考虑正常使用功能的非线性黏滞阻尼惯容系统多指标减震控制

惯容系统能够对结构进行多指标减震控制,然而,既有惯容减震结构设计方法主要针对结构单一性能指标展开。针对建筑结构在地震作用下的安全性和正常使用的功能需求,考虑工程中常用的非线性黏滞阻尼器,提出一种结合非线性黏滞阻尼的惯容减震结构多目标性能控制策略,以实现对建筑结构的层间位移角和楼面绝对加速度等关键性能指标的有效控制。通过采用主自由度方法和复合靶向控制策略,以惯容系统安装位置的相对变形为主自由度,以靶向控制模态的振型为结构变形形状,将复杂的多自由度原结构解耦为多个附加惯容的主自由度系统,对惯容减震系统的参数和安装位置进行设计,并以一个标准模型为例进行适用性验证。在设计中,非线性黏滞阻尼元件作为关键组成部分,惯容系统提高了阻尼元件的耗能能力,为实现多目标性能控制提供了支撑。研究结果表明,所提出的方法能够有效地降低建筑结构在地震作用下的位移和加速度响应,能够满足建筑的安全性和正常使用的功能要求,同时遵循规范和标准,这种多目标性能控制策略有望为实际工程结构设计提供有力指导。

一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法

夜间图像去雾对于夜间场景下无人驾驶、交通安防等有重要的工程应用价值。针对暗通道先验算法在夜间雾天场景下失效的问题,提出一种基于自适应大气光和加权引导滤波的夜间图像去雾算法。该算法首先基于图像亮度和饱和度联合求取信道图,并将信道图作为引导图对原图像进行引导滤波得到大气光分布图;为解决暗通道先验在图像亮区域的失效问题,引入亮通道先验矫正亮区域的透射率;为优化亮、暗通道透射率的融合,建立一种基于分段伽马矫正的融合权值计算方法,用于亮区域透射率的权值计算,并利用该透射权值加权得到图像的初始透射率。然后,利用加权聚合引导滤波代替引导滤波细化初始透射率,解决引导滤波弱化细小纹理而引起的边缘模糊问题。最后,将复原图像转换到HSV(Hue–Saturation–Value)色彩空间,对亮度分量V(Value)进行均衡化调整,并对均衡化前后的图像进行线性加权获得最终复原结果。实验结果表明:所提算法大气光分布图估值合理,可有效反映夜间多光源场景下的大气光分布情况;图像亮、暗区域透射率计算准确,复原图像去雾彻底、纹理清晰;与经典算法对比显示,复原结果的峰值信噪比、信息熵、平均梯度和方差的最大提升幅度分别为49.4%、18.3%、172.3%、115.0%,综合指标优于所对比的其他算法。

基于深度学习的水面漂浮物智能检测方法

漂浮物作为河道表观污染的重要源头,加强漂浮物检测是改善水环境生态质量的重要途径,也是积极落实“河长制”政策的技术手段。由于水面漂浮物具有场景复杂度高、形状不规则及多尺度形态变化等特点,采用传统的图像识别方法快速有效地检测目标具有较大的挑战性。因此,本文提出了一种基于深度学习的实时且稳健的水面漂浮物智能检测方法。首先,基于稀疏分解思想对低质量漂浮物图像进行降噪和增强处理,初步降低复杂水面环境对漂浮物图像质量的影响。其次,以轻量化MobileNetV2网络取代(single shot multibox detector,SSD)算法中的VGG16网络作为骨干网络,在预测层中将深度可分离卷积取代标准卷积,并采用动态特征金字塔网络提高多尺度漂浮物的检测精度,弥补SSD网络中强制不同层学习相同特征的不足。然后,将统一量化卷积神经网络(Quantized-CNN)框架应用于量化SSD检测器的检测误差,进一步加速卷积层计算和压缩全连接层的参数,降低SSD算法的计算复杂度和内存成本。本文在构建的水面漂浮物数据集上进行的实验结果表明:与现有的图像识别算法相比,改进后的SSD检测算法的平均精度(AP)和综合评价指数(F_(1))分别达到95.86%和94.74%,在硬件GPU下的检测速度达到64.23 FPS,检测算法的参数计算量减少到0.75×10^(9),模型内存成本压缩到6.27 MB。改进SSD算法实现了水面漂浮物检测的高精度和高效率。

蠕变参数劣化的时效性及变参数蠕变模型

为研究深部岩石在复杂条件下的蠕变特性,采用MTS812.02试验机对岩石进行三轴蠕变试验。在分析蠕变曲线特征的基础上,结合岩石流变力学和损伤理论,将黏弹塑性损伤元件引入蠕变模型,提出确定蠕变参数的方法,实现对岩石蠕变曲线全过程的描述。结果表明:黏弹塑性损伤元件为描述岩石蠕变曲线全过程提供了一个新思路;改进的模型可考虑过应力差和时间的双重影响,进而得到蠕变参数与过应力差和时间的关系,更好地反映了岩石在蠕变过程中蠕变特性参数随时间和过应力差乘积变化而呈现的损伤劣化特性,进一步揭示了蠕变变形破坏的内在机理,也预测了岩石蠕变参数随时间和应力变化的规律;将蠕变参数拟合公式代入到原有蠕变损伤模型中,建立考虑应力和时间对蠕变参数双重影响的损伤蠕变模型;通过改进黏弹塑性损伤元件的损伤演化方程,更好地反映了岩石在蠕变过程中的损伤程度。此外,通过分析蠕变参数与应力和时间之间的变化关系,提出确定蠕变参数的新方法,得到了蠕变参数的劣化特征,更加明确了蠕变参数的物理意义;通过对比试验结果和模型计算结果,得出模型曲线在高应力状态下和试验曲线具有良好的吻合度,验证了改进的蠕变模型的正确性和蠕变参数确定方法的合理性。

山区河道粗颗粒床面垂线流速分布规律试验研究

粗颗粒床面普遍存在于山区河道中,在浅水条件下,水深与床面颗粒粒径的比值h/d较小,此时河道中水流垂线流速分布难以用传统的对数公式或对数补偿公式进行准确描述。在室内概化水槽中,利用玻璃珠及乒乓球模拟粗颗粒床沙,对不同h/d下的垂线流速分布规律进行了系统的试验研究。前人研究发现,不同淹没度(h/d)下的理论床面取值并不统一。考虑到工程应用方便,作者采用普通粗糙床面河道下的理论床面值,即y0为0.2d。将试验测得数据进行无量纲化处理后与对数补偿公式计算得到的理论值对比,并率定公式中的系数B与尾流系数Π到最佳。结果表明:当h/d较小时,系数B随着h/d的增大减小,尾流系数Π随着h/d的增大而增大;而当h/d较大时,B与Π都趋于一个常数。最后,建立了适用于山区粗颗粒卵砾石泥沙河道的垂线流速分布公式,并将其与众多前人试验数据进行拟合检验。检验结果表明,作者提出的垂线流速分布公式具有较高的计算精度,同时对于普通粗糙床面河道,该公式也具有很好的适应性。

基于LSTM与随机森林混合构架的钓鱼网站识别研究

针对传统的钓鱼站点攻击检测模型时延高、效率低、特征提取复杂的问题,提出一种使用长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)和随机森林的混合算法模型。该模型主要包括网址上下文特征提取和混合特征分类两部分。首先,根据循环神经网络特点建立128步长的深度网络结构。实验数据参考开源社区提供的钓鱼网站网址和正常网址情报。利用自然语言处理技术对网址数据进行编码得到具有局部特征的网址序列。通过构建的LSTM网络对网址序列进行字符上下文特征提取,结合传统检测方法中的非字符序列特征,共同构成实验特征集。随后,利用随机森林获取每一个特征的最佳分裂点,构建混合特征分类模型。该模型以网址数据为检测源,一方面降低了随机森林的字符序列特征维度,另一方面结合传统钓鱼网址检测中的非序列特征,弥补了LSTM算法检测特征单一的问题。为验证该模型的有效性,设计了本文模型与随机森林算法、LSTM算法的对比实验,并进一步对不同LSTM训练规模的时间成本进行分析。从实验中发现,基于LSTM与随机森林的混合模型大幅度提高了钓鱼网站的识别准确率,模型准确率达到98.52%,比相同训练规模的LSTM准确率高3%,比实验中的单一随机森林准确率高7%。同时,相比于LSTM算法同等幅度的准确率提升,该混合算法具有更小的时间代价。实验结果表明,作者提出的混合模型克服了传统识别模型在特征提取、识别效率上的问题,适合于海量钓鱼网站攻击的快速识别。

新型秸秆纤维混凝土实心砖的性能试验研究

为了有效利用农业剩余物研制出具有良好综合性能的新型墙体材料,研究了秸秆纤维混凝土配合比,并对比新型秸秆纤维混凝土实心砖(new straw fiber solid concrete brick,NSFCB)与普通混凝土实心砖(general solid concrete brick,GCB)的力学性能和物理性能。进行了秸秆纤维混凝土抗压强度试验,以及实心砖大面抗压、抗折、保温隔热和干缩试验。对砖的受压应力与应变关系、早期干缩率随时间变化规律进行函数拟合分析。结果表明:氯化钙、高岭土对增强秸秆纤维混凝土强度效果明显;由于秸秆纤维的掺入,与GCB相比,NSFCB的大面抗压强度和抗折强度分别降低28.5%和6.8%,但折压比提高了30.5%,并且延性也较好;采用改进的有理分式很好地拟合了实心砖受压应力-应变试验曲线,决定系数值接近1,具有良好的相关性;NSFCB保温隔热性能突出,同GCB相比,其导热系数值下降了18.9%;7 d后NSFCB的干缩率变化较小,干缩性能良好;采用双曲线函数式拟合NSFCB干缩率-时间试验曲线,总体分布无显著差异,拟合度较高。

LeakDetector:隐私泄漏自动化检测方法

Android的开源性带来开发便利的同时,也带来了攻击的便利,如用户隐私信息的窃取。针对Android应用程序中的隐私泄漏问题,设计了基于静态污点分析的自动化检测系统——Leak Detector。该系统使用泄漏类型判断决策森林来检测应用程序中的隐私泄漏情况。首先,基于同类型相似性思想,构建了类型化泄漏数据库;其次,利用随机森林算法,将泄漏数据库转化成泄漏类型判断决策森林,再利用多方投票提高检测结果的合理性,并增加可重复利用性,减少检测人员的工作量;最后,此系统还提供了对泄漏点的逆向定位功能,该功能可以丰富简洁的检测结果,获取应用程序中存在的隐私泄漏数据流的泄漏源和泄漏点。从15个应用市场中收集了65个天气类应用程序构建泄漏数据库,并生成判断决策森林。以一个新的天气类应用程序作为待检测对象,利用判断决策森林进行隐私泄漏情况检测。共得到12条隐私泄漏数据流,其中,包括通过网络泄漏设备信息、将设备信息记录到本地日志、将本地日志存入content中、通过网络发送本地日志、通过网络发送文件5种泄漏类型。通过逆向定位功能找到了对应的泄漏源和泄漏点。结果表明,该系统可以检测出类型化应用程序的隐私泄漏情况,准确率为91.6%,并能逆向定位到隐私泄漏的泄漏源和泄漏点。

排序可验证的语义模糊可搜索加密方案

为解决现有语义模糊可搜索加密方案无法取得排序可验证的问题,提出一种支持语义模糊搜索并能对搜索结果的排序进行验证的方案。首先引入相关度分数和域加权得分,构造精确度更高的倒排索引结构。通过非线性保序加密,云服务器可以对搜索结果进行高效排序,减少了用户的计算开销和网络资源浪费。接着基于WordNet词典集对查询关键词进行语义拓展。在构造出语义拓展树后,只选取最相关的语义拓展词进行查询。通过引入语义相似度,设计双因子排序算法对搜索结果进行精确排序。然后为创建验证信息,将关键词集合插入布隆过滤器中,并计算布隆过滤器、安全索引、密文文档的消息认证码。在搜索阶段,通过布隆过滤器可以验证索引中是否存在查询关键词,并使用消息认证码对索引、文档的完整性和正确性进行验证。通过引入索引树结构进一步提高方案的搜索效率。最后,将本方案与相关方案在功能、存储开销、搜索开销等方面进行比较,并对创建索引、创建验证信息、语义拓展、加密查询、查询、验证等方面的开销进行仿真实验。方案对比分析显示本方案在语义搜索、排序、验证等功能上具有优势。实验结果表明,本方案不仅实现了语义模糊搜索与结果排序,而且实现了排序结果可验证功能。

基于线性回归与检验的不规则构件精确刚度矩阵建模

传统刚度分析方法只能得到规则结构的刚度解析表达式,而针对不规则构件,通常采用将复杂构件简化为规则件的办法求解,由于过度简化得到的刚度矩阵精确度下降。为了便于进行面向刚度的机械系统参数优化设计,必须解决不规则构件的规范化刚度矩阵求解问题。以3-URS(U-虎克铰、R-转动副、S-球铰)并联机构中U型轴复杂构件为例,提出一种基于多元线性回归原理求解复杂构件刚度矩阵的方法。将刚度矩阵的每个元素看作回归系数,采用ANSYS分析得到力和位移值的多组数对,基于多元线性回归理论求解回归系数,并将其组成6×6的刚度矩阵。由于该刚度矩阵主要应用于后续的刚度矩阵叠加,为降低计算难度,提高计算效率,在保证一定精度的前提下,对回归方程中的每一个回归系数作t检验,剔除不显著变量,对方程形式进行简化。对简化后的方程进行F检验和拟合优度检验,验证方程的回归效果。应用该方法求解了U型轴复杂构件的刚度矩阵,通过实验给出了24组样本数据,依据多元线性回归分析得到6×6刚度矩阵,进行t检验后部分矩阵元素变为零,在对其进行F检验和拟合优度检验后得到机构的刚度矩阵。在相同外力作用下,对构件变形量应用该理论计算得到的刚度矩阵的理论计算值和ANSYS分析值进行了对比,结果表明最大误差仅为0.11%,验证了方法的准确性。

层状盐岩小井间距双井水溶造腔流场相似模拟研究

为解决层状盐岩单井水溶造腔过程中建槽周期长,提管工艺复杂等问题,开展层状盐岩小井间距双井水溶造腔技术研究。拟采用选定物理法建立相似试验平台,探讨小井间距双井水溶造腔流场及浓度场特征,揭示双井水溶溶腔腔体扩展与流场的联系。结果表明:双井水溶造腔过程中腔体流场可以划分为4个区域:边界溶蚀区、浮羽流区、对流扩散区和底部饱和区,各个区域相互影响。浮羽流区是驱动流体运移的关键区域,根据浮羽流区流场特征建立相应的流场模型;根据宏观流动特征,对流扩散区分为强扩散区和弱扩散区;边界溶蚀区对双井水溶溶腔腔体扩展有显著影响;饱和区示踪特征不明显但浓度分层明显。通过对比分析双井造腔和单井造腔模型试验结果,发现双井水溶造腔工艺有利于盐穴建槽期,研究为小井间距双井水溶造腔技术的应用提供一定的理论基础,对盐穴储气库的优化建造具有重要意义。

基于通风强化浸出的矿岩散体孔裂隙双重介质结构演化

为解决羊拉铜矿非生物堆浸中因矿堆渗透性差而导致的铜浸出效果不佳的问题,提出通风强化浸出的新设想,以期从改善浸堆体系渗透特性,提高铜浸出效果。首先,针对羊拉铜矿在堆浸过程中发现的问题及现有堆浸多孔介质渗流理论在分析复杂渗流规律中的不足,提出利用堆浸散体孔裂隙双重介质理论研究强制通风对堆浸体系渗透特性的影响机制;然后,对该矿浸堆的矿石粒级分布情况及其类型进行分析与分类;最后,开展不同通风强度下的室内柱浸试验,利用CT扫描技术分析不同试件的孔隙发育情况,并利用电镜扫描(SEM)与分形几何理论对不同通风强度下散体颗粒表面的分形维数、动态裂隙率及动态渗透系数进行研究。结果表明:羊拉铜矿浸堆的矿石颗粒类型为a型,其浸堆松散细颗粒较多因而密实度较高,矿石颗粒粒级分布不合理;从CT扫描结果来看,引入强制通风虽然降低了堆浸体系的孔隙率,但其可以加剧矿石酸浸反应程度,增加浸堆内矿石颗粒数量,从而大大提高堆浸体系的孔隙数量,促进整个体系的孔隙结构发展并对堵塞的渗流通道形成有效冲破,最终提高铜浸出效果;从SEM扫描与分形几何理论分析结果来看,强制通风能够提高矿石颗粒内部对溶浸液的动态渗透系数与颗粒自身的裂隙率,从而强化浸出液中溶质的渗流性能,最终使得铜浸出效果得以提高。

机制砂中石粉对混凝土物理力学性能的宏细观影响机制

石粉作为机制砂生产过程中的副产品,是机制砂区别于天然砂的主要特征之一。本文在结合现有规范的基础上,提出将机制砂中石粉含量纳入胶凝体系的配合比设计,系统开展了两种岩性(石灰岩、花岗岩)石粉及其在不同含量条件下的室内混凝土物理力学性能试验,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)等测试手段深入分析石粉对混凝土的微观作用机理。试验结果表明:在按照试验设计的混凝土配合比,随着机制砂中石粉含量的增加,混凝土的抗压强度、劈裂强度均呈先增大后减小的趋势。微观机理分析表明,机制砂中的石粉大多是惰性的,仅微量石灰岩石粉存在有限的化学活性,促进早期水泥水合作用,进而加快混凝土早期强度的发展。综上,机制砂中的石粉在混凝土中主要发挥物理填充作用,其含量保持在16%~19%时,能发挥良好的微集料填充效应而提升混凝土力学性能;超过该范围则导致稀释效应而降低混凝土力学性能。在石粉含量相同的情况下,花岗岩石粉组混凝土试样的整体微观结构相较于石灰岩石粉组更为致密,从而导致花岗岩石粉组的混凝土宏观力学性能强于石灰岩石粉组。相比于同类研究,本文获得的最优石粉含量处于较高范围,可为高石粉含量的机制砂混凝土的配合比设计及机制砂石骨料制作过程中的石粉含量控制提供参考依据。

微波辐射下含水率对混凝土力学性能影响

微波辅助混凝土骨料回收是一项污染少、能耗低的新型绿色技术。为探究微波辐射条件下含水率变化对混凝土加热效果及强度弱化的影响规律,分析微波加热完成后混凝土内部骨料与砂浆的分离效果,采用不同加热路径对混凝土试块进行加热,获得试块的升温特性,并利用单轴压缩试验得到不同含水率试块加热完成后的抗压强度。试验表明:微波辐射功率和含水率是影响混凝土破碎的2个重要因素;试块在含水率相对较高时,采用高功率微波连续加热混凝土,试块在短时低温下就会爆裂,骨料与砂浆分离界面明显,可以从破碎后的混凝土中剔选出较多砂浆附着率低的完整骨料。研究为微波辅助混凝土再生技术的进一步发展提供参考与借鉴。

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,21世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。中国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,中国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注洪水的作用,忽视了洪水和泥沙共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险,甚至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力,完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了4个需攻克的关键科学技术问题:1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出5个需开展的重点研究内容:1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究;2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术;3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术;4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术;5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升中国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。

堆载–电渗联合作用下双层地基1维固结解析解

实际地基处理中,电渗与堆载预压常常联合使用。为了解决目前综合考虑堆载和电渗作用的成层地基固结解答理论的不足,假定土体中的渗透流速可由水力坡降引起的渗透流速与电势差引起渗透流速的进行叠加,建立考虑堆载和电渗联合作用的双层地基1维固结方程;利用特征函数法获得瞬时堆载和线性堆载下双层地基1维电渗固结解析解;通过与现有解析解和电渗固结试验结果对比,验证了本文解答的可靠性。基于该解答,详细讨论了土层参数及荷载参数对双层地基固结特性的影响。结果表明:当下层土的渗透性高于上层土的渗透性时,由于电渗作用导致地基中间土层在固结初期流入的水量大于流出的水量,造成超静孔隙水压力在固结初期上升及有效应力在固结初期下降的现象;降低下层土的压缩性能够提高双层地基的沉降速率和超静孔隙水压力消散速率;与单纯电渗固结相比,电渗联合堆载作用不仅能提高地基沉降速率,还能提高固结后的地基强度,更有利于减小工后沉降和加快地基处理速率。

考虑温度和冻融循环的基桩水平承载特性研究

温度和冻融循环作用对冻土基桩水平承载机理的影响尚未明确,其受力与变形计算方法有待深入研究。基于已有试验研究,建立了考虑温度变化和冻融循环作用的基桩p-y曲线模型,推导了水平荷载作用下基桩桩身内力与位移计算的有限差分解答,并将其与试验结果进行对比,验证了理论模型及求解方法的可行性。通过影响因素分析发现:考虑温度变化和冻融循环作用的p-y曲线,更能反映基桩的实际受力与变形性状。冻结温度T越低,桩身水平位移及弯矩越小,当T>-5℃时,桩身内力与位移受冻结温度的影响较大;当冻结温度T≤-5℃时,基桩桩身内力与位移受冻结温度的影响越来越小。当冻融循环次数小于7时,基桩水平位移和桩身弯矩均随冻融循环次数增加呈非线性关系增大;当桩周土体经历7次冻融循环后,桩顶水平位移和桩身最大弯矩分别增加51.7%和16.1%;当冻融循环次数大于7时,桩身水平位移与弯矩受冻融循环次数的影响已不明显。

专栏评述:新型电力系统

在国家大力推进清洁能源战略、“双碳”目标、新质生产力发展的重要历史阶段,聚焦电能供应侧清洁低碳化、输配电网侧数字化智能化、电能消费侧优质高效化,坚持需求导向和目标导向,面向国家战略需要,推进新型电力系统前沿基础理论和关键核心技术发展,服务国家新能源体系和新型电力系统建设,支撑国家能源安全和经济安全,具有重要科学价值和工程意义。为此,四川大学主办的《工程科学与技术》期刊,专门开辟了“新型电力系统”专栏,为国内外能源电力领域学者提供了一流交流平台。

经验知识监督的RC墩柱力学性能神经网络分析方法

基于试验或数值模拟的单一墩柱力学性能分析方法难以兼顾计算精度和效率,纯数据驱动的分析方法存在可解释性差和对数据依赖性强等问题。为此,本文通过研究钢筋混凝土(RC)墩柱力学性能试验数据、经验知识和机器学习的融合机制,提出了经验知识监督的RC墩柱力学性能神经网络(knowledge-guided neural network,KGNN)分析方法。首先,建立了包含761组RC墩柱拟静力试验样本的数据库;随后,基于经验知识分析了RC墩柱主要特征对其力学性能的影响规律,构建了相应的数学表征方法;最后,将RC墩柱试验数据及经验知识融入人工神经网络架构和训练过程,建立了高精度、可解释、可通用且不依赖大量训练数据的RC墩柱力学性能KGNN分析模型。本文提出的KGNN分析方法与纯数据驱动神经网络(BPNN)的结果对比表明:BPNN在测试集上表现更好,在分析墩柱承载力时均方根误差(E)和拟合系数(R^(2))分别为0.070和0.978,KGNN模型的E和R^(2)分别为0.108和0.942;但由于BPNN所预测的墩柱特征对承载力的影响规律与经验知识并不吻合,即未能准确反映墩柱特征与其力学性能间的关系,BPNN模型发生了过拟合;而KGNN方法不仅可以快速准确获得RC墩柱力学性能,且预测规律与经验知识吻合较好,具有更高的可靠性和实用性。因此,融合试验数据与经验知识的神经网络有望成为一种新的RC结构力学性能分析方法。

考虑人体与水流相互作用的溃坝洪水生命损失评估模型

溃坝洪水会给下游人民群众造成巨大的生命损失,开展溃坝洪水造成的生命损失风险定量评估对应急抢险救灾具有重要的现实意义。本文在已有生命损失贝叶斯网络HURAM1.0模型基础上,引入了人体稳定性物理模型,考虑人体与水流相互作用关系,对处于洪水中的人先进行稳定性判定,并进行溺水判定,运用蒙特卡洛模拟方法,综合了水深和水流速对生命损失的影响,建立HURAM2.0模型;并将该模型应用于唐家山堰塞坝溃坝洪水生命损失分析。结果表明:HURAM2.0模型建立了水流流速对生命损失影响的定量关系,更精确地刻画了人体在水流中的稳定性和求生能力,相比HURAM1.0模型对较强洪水强度条件下的生命损失预测结果更准确。同时,在本文建立的模型中,除水深度、洪水严重程度变化不大,其余变量的敏感性均有所上升,其中居民区住宅层数、在建筑物中庇护情况和溃坝时长等变量对模型计算结果的最大影响程度分别增加142%、95%和93%,加强了模型在低、中、高3类洪水强度下的解释性,与HURAM1.0相比在贝叶斯反演分析中更占优势。在唐家山堰塞坝溃坝风险分析中,HURAM2.0能区分出不同水流速条件下的生命损失,更符合实际情况,即开挖泄流槽前风险大、死亡率高,在现场勘测和开挖泄流槽后风险及死亡人数大大降低,建议结合预警疏散以降低生命损失风险。