L形内置钢板混凝土组合剪力墙抗剪性能分析

为揭示L形内置钢板混凝土组合剪力墙的工作机理并提出其抗剪承载力计算公式,首先建立了非线性有限元模型,并通过试验结果进行了验证。在此基础上研究了高宽比、轴压比、钢板厚度、混凝土强度、翼缘长度等参数对剪力墙抗剪性能的影响。最后,提出了剪力墙的抗剪承载力计算公式。结果表明:剪力墙在受力过程中,腹板是主要受力构件;随着高宽比的减小,剪力墙的抗剪承载力和初始抗侧刚度增大;随着轴压比的增大,剪力墙的抗剪承载力增大,但当轴压比超过0.5时,抗剪承载力开始降低;将所提出的剪力墙抗剪承载力计算公式与现有的计算公式相比,计算结果误差较小,可以为工程应用提供参考。

氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面抗剪性能试验

为探究氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面抗剪性能,开展干湿循环(0 d、60 d和120 d)不同沟槽形状(矩形、正梯形和倒梯形)的单搭接拉伸剪切试验,研究失效模式和断裂能的变化及影响最大剪应力的因素,结合试验结果推导了考虑干湿循环的界面黏结滑移本构方程,并通过数值模拟验证其有效性。结果表明:随干湿循环进行,表面开槽法失效模式由CFRP断裂破坏转变为剥离破坏;120 d界面断裂能下降量较未开槽法减少60.04%~69.42%;正梯形组120 d最大剪应力相比其他表面开槽形状提升7.18%~9.48%。表面开槽法在氯盐干湿循环作用下具有较好的抗剪性能,建立的界面本构劣化方程适用于氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面黏结性能的分析和模拟。

基于多物理场耦合的大气环境下碳钢点蚀演化及速率预测模型

为揭示大气环境下碳钢点蚀演化规律,基于电化学腐蚀机理,耦合三次电流分布、物质传递和变形几何多物理场建立碳钢点蚀演化的数值模型。基于此,分析pH值、NaCl浓度和相对湿度(Relative humidity,RH)对点蚀速率的影响并建立点蚀速率预测模型。研究表明:点蚀形态由初始圆锥形向半球形转变,最后发展成圆柱状;pH值处于6.0~7.0范围内,碳钢点蚀速率出现明显下降,最大降幅为23.96%;NaCl浓度在0.5%~1%(质量分数)时,增加NaCl浓度对点蚀速率提升明显,最大增幅为10%;碳钢点蚀速率在RH为72%~77%内存在极值;点蚀速率预测值与试验值误差在5%以内。以上表明本工作建立的数值模型和预测公式可用于碳钢点蚀演化和速率预测。

基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

数字孪生在空间结构生命周期管理中的应用与挑战

数字孪生是推动空间结构生命周期数字化、智能化管理的关键技术.为实现空间结构生命周期的智能管理,首先,分析数字孪生在“面向对象”和“面向过程”中的含义,给出基于数字孪生的空间结构生命周期管理新内涵;其次,分析空间结构在设计、建造和运维等结构生命周期管理各阶段的应用范式,以此建立数字孪生驱动的空间结构应用架构;最后,对数字孪生在空间结构生命周期管理应用中存在的挑战进行阐述和展望.研究表明,数字孪生是空间结构生命周期管理的技术保障,而高保真孪生体是实现数字孪生功能的重要前提.

纤维布加固墩接木柱轴压试验

为探究外包纤维增强复合材料(FRP)加固墩接木柱的加固效果和工作机制,考虑不同纤维布和不同墩接方式等因素影响,开展10根墩接木柱的轴压加载试验。对比分析3种FRP布(AFRP,BFRP,CFRP)、4种不同墩接方式(巴掌榫、刻半榫、抄手榫和直榫)下加固柱的破坏模式和力学性能。结果表明:未采用FRP布加固的传统墩接柱表现为拼接缝木材开裂和开裂后的墩接区木材压屈折断,而FRP布加固后,墩接区整体性良好,破坏主要发生在墩接口,表现为木材压溃和纤维布褶皱;传统墩接柱承载力仅恢复至42%~69%,刚度恢复至43%~65%;FRP布加固后,轴压承载力可恢复至完好木柱的75%~100%,刚度可恢复至66%~107%,延性提升24%~96%,加固柱轴压性能和变形能力得到有效的恢复或提高,且刚度退化不明显;此外,有限元仿真得到的荷载位移曲线及力学指标与试验结果吻合良好。FRP加固墩接木柱的轴压力学性能良好,可为传统木结构建筑的修缮和木柱的墩接加固提供借鉴和参考。

BFRP模壳不排水加固RC墩柱恢复力模型

为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。

内置薄钢板的纤维复合材料接头连接性能

为研究内置薄钢板的纤维复合材料接头的连接性能,对该连接接头结构展开单轴拉伸试验.采用ABAQUS重点对影响连接性能的端径比(E/D)、边径比(S_(W)/D)、列径比(S/D)和孔径厚度比(D/t)等几何连接参数进行研究.研究结果表明:内置薄钢板的纤维复合材料连接接头相较于无内置钢板的纤维复合材料连接接头,具有更大的刚度,峰值荷载和峰值位移分别提升约50%和58%,孔周应力集中现象有所降低,改善了破坏模式,表现出较好的承载能力与延性性能;几何连接参数对连接接头的承载能力和失效模式有较大的影响,为提高连接效率,建议选用参数S_(W)/D≥2、E/D≥4、4≤S/D≤5、1.6≤D/t≤2.

基于声发射多参数耦合的木材裂缝检测方法

为及时了解木材的损伤情况,需对木材进行损伤评价,而木材裂缝深度是评价木材损伤的重要指标之一,其量测方法是一大难点,亟待解决。基于声发射参数(峰值、频率重心、能量)在杉木裂缝中的衰减规律,应用加权平均法对声发射参数进行归一化处理,提出了基于声发射多参数耦合的裂缝深度检测方法。结果表明:声发射峰值、频率重心、能量在木材存在裂缝与无裂缝的交界面会发生突变,且所提的基于声发射多参数耦合的综合指标值在交界面大于设定阈值,能有效检测木材的裂缝深度。

大跨悬索桥损伤定位的自适应概率神经网络研究

由于概率神经网络(PNN)以贝叶斯概率方法描述测量数据,因而PNN在有噪声条件下的结构损伤检测方面,具有巨大的潜力。而PNN中高斯核函数的宽度,严重影响网络的泛化能力,本文提出了一种运用自适应PNN进行复杂结构的损伤定位研究方法,并与传统PNN对大跨悬索桥的损伤定位进行了仿真性能比较;同时讨论了噪声程度、特征向量简化对损伤识别精度的影响。研究发现,运用自适应PNN进行损伤定位,不仅性能优于传统PNN,而且进行特征向量简化时,可以提高损伤定位的识别精度。

钢-混凝土组合梁疲劳性能的有限元分析

目的为提高组合梁的抗疲劳寿命,研究组合梁疲劳性能.方法采用ANSYS软件包对组合梁的疲劳性能进行数值模拟与研究,通过建模对其施加疲劳荷载,计算具有不同配筋率和混凝土抗压强度的7根组合梁应力幅和疲劳寿命,得到了相应的S-N过程曲线,并与组合梁的试验结果和国际相关规范进行了比较.结果混凝土抗压强度从36.4 MPa提高到41.8 MPa,疲劳寿命提高了1.48倍;其他条件相同的情况下,应力幅提高9.9 MPa,试验和有限元计算疲劳寿命提高12.8万次和24万次.结论配筋率、混凝土强度和应力幅值是影响组合梁疲劳寿命的主要因素,配筋率比混凝土抗压强度影响更显著.

基于神经网络的桁架结构优化设计

阐述了基于神经网络的结构优化设计原理 ,提出了基于神经网络的结构优化设计的模拟退火算法 ,为了提高模拟退火算法的收敛速度 ,提出了改进的惩罚算子计算公式·用两个桁架结构的优化设计算例验证了所提方法的有效性与准确性·研究结果表明 ,该方法较之其他优化方法更准确 ,更有效·

外包钢轴压短柱的试验研究与性能分析

本文简要地介绍了外包钢混凝土组合结构的特点和研究意义，并在试验的基础上，对混凝土标号、纵向配筋率及配箍间距对柱的工作性能的影响进行了研究，最后与钢筋混凝土柱进行了对比。

高温后方钢管混凝土双向偏压构件试验

为了更好地对高温作用后钢管混凝土的残余力学性能进行评估(特别是双向偏心构件的力学性能),为制订火灾作用后钢管混凝土的残余力学性能鉴定标准积累素材.笔者对恒高温作用后方钢管混凝土双向偏压构件的力学性能进行了15个试件的试验研究,设计了专用的双向偏心受压加载装置,并对影响构件残余力学性能的因素进行了试验分析.研究发现,高温后方钢管混凝土双向偏压构件仍有较高承载力,较好的延性,影响承载力的主要因素是温度.

基于EEMD与FastICA的损伤异常识别与定位

为了准确地提取结构损伤异常信息,消除小波奇异值分解时存在需要特定的小波基和分解层数以及经验模态分解(EMD)方法存在诸如虚假模态混叠等问题,提出一种基于改进的总体平均经验模态分解(EEMD)与快速独立分量分析(Fast ICA)相结合的提取结构损伤特征并进行识别与定位的新方法。首先,通过EEMD对结构动力响应信号进行预处理并用Fast ICA提取出包含损伤信息的特征分量对结构响应异常进行识别和初步定位;然后,计算归一化的源分布向量(NSDV)的最大值,并根据该最大值精确定位结构损伤。最后,通过框架数值算例和试验进行了所提方法的验证,结果表明该算法能够较好地进行结构损伤异常的识别与定位。

基于BP神经网络和D-S证据理论的损伤识别方法

目的有效利用结构健康监测系统中的多源传感器数据信息,进而提高复杂结构健康状况的正确诊断率.方法将BP神经网络与数据融合理论中的证据理论有机融合,提出一种决策级数据融合损伤识别新方法.为了验证所提方法的有效性,用1栋7自由度剪切型建筑模型的6种损伤进行了检验.结果研究发现,将BP网络和D-S证据理论相结合的综合诊断模型,可以有效地提高一些损伤模式的诊断率,具有良好的适应性.结论笔者所提方法优于单一信息建立模型的识别能力,表明它具有较好的容错性和识别精度,用于健康监测和损伤检测是可行的、有效的.

易损性分析在结构抗震及健康监测中的应用

为了有效地对日见增多的大型复杂结构进行日常管理和减少各种灾害的损失,从结构易损性的概念、基本原理入手,分析总结了易损性分析在结构抗震、桥梁抗震设计中的计算方法及其应用进展,并对各种方法的优劣进行了评述;对易损性分析在结构健康监测系统开发及传感器优化布设中应用的可行性进行了详细论述,并对其近期发展和应用情况进行了介绍;最后对易损性分析的发展前景进行了展望。

基于FBG应变测量的古建筑木梁变形监测方法

针对传统测量方法在古建木梁实际变形监测中存在的不足,本文基于光纤布拉格光栅(FBG)应变测量技术结合构造函数法提出一种古建筑木梁挠度变形监测的新方法。该方法考虑了木梁两端榫卯连接半刚性支座、支座沉降和原木梁截面不规则三个因素,推导了应变测量结合构造函数法的古建木梁挠度计算公式;建立有限元仿真模型,得到所提方法在木梁监测中的最优传感器布设数量,并探讨了在实际工程中的适用范围;通过对木构架梁进行了静力加载试验来验证该方法的有效性,并分析支座沉降与截面不规则对挠度变形的影响程度。研究结果表明,本文所提的方法适用于半刚性支座的木梁,能够消除支座沉降与截面不规则的影响;该方法适合用于跨高比大于20的在役古建筑木梁挠度监测,仅需在5个位置布设FBG应变传感器即可满足精度的要求;支座沉降相对于截面不规则而言,其对挠度变形影响较大,且影响程度与加载模式无关。

基于模态指标与数据融合的钢管混凝土拱桥损伤识别

为了提高大型结构的损伤诊断率,提出一种基于模态指标和数据融合的结构损伤识别方法.根据结构振动响应,首先利用多种模态损伤指标,对钢管混凝土拱桥的损伤位置进行初步诊断,然后利用所提出的加权平均法,对多种模态损伤指标进行融合计算,最后根据峰值方法得到拱桥的损伤位置。为了验证所提方法的可行性和有效性,对一双跨下承式钢管混凝土拱桥进行了单损伤和多损伤模拟,同时考虑了噪声等环境因素对识别结果的影响,并与单一损伤指标识别结果进行了比较。结果表明,所提出的损伤识别方法能够对钢管混凝土拱桥的损伤进行定位,它明显优于单一损伤指标的识别结果。

基于概率神经网络的悬索桥损伤定位研究

概率神经网络 (下称PNN)以贝叶斯概率方法描述测量数据 ,因而PNN可以在有噪声情况下进行结构损伤检测·提出了运用传统PNN和自适应PNN进行结构损伤检测的方法与基本原理 ,并分别用两种PNN模型进行了悬索桥的损伤定位研究 ,还讨论了测量噪声对识别精度(IA)的影响·研究发现 ,运用自适应PNN进行损伤定位效果极大地优于传统PNN ,且随着噪声程度的增大 。