基于经验模态分解与Tikhonov正则化的梁桥影响线识别方法

挠度影响线、应变影响线能够完整地反映梁桥截面抗弯刚度,在获取梁桥实测时程响应过程中,车辆移动荷载作用下的梁桥响应掺杂了影响线信息和结构动力成分,并受到加载车辆的多轴效应干扰。为准确识别梁桥结构影响线,通过经验模态分解剔除梁桥实测数据中的动力成分,得到含有车辆多轴效应的梁桥准静态响应数据,结合采样频率与车辆轴距,建立了影响线识别的数学模型,将车辆多轴效应转化为单位集中荷载,进而采用Tikhonov正则化方法准确解得梁桥影响线的稳定解。通过建立1/2双轴车过简支梁桥与三跨变截面连续梁桥的数值仿真模型,提取车辆不同移动速度下简支梁桥跨中和三跨连续梁桥中跨跨中的挠度、应变时程响应,验证了基于经验模态分解与Tikhonov正则化识别梁桥影响线方法的可行性与有效性,准确地识别了梁桥结构算例的挠度影响线、应变影响线,并通过建立误差指标定量评价了影响线识别效果。研究还发现,梁桥影响线的识别效果随加载车辆速度的增大而降低。

淮北矿区大断面硬岩巷道炮掘与综掘联合掘进方法

为提高大断面硬岩巷道掘进速度,提出了一种炮掘与综掘联合掘进方法。即精确控制多级掏槽装药量,取消周边眼,全断面一次微差爆破,在巷道中部掘进断面积S≤16.0 m^2的槽腔;然后采用综掘机,扩展该槽腔至巷道设计断面。淮北地区采用该掘进方法,大断面岩巷掘进速度提高约40 m/月,巷道施工速度明显加快。

安徽省典型外墙免拆复合保温模板厚度的选择

为了确定安徽省典型外墙免拆复合保温模板保温层的合理厚度,以安徽省合肥市中铁四局机关大院北区拆迁改造项目为背景,结合安徽省当地的气候条件确定了外墙结构传热系数,对XPS板、EPS板和岩棉板模板3种保温材料进行了分析,分析结果表明,在相同的节能标准条件下,XPS板经济性能最好,且合理厚度为30 mm。

基于应变影响线的桥梁模型修正试验

为了验证桥梁应变影响线用于模型修正的有效性,针对某三跨钢板组合连续梁桥在单辆重车移动加载下的应变时程响应进行研究.联合实测应变影响线和计算影响线构建目标函数;以影响线形态控制点处的微应变试验值作为输入层参数,以有限元模型结构几何尺寸信息与材料特征值作为输出层参数,构建反向传播(BP)神经网络进行自我学习;基于训练完毕的BP神经网络,对待修参数进行预测,开展桥梁模型修正研究.结果表明,所提出的有限元模型修正方法能够减小真实结构不确定性带来的建模误差,修正后的优化模型比初始模型更加贴近真实结构,目标函数相对误差降低29%;可以采用基于BP神经网络的模型参数修正方法对有限元模型参数进行预测.

Q_(2)黄土微观结构特征三维数字化方法实现

土体微观结构的定量化分析是土力学中非常重要的内容,目前的分析方法仍存在计算精度低、可视化效果差、分析内容局限等缺点。鉴于此,本文基于数字图像处理技术,提出一种基于SEM图像三维可视化建模和数字化分析方法,通过在Grasshopper平台的二次开发,实现了土体微观结构的数字化定量处理,给出了土颗粒表面粗糙度、表面凹凸度、三维孔隙比、孔隙三维分形维数等微观参数的计算方法。基于上述方法对Q_(2)黄土微观结构特征进行了定性和定量分析,结果表明:Q_(2)黄土以凝块和絮凝状结构为主,土颗粒间相对紧凑且牢固;土颗粒表面粗糙度主要分布于0~30之间,凹凸度主要分布在-40~40之间;三维孔隙比在0.60~0.72之间,三维孔隙分形维数在2.52~2.63之间。

连续梁桥影响线识别与承载能力快速评估试验研究

针对桥梁静载试验过程存在的重载静置、交通阻误等问题,利用桥梁影响线具有完整反映结构各截面抗弯刚度的优势,提出一种基于影响线的桥梁承载能力快速评估方法。该方法仅利用单辆重车移动加载获取包含桥梁影响线信息、结构动力成分和车辆多轴效应的桥梁时程响应,首先采用变分模态分解剥离桥梁时程响应中的动力成分;其次根据采样频率及车辆轴距构建桥梁影响线识别数学模型,从而剔除桥梁时程响应中的车辆多轴效应,利用Tikhonov正则化解得桥梁影响线的稳定解;然后通过在桥梁影响线上开展虚拟加载,重构桥梁虚拟静力响应,并采用传统校验系数法评价桥梁承载能力。通过三跨变截面连续梁桥数值算例验证影响线识别方法的有效性,建立误差指标定量评价影响线识别结果的准确性,从而对某三跨连续钢混组合梁桥开展静载试验与承载能力快速评估试验研究,在预设车道实施车辆移动加载,识别桥梁中跨跨中截面挠度、应变影响线,进而开展虚拟加载研究,进一步验证所提承载能力快速评估方法的可行性与实用性,为桥梁承载能力“轻量化”快速筛检提供方法支撑与案例借鉴。

基于突变级数法的泵站运行安全风险评价研究

泵站安全运行对南水北调工程的运行效益起到至关重要作用.为了更科学、客观地对泵站运行安全风险进行评价,首先结合南水北调东线泵站工程实际运行情况,采用德尔菲法将安全风险进行分类,接着对风险因素进行归一化处理,构建出南水北调泵站运行安全风险评价指标体系.最后以南水北调东线某大型泵站为例,使用突变级数法对东线泵站的运行风险进行评价.结果表明:此泵站整体安全运行风险等级为可接受等级;运行管理体系不健全、机电设备安全状态、金属结构安全状态属于可接受风险等级;运行管理行为不规范为可忽略风险;土建结构安全状况不良风险为一般风险等级.

移动车辆激励下梁桥位移影响面重构及损伤诊断方法

针对桥梁影响线只考虑荷载一维状态而无法得到结构横向荷载效应,以及车辆激励下提取桥梁时程响应时受结构动力响应和车辆多轴效应影响的问题,提出基于变分模态分解和L2正则化的梁桥影响面重构及损伤诊断方法。首先,将车辆简化为线荷载,通过单辆重车多车道分别加载得到桥梁各车道原始时程响应,利用变分模态分解剥离时程响应中的动力成分,再根据车辆轴距和采样频率建立车辆信息矩阵及影响线识别的数学模型进而剔除车辆多轴效应;其次,利用L2正则化识别桥梁影响线,通过横向插值将各车道影响线重构为影响面;最后,利用影响面差值指标定位桥梁损伤。根据实际三跨钢混组合梁桥建立有限元模型,使用频率相对误差与模态置信准则修正该结构动力模型,基于动力修正后的模型验证该方法的可行性。研究结果表明:该方法可较准确地重构真实桥梁影响面,通过桥梁影响面对结构损伤进行定位的结果更直观、可靠。

斜拉桥挠度影响线识别与模型修正试验研究

有限元模型往往不能反映桥梁真实的运营状况,无法对桥梁结构整体受力状态进行精确分析。为建立适用于斜拉桥高精度分析的有限元模型,提出一种基于实测挠度影响线与GA-BP(genetic algorithm-back propagation)网络的有限元模型修正方法。首先对某斜拉桥单一测点挠度影响线识别,提出采用经验变分模态分解(empirical-variational mixed modal decomposition,E-VMD)剔除车致响应动力成分,结合Tikhonov正则化方法求解影响线识别方程,对某真实斜拉桥挠度影响线进行重构,准确还原其准静态挠度影响线,通过GA-BP网络选取修正参数,构建以挠度影响线为目标参数的回归预测方法;最后将实测挠度影响线代入网络模型,得到修正后的有限元模型优化参数。经计算分析,修正后模型控制截面挠度影响线处相对误差从57.2%下降至14.1%,灰色相关系数升至0.9076,修正后有限元模型分析精度有大幅提升,更贴近桥梁真实运营状态。

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离;其次,建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应;再次,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线;最后,利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明:所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。

基于多源影响线信息融合的梁桥损伤诊断方法研究

在梁桥损伤评估与性能评价时,针对使用影响线类方法存在单一测点数据导致识别结果的鲁棒性和准确性较差的问题,提出一种基于多源影响线信息融合的梁桥损伤识别新方法,并利用某实际钢混组合梁桥进行仿真验证。首先通过提取挠度、应变、转角、支座反力等影响线,分别构建影响线曲率差指标,然后基于D-S理论对多源影响线信息进行融合,并引入欧式距离赋权来提高距离测点空间更近处的置信程度,提出一种可用于梁桥结构损伤识别的融合指标,最后结合模型算例,计算得到包含四种不同数据的融合指标,讨论其测点位置、损伤程度和噪声水平对损伤诊断结果的影响。研究表明:多源影响线信息融合损伤识别方法比传统单一损伤识别在定位、定性上更精确;融合转角、支座反力、应变信息的损伤识别模式效果明显优于其他融合模式,且在10%噪声干扰下仍具有较好的噪声鲁棒性。

基于模型修正与灰色系统理论的梁桥损伤识别研究

对既有梁桥结构开展损伤识别分析时,需要依托有限元软件建立理想的梁桥数值模型,然而依据设计图纸建立的梁桥有限元模型尚未考虑到建模过程的不确定性,有限元模型计算与既有梁桥实测存在较大偏差。利用基于遗传算法优化BP神经网络的模型修正方法,对修正后更加贴近实际梁桥结构的有限元模型展开数值分析,通过挠度影响线进行灰色系统相关性分析与损伤识别。修正结果表明:基于遗传算法优化BP神经网络的梁桥模型修正方法可使有限元模型贴近实际结构模型;结合现场模态测试,结果频率误差从未修正的30.5%降至修正后的9.8%。损伤识别结果表明灰色系统理论相关系数与损伤程度呈线性关系,灰色系统相关系数越小,损伤程度越大。

偏压作用下非等深基坑开挖效应数值分析

采用考虑基坑分层开挖与支护的三维有限元计算模型,研究偏压非等深基坑的开挖效应,并评价基坑支护结构设计参数的合理性.分析结果表明:偏压荷载下,基坑上部一定深度内的围护墙和内支撑发生向非偏压侧的整体偏移,进而使得基坑上部支撑的挠度远小于中下部支撑.地下3层开挖引起的墙体向坑内侧移量是地下2层开挖引起的侧移量的3倍,且最大侧移均发生在各自坑底标高附近.坑底隆起和地表沉降表现出明显的空间效应,地下3层开挖引起坑底最大隆起值约为地下2层开挖引起坑底最大隆起值的2倍.基坑中间断面外侧地表最大沉降约为基坑角点处地表最大沉降的1.4倍.本工程采用的基坑支护体系设计参数可满足变形控制要求.

外墙免拆复合保温模板连接件数量合理选择

合理确定连接件参数是保证外墙免拆复合保温模板安全使用的关键。结合具体工程实际,通过理论分析结合现场拉拔实验,分析了连接件破坏典型形式及合理参数,考虑地震荷载0.613 kPa,建筑高度20~100 m,针对全国不同地区基础风压0.3~1.5 kN/m^(2),确定单个连接件所对应的合理面积为1.91~0.4 m^(2)。

高应力循环荷载作用下钢筋套筒灌浆 连接件的性能

装配式建筑结构中钢筋套筒灌浆连接件的力学性能直接关系到结构的安全性。对9种不同类型的钢筋套筒灌浆连接件进行了高应力反复拉压试验。在高应力反复拉伸作用下,试件出现钢筋断裂和粘结滑移2种破坏形式。钢筋锚固长度为8 d和7 d的试件,连接钢筋被拉断;钢筋锚固长度为6 d的试件,套筒内部发生锚固钢筋的粘结滑移。依据弹性力学原理,对钢筋套筒灌浆连接件进行模型简化分析,结合理论计算,推导出锚固钢筋的最小锚固长度临界值为6.5 d。

钢筋套筒灌浆连接件锚固性能试验研究

为了进一步分析研究装配式建筑结构中钢筋套筒灌浆连接件锚固的可靠性,试验分析研究了9种不同类型共计27个钢筋套筒连接试件在单向拉伸荷载作用下的力学性能和锚固机理。研究结果表明:钢筋锚固长度为8.0 d和7.0 d的试件均发生连接钢筋拉断的破坏结果,并且满足《钢筋机械连接技术规程》(JGJ 107-2010)中对I级连接接头的强度与变形的有关规定;而钢筋锚固长度为6.0 d的试件均为套筒内部锚固钢筋的粘结滑移破坏,且不满足规范要求。利用弹性力学原理对钢筋套筒灌浆连接件进行了模型的简化分析,并结合理论公式推导出锚固钢筋的最小锚固长度临界值为6.5 d。

基于模型确认的附着黏滞阻尼器 门式刚架地震易损性分析

为研究基于有限元模型确认的门式刚架结构的地震易损性,依据功率谱法对一实测门式刚架结构在环境激励下的时程响应数据进行时频转换,提取结构特征值作为有限元模型确认的目标函数,通过复形法多次迭代,更新有限元模型结构。对确认后的有限元模型进行增量动力分析,得到结构地震易损性曲线,并进一步基于β分布构建震害指数表达式,绘制震害优化比曲线,分析附着黏滞阻尼器结构的抗震性能。结果表明:有限元模型确认理论可减小结构参数不确定性带来的误差,使有限元模型结构性能状态贴近真实结构;附着黏滞阻尼器结构相比初始结构有更好的抗震表现,结构的抗震能力可提升约30%。

基于Phoenics的教室火灾模拟研究

通过建立单间教室的内部模型,并依据实际设置火灾火源,应用Phoenics软件对教室内火灾引发的烟气流动进行了数值仿真分析。根据模拟数据,分析了教室发生火灾时的烟气传播方式、能见度变化以及温度的分布规律。结果表明:温度、能见度对人员疏散起决定性作用,烟气浓度对人员疏散影响不大;在火灾发生后180 s内,教室内的能见度在10 m以上,教室内部温度也低于60℃,而火灾发生180 s后,教室内的能见度开始降低,温度也开始升高,此时已经严重影响人员的疏散,教室内人员应在火灾发生后180 s内完成疏散;火灾发生过程中,对于同一高度不同测点的位置,距离火源越近,烟气浓度大,温度上升越快,教室前门的平均温度均高于后门,从温度上考虑,教室后门更有利于人员的疏散。

混凝土参数对隧道衬砌安全性的影响

为研究隧道衬砌过程中隧道墙体混凝土参数对其结构安全稳定的影响,采用有限元分析软件MIDAS GTS NX对某矿山隧道进行了结构内力模拟分析,并在各种混凝土因素下进行了模拟对比和数据分析,结果表明:隧道安全性能与混凝土强度等级成正比,控制混凝土的强度等参数,可以使隧道衬砌具有更高的安全性,使隧道的安全系数满足规范要求。该研究结果为保证隧道安全提供理论依据。

复合保温模板连接件圆盘合理参数数值模拟

外墙免拆复合保温模板连接件研究多集中在连接件杆体力学性能方面。作为外墙免拆复合保温模板重要组成部分,连接件圆盘在工程中得到广泛重视。合理选择圆盘的直径、厚度及材料等参数是保证连接件正常安全使用的关键。以实际工程为背景,考虑复合保温模板及连接件在使用过程中长期受到地震荷载、风荷载作用,通过数值模拟分析不同连接件圆盘材料(尼龙、聚乙烯和聚丙烯),不同连接件圆盘直径D=50、70、90 mm,不同厚度h=2、3、4 mm条件下圆盘与接触面应力分布,得出圆盘理想材料为尼龙,最佳直径为90 mm,最佳厚度为3 mm。