基于IWOA-LSTM算法的预应力钢筋混凝土梁损伤识别

为准确识别桥梁结构的损伤程度,制作了桥梁的关键构件——预应力钢筋混凝土梁,进行三点弯曲加载试验.收集了损伤破坏全过程的声发射(AE)信号,通过AE信号参数分析,将梁的损伤破坏过程划分为4个典型阶段.构建了长短时记忆神经网络(LSTM)模型,根据经验设置LSTM模型的超参数容易导致网络陷入局部最优而影响了分类结果,提出采用Sine混沌映射和自适应权重来改进鲸鱼优化算法(WOA),对LSTM进行超参数寻优.设计了IWOA-LSTM算法模型,训练识别试验梁各损伤阶段的AE信号特征参数.定型网络结构,并识别同种工况下其他梁的AE信号.结果表明:IWOA-LSTM算法模型识别准确率均超过或接近92%,相较于普通LSTM模型,IWOA-LSTM模型识别准确率提高了约7%.

免支撑预应力混凝土叠合板设计关键问题探讨与工程案例分析

讨论了免支撑预应力混凝土叠合板设计的关键问题,提出了主要设计流程,补充了国家现行有关标准中未规定的计算方法,结合工程案例验证了免支撑预应力混凝土叠合板的设计方法。以预应力混凝土带肋叠合板为例分析免支撑设计控制条件,结果表明,在不同跨度和使用活荷载作用下,预制底板抗裂为免支撑控制条件,且较大的使用活荷载更容易实现底板免支撑。针对实际工程中预应力混凝土带肋底板管线敷设困难的问题,提出了三种新型免支撑预应力混凝土叠合板基本构造。

建筑结构加固改造技术与方法浅析

建筑结构加固改造技术与方法在现代建筑领域扮演着重要角色,旨在提升结构安全性、延长使用寿命、改善性能等方面发挥作用。本文探讨了建筑结构加固的重要性和应用场景,包括延长使用寿命、提升抗灾能力、改善结构性能以及保护文物古建筑等方面。重点分析了建筑结构加固监测技术与设备的种类以及评估加固效果的指标与方法,为确保加固工程的实施效果提供了技术支持。通过加固老化结构、改善结构性能、抗灾加固和保护文物古建筑等应用场景的探讨,彰显了建筑结构加固的重要性和多样化应用。

基坑邻近建筑物沉降预测解析方法研究

基坑开挖往往会引起基坑围护结构及邻近建筑物的沉降变形,对变形量进行准确预测具有重要的研究价值,可提高基坑工程的施工安全。文章以盐城市铁路客运枢纽深基坑邻近建筑物为研究对象,根据现场实测数据,通过三次指数平滑法、灰色预测模型及多项式函数对沉降量进行预测,探讨各方法的预测精度并确定最优预测函数。研究表明:多项式函数预测不论是在短期预测还是长期预测上,均能获得较小误差的预测结果,相对误差介于-9.13%~6.17%;而三次指数平滑法则更适用于短期预测,随预测时间延长,相对误差由0.34%变为-21.35%;灰色预测模型相较其他两种预测方法,呈现出较大的误差,相对误差介于26.06%~44.41%。

桥梁锚下预应力损失影响因素分析

为研究桥梁锚下预应力损失影响因素,首先从理论角度对锚下预应力损失的因素进行分析,然后采用广东省通用25 m小箱梁进行数据验证,根据数据验证获得的结果,拓展到对不同长度以及不同类型的预应力结构梁进行分析,最后再选择广东省通用30 m小箱梁进行建模分析,与数据验证结果进行对比。根据不同分析阶段的结果显示,采用25 m小箱梁进行的数据验证证明了理论分析的准确性,同时获取到预应力损失最大的单一影响因素为锚具变形、夹片回缩损失,占比达到81.0%,考虑最大单一影响因素后,对不同长度及不同类型的预应力结构梁分析中发现,梁型相同时,跨度越大,预应力损失相对会减小,而在跨度相同时,箱梁的损失程度比T梁结构要小,后续的建模计算分析验证了以上数据分析结果的准确性。文中计算分析得到的结论可为相关设计施工提供一定参考。

考虑环间接头影响的盾构隧道纵向变形简化解

为反映外荷载下盾构隧道相邻环间张开和错台,提出考虑环间接头影响的盾构隧道纵向变形简化解答。首先,引入纵向梁-弹簧模型模拟盾构隧道纵向受力变形,其中采用Timoshenko短梁考虑隧道环段变形,引入转动和剪切弹簧分别模拟环间接头转动与错台。其次,构建弹性地基上纵向梁-弹簧模型的有限差分方程,以解决环间接头-管环非连续变形求解问题,并推导外荷载下既有盾构隧道的纵向变形公式。最后,建立新建隧道上穿和下穿引起既有盾构隧道的纵向变形解答,并与新建隧道上、下穿越工程案例及现有理论方法对比验证。研究结果表明:所提方法预测的隧道位移与Timoshenko连续梁模型,协同变形模型和实测数据均具有较好的一致性,但所提方法得到的环间错台略低于Timoshenko梁模型和协同变形模型;所提方法可考虑环间接头的影响,得到的隧道位移曲线呈现既不光滑也不连续的特征,其中环段变形以刚体位移为主,而环间接头主要发生转动和错台;而基于现有理论所得盾构隧道纵向位移均为连续曲线,无法反映环间接头的真实转动与错台位移。

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明:PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。

叠合板底板弯折钢筋与附加钢筋连接试验研究

为研究边缘叠合板U型钢筋和叠合区域预制底板钢筋弯折高度的影响,进行了1个现浇板和4个叠合板受弯性能试验,对比分析了试验板的裂缝发展、破坏模式、挠度、承载力以及钢筋应变情况.结果表明:配置U型钢筋的叠合板承载能力和变形能力与现浇板接近,U型钢筋的销栓作用限制了裂缝沿叠合斜面的发展;预制底板钢筋采用90°弯折措施的叠合板在叠合区域根部开裂以后,随着荷载的加大,叠合板的裂缝宽度沿叠合斜面发展很快,不利位置出现在板的叠合斜面处,导致叠合板承载能力和刚度降低;预制底板90°弯折钢筋叠合板在破坏时,叠合斜面根部位置钢筋达到了屈服强度,表明底板钢筋弯折构造措施可以让钢筋充分发挥性能.最后,提出了采用预制底板90°弯折钢筋边缘叠合板的设计建议.

随州公共活动中心结构设计

随州公共活动中心是体型复杂的多馆合一式综合性城市公共建筑,具有平面单向超长、质量分布明显不对称、大跨度、大悬挑、顶板大开洞等特点。在对该结构体系进行了重难点分析的基础上,采用现浇预应力钢筋混凝土框架+屈曲约束支撑的减震结构体系,利用屈曲约束支撑解决平面单向超长造成的扭转,同时使结构形成多道抗震防线;大跨度楼盖采用预应力密肋楼盖控制结构高度;针对顶板大开洞的嵌固端问题提出了具体的加强措施。提出了针对该类结构的BRB布置及减震参数设计,通过有限元数值仿真分析论证了BRB的减震效果。针对超限情况提出了抗震性能目标及抗震措施。

预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点抗震性能试验研究

预应力混凝土框架结构具有较好的抗裂性能和较高的承载能力,但在实际工程中,裂缝控制要求较为严格,容易出现预应力混凝土框架梁端配筋过多,进而导致梁端承载力过剩,难以实现“强柱弱梁”的抗震设计原则。针对这一问题,提出3种不同连接形式的预应力混凝土梁-型钢混凝土柱节点,通过6个预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点试件的低周反复加载试验,研究抗裂等级(影响梁预应力筋数量)、梁柱节点形式对节点破坏形态、滞回曲线、延性、刚度退化等影响规律。研究结果表明:3种不同连接形式的6个试件均发生了“梁端弯剪破坏”,而节点和柱破坏轻微,预应力混凝土框架节点通过使用型钢混凝土柱实现了“强柱弱梁”的抗震设计目标,试件延性和耗能能力较好;二级抗裂的节点试件强度退化、割线刚度退化较三级抗裂更快,抗震性能稍差;三种形式的节点中,形式2节点的强度退化、刚度退化较慢,抗震性能较好,且施工方便。

底部填芯多节段预制拼装空心桥墩抗震性能试验研究

为提高预应力连接预制节段拼装桥墩的抗震性能及施工便捷性,设计了一种底部填芯多节段预制拼装空心桥墩并进行了抗震试验研究。提出了该新型预制节段拼装桥墩填芯高度设计方法,设计了底部填芯预制节段拼装桥墩缩尺模型并开展了拟静力试验测试。基于试验结果分析了该新型桥墩在水平循环往复作用下的裂缝发展过程、失效模式、滞回性能、延性性能、耗能能力及桥墩接缝的开口大小等抗震性能。研究结果表明:所发展的底部填芯多节段预制拼装空心桥墩的失效模式为底部节段混凝土局部压溃,但范围较小,所提填芯高度的设计方法可行,可以使桥墩实现预期失效模式。该新型桥墩具有较小的残余位移、优异的耗能能力与延性性能,这表明此桥墩具有优异的抗震性能。

自复位梁-柱节点的耗能与复位能力协调关系研究

目的 研究自复位梁-柱节点(SCBCJ)的耗能与复位能力间协调关系,提出简化设计方法,从而实现SCBCJ耗能器与预应力筋的合理配置。方法 建立了SCBCJ的理论恢复力模型,对该类节点的复位与耗能能力协调关系展开研究,通过有限元分析验证了简化设计方法的可行性。结果 节点的耗能能力随着复位耗能比R的增大而增加,复位能力随着R的增大而减小;在循环荷载下,SCBCJ滞回曲线呈“旗帜”型,无残余变形,耗能能力较强。结论 所建立的协调关系表达式可以表征SCBCJ耗能与复位能力的协调关系,提出的简化设计方法实现了SCBCJ的耗能与复位能力的合理匹配,解决了设计时耗能器与预应力筋配置问题。

轴力对预应力高强混凝土管桩抗震性能的影响

目的研究轴力和往复荷载作用下预应力高强混凝土管桩的抗震性能,为预应力高强混凝土管桩的设计和实际工程应用提供参考依据。方法应用ABAQUS有限元软件对预应力高强混凝土管桩进行有限元模拟,并与已有试验结果对比,两者吻合良好,验证了模型的准确性。在此基础上,研究轴压比和有无普通钢筋及普通钢筋直径对预应力高强混凝土管桩滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力的影响。结果配置普通钢筋可以提高预应力高强混凝土管桩的承载能力和延性,对刚度影响不大;随着轴压比的增加,预应力高强混凝土管桩的承载能力逐渐提高,但延性变差,轴压比为0.45时,预应力高强混凝土管桩发生脆性破坏。结论配置普通钢筋可以有效改善预应力高强混凝土管桩的抗震性能,预应力高强混凝土管桩的轴压比不宜超过0.3。

折线先张预应力混凝土梁钢绞线锚固区疲劳受力性能试验研究

探索提高折线先张预应力混凝土梁锚固区疲劳受力性能的策略与方法,分析锚固区的受力特性和常见疲劳问题,提出了多项优化策略,包括材料选择、结构设计、施工工艺改进和疲劳性能监测等方法。策略实施能够有效延长锚固区的疲劳寿命,减少应力集中和裂缝扩展速率,提高结构整体的安全性和耐久性。优化材料性能、创新结构设计方案,探索智能监测技术的集成应用,全面提升预应力混凝土结构的长期性能。

川渝地区低损伤自恢复混凝土框架结构节点设计及抗震性能优化分析

针对川渝地区地震多发的情况,提出一种基于低损伤自恢复预制混凝土(SRPC)的新型框架节点,并采用模块化轻钢减震器对框架节点抗震性能进行优化。对SRPC框架节点进行伪静力试验和数值模拟,分析不同尺寸轻钢减震器(MT12、LT12、LT14、LT10)优化下SRPC框架节点的抗震性能。结果表明:新型SRPC框架节点具有出色的低损伤自恢复能力,抗震性能良好;采用模块化轻钢减震器对SRPC框架节点进行优化能显著增强结构的抗震性能,减震器尺寸对结构基底剪力有显著影响,MT12减震器方案在多数地震场景下展现出更为优异的抗震性能。

双线矩形顶管上穿施工对地铁盾构隧道影响分析

针对新建矩形顶管上穿作用下盾构隧道结构受力和变形特点认识不足的问题,以双线矩形顶管综合管廊上穿地铁盾构隧道工程为背景,通过建立三维有限元模型,研究既有盾构隧道在双线矩形管廊上穿施工诱发下的管片及其接头变形机制.首先,构建接头受力-位移的关系模拟管片间接头的受力变形过程,并以管环承载性能足尺试验验证其有效性.然后,依托工程实例,进一步建立盾构隧道结构-地层三维有限元模型.最后,对比现场监测和数值模拟的结果,全面分析盾构隧道纵向变形、环间错台和接头剪力等规律.研究结果表明:首次穿越的综合管廊诱发的盾构隧道隆起占据主导,而二次穿越的低位箱涵对最大隆起量贡献仅为9%;主要穿越区内管环呈现竖椭圆化收敛变形,拱顶隆起位移最大,分别为拱腰和拱底的1.15倍和1.35倍;盾构隧道沿纵向的隆起曲线呈现“阶梯状”,隆起位移主要以管片环间受剪切产生的错台为主,其中拱顶错台量最大,为拱腰和拱底的1.1倍和2倍;穿越影响区内管片环间接头剪切力呈现非均匀分布,拱顶和拱腰遭受较大剪力,而拱底所受剪力最小;穿越区边缘位置管片环间接头剪切力最大,约为穿越中心区管片环间接头剪切力的2.6~2.8倍.相关研究成果可为新建隧道上穿盾构隧道保护与监测提供支持.

PC梁桥弯曲孔道摩阻预应力损失公式辨析

桥梁设计规范公式在弯曲孔道摩阻预应力损失的计算和理论基础上存在不合理性,以该公式为依据,结合最小二乘法识别出的孔道摩阻系数值得商榷。基于弹性体赫兹接触理论,通过考虑预应力钢束与弯曲孔道壁间接触应力、摩擦力耦合作用,设接触应力为非均匀分布形式,推导新的弯曲孔道摩阻预应力损失表达式。结合LM算法原理,运用Matlab进行程序设计,以多篇文献试验数据为输入参数,实现桥梁孔道摩阻系数识别,依据本文表达式识别出的摩阻系数值较规范公式识别值更符合设计推荐范围;通过实桥弯曲孔道摩阻预应力损失试验,对比了本文所推表达式得到的有效预应力与实测值及规范公式计算值间的误差,结论表明规范公式计算结果偏大,而本文表达式所得结果更接近实测值。

预应力UHPC-NC组合梁结合面徐变剪应力分析

在恒载应力作用下,预应力UHPC-NC组合梁因两种材料不同的徐变特性及加载龄期的差异导致结合面产生徐变剪应力,分别采用解析法和有限元法对结合面徐变剪应力进行分析。在解析法中,用三角级数表示UHPC-NC结合面的应力分布,基于结合面上的变形协调,利用最小余能原理推导出结合面徐变剪应力计算公式。在有限元法中,将组合梁UHPC层与NC层均划分成四边形平面应力单元,对结合面则采用等效杆单元模拟。以T形截面预应力UHPC-NC组合梁为例进行计算方法的验证,两种方法的计算结果吻合良好,且研究发现徐变剪应力最大值位于梁端;在此基础上对影响结合面徐变剪应力分布的UHPC层压应力、梁高、计算龄期、环境年平均相对湿度等参数进行分析,结果表明:结合面徐变剪应力最大值随着UHPC层压应力、计算龄期、环境年平均相对湿度的增大而增大,但基本不随梁高变化;结合面徐变剪应力最大值的位置随着梁高的增大而逐步向跨中靠近,其他因素不影响应力最大值的位置。研究结果可为UHPC-NC组合梁结合面的抗剪设计提供参考。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

昆明长水国际机场T2航站楼结构设计关键问题探讨

昆明长水国际机场T2航站楼面临高填方边坡、高抗震设防烈度、高铁下穿等多项复杂条件,给结构设计带来诸多挑战。在简单介绍T2航站楼结构体系基础上,从场地、隔震、振动控制和钢屋盖等四个方面对结构设计的关键问题进行了探讨,并给出了解决问题的途径。得出如下结论:复杂场地条件下的地震动参数应通过三维建模条件下的场地地震反应分析确定;高填方边坡在地震下的稳定性应结合拟静力法和时程分析法进行分析;不等标高基底隔震时,隔震层层间位移角限值应以控制罕遇地震下的支座变形为目标来确定;超长结构隔震应采取措施缓解混凝土收缩和温度效应对隔震支座变形的影响;混合使用不同竖向频率的隔振支座解决高铁运行导致的结构振动是可行的;树形柱分枝角度对柱的受力效率影响明显;与大跨屋盖相连的单索幕墙结构可通过自平衡方式减小索拉力对屋盖的作用。