) ,。 3 ° 1∶ 1 2 , Ì6 â ± , : ° £¤¥¦§ - ¼Ö×·ØÙ , 5 , ,。 £¤, ¥¦ ¡¢。 4 669 (1) £¤¥¦§¨ 。 , £¤¥¦§¨ ¨©ª©, « , ; £¤¥¦§¨ © ª ©, ¬ ª § §¨ « a , 。 4 (2) £¤¥¦§«®¯°¨ 。 ¬¤«®¯°±®, ¨ ±²。 (3) ³¯, £¤¥¦§¨ (4) ´µ¶ b , [1] [2] [3] ¬¤«® : Hwang K S. 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School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China) Abstract:This paper is specifically devoted to investigating the law underlying the effects of initial parameters of the constrained UKF on model parameter identification. This targeted investigation consists of developing an online parameter identification method based on constrained UKF for BoucWen model; performing numerical simulation to analyze the influence of initial parameters, such as initial state estima tion covariance, process noise covariance, measurement noise covariance and initial state estimate mean, on precision and convergence speed of parameter identification; and thereby producing the suggestion re lated to initial parameters selection. The results show that the constrained UKF offers a better robustness to initial parameters in the absence of model error; improved convergence speed and precision of parame ter identification can be effected by increasing the initial state estimation covariance, reducing process noise covariance, observing noise covariance using the real system and reducing the deviation of initial value from the real value of model parameter. The study may provide a reference for nonlinear model pa rameter identification based on the constrained UKF method. Key words: parameter identification; unscented Kalman filter; constraint; BoucWen model; initial parameter 2345: 2014 - 09 - 04 6789: :;<=>?: ·430·土木工程 (12511485) (1978 - ) ,,,,, :¡,Email:hitwangtao@ 126. com。 652 0 3 4 5 6 Ð 7 7 2 24 9 8 *ç, ^_`。 Æúûüýþ *, /µ¬Ç}|#+ 2n1 + 1 、 。 , [1] 。 ¡, ¢£¤ ¥¥¦、§¥¦、¨©¥¦ª«¥¦ [2] 。 ¬,Bouc ® ¯°±²³ Bouc - Wen [3] 。 ´,Baber ® µ¶·± Bouc - Wen ,¸ ¹ º » ¼ ½ ¾ ¿、 À ½ ¾ ¿ Á Â Ã Ä Å 。 ÆÇÈÉÊËÌ,EKF ÍÎÏ ¢ÆÐÑ ÒÓÔÕ ¢¬Ö×ØÙÚ [4] ØÙ®ÛÜ 。 ÝÞ EKF ßàÆáâã䵬å æç èéêëì,í îïðñ,òó ôåæèéêëì。 ±æõ EKF öÆ÷ø,Juli er ®[5] ±ù úûüýþÿ(Unscented Kalman filter, UKF)。 EKF ï~,UKF }¢ }|{ [È\]^_Ñî`@?>, =ù < ( Un scented transformation, UT), ;´:¢úûüýþ / - .-ãä,+*^_`。 UKF ~ñ ó¼ ^_`¸Ú`,Å。 2008 Ë, Wu ® [6] ¢ UKF Æ Ø Ù º » ¾ ¿、Á , ,UKF , +ØÙ½Ú`,Å, ¸¹ñ [7] ^_`ÚØÙ。 Xie ® UKF , +,¢ÆØÙ , ,+± UKF £ 。 2013 Ë, )(®[8 - 9] Æ UKF ,+ ±'& UKF(Constrained UKF, CUKF) ,+,,+ ¢Þ¬。 }¢ UKF CUKF ØÙñ, ßà %$`#、 ÇÕ #Ú #®ýþÿ%$, %$ "!ØÙ。 £Þ Bouc - Wen | î, }¢æ#ý þÿ%$£ØÙ"! ô。 , Bouc - Wen ÆØ Ù#+,}¢>#'& UKF ýþÿ %$£ Bouc - Wen ØÙ½Ú ½"!。 1 â Sigma , Sigma Ç^_#Õ, ;´ î`< Sigma , ^_`Ú #; Æ.-µ, ^_ Sigma Ç#Õ, ;´î`<´ Sigma , `Ú#^_Ú#, úûü¡¢ëì, ;´Çúûü.#Õ,^_´`Ú#ëì。 UKF #+£,+[10] ,â ¤î ¥¦§^_#Õ: x k + 1 = f( x k ,u k ) + v k , #Õ (1) y k + 1 = h( x k + 1 ,u k + 1 ) + w k + 1 , (2) (1) 、(2) ¬,x k î^_0Ñ,x k ∈ R ;n1 ^ n m _0Ѩ;y k + 1 î0Ñ,y k + 1 ∈ R ;m 0Ѩ;u k ;v k ÇÕ , « ,¯>°, #ëì Q k ;w k + 1 ¬® ,«¬® ëì R k + 1 。 , ¯>°, # ^_`1±²í³2 k µ2 k µ ³´µ,î^_#ÕÚ#Õ `,2 k + 1 µî^_`>。 `,2 k µ 2n1 + 1 â Sigma X k,i Úç ¶: X k,i = x^ k , i = 0, (3) X k,i = x^ k + 槡n1 + λ ( 槡P k ) i , i = 1,2,…,n1 ,(4) Xk,i = x^ k - 槡n1 + λ ( 槡Pk ) i - n1 , i = n1 +1, n1 +2,…,2n1 , W0m = W0c = (5) λ , i = 0, n1 + λ (6) λ + (1 - α1 2 + β1 ) , i = 0, n1 + λ W mi = W ci = 1 , i = 1,2,…,2n1 。 2( n1 + λ ) (7) (8) (3) ~ (8) ¬,W i Ú W i Ù`, Sigma ¯> m c 2 Ú#¶;λ ê·, λ = α1 ( n1 + κ ) - n1 ; α1 õ± Sigma ¯>¸¦, -4 ¹º(10 ≤α1 ≤1) ; κ 2»âê·, °;β1 ±^_ x k ¼½Ø, £Þ¬¼,¾¿ β1 = 2;( ) i ÀÁÂÃëì 2 i 。 UKF Ç^_#Õ(1) `,2 k + 1 µ/ Sigma - X k + 1,i ,ÄÅﺻÇÕ , UKF }¢î`#+, `,2 k + 1 µî^_¯> UT <Úúûüýþ X k-+ 1,i = f( X k,i ,u k ) , (9) 土木工程·431· 6 Ñ Ò x^ k-+ 1 P k-+ 1 : Ó ,Ô : UKF ¾¿¸§ Bouc - Wen ¸Æµ r = αkd + (1 - α) kz, x^ k-+1 = ∑ W mi X k-+1,i , (10) i =0 2n1 Pk-+1 =∑ Wci (Xk-+1,i - x^ k-+1 )(Xk-+1,i - x^ k-+1 ) T + Qk 。 (11) i =0 k + 1 , k + 1 y k + 1 ( 2 ) Sigma 。 - Y k + 1,i , Y k-+ 1,i = h( X k-+ 1,i ) , - P yy,k + 1 : y^ - k +1 2n1 z = v - β | v | | z | 2n1 (12) y^ k + 1 - 2n1 = ∑ W mi Y k-+1,i , (13) i =0 - c - ^ k-+1 ) ( Y k-+1,i - y^ k-+1 ) T + R k +1 。 P yy,k +1 =∑ W i ( Y k +1,i - y , k + 1 x^ k + 1 P k + 1 : (15) x^ k + 1 = x^ k-+ 1 + K k + 1 ( y k + 1 - y^ k-+ 1 ) , ( 17 ) , P , P - xy,k +1 - xy,k + 1 2 ¼´½ ²»¾¿À¶À¶。 Áµ,Bouc - Wen ¸¶´·¸Â¹, º»º¼¸ªÃ´½Ä。 ¾Å ¸ÆµÇ Bouc - Wen ¸,È k、 β、γ、n、α ¦ª¢ª¦¤ z。 UKF Ƶ¸, ÉÊ ¸ x: x = [x1 , x2 , x3 , x4 , x5 , x6 ] T = [z, k, β, γ, n, α] T , (21) ¦¤ d §¶ v ·432·土木工程 Ë¿ÀÁ, ÌÂà · i =0 (23) ,V = v - x3 | v | | x1 | 5 x1 - x4 v | x1 | 5 。 ÄÅ Runge - Kutta Æ´§ (23) Æ´, x -1 x ÇÈ x k +1 = f( x k ,u k ) + v k = x k + ∫ ( k +1) Δt kΔt g( x( τ) ,v k ) dτ + v k , (24) y k + 1 = r k + 1 = h( x k + 1 ,u k + 1 ) + w k + 1 = x6,k + 1 x2,k + 1 dk + 1 + (1 - x6,k + 1 )x2,k + 1 x1,k + 1 + wk + 1 。 (25) É Bouc - Wen ¸Ê´µ k = 135 kN / mm,β = 0 2,γ = 0 2,n = 1, α = 0 02。 ÉÊ ±²³ËÌ w k + 1 ÇÈÍÎÏËÌÐÍ, ÊÀ±²³ 2% , ÎѨ¬Ê±²³Ò 0 84% 。 ¦¤À Á ÓÔÕÖ×¹ØÙÏЮ¦¤Ú, ¦ ËÌ ¤ÀÁ¦ : (22) x 1 ·z V · · 0 x2 k · 0 x3 · β x = = = g( x,v) + v = + v, 0 x4 · · γ · 0 · x5 n 0 · · x6 α = ∑ W ci ( X k-+1,i - x^ k-+1 ) ( Y k-+1,i - y^ k-+1 ) T 。 ¯° Bouc - Wen ¢£¤¥ y = r, 2n1 [2] ±²³,È Bouc - Wen (20) «¬®¡¸。 ¬ n = ∞ ¦,Bouc - Wen ¯°¹º± ²»,³¦,k α (17) (18) , UKF , 。 , ,。 , Sigma UKF [9] , UKF ¡ : ¢, £, Sigma ¤ ,¥¦§ Sigma ¨¤, ©¢ Sigma §; ,, ª«© Sigma ,¬ ¦, Sigma , ¡ ©®。 (19) ±²³;d、v、z ´µ ¦¤、 § ¶、¢ª¦¤; k、 α、 β、 γ、n ´µ ¨©¢£ª· - T (16) P k + 1 = P k-+ 1 - K k + 1 P yy,k + 1 Kk + 1 , (15) 、(16) ,K k + 1 , - - -1 , K k + 1 = P xy,k + 1 ( P yy,k + 1 ) z - γv | z | , n (19) 、(20) ,r i =0 (14) n -1 653 ´ ÛÜ 1a ÝÞ;§¶ÀÁ¦¤ß ,§¶ÀÁ¦ ÛÜ 1b ÝÞ。 654 ¡ ¡ £ 24 ¤ ¢ '1 Bouc - Wen @ABCDEFGH Displacement and velocity inputs of Fig. 1 BoucWen model :k ≥0, β≥ - γ,n ≥1,0 ≤ -6 α≤1。 23@?C Q = 10 I6 ; 123 @?C R = 7 839 6 kN 。 2 " ^x = [^z0 ,k0 ,β0 ,γ ^ 0 ,^n0 ,α ^ 0 ] T = [0,115,0 5,0 5,2,0 1] T , ^ ^ (26) ">?@? P = diag( σ2z ,σ2k ,σ2β ,σ2γ ,σ2n ,σ2α ) = diag(10 - 6 ,10,10,10,10 - 2 ,10 - 2 ) 。 ,W_ UKF 3 1 Ê Bouc - Wen 。 3 (27) IJKLMNOPQRP @? , C1 23@? P0 = k P P, k P 0 1、1. 0、 10. 0 ËÌÍÎX H, :Ï ¡, x^ = x^ 0 ,Q k = Q,R k = R。 P0 ÇÈ 2 É。 Ð>?Ç* 1 É。 X '2 P0 S Bouc - Wen @ATUVWXYZ Fig. 2 Estimated parameters of BoucWen model with different P0 土木工程·433· 6 Table 1 655 \] P0 ^TUVW_X`abSOP Final identification values and relative errors with different P0 k P = 0 1 / % k 135 00 115 0 β 0 20 0 5 0 200 γ 0 20 0 5 n 1 00 α 0 02 130 000 11 11 k P = 1. 0 / % [1 ,: UKF Bouc - Wen k P = 10. 0 / % 1 41 0 200 0 0 200 0 0 155 22 50 0 185 7 50 0 199 0 50 2 0 1 221 22 10 1 069 6 90 1 025 2 50 0 1 0 059 195 00 0 038 90 00 0 37 2 : , k P , α , 2 5% 。 。 R k = k R R, k R 0 1、1. 0、10. 0 , , x^ = x^ 0 ,P k = P,Q k = Q。 2。 , P0 , 。 , R k ,kP 0 1 10. 0, UKF P0 3 2 cdefQRP 0 036 80 00 。 k P = 10. 0 :( % ) = 100% × | - | / 。 133 100 0 134 500 3 。 Table 2 \] R k ^TUVW_X`abSOP Final identification values and relative errors with different Rk k R = 0 1 k 135 00 115 0 β 0 20 / % [2 k R = 1. 0 / % k R = 10. 0 / % 4 58 133 080 1 41 130 487 3 34 0 5 0 180 10 00 0 200 0 0 205 2 50 0 20 0 5 0 153 23 50 0 185 7 50 0 156 22 00 n 1 00 2 0 1 181 18 10 1 069 6 90 1 162 16 20 α 0 02 0 1 0 0 038 90 00 0 050 150 00 γ 128 810 100. 00 , 。 k R = 1. 0 ·434·土木工程 , , α 7 5% 。 k R ,,¡ ¢ 3 : , k R = 1. 0 , :( % ) = 100% × | - | / 。 , £ '3 Fig. 3 R k S Bouc - Wen @ATUVWXYZ Estimated parameters of BoucWen model with different Rk 656 ª « ¬ ® ¯ ° ; ,k R , , 。 ,k R , , , errors with different Qk kQ = 0 k Q = 1. 0 k Q = 10 . 0 / % / % / % 135 00 115 0 133 681 0 98 133 080 1 41 132 728 1 68 β 0 20 0 5 0 202 1 00 0 200 0 0 195 2 50 γ 0 20 0 5 0 189 5 50 0 185 7 50 0 188 6 00 n 1 00 2 0 1 018 1 80 1 069 6 90 1 050 5 00 α 0 02 0 1 0 029 450. 00 0 038 90 00 4 :, k Q = 0 ,, ¡, 。 UKF ,k Q 0 10. 0, 。 §,¤¨©ª¥¦ 3 4 , 。 , , ¡¢£ ,«¬ ®。 。 k Q = 0 , α 5 5% 。 k Q , Q k :( % ) = 100% × | - | / 。 0 030 50 00 ,¢£¤¥¦, k Final identification values and relative 4 。 Q k , x^ = x^ 0 ,P k = P,R k = R。 3。 Q k Qk = k Q Q, k Q 0、10. 0、100. 0 , Table 3 。 3 3 3 UKF , 10. 0, R k 。 , ² 24 ³ ± 0 1 ° § ¨©¯ x^ 0 = k x x^ , k x 0 8、 1. 0、1 2 , , P k = P, R k = R, Q k = Q。 x^ 0 5 。 4 。 4 Qk Fig. 4 Bouc - Wen Estimated parameters of BoucWen model with different Q k 土木工程·435· ¶6 · UKF Bouc - Wen º» ¸ ,¹ : [4 Table 4 \] x^ 0 ^TUVW_X`abSOP Final identification values and relative errors with different x^ 0 k x = 0 8 657 / % k x = 1. 0 k x = 1 2 / % / % k 135 00 115. 0 132 471 1 87 133 080 1 41 134 134 0 64 β 0 20 0 5 0 200 0 0 200 0 0 201 0 50 γ 0 20 0 5 0 178 11 00 0 185 - 7 50 0 196 2 00 n 1 00 2 0 1 083 1 069 1 051 5 10 α 0 02 0 1 0 035 75 00 8 30 6 90 0 038 90 00 0 043 115 00 :( % ) = 100% × | - | / 。 5 : ,k x 0 8 1 2, UKF x^ 0 。 , ,, 。 , x^ 0 , 。 α 8 3% , , 4 (1) UKF , , 。 。 Bouc - Wen 。 ,, ¢£¤¥。 ¯, 。 (4) ° x^ 0 S Bouc - Wen @ATUVWXYZ Estimated parameters of BoucWen § ©ª« ¬®¯ ±。 Ti+.: ¨ ¶. °±²·¦³[ J] . ¸ [1] ²³´, µ [2] WEN Y K. Method for random vibration of hysteretic systems[ J] . model with different x^ 0 §, ¨©ª, ¡« ¬,¢£¤®¥«¬ª,¦ (3) ¦ UKF (2) ¡, ·436·土木工程 , , Fig. 5 '5 UKF ´µ¡, 2004, 20(4) : 47 - 51. Journal of the Engineering Mechanics Division ASCE, 1976, 102 ( ^j: 666 k) 666 。 [1] KANG P, WEI Z L. Three positive solutions of singular nonlocal boundary value problems for systems of nonlinear second order or , [6] . [7] ZHOU Y F, LIN Y Z, CUI M G. An efficientcomputational meth tegral boundary conditions [ J ] . Nonlinear Analysistheory [9] [ J] . Applied Mathematics and Computation, 2005, 160 ( 5 ) : [10] 539 - 549. [4] , , , . , 2011. [ D] . od for second order boundary value problems of nonlineardifferen LIN Y Z, ZHOU Y F. Solving nonlinearpseudoparabolic equations with nonlocal boundary conditions in reproducingkernel space[ J] . NumericalAlgorithm, 2009, 52(4) : 173 - 186. CAKIR M, AMIRALIYEV G M. 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( ) 土木工程·437· ¦ § ¦¨ © ¥ ¡ ¢£¤ / 0 ¡¢£¤ ¬®³ ¥¦§ ¨©ª«¬®¯°±² ´ µ¶·¸ ´¹º µ¶ ·» ¹¼ 123 45678 9:;8 9<=>? !"#$ %&'( )*+,-. ·438·土木工程 ¶ª« Ï ¬® J K \L ݪ« ¬® ª « ¬ ® µ °± ª«¬®¦§ ¡¢£¤¥£¤¦§ ¨© ª«¬® ¨©¯¢£¤ °±² ³ ´ µ ¶ · ¸¹º»¼¯½¾¿ ²ÀÁ à ĢŪ«Æ ª«¬®Ç Ó ª « ¬ ® á ¸ ¹ ê ÈÉÊË Ì¼¦§ÈÉÊË ¬®¢ ¬®Áþ Ã Í Å Î ª « ¬ ® Ï Ð Ñ Ò Ï ¬® }ÁéÏ Á é Ï + é ÅÎÓÔÕÖ¯ × Ø Ù Ú Û Ü Ý Þ ¢ Ó É ª«¬®Ü º.ä ÊËßàá âã Ó´äåæ ç èéÏ Úê+¸¹ê ÓÚêá Ï ÅΠТÓá ÈÉÊ˦ Ï « 7 8 Ð ê Ï § 걪«¬®¨©Ä¢ëìíî ï¨ 4ª«Æ ¾¿BÁª«Æ ðñò óôõ¯ö ÷øùúûü ý PåÓϯ Ï 0 ÁþÓìí¬®¨© µÁéÿé ê ¸¹Ü Ï Ï ~}õÈ| Ä¢Óª«¬®¨©¦§È ¹ $23Èï¨ } õ B © É{Ë Ð ê±ëª«¬®¦§å ª«Æ ¸¹Ü¶ Má [\] >¡¢¸¹U ¸¹U ¦§¨ ¸¹U Û£õí¯¤¥Ú © ¬®§¨ ^_ª«¬® ` @ ª « ¬ ® ^ ? > î á =íî ª éÏ ª«¬®Ó<;:/ Ï ª éÏÏ ^?.-äå£,æ ¢ ¼ ì + ª«¬®º«23 µÎ *)('°± &}Á°%$#Á"!01 î ¬ R ¸ ¹ ® ¤ %ª«Æ23Ìä }4Áé5Æ36ÏÐï ¨78 ê9ABÁ5Æ CD4é5ÆÈ ÎU ¸¹U \¤é õ E ¯î `5 Fé°±²78ÊGûü 8H檫¬® Ë IJK('Ç\L M ° ° _NO8PQ º R J K ( ' S T ² U î ° ± Á é Ý ª«¬® ¼;´° ± Má + à°±Ï+Ï + ફÆ23 + °±Ï Ü +Ï N °± A" + µ Á±器¹U ¼ï¨õ µè \é ²³ ¬®| ¬®¨ ©´³PB ÜÚê ª«ÆÏºÏ + K°± ª « ¬ ® È ½ ¢ ª«¬®µÓ°±Ï °±Ï ¦§ ª«ÆÏ 土木工程·439· !"#"%$"&$ $ !' % & $" $ %$" $ ÃÄÅÆÇ鴃 ÊËÌÅ ÆÍÅÆ ¯ÎϮР()%"*!' ¼½ÑÒÓÔÕª«¬® Ö×ÅÆØÙÚÌ " ÅÆØ ÅÆ Ï ÐÇÈÒÓÛÔÜÇȼ½ ÝÞ¼½Îß àá ª«¬® ¸¼½âãäåÏÌ +*,*-() * ÅÆØ ÌÅÆØæ·¸çèÛ éêë ì¦ + +) Í ÁíëÑî 56 è¼½ÇÈ 57 ïðñ¥òó¬ ®·¸ôõö÷ø©ù Íú ûü %.) / 0 () ,)()!' %.) 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": OpenSEES , ,¡¢£¤¥¦§ ¨©¦ª«。 ¬®: ¥¦§¯ L p °±²³´µ ¶·¸¹ º¹» K ¼½,¾ª¿ÀÁ L p ° K Â。 ÃÄÅÆ OpenSEES ÇÈÉ。 #$%:OpenSEES; £¤Ê¥¦§; ËÌ ; ÍÎÏÐ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2016. 02. 023 &'()*:TU398. 7 +,-*:2095- 7262(2016)02- 0224- 06 +./01:A Sensitivity analysis of modeling parameters for OpenSEES based on reinforced concrete columns tests WANG Tao, SUN Yan, MENG Liyan, XUE Zhicheng, DU Wenxue ( School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China) Abstract:The OpenSEES is an open structure nonlinear analysis software combining the latest re search development which has received a wider attention from researchers and engineering area. Structure modeling forces an artificial definition of parameters of elements and model. The verification of the effect of parameters on simulation accuracy builds on the quasistatic test of the middle columns involved in the blind experiment of reinforced concrete frame structures in Tsinghua University and a resultant analysis of modeling parameters sensitivity for the displacementbased beamcolumn element. The results show that the hinges length L p and the strength enhancement coefficient K of the core concrete caused by stirrup constrains have obvious influence on simulation results. The recommended value of L p and K are given. The study can provide useful reference for structure modeling using the OpenSEES. Key words:OpenSEES; beam with hinges element; fiber model; hysteretic curves §¨©ª«¬®¯°¡¢ ± ²³´,µ,§¨¶¥ ¶·¸¹ªº [1 - 2] 。 § ¨ ¶ ½ » ¾ ¿ À Á  à »¼ Ä:ª©µ¯°ÅÆǸ¹ÈÉ;Ê© ËÌ͹ÀÎÏÐ ¹ÕÖ。 ÑÒÓÐԺǷ¸ 2345: 2015 - 09 - 30 6789: :;<=>?: ÚÛÜ ÝÞ,ßàáâ ã¶,äåÍæÓ ç èéêë。 ìÏÐíîïðñ ìÏ、 [3 - 4] 。 òóô¤ ñ ìÏ、 õö÷°øìÏ ùú[5] ûüòóô¤ ñ ìÏýþ 。 ( QC2013C055) ; (51408157;51308159;51308160) (1978 - ) ,,,,,:¡¢、£ hitwangtao@ 126. com。 ·444·土木工程 OpenSEES ©ª«¿×ØÙÚ ¤¥¦,Email: ë2 ì í î,:¾¿ OpenSEES éïð C D, , 225 K 。 1 1 1 , ¢£ , 1 ¡。 、 ¤¥¦ [6] §¨©ª«¬® ¯° ³´²©µ¤¥, 。 ±² a C ¤¥¶ ·,¶·¸¹º»¼½«。 Fig. 2 Fig. 1 1 2 2 1 D C D Test hysteresis curves of middle column C and D Ò:h———; F———¼ØÃ; A g ———µ; Divide of beam with hinges element A s ———Ù F0 ¦ ¾¿ÀÁª« C、 D Âà [2] 。 Í¿µ。 F0 = 0. 85 σ′c( A g - A s ) + f y A s , Ò:σ′c——— 28 d Ò(1) Ò (2) 0. 5h ~ 1. 0h [9] 。 , Þß [7] ÊËÌͿΪ ÏаªÑ, L p Ò L p = 0. 08L + 0. 022d b f y , Lp à 。 ãä 57、110、165、180、220 mm , °ª (1) ¢£ 3a 3c â,Õ«åÔÕÒ(1) d b ———Í¿; f y ———Í¿。 áâ² Ò:L———¯ÅÓ; Öק ÄÅ Ü Ý Ò, Õ C (3) Ú。 165 57 mm。 Û 2008 É,Sungjin Bae ] ( Lh ) + 0. 25, (2) 1992 É,Paulay Priestley [ ( ) ( ) ÄÅÆÇÈ® 2a 2b ¡ 2 Lp A F = 0. 3 + 3 s - 0. 1 F0 h Ag 1 2 b Ñ° 3a ~ 3e ¡。 ÄÅ Å ÕÔÕÒ (2) 。 Ò(1) Ä æ çè¯ÅÓ、Í¿、Í¿ [8] ÔÕ° , Ò , D C é¸, æ, Õ D ê C ¸ 。 土木工程·445· 226 » ¼ ½ ¾ ¿ ¢ À À  26 à Á , [10] , N K xy = a L p = 57 mm N [ Σx Σy ] n =1 N Σ xn yn n =1 2 n n =1 2 n 1/2 , (4) :x n ———; y n ———; N———; K xy ——— , , 1 。 K xy 。 b L p = 110 mm , 57、110、165、180、220 mm , 1、2、3、4、5 。 1、 2, , 1、 2 。 3、 4、 5 4 。 c L p = 165 mm Fig. 4 '4 XYBCDNO\]M^Z_#`a Correlation coefficient with different plastic hinge length schemes d L p = 180 mm ¡ 4 , ©ª¢ Fig. 3 e L p = 220 mm VWXYBCDNOZRSTUM[ Comparison of hysteresis loop with different plastic hinge lengths ·446·土木工程 η: L p = η(0. 08L + 0. 022d b f y ) , '3 ¢ L p = 165 mm、L p = 220 mm 。 £,¤ C ¤ D 180 mm。 ¥, ¦§ (1) ¨, L p = 180 mm , (5) ¢ η « , η = 180 / 165 = 1. 091。 2 2 (5) 6K&L C M K (P ¬®, ¯°±²³¬´ µ Kent - Park ¬ ¶ ¨ · ¸ ¹ ² ³ Con crete01 [11] 。 Kent - Park ¬º ¢2 £ ¥,:¦ OpenSEES ¡§¨© ¤ f yh 。 (11) 300 , : Kσ′c、 ε c = 0. 002K、 0. 2Kσ′c、 ε max 。 , K 。 C , (9) 。 (9) K = 1. 281 1, 5 。 , K 1. 2、1. 4、1. 5、1. 6、1. 7、1. 8 ¡, 6 。 。 Concrete01 : ε c ≤0. 002K , 2 2 εc εc , (6) - σ c = Kσ′c 0. 002K 0. 002 K ε c > 0. 002K , (7) σ c = Kσ′c [ 1 - Z m ( ε c - 0. 002K ) ] , ( [ ε max = 0. 004 + 0. 9 ρ s )] (8) σ c ≥0. 2Kσ′c, (6) 、(7) ,ε c ;K ,K ρ s f yh K =1 + , (9) σ′c :f yh ———,MPa; ρ s ———。 ( 7 ) , Zm , 3 + 0. 29σ′c + 0. 75 ρ s 145 σ′c - 1 000 :b″ ——— s h ———。 b″ - 0. 002K sh Zm = , (10) ; 0. 004; Fig. 5 a K = 1. 2 b K = 1. 4 c d K = 1. 6 Fig. 6 6 K = 1. 5 5 K = 1. 281 1 C Comparison of hysteresis loop for C column with K = 1. 281 1 槡 ε max ( ) 0. 5 227 e K = 1. 7 K C f K = 1. 8 Comparison of hysteresis loop for C column with different K value 土木工程·447· 228 ¤ ¥ ¦ § ¨ 7 C K 。 7 ,K , , © « 26 ¬ ª 1 . 05 % 。 2 3 D K D , 。 L p = 180 ( 9 ) 。 K , 7 K mm。 (9) K = 1. 260 4, 8 。 。 , K = 1. 281 1 0. 962 8, K = K ¡ 1. 1、1. 4、1. 5、1. 6、1. 7、1. 8 ¢, 1. 4 0. 972 9。 K < 1. 4 , K , K > 1. 4 , K © K 1 . 4 K 1 . 09 , 。 K , , ¡ 9 。 9 ,K , 。 K , £ 。 K 7 Fig. 7 C K Correlation coefficient curve for C column with dif Fig. 8 ferent K value D 8 K = 1. 260 4 Comparison of hysteresis loop for D column with K = 1. 260 4 a K = 1. 1 b K = 1. 4 c d K = 1. 6 Fig. 9 ·448·土木工程 9 K = 1. 5 K e K = 1. 7 D f Comparison of hysteresis loop for D column with different K value K = 1. 8 Û2 Ü Ç È,: ,, 。 K , 。 10 K 。 10 , K , 。 K 1. 260 4 0. 915 1,K = 1. 5 0. 950 2。 K , K 1. 5 K 1. 19 , 3. 84% 。 OpenSEES ¢£¤¥¦ : (1) © K , K ξK 1. 14。 : °±²±³. ´µ ³ ¶·¸Ⅲ: ¥¦ ¹, , , . ´µ³ [ J] . ±³, 2012, 42(11) : 27 - 30. [2] ¶·¸ Ⅱ: ³º ³, 2012, 42(11) : 23 - 26. [3 ] [4] ¥¦, § ¨, ©ÁÂ. OpenSEES RC ¾ªÃº 29(2) : 82 - 87. different K value [5] [6] , K (9) , K ρ f K = ξ K 1 + s yh 。 σ′c ( [ J] . £¤±¿À, 2009, 31(3) : 49 - 52. £« Ä ¬ D K ) [ J] . ± , »¡. OpenSEES ¢¼½¾¡¶· Correlation coefficient curve for D column with ξ K : ª«, L p , (2) ¬®¯ K ª«, Fig. 10 (1) © L p η 1. 091。 [1] 10 229 [ J ]. ³ Å Æ ®, 2013, °, ±²³. OpenSEES RC Ç È, ¯ ´ µ. Î϶ÐÆ· OpenSEES ¥¦[J]. ÉÊËÌ¿²²Í, 2016, 26(1): 89 - 94. ³½ ¥ ¦ Ñ ¸ ¹ º [ D ] . » ¼: » ¼ ², 2004: 13 - 20. [7 ] PAULAY T, PRIESTLEY M J N. Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings [ M] . New York: John Whey & Sons, 1992. BAE S , BAYRAK O. Plastic hinge length of reinforced concrete (12) [8] C D ,K ξ K K [9] , ξ K = (1. 19 + 1. 09) / 2 = 1. 14。 [10] ©½¾, ¿Ò, ÀÁÂ, . ÓÔÃÄÅÆÕÖ×ØÇ [11] SCOTT B D, PARK R, PRIESTLEY M J N. Stressstrain behav 3 (13) , ¡¢£¤¥¦,§¨ columns[ J] . Aci Structural Journal, 2008, 105(3) : 290 - 300. MEHMET I, BAYTAN O H. Effects of plastic hinge properties in nonlinear analysis of reinforced concrete buildings[ J] . Engineer ing Strutures, 2008, 28(11) : 1494 - 1502. ÈÙÚ[J]. ÓÔÅÆÅÆÃÄ, 1998, 18(1): 109 - 112. ior of concrete confined by overlapping hoops at low and high strain rates[ J] . Aci Journal, 1982, 79(1) : 13 - 27. ( ) 土木工程·449· 29 2 Journal of Heilongjiang University of Science & Technology 2019 03 Vol. 29 No. 2 Mar. 2019 Runge - Kutta 1 , 1,2 , 3 4 , (1. , 150022; 2. , 150080; 3. , 150090; 4. , 132012) ! ": , Runge - Kutta(RK) 。 , RK ¡。 ¢£¤¥¦§¨(SRK) ¡©£¤¥¦§¨(MRK) ª« RK ¬,® ¯¡©°±²³´。 µ¶·,¸ ¹º»¼ ¡»¼ ½¾,RK ¿ÀÁÂá。 ÄÅÆÇ¾È ,RK ÂÃÉÊËÌÍÎ,ÏÂÃÐÑ 2. 6 ~ 3. 0;Ò Ω 0 ~ 0. 75 , ÆǾ¡ÓÔÕ´Ö×ØÙÚ。 ÄÅÛÜÈÝ,£¤¥¦§¨Þ ßàáâ,© £¤¥¦§¨ãäå RK æçè,¿ÀéÞ 。 #$%:; Runge - Kutta ; ; ; ©£¤¥¦§¨ doi:10. 3969 / j. issn. 2095 - 7262. 2019. 02. 020 &'()*:TU317; P315. 8 +,-*:2095- 7262(2019)02- 0230- 09 +./01:A RungeKutta algorithm behind realtime hybrid test based on multistep restoring forces feedback Meng Liyan1 , Wang Tao1,2 , Han Muyi3 , Zeng Cong4 (1. School of Civil Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China; 2. Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China; 3. Architectural Design & Research Institute of HIT, Harbin 150090, China; 4. Institute of Civil Engineering & Architecture, Northeast Electrical Power University, Jilin 132012, China) Abstract:This paper seeks to achieve a higher accuracy of explicit numerical integration in the slow and realtime hybrid test by solving structural motion equations using the classical RungeKutta( RK) al gorithm. The study describes the analysis of the stability and the accuracy of the RK algorithm for a linear singledegreeoffreedom system using the method of amplifying the spectral radius of matrix, the pro posed application of the two algorithms, single restoring force feedback method( SRK) and multistep re storing force feedback method( MRK) , in realtime hybrid experiments, and the subsequent numerical simulation of hybrid experiment involving singledegreeoffreedom linear structure and multidegreeof freedom nonlinear structure. The results show that the RK algorithm features a higher stability boundary and accuracy than both the conventional center difference method( CDM) and the realtime center differ ence method( RCDM) . The RK algorithm exhibits a more volatile stability boundary due to an increasing damping ratio, with the whole stability boundary ranging from 2. 6 to 3. 0 In the case Ω ranging between 0 and 0. 75, both numerical damping ratios and period distortion of the RK algorithm are close to zero. Along with an increase in the stiffness of the substructure comes a sharp decrease in the calculation accu racy of the single restoring force feedback method and the MRK method owes its higher accuracy to the in heritance of the excellent numerical performance of the classic RK algorithm. Key words:hybrid testing; RungeKutta algorithm; stability; accuracy; multistep restoring forces feed back 2345: 2019 - 01 - 05 6789: (2017) ;¡( QC2013C055) :;<=>?: ¢£¤(1977 - ) ,¥,¦§¨©,ª«¬,®¯,°±:²³°,Email:1145331175@ qq. com。 ·450·土木工程 :2 @ 0 .-,,Ã:ä>Þ=« 。 ±² RungeKutta ¶ ®>¢í£® ®。 1 §¨©¦§ª «¬®, ¯°¤±², ³´ µ [1] ±²® 。 ¸¹¶º» ¼½¾¿ÀÁ®ÂÃÄÅ。 ¶ ÆÇÈÉ ÊËÌÍΩ·ÏÐ,ѾҤµ¶À²,ÓÔ ±²®Õ¡。 ªÖÑ×, ع¶ ÆÇ¡¢,ºÙ µ¶Ú,ÙÛÜ ¥¦ ±²。 ¦§Î½, ê褱² ßåæ( Realtime central difference method,RC DM) 。 S. Y. Chang [3] êè ع»¼½ ë «,±²ßìíع¶îï¤ [4] ¸¹¶。 ðñà ê褦§ò¹ óæ ôõ,ö S. Y. Chang ï£Ø¹±² [7] ¶,÷ѳ¶ø½。 B. Wu [5 - 6] üýë« OS ¶ Chang þ ÿ¤¦§ôõ,~}|§{[\ ]æÊö¶^ §_。 `@,ê褻¼½ Ø [9] [10] ¹¶, ?Þ 、CR ¶ 、 ôõ £ý±,çèÜ RK ¶¡¢ 。 £ Ma + Cv + Kd = F, (1) ¹ß:M———²¿; C———®[\ ; K———®|§; d、v、a———àáó¿、 ¦§ó¿©¦§ ó¿; F——— ³´µó¿。 ,Õþÿ_¶,·£ 。 ; Z £ Z = { d, v }T , ¸í¹(1) · Z = f( Z,F) = · [8] ùúû RK ¶§¢¨©ª «¬, É®ÈÜ¡¢ 。 ¯ß§>¢í§°® £¤ÝÞ¶ßعµ¶àá、 ¦§â [2] 㩦§,B. Wu äßåæ ( Central differ ence method,CDM) çèé ±² »´ ¶¤¶ RK 。 £¤ ¥¦ , ¡¢ ¶©· 231 Þ= « < ( SRK ) > Þ = « < ( MRK) ±;¡¢í§ 、 , < £ 0 1 (2) [ - M K - M C ] Z + M F, -1 ¹ß, f £º ó¿。 -1 -1 ,F ª» ³¼½ Rosenbrock - W ¶ [11] Ã。 , ?^§ »©: i Þ Z i ¼½F i ², ¾¿ RK ¶Ø¹¡¢: ¦§Ø¹¶ï£ Å。 [12] ع Runge - Kutta ¶ ( RK) º^ (3) §?、µ¶ßîÞ¾ÈÕµ¶? ÃÄÅ, ¬、 ¬Ã> Ü。 ÷Ñ,í RK ¶ ¡¢ , i +1 Þ Z i + 1 : Δt Z i + 1 = Z i + ( S1,i + 2S2,i + 2S3,i + S4,i ) , 6 ¹ß:Δt———² Þ; S1,i 、S2,i 、S3,i 、S4,i ———À² Ã[ t i , t i + 1 ] ÄÅÚ。 ² È Ü¡¢ Ü [13 - 15] 。 RK ¶ Ü ß,¡¢。 ÷Ñ,¶ ܲý¶ þÿ¤,Þßß ÁÄÅÚÀÆ S1,i = f( Z i , F i ) , ÜÐ ¶¡¢² ë RK ¼½®^§, õ®; ÷êè Ŷ/ý Á ªÇ,ü£ S2,i = f( Z i + S1,i Δt / 2, F i ) , S3,i = f( Z i + S2,i Δt / 2, F i ) , S4,i = f( Z i + S3,i Δt, F i ) 。 ý =«î。 , ýß RK ¶ ®¨±þÿØ 。 ß Á (4) Z i + 1 , í¹ (2) µ¶: i + 1 àá d i + 1 、 ¦§ v i + 1 。 È d i + 1 、v i + 1 ǽ : i + 1 Þ,µ¶: i + 1 Þ©¦§ Þ 土木工程·451· 232 ½ a i + 1 , ai + 1 = M -1 ¾ ¿ À ( F i + 1 - Cv i + 1 - Kd i + 1 ) 。 (5) , i i + 1 , 、 。 RK 。 (6) :m、c、k———、¡ ¢; d、v、a———、 。 RK , ¤ Y: £ Y = { d, vΔt }T , (7) Y = { v, aΔt }T 。 · Y = f( Y) = · ¥¦ 0 (6) § [ - kΔt / m - c / m ] Y。 (9) ( Δt) 2 2 ( Δt) 3 3 ( Δt) 4 4 G + G + G Yi 。 Yi + 1 = I + Δt G + 2 6 24 A = I + Δ t G1 + } ( Δt) 2 2 ( Δt) 3 3 ( Δt) 4 4 G + G + G , 2 6 24 :A———; I——— G= ; 0 1 / Δt 4 Ω ξΩ (1 - 4 ξ2 ) + (1 - 2 ξ2 ) , 6 6 2 A21 = - Ω 2 + ξΩ 3 + 3 Ω ξΩ (1 - 4ξ2 ) - (1 - 2ξ2 ), 6 6 4 5 2ξΩ Ω (1 - 4ξ2 ) 2 + (1 - 2ξ2 ) + 2 3 2 3 ¡¬, ® ω = :ω、 ξ———¥¦« 槡k / m 、ξ = c / (2mω) ; c———¡。 A ¯¨©ªª«,A ¨© λ °¬,± λ1,2 = a ± bi, (10) 1 2 1 3 2 2 Ω + ξ Ω + ξΩ - 2 2 a = 1 - ξΩ - 2 3 3 1 4 1 2 4 1 4 4 ξ Ω + Ω - ξ Ω + ξ Ω , 24 3 3 3 2 1 -ξ 2 3 槡 b= ( 6 Ω - 6 ξΩ - Ω ) + 6 2 槡1 - ξ ( 4 ξ2 Ω3 + ξΩ4 - 2 ξ3 Ω4 ) , 6 (11) A ρ( A) ¨(11) ©®(12) ¥: (12) 1 2 1 1 1 8 + Ω7 - ξ Ω ρ( A) = 144 18 2 { ( ) ( )} + 1 1 4 1 1 Ω ( - + ξ ) +Ω ( ξ - ξ )} + { 18 3 3 3 2 8 16 1 Ω ( ξ ) +Ω ( - ξ )} + { 3 3 2 2 6 4 4 3 3 5 3 1 1 { Ω2 ( 8 ξ 2 ) + Ω ( - 8 ξ ) } 2 。 2 , 1 2 1 2 (13) ³´, ρ( A) ≤1,±µ²¦ RK [ Ω ] 。 ,¨ A : A11 A12 。 A= A21 A22 ·452·土木工程 A12 = 1 - ξΩ - ¯,°² [ - kΔt / m - c / m ] 。 [ 3 2 2 ρ( A) = 槡a + b 。 1 / Δt 1 2 (8) ¨ ( 3 ) 、 ( 4 ) Z Y © , (3) ~ (9) ¥¦ i + 1 Y i + 1 : { ξΩ Ω Ω + + (1 - 4 ξ2 ) , 2 3 24 , ma + cv + kd = 0, (6) ~ (8) : A11 = 1 - § A ¯。 。 ,, RK , ¤ 29 Ä Ã 4 , , RK Â Ω [ (1 - 4 ξ2 ) - 8 ξ2 (1 - 2 ξ2 ) ] , 24 2. 1  A22 = 1 - 2ξΩ - RK Ω = ωΔt, A ¡¢£¤ª: ,, RK , 2 Á ] (13) ³ , ρ ( A) ¶·¸ Ω ¡¬ ξ ¢´µ°¹º¶´·, ¸» [ Ω] 。 ¹º » ρ ( A) ¼½ Ω ξ ¼¾ , ¸¥¦ ´µ¶,·:¸¹º»¨¼½¾¿ÀÁ RungeKutta ²2 ³ [ Ω] 。 ξ , ρ( A) Ω 1 。 1 , Ω , ρ( A) , ρ ( A) - Ω ρ ( A) = 1 [ Ω] 。 233 [ Ω] 2. 6 ~ 3. 0 。 [ Ω] = 2 [8] , ,CDM 。 , CDM ,RK 30% 。 RK CDM 。 , ξ 0. 14。 ξ 0 ~ 0. 14 , RK [ Ω ] 2. 83 ~ 2. 96 。 CDM ,RK 41. 5% 。 2b ( RCDM) RK 0. 1 ¡¢ ρ ( A) - Ω 。 RCDM [ Ω ] 1. 81, RK [ Ω ] £¤ 2. 95。 RCDM Fig. 1 1 ξ RK Spectral radius of amplification matrix 2a 。 30% , ,RK RK RCDM 。 2. 2 2. 2. 1 ¥¦§¡ Du hamel ¢£¤。 ¥(10) ¤ A ¦§ λ1,2 = a ± bi,¨¦©ª§¥¡¨©«¬§¥® λ1,2 ¯ª°¥: λ1,2 = exp[ ( - ξ ± i) Ω] , , ξ= - ^ ^ ln( a2 + b2 ) 2Ω Ω = arctan , ( ab ) 。 ± Ω = ωΔt, £² - ³ t i = iΔt ´«¬¥ ~ d i = exp( - ξ ω- n iΔt) ( c1 cos( ω- iΔt) + c2 sin( ω- iΔt) ) , ,c1 、c2 µ¥。 ®² t i = iΔt ´«¬¥ ³ ~ d i = exp( - ξ ω- n iΔt) ( c1 cos( ω- d iΔt) + c2 sin( ω- d iΔt) ) , ¥:ω n ———³¶®·¸¯; - ω d ———®¹³·¸¯。 - 2 Fig. 2 RK CDM Comparison of stability limit of RK and CDM algorithm 2a ξ , RK [ Ω ] , º©°±»: ~ ξ= ξ ^ , 槡1 + ξ - - ω d = ω, - ωd - 。 ωn = ~ 槡1 - ξ 2 ^2 (14) 土木工程·453· 234 µ ¶ · ¸ - ξ ΔT d / T d RK 。 - , ξ ΔT d / T d 。 2. 2. 2 - ξ ¹ º º ¼ 29 ½ » ©ª, ωd ω ΔT d Ω = 1 - - = - 槡1 - ξ2 = - 槡1 - ξ2 。 Td ωd ω Ω ξ , ΔT d / T d Ω 4 。 ~ ξ , ξ - ξ ξ - ~ (14) ξ - ~ ξ = ξ - ξ。 (15) - (15) , ξ ξ= - , ξ 1- 槡 1 -ξ 。 ^ 1 + ξ2 (16) ξ Ω 3 。 (16) Fig. 4 4 RK Period distortion of RK algorithm 4 , Ω 0 ~ 0. 75 « , ΔT d / T d ≈0。 ¬, ¡¢® ¯, 。 ξ = 0 , °±²³´; ξ∈ [0. 1, 0. 4] ,, ; ξ ∈ (0. 4, 0. 6] , ,。 , µ。 ,; , 3 RK 。 Fig. 3 Numerical damping ratios of RK algorithm 3 3 , Ω∈(0,0. 75) 3. 1 ¸¹, T = 1 s,º» ω = 2 π, ξ = 0,¡ - , ξ ≈0, , ; Ω > 0. 75 ξ = 0 - , ξ Ω ; Ω > - 0. 75 ξ > 0 , Ω , ξ 。 , ; , - ; Ω - , ξ ξ , ξ ,¡¢ - 0. 25 ~ 0. 15。 2. 2. 3 £¤ , , ¥¦ § ΔTd § T d ¨ ·454·土木工程 ¶· 1 cm、0 cm / s。 ¥ ¾ ¦ § ¨ ¿ ©, ¶ 0. 010、 0. 450、 ¢¼½£¤ 0. 451 sÀª «°, Ω d ¬ 5 。 2. 826 0、2. 832 0。 0. 062 8、 5 , Δt = 0. 010 s( Ω = 0. 062 8) , ®Á 1 cm; Δt = 0. 450 s( Ω = 2. 826 0) , ¯ °, ±  à ² ³; Δt = 0. 451 s ( Ω = 2. 832 0) , Ä´²³。 1 Å, ξ = 0 ¦§¨¿[ Ω] = 2. 829 0。 Æ®¥Ç 2. 1 Ȧ§©¨¿¾ ©。 ¾¿À,Á: RungeKutta ´2 235 ¡。 ¢ ¢£ , 7a ¤。 ¥¡ 5 Fig. 5 3. 2 m N a + c N v + k N d + F E ( d) = 0, ¦:m N 、c N 、 k N ———¢§、 ¨© ª; F E ( d) ———¢,« F E ( d) d ¬®。 , ¯° , ¢²§ ¢± F E ( d) 。 RK Numerical verification of stability limit of RK algorithm , m = 50 000 kg、 ω = 15 π、 ξ = 0. 25, 0. 010 s, Ω = 0. 471 0, 1 cm、0 cm / s。 6 RK d 、CDM RCDM ,,Exact ,。 7 Fig. 7 Fig. 6 6 Numerical verification of accuracy of RK algorithm 6 CDM RK Ω = 0. 471 ≤ 0. 75 ,RK , , RCDM 。 ,RK , CDM , RCDM 。 2. 2 Schematic of SDOF linear system S2,i = f( Z i + S1,i Δt / 2, F E,i ) , S3,i = f( Z i + S2,i Δt / 2, F E, i ) , S4,i = f( Z i + S3,i Δt, F E,i ) 。 4 4. 1 , £ RK ¥¡,¦(3) ~ (7) ³´ i + 1 ¡ Z i + 1 。 ¢ ¬®,¢,¢£¤ µ¡¥。 µ¦, ´ i + 1 ¡, ´ i §¶ ¨¢ F E,i ·©ª³ ¦(3) S1,i 、S2,i 、S3,i S4,i , S1,i = f( Z i , F E,i ) , 。 RK SRK 。 «¬£, ®¸¹¯£。 S4,i , ± º»°µ, S2,i 、S3,i ¡ª²³。 4. 2 ¬®¼ ,½ SRK 。 m = 50 000 土木工程·455· 236 Ì Í Î Ï kg、ω = 15 π、 ξ N = 0. 25, Δt = 0. 010 s,Ω = ωΔt = 0. 471 ≤ [ Ω ] = 2. 9, RK 。 , 1 cm、0 cm / s。 k N = βk, β∈[0, 1] , k E ——— β SRK β β 。 d 。 8 , β ,SRK , , 。 , β 1, k E 29 Ó Ò ½¦§¨©, ¨³´ RK RK ¶ ©¤¸¡ 。 ¢¾,MRK ¢ ª。 ¶ ¤¥¤ ®¿À ® ¿ ª d i 、 d i + S1,i ( 2 ) Δt / 2、 d i + S2,i (2) Δt / 2 d i + S3,i (2) Δt。 , S1,i 、 S2,i 、 S3,i S4,i : 8 。 8 ,Exact Ñ [ t i , t i + 1 ] ¦ ,k E = (1 - β) k。 Ñ , β = 1 , SRK RK 。 ,¨µ³´ ,k = k N + k E ; :k——— Ð S1,i = f{ Z i , F E [ Z i (2) ] } , S2,i = f{ Z i + S1,i Δt / 2, F E [ Z i (2) + S1,i (2) Δt / 2] } , S3,i = f{ Z i + S2,i Δt / 2, F E [ Z i (2) + S2,i (2) Δt / 2] } , S4,i = f{ Z i + S3,i Δt, F E [ Z i (2) + S3,i (2) Δt] } 。 (17) 。 , 。 ¢¾, ¶ [ t i , t i + 1 ] ¦ ¿ª v i 、 v i + S1,i (1 ) Δt / 2、 v i + S2,i (1 ) Δt / 2 ® v i + S3,i (1 ) Δt。 ¦ S1,i 、 S4,i S2,i 、S3,i S1,i = f{ Z i , F E [ Z i (1) ] } , S2,i = f{ Z i + S1,i Δt / 2, F E [ Z i (1) + S1,i (1) Δt / 2] } , S3,i = f{ Z i + S2,i Δt / 2, F E [ Z i (1) + S2,i (1) Δt / 2] } , S4,i = f{ Z i + S3,i Δt, F E [ Z i (1) + S3,i (1) Δt] } 。 (18) Fig. 8 8 (17) 、(18) ¨«·, SRK β SRK Influence of β for SRK algorithm RK , i + 1 [ t i , t i + 1 ] ¡ ¢,£¤,SRK ¥ i ¦ MRK ¼¶¸¬Á ®¿ª, ®»¦§¨©½ Ã,¬ S1,i 、S2,i 、S3,i 5. 2 5. 2. 1 « RK ,¡ ,±¢£²¡ ¬®¯° ³´ ¦¥。 S4,i 。 ¯°, §¨©ª¡ ¦§¨©, , ¢¾³´ MRK 。 ¥ 4. 2 ± SRK ², β = 0. 7。 ¶ , RK 、SRK 、 MRK Ä ÅÆ , 9 。 ,Exact ³´ d ,RK ¥ 5 RK µÇ,SRK Èɶ§¨ 5. 1 » RK ³´。 « µ ³ ´ RK , SRK ¶¤¥, µ·¸¹º§¨©» ( MRK) 。 MRK ¤¦¶§, ¼ ·456·土木工程 ©» RK ³´,MRK Èɺ§¨© 9 ¨«·, SRK RK Ä ,MRK ÈÊ´, ³´ Ë µ。 ·,MRK « RK ÈÉÊ,Ë:§®Áë RungeKutta À2 , , , 11 。 。 Fig. 11 Fig. 9 5. 2. 2 9 237 11 Schematic of 2DOF nonlinear system Displacement response of testing substructure related to displacement , 7b 。 m = 50 000 kg, ± m1 + m2 m2 a E,i + 1 2 m2 E,i +1 E,i +1 E,i +1 N,i +1 N,i +1 N,i +1 N,i +1 1 cm、0 cm / s, Δt = 0. 010 s, RK , 0. 062 8 ≤[ Ω] = 2. 9。 d 10 。 10 ,MRK RK ¡¢ , MRK £ RK , ¤ ¥, ¦§¤ « 。 vE,i +1 2 N,i +1 1 2 2 2 g,i +1 2 , m1 = m2 = 50 000 kg; T = 1 s, ω = 2 π, ξ = 0. 25, -1 c = 157 000 N / ( m·s ) , Ω = ωΔt = 0 ] { a } [ 0 c ] {v } + F m +m m 1 (d ,v ) = -[ {F (d ,v )} m m ] {0}a , [ m F E ( v E ) = c E v E , c E = 0. 92c,c E ,v E 。 c1 + k1 = k2 = 789 570 kN / m; c1 = c2 = 10 053 kN / ( m·s - 1 ) ;² E ³; ² N ³;d E,i + 1 、v E,i + 1 a E,i + 1 ¨ 、´;d N,i + 1 、 v N,i + 1 a N,i + 1 、 ¨ ´;a g,i + 1 µ±´, 1994 ¶ 1 ·¸¹ºµ» Elcentro µ»´ ,´ ¼ ½ 200 cm / s; F E,i + 1 F N,i + 1 , ¦ Bouc - Wen ª¾,¿ z = Av - β v‖z n - 1 z - γv z n , · ¨©ª F = αkd + ( 1 - α ) kz。 Bouc - Wen ª A = 1、 β = 60、γ = 40、n = 1, À α = 0. 01。 0。 Δt = 0. 010 s, 12a 12b Á¡ 。 12 ,MRK §®Áà ÄÁ。 §ÅÄ Fig. 10 5. 2. 3 10 µ»Á¢¢, Displacement response of testing substructure related to velocity £ MRK ¬® , ¯° Æ RK ¾ 12 ,Δt = 0. 000 1 s。 ,MRK RK Ä ® ¤ «, ¦ ÂÇ, MRK 。 土木工程·457· 238 Ë Ì Í Î Á ¿ ¿ Ð 29 Ñ Ï ¡¢£¤¥¦§¨©, ¡¢ª «¬ ®¯。 : [1] , [2] [ J] . £¤¥¨©®¯°± , . «¬ ²³, 2015, 31(1) : 207 - 213. 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