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土木工程学院多项研究成果在国际TOP期刊上发表

近日,土木工程学院多个科研团队研究成果取得阶段性突破,并先后在国际顶级期刊上发表。

张丙强副教授团队研究成果“Analytical model of buried beams on a tensionless foundation subjected to differential settlement”(DOI:10.1016/j.apm.2020.06.004)在国际TOP期刊Applied Mathematical Modelling在线发表。该研究针对地基沉降作用下埋地梁与地基存在产生局部分离情况,提出了不均匀地基沉降作用下埋地地基梁-土体非协调变形的计算模型。将埋地地基梁分为左、右两侧半无限长弹性地基梁以及中间与地面分离的有限长梁共三部分,分别推导其力学响应的通解表达式;并根据埋地地基梁边界条件和连续条件,确定了通解表达式中的待定参数。研究成果为预测邻近开挖施工对既有隧道、管道、轨道及条形基础等建筑物的影响提供了理论支持。

图1 地层沉降引起弹性地基梁变形示意图

林罗斌博士团队研究成果(1)“Analytic study of stress and displacement for shallow twin tunnels subjected to surcharge loads”(DOI:10.1016/j.apm.2020.12.012)和成果(2)“Complex variable solutions for shallow twin tunnelling in visco-elastic geomaterial considering buoyancy effect and equivalent three-dimensional effects of tunnel faces”(DOI:10.1016/j.apm.2020.09.038)在国际TOP期刊Applied Mathematical Modelling在线发表。其中,研究成果(1)给出了浅埋双隧道在地表超载作用下的应力位移解析解。该方法考虑了衬砌与岩土体的相互作用、双隧道之间相互作用以及超载与双隧道之间相互作用等多种相互作用,基于Schwarz交替法的三步迭代,结合复变函数法和Flamant解进行求解。该方法有利于设计人员预估服役期内浅埋双隧道在地表超载作用下可能发生的破坏。研究成果(2)提出了浅埋双隧道在初始应力场下考虑掌子面三维效应和开挖回弹的时效复变函数解。该解析解相较于既有数值方法,可大幅缩短获取较高精度应力场和位移场的计算时长,为浅埋双隧道初步设计阶段提供一种可行方案。

图2 考虑浮力效应、开挖顺序、预收敛和等效三维效应的浅埋双隧道工程示意图。

郑长杰教授团队研究成果(1)“Kinematic response of pipe piles subjected to vertically-propagating seismic P-waves”(DOI:10.1007/s11440-020-01050-3)和成果(2)“Vertical dynamic response of a pile embedded in a poroelastic soil layer overlying rigid base”(DOI:10.1007/s11440-020-01033-4)先后国际TOP期刊Acta Geotechnica在线发表。其中,研究成果(1)推导了竖向入射地震纵波作用下管桩地震响应的解析解,应用该解答得到了竖向输入地震纵波作用下管桩竖向位移和土体Winkler参数的解析表达式。研究成果(2)提出了一种研究下卧刚性基岩饱和地基中桩基竖向动力响应的解析模型,根据Biot动力学理论建立土体动力控制方程,利用Hankel积分变换方法求解土体响应,基于桩-土相互作用得到了由复阻抗描述的桩基竖向动力响应。

杨宇博士团队研究成果“Effect of adhesive on photocatalytic NOx removal and stability over polymeric carbon nitride coated cement mortars”(DOI:10.1016/j.jclepro.2021.126458)在国际TOP期刊Journal of Cleaner Production在线发表。该研究成果针对在水泥基材料表面构筑光催化涂层以赋予其空气净化与自清洁功效,探究了黏结剂种类(丙烯酸乳液和水玻璃)和环境因素(磨损与水冲刷作用、温湿度、初始氮氧化物浓度(NOx)、光照强度)对光催化水泥基复合材料(PCM)的NOx去除性能的影响及作用机制。获得了相较于丙烯酸乳液,具有更优光催化功效及稳定性的以水玻璃制备的PCMs。该成果对探索黏结剂光催化去除NOx的潜在功能及对聚合物氮化碳涂层水泥砂浆的稳定性方面起到关键作用,具有良好的工程应用前景。

我院教师研究成果陆续在国际TOP期刊上发表,是近年来我院土木工程学科内涵建设及标志性成果水平提升的具体表现,对我院土木工程一级学科博士培育点建设起到良好推动作用。

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