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  • 叶赛炜, 吴文明, 刘荣
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 23-31.
    为进一步探究锚栓与粘钢共同连接形成的钢混界面抗剪承载性能,制作并分析了三组推出试件,分别为锚栓连接试件、粘钢连接试件以及锚栓与粘钢连接试件。通过推出试验得到三组试件的剪切破坏形态、剪力滑移曲线、极限荷载与抗剪刚度。研究显示,锚栓连接试件刚度远小于粘钢连接试件,且在达到极限抗剪承载力前,其滑移远大于粘钢连接试件。对于锚栓个数较少的锚栓与粘钢连接试件,在达到峰值荷载前,胶黏剂几乎承担了所有的荷载,试件破坏时有明显滑移。最后提出了更广泛运用的锚栓与粘钢连接件抗剪承载力计算公式,该公式可以运用于大面积连接试件以及高强混凝土连接试件的抗剪承载力计算。
  • 袁晨玮, 黄献文, 姜玥
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 41-48.
    为揭示温度场、桩形及土的围压对能量桩承载性能的作用机理,开展了温度-桩形-围压多因素耦合作用下能量桩的承载力演化试验。结果表明:(1)随着温度升高,圆形和X形能量桩的单桩承载力均增大;(2)在45℃热循环、桩周土压力相同情况下,X形桩的极限承载力和桩土极限位移量均大于圆形桩,在100、200、300 kPa荷载下,X形桩的承载力是圆形桩的176%、134%、125%;(3)综合分析发现,桩形和桩周土压力对能量桩的单桩承载力影响较大。温度升高改变了桩-土界面特性,因此单桩承载力显著提高。X形桩的承载力优势随围压增大而衰减。
  • 张静, 李世坤, 黄珉哲
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 101-106.
    为了量化乡村胡同空间宽高比(D/H)对人类情感舒适度的影响,依据冀南地区乡村的实际情况,设计了3种不同高宽比的胡同空间,邀请32名被试在2D场景中进行体验,记录他们的情绪变化,收集了主观情感量表数据与生理数据,共同量化被试的空间感知能力与情感舒适度,并讨论了情感舒适度变化背后的交感/副交感神经的变化。主观情感量表的结果显示,在D/H<1时,其值越小,人感受到的空间越狭窄,情绪舒适感越低(3.16±0.22);在1
  • 崔邯龙, 付志东, 吴鸿飞, 孟文清, 张亚鹏
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 60-66+74.
    为提高工业固体废弃物的利用率,以粒化高炉矿渣粉为结合料,研究矿渣粉稳定全固废(钢渣、煤矸石和回收粉)混合料路面基层的力学性能。采用均匀设计法,将钢渣、煤矸石和回收粉的掺量作为因素,7 d无侧限抗压强度、120 d抗压回弹模量以及120 d劈裂强度为目标响应值,设计6组试验配合比(质量比)展开试验,运用JMP软件对试验结果进行回归分析,建立不同材料掺量与三大力学性能指标间的数学模型,并借助Image J软件对混合料劈裂断面图像处理,从细观层面揭示混合料产生力学强度的主要原因。研究结果表明:混合料力学性能随钢渣掺量的增多而提高;回收粉掺量的增加会对混合料前期力学强度产生不利影响,然而,随着养护龄期的增长,后期力学强度随回收粉掺量增加呈现先提高后降低的变化趋势,故其掺量不宜超过35%;通过方差分析得出回归方程拟合程度较高,可为实际工程提供指导。
  • 朱其志, 曹家祥, 赵星光
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 19-27+36.
    以甘肃北山深部地层的岩芯为研究对象,探讨北山花岗岩在不同围压条件下的短期和长期力学特性,进而为北山核废物地质处置地下实验室的深部建设提供理论支持。开展了常规三轴压缩试验和蠕变试验研究,主要结论如下:(1)在三轴压缩试验中,北山花岗岩经历了5个阶段:初始裂纹闭合、线弹性、稳定裂纹扩展、不稳定裂纹扩展和峰后软化。随着围压增加,典型的特征应力和峰值应变显著增加,显示出明显的围压效应,并且可以通过线性拟合较好地描述。(2)多级蠕变试验显示,在不同破坏应力水平下,北山花岗岩经历了衰减阶段、稳态阶段和加速阶段。(3)在宏观破坏特征方面,低围压下,北山花岗岩呈现出拉剪混合破坏;在较高围压下,出现了贯穿试样表面的宏观主裂纹,表现为典型的剪切破坏模式。
  • 孟文清, 张铭雨, 崔邯龙, 路中科
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 73-79.
    为提升某输煤栈桥负载状态下新增托架及支架部分与原结构的协同工作性能并减少原结构加固量,采用千斤顶对原结构实施卸荷。通过有限元软件模拟不同卸荷程度与卸荷方式,系统性对比杆件内力、千斤顶读数及超限构件数量的变化情况。结果表明:当卸荷使原结构位移恢复至0 mm时,卸荷程度最佳,可同步降低结构内力并减少加固工程量;施工中采用整体同比例位移卸荷方案,可使内力和位移呈线性变化,实现结构安全及可控过渡至目标卸荷状态。
  • 王莉莉, 高兆基, 马松浩, 付世博, 胡芳问, 王桦杰
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 67-72.
    基于热剂量准则,建立了闪燃火球的数学模型,使用MATLAB编程实现了动态闪燃火球热辐射剂量的程序化计算,研究了泄漏孔径、管道运行压力和环境温度对火球热辐射危害范围的影响,并由临界热辐射剂量得出了所研究工况下8种危害区域的界限范围。结果表明,火球闪燃临界热辐射危害半径与泄漏孔径、管道介质输送压力近似成线性正相关,其中泄漏孔径对临界热辐射危害半径的影响最大。
  • 刘鹏宇, 冉赛佳, 熊保林, 刘家乐
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 46-52.
    为快速检测黄土地基挤密桩法处理效果,选取澄韦高速一处挤密桩法地基处理区域为试验区,采用多道瞬态瑞雷面波法进行快速检测。为了区分桩间土与挤密桩的处理效果,对试验区采用两种布点方式进行现场试验研究,通过公式将检测数据分区域处理,得到每一区域平均波速,分析等值线图可以得出挤密桩处波速较大,等边三角形布桩形心处波速最小,这与实际情况相吻合,并且成桩质量可以得到良好的检验。将波速测量结果与原位试验数据进行拟合对比,当波速达到195 m/s以上则表示地基处理效果合格,同时得到了波速与承载力、湿陷系数、干密度之间具有良好的相关性,这为采用瑞雷面波波速预测地基承载力、湿陷系数、干密度提供可能性。
  • 赵博涵, 魏继红, 曹曜, 靳春林, 黄佳豪, 禹克强
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 28-36.
    为研究基质和块石强度对bimrocks类岩石力学特性的影响,以不同配比的水泥、石英砂混合制作块石及基质,制成两种基质配比、四种含石量的试样,开展室内单轴试验和直剪试验。试验结果表明:单轴压缩试验条件下,当含石量为50%时基质配比1∶3和3∶1的试样单轴抗压强度和弹性模量达到最大值,试样破坏类型均属于剪切破坏。直剪试验条件下,低强度组(水泥∶砂为1∶3)在各法向应力下都呈现出随含石量增加抗剪强度下降的趋势。高强度组(水泥∶砂为3∶1)也基本符合随含石量增加抗剪强度下降的趋势。两种基质配比试样都呈现出随含石量的增加黏聚力先增加后减小的趋势,内摩擦角整体呈现下降趋势。在相同含石量下,高强度组比低强度组黏聚力分别提高222.86%、200.36%、784.86%、383.14%;内摩擦角分别降低了25.29%、22.35%、26.43%、24.26%。
  • 计静, 车伟忠, 姜良芹, 刘迎春, 张展彬, 储烜
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 1-11.
    为研究矩形钢管混凝土翼缘蜂窝双腹板H型组合短柱的轴压性能,以长细比、约束效应系数、钢管屈服强度、混凝土强度、孔高比及距高比等为控制参数,共设计了19根足尺试件。基于简化的钢材本构模型与考虑约束的混凝土非线性本构模型,利用ABAQUS有限元软件对12根矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱进行数值模拟分析,并得到试件的荷载-位移曲线。通过与现有试验数据的比对,验证了所采用材料本构模型和有限元建模的适用性及准确性,并进一步对组合短柱进行了参数分析,探讨了不同参数变化对该类新型短柱轴压承载力的影响规律,揭示了该类构件的受力过程、破坏模式以及受力机理。结果表明:矩形钢管混凝土翼缘蜂窝双腹板H型组合短柱的承载力随着约束效应系数、钢管屈服强度、混凝土强度和距高比的增加明显提高,随着长细比和孔高比的增加而降低。所有试件均表现出相似的失效模式,翼缘向外隆起并呈现出外凸的破坏形态,蜂窝钢腹板沿着腹板所在平面向圆孔两侧发展。最后,采用1stOpt软件进行回归分析,得到该类组合短柱的轴压承载力计算公式,为其在实际工程中的应用提供理论依据。
  • 赵明发, 杨旭峰, 杨广庆
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 66-74+81.
    通过对四级加筋土高陡边坡工程现场试验,研究了多级有纺高强聚酯土工布加筋高陡边坡基底垂直应力的分布规律,结果表明,基底垂直应力沿筋材方向呈现非线性分布,最大值出现在筋材末端。利用PLAXIS 2D对四级加筋土高陡边坡断面进行数值模拟,研究了该多级加筋陡坡结构的返包体背部水平土压力、各级边坡坡面水平变形、土工布应变以及边坡潜在破裂面等结构特性变化规律,并分析了筋材长度、筋材间距、填料内摩擦角以及平台宽度等影响因素对边坡水平变形特性的影响。研究得出,各级边坡水平土压力在平台处发生突变,沿坡高呈现锯齿状分布;各级边坡坡面水平变形在不同位置处均出现明显的“鼓肚”现象;不同高度处土工布应变沿筋材铺设方向呈非线性分布,并且呈现“双峰”与“单峰”两种分布形式;边坡潜在破裂面存在整体圆弧滑动破裂面和复合式破裂面两种形式,进一步发现筋材间距和长度对高陡边坡水平变形影响较为显著。
  • 刘士奇, 周勇, 褚卫江, 王环玲
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 50-57.
    在充分研究苗尾水电站右岸坝基倾倒岩体地形地貌、岩体结构、工程地质特性等基础上,采用三维块体离散元程序3DEC建立右岸坝基上游侧倾倒变形体数值模型,分别对天然倾倒体、施工期倾倒体不同工况下的稳定性进行数值模拟研究,获得各个过程中倾倒体损伤变形、塑性区分布等特征,揭示反倾岩质倾倒体潜在失稳破坏机制;结合现场监测数据,开展定量分析,研究倾倒体的时效变形特性。研究结果表明:右岸天然倾倒体整体稳定性较高,安全系数可以达到1.39;潜在失稳区域与开挖卸荷过程有关,表现出倾倒体渐进损伤演化特点;边坡系统锚索对倾倒体变形具有显著的控制性作用,极大程度地限制了坡表浅层A和B1类倾倒岩体的变形;监测数据表明,右岸坝基上游侧倾倒体的变形在坡脚开挖后持续时间较长,受降雨影响严重,使得倾倒变形过程呈现明显的时效特性。
  • 滕振超, 张家浩, 霍静轶, 黄漪澜, 计静
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 1-8+17.
    为减少L型不规则结构的扭转效应,探讨隔震设计中隔震层三种抗震缝设置方案对扭转效应的控制效果,提出针对L型不规则结构的整体设计流程。基于复振型分解反应谱法,对某L型建筑建立上部结构-隔震层-下部结构整体模型,通过迭代计算确定隔震装置的等效刚度与等效阻尼比,并进行修正反应谱计算;在SAUSG中对最优方案补充弹塑性时程分析,验算罕遇地震下支座极限位移与楼层位移角。结果表明,整体设计法以底部剪力比确定隔震目标,采用多计算模型包络,能更直观、方便地进行隔震设计。采取设置竖向抗震缝的方案将扭转位移比从1.60降低至1.16,位移角从1/212降低至1/505,有效控制了扭转效应。
  • 李玉学, 陈鹏
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 18-25.
    以质量单元模拟输电线的质量,以弹簧单元作为边界条件模拟输电线平面内、外等效刚度,建立了输电塔线体系的单塔简化模型。以河北省唐山市乐亭县某一自立式钢管输电塔为工程背景,分别采用所建立的单塔简化模型和传统的三塔两线模型进行结构风致动力响应计算,通过对比两者在不同风向角、不同输电线初始水平张力和不同输电线跨度下结构的风致动力响应,研究单塔简化模型的适用性。结果表明:在0°、45°和90°风向角下,保持输电线跨度不变,输电线两端初始水平张力在基准值基础上分别增加20%和减少20%时,两种计算模型所得结构在不同高度处的位移响应均方根和最大主材应力均方根基本吻合,且均呈现出随着输电塔高度的增加,二者偏差增大的规律;在不同输电线跨度下,两种计算模型所得结构动力响应的偏差随着输电线跨度增加而增大,其中位移响应均方根偏差较主材应力均方根偏差受跨度影响更显著,因此提出的单塔简化模型适用于跨度小于700 m的输电塔线体系风致动力响应计算。另外,在塔高较小的输电塔线体系中,提出的单塔简化模型具有较高的计算精度。
  • 王雷, 张彦彪, 苗程广, 吕科, 王君
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 90-96+104.
    针对传统选址设计方式亟须提高效率等问题,以风电场微观选址为研究对象,提出了基于GIS+BIM融合的智能选址方法,通过两者融合并集成地理环境、业务数据等多源数据,构建包含空间数据库的数字孪生体,结合遗传算法和粒子群优化算法,实现了风电场可视化、智能化选址。通过试点应用分析,该方法对于风电场初设选址环节,满足了设计精度,总效率提升了60%,总成本降低了66%。
  • 袁朝庆, 李国洋, 房宽光, 张浩, 李月
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 15-22.
    为研究低屈服点波纹双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能,运用ABAQUS构建有限元模型。以钢板形式(波纹钢板和平钢板)、钢材强度等级(低屈服点钢材和普通钢材)为主要参数进行对比研究,结果表明,波纹钢板试件相比平钢板试件屈服荷载最高提升了11.28%,峰值荷载最高提升了11.29%,延性最高提升了18.68%,并且波纹钢板试件的刚度退化较为平缓,耗能能力更强,抗震性能更优;低屈服点钢材试件相比普通钢材试件,虽然更早达到屈服,承载能力有一定下降,但延性得到极大提升,最高提升67.63%,最低提升44.22%,耗能表现更为优异,抗震性能更好。结构的改变和材料的改变均能提高试件的抗震性能,且两者结合更能使试件的抗震性能得到更大提升。
  • 詹界东, 李成武, 滕振超, 梁晨光, 陈忠伟
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 6-14.
    为探究带脱空缺陷钢骨钢管混凝土(SRCFT)短柱的轴压性能和破坏模式,建立了轴压作用下带脱空缺陷SRCFT短柱的有限元模型,分析不同脱空形式下SRCFT短柱的脱空率、钢管强度、钢管厚度、混凝土强度、钢骨强度和钢骨类型等参数,探讨带脱空缺陷SRCFT短柱的轴压性能和破坏模式。结果表明:带脱空缺陷SRCFT短柱的极限承载力随着钢管强度、钢管厚度、混凝土强度、钢骨强度以及钢骨类型的增加而增大。带环形脱空缺陷试件的脱空率在1.1%~3.3%时,试件极限承载力降低19.11%~20.91%;带球冠形脱空缺陷试件的脱空率在2.2%~6.6%时,试件极限承载力降低8.74%~15.77%。随着脱空率的增加,试件极限承载力减小且轴压性能出现一定的削弱。该研究可为带脱空缺陷SRCFT短柱的研究提供理论基础。
  • 阮晨成, 周宇清, 王萌, 史培新, 贾鹏蛟
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 32-40.
    针对运用随机场理论描述土体参数空间变异性时地勘数据使用效能不足的问题,结合Kriging理论和基于贝叶斯压缩感知与KL级数展开法相结合的数据驱动随机场理论,提出了数据驱动的三维条件随机场生成方法,并将该方法应用于苏州市某矩形顶管工程场地的土体参数空间变异性表征,建立了考虑土体参数空间变异性的三维数值模型,分析了顶管施工引起地表沉降规律,并与现场实测结果进行对比验证,最大误差低于10%。研究结果表明:生成的数据驱动条件随机场可以充分利用实际工程场地内的勘察数据,实现土体参数空间变异性条件随机场的优化模拟,完成勘察数据对已知取样点的约束,降低不确定性;相较于确定性计算,不确定计算能够充分表征矩形顶管施工引起地表沉降的趋势和波动范围,为复杂岩土工程设计和施工提供参考依据。
  • 王栋, 张丹丹, 耿振桓, 孙红光
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 90-96.
    为了制备高发光性能的键合型高分子-稀土配合物发光材料,并探索其结构与发光性能的关系,经三步大分子反应,制备了具有萘甲醛缩甘氨酸席夫碱配基结构的功能化聚砜(PSF-NGly),采用红外、氢谱、紫外及茚三酮显色法表征了各步制备的产物。使制得的PSF-NGly与稀土Eu(Ⅲ)离子发生配位反应,制得高分子-稀土配合物PSF-(NGly)3-Eu(Ⅲ),采用荧光光谱测定了PSF-(NGly)3-Eu(Ⅲ)的发光性能。结果表明,在聚砜侧链成功键合萘甲醛缩甘氨酸席夫碱基团,大分子配体PSF-NGly对Eu(Ⅲ)离子产生“Antenna”效应,配合物PSF-(NGly)3-Eu(Ⅲ)发光性能优异。
  • 赵宇飞, 姜龙, 陈曦, 尚佳艺, 刘彪
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 49-59.
    为了探明锚固边坡随地震加速度变化的响应规律和锚索本身在地震作用下的具体响应过程,借助中国水利水电科学研究院配置的离心振动台试验设备,通过开展离心机模型试验,研究了简谐地震波作用下锚固边坡的位移变化过程,以及不同位置锚索、同一锚索不同点位的应变响应过程与规律。研究结果表明:边坡竖向位移与锚索应变值震荡频率和输入地震加速度频率同步性较好;锚索的应变和受力呈现出自上而下递减的状态,滑面附近的锚索需要发挥更大的加固作用。随着地震烈度的增大,锚索发挥更大的加固作用,也体现出了锚索的被动支护作用。该试验得到了锚固边坡在地震作用下的坡体位移并分析了锚索响应规律,也验证了离心模型试验对此类问题研究的较强适用性。
  • 韩海娟, 魏涞, 李永进
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 106-112.
    街巷风貌是传统村落景观的重要组成部分,为探究传统村落街巷风貌的游客视觉感知特征,采用眼动实验法、深度学习图像语义分割和主观问卷等方法,对街巷空间风貌进行定性定量评价。结果表明:游客视线多集中于建筑、景观节点和道路尽头,游客对于标志物和景观节点平均注视时长更长;舒适度与秩序感、植物配置、色彩、协调性、视觉层次均呈现显著的正相关;平均注视次数与绿视率、植物配置和色彩呈现显著的正相关,与建筑围合度呈现显著的负相关。游客对于不同要素比例的街巷场景的视觉感知存在显著差异。
  • 任洪国, 李振宇, 刘颖, 邵惠彬
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 97-105.
    为客观评估乡村线状公共空间改造对使用者生理与情感的影响,结合脑电图、眼动追踪技术及感知恢复量表,量化分析了36名被试者在主街道、巷道、小径及河流场景改造前后的生理舒适度、视觉关注度及主观情感响应。结果显示,改造后的乡村线状公共空间使被试者的顶叶和枕叶区域的脑电活动显著增强,双侧瞳孔直径平均扩大4.02%,视觉驻留时间延长4.01%,感知恢复量表评分在远离性、魅力性、延展性以及兼容性维度均显著提升。研究表明,通过文化符号传承、生态设计及人本化优化,乡村线状公共空间的感知效能与环境品质显著提升。本研究创新性地融合多模态生理数据与主观评价,为乡村公共空间设计提供了科学化、循证化的决策依据。
  • 杨士萱, 王天龙, 王晓磊
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 1-5+14.
    为了研究超低能耗建筑密封胶的抗剪力学性能,通过万能试验机对密封胶层施加单调加载,分析胶层厚度、胶层宽度和密封胶弹性模量对密封胶剪切性能的影响规律,并建立胶层处剪切应力计算模型。结果表明,试件的破坏类型主要分为胶接界面破坏和胶层剪切破坏。在相同应变条件下,密封胶的剪切应力与胶层厚度呈负相关,而与胶层宽度呈正相关。提出了适用于以剪切为主、正应力可忽略的超低能耗建筑缝间密封胶的内力计算模型,计算值与试验值结果基本吻合。
  • 吴明春, 张锴, 郑百林
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 94-100+112.
    采用选区激光熔化技术成形了GH3536合金拉伸样件,测试了不同成形角度下的拉伸力学性能差异。水平方向成形件进行热等静压处理(1 175℃,160 MPa,1 h炉冷)后,对比未进行处理的试样(沉积态试样),分析了处理后材料性能变化的原因。采用晶体塑性有限元法对GH3536合金晶体取向随机分布时的拉伸曲线进行计算,结合VRH平均化方法对弹性模量的估算结果,发现热等静压处理后的材料性能接近各向同性。
  • 周仰新, 李永强, 李明吉, 潘泓序, 许言, 陈波
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 89-93.
    为了更加清晰地对我国的地震分布和震源深度特征进行统计分析,根据中国地震局公布的中国及周边地区地震数据,以2011—2022年中国及周边地区5.0级以上地震数据为例,运用Python第三方库——Folium地图数据可视化库对地震数据进行可视化统计,并将统计结果在地图上进行可视化。由地震数据可视化结果可更加明显看出我国中大型地震活动活跃,地震活动分布范围广,震源深度较浅。
  • 吕岩, 郭延华, 吴超, 石华旺
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 80-88.
    针对开滦某深部煤矿综采面基本顶破断步距、基本顶结构形态及对支架合理工作阻力的确定等问题进行了深入研究。推导出基本顶破断步距计算公式,建立了综采面基本顶结构形态的判断方法,构建了基本顶不同结构形态下支架工作阻力的计算公式。结果表明:工作面顶板初次破断步距为26.7 m,周期破断步距为15.5 m。当采高小于4.52 m时,基本顶易形成“砌体梁”结构;当采高大于4.52 m时,基本顶将以“悬臂梁”结构形态进入垮落带中。分析了两种结构形态下基本顶破断步距和支架控顶步距对支架工作阻力的影响,并确定了46092工作面支架的合理工作阻力应不小于10 851 k N,现有支架额定工作阻力10 000 k N,在工作面部分区域略显偏小。
  • 石晓东, 孙龙攀, 李沐远, 刘晓航, 郭进
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 60-66.
    为了验证电磁惯质阻尼器(EIMD)应用于桥梁结构半主动控制的可行性,对其进行了试验研究,验证了其力学模型的准确性与参数敏感性。提出了一种新型控制算法,并以此为基础设计了EIMD-连续梁桥控制系统。以一个实际工程连续梁桥为研究对象,通过数值模拟的方法对地震作用下桥梁结构墩梁相对位移的控制效果进行评价,并开展了该控制系统在桥梁自复位性能方面的研究,结果表明:与传统被动控制方法相比,桥梁结构墩梁相对位移的绝对值显著减小,说明提出的控制系统减震效果显著;提出的新型控制算法对桥梁结构自复位功能有着明显的提升效果。
  • 袁俊平, 徐星宇, 陈龙, 丁国权, 蔺彦玲
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 37-45.
    基于PFC3D软件建立了一维发泡泥浆渗流模型,开展流固耦合模拟,并通过FISH函数实现气泡粒径的动态调整。此外,开发了连续注浆算法,验证了泥浆分布的均匀性与连续性,成功模拟发泡泥浆在土层中的渗流过程。针对泥膜形成时间难以确定的问题,提出三类计算终止条件,并通过对比室内试验与数值模拟结果,验证了模型的合理性。
  • 任洪国, 张璐佳
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 107-112.
    探讨了环境设计感知要素与审美情感之间的关系,为生成式人工智能在建筑和环境设计中的应用提供了基础框架。通过问卷调研,收集了空间感、亮度感、尺度感、韵律感、秩序感、多变性、多彩性和自然性等8个感知要素,以及安全感、愉悦感、吸引力、兴趣感、印象感和依赖感等6个情感指标的数据。采用多元线性回归分析和多层感知器回归模型研究发现:秩序感显著增强安全感,多变性和自然性提升愉悦感,韵律感和多变性激发兴趣感。该研究揭示了秩序感、多变性等感知要素对审美情感的量化影响规律,有助于设计出更具情感共鸣和以用户为中心的设计方案。
  • 高非凡, 王竞宇, 陈博宇, 张运波
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 82-89.
    针对桩-土相互作用对波形钢腹板桥梁构件易损性的影响问题,通过ABAQUS有限元软件,建立了一典型波形钢腹板梁桥的三维基底固结模型以及桩-土-桥模型,通过PEER数据库筛选出15条地震动记录,以位移延性比为损伤指标,对模型进行IDA时程分析,通过对比墩底固结模型及桩-土-桥模型桥梁构件在四种损伤情况下的易损性曲线,得出桩-土效应对桥墩及支座易损性的影响规律。计算结果表明:桩-土-桥有限元模型中桥墩及支座发生损伤破坏的概率均大于基底固结模型中桥墩及支座发生损伤破坏的概率,因此在实际工程进行易损性分析时,需要考虑桩-土效应对结构易损性的影响。
  • 王亮, 刘磊, 张伟, 陈晓杰, 桂成中, 程雨
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 9-17.
    提出一种基于改进PCA-K均值聚类-特征值分析法的双层桥面桁架式拱梁组合体系桥梁性能评估算法,并应用于基于安全监测的双层桥面桁架式拱梁组合体系中的吊杆体系养护阶段性能评估。该算法主要包括监测数据采集、多源异构数据预处理、关键因子确定、改进K均值聚类分析、目标阈值确定和基于特征值分析的性能评估等内容。通过收集桥梁性能监测数据,并对这些数据进行清洗,接着采用三次样条插值法对多源异构数据进行预处理。基于主成分分析法确定关键因子,并基于改进K均值聚类方法将性能参数数据分为三类。然后,基于有限元计算结果确定测点位置所对应的测点力学性能状态的目标阈值,通过将提取的均值与方差等特征值与目标阈值进行比较来评估桥梁性能状态。通过实例验证方法,并提出实际应用和未来研究方向的建议。研究表明,改进后K均值聚类方法与原始数据更接近,且相关系数最高,能够提高聚类分析的准确性和可靠性,基于改进PCA-K均值聚类-特征值分析法能够评估桥梁结构性能状态。
  • 罗贵, 万愉快, 梁金航, 丁朋朋, 董旭光
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 58-65.
    将拟动力法和极限平衡三维Spencer法相结合,推导地震力和安全系数计算公式,并编写相应的计算程序,建立考虑波动效应的三维边坡稳定性分析方法,通过算例验证了该方法和程序的正确性。使用该方法分析了几何参数、土体参数及波动效应对边坡拟动力和拟静力安全系数及对两者之间差值的影响规律。研究结果表明:安全系数随坡高、坡角、破坏面宽度的增大而减小,且拟动力安全系数始终大于拟静力安全系数,两者之间的差值随坡高的增大而增大,随坡角和破坏面宽度的增大而减小;安全系数随黏聚力和内摩擦角的增大而增大,且拟动力安全系数始终大于拟静力安全系数,两者之间的差值随黏聚力和内摩擦角的增大而增大;安全系数随地震动系数的增大而增大,且拟动力安全系数始终大于拟静力安全系数,两者之间的差值随地震动系数的增大而增大。
  • 蒋建华, 师效哲, 吴琦, 卢宸宸, 周家冰
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 26-32.
    为研究既有结构表层混凝土老化对混凝土内外湿度响应的影响,以海洋大气环境为背景,开展了碳化、氯盐侵蚀以及两者共同作用后混凝土的快速失水和反向湿度响应试验研究。试验结果表明,混凝土失水速率峰值随着碳化龄期和氯盐掺量增加均呈现先减小后增大的趋势,其中碳化14 d和氯盐掺量为1.5%时,混凝土失水速率峰值最小。碳化和氯盐侵蚀共同作用后混凝土失水速率低于两者单独作用后的混凝土失水速率。混凝土反向湿度响应随着碳化龄期和氯盐掺量增加均呈现先减缓后加快的趋势。碳化与氯盐侵蚀共同作用后混凝土反向湿度响应较两者单独作用后有所减缓。
  • 李伟华, 韩现刚
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 43-49.
    基于弹性力学理论、薄板小挠度弯曲理论及数学计算,采用Burgers体构建顶板挠度方程,研究采空区顶板不同边界条件下挠度随时间的变化关系。研究结果表明,在四边固定情况下,中间挠度最大为37.77 cm;三边固定一边自由情况下,自由边中间挠度最大,为46.22 cm。该模型计算结果与现场监测数据大致吻合。
  • 王莉静, 李鸿江, 李民生, 贾政
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(01): 105-112.
    提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)和变分模态分解(VMD)方法的行星齿轮箱故障特征提取方法。利用ICEEMDAN对信号进行分解,根据分量包络峭度对信号进行筛选重构。基于最大包络谱峰度作为适应度函数,采用麻雀搜索算法对VMD进行参数自适应优化,将重构后的信号分解为多个模态分量。根据分量的包络谱峭度,选取最优分量进行包络解调分析,实现行星齿轮箱故障特征提取。最后,通过实验得到本文所提方法的一致性相关系数在0.472 3~0.793 6之间,远高于EEMD-WTD方法的0.088 1~0.286 3和以包络谱为分量选取指标的0.142 7~0.286 4。
  • 苏成, 杜功, 王天亮, 寇晓康, 齐向阳
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 67-74.
    降雨时铁路沿线土质的渗透能力对铁路路基的稳定性和安全性具有直接影响。为探究不同地区及坡度的影响,运用高精度工业CT微观设备、三维重构模型与现场人工模拟降雨试验,针对特大暴雨条件下土质边坡的入渗特征及土体孔隙微观性质展开深入分析。结果表明:在持续性降雨过程中,5°至50°坡度范围内,边坡雨水渗透吸水能力呈现缓慢下降直至平稳的趋势;石河口隧道处孔隙率约为29%,砂质土粒径较大;而温塘站地区孔隙率约为19%,粒径相对较小,石河口土质渗透能力较强。砂质土粒径越大、坡度越大,边坡对于雨水的渗透能力越强。从微观角度分析得知,在同等条件下,土体内部孔隙与孔喉等效半径越大,配位数越多,土体渗透系数越大;反之,孔喉长度越长,土体渗透系数越小。
  • 肖伟, 刘东旭, 刘春元, 徐展飞, 卢彩苗, 莫景然
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 82-89.
    以人员密集的学生宿舍为研究场所,通过数值模拟方法研究四种通风策略下传染源咳嗽释放气溶胶的扩散特性。结果表明,不同通风策略下,气溶胶在室内的影响范围和质量浓度存在差异,室内通风面积的大小会影响咳嗽气溶胶的扩散速度,通风面积越大,颗粒在室内的扩散速度越快。四种通风策略下室内气溶胶颗粒残余率排序依次为,门窗小缝通风>开门通风>开窗通风>门窗全开通风。在门窗全开通风和门窗小缝通风策略下,房间下铺学生的气溶胶相对捕获率高于上铺学生。这些结果对于了解不同通风策略对室内空气质量和学生健康的影响具有重要意义。
  • 王辉, 田砾, 许哲涛, 杜振兴, 孙晓光, 王鹏刚
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(03): 75-81.
    为了研究电磁法在检测钢筋锈蚀时存在的误差大、难定量问题,通过钢筋与其锈蚀产物间的磁导率差异,基于电磁感应原理开发了一套钢筋锈蚀量监测装置。该监测装置采用永磁体来提供闭合磁场,用硅钢片传输磁场,同时在硅钢片两端镶嵌霍尔元件来感应钢筋锈蚀产生的磁导率变化。通过标定,基于法拉第公式得出了混凝土内部钢筋理论计算锈蚀率与实际锈蚀率间的修正公式,通过该修正公式计算得到的钢筋锈蚀量与通过失重法实测的钢筋锈蚀量数值间的最大误差为1.044%。通过混凝土内埋传感器试验,基于线性回归模型得到了钢筋锈蚀量与霍尔电压变化量之间的精确关系,为钢筋混凝土结构耐久性监测提供了科学方法。
  • 金杨文润, 刘长春, 张鸿, 刘军, 徐泽全, 甄梦阳
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 53-59+66.
    为深入了解盾构掘进振动对不同地层的影响,选择盾构机在软岩地层、中硬岩地层、硬岩地层掘进的典型工况进行现场振动信号监测。在对振动信号进行分析时,针对盾构施工中振动信号瞬时非平稳性的特点,结合希尔伯特黄变换分析法的自适应优势,运用经验模态分解方法(EMD)深入分析了3种地层的测点振动信号。分析结果显示:盾构施工在三种岩层的振动信号频率主要集中在0~185 Hz范围内,且信号EMD分量中,本征模态函数中2~4频段成分占据主导地位,涵盖了信号的绝大部分能量,盾构掘进过程中各地层瞬时能量主要范围和主要振动频带近似,随着地层类型从软岩逐渐过渡到硬岩,地层的剪切波速逐渐增大,地层振动的瞬时能量峰值也逐渐变大,3个地层中硬岩地层能量最大,中硬岩地层能量次之,软岩地层能量最小。
  • 李文, 王星卓, 葛楠, 滕振超, 张云峰, 王桐
    河北工程大学学报(自然科学版). 2025, 42(02): 12-18.
    为研究冻融循环作用对型钢混凝土(SRC)异形柱结构受力性能的影响,基于5根L形SRC异形柱冻融后轴压试验研究与14根L形SRC异形柱模拟研究,进行了混凝土强度、配箍率、含钢率参数分析,依据结果建立了冻融后承载力计算公式。研究结果表明:冻融循环作用对SRC构件耐久性与结构性能均有显著影响,表现为构件损伤由内而外依次加深,轴压极限承载力在50次冻融后降低明显;根据有限元模拟结果提出的承载力计算公式计算值误差在5%以内,能反映极限承载力变化情况,为该结构在寒区应用提供参考。