Current Issue: <JZUS-A>

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

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


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

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


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

   Cover:  <661>
      
Contents:  <677>

<<<                         CONTENTS                         >>>

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

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

Qiang Jing

DOI: 10.1631/jzus.A1900645 Downloaded: 2847 Clicked: 3049 Cited: 0 Commented: 0(p.249-254) <Full Text>

Chinese summary   <28>  港珠澳大(dà)橋主橋工(gōng)程中(zhōng)的連續鋼箱梁和鋼筋混凝土結構

概要:作爲目前世界上最長的跨海公路橋梁工(gōng)程,港珠澳大(dà)橋在設計和施工(gōng)中(zhōng)遇到了諸多難題,但它們都被一(yī)一(yī)克服; 在此積累的經驗非常值得國内外(wài)同行借鑒. 爲此,針對港珠澳大(dà)橋主體(tǐ)橋梁工(gōng)程中(zhōng)連續鋼箱梁的施工(gōng)全過程的溫度效應控制、結構性能預測和施工(gōng)狀态控制及鋼筋混凝土結構中(zhōng)鋼筋鏽蝕對結構承載力的影響,本專輯邀請了直接參與到港珠澳大(dà)橋建設的科研人員(yuán)和工(gōng)程管理人員(yuán)來分(fēn)享他們的研究成果和觀點,希望能幫助讀者了解相關研究工(gōng)作并促進研究人員(yuán)開(kāi)展讨論,以推進該領域的基礎研究和技術創新.

關鍵詞組:港珠澳大(dà)橋; 連續鋼箱梁; 施工(gōng)控制; 鋼筋混凝土結構; 鋼筋鏽蝕

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

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

DOI: 10.1631/jzus.A1900310 Downloaded: 1898 Clicked: 3513 Cited: 0 Commented: 0(p.255-267) <Full Text>   <PPT>  1769

Chinese summary   <21>  連續鋼箱梁橋整孔安裝施工(gōng)全過程的溫度效應控制措施

目的:采用整孔安裝的連續鋼箱梁對施工(gōng)精度要求極高,而其在露天存放(fàng)、環縫焊接和設置支座預偏量等環節會不可避免地受溫度變化的影響而産生(shēng)應力和位移,因此應引起特别關注. 首先,置于露天場地存放(fàng)的鋼箱梁節段各處受到的日光照射不均勻,由此産生(shēng)的截面豎向溫度梯度會使梁底臨時支墩的反力分(fēn)布出現巨大(dà)變化,從而影響箱梁節段的局部受力安全; 其次,因爲環縫焊接會使相鄰梁段結構體(tǐ)系從簡支梁變成連續梁,所以在焊接過程中(zhōng)若箱梁頂底闆因存在溫差而引起了變形,則該變形在焊接後不會随着溫差的減小(xiǎo)而逐步消除; 最後,連接在箱梁底闆上的滑動支座頂闆在支座安裝完成後仍會受溫度影響而發生(shēng)位移. 爲了使永久支座在施工(gōng)完畢後的頂底闆中(zhōng)心線對齊,在安裝支座時需要考慮這些位移并對支座進行預偏.
創新點:1. 發現溫度梯度會導緻露天存放(fàng)的大(dà)節段鋼箱梁下(xià)局部支墩反力的大(dà)幅度增加; 2. 發現在環縫焊接時箱梁截面溫度梯度導緻的位移不會在焊接後随着溫度梯度的消失而減小(xiǎo),這是因爲箱梁的邊界條件發生(shēng)了變化; 3. 提出了考慮溫度效應的支座預偏量公式; 4. 針對這些溫度效應提出了應對策略.
方法:1. 根據鋼箱梁截面的實測溫度數據(圖3),建立連續鋼箱梁施工(gōng)全過程的有限元分(fēn)析模型; 2. 通過有限元模型的計算結果,對鋼箱梁在露天存放(fàng)、環縫焊接及設置支座預偏量時的溫度效應展開(kāi)分(fēn)析研究,并給出相應的解決方案; 3. 将解決方案應用于實際橋梁施工(gōng)中(zhōng),以驗證所提方法的可行性和有效性.
結論:1. 鋼箱梁在露天存放(fàng)、環縫焊接及設置支座預偏量時的溫度效應會嚴重影響鋼箱梁的整孔安裝施工(gōng),因此必須得到有效控制; 2. 利用鋼箱梁截面的實測溫度數據建立鋼箱梁施工(gōng)全過程的有限元模型,可對施工(gōng)過程中(zhōng)的溫度效應進行預測并據此提出控制措施; 3. 鋼箱梁的成功施工(gōng)驗證了本文所提出的溫度效應控制措施的有效性,這對同類工(gōng)程的施工(gōng)具有借鑒意義和參考價值.

關鍵詞組:鋼箱梁; 整孔安裝; 施工(gōng)過程; 溫度效應; 控制措施

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

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

DOI: 10.1631/jzus.A1900322 Downloaded: 2141 Clicked: 3353 Cited: 0 Commented: 0(p.268-279) <Full Text>   <PPT>  1895

Chinese summary   <22>  大(dà)懸臂連續鋼箱梁橋整孔安裝的精細化分(fēn)析及施工(gōng)參數計算

目的:以港珠澳大(dà)橋連續鋼箱梁橋爲工(gōng)程背景,探究适用于模拟全橋全施工(gōng)階段且具有高精度的空間有限元方法,并分(fēn)析整孔安裝的關鍵施工(gōng)參數,從而高效準确地控制大(dà)型複雜(zá)橋梁結構的整孔安裝精度.
創新點:1. 采用基于網格分(fēn)離(lí)的空間強化有限元法,能夠在保證精度的同時簡化複雜(zá)結構的網格剖分(fēn)問題,且适用于任意邊界、構造及荷載的空間分(fēn)析. 2. 在三維實體(tǐ)單元的基礎上引入退化闆單元,并對不同物(wù)理單元的本構關系矩陣進行修正,使其适用于薄壁結構分(fēn)析. 3. 精确計算施工(gōng)控制參數,以有效地指導連續鋼箱梁的整孔安裝過程.
方法:1. 采用空間強化有限元法,并引入退化闆單元,對連續鋼箱梁橋進行全橋全施工(gōng)階段分(fēn)析. 2. 基于結構響應,計算相鄰節段間的端面轉角、節段預偏距和溫差效應等關鍵參數以控制整孔安裝施工(gōng)精度,并與傳統有限元法及工(gōng)程實測數據進行對比驗證.
結論:1. 相較于傳統有限元法,空間強化有限元法更高效,且其精度滿足工(gōng)程要求. 2. 根據各施工(gōng)階段的結構響應,可以精确地控制梁段高程,以及識别和校核最不利荷載位置. 3. 精确地控制相鄰節段在無應力狀态下(xià)的端部轉角、梁段預偏距和箱梁頂底闆溫差等施工(gōng)參數,能夠使梁段平順連接,使最終支座處于正位狀态,并避免溫差效應的影響,從而實現對整孔安裝施工(gōng)的高精度控制.

關鍵詞組:連續鋼箱梁橋; 整孔安裝; 強化有限元; 施工(gōng)控制; 施工(gōng)參數計算

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

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

DOI: 10.1631/jzus.A1900616 Downloaded: 1904 Clicked: 3253 Cited: 0 Commented: 0(p.280-293) <Full Text>   <PPT>  1635

Chinese summary   <20>  基于分(fēn)段法的鏽蝕鋼筋混凝土梁荷載-撓度特性數值模拟和鋼筋鏽蝕程度評估

目的:探讨在鋼筋開(kāi)始鏽蝕後的混凝土梁荷載-撓度特性的變化,并利用荷載-撓度曲線反推鋼筋鏽蝕程度,進而爲預測鏽蝕鋼筋混凝土結構行爲提供新的依據.
創新點:1. 通過模拟鋼筋混凝土的粘結滑移,建立計算荷載-撓度特性的數值方法. 2. 利用新建立的方法,評估結構内部鋼筋鏽蝕程度.
方法:1. 通過模拟鋼筋與混凝土之間的粘結滑移作用,得到端部滑移量對應的作用于鋼筋上的荷載值. 2. 将滑移量-荷載值關系導入鋼筋混凝土梁的荷載-撓度曲線模型中(zhōng),對受拉區混凝土開(kāi)裂前後的鋼筋混凝土梁的荷載-撓度曲線關系進行模拟. 3. 在不同鋼筋鏽蝕程度下(xià)對已知(zhī)荷載-撓度關系曲線的鋼筋混凝土梁進行荷載-撓度曲線計算,拟合出相似的荷載-撓度曲線,進而預測結構内部的鋼筋鏽蝕程度.
結論:1. 随着鋼筋鏽蝕程度的不斷增加,鋼筋混凝土梁的承載力明顯下(xià)降. 2. 鋼筋與混凝土的粘結滑移可以模拟鋼筋鏽蝕加劇後的撓度發展變化. 3. 利用新建立的數值方法可以有效地預測結構内部的鋼筋鏽蝕程度.

關鍵詞組:鋼筋混凝土; 鏽蝕; 荷載-撓度; 受拉強化; 粘結滑移

Review

Review: Correlated necklace dislocations in highly oriented nanotwinned metals

Haofei Zhou, Pan-pan Zhu

DOI: 10.1631/jzus.A1900637 Downloaded: 1752 Clicked: 2519 Cited: 0 Commented: 0(p.294-303) <Full Text>   <PPT>  1543

Chinese summary   <21>  擇優取向納米孿晶金屬中(zhōng)的"鏈式"關聯位錯

概要:本文綜述了擇優取向納米孿晶金屬中(zhōng)"鏈式"關聯位錯(CNDs)的研究進展. 當拉伸方向與孿晶界方向水平,且孿晶厚度(λ)爲1 nm左右時,關聯位錯會大(dà)量開(kāi)動,引起材料持續強化. 在較寬的孿晶片層中(zhōng),裂紋等初始缺陷可引起應力集中(zhōng),誘發關聯位錯形核. 此外(wài),循環變形也會促進關聯位錯在納米孿晶結構中(zhōng)的形成,使後者具有與曆史無關、穩定和拉壓對稱的循環響應. 最後,本文提出了擇優取向納米孿晶金屬中(zhōng)與"鏈式"關聯位錯相關的潛在研究方向.

關鍵詞組:納米孿晶金屬; "鏈式"關聯位錯; 孿晶界; 尺寸效應; 循環響應

Articles

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

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

DOI: 10.1631/jzus.A1900525 Downloaded: 2418 Clicked: 3257 Cited: 0 Commented: 0(p.304-316) <Full Text>   <PPT>  1698

Chinese summary   <20>  中(zhōng)國鐵路軌道系統I型闆式無砟軌道中(zhōng)水泥乳化瀝青砂漿的粘彈性變形分(fēn)析研究

目的:作爲粘彈性材料,水泥乳化瀝青(CA)砂漿的變形依賴于時間,且包含不可恢複變形,使得軌道闆與CA砂漿層之間形成離(lí)縫,進而影響軌道的結構受力與變形. 本文旨在研究CA砂漿在列車(chē)荷載作用下(xià)、不同初始彈性模量時的粘彈性變形規律,以期爲軌道結構的維修養護提供參考.
創新點:1. 以粘彈性理論與時間硬化率分(fēn)析方法爲基礎,拟合得到CA砂漿的時間硬化率特征參數; 2. 建立基于時間硬化率的中(zhōng)國鐵路軌道系統(CRTS) I型闆式無砟軌道實體(tǐ)模型,成功模拟了CA砂漿的粘彈性變形過程.
方法:1. 運用Burgers與四單元五參數粘彈性本構方程,拟合得到CA砂漿的時間硬化率特征參數,并驗證該參數的合理性(圖5); 2. 結合現場測試所得鋼軌支點壓力,統計分(fēn)析得到有限元模型循環加載的幅值與周期(圖11); 3. 通過仿真模拟,得到CA砂漿在列車(chē)荷載作用下(xià)、不同初始彈性模量時的粘彈性變形,進而探尋CA砂漿的粘彈性變形規律(圖16和17).
結論:1. 基于時間硬化率的分(fēn)析模型能較好地模拟CA砂漿變形行爲. 2. 随着CA砂漿初始彈性模量的增大(dà),CA砂漿在粘彈性變形前後的應變差值逐漸減小(xiǎo),位移差值逐漸增大(dà); 位移差值集中(zhōng)于0.2~0.6 mm,且變形敏感區域約爲闆端2.5個扣件間距. 3. CA砂漿本身粘彈性特征引起的不可恢複變形是導緻CA砂漿層與軌道闆之間形成離(lí)縫的重要原因之一(yī); 在研究CA砂漿變形及損傷時,建議考慮CA砂漿粘彈性行爲及其變形特征的不利影響.

關鍵詞組:CRTS I型闆式無砟軌道; CA砂漿; 初始彈性模量; 粘彈性變形; 時間硬化率

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

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

DOI: 10.1631/jzus.A1900589 Downloaded: 1972 Clicked: 3116 Cited: 0 Commented: 0(p.317-330) <Full Text>   <PPT>  1593

Chinese summary   <22>  水-土特征曲線的不确定性對估算非飽和土抗剪強度的影響

目的:系統讨論引起水-土特征曲線不确定性的各種可能因素,深入探讨水-土特征曲線的不确定性對非飽和土體(tǐ)抗剪強度的影響,并總結采用水-土特征曲線估算非飽和土體(tǐ)抗剪強度所需要考慮的關鍵因素.
創新點:在采用水-土特征曲線計算非飽和土抗剪強度時,綜合考慮水-土特征曲線的不确定性.
方法:1. 查閱文獻,對比試驗數據,總結造成水-土特征曲線不确定性的主要因素; 2. 依據現有估算公式,采用不同水-土特征曲線估算非飽和土抗剪強度; 3. 對比估算結果和試驗測量值,讨論估算過程需要注意的關鍵事項.
結論:1. 同一(yī)土樣在不同測試方法、不同試驗環境及不同初始空隙比的情況下(xià),所獲得的水-土特征曲線可能表現各異; 2. 在估算非飽和土抗剪強度時,必須考慮土體(tǐ)的應力狀态(或者空隙比),并對現有水-土特征曲線做必要修正,以保證在估算過程中(zhōng)所采用的水-土特征曲線能夠真實地反映剪切土樣的孔徑分(fēn)布.

關鍵詞組:非飽和土抗剪強度; 孔徑分(fēn)布函數; 不确定性; 水-土特征曲線; 置信度

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