波纹钢结构高温压弯性态数值模拟与理论分析

通过建立有限元模型的方法,对波纹钢结构在高温下的压弯性态进行研究,并结合理论设计方法提出了波纹钢结构N-M-T(轴力-弯矩-温度)曲面。研究结果表明:波纹钢结构受力变形与破坏特征与常温时基本一致,但高温下结构的初始刚度和极限荷载均有所降低;温度低于500℃时,温度升高对波纹钢结构力学性能影响并不明显,超过500℃时结构力学性能迅速劣化;根据波纹钢结构截面(N,M,T)坐标点与N-M-T曲面的相对位置关系,可初步判断此时结构的安全性。

考虑渐进灾变特性的高拱坝变形性态诊断方法

针对高拱坝变形性态诊断已有方法的局限性,考虑变形失稳过程的渐进灾变特性,结合现代坝工学、力学和数学理论,提出了一种新的诊断方法。该方法在表征水压、温变和时效变形的基础上标定高拱坝的弹性变形状态,借助信息熵理论建立个体诊断指标,依据投影寻踪法优化获取个体贡献度,据此构建群体诊断指标,并基于典型小概率原理拟定诊断控制值,提出了群体正常、群体基本正常、个体异常、群体异常、群体恶化的诊断准则。工程实例检验结果表明,该方法有效地刻画了渐进灾变过程,适用于尚未遭遇最不利荷载的情况。

二河新闸工程金属结构安全性态研究

二河新闸工程共10孔,采用弧形钢闸门,配卷扬式启闭机。本次闸门与启闭机安全性态检测时对边孔、中孔及使用频率高的闸孔进行全部检测。根据闸门调度情况对3号闸孔、6号闸孔、9号闸孔进行现场安全检测,为今后工程的水工金属结构维修养护提供基础。

物理信息双驱动的长距离盾构隧道结构纵向力学性态智能诊断方法

针对目前盾构隧道纵向结构安全诊断面临的瓶颈,提出了一种物理信息双驱动的隧道纵向结构力学性态智能诊断方法。通过将表征隧道纵向结构力学性态的物理方程嵌入物理神经元中,利用实测数据作为信息神经元综合构建了物理信息双驱动的神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)模型,可实时更新反演盾构隧道结构参数、周围地层参数以及荷载分布规律,继而正演求解隧道的纵向结构力学性态。将反演得到的参数进一步用于其他隧道段的分析,以实现长距离盾构隧道结构纵向智能诊断。算例与工程实例应用表明,提出的PINNs模型能有效求解隧道结构纵向问题,且相较传统的纯数据驱动的深度神经网络(deep neural network,DNN)模型,PINNs模型表现出了显著的泛化能力与鲁棒性,具有十分可观的工程应用前景。

土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型与预测结果解释

针对现有土石坝渗流数值模拟方法计算效率较低、难以实时分析大坝渗流性态,而现有基于机器学习算法建立的代理模型又存在模型可解释性较差的问题,提出土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型,并基于Shapley加性解释(SHapley Additive exPlanation,SHAP)理论对预测结果进行解释。在采用多地质体自动建模方法和CFD技术对大坝渗流场进行计算分析的基础上,基于改进的天鹰(Improved Aquila Optimization,IAO)算法优化极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)集成学习算法中的n_estimators、max_depth和learning_rate等超参数,进而建立基于IAO-XGBoost集成学习算法的大坝渗流性态指标预测模型,以揭示上下游水位和坝基地层渗透系数等输入特征变量与渗流性态指标模拟值间的复杂非线性映射关系。进一步地,将IAO-XGBoost集成学习算法与可解释机器学习框架SHAP理论相结合,挖掘影响大坝渗流性态指标预测结果的关键特征,并解释特征变量对渗流性态指标预测的影响。案例研究表明,IAO-XGBoost具有较高的预测精度,相比于IAO-GBDT、IAO-RF、IAO-DT和IAO-SVR算法,其预测精度分别提高了0.52%、11.64%、37.21%和25.07%;且相比于IAO-XGBoost、IAO-GBDT和IAO-RF算法的特征重要性分析方法,SHAP理论具有更强的模型可解释性,提高了预测结果的可信度。

考虑SSI效应的基础隔震框架结构抗震性态水平分析

目前针对于基础隔震结构的性态水平研究往往基于刚性地基假设,未考虑SSI效应对结构损伤的影响。因此,为研究柔性地基上小高宽比基础隔震结构的抗震性态水平,本文以拟建结构为背景,利用ABAQUS有限元软件建立该小高宽比基础隔震结构建筑物的有限元计算模型,依据相关规范规定,选取El‑Centro波、Kobe波和卧龙波,通过改变土体等效剪切波速设计扩展出5种场地,分析了地震动特性、场地条件以及输入地震动加速度峰值对该结构地震反应的影响规律,对该结构的损伤程度进行了统计分析。结果表明:柔性地基上随结构‑土体相对刚度比的增大,基础隔震结构的上部结构损伤和隔震层损伤均增大,且上部结构的损伤明显滞后于隔震支座损伤,IV场地在同等条件下损伤最严重;中长周期地震波对于隔震结构损伤影响较大;选取了层间位移角、隔震层位移作为抗震性态水平的量化指标,基于计算结果,本文初步给出了两类指标与结构‑土体相对刚度比的预测公式,提出了不同类别场地下小高宽比基础隔震结构的抗震性态水平划分及其破坏程度的物理描述。

基于ANSYS的大型渡槽地震动力结构性态分析

大型渡槽广泛应用在长距离输水工程,不少渡槽会穿于地震高烈度地区。为了提高渡槽的抗震性能及优化渡槽结构,需要对渡槽不利部位的特征点进行抗震动力计算。文章首先计算了渡槽结构的自振特性,采用了附加质量法模拟动水压力,结合规范要求的反应谱构造了人工波的地震动输入,分析了槽身侧墙和底板动力响应的最值点的变化特性。由工程案例可知:槽身侧墙的中间高度较为容易出现破坏,槽身底板在跨端部位较跨中处更容易出现破坏。该研究方法可为同类大型渡槽的动力分析提供范例指导。

某工程混凝土沥青心墙坝坝基应力性态及补救方案分析

基于有限元法对运行期坝基防渗墙轴线向下游偏移时的应力性态及产生的不利影响进行数值分析,并提出补救措施及参考临界值。结果表明,当轴线不发生偏移时,坝基防渗墙仅受到弯矩作用而产生局部拉应力,但影响不大;当轴线向下游偏移且偏移量小于30 cm时,坝基防渗墙受到压力与弯矩的共同作用,出现应力集中现象并产生不利影响。在不做其他处理情况下,轴线不发生偏移及偏移量小于15 cm时可暂不处理;轴线向下游偏移量超过15 cm且不大于27 cm(实测最大偏移量)时,在后续施工中需将混凝土基座向下游拓宽至少20 cm,以减少坝基防渗墙拉应力极值使应力集中现象减弱,达到改善坝基防渗墙应力性态的作用。有限元模拟为坝基防渗墙偏心时的安全性评价和处理措施提供了借鉴。

高中数学学科核心素养的培养在“变与不变”中变化和提高——以2018年-2022年高考数学全国Ⅱ卷(文科)函数性态分析题为例

高中数学学科核心素养在必备知识、关键能力和学科素养等方面如何呈现,是高中数学教学过程中必须思考的问题.在分析2018年-2022年全国Ⅱ卷文科高考试卷中函数性态分析内容及解题思路的基础上,对高中数学的“教”与“学”在“变与不变”中变化和提高的过程进行思考,在具体教学过程中在必备知识、关键能力和学科素养等方面如何呈现数学学科的核心素养,本文以2018年-2022年高考数学全国Ⅱ卷(文科)函数性态分析题为例,进行了思考和分析.

高中数学函数性态在不等式证明中的应用

不等式证明作为高中数学常见题型,具有出题形式多样、综合性强的特点,对学生的思维品质、运算能力有较高的要求.从解题的角度而言,不等式证明的切入点有很多,其中,函数性态是最常见的切入点之一.性态指性质、状态,函数性态即函数所具备的性质、状态.函数的分类虽然多样,但函数性态则是所有函数共同具备的,换言之,函数性态为我们从本质上去理解函数提供了一个切入点.诸如单调性、奇偶性等函数性态在不等式证明中有着广泛的应用价值,不仅可以起到化繁为简,提高解题效率的作用,也能推动数学整体学习,培养和发展学生的数学思想.

基于性态的抗震设计理论和方法的研究与发展

基于性态的抗震设计理论和方法是目前世界各国学术界和工程界广泛关注的课题。本文从性态设 计的理论框架、地震设防水准、结构抗震性态水准、结构抗震设计方法等四方面评述了国内外的研究和 发展状况，并提出了若干值得重视的问题。

基于性态的非结构构件抗震设计初探

基于性态的抗震设计在国际上已被广泛采用,它被认为是未来抗震设计的主要指导思想。但是现行的基于性态的抗震设计主要针对的是结构构件的性态设计,对非结构构件的性态设计考虑不足,而非结构构件基于性态的抗震设计是完整实现整体建筑结构"基于性态抗震设计"的组成部分。首先对非结构构件的分类进行了重新梳理;分析了不同类别非结构构件的震害表现,总结了非结构构件的破坏模式及震害反应特征,并对相应的控制指标进行了说明;在此基础上,尝试给出了考虑非结构构件的建筑抗震设防目标,绘制了相应的非结构性态目标矩阵;最后,将整体建筑结构的性态目标进行了分解,以期为完整地实现包括结构、非结构的建筑整体的抗震性态设计框架奠定基础。

村镇建筑基于性态标准的地震易损性分析

针对目前村镇建筑与城市采用统一抗震设防标准、不考虑其在不同地域社会经济发展水平方面的差异及村镇地区阶层之间收入差距的实际情况,引入基于性态抗震设防思想,将村镇建筑分为农村、乡镇、县城三个层次,在制订的基于性态抗震设防标准的基础上,进行相应的地震易损性分析。建立相对于不同性态标准和目标(不同层数、构造措施、砖砌体强度和砂浆强度)的18种典型砌体结构模型。运用蒙特卡洛法考虑地震动和砌体结构模型的随机性,运用MATLAB程序进行非线性计算,通过对大量数据的回归分析,得出不同性态标准砌体结构模型的地震易损性曲线。结果表明:按照农村、乡镇、县城三个层次不同性态设防标准设计的村镇结构,在将来可能遇到的地震中将会出现不同的震害表现,验证了将村镇地区分三个层次研究其抗震设防的合理性。

基于性态的磁流变智能隔震结构设计研究

针对磁流变智能隔震结构的减震特点,提出了一种基于性态设计的抗震设计方法。该设计方法对结构在不同烈度下地震反应,设定了不同的性态设计水平和相应的性态设计指标,并给出了完整的设计过程。设计算例证明,按此设计过程设计出的磁流变智能隔震结构,满足给定各性态设计水平下对不同地震反应下的设计指标限值要求,设计结果达到了安全合理的抗震设计要求,因而证明该设计方法是可行和有效的。

结构抗震性态谱的确定方法

为了克服反应谱无法反映性能目标对地震的需求,提出了性态谱的新概念。以地震地面运动数字记录为输入,计算单自由度体系最大地震加速度的统计平均值。在三维坐标中,根据性能目标,建立地震需求和结构周期、弹塑性状态的函数关系。获取具有统计意义的、按照地震波分类的弹性和弹塑性性态谱,研究了性态谱特征和谱曲线规律,拟合了弹性和弹塑性性态谱的设计公式,并对拟合公式进行了验证。性态谱为多目标抗震性能设计提供了新途径。

四川地区抗弯钢框架结构基于性态的地震易损性分析

为研究四川地区抗弯钢框架结构在设防烈度提高情况下的地震易损性能,按上一代抗震规范设计了5层、10层、15层在四川地区建造的3个抗弯钢框架结构,考虑了钢材强度、弹性模量、层高及跨度等主要参数不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了3组40个抗弯钢框架结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的40条地震记录反映地震输入的不确定性,并分别同3组40个抗弯钢框架结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得3组40对抗弯钢框架结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的钢框架结构的性态水平,建立了以结构第1周期谱加速度SA表征的抗弯钢框架结构在不同性态水平下的地震易损性曲线,评估了原地震水准及地震水准提高情况下钢框架结构的抗震性能。此外,还建立了对应于现行抗震规范规定的多遇及罕遇地震水准结构层间位移角限值水平下抗弯钢框架结构的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后震害预测提供参考。

基于自适应统计模型的大坝变形性态预测

对于不同的监测数据,往往需要构建不同的统计模型,单一统计模型在面对不同情况时往往具有较差的鲁棒性。基于这一问题,本文提出了一个自适应统计模型构建框架。在四个基准统计模型的基础上,借助于一种权重选择方法,构建了自适应统计模型。实例分析表明,本文提出的自适应统计模型不论是在均方误差上还是在相关系数上均优于4种基准统计模型。本文旨在为大坝变形性态的预测提供一种鲁棒性更好的解决方法。

基础隔震结构性态水准和性态目标的研究

以国内外有关结构性态水准和性态目标的主要研究成果为基础,参考国内的相关规范和标准,将基础隔震结构的性态分为5个水准:健康、亚健康、病态、生命安全和毁坏,并针对建筑不同使用功能的重要性提出了3个层次的设防目标:一般设防目标、强化设防目标、重点设防目标。同时,对基础隔震结构用设计基准期定义其不同功能类别,计算了设计基准期不同的三类建筑不同地震动水准的相当超越概率;提出了不同使用功能结构水平向减震系数与隔震后上部结构水平地震作用和抗震措施所对应的烈度分档建议值。最后,将基础隔震RC框架结构的设防目标进行了量化。

中高层砌块砌体结构性态水平分析

基于性态的抗震设计(以下简称PBSD,国内也称为基于功能的抗震设计)理论在实际抗震设计中的广泛应用有赖于对其概念的完善。目前由于对各种结构体系没有一个统一的划分结构性态水平的标准,影响了这一理论的应用。为此,通过一个1/4比例的十层砌块砌体模型结构的振动台试验结果,分析了谈模型结构在输入地震动下结构的破坏程度,根据结构的破坏程度及试验过程中模型的动力特性的变化情况,初步确定了该类型结构性态水平的划分方法,并给出相应于每一个性态水平的描述性态的物理量的取值。

高层基础隔震结构基于性态的抗震设防标准研究

随着隔震技术的发展,将该技术应用于高层建筑得到了广泛的关注;其中高层基础隔震结构基于性态抗震设防标准的研究还不十分充分。参考国内外相关通则及规范,以及国内学者对于基础隔震结构基于性态的设计方法的研究,依据基于性态的抗震设计理论,结合高层结构的特点,提出了适合高层基础隔震结构的设防标准。主要从三个方面进行研究,包括高层基础隔震结构的功能分类、性态目标及抗震设计类别;将高层基础隔震结构的性态分为五个水准:充分运行、运行、基本运行、生命安全、接近倒塌;最后将高层基础隔震结构的设防目标进行量化,为高层隔震结构的抗震设计提供了参考。