预加载条件下混凝土抗盐冻性能试验研究

文章为了研究荷载、冻融和盐侵蚀共同作用下不同强度等级混凝土的抗盐冻性能,制定预加载制度,对不同强度等级的混凝土试件施加压应力,使其产生裂缝后进行混凝土冻融盐蚀试验。结果表明:吸水试验和SEM扫描电镜试验证明预加载制度有效;冻害现象表明相对SO_(4)^(2-),Cl^(-)对混凝土的抗盐冻性更能产生不利影响;随着冻融循环次数的增加,混凝土的抗盐冻性能不断降低;混凝土强度等级越高,抗盐冻性能越强。

高填土涵洞相似材料模型试验与数值模拟

依据相似理论,采用正交试验和增加局部试验相结合的方法在最少的试验次数下确定相似材料的配比,得出材料配比用量与力学指标的关系。根据现场资料,满足几何相似条件,制作相似材料涵洞模型。在模型上逐层填土、分级加载来模拟实际施工过程。以盖板涵为例,测出模型关键部位的应变、应力结果。把模型试验的结果按照相似指标推算出原型结构的应力分布。用有限元软件ANSYS进行涵洞受力全过程的数值模拟,并将数值模拟结果与模型试验、模型试验推算出的原型结构应力数据加以对比。结果表明,模型试验和有限元数值模拟二者可以互相印证,对实际工程设计具有参考意义。

高填土涵洞相似材料的试验研究

基于相似理论和量纲分析法,推导出相似指标,并作为试验相似与否的判定原则.以砂、石膏、硅藻土混合物为相似材料,进行相似材料模拟试验.用正交法设计初次试验,用抗压强度相似指标控制试验的相似程度.通过极差分析,得出材料力学指标4个影响因素的重要程度,并在此基础上小范围调整配比进行二次试验,得到符合力学相似指标要求的材料配比.用上述试验设计方法替代全面试验法,可以通过最少的试验次数得到符合相似指标要求的材料配比,大大减少试验次数和时间.试验得出的相似材料配比与力学指标的变化规律,对实际工程相似材料模拟具有一定的参考意义.

结构优化设计中的组合遗传算法

针对标准遗传算法存在的早熟收敛、随机振荡和收敛速度慢等缺陷,采取改进措施.利用混沌序列的随机遍历性生成初始种群,并把相对差商算法的优化解加入到初始种群中,改善初始种群的性能.采用适应度的指数尺度变换改进传统的适应度评价函数.相对差商算法局部搜索能力强,而遗传算法具有较强的全局搜索性,发挥两者的优势,提出组合遗传算法.把相对差商算法作为一个与选择、交叉、变异平行的遗传算子嵌入到改进遗传算法中,提高局部寻优能力,防止早熟收敛.通过十杆平面桁架的数值算例来验证组合遗传算法应用的可行性和有效性,组合遗传算法的优化结果也远好于标准遗传算法和改进遗传算法.

基于AGA-BP系统的涵洞结构应力预测研究

为了解决神经网络过训练和经验公式确定网络结构盲目性的问题,更好地实现对高填土涵洞结构应力预测研究,结合遗传算法和BP网络两种智能方法各自优点开发出自适应遗传算法-神经网络(AGA-BP)系统.该系统引进自适应交叉、变异概率公式,改进传统的交叉、变异遗传操作,提高局部搜索能力;同时将BP网络累积预测误差标准差作为自适应遗传算法的适应度函数,并作为遗传终止的判定准则之一.以模型试验数据为样本,通过AGA-BP系统和经验公式两种方法确定网络结构,实现对涵洞应力的预测.预测结果对比验证了AGA-BP系统在高填土涵洞应力预测研究中的可行性及优越性.

基于高填土涵洞相似材料模型的土压力研究

以相似指标为指导,通过涵洞、填土材料全过程相似的模型试验和数值模拟,研究高填土涵洞的土压力分布。通过逐层填土、分级加载完成四组试验工况下相似材料模型试验。同时采用模型试验参数进行有限元数值模拟分析。两种方法互相印证,得出涵洞顶部、侧面的土压力分布是由卸荷拱效应和沉降差产生的附加应力共同起作用决定的。同时分析了填土材料、地基条件对土压力分布的影响。对正确计算高填土涵洞土压力具有参考意义。

混凝土无损检测回归方程的研究

以标准养护试块的试验结果建“立无损参量-试块强度”的回归测强方程。以同条件养护试块的试验结果,采用修正系数法,提出修正后的更接近工程实际的“无损参量-实体强度”回归测强方程。依托东北大学综合科技楼工程,进行现场无损检测,利用修正的回归方程推算结构实体的强度。回归结果与工程实际符合,可为建立沈阳地区混凝土测强回归方程提供参考。

自适应遗传算法在建筑结构优化中的应用

遗传算法易搜索到全局最优解,但局部寻优能力差且易发生早熟、随机漫游现象.基于对本文所采用的基本遗传算法的原理和实施过程介绍的基础上,针对其缺陷提出改进措施:利用混沌序列的“遍历性、随机性、规律性”的特点生成初始种群;采用最优个体储存、最差个体替换策略.在改进遗传算法的基础上,又引入自适应的交叉、变异概率公式,幅度系数调节交叉率、变异率形成自适应遗传算法.通过十五杆平面桁架的数值算例,自适应遗传算法的优化结果、优化进程与基本遗传算法、改进遗传算法进行了对比,验证自适应遗传算法的优越性能.

考虑不同填土参数的高填土涵洞土压力分布研究

为了得出高填土涵洞土压力的分布以及填土土性参数的不同对其分布的影响,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,得出附加应力和土拱效应共同作用综合决定高填土涵洞土压力的分布。通过数值模拟得出填土参数对土压力分布的影响,同时与模型试验结果对比验证,两者得出的结果趋同。

CFRP抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能试验研究

采用厚型防火涂料对4根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到了试验梁的测点温度、位移随时间增加的分布关系。分析了不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的跨中挠度、破坏形态及耐火极限的影响。试验结果表明:在相同的弯、剪富余量,相等加固量条件下,高温下剪切破坏的耐火极限小于弯曲破坏的耐火极限;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限;抗剪加固梁剪切破坏的跨中挠度近似为弯曲破坏的一半。试验结论补充了高温下CFRP加固构件的研究成果。

CFS抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能研究(英文)

采用厚型防火涂料对3根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到试验梁的测点温度随时间增加的分布关系。分析不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:剪跨比是高温下影响CFRP抗剪加固梁耐火极限和破坏形态的主要因素;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限。编制了设有厚型防火涂料保护的碳纤维抗剪加固混凝土梁的截面温度场计算程序,通过试验结果验证程序的正确性。为全面考虑影响高温下碳纤维抗剪加固钢筋混凝土梁耐火极限的因素提供补充。

自适应改进遗传算法在土木工程优化设计中的应用

为了改进基本遗传算法的早熟收敛、随机漫游,验证改进后的算法在土木工程中的应用效果,提出4点改进措施,形成自适应遗传算法。利用混沌序列的"遍历性、随机性、规律性"的特点生成初始种群;引入适应度的指数尺度变换;提出自适应的交叉、变异概率公式;幅度系数调节交叉率、变异率。改进后的优化结果与基本遗传算法进行了对比,在进化时间、收敛精度上得到提高。通过土木工程中桁架结构非对称受荷的数值算例,证明自适应改进遗传算法是现实可行的。

浅埋黄土隧道衬砌结构受力分析

通过对三十里铺隧道的现场测试,研究浅埋黄土隧道一衬和围岩接触应力、锚杆轴力、喷射混凝土表面应变、二衬中钢筋应力和浇注混凝土应变随时间变化规律及分布特征。结果表明,围岩释放应力最大值在7～10 d,位置在拱腰处;锚杆轴力稳定时间为30 d左右,且在空间上出现压应力区;喷射混凝土表面应变较大且常出现跳跃性变化;二衬钢筋应力初期为拉应力;边墙处的稳定时间为6～8 d后,拱顶处30 d后仍然递减;二衬混凝土应变由初期的拉应变向压应变变化。隧道衬砌的受力分析结果为支护系统的优化提供依据,对同类工程的设计提供借鉴。

模糊择近原则在隧洞围岩分类中的应用

对国内外经常使用的围岩稳定性分类方法作了分析讨论.在多因素分类法的基础上,引进模糊理论.由于各因素对最终指标的影响程度不同,应乘以不同的权重系数.根据围岩地质条件,确定岩土的质量分类情况,引入贴近度及择近原则,建立围岩模糊分类法,给出确切的围岩分类.通过实例说明所建立的围岩模糊分类法是一种计算简便、应用灵活、行之有效的分类法.

MRD与LRB相混合的结构振动控制

磁流变阻尼器(MRD)利用磁流变液提供可控性是当今最有前途的半主动控制装置,附加MRD是铅芯橡胶垫(LRB)隔震结构的发展方向.因此提出3种MRD与LRB隔震混合方案,建立了MRD与LRB隔震混合结构的动力分析模型,推导出运动微分方程,对其进行时程反应分析.以7层框架结构为例,采用瞬时最优控制算法分别对3种混合方案进行地震反应分析,与LRB隔震结构进行比较,各混合方案的各种地震反应均明显得到更好地控制,而混合方案3的控制效果最显著.

采用混合遗传算法的建筑结构优化设计

根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了建筑结构优化模型。并提出一种离散变量结构优化设计的进退搜索算法与标准遗传算法结合成混合遗传算法,既发挥了进退搜索算法高效、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点。算例结果表明,这种混合遗传算法收敛快、精度高,优于标准遗传算法和进退搜索算法;是兼二者之长,弃二者之短的高效的理想优化方法,可以直接用于多种建筑结构的优化设计。

基础隔震结构的系统参数优化设计

目的为了改善基础隔震结构的减震效果,实现基础隔震结构设计的可靠性和有效性,得到基础隔震结构的系统优化参数.方法建立了基础隔震结构的动力分析模型,推导出其运动微分方程;对标准遗传算法经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点进行改善,提出了改进混合遗传算法;建立基础隔震结构系统参数优化设计模型,使用改进混合遗传算法对7层LRB隔震结构的系统参数进行优化设计.结果优化后,LRB隔震结构的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值分别比优化前有不同程度的降低.结论工程实例计算结果表明改进混合遗传算法对基础隔震结构的系统参数优化效果比较理想,基础隔震结构的各项地震反应均得到了更好地控制.

路堤下盖板涵的竖向土压力分布

由于盖板在填土压力作用下发生挠曲变形,针对盖板涵对竖向土压力分布的影响,推导了盖板涵竖向土压力分布计算公式.假设盖板发生弹性挠曲变形,填土服从Winkler弹性地基条件,对盖板上修正的Marston填土涵洞竖向土压力分布进行了分析.结果表明,该修正公式考虑了盖板涵内外土柱差异沉降的应力集中效应,可计算由于盖板挠曲变形而引起的土压力重分布.通过对鹤大高速公路某盖板涵进行现场测试以及有限元数值模拟分析,结果显示盖板涵土压力的分布特点与本文理论分析相一致,且理论公式计算结果值与现场实测值吻合较好.

水下隧道穿越江河海湾的综合优势

当城市交通需要穿越江河海湾时,通常是在桥梁与水下隧道方案之间做出选择。从工程的造价、耐久性、安全、生态环境和社会效益等角度,通过对水下隧道与桥梁渡越方案的分析、对比和论证,得出采用水下隧道方案穿越江河海湾相对桥梁具有较大综合优势的结论。水下隧道的优越性主要在于:运营期间不影响水路航运;不受恶劣气候的影响,保证交通全天候正常通行;占地少,拆迁量小;能保护原有水域自然风光;可有效安排各种市政管道穿越水域;具有很强的抵御自然灾害和战争破坏能力。

考虑竖向地震作用的振动控制及其优化研究

目前,MRD结构的分析通常只考虑水平地震动而不考虑竖向地震动的影响,地面的水平运动和竖向运动具有相关性,从而影响控制效果．因此对双向地震耦合作用下MRD结构的理论进行研究,建立动力分析模型并得出运动微分方程．以8层MRD结构为例进行地震反应分析,研究表明,考虑和不考虑竖向地震作用,MRD对结构均有良好的控制作用,但是竖向地震作用的存在,使结构各层的层间位移峰值有不同程度的增加,其增量随着竖向地震作用的增加而增加,因此建议在高烈度地区的建筑物考虑竖向地震作用对结构的影响．建立MRD结构优化设计模型,采用IHGA程序对结构进行优化设计．结果表明, MRD结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好的控制．