结合多通道MTF和CNN的框架结构损伤识别方法

为提高复杂框架结构损伤识别的准确率,提出了一种基于多通道马尔可夫变迁场(multi-channel Markov transition field,简称MCMTF)和卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)的框架结构损伤识别方法。首先,采用MCMTF理论将原始一维振动信号转换为二维图像,实现数据升维和多通道数据融合;其次,以MCMTF转换后的图像数据集作为输入训练CNN模型;最后,经调参优化自动提取损伤敏感特征,并实现损伤识别。将该方法应用于IASC-ASCE Benchmark框架结构数值模型及3层钢框架结构模型试验,对比研究了多通道MTF、单通道MTF和原始数据矩阵3种数据输入方式,CNN、长短时记忆(long short term memory,简称LSTM)神经网络和深度神经网络(deep neural network,简称DNN)3种网络模型,以及噪声对框架结构损伤识别准确率的影响。结果表明:MCMTF与CNN结合方法的损伤识别准确率最优且具有良好的鲁棒性,其对Benchmark框架数值模型模拟损伤的识别准确率可达94.4%,对3层钢框架试验模型实际损伤的识别准确率可达98.4%。

原位化学氧化土壤修复工程施工技术总结分析

近年来,化学氧化技术开始应用于土壤修复工程,因药剂选择和施工方法的差异,工程应用效果大不相同。从技术原理、适用范围、主要材料与设备、施工方法与步骤、关键参数、影响因素、存在问题及解决方案等方面总结了原位化学氧化土壤修复工程施工技术,为该技术的工程应用提供参考。

再生混凝土结构长期工作性能研究进展

再生混凝土结构的应用是建筑垃圾资源化利用和建筑材料可持续发展的重大需求,受到国内外学术界和工程界的共同关注和高度重视.再生混凝土结构长期工作性能研究是再生混凝土研究的一个重要方向,其中再生混凝土的抗冻融性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、徐变性能、再生混凝土内钢筋锈蚀及锈裂、锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能和再生混凝土构件的长期工作性能是决定再生混凝土结构长期工作性能的重要组成部分.本文就以上7个方面的相关研究进行了总结和分析,归纳了亟待深化研究的问题.结果表明:1)以上再生混凝土长期工作性能研究均有不同程度进展,并取得了很多较有价值的结论,但也有部分研究结论并不完全一致,甚至相互冲突,究其原因,主要因再生骨料来源、配合比设计和试验方法不同所致,仍需进一步深入研究;2)多数研究围绕中、低强再生混凝土展开,高强再生混凝土方面涉及较少,可多开展高强再生混凝土长期工作性能研究,与目前大力推广使用的高强钢筋同步进行,使二者充分发挥其性能,避免浪费;3)宏观规律性结论较多,细微观结构机理研究较少,可多进行细微观机理研究;4)相较再生混凝土材料长期工作性能研究成果而言,再生混凝土构件和结构部分的研究相对薄弱,后续可多开展构件或结构方面的研究;5)再生混凝土长期工作性能研究多为单因素作用研究,而实际工程多为多因素耦合作用,后续可进一步深入多因素耦合作用效果研究,以最大程度实现理论与实际吻合.期望本文能为后续再生混凝土长期工作性能的研究提供思路和方向,为再生混凝土的推广应用提供数据和理论支持.

不同再生骨料取代率的再生混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究再生混凝土梁在不同再生粗骨料取代率和不同再生细骨料取代率下其正截面的受力特点和破坏特征,进行了不同再生粗骨料取代率和不同再生细骨料取代率的足尺钢筋混凝土简支梁正截面抗弯性能试验。试验共有7根配筋及构造相同的试件梁,其截面尺寸为300 mm×200 mm,净跨为3 000 mm;再生粗骨料取代率有0%,33%,66%,100%共4种,再生细骨料取代率有0%,50%,100%共3种。试验采用三分点单向重复加载方式,研究了不同再生粗、细骨料取代率对梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、截面应变、裂缝及损伤破坏过程的影响。试验结果表明:再生混凝土梁在正截面受力过程中,仍具有弹性、开裂、屈服和极限4个明显的过程;正截面平均应变服从平截面假定;再生混凝土梁损伤破坏过程与普通混凝土梁相似;相同混凝土和配筋条件下再生混凝土梁的极限承载力与普通混凝土梁接近;再生粗骨料取代率对梁受弯性能影响不明显,而再生细骨料取代率对梁裂缝分布和挠度有一定的影响。

钢-再生混凝土组合柱抗灾性能研究与发展

本文分析了钢-再生混凝土组合柱的压弯性能、抗震性能和抗火性能研究的现状及存在的不足,指出钢-再生混凝土组合柱结构需要深化研究的问题.研究表明:钢-再生混凝土组合柱的压弯性能、抗震性能总体上略弱于钢-普通混凝土组合柱,抗火性能略好于钢-普通混凝土组合柱,合理设计的钢-再生混凝土组合柱可用于再生混凝土组合结构.

不同构造对方钢管高强混凝土界面黏结性能的影响

针对方钢管混凝土界面黏结强度不足的问题,进行了11种不同构造大尺寸方钢管高强混凝土试件的推出试验.构造措施包括栓钉构造、竖向肋板构造、拉结钢筋构造、分腔钢板构造以及环向肋板构造等.通过各种试件的破坏特征、荷载-滑移曲线和应变,得到了不同构造试件的黏结强度、耗能能力与构造效率,揭示了不同构造措施滑移破坏全过程的作用机理,并验算了已有的栓钉构造、环向肋板构造中抗剪件的抗剪强度计算方法.结果表明:无构造措施的方钢管混凝土试件的荷载-滑移曲线包括上升段和平直段,仅内置竖向构造措施试件的荷载-滑移曲线包括斜率不同的两个上升段,设置抗剪件试件的荷载-滑移曲线在峰值之后出现下降段;环向肋板、竖向肋板和钢筋笼组合构造可使方钢管高强混凝土的黏结强度提高11.2倍,分腔钢板和栓钉组合构造可使方钢管高强混凝土的耗能能力提高10.7倍;栓钉构造在提高方钢管与混凝土界面黏结强度方面构造效率最高,环向肋板构造在提高方钢管与高强混凝土界面耗能能力方面构造效率最高,与单一构造试验值的叠加结果相比,栓钉和环向肋板组合构造的黏结强度提高了7.2%,耗能能力降低了3.2%;用于栓钉构造、环向肋板构造抗剪件的抗剪强度计算方法与试验结果相比偏于安全,可为工程设计提供参考.

锈蚀钢筋与高强再生混凝土的黏结性能试验

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的黏结破坏形态和每个设计参数对锈蚀钢筋与高强再生混凝土间黏结性能的影响进行分析.结果表明:锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结破坏形式有3种,即钢筋拔断、钢筋拔出和混凝土劈裂;高强再生混凝土与锈蚀后螺纹钢筋间的黏结强度要明显高于锈蚀后光圆钢筋;锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结强度,随着再生粗骨料取代率的增加整体呈减小趋势,随着钢筋直径的增大而减小,随着锚固长度的增大而减小,随着钢筋锈蚀率的增大而减小,但当钢筋锈蚀率达到某一界限后这种减小便不明显.

锈蚀钢筋高强再生混凝土梁抗弯性能试验研究

为了研究不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁抗弯性能的影响,采用电化学腐蚀法获得4个钢筋锈蚀率为5%的试件,并进行抗弯性能试验。试验采用单向重复加载,研究了不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁的破坏特征、混凝土应变、耗能及承载力的影响。研究表明:在低锈蚀率下,锈蚀钢筋高强再生混凝土梁正截面受力过程与再生粗骨料取代率无关;极限承载力随着再生粗骨料取代率的增加而稍有降低;再生粗骨料33%取代时,其耗能能力变化不大,再生粗骨料66%和100%取代时,其耗能能力随再生粗骨料取代率的增大而减小。在长期氯盐及其它有害腐蚀环境中,不宜采用100%再生粗骨料取代,且再生粗骨料取代率宜控制在30%左右。

锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结性能试验研究

为研究锈蚀钢筋-再生混凝土黏结滑移性能,进行了30个棱柱体试件拉拔试验研究。试验参数为混凝土水胶比、混凝土再生粗骨料取代率、钢筋锚固长度、钢筋锈蚀率。基于试验结果,分析了再生粗骨料取代率、锈蚀率、锚固长度及混凝土强度对黏结滑移的影响。研究表明:再生粗骨料取代率、混凝土强度、钢筋锚固长度及锈蚀率为影响试件黏结滑移性能的关键因素;锈蚀钢筋-再生混凝土黏结破坏分为三种形式,即钢筋达极限拉力的钢筋拉断破坏,钢筋拔出的黏结滑移破坏,钢筋拔出的混凝土劈裂破坏;锈蚀钢筋-再生混凝土的黏结滑移曲线与普通钢筋-再生混凝土黏结滑移曲线相似,但随锈蚀率的增加,试件黏结强度降低;锈蚀钢筋与再生混凝土黏结强度随锚固长度的增加而减小,而黏结强度提高比例随混凝土强度的增加而减小。

耐碱玻璃纤维ECC复合材料受压应力-应变关系

耐碱玻璃纤维具有良好的受力性能,且经济性及耐久性较好,将其掺入水泥基复合材料中,可以取得较好的增强效果,故而工程应用前景较为广泛。为了研究耐碱玻璃纤维增强工程用水泥基复合材料(耐碱玻璃纤维ECC)的抗压性能及受压应力-应变关系,本文对33组高性能水泥基材料的试件进行了轴压性能试验,分析了纤维掺量、纤维长度及水灰比对耐碱玻璃纤维ECC的受压性能及受压应力-应变关系的影响,并提出耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系的计算模型。结果表明:掺入耐碱玻璃纤维可以明显改善水泥基材料在单轴受压状态下的抗裂、受力和变形性能;耐碱玻璃纤维ECC试件抗压强度和变形能力的提升程度与纤维掺量、纤维长度及水灰比有关;随着纤维掺量和长度增加,耐碱玻璃纤维ECC试件的抗压强度和变形能力大致呈递增趋势,但掺量过多会因“团聚”现象明显,导致试件抗压强度降低;水灰比主要影响试件的抗压强度,水灰比越大,抗压强度越小;当纤维质量掺量为6.5%,纤维长度为18 mm,水灰比为0.32时,耐碱玻璃纤维ECC的综合力学性能相对较优,相比对比试件,其抗压强度和变形能力分别可提升25.6%和88.0%;本文提出的耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系模型的计算值与试验值吻合较好,可用于描述其受压破坏全过程。

不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能的影响研究

提出了双L形带加劲肋节点,该节点由焊接在钢管柱上的双L形带加劲肋组件、节点区域钢管及双L形带加劲肋组件上的梁段区域构成。为研究所提出节点的抗震性能,进行了双L形带加劲肋节点、双L形无加劲肋节点、直板连接型节点、焊接型节点的低周反复荷载试验,分析比较了不同节点的破坏特征、承载力、滞回特性、延性、刚度退化、耗能能力。结果表明:不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能影响较大。焊接型节点承载力和延性较差,直板连接型节点中双直板连接型节点抗震性能优于三直板连接型节点。双L形带加劲肋节点的承载力、刚度及耗能能力显著提高。双L形强化加劲肋节点构造简单,三角加劲肋高度的增加提高了该节点的抗震性能。

地聚物混凝土结构研究与发展

地聚物混凝土是一种生态环保建筑材料,其自身的材料性能将直接影响着它的使用性能及应用范围。地聚物混凝土的应用对于减少资源开采、保护生态环境、减少地质灾害意义重大。地聚物混凝土构件及结构性能的研究,是地聚物混凝土推广应用的基础。地聚物混凝土材料性能主要包括基本性能和耐久性能两部分,本文对其基本性能中的和易性、抗压强度、弹性模量、泊松比,耐久性能中的抗碳化性能、抗氯离子渗透性能、抗酸侵蚀性能、抗冻融性能,以及钢筋地聚物混凝土构件及结构性能进行综述。研究表明:尽管地聚物混凝土性能的部分研究结论尚存争议,但其多数性能与普通硅酸盐水泥混凝土相当甚至更优,只要设计合理,完全可以取代普通硅酸盐水泥混凝土,应用于实际工程。基于已有研究成果的分析,提出了研究建议,以期能为地聚物混凝土的发展和推广应用提供参考。

轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压性能试验

研发了一种用于装配式低层住宅的轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙,它由轻钢龙骨和抗火及保温性能均好的尾砂微晶发泡板组合而成,在组合墙轻钢龙骨间还可填充粉煤灰砌块,以提升组合墙的保温和受力性能。为研究该组合墙受压性能,进行了4个轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压试验,研究了轻钢龙骨壁厚、尾砂微晶发泡板强度、有无粉煤灰砌块,对组合墙破坏特征、承载力及变形能力的影响。进行了有限元数值模拟,分析了不同参数对组合墙承载力与破坏特征的影响规律,计算结果与试验符合较好。研究表明:加载前期组合墙为轴心受压状态,加载后期呈偏心受压状态;试件达到极限荷载时,轻钢龙骨局部出现屈曲破坏;轻钢龙骨厚度对组合墙承载力影响较大,增加轻钢龙骨厚度可明显提高组合墙的稳定性;增大尾砂微晶发泡板强度可提高组合墙抗压性能;组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块后,粉煤灰砌块与轻钢龙骨及尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能,可显著提高组合墙受压性能。建议工程中宜应用组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块的截面构造形式.

H型钢-再生混凝土板组合梁抗剪性能试验

目前H型钢-再生混凝土板组合梁抗剪性能的试验研究较少。进行了5个H型钢-再生混凝土板组合梁足尺试件抗剪性能试验,各试件尺寸一致:梁净跨3 000 mm,H型钢型号采用HN200×200×6×6,再生混凝土板宽300 mm、厚100 mm;H型钢与再生混凝土板通过栓钉连接。试件的再生粗骨料取代率分为0%、50%、100%,混凝土强度等级分为C30、C60。对比分析了不同设计参数试件的抗剪性能,以及设计参数对试件抗剪性能的影响,结果表明:H型钢-再生混凝土板组合梁,采用栓钉连接构造受力可靠,H型钢与再生混凝土板共同工作性能良好;不同再生粗骨料取代率下H型钢-再生混凝土板组合梁受剪性能和破坏形态接近;提高再生混凝土强度可以显著提高试件的抗剪承载力、刚度和变形能力。

钢筋再生混凝土结构研究进展及其工程应用

再生混凝土绿色、环保,是实现建筑垃圾资源化再利用的重要途径。为了进一步推动钢筋再生混凝土结构的研究发展与工程应用,分析了钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的受力性能、抗震性能、抗火性能、氯离子侵蚀后性能、徐变及抗冻性能的研究现状及存在的不足,列举了典型工程案例,指出了需要深化研究的问题。研究表明,钢筋再生混凝土梁、板、柱、剪力墙、梁-柱节点及框架结构的上述多数性能较同类钢筋普通混凝土构件(结构)的均有不同程度的劣化,但可通过合理设计实现其与普通混凝土相当甚至更好的性能,可用于实际工程中。

装配式方钢管混凝土柱框架-条板复合墙结构足尺振动台试验研究

为研究装配式方钢管混凝土(CFSST)柱框架-条板复合墙结构的抗震性能,对一个两层房屋足尺模型实施了振动台试验,分析了模型在不同工况下的损伤累积过程,研究了模型动力特性和地震响应的变化规律。结果表明:随着地震波峰值加速度的增大,模型自振频率逐渐降低;在地震波峰值加速度为0.7g前阻尼比逐渐增大,之后略降;楼层加速度放大系数介于1.2~1.8之间,且呈降低趋势。模型在8度基本、8度罕遇地震动作用下的最大层间位移角满足规范限值要求,且残余位移较小。模型内力变化具有阶段性特征:在墙板裂缝贯通前,条板复合墙是主要的抗侧力构件,而CFSST柱框架内力较小;裂缝贯通后,条板复合墙通过内部的摩擦错动一定程度上耗散了台面振动能量,是主要的耗能构件;最终条板复合墙裂解为多个单一条板,但仍具有较强的抗倒塌能力。总体上,条板复合墙和CFSST柱框架变形协调,共同工作性能良好,且墙体拉结措施可靠,符合规范要求。

桩—土—上部结构振动台试验相似问题研究

桩—土—上部结构相互作用的研究已成为抗震工程中的重要课题,但因其相互作用的复杂性,这方面的研究并不成熟,尚需进行深入地探讨和研究。在桩—土共同作用下,就地基对上部结构的影响以及上部结构对地基的影响,这两种不同情况的相似问题进行了研究,给出了振动台模型试验设计的一般步骤。由相似理论得出了桩—土—上部结构在通常情况下的相似关系,并给出了实例分析。研究表明:试验目的不同,考虑的主要影响因素不同,主要相似关系亦不同。

灌浆套筒连接预制拼装柱恢复力模型研究

套筒灌浆连接是预制构件拼装最常用的方式,为研究灌浆套筒连接预制拼装柱恢复力模型。本文基于已有的预制拼装钢筋混凝土足尺中柱试验数据,建立了以开裂点、屈服点和峰值点为主要特征点并考虑刚度和强度退化的三折线荷载-位移恢复力模型,提出了各加、卸载阶段刚度退化与加载变形的经验关系表达式,并与现浇钢筋混凝土中柱的力学性能进行了对比分析。同时研究了预制拼装中柱每个加载过程中残余变形规律。基于OpenSees开源平台验证了此模型的正确性。此恢复力模型可为灌浆套筒连接预制拼装中柱以及结构非线性地震反应分析奠定基础。