- 朱露;高博;曹燕光;李昭东;
为了研究回火处理对不同显微组织高强度耐候桥梁钢组织演变与力学性能的影响，设计不同轧后冷却返红温度，分别获得以板条状贝氏体(Q470钢)及粒状贝氏体(Q550钢)为主的试验钢。利用物理化学相分析法、X射线衍射仪及万能试验机等表征不同温度回火状态下试验钢显微组织与力学性能演变。结果显示：热轧状态下，Q470钢屈服强度及-40℃冲击功均高于Q550钢；回火处理后，Q470钢屈服强度随着回火温度的增加先降低后升高(665～705 MPa),低温冲击功由300 J逐渐下降至220 J;Q550钢屈服强度随着回火温度的增加逐渐升高(500～650 MPa),低温冲击功未发生明显变化(210～230 J)。试验钢的主要强化机制是位错强化和细晶强化。500～650℃高温回火中Nb析出强化随温度提升逐渐增强，弥补了位错密度下降带来的强度损失，是试验钢屈服强度提升的主要原因。
2024年12期 v.54;No.623 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 3573K] [下载次数：146 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李博文;高彩茹;李旺;王琬淇;王军;彭存财;吴红艳;高秀华;杜林秀;
针对高原复杂环境桥梁建设工程，开发屈服强度500 MPa级别的高抗冲击、韧脆转变温度低的耐候桥梁钢。研究了轧制后终冷温度对试验钢的微观组织和力学性能的影响，深入分析了低温对试验钢冲击韧性的影响。结果表明：经控轧控冷(TMCP)处理后试验钢满足Q500级桥梁钢的力学性能要求，且在-40～-80℃的低温环境下，两种不同终冷温度(500、550℃)的试验钢均表现出良好的冲击性能。但随终冷温度的升高，试验钢晶粒尺寸增加；马氏体/奥氏体(M/A)岛尺寸增加、形态改变；大角度晶界比例降低是造成两种试验钢冲击性能差异的主要原因。
2024年12期 v.54;No.623 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 4191K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王寅鹏;高博;魏伟;曹燕光;李昭东;
为探究桥梁钢材质、热轧工艺等对桥梁结构用不锈钢复合板界面特征的影响，利用Gleeble-1500D热模拟机分别开展屈服强度420 MPa级(Q420qENH)、500 MPa级(Q500qENH)耐候桥梁钢与316L不锈钢模拟热轧复合，获得316L+Q420qENH复合钢和316L+Q500qENH复合钢。结果显示，相同工艺条件下，相较316L+Q420qENH复合钢，316L+Q500qENH复合钢界面耐候钢一侧铁素体层更窄，界面剪切强度较高(大于420 MPa)。相同材质条件下(316L+Q420qENH复合钢),轧后冷却速度0.25～1℃/s范围内，随着冷却速度的增加，界面处元素扩散程度降低，界面剪强度逐渐下降。轧后冷却速度1～10℃/s范围内，随着冷却速度的增加，靠近界面处，基层铁素体含量下降，且显微组织逐渐细化，界面剪强度逐渐上升。316L+Q420qENH复合钢轧后冷却速度为10℃/s时，界面剪切强度最高，达到422 MPa。总的来看，对于耐候桥梁钢与不锈钢复合试样，界面处铁素体含量减少、显微组织细化以及元素扩散程度增加等均有利于提升界面抗剪能力。
2024年12期 v.54;No.623 18-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 3282K] [下载次数：114 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 白建斌;李佳恒;李伟;王立志;眭向荣;曲维春;王士山;
针对高原复杂环境下高性能桥梁钢的需求，完成了Q500qENH、Q550qENH桥梁钢板匹配焊条的研发，并对其性能进行了研究。设计了6种不同成分焊条，对焊缝金属组织和冲击断口形貌进行了分析，探讨了熔敷金属化学成分对组织和性能的影响。焊道内组织分为柱状晶区、再热粗晶区与再热细晶区三个部分，其主要组织为针状铁素体、先共析铁素体、无碳贝氏体、块状铁素体及少量粒状贝氏体。冲击试样纤维区为均匀的韧窝，断口晶状区为准解理河流状花样以及少量韧窝。研究结果表明，针状铁素体对熔敷金属低温韧性有积极作用，3号针状铁素体占比最高，其低温冲击韧性最好。Mn、Si含量的升高，使先共析铁素体、无碳贝氏体占比增加，对低温韧性有不利影响。Ni元素可一定程度增加针状铁素体组织占比，对低温韧性有积极作用。所研制焊条与相应钢板匹配良好，满足耐候指数I≥6.5,-40℃冲击功≥60 J,A≥17%的任务要求。
2024年12期 v.54;No.623 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 6418K] [下载次数：78 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 李旺;陈培瑜;王军;崔强;高彩茹;高秀华;吴红艳;杜林秀;范会兵;唐春霞;
通过周期浸润腐蚀试验研究了550 MPa级耐候桥梁钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为，结合扫描电子显微镜、X射线衍射和电子探针等测试方法对锈层微观形貌特征、腐蚀产物物相组成、锈层截面形貌以及元素分布规律进行了观察和分析，并讨论了高强耐候桥梁钢的耐大气腐蚀机理。结果表明：在模拟工业大气环境下，Q550qENH-A钢和Q550qENH-B钢的腐蚀失重率随腐蚀时间的延长呈现初期快速下降、后期趋于平稳的趋势，并且两种耐候钢的耐腐蚀性能均优于Q345B。Cr和Ni元素在两种耐候钢的锈层中发生富集，促进了α-FeOOH腐蚀产物的生成，提高了锈层结构的稳定性和致密性，锈层对腐蚀介质的阻碍作用得到增强，因此表现出优异的耐大气腐蚀性能。
2024年12期 v.54;No.623 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 5668K] [下载次数：118 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 兰涛;康蕾;李然;李泽旭;秦广冲;钟鑫;
钢连接结构在长期服役过程中面临着严重腐蚀失效问题，缝隙腐蚀对连接结构抗剪承载力具有显著影响。对6个由Q355GNH耐候钢板和6个由Q355B普通钢板组成的高强度螺栓连接件开展乙酸盐雾加速腐蚀试验，将在腐蚀过程中清理连接板件摩擦面缝隙侧面处锈层与保留此处锈层获得的腐蚀连接件进行了对比分析，研究了连接件摩擦面的缝隙腐蚀行为及其对抗剪承载力的影响规律。结果表明：连接件摩擦面缝隙腐蚀产生的黑色腐蚀产物的增加可使抗滑移系数μ增大；耐候钢试件摩擦面缝隙侧面处的致密锈层阻滞氧气促进低氧缝隙腐蚀，去除此处锈层的试件摩擦面黑锈减少，平均滑移荷载下降了29.2%;普通钢试件摩擦面缝隙腐蚀黑色产物均较多，且清理摩擦面缝隙侧面处锈层的普通钢试件相较于不清理此处锈层试件的平均滑移荷载存在提高；缝隙腐蚀通过改变螺栓连接件摩擦面粗糙度减缓了由预紧力损失引起的螺栓连接件抗滑移承载能力的下降。
2024年12期 v.54;No.623 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2129K] [下载次数：267 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 兰涛;康蕾;李然;李泽旭;秦广冲;张博雅;
对Q355GNH耐候钢开展了模拟工业海洋大气腐蚀环境乙酸盐雾试验，分析了其耐蚀性能，并通过单调拉伸试验研究腐蚀率对其力学性能指标退化的影响规律，建立了6、14 mm厚度的耐候钢锈损本构关系模型。研究结果表明：腐蚀导致耐候钢强度降低、延伸率减小，其中腐蚀率对断裂应变的影响最大，其次是屈服强度和极限强度，腐蚀后耐候钢屈强比稳定，拉伸断裂形式仍为韧性断裂；钢材厚度越小，腐蚀后钢材承载力下降越明显；随着腐蚀率增加，钢材应力-应变曲线的屈服平台、塑性强化阶段缩短，腐蚀40天后6 mm厚板件的屈服平台消失。基于未腐蚀耐候钢本构关系，通过引入参数k_1、k_2、k_3、C,提出了相应厚度的锈蚀耐候钢本构模型，与试验获得的应力-应变曲线各阶段吻合良好。
2024年12期 v.54;No.623 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2608K] [下载次数：297 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 许畅;来井满;傅彦青;张菁;潘常春;孙铃智;
耐候桥梁钢具备无需涂装即可应用于桥梁钢结构的优势，降低了钢结构的初始涂装费用和后期维护成本，避免了涂装过程对环境的负面影响。这种钢材具有强度高、耐蚀性优良以及对环境友好的特性。由于耐候桥梁钢在成分和使用方式上与常规钢种存在显著差异，国内外学者针对其展开了广泛研究。对近年来国内外关于耐候钢研发、制备与焊接技术的研究成果进行了梳理，包括各元素及环境对耐候钢耐蚀性影响的研究、耐候钢制备技术的开发、耐候钢力学性能与腐蚀疲劳的研究、耐候钢焊接工艺的开发以及耐候钢结构使用寿命的预测等方面。在此基础上，提出了针对我国实际应用场景，对耐候钢的设计、制造和焊接技术进行优化的建议，并对未来的研究工作进行了展望。
2024年12期 v.54;No.623 58-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2491K] [下载次数：272 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 冯飞;傅彦青;常海林;李洁;曾周燏;李伟;
不锈钢复合板是一种耐腐蚀性能优、成本低和强度高的钢材，与传统低碳钢和不锈钢相比，不锈钢复合板的应用延长了结构的设计使用寿命，同时降低了全寿命运维成本，在防腐等级高的构筑物中应用综合性价比高。目前，不锈钢复合板已成功应用于压力容器、铁路公路钢桥面板及水利水电工程等多个领域。详细分析了不锈钢复合板的制备及其焊接技术研究现状，重点介绍了真空轧制复合法、爆炸复合法及爆炸-轧制复合法三种主流制备工艺，并从焊接工艺、接头无损检测与性能、高效焊接工艺和焊接有限元模拟等多个方面对复合板焊接进行了全面的探讨，也展望了不锈钢复合板制备与焊接技术的发展趋势。
2024年12期 v.54;No.623 71-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3056K] [下载次数：735 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ]
- 朱晶;咸玟良;王睿轩;文梓杰;徐庆海;田洺阳;陈佳瑶;
为解决国内外保温墙体易发生火灾、保温层材料不环保等问题，设计了一种由纤维增强碱矿渣胶凝材料为页墙、秸秆板为夹芯层的新型复合墙体，并测试了新型夹芯板的力学性能和热工性能。试验结果表明：在力学性能方面，夹芯板在轴心荷载作用下发生劈裂破坏，适量的连接件可有效提升夹芯板的承载力，钢丝网片对夹芯板的承载力提升不明显，并提出了新型夹芯板的承载力计算式；在热工性能方面，新型夹芯板的导热系数为0.21 W/(m·K),低于混凝土(1.28 W/(m·K))和建筑砖(0.69 W/(m·K))的导热系数。碱矿渣胶凝材料作为低碳固废胶凝材料，有望替代传统水泥基材料，其夹芯板具有优良的力学性能和良好的保温隔热性能。
2024年12期 v.54;No.623 114-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K] [下载次数：193 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王振兴;丛峻;朱彤;张磊;陈文强;郭建涛;张志超;
为研究HRB400级大直径钢筋混凝土梁正常使用极限状态短期最大裂缝宽度计算方法，测量了4组5个梁各级荷载下短期最大裂缝宽度，分析了大直径钢筋布置在内侧和外侧以及箍筋间距对短期最大裂缝宽度的影响，根据实测结果对GB/T 50010—2010《混凝土结构设计标准》短期最大裂缝宽度公式提出了修正建议。结果表明：箍筋间距为100、200 mm时平均裂缝间距与箍筋间距接近，大直径钢筋布置在外侧对减小短期最大裂缝宽度更为有效，约为布置在内侧的91.5%,根据《混凝土结构设计标准》计算的短期最大裂缝宽度明显大于试验值，考虑箍筋间距和钢筋高应力工作影响的短期最大裂缝宽度计算式所得计算值与实测值吻合较好。
2024年12期 v.54;No.623 121-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2133K] [下载次数：220 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张雪;门进杰;荣强;乔德浩;
为了快速准确地判定锈蚀钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)梁的抗弯承载力，利用集成学习研究锈蚀RC梁基于数据驱动的承载力预测模型。根据现有文献搜集并建立了锈蚀RC梁抗弯承载力试验数据库，基于数据集样本建立基于随机森林(RandomForest)、自适应增强(Adaboost)、梯度提升决策树(GBDT)、极限梯度提升算法(XGBoost)、轻量级梯度提升机算法(LightGBM)等5种集成学习算法的承载力预测模型，并借助网格搜索对模型进行超参数优化以提高其泛化性能。对比了不同集成学习算法的性能，即通过数据集分析了输入参数的特征重要性，对比分析了预测模型的平均绝对误差(MAE)、决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)以判定其合理性与精确性。分析结果表明：该预测模型可以高效地确定锈蚀RC梁抗弯承载力的关键影响因素，即钢筋配筋率和钢筋锈蚀率；基于RandomForest的模型表现最优，其次是基于XGBoost的预测模型，预测模型在训练集和测试集上的拟合度可以达到90%以上。
2024年12期 v.54;No.623 128-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2622K] [下载次数：628 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 袁智深;许硕;姚尧;甘澍琛;
为研究T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点承载力之间的关系，基于T形主方支圆管节点承载力试验数据，建立了两类节点的精细化有限元分析模型并开展了参数分析。分析时考虑了各种无量纲几何参数包括支管直径(或边长)与主管宽度比β、主管宽度与壁厚比γ、支管与主管壁厚比τ和主管截面高度与宽度比ξ、支管轴力性质以及主管轴力等因素对节点破坏模式、应力分布和承载力的影响，得到了各种因素对两类节点承载力比值的影响规律。结果表明：节点无量纲几何参数和支管轴力性质等因素对节点承载力影响较大，T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点的承载力之间，并非简单的基于支管截面等效的圆支管直径与方支管边长之比(即π/4)的关系。综合考虑多种因素对T形主矩支圆管节点与对应矩形管节点承载力比值的影响，在GB 50017—2017《钢结构设计标准》承载力公式基础上提出了修正系数，用于计算T形主矩支圆管节点承载力，并通过试验数据验证了其合理性。
2024年12期 v.54;No.623 138-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 4622K] [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈雨;雷敏;
柱横向加劲肋(又称为连续板)的设置对梁柱焊接节点的延性有利的观点被普遍接受，美国AISC钢结构抗震规范规定节点必须在柱上设置连续板，除非试验表明节点没有柱横向加劲肋仍可以正常工作。然而，该规定是值得怀疑的，因为大量设置连续板的T形节点试件表现较差的延性而没有连续板的节点试件表现很好的延性。为进一步研究连续板对T形节点延性的影响，对节点进行了单调荷载和循环荷载作用下的非线性分析，并应用几个力学参数来评估节点的延性，这些参数取自焊缝与梁翼缘界面处，因为该位置在较大塑性转角时应力状态接近临界条件。有限元分析结果表明：连续板的设置显著增加了焊缝与梁受拉翼缘界面处的塑性应变，导致节点延性的大大降低，表明设置于柱两侧的连续板是导致T形节点在地震作用下发生脆性破坏的主要原因之一。此外，通过文献资料中的试验数据进一步证明了该结论的正确性。
2024年12期 v.54;No.623 149-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 2240K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈经纬;王静峰;苏杭;胡子明;程谦勇;
为研究中空夹层椭圆钢管混凝土短柱的偏压性能，设计和开展了9根中空夹层椭圆钢管混凝土短柱的试验研究，并基于试验结果建立了考虑椭圆截面特征等因素影响的中空夹层椭圆钢管混凝土偏压短柱的精细化数值分析模型，明确了包括偏心率、空心率、径厚比及长短轴比等诸多因素对其承载力和延性的影响规律，揭示了中空夹层椭圆钢管混凝土短柱在偏压作用下的典型破坏形态。研究表明，中空夹层椭圆钢管混凝土偏压短柱的破坏模式主要包括偏压侧外钢管环向鼓曲、偏拉侧外钢管受拉屈服、内钢管局部内凹、混凝土压溃破坏；中空夹层钢管混凝土短柱的偏压承载力随着偏心率、空心率、径厚比的减小及钢材强度和混凝土强度的增大而增大。
2024年12期 v.54;No.623 156-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 6018K] [下载次数：416 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 余晓峰;邹德磊;邢乐;王义祥;吴家旭;陈念来;
为了探究大型陆上薄膜罐在飞射物冲击作用下的损伤特征和动力响应特点，根据BS-7777标准设计了两种规格原型保冷模块靶板，并依托大口径冲击加载装置，开展了柔性和刚性弹体撞击靶板试验。研究结果表明：区别于传统Ni9罐，混凝土锥形塞和结痂碎片作用下，保冷结构中的木质胶合板、泡沫板以及波纹板将发生损伤。保冷模块中，胶合板和泡沫板具有较大的吸能能力。钢筋混凝土(RC)结构板未发生贯穿损伤时，冲击能量将主要由RC板、胶合板和泡沫板部分吸收，而薄膜波纹板受影响较小。
2024年12期 v.54;No.623 168-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 4346K] [下载次数：339 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 周万森;钟菊芳;张艳红;胡晓;
为了使地震危险性分析、地震区划等工程应用中的参数预测方程能同时体现地震动的时域和频域非平稳性，需要一种新的地震动时频参数预测模型。基于美国西部30余次地震记录，使用互补集合经验模态分解法计算时变功率谱，利用时变功率谱计算6个时频参数，建立时频参数随震级、距离和场地条件变化的预测方程和神经网络拓扑结构。运用非线性最小二乘法拟合得到预测方程的系数值，并训练得到神经网络预测模型。研究结果表明：总能量随震级的增大而增大，随距离增大而减小；频谱质心和标准差、时间质心和标准差以及时频相关系数随震级的增大而减小，随距离的增大表现则各不相同；建立的神经网络时频参数预测模型泛化能力较强，可以较好地预测地震动时频参数。
2024年12期 v.54;No.623 177-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 4503K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]