DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 临床资料 患者，39岁，因发现“盆腔肿物”2年，“宫颈原位腺鳞癌”2月入院。G5P2A3.既往月经规律。15年前因“残角子宫”行“残角子宫 + 右侧输卵管切除术”。患者2年前查体发现子宫右侧见约5.0 cm低回声团，考虑子宫肌瘤，患者无自觉不适，未予特殊处理。2月前复查，B超示：右附件区见5.8 × 5.7 × 4.2 cm低回声团，形态规则，边界清，CDFI：周边见点状血流信号，考虑阔韧带肌瘤可能(图1(A)、图1(B))。宫颈筛查，LCT：(−)，HPV分型示：HPV16(+)。阴道镜下宫颈活检病理示：(宫颈12点)慢性子宫颈炎，部分区域复鳞上皮呈高级别上皮内病变(CINIII级)。LEEP (高频电波环切)术后病理示：(Leep环切宫颈)慢性灶状区域呈高级别鳞状上皮内病变(CINIII级)，灶状区域呈产生粘液的复层上皮内病变(原位癌，具有腺、鳞双向分化)。肿瘤标记物未见明显异常，患者无腹痛、阴道异常流血、流液等不适，妇科查体示：宫颈轻度糜烂样改变，子宫右侧可扪及直径约6 cm大小包块，活动欠佳，轻压痛。 患者已完成生育，再无生育要求，且强烈要求切除子宫，遂行腹腔镜下筋膜外全子宫切除术 + 左侧输卵管切除术 + 盆腔肿物切除术。术中观察到，肠管广泛粘连于右腹壁、侧腹壁及后腹膜，在子宫颈右侧盆腔内见直径约6 cm大小囊性包块，表面光滑(图2(A)，图2(B))。剖示该囊肿可见浓厚的巧克力样液体，清洗囊液后，囊壁光滑(图3(A)，图3(B))。病理表明，在手术前被认为是宽韧带肌瘤的肿块被证实是NC。免疫组化Pax-8(−)，P16(−)，ER(+)，PR(+)，WT(−)，Napsine(−)。(图4)患者术后半年复查未见明显异常。
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user: 3. 讨论 Nabothian囊肿(Nabothian Cysts， NC)是一种宫颈的良性病变 [ 1 ]。主要继发于宫颈慢性炎症的愈合过程，新生的鳞状上皮覆盖宫颈柱状上皮，导致柱状上皮分泌物引流受阻，形成潴留囊肿；当阴道内酸度和菌群改变时，Nabothian囊肿也有可能出现；接受孕激素治疗的患者可能由于宫颈粘液循环流动失败，而导致Nabothian囊肿的形成 [ 2 ] [ 3 ]。NC长到一定大小并通常会破裂，因此巨大的NC很少见。英文文献报道，直径大于4 CM的巨大NC仅8例，其中6例位于子宫颈和/或阴道，2例位于盆腔 [ 4 ] - [ 11 ]。 图1. 超声示：右附件区见5.8 × 5.7 × 4.2 cm低回声团，形态规则，边界清 图2. 术中可见：子宫颈右侧6 × 5 cm的囊性肿块。↓：子宫血管区 图3. 看到浓稠的巧克力色内容物；除去内含物后，囊壁是光滑的，并且腔未与子宫腔连接 图4. HE：囊壁由单层柱状宫颈上皮细胞组成，无明显异型性。Napsine(−)，ER(+)，PR(+)，Pax-8(−)，WT(−)。(400×) 本例患者Naboth囊肿直径约6 cm，位于子宫、宫颈右侧阔韧带内，囊肿根部位于子宫血管上方(图2(A)、图2(B))，临床上罕见。其具体形成原因不详。PhilipB.等对4例NC患者的分析发现NC可分布于宫颈的所有象限中，并占据宫颈管全长，同时可覆盖宫颈内壁全层直至宫颈浆膜层甚至可达宫颈旁的结缔组织，深部的囊肿，由于粘液潴留逐渐增大，对周围组织的压力增加，最终导致囊肿穿透的更深 [ 12 ]。也有文献指出筋膜内子宫切除术后若遗留少量宫颈管上皮，有可能形成直径约4~8 cm宫颈潴留囊肿 [ 13 ]。此患者15年前的手术记录表明，残留子宫的根部位于子宫体的右下侧，靠近该囊肿的根部。因此我们有理由怀疑，15年前的残角子宫切除术可能造成少量宫颈腺上皮异位到宫颈肌层或浆膜下，在长期慢性宫颈炎的修复过程中，导致宫颈柱状上皮分秘粘液排出受阻形成宫颈囊肿，后囊肿逐渐增大，并向右侧子宫阔韧带突出形成直径约6 cm的巨大囊肿。宫颈Naboth囊肿囊液常为粘稠清澈透明状，也可能由于合并感染而呈混浊脓性。本例囊肿术后剖视见囊内容物呈巧克力色粘稠胶冻样，临床上少见，使其易与子宫内膜残留引起的囊性子宫腺肌症相混淆 [ 14 ]。术前通过临床症状及影像学检查无法将两者鉴别，术中肉眼也无法将两者鉴别，最后唯有通过组织病理学明确诊断。文献指出多发的、大的Naboth囊肿可能与腺瘤的恶性分化有关 [ 7 ]。本例患者巨大Naboth囊肿与宫颈原位腺鳞癌并存，临床上少见。 典型的NC诊断相对容易，但是针对深部及盆腔NC的准确诊断则是困难的，但同时又是必要的。深部及盆腔NC可模仿附件及子宫肿瘤、宫颈恶性病变，准确的诊断可避免不必要的腹腔探查和子宫及附件切除 [ 15 ]。超声、CT、MRI均有助于深部及盆腔N.C的诊断 [ 3 ] [ 15 ] [ 16 ]。也有文献提出宫颈内超声较普通的超声更具有优势 [ 7 ]。值得一提的是MRI较其他影像学方法对深部及盆腔NC更敏感。其MRI表现为：T1W1低信号，T2W2高信号，囊壁光滑，无静脉强化，无实性结构 [ 16 ]。但是当借助现代诊断方法，不能完全排除恶性肿瘤时，可能依然需要腹腔探查和子宫切除 [ 7 ]。
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user: 4. 结论 盆腔巨大NC可以模拟子宫阔韧带肌瘤或附件肿瘤。由于位置特殊，难以依靠阴道镜和超声进行诊断，并且容易出现遗漏或误诊，建议进行MRI检查以提高其术前诊断的准确性。同时，妇科医生应加强对深部和盆腔NC存在的认识。简而言之，该病例报告是对盆腔NC存在的主要补充，也是对盆腔肿块性质鉴定的重要补充。
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user: 摘要 背景：胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一。尽管近年来对该疾病的诊断和治疗已有实质性改善，但由于局部复发和远处转移，胃癌的五年生存率仍然较低。对胃癌分子发病机理及相关预后标志物的深入研究将有助于改善胃癌患者的生活质量和预后。这项研究的目的是鉴定和验证具有胃癌预后价值的SNP突变基因并探索其在胃癌中的应用价值。方法：从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中获得胃癌患者的SNP相关数据，并使用DAVID软件分析突变基因的功能和下游通路。使用STRING数据库构建蛋白质–蛋白质相互作用(PPI)网络，并通过Cytoscape软件可视化。分子复合物检测(MCODE)用以筛选PPI网络以提取重要的突变基因，使用cytoHubba鉴定了10个中枢基因，并通过UALCAN和Kaplan-Meier Plotter网站确定了中枢基因的表达水平和预后。最后，定量PCR和蛋白质印迹实验被用来验证中枢基因在胃癌细胞中的表达。结果：从数据库中鉴定出超过25个样本中的945个SNP突变基因。PPI网络具有360个节点和1616个边缘。最后，cytoHubba鉴定了六个关键基因(TP53，HRAS，BRCA1，PIK3CA，AKT1和SMARCA4)，它们的表达水平与胃癌患者的生存率密切相关。结论：我们的结果表明，SNP突变相关基因TP53，HRAS，BRCA1，PIK3CA，AKT1和SMARCA4可能是胃癌发展和预后的关键基因。本研究为进一步探索胃癌的分子发病机制和评估患者预后提供了重要的生物信息学基础和相关的理论基础。
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user: 1. 介绍 胃癌是全球第五大最常见的恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的第二大主要原因 [ 1 ]。尽管近年来胃癌的治疗策略已得到实质性改善，但由于各种遗传突变和导致该病发展的异常信号通路，胃癌的死亡率仍然很高 [ 2 ]。作为一种复杂的疾病，其发生和发展涉及一系列遗传，表观遗传和表型变化。涉及多种生物学途径的基因多态性已被确定为胃癌的潜在危险因素 [ 3 ]。鉴于胃癌的高发病率和死亡率，确定其潜在的分子机制和遗传特征以及阐明用于诊断和预后的生物学指标对于胃癌患者的个性化和精确治疗至关重要。 基于高通量测序的生物信息学分析是探索肿瘤发病机理的分子机制、鉴定可用于早期诊断的生物标志物以及发现治疗靶标的重要方法。单核苷酸多态性(SNP)是生物体基因组中常见的核苷酸多态性。在不同物种的个体中，基因组DNA序列相同位置的单个核苷酸会发生取代，插入或缺失以及其他突变，从而导致该位点的单个核苷酸发生变化 [ 4 ]。SNP通常被认为是导致个体易感性差异的遗传基础和潜在的癌症标志物。包含SNP的基因的分析对于癌症的早期诊断和个性化靶向治疗很重要。 癌症基因组图谱(TCGA)数据库可用于高通量基因组分析。为了进一步探讨含SNP的基因在胃癌的诊断和预后中的生物学意义，我们从TCGA数据库下载了胃癌相关的SNP数据，并使用了生物信息学分析方法，包括突变分析，功能和途径富集分析，蛋白质–蛋白质相互作用(PPI)网络分析等。我们的目的是探索与胃癌的诊断和预后密切相关的SNP突变基因，并为胃癌的个体化和精准治疗提供科学的理论基础。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 数据处理与分析 TCGA数据均已转移到新建立的基因组数据共享平台(https://gdc.cancer.gov/) [ 5 ]。由于TCGA中有关SNP的原始数据尚未公开，因此我们下载了已处理的胃癌SNP相关数据和原始mRNA表达数据。从413个样本(包括32个正常样本和381个癌症样本)中收集了mRNA数据。突变的基因是从下载的胃癌样品的SNP数据中获得的。使用edgeR软件包对下载的mRNA原始数据进行整合和标准化，并进行分析以获得差异表达的基因及其表达水平。TCGA提供的mRNA数据是公开可用的。 2.2. 突变基因的功能富集和途径分析 为了阐明由这些突变基因引起的功能障碍，我们使用了DAVID (http://www.DAVID.org) [ 6 ] 数据库来进行基因本体论(GO)以及京都基因与基因组百科全书(KEGG)上的基因分析。作为开放源代码平台，DAVID可用于确定目标分子之间的缔合。通过选择GO项和KEGG途径，并使用P < 0.05作为临界值，我们鉴定了突变基因的分子功能(Molecular Function)，生物过程(Biological Process)，细胞成分(Cellular Components)和所涉及的下游通路。 2.3. 突变基因PPI网络的构建和基因表达分析 在这项研究中，使用STRING数据库 [ 7 ] 对选定的包含SNP的基因进行PPI网络分析，然后使用Cytoscape可视化，以置信度得分 > 0.4作为截止标准 [ 8 ]。Cytoscape插件cytoHubba [ 9 ] 用于通过从12种拓扑分析方法中找到前30个基因的交点，然后使用分子复合物检测(MCODE)来建立PPI网络的模块，进而识别中枢基因。 2.4. 突变基因的Kaplan-Meier生存曲线和预后生物标志物的筛选 Kaplan-Meier Plotter (https://kmplot.com/analysis/)可以使用基因表达数据评估乳腺癌，肺癌，胃癌和卵巢癌患者的生存率 [ 10 ]。无复发生存期(RFS)和总生存期(OS)数据可从GEO (仅Affymetrix微阵列)、EGA和TCGA下载。该工具的主要目的是基于荟萃分析的生物标志物评估 [ 11 ]。使用Kaplan-Meier图表，我们评估了SNP突变基因对胃癌患者预后的影响，并最终确定了可用作该疾病预后生物标志物的关键基因。 2.5. 通过UALCAN验证中枢基因 UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/)可以基于3级RNA序列和TCGA数据库中31种癌症类型的临床数据进行标准化分析 [ 12 ]。在这项研究中，使用UALCAN数据库来验证中枢基因在正常和癌症样本之间的表达。我们选择P < 0.05，倍数变化 > 2作为阈值。 2.6. 通过cBioPortal分析癌症基因组学数据 cBioPortal for Cancer Genomics (http://cbioportal.org)提供了可视化和分析多维癌症基因组学数据的资源 [ 13 ]。在这项研究中，基于四种选定的胃癌亚型的突变和DNA拷贝数的变化，我们对关键基因的基因组变化进行了分析。 2.7. 细胞培养和抗体 AGS，HGC27和GES-1细胞系购自中国科学院细胞研究所，并在含有10%胎牛血清(FBS)的RPMI- 1640培养基中培养。FBS和RPMI-1640购自Gibco (美国纽约)。将细胞置于37℃的培养箱中，CO 2 浓度为5%。TP53 (#2527)，BRCA1 (#14823)，PIK3CA (#4255)，AKT1 (#2938)和SMARCA4 (#49360)的抗体购自Cell Signaling Technology (美国马萨诸塞州贝弗利)。针对HRAS的抗体(abs137096)和β肌动蛋白抗体(abs132001)获自Absin (中国上海)。本研究中使用的二抗包括山羊抗小鼠IgG-HRP (abs20001)和山羊抗兔IgG-HRP (abs20002)，两者均从Absin获得。 2.8. qPCR检测中枢基因的表达水平 根据制造商的说明，使用TRIzol试剂(TaKaRa，中国北京)从细胞中分离总RNA，并使用PrimeScript RT Master Mix试剂(TaKaRa，中国北京)反转录为cDNA。使用ABI 7500HT快速实时PCR系统(美国加利福尼亚州Applied Biosystems)进行实时定量PCR (qRT-PCR)，然后进行熔解曲线分析。使用以下循环条件：95℃ 5分钟，然后进行40个循环，分别是95℃ 20秒和60℃ 30秒。我们使用2 -ΔΔCt 方法(以GAPDH作为内部对照)来确定mRNA表达的平均相对倍数变化。引物如表1所示。 Table 1 Upstream and downstream sequences of key gene primer Primer name Sense Antisense TP53 HRAS BRCA1 PIK3CA AKT1 SMARCA4 GAGGTTGGCTCTGACTGTACC GACGTGCCTGTTGGACATC GAAACCGTGCCAAAAGACTTC AGTAGGCAACCGTGAAGAAAAG AGCGACGTGGCTATTGTGAAG GAAACAAGACGACTTTGTGACCT TCCGTCCCAGTAGATTACCAC CTTCACCCGTTTGATCTGCTC CCAAGGTTAGAGAGTTGGACAC GAGGTGAATTGAGGTCCCTAAGA GCCATCATTCTTGAGGAGGAAGT CTTCACGGTTGCCTACTGGT 表1.关键基因引物的上下游序列
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user: 4. 讨论 胃癌是一种复杂的疾病，是全球第五大最常见的恶性肿瘤，也是与癌症相关的第二大死亡原因 [ 14 ]。为了提高患者的生活质量和预后并延长其生存时间，研究人员必须进一步阐明导致胃癌恶性生物学行为的分子机制。根据以前的报道，遗传多态性将增加患癌症的风险，被认为是各种癌症预后不良的指标和潜在的致癌标志物。因此，对SNP突变基因的鉴定分析可为治疗胃癌患者的个体化精准治疗和预测临床预后提供新思路。 图10. 关键基因在胃癌细胞中的表达 在这项研究中，我们对TCGA数据库中与胃癌相关的数据进行了一系列生物信息学分析，以筛选和鉴定与SNP相关的预后生物标志物。我们对这些基因进行了功能和通路富集分析，发现这些基因在细胞核和蛋白质复合物中富集，主要调节多细胞生物学过程，发育过程和代谢过程。通路分析表明，胃癌中SNP突变基因主要参与PI3K-AKT通路，CGMP-PKG通路，钙信号通路和许多其他与癌症相关的通路。功能和通路富集分析揭示SNP基因在癌症发展中的分子机制。 我们筛选了与胃癌的发生和发展密切相关的六个突变基因，TP53，AKT1，HRAS，PTEN，PIK3CA，SMARCA4，BRCA1。生存分析表明这六个基因的高表达与胃癌预后不良有关。使用UALCAN在线分析，我们发现这6个基因在胃癌组织中的表达明显高于正常组织。随后的细胞实验证实了这一结果。此外，我们还使用了cBioPortal工具从TCGA数据库中研究了胃癌患者6个关键基因的基因组变化。我们发现这些基因在管状胃腺癌中的突变频率最高。六个基因的基因组改变率在12.66%至51.90%之间。 TP53 (肿瘤蛋白p53)是胃癌中突变频率最高的基因(约50%)，也是人类癌症中最常见的突变基因。该基因在细胞周期停滞，细胞衰老，凋亡，分化和代谢中起重要作用 [ 15 ]。作为肿瘤分子生物学领域的研究热点，该基因的突变与各种癌症的预后不良有关 [ 16 ]。多数TP53突变是错义突变和由单个核苷酸取代引起的基因缺失，从而导致TP53活性发生变化。p53突变蛋白不仅失去野生型p53蛋白的抗肿瘤作用，而且还增强了肿瘤细胞的活性，促进侵袭和转移以及肿瘤的发生发展 [ 17 ]。先前的研究已证明TP53与胃癌之间的关系 [ 18 ]。Ando等人研究了182例胃癌的临床样本，发现TP53阳性肿瘤比其他肿瘤具有更深的侵袭和更多的淋巴结转移和肝转移，并且某些基因(PICT1，RPL11)参与了通过TP53进行的癌症进展 [ 19 ]。TP53突变发生在胃癌发生的晚期，有助于最终转变为癌症 [ 20 ]。另有研究发现TP53突变可抑制胃癌的肿瘤免疫力 [ 21 ]。根据我们的分析结果，TP53基因的突变程度在10个中心基因中最高，其表达增加与胃癌的5年生存率负相关，这进一步证实了这项研究的有效性。TP53突变基因型的进一步探索将有助于揭示胃癌发生和发展的分子机制。 HRAS是RAS基因家族的成员，其参与RAS蛋白信号转导的激活。RAS蛋白是一种GDP/GTP结合蛋白，主要调节野生型细胞的增殖，分化和衰老 [ 22 ]。HRAS在激活后起癌基因的作用，激活通常通过突变(SNP，插入，易位)和表达增加而发生 [ 23 ]。与HRAS相关的疾病包括乳腺癌，肝癌，甲状腺癌和膀胱癌 [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]。HRAS的异位表达可促进胃癌细胞的增殖，迁移，侵袭，血管生成和克隆形成 [ 28 ]。我们的结果表明，HRAS在胃癌的诊断和治疗中可能起重要作用。 乳腺癌敏感性基因(BRCA1)属于一类具有高渗透率的抑癌基因，在对DNA损伤(包括DNA双链断裂)的反应中起着重要的作用 [ 29 ]。BRCA1蛋白可以与各种蛋白结合以调节基因转录，从而保持基因组的完整性。BRCA1基因突变导致DNA复制错误和突变，从而促进异常细胞增殖并导致肿瘤发生 [ 30 ]。越来越多的证据表明，BRCA1与乳腺癌，卵巢癌和结肠癌广泛相关 [ 31 ] [ 32 ]。有趣的是，据报道BRCA1在胃癌细胞中的作用是不同的，并且观察到了不同的表达水平。BRCA1在细胞质中的表达下调，BRCA1在细胞核中的表达上调，这与晚期肿瘤的不良预后有关 [ 33 ]。BRCA1基因多态性也与胃癌的易感性有关 [ 34 ] [ 35 ]。我们的研究表明，BRCA1在胃癌中的表达高于正常胃组织，且其高表达与预后不良有关，这表明BRCA1在不同类型的肿瘤中可能起相反作用，而BRCA1在胃癌中的作用值得我们进一步探索。 PI3K-Akt信号转导通路在肿瘤发生，发展，治疗和预后中起着重要作用 [ 36 ]。PI3K是PI3K信号通路的组成部分，在细胞增殖，存活和粘附的调节中起关键作用，并且在人类癌症中常常被上调 [ 37 ]。PIK3CA (磷酸肌醇-3-激酶，催化α基因)编码PI3K的p110α亚基。它在肿瘤细胞的增殖，分化，转运和代谢中起重要作用 [ 38 ]。此外，PIK3CA途径调节血管生成和对癌症的免疫反应 [ 39 ]。在大约30%的人类癌症中发现了PIK3CA突变 [ 40 ]，包括乳腺癌，卵巢癌，结肠癌和前列腺癌 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]。在胃癌中，PIK3CA蛋白的高表达与肿瘤的侵袭性，肿瘤的表型和患者的不良生存密切相关 [ 45 ]。PIK3CA突变与T期高，分化差和微卫星不稳定性相关 [ 46 ] [ 47 ]。在我们的研究中，相关分析表明，PIK3CA在肿瘤组织中的表达明显高于正常组织。OS分析表明，胃癌预后差与PIK3CA高表达有关，提示PIK3CA可作为胃癌预后的潜在生物标志物。 AKT是PIK3的直接下游靶蛋白。越来越多的证据表明，AKT蛋白的激活在癌症的发展中起着重要的生物学作用 [ 48 ]。AKT1是AKT的子类型之一。活化的AKT1使许多下游底物磷酸化，并参与细胞生长，代谢，增殖，凋亡和其他过程的调控 [ 49 ]。Petrini等人发现AKT1在胃癌中过表达的患者预后较差，提示AKT1可作为胃癌预后较差的标志物 [ 50 ]。Ghatak等。发现AKT1突变与胃癌的异常细胞周期有关 [ 51 ]。通路分析表明，AKT1涉及PI3K-AKT，MAPK和其他与癌症密切相关的其他途径，这表明编码AKT1的基因在癌症的发展中具有重要的生物学功能。 ATP依赖的染色质重塑在癌症的发生和发展中起着重要作用，几乎参与了DNA代谢的所有方面，例如转录，重组，DNA修复和DNA复制 [ 52 ]。SWI/SNF复合物(BAF复合物)是染色质重塑的第一个发现机制。SMARCA4编码的蛋白质(也称为BGR1)是SWI/SNF家族的成员，具有解旋酶和ATP酶活性，并通过改变染色质的结构来调节基因转录 [ 53 ]。SMARCA4通常被认为是肿瘤抑制基因 [ 54 ]。但是，最近的一些报道表明，SMARCA4在某些类型的癌症中对细胞存活和增殖起着重要作用 [ 55 ] [ 56 ]。Martinez等发现SMARCA4在包括胃癌组织在内的11种肿瘤组织中高表达，并且与不良预后有关 [ 57 ]，这反映了SMARCA4在癌症中的双重作用。在我们的研究中，SMARCA4在胃癌细胞中的表达高于正常细胞。OS分析表明SMARCA4的高表达与不良预后有关，这与以前的研究一致，并进一步证实了我们的结果。当SMARCA4在胃癌中发生突变时，我们的数据表明SMARCA4并不能作为肿瘤抑制因子发挥作用，这可能是由于SWI /SNF异常残留复合物的病理活性所致。
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user: 5. 结论 在这项研究中，通过生物信息学和实验分析，我们发现六个SNP突变基因(TP53，AKT1，HRAS，PTEN，PIK3CA，SMARCA4，BRCA1)可能是胃癌发生发展及预后的关键因素，并且参与了许多与癌症发展有关的信号通路。因此应进行进一步的研究以检测这些基因的多态性位点并探索其相应的表达水平，从而用于预测患者的预后。我们下一步将在大规模临床研究中进行验证，以确定其在肿瘤发生中的准确性和敏感性，并指导患者的个体化精准治疗。本研究的重点是通过生物信息学分析为临床诊断和预后评估提供新的思路，我们的研究结果为指导胃癌的后续研究提供了重要的生物信息学基础和相关的理论基础。
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user: 摘要 为了研究多隧道开挖过程中山体变形规律，借助有限元软件COMSOL Multiphysics建立了多隧道的二维模型，采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准则。对多隧道穿越山体的情况下进行数值模拟分析，首先研究了隧道开挖前土体的应力状态；然后，进一步研究隧道开挖后土体的弹塑性行为。模拟过程中，将第一步中的土体当作弹性土，在第二步中加入土的塑性材料模型Drucker-Prager。在二维平面应变下求解，得到了隧道开挖应力主要集中在洞口周围，造成的土体变形主要位于隧道上方和左右两侧，变形主要以竖向地表沉降为主，关于隧道轴线对称两侧水平与竖直方向的变形规律相同。模拟结果表明隧道周围塑性区域的地表沉降和宽度，是预测开挖过程中加固材料用量的重要参数。
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user: 1. 引言 目前有限元法已成为隧道开挖最常用的数值方法之一，多数计算软件都是基于有限元法编制的 [ 1 ]。在数值模拟方面，杨晓泉 [ 2 ] 等利用COMSOL对浅埋段隧道开挖后拱顶和两侧拱腰围岩变形进行了模拟；段军朝 [ 3 ] 等利用ABAQUS软件对大跨度双联拱隧道进行了二维数值模拟，并分析隧道所受应力、应变及塑性变形的情况；魏华 [ 4 ] 等基于ANSYS对邻近矿洞隧道开挖进行分析，得出隧道开挖后拱顶和拱脚处的应力增大；杨笑天 [ 5 ] 等利用MATLAB对隧道开挖后拱顶位移变化进行了模拟；李俊 [ 6 ] 通过建立二维有限元模型对联拱隧道的围岩进行稳定性分析，提出不同施工方法对联拱隧道开挖和设计具有一定的指导意义；胡亮 [ 7 ] 等模拟浅埋段隧道开挖后施工地层的沉降变形。P. A. Vermeer [ 8 ] 等得出施工工艺是准确预测隧道沉降、水平变形和衬砌力的重要因素；Daniel Dias [ 9 ] 等采用FLAC 3D 对两隧道结构受力和周围地面位移场的发展进行了讨论，结果表明双隧道同时开挖会导致隧道上方沉降较多。以上研究大都是对双拱隧道开挖后的沉降或水平变形单方面的数值模拟研究，未对隧洞开挖前的状况进行较准确模拟，即隧洞开挖后的状况是在开挖前山体实际情况的基础上进行预测分析。 COMSOL可以很好地模拟岩土体的力学性能，还可考虑非线性应力–应变关系，使得实际情况在计算中得到较好的反映 [ 10 ] [ 11 ]。本文用COMSOL软件进行隧道开挖过程的模拟，对山体开挖前受自重及其他荷载影响后的状态进行了模拟，为模拟隧洞开挖后提供了更符合实际的研究对象。通过对开挖前后不同受力状态的模拟，得出了开挖前后山体的应力分布和应变，以及导致山体产生水平和竖直位移的变化规律。重点对比单隧道和多隧道开挖后山体的位移和应力的变化情况，为隧道的设计与施工提供了参考条件。
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user: 2. 有限元法基本理论 2.1. 基本理论 用有限元进行分析时，首先建立山体的几何模型，然后给定边界条件、荷载条件和材料特性。然后采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准则，求解稳态结果。最后得到应力、应变、位移等结果 [ 12 ] [ 13 ]。 2.1.1. Mohr-Coulomb准则 [ 14 ] Mohr-Coulomb条件是一种剪应力屈服条件，其具体表达式为： f = I 1 ( σ i j ) sin φ 3 ( cos ϑ L + sin ϑ L sin φ 3 ) I 2 ( S i j ) + C sin φ = 0 (1) 式中θ L 为应力Lode角： ϑ L = 1 3 sin − 1 ( 3 3 2 I 3 ( S i j ) I 2 ( S i j ) 3 ) (2) Mohr-Coulomb准则在应力空间是屈服面是一个不规则的六棱锥面。 2.1.2. Drucker-Prager准则 [ 15 ] [ 16 ] D. C. Drucker和W. Prager在1952年提出一个内切于Mohr-Coulomb六棱锥的圆锥形屈服面，显然它是Mohr-Coulomb屈服条件的下限，则Drucker-Prager准则可表示为： f = α I 1 ( α i j ) + I 2 ( S i j ) + k = 0 (3) 式中 α 、 k 为常数， α = 3 sin φ 3 + sin 2 φ (4) k = 3 C cos φ 3 + sin 2 φ (5)
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user: 3. 有限元仿真分析 此示例模拟隧道开挖期间土壤的行为。地表沉降和隧道周边塑性区宽度是预测隧道开挖过程中需要加固的重要参数 [ 17 ] [ 18 ]。 图1. 山体模型 为了计算地应力，使用两个研究步骤。在第一项研究中，计算了隧道开挖前土壤的应力状态。在第二个研究中，计算了土壤移除后的弹塑性行为。这要求将第一步计算的应力响应纳入其中。 为了加快计算速度，第一步考虑土的弹性，第二步增加土的塑性材料模型Drucker-Prager。算例采用二维平面应变法求解。以下案例是以中心线为对称轴，取山体的右半部分作为研究对象。 3.1. 山体模型 隧道开挖前山体模型建立。右半部分山体高度为45米，宽度为90米。以山体左下角点为坐标原点(0， 0)。模型如图1所示。 3.2. 单隧道模型 单隧道开挖后的模型。几何结构由45 m深、90 m宽的土层组成。直径为10 m的隧道位于地表以下20 m的对称轴处。地表以下45 m的基岩约束了垂直方向的位移，并用滚柱边界模拟了土壤在水平方向的无限延伸。模型如图2所示。 图2. 单隧道开挖示例的尺寸和边界条件 3.3. 三隧道模型 三隧道开挖后的模型。基于单隧道模型基础上，直径为10 m的隧道位于20 m处，以(45， 25)为圆心。模型如图3所示。
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user: 4. 计算条件 计算条件包括模型的材料参数、边界约束、荷载、与屈服准则等内容。 4.1. 材料参数与基本假定 4.1.1. 材料参数 杨氏模量，E = 12 MPa，泊松比v = 0.495。内聚力 = 130 KPa，内摩擦角φ = 30˚，使用Drucker-Prage准则，并将材料参数与Mohr-Coulomb准则相匹配。材料属性见表1。 图3. 三隧道开挖示例的尺寸和边界条件 Table 1 Properties of each material paramete 属性 变量 值 单位 属性组 杨氏模量 E 1.2*10 7 Pa 基本 泊松比 ν 0.495 1 基本 密度 ρ 2000 Kg/m 3 基本 内聚力 μ 1.3*10 5 Pa 摩尔库仑 内摩擦角 30 o rad 摩尔库仑 表1. 各材料参数的属性 4.1.2. 假设条件 由于场地条件的复杂性，对模型作适当简化处理。为了在有限元分析中使问题得以简化又能放映问题的主要特征，在有限元模拟中作如下设定： ①隧道围岩、山体各自均为均质、各向同性体； ②不考虑变形的时效性，即认为所有变形一步到位； ③围岩为弹塑性体，符合广义胡克定律； ④岩土体为二维连续介质； ⑤为了更好的分析隧道的开挖效应，计算过程中不考虑支护。 4.2. 边界约束与荷载 · 在下边界用固定的约束边界固定位移。 · 在左边界使用对称，在右边界使用滚轮。 · 在顶部保留默认的自由边界，从该区域清除土壤后，在隧道壁上保持自由边界。 · 添加重力节点以考虑重力效果。 4.3. 边界约束与荷载 采用Drucker-Prager (德鲁克–普拉格)准则。
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user: 5. 模拟结果与分析 5.1. 模拟结果 5.1.1. 只受自重的山体变形 由于山体在开挖前经过长期地形变化，地形变化后的山体如图4所示，需要考虑自重影响。 图4. 隧道开挖前土层中的von Mises应力 5.1.2. 开挖单隧道山体变形 显示了隧道开挖后的应力分布，注意隧道周围有效应力的增加。 5.1.3. 开挖三隧道山体变形 在右半部山体中间再开挖一个隧道，进一步使山体发生复杂的应力和变形。 5.2. 模拟结果对比分析 数值模拟基于比较完善的工程力学理论，可以在一定程度上分析出并反映出隧道在施工过程中与地质环境相互作用的规律，对防止隧道开挖引发的次生灾害具有重要的参考价值。研究隧道开挖数量对土壤变形、应力分布的影响。 图5. 单隧道开挖后土层中的von Mises应力 图6. 三隧道开挖后土层中的von Mises应力 图7. 开挖后单隧道附近区域的塑性变形 5.2.1. 只受重力作用下山体变化情况 这里需要单独考虑山体重力对自身的影响，是因为山体自身重力会引起土壤之间挤压产生内力，引起土体应力分布不均，不同部位发生沉降。由于假设条件中土体是均质的，所以处于同一水平截面位移变化情况相同。隧道开挖前由山顶到山底，土层中应力逐渐增大。 图8. 单隧道地面沉降图 5.2.2. 单隧道与多隧道开挖下山体变化情况 ①应力分布情况(图5，图6) 隧道开挖前后所受应力处于不同的数量级，所以开挖隧道对土体所受应力分布有一定的影响。单隧道与多隧道开挖，都是在隧道与山体接触边界出所受应力较大、较集中，剩余部分所受应力较小。越靠近边界外部，应力越大；越靠近边界内部与山体接触，应力越小。 图9. 单隧道顶面水平位移图 图10. 三隧道顶面水平位移图 图11. 三隧道开挖后隧道附近区域的塑性变形 图12. 三隧道地面沉降图 ②隧道附近区域塑性变形分析(图7，图8) 单隧道与多隧道开挖引起的塑性变形相差不大，均是在隧道边界处发生的变形较大、较集中，剩余山体变形微小。变形范围都在0~1 mm。 ③山体顶面水平位移变化(图9，图10) 单隧道开挖顶面水平位移变化比较规律，先下降后上升，最大变形约53 mm。多隧道开挖顶面水平位移变化出现两次波谷，先下降后上升，之后继续下降并高于之前下降的幅值，最后再上升。一次较大变形约为24 mm，最大变形约为62 mm。 ④山体地面沉降变化(图11，图12) 开挖前是由于山体自身重力，使山体发生沉降。单隧道开挖由于隧道处于整个山体中心，所以隧道处发生的沉降较大约为104 mm，山体最两边发生沉降较小约为19 mm。多隧道开挖土体沉降发生不同变化，靠近中间隧道发生的沉降仍是最大的，约为176 mm；靠近两边隧道发生沉降也比其他地方明显，约为157 mm，小于单隧道开挖单独变形。 综上所述，隧道开挖所受应力分布及塑性变形与开挖隧道的位置相关，开挖隧道的数量与单个隧道开挖对土体的影响有相似性，但不是简单的线性叠加。若隧道开挖的体积比山体小的多，则隧道开挖的大小对山体变形影响较小。
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user: 6. 结语 本文应用COMSOL对山体隧道的开挖进行了数值模拟，采用弹塑性本构关系来描述山体的力学性质，并利用Drucker-Prager屈服准则，考虑隧洞开挖前后自重对山体受力达到稳态的影响。通过模拟山体开挖前后的拱顶和两侧山体沉降、变形，并将单隧道和多隧道开挖后山体的位移和应力变化情况进行对比，得出以下结论： 1) 隧道开挖过程中，由于考虑到自重及周围荷载对山体力学性质的影响，隧道上方及两侧位置的沉降和变形速率会随着时间的变化而变化，最后趋于稳定。 2) 隧道开挖应力主要集中在洞口周围，造成的土体变形主要位于隧道上方和左右两侧，变形主要以竖向地表沉降为主，关于隧道轴线对称两侧水平与竖直方向的变形规律相同。 3) 隧道开挖所受应力分布及塑性变形与开挖隧道的位置相关，多隧道开挖与单个隧道开挖对土体的影响有相似性，但不是简单的线性叠加，而是呈非线性的。隧道周围塑性区域的地表沉降和宽度是预测开挖过程中加固材料用量的重要参数，可为实际工程提供参考。
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user: 摘要 本文以9根GFRP管–钢骨混凝土组合构件为研究对象，考虑混凝土强度、GFRP管厚度、钢骨型号和加载方向，对GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件的滞回性能进行试验研究，分析其破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征，研究组合构件在低周往复荷载作用下的刚度退化、强度退化和耗能等抗震性能指标；建立组合构件滞回模型，在验证模型正确性的基础上，对其滞回工作机理进行分析。试验结果表明，GFRP管、钢骨、混凝土三者协同工作，且GFRP管和混凝土表现出良好的粘结性能，可以有效地传递应力；构件的受力过程可分为弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段；构件承载力随型钢型号的增加而增大，型钢型号较小的构件其刚度退化较为明显；强轴加载构件初始刚度较大，刚度退化较快；构件承载力随混凝土强度的增加而增大，且混凝土强度较高的构件刚度退化较快；构件承载力和刚度随GFRP管厚度的增加而增大，且GFRP管厚度较大的构件其刚度退化较快。
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user: 1. 引言 GFRP管–钢骨混凝土组合构件由GFRP管、钢骨以及核心混凝土三部分组成，是将钢骨置于构件中部，以GFRP管为模板在管内浇筑混凝土的一种组合构件。GFRP管对混凝土产生约束作用使得混凝土处于三向受力状态，有效地提高了构件整体的强度及塑性性能；钢骨对于构件的延性性能有所提高；由于GFRP管壁较薄，存在局部稳定性不好的问题，GFRP管中填充混凝土后，提高了组合结构的局部稳定性并防止构件局部屈曲的发生；以GFRP管为模板可以有效地节省模板费用，提高施工速度；GFRP管外包使构件具有良好的耐腐蚀性能；同时由于GFRP管约束混凝土的横向膨胀以及钢骨的存在可以有效地提高构件的承载力和抗震性能。目前国内外学者对于GFRP管约束混凝土组合构件进行了轴心受压性能研究 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]、偏心受压性能研究 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 和抗震性能研究 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]。但对于GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件滞回性能的研究较少。本文以GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件为研究对象，进行了9根GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件的滞回性能试验，通过试验得出组合构件的破坏形态、滞回曲线以及骨架曲线，进而对构件的刚度退化、强度退化等受力性能进行比较分析，并进行GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件的滞回性能数值模拟，对构件的工作机理进行深入的研究。
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user: 2. 试验概况 2.1. 试件设计 本试验共设计了9个GFRP管–钢骨混凝土试件，试件编号分别为ZL1~ZL9。本次试验的主要参数为：GFRP管厚度、钢骨型号、混凝土强度和加载方向，试件设计长度为2000 mm，各试件工字钢具体参数见表1所列。试件混凝土设计强度为C30和C50，试验共制作了12个标准混凝土试块，与试件在相同条件下进行养护，之后测得了混凝土立方体试块的抗压强度平均值分别为44.1 MPa和56.2 MPa。钢骨采用型号为10#和12#的工字钢，强度等级均为Q235B，横截面积分别为14.33 cm 2 和17.8 cm 2 ，实测屈服强度分别为290.2 MPa和344.6 MPa。GFRP管的纤维缠绕角度为80˚，其力学参数由生产厂家提供，GFRP管轴向和环向抗拉强度分别为147 MPa和340 MPa，轴向弹性模量和环向弹性模量分别为9.21 GPa和13.42 GPa。 Table 1 Experimental Parameter 试件编号 试件尺寸 D × L ( m m ) GFRP管壁厚t (mm) 钢骨型号 混凝土强度 加载方向 ZL1 210 ´ 2000 3 I10 C30 强轴 ZL2 210 ´ 2000 3 I10 C30 强轴 ZL3 210 ´ 2000 5 I10 C30 强轴 ZL4 210 ´ 2000 5 I10 C30 强轴 ZL5 210 ´ 2000 5 I10 C30 弱轴 ZL6 210 ´ 2000 5 I10 C50 强轴 ZL7 210 ´ 2000 5 I10 C50 弱轴 ZL8 210 ´ 2000 5 I12 C30 强轴 ZL9 210 ´ 2000 5 I12 C30 弱轴 表1. 试件具体参数 注：D为试件截面直径，L为试件有效计算长度。 2.2. 量测内容及应变片布置 试件共设置5个位移计，其中3个位移计用来测量试件的侧向位移，分别布设在试件l/3，l/2以及2l/3处，另外2个布设在支座处，用来测量支座处位移。在GFRP管外粘贴应变片，以测得受力过程中GFRP管纵向和环向应变的变化情况。位移计与应变片的布置情况如图1所示，图1(b)中点1、2、3、4位置处为测点。 图1. 试件测点布置情况 2.3. 加载方法 参照《建筑抗震试验方法规程》(JGJ/T101-2015)，本试验加载制度采用荷载–位移双控制。正式试验开始前，应先进行预加荷载试验。屈服前采用荷载控制，分级加载，每级加载5 kN，接近屈服前减小极差进行加载，每级荷载循环1次。屈服后，以屈服位移的整倍数(Δ 1 ， Δ 2 ， Δ 3 ……)为级差进行加载，每级荷载循环3次，直至Δ 5 ；之后每级荷载循环2次。当荷载下降到极限荷载的80%或接近千斤顶的最大允许位移时，停止加载。 试件水平放置，两端通过平板铰连接，一端通过背板与反力墙使用锚杆连接，另一端与反力墩通过高强螺栓相连。往复荷载由位于跨中位置的竖向100 t千斤顶施加，千斤顶与夹具通过一单向铰连接，夹具在左右等距处分别焊接分配套铰，从而实现纯弯加载。由于本实验加载装置复杂、机构较多，加载过程中为了避免试验过程中千斤顶与试件轴线不在同一平面上而失稳，设计了一对侧向支撑装置，该装置是由工字钢焊接组成的三角形支架。侧向支撑作用于刚性夹具上，下部与地锚刚性连接，以此保证加载过程中试件在平面内的移动，并限制试件发生侧向位移，本试验的试验装置如图2所示。 图2. 试验加载装置
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user: 3. 试验结果与分析 3.1. 受力过程与破坏形态 本文以试件ZL2-2为例阐述其受力过程和破坏模式。在试件达到屈服之前，试件表面无明显变化。当荷载超过屈服荷载后，位移加载在 Δ 1 ~ Δ 2 阶段时，有GFRP管纤维轻微的撕裂声，但GFRP管外观无变化。随着位移的逐渐增大，在位移为 Δ 3 时，纯弯段GFRP管表面出现纤维拉断现象，刚性夹具与试件连接处受拉一侧的GFRP管开始产生微小裂缝，纤维拉断声逐渐增多、增大，且声音间隔越来越短。在位移为 Δ 4 时，纯弯段变形开始加大，夹具处裂缝逐渐发展，透过裂缝可见管内混凝土。在位移为 Δ 5 、 Δ 6 时，伴随着纤维进一步地撕裂，可听见内部混凝土开裂声音，试件变形迅速增加，接近此级的峰值时变形增加缓慢，卸载时变形快速减小。在位移为 Δ 7 、 Δ 8 时，GFRP管裂缝在环向方向贯通，裂缝处有混凝土碎渣掉落，千斤顶达到最大允许位移时，停止加载。为了观察GFRP管内混凝土和钢骨的破坏形态，将试件加载点之间的区段剖开，将部分GFRP管移除，混凝土和钢骨破坏形态如图3所示。从图中可以看出，纯弯段混凝土出现多条沿环向开展的裂缝，但并没有出现压碎现象，这是因为GFRP管的环向约束作用使混凝土处于三向受力状态，其强度和延性均有所提高。观察移除部分GFRP管的内部破坏形态，发现其与混凝土裂缝对应的位置同样出现多条白色纤维裂缝，可知二者表现出良好的粘结性能，可以有效的传递界面的法向力和切向力。纯弯段内的钢骨没有出现屈曲，这说明混凝土的存在有效地防止了钢骨的屈曲。 图3. 试件破坏情况 3.2. 荷载–位移滞回曲线 图4为试件的荷载–位移滞回曲线。从图4中可以看出，试件的滞回曲线形状主要分为两类。第一类为加载方向为钢骨强轴方向的试件，其滞回曲线都较为饱满，呈纺锤形，没有明显的捏缩现象，同级荷载下两次循环的卸载阶段滞回环基本重合，加载阶段的刚度与承载力有下降趋势。在加载初期，由于竖向荷载较小，试件基本上处在弹性阶段，滞回曲线接近于线性变化，说明GFRP管、混凝土和钢骨三者单独工作；试件屈服之后，GFRP管、混凝土和钢骨共同工作，随着竖向位移的不断增加，试件残余变形越来越大，加载刚度逐渐降低。但是试件的承载力并没有明显的下降。加载后期，试件的强度、延性和耗能性能主要由钢骨提供。第二类为加载方向为钢骨弱轴方向的试件，其滞回曲线不饱满，存在明显的捏缩和滑移现象。试件屈服之后第3级加载循环开始，曲线的捏缩现象逐渐明显，受力方向的钢骨与混凝土之间存在较大滑移，且滑移量随着荷载的增加而增大，曲线最后发展成典型的反S型滞回曲线。该类试件的延性性能和耗能能力较差。 图4. 试件荷载–位移曲线 3.3. 荷载–位移骨架曲线 图5为各试件荷载–位移骨架曲线。从图中可以看出，各试件从加载初期至最终破坏均未出现明显的承载力下降现象。图5(a)为其他参数相同，钢骨型号不同时试件的荷载–位移骨架对比曲线。从图5(a)中可以看出，在弹性阶段，试件刚度相同；试件屈服之后，钢骨型号较大的试件ZL4-1的刚度更大；钢 图5. 试件荷载–位移骨架曲线 骨型号对试件的峰值荷载有较大影响，试件ZL4-1正方向承载力比试件ZL2-2提高了14.1%，负方向承载力提高了4.9%。图5(b)为其他参数相同，加载方向不同时试件的荷载–位移骨架对比曲线。对比结果表明，加载方向为强轴的试件ZL4-1其刚度较试件ZL4-2大，试件ZL4-1的正方向屈服荷载和峰值荷载较试件ZL4-2分别提高了54.7%和77.2%，负方向分别提高了10.7%和17.4%。图5(c)为其他参数相同，混凝土强度不同时试件的荷载–位移骨架对比曲线。由图5(c)可见，混凝土强度的改变对试件后期刚度和峰值荷载有一定的影响；混凝土强度为C50的试件破坏阶段曲线无下降段，而混凝土为C30的试件达到峰值后，曲线下降。图5(d)为其他参数相同，GFRP管壁厚度不同时的试件荷载–位移骨架对比曲线。由图5(d)看出，GFRP管壁厚度对试件弹性刚度基本无影响；试件屈服后刚度随壁厚的增大而增大。管壁较厚的试件ZL2-2峰值荷载比管壁较薄的试件ZL1-1，正方向和负方向峰值荷载分别提高了14.3%和11.4%，说明在一定范围内GFRP管壁厚度越大，试件承载力越高。 3.4. 刚度退化曲线 本文采用每级加载过程中，第一次循环所对应的平均割线刚度来表示试件的刚度退化特性，平均割线刚度计算公式为 K i = ∑ j = 1 n F i j ∑ j = 1 n Δ i j (1) 式中： K i ——第i级加载循环时试件的平均割线刚度； F i j ——第i级加载循环时第j次循环所对应的峰点荷载； Δ i j ——第i级加载循环时第j次循环所对应的峰点位移；n——循环次数。 图6. 试件刚度退化曲线对比图 图6为试件的刚度退化曲线。从图中可以看出，各试件的割线刚度随位移的增加而逐渐降低，体现出刚度退化的现象。各试件在 Δ 3 、 Δ 4 加载阶段之前刚度急剧退化，之后退化趋于平缓。图6(a)为其他参数相同，GFRP管壁厚度不同时试件刚度退化曲线对比，由图6(a)可见，试件刚度随GFRP管厚度的增加而增加，管壁厚的试件其刚度退化更快。图6(b)为混凝土强度不同时试件刚度对比，由图6(b)可以看出，试件的刚度随混凝土强度的增加而增大，混凝土强度较高的试件其刚度退化更快。图6(c)为不同型号钢骨的试件刚度对比，钢骨型号较小的试件其刚度较大，且刚度退化较快。图6(d)为加载方向不同的试件刚度对比，加载方向为强轴方向的试件其初始刚度较大，但初期刚度退化更快。在第4级加载之后不同加载条件的试件刚度退化曲线基本重合。 3.5. 强度退化曲线 为了反映每次循环时试件强度的变化，本文采用同级荷载强度退化系数 λ i j 表示， λ i j 由公式(2)计算， λ i j = F i j F i 1 (2) 式中： λ i j ——第i级加载循环时第j次循环的同级荷载退化系数； ——第i级加载循环时第j次循环所对应的峰值点荷载值； ——第i级加载循环时第1次循环所对应的峰值点荷载值。 图7. 试件同级强度退化曲线对比图 图7所示为不同参数情况下试件的同级强度退化情况，其中j = 2。图7(a)为钢骨型号不同的情况，图7(b)为加载方向不同的情况，图7(c)为混凝土强度不同的情况，图7(d)为GFRP管壁厚度不同的情况。从图7(b)可知，加载方向不同对试件同级强度退化的影响较大。采用弱轴方向加载的试件其同级强度退化更加明显。从图7(a)、图7(c)和图7(d)可以看出，试件的同级强度退化均不明显，原因是GFRP管对核心混凝土的保护作用防止了混凝土的压溃剥落，且内部配置钢骨，三者协同作用，从而同级强度退化不明显；钢骨型号、混凝土强度和GFRP管厚度的改变对同级强度退化的影响均不大。
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user: 4. 有限元模拟分析 4.1. 有限元模型的建立 本文利用ABAQUS有限元软件建立GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件有限元模型。混凝土受压本构关系采用吴刚等 [ 15 ] 提出的FRP约束无软化段混凝土三折线模型。混凝土受拉本构采用ABAQUS中的断裂能GFI模型。钢材采用标准双折线模型。GFRP管采用单层板理论进行模拟，并采用Hashin损伤模型来模拟其断裂破坏。 钢骨和GFRP管均采用四节点减缩积分格式的各向同性壳单元(S4R)，GFRP管厚度方向采用3个积分点的Simpson积分。混凝土采用八节点六面体减缩积分单元(C3D8R)。GFRP管与核心混凝土接触时，法线方向采用硬接触，切线方向采用库伦摩擦模型。采用Embedded region命令将钢骨嵌入到核心混凝土中。核心混凝土与两侧端板采用tie连接；GFRP管与两侧端板之间采用shell to solid coupling接触。根据试验实际情况对GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件设置边界条件。 4.2. 有限元模型的验证 为了验证有限元模拟结果的正确性，将有限元计算结果与试验结果进行比较。图8为与试件ZL3-1的骨架曲线和滞回曲线的对比情况。从图8中可以看出，有限元模拟的结果与试验结果吻合良好。 图8. 试验结果与数值模拟结果对比 4.3. 工作机理分析 本文采用试件ZL2-2的相关参数建立典型模型进行有限元模拟分析，并将模拟得到的骨架曲线第一象限定义为GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件的典型荷载–位移曲线，图9为纯弯构件的典型荷载–位移骨架曲线，由图9可知，构件的受力过程可以分为弹性、弹塑性和强化阶段。 OA段为构件的弹性阶段，在加载初期，混凝土和钢骨均处于弹性阶段，荷载–位移曲线基本呈线性关系。混凝土泊松比小于GFRP管，GFRP管对混凝土约束作用较小；随着往复荷载的增加，混凝土泊松比逐渐增大，当接近A点时，混凝土泊松比超过GFRP管泊松比，GFRP管开始对混凝土产生约束作用。AB段为构件的弹塑性阶段，与弹性阶段相比，构件荷载–位移曲线的斜率开始减小，并且构件刚度降低。A点以后，混凝土受拉侧损伤面积增大，受压侧混凝土应力进一步增大。由于GFRP管的约束作用，混凝土在受压区的应力值大于混凝土的单轴抗压强度。随着往复荷载的增加，GFRP管对混凝土的环向约束作用增大，GFRP管、核心混凝土以及钢骨三种材料均发生应力重分布，构件处于弹塑性阶段。BC段为构件的强化阶段。峰值荷载B点之后，构件的荷载仍在增加，但增长速率明显慢于位移的增长速率。在此过程中，GFRP管纤维从外部向内部逐渐断裂，约束效应开始降低，但由于钢骨的存在，构件表现出良好的延性性能。 图9. 典型荷载–位移骨架曲线 图10. 工字钢钢骨Misses应力分布图 图10为典型构件的钢骨Misses应力分布，分别对应图9中的A、B、C三个特征点。从图10中可以看出，在循环加载过程中，钢骨受拉区的翼缘首先达到Misses屈服强度，然后屈服区逐渐延伸到腹板，最后纯弯段的钢骨全部屈服并进入强化阶段。在A点时，钢骨尚未屈服；B点时，纯弯段处钢骨已经全部进入屈服阶段，证明在弹塑性阶段钢骨逐渐发挥作用。随着构件挠度的增大，钢骨的侧向变形和应力值均逐渐增大；C点时，纯弯段的钢骨均发生屈服并进入强化阶段，但尚未达到极限强度。 图11为典型构件核心混凝土纵向应力分布图。从图中可以看出，随着往复荷载的增大，核心混凝土的受拉区面积不断增大，中和轴不断向受压区移动，C点时接近全截面受拉。 图12为典型构件的GFRP管纵向(S22)及环向(S11)应力分布。从图中可以看出，GFRP管环向应力在加载初期较小，对混凝土约束作用较小。在OA段，GFRP管的纵向应力首先从夹具处产生，继而向纯弯段发展。每级循环中，GFRP管均产生拉应力和压应力。A点时，整个纯弯段处受拉区和受压区的GFRP管均产生应力，A点以后环向及纵向应力增长较快，环向应力大于纵向应力；B点时，构件的纯弯段在夹具附近处产生的环向应力相较于跨中位置的环向应力要大，因为夹具刚度过大，导致GFRP管在夹具处产生应力集中。BC段，随着往复荷载的增加，GFRP管的环向拉应力增大，但纵向拉应力增大到某一值后开始减小，同时环向和纵向的压应力也逐渐增大，C点时，环向应力还未达到GFRP管环向极限抗拉强度，仍能发挥约束作用。 图11. 核心混凝土纵向应力分布图 图12. GFRP管应力分布图
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user: 5. 结论 1) 试件采取强轴方向加载时，其荷载–位移滞回曲线呈梭型。弱轴方向加载时，其荷载–位移滞回曲线呈反S型，滞回曲线不饱满，存在明显的捏缩现象。 2) GFRP管–钢骨混凝土纯弯构件滞回受力过程可分为弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段，构件破坏属于延性破坏，GFRP管、混凝土、型钢三者协同工作性能良好。 3) 构件的极限承载力随混凝土强度、型钢型号和GFRP管厚度的增大而增大；不同加载方式下构件的荷载–位移骨架曲线在弹性阶段有所差别，构件屈服后强轴加载的构件其极限承载力较大。加载方向为强轴方向的构件其初始刚度较大，初始刚度退化较快。
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user: 摘要 组蛋白去乙酰化酶(HDACs)是一类蛋白酶，其对染色体的结构修饰和基因表达调控发挥着重要的作用，可以作为治疗癌症和其他疾病的治疗靶点。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACIs)可增加细胞内组蛋白的乙酰化程度，抑制肿瘤细胞的增殖。本文采用易位体比较分子力场(Tomoper CoMFA)方法对一系列以香豆素为基础的苯扎酰胺类化合物作为HDACs抑制剂的HCT116细胞系和A2780细胞系进行三维定量构效关系研究(3D-QSAR)，对生成的模型进行交叉验证和非交叉验证。HCT116细胞系交叉验证系数q 2 = 0.517，非交叉验证系数r 2 = 0.880，A2780细胞系交叉验证系数q 2 = 0.572，非交叉验证系数r 2 = 0.869。最后采用Topomer search技术在ZINC数据库中进行虚拟筛选，最终设计出16个具有更高活性的新型HDACIs化合物。
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user: 1. 引言 在肿瘤的表观遗传学研究中，组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases， HDACs)的主要功能是催化组蛋白的去乙酰化，抑制其转录活性，组蛋白的乙酰化修饰对肿瘤的发生起重要作用。如果正常的细胞体出现核内组蛋白乙酰化与去乙酰化失衡，正常细胞周期与细胞代谢就会发生改变从而诱发肿瘤 [ 1 ]。 大多数HDACs活性都具有Zn 2+ 依赖性，组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor， HDACIs)可与HDACs活性位点的Zn 2+ 离子结合，干扰HDACs的活性 [ 2 ]，增加细胞内组蛋白的乙酰化程度，抑制肿瘤细胞的增殖，诱导细胞分化和(或)凋亡。因此，HDACIs的结构研究对于设计新型抗癌药物的合成具有非常重要的意义。 本文主要利用Topomer CoMFA方法研究对香豆素基苯甲酰胺作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂的HCT116细胞系和A2780细胞系活性进行研究，分析其药物结构与生物活性之间的关系，建立3D-QSAR模型，根据主成分分析和偏最小二乘的表征手法对所建立的模型进行验证，然后在ZINC数据库中进行构象搜索，设计出更具活性的新型组蛋白去乙酰化酶抑制剂，最后结合分子对接，对新设计的化合物进行进一步分析，研究化学结构与生物活性之间的相互影响关系。
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user: 4. 结论 本文利用Topomer CoMFA方法研究了香豆素基苯甲酰胺作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂。HCT116细胞系和A2780细胞系的HDAC抑制剂活性进行了研究，建立了稳定且预测能力良好的3D-QSAR模型；结合两种细胞系通过Topomer search进行在ZINC数据库筛选出活性更好的分子片段，设计出了16个比模板分子活性更高的新化合物；最后，使用Surflex-dock方法将模板分子和新设计的分子与3JSX蛋白进行对接，对抑制剂和受体蛋白之间的结合机制进行研究。并最终在新设计的化合物中确定了13个新化合物，但这些化合物是否可以应用于实践中，还有待进一步的研究。本研究对于理解香豆素基苯甲酰胺作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂的生物活性，寻找新型抗癌药物具有一定的指导作用。
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user: 摘要 喀斯特地区的植被与生态环境问题一直是学术界关注的热点。本研究以典型喀斯特地区—云南石林为研究对象，基于遥感数据资料，应用ArcGIS、ENVI等技术手段，分析研究区植被覆盖度变化特征，探讨其对地形因子的响应。研究结果表明：研究区植被覆盖度总体呈下降趋势，尤其是1999年~2008年间，植被覆盖度平均值由70%降为50%左右；2009年~2018年植被覆盖有增加趋势。研究区植被覆盖度总体上在西部低海拔地区呈现较低值，中部地区呈现较高值，与1999年相比较，2018年植被覆盖空间上总体呈现破碎化和片段化。阳坡为植被分布的坡向优势地形位，而坡度优势地形位则经历了由急陡坡到险坡的变化。研究结果将为喀斯特地区植被恢复与生态环境保护提供科学的参考依据。