环境温度对混凝土梁式桥频率的影响研究

现有关于环境温度影响桥梁自振频率特性的研究通常针对特定桥梁,其通用性受到了一定的限制.鉴于混凝土梁式桥是应用最广泛的桥梁类型,本文从自振频率解析解出发,推导了混凝土梁式桥自振频率和温度关系的通用迭代计算公式,并通过数值算例和环境耦合箱模型试验进行验证.结果表明:环境温度对桥梁自振频率的影响不可忽视,所提出的桥梁自振频率迭代计算公式能有效考虑环境温度的影响,可用于计算实际温度作用下的混凝土梁式桥的频率.

基于声发射信号时频图深度学习的桥梁钢桁架焊接节点损伤程度识别

针对桥梁钢桁架疲劳损伤识别难度大、精度低的现状,提出基于声发射信号时频分析与深度学习的钢桁架焊接节点损伤程度识别方法。对桁架节点在桥梁运营状态下产生的声发射信号进行小波变换,表征不同损伤程度信号的时频能量分布模式,然后建立卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型对时频图进行损伤特征提取,并通过迁移学习思想提升模型的训练效率和学习能力,从而实现桁架焊接节点严重损伤、轻微损伤和噪声工况的准确识别。进一步对模型各卷积层激活区域进行可视化分析,解剖模型的损伤特征学习过程及分类逻辑。某悬索桥中央纵向腹板钢桁架焊接节点现场试验结果表明:相较于利用时域波形进行特征学习的一维卷积神经网络模型,时频图包含了更丰富的损伤信息,所建立的二维卷积神经网络模型对钢桁架焊接节点三种损伤程度的识别准确率超过94%,具有更强鲁棒性和实际应用价值。

可对角化矩阵特征值分解扰动问题的快速求解方法

针对特征值扰动计算的传统方法收敛速度慢的问题,提出了一种求解特征值扰动问题的快速迭代算法.首先,通过矩阵变换将初始矩阵的特征值扰动问题转化为对角矩阵的特征值扰动问题.然后,提出了一种快速迭代算法求解扰动参数,同时对算法的收敛性进行分析,并将其与基于摄动级数展开法导出的方法进行对比.再次,采用逐一求解特征值并进行矩阵降阶的策略,有效降低运算量.最后,通过2个算例分别展示算法的计算过程及其在结构模态参数追踪方面的应用效果.

正交异性钢桥面板声发射波三维谱元法模拟及损伤定位

针对大跨度桥梁正交异性钢桥面板的疲劳损伤评估与结构健康监测需求,开展基于声发射波场谱元法模拟的大型复杂板类结构损伤定位研究。采用Legendre高阶插值三维时域谱元法模拟声发射波在正交异性钢桥面板中的传播过程,验证了其内部显著的反射、衍射和频散现象,并代替人工预断铅实测试验获得大量声发射数据。然后,利用赤池信息准则判定声发射波到达各传感器的时间,通过高斯过程回归建立到达时差与声发射源位置的关系模型,用于未知损伤的定位监测。数值模型实验结果表明,赤池信息准则和高斯过程回归改进的时差图法在正交异性钢桥面板中的平均定位误差为37.3 mm(25 dB信噪比工况),平板的定位精度高于U肋。谱元法模拟有望代替繁琐的预断铅实测试验,提升声发射时差图系列损伤定位方法的实用性。

结构动力学课程思政教学实践探索

研究生专业课程思想教育是实现高校育人目标的重要途径。为促进高校研究生的专业理论教育水平与思政教育水平协同发展,需将思政教育融入“三全育人”综合改革中。该文以结构动力学课程为例,探索高校研究生专业课程思政教学的创新方法,并提供代表性实施案例。将课程思政贯穿于专业课教学内容,提升高校育人实效,增强新时代研究生素质。

车致振动响应递归量化分析在桥梁结构损伤识别中的应用

基于移动车辆引起的桥梁结构动力响应,采用递归量化分析的方法对结构进行损伤识别。用固定宽度的滑动窗将桥梁结构上任意两个位置的响应信号分成若干小段,并对每一小段信号进行递归量化分析,进而提取特征构造损伤指标。损伤向量随着滑动窗的移动得到每一个相对位置的损伤指标,最终实现结构的损伤识别。通过数值模拟验证上述方法,并讨论了单损伤工况和多损伤工况,分析了损伤位置、损伤程度、车辆速度、噪声水平等因素的影响。最后制作实验室模型对递归量化分析的结构损伤识别方法进行了试验验证。数值模拟和试验结果表明,基于递归量化分析的损伤识别方法可以有效识别移动车辆作用下的桥梁结构损伤。

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.

基于移动荷载试验的桥梁快速测试与评定方法

文章提出一种基于移动荷载试验的桥梁快速测试与评定方法,并成功应用于一座实际运营的大跨径变截面连续梁桥。首先简单介绍基于移动车辆激励下桥梁动力响应的桥梁柔度矩阵识别方法;其次提出基于柔度矩阵的桥梁挠度校验系数计算的方法和流程,实现对桥梁状况的评定;最后通过数值算例和实桥试验验证所提出的桥梁评定方法的有效性和高效性。

社区老年人自我健康管理知信行现状及影响因素研究——以河北省为例

了解河北省社区老年人自我健康管理知信行现状,分析其影响因素,促进老年人自我健康管理能力的提升。方法:采用抽样调查的方法,对河北省413位老年人进行问卷调查,采用描述性分析、单因素方差分析或独立样本t检验、多元线性回归分析影响老年人自我健康管理知信行水平的影响因素。结果:文化程度与知信行情况具有相关性。此外,退休前职业与态度具有相关性,平均月收入及老年人身体状况与行为具有相关性(P<0.05)。结论:老年人自我健康管理个体认知水平差异较大,认同度较高,自我健康管理行为水平一般,建议充分利用媒体平台加强健康知识的宣传,发挥老年机构在再教育方面的优势,倡导健康家庭生活方式,提升老年人的自我健康管理意识和能力。同时,老年人个人也应积极承担自我健康管理的责任,主动学习和实践健康管理的知识和技能,从而实现健康老龄化。

基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别

针对工程结构模态参数测试时,多个测点之间的时间不同步采样导致识别出的振型结果不准确问题,文章提出基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别方法,通过误差函数值表征不同步数据在分析过程中产生的数值误差程度,以误差函数为最小值时所对应的时间作为估计的时间延迟,并以此延迟修正异步实测响应数据;利用随机子空间法对修正数据进行模态参数识别,通过有限元模拟和实验验证分别讨论模态识别时,桥梁不同测点异步采样对振型识别的影响,验证所提出的时间延迟识别方法的准确性和可行性。

桥梁工程课程思政教学探索与实践

课程思政是落实立德树人根本任务的重要渠道,而专业课程教学是开展课程思政的重要载体,桥梁工程是土木工程专业道路与桥梁方向最主要的必修课程。该文以桥梁工程课程为例,对标《高等学校课程思政建设指导纲要》,优化和创新课程内容和教学方式,充分挖掘课程中蕴含的思政元素,针对性设计课程思政教学方案,并提供代表性实施案例,实现思政内容与专业内容深度融合,可为土木工程专业实施课程思政提供参考。

桥梁概念设计与美学课程思政建设探索与实践

课程思政教育理念为新时代高校人才培养指明方向,是推动教学改革、提升育人质量的有效途径。专业课程作为高校课程思政建设的基本载体,应当在进行知识传授和能力培养的同时,潜移默化地实现价值引领的重要作用。该文以桥梁概念设计与美学课程为例,探索土木工程专业课程的思政建设方法。针对课程各章节的教学内容设计思政目标,优化思政映射方式,达到润物无声的效果,可为高校理工科专业课程的思政建设提供参考。

基于车辆静置的桥梁模态参数识别方法

针对传统工作模态参数识别中存在的振型难以质量归一化和传感器数量多,“移动车辆扫描法”存在对路面不平顺过于敏感和振型难以质量归一化等问题,提出一种采用少量传感器且对路面不平顺不敏感的桥梁模态参数(频率和质量归一化振型)识别方法。该方法将车辆停靠于选定位置,形成静置车辆-桥梁系统,测试系统频率;测完后移动车辆至下一位置,重新停靠后测试频率,以此类推,“随停随测,即测即走”,通过系列系统频率识别模态参数,因此称之为基于车辆静置的模态参数识别。首先,采用数值算例展示静置车辆-桥梁系统频率随着车辆静置位置的变化而变化的现象;其次,通过理论推导揭示静置车辆-桥梁系统频率演化与桥梁模态参数之间的物理关系;然后,提出通过测试系列静置车辆-桥梁系统频率来识别桥梁模态参数的流程并予以验证;最后,系统讨论车/桥质量比和车辆刚度等因素的影响。结果表明:提出的方法化振型识别为频率识别,只需少量加速度传感器,便能快速识别桥梁质量归一化振型。

随机车流对梁式桥模态参数识别的影响研究

现有的桥梁模态参数识别中,将随机车流视为一部分环境激励,忽略了车辆附加质量的影响,桥梁由于损伤导致的模态参数变化会被随机车流所引起的变化掩盖,从而影响后续损伤识别的正确性。文章利用元胞自动机模型模拟作用在桥梁上的随机车流的具体位置,将车流信息加入有限元模型,计算桥梁的动力响应;以简支梁和连续梁为例,应用随机子空间法识别模态参数,并比较车-桥系统、局部损伤桥梁和无损桥梁的模态参数差异;对比分析采用随机车流、单个移动车辆和静置车辆3种方式模拟车流时对频率与振型识别结果的影响。结果表明,桥梁局部损伤和随机车流均会导致识别的频率减小和振型改变,环境激励下的模态参数识别中必须考虑随机车流的作用并剔除其影响。

基于拟静力位移的桥梁损伤定位研究

为克服传统桥梁损伤定位中存在的耗时长和易受操作环境影响大等问题,该研究提出一种高效、准确的桥梁损伤定位方法。通过有限脉冲响应滤波器将拟静力位移表示为总位移的线性组合,建立拟静力位移的精度函数对滤波器系数进行求解。将该方法应用于移动荷载作用下的桥梁位移响应中,提取其拟静力位移。基于拟静力位移,判定桥梁的损伤位置。再分别以某简支梁和连续梁为例,验证了该方法识别简支梁和连续梁损伤位置的准确性。该研究可为桥梁损伤定位检测提供借鉴。

桥上移动车辆车轴识别小波变换方法

通过连续小波变换对车辆过桥产生的桥梁动应变响应进行分析,提取特定尺度下小波系数,能够凸显与车轴信息对应的峰值点,弥补传统局部峰值提取法在识别短轴距问题的不足。车-桥耦合振动模型数值分析表明,结合小波变换的车轴信息识别方法对于行驶速度高、路面平顺性差的工况仍具有较高精度。选取与车辆激振频率相对应的尺度系数,准确提取原始信号中有用信息的同时有效减小干扰信号影响。

基于小波有限元的车辆-轨道-桥梁系统竖向振动分析

基于小波有限元建立了车辆-轨道-桥梁系统竖向运动方程。将车辆、轨道和桥梁作为一个整体系统,钢轨和桥梁采用区间B样条小波单元离散,钢轨与桥梁之间的钢轨基础采用均布的弹簧和阻尼模拟,采用虚功原理建立了基于小波有限元的四轴车辆-轨道-桥梁竖向振动分析模型。结果表明,采用区间B样条小波单元可较大程度上减小系统的自由度数,缩减计算量,节省计算时间。

关于磁悬浮陀螺稳定悬浮条件的探讨

利用牛顿力学中的稳定性理论对磁悬浮陀螺稳定悬浮的条件进行了分析,在实验上对磁悬浮陀螺底座磁场的空间分布进行了测量,将理论分析和测量的数据结合起来从理论上预测陀螺稳定悬浮的区域范围,再将实验上实际观察到的稳定悬浮区域与之对比,得到了一致性的结论,由此得出了磁悬浮陀螺稳定悬浮的条件.

基于三角小波的弹性薄板高精度分析方法

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法—升阶法和多分辨率法。数值算例表明,三角小波法求解弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题时,能方便地处理各类边界条件,计算效果良好;自振特性分析更具优势,升阶法和多分辨率法能有效地提高分析精度。