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基于IPOA的巨型组合框架结构震损快速预测模型研究

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防灾减灾工程学报 2024年第2期44卷 263-272页

作者：黄志周芙蓉陈娟蒋丽忠周旺保戚菁菁湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南省智慧建造装配式被动房工程技术研究中心湖南湘潭411201 湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为实现巨型组合框架结构的地震损伤程度快速评估,提出了一种基于改进鹈鹕优化算法(IPOA)的多参数震损预测方法。设计了5个不同参数的巨型组合框架结构模型,利用振动台试验和有限元软件进行非线性时程分析获取结构动态响应数据,并采用结... 详细信息

为实现巨型组合框架结构的地震损伤程度快速评估,提出了一种基于改进鹈鹕优化算法(IPOA)的多参数震损预测方法。设计了5个不同参数的巨型组合框架结构模型,利用振动台试验和有限元软件进行非线性时程分析获取结构动态响应数据,并采用结构损伤指数量化评估结构的损伤程度。同时,引入K均值聚类优化策略和惯性权重自适应优化策略改进传统的鹈鹕优化算法。基于振动台试验和有限元分析结果数据,比较了不同输入参数组合预测结构损伤的准确性,构建了能反映结构参数与结构损伤之间非线性关系的智能算法快速预测模型。最后,将模型预测结果与一缩尺比为1/15的振动台试验模型结构损伤程度进行对比验证。结果表明:(1)改进鹈鹕优化算法模型的准确性和泛化能力均优于其他算法模型;(2)最大层间位移角与结构损伤相关性最高,增加影响结构损伤的输入参数可提高预测模型的准确度和泛化能力;(3)模型预测的结构损伤指数与试验结果相比误差均小于10%,预测结构损伤等级与试验结果一致,所提出的快速预测模型能高效准确地预测结构的损伤指标,为巨型组合框架结构震后损伤快速评估提供了一种新方法。

关键词：机器学习巨型结构快速评估鹈鹕优化算法结构损伤

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大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

测绘通报 2024年第7期 100-104,128页

作者：吕伟荣吴佳强姚帅戚菁菁卢倍嵘丁时宝甘德家湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学机械工程学院湖南湘潭411201

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,... 详细信息

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

关键词：大直径钢筒圆度三坐标测量非接触

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四肢钢管混凝土格构柱试验研究及参数分析

防灾减灾工程学报 2024年第3期44卷 616-622,631页

作者：黄志熊陆增蒋丽忠周旺保谌湘文戚菁菁湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南省智慧建造装配式被动房工程技术研究中心湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湘潭理工学院湖南湘潭411201

为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及... 详细信息

为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及延性都较好;轴压比对试件的影响主要体现在破坏阶段,轴压比越大承载力下降段的斜率越大;长细比对试件受力性能有较大影响,随着长细比增大,试件的屈服位移和极限位移会增大,但水平承载力和破坏段的斜率会降低。建立了数值计算模型,并与试验结果进行对比,验证其正确性。并对不同高宽比、节间距与柱肢外径比等参数对试件弹性刚度和承载力的影响进行分析,结果表明:减小格构柱的高宽比和节间距与柱肢外径比对格构柱的受力性能有很大提升。建议实际工程中格构柱的高宽比不宜大于4.8;节间距与柱肢外径比低不宜大于7.0。

关键词：钢管混凝土格构柱拟静力试验参数分析抗震性能有限元分析

带约束构造剪力键的插筒式风机基础环的刚度和承载力及影响因素研究

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四川水泥 2024年第9期 61-64,95页

作者：尚钰程戚菁菁吴记东陈鑫湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411021

针对插筒式风力发电机基础在长期风荷载作用下出现的界面脱开、周边混凝土被压溃、塔筒周边泛浆以及穿孔钢筋疲劳剪断等问题,提出一种带约束构造剪力键的插筒式风机基础环并进行缩尺模型静载试验,并利用ABAQUS对试验构件进行有限元分析... 详细信息

针对插筒式风力发电机基础在长期风荷载作用下出现的界面脱开、周边混凝土被压溃、塔筒周边泛浆以及穿孔钢筋疲劳剪断等问题,提出一种带约束构造剪力键的插筒式风机基础环并进行缩尺模型静载试验,并利用ABAQUS对试验构件进行有限元分析,同时讨论了外包混凝土直径、混凝土基座厚度及基座混凝土强度等级等参数对其承载力和刚度的影响。研究表明:有限元模型与试验吻合较好,外包混凝土直径和混凝土基座厚度对其承载力和刚度的影响较大,基座混凝土强度等级对其的影响较小。

关键词：插筒式风机基础环带约束构造剪力键承载力参数分析

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钢-混凝土组合框架结构恢复力模型研究

中南大学学报（自然科学版） 2013年第9期44卷 3863-3872页

作者：戚菁菁蒋丽忠周旺保湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410083

对8榀由钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱构成的组合框架结构进行水平低周反复荷载试验。试件考虑柱轴压比、梁柱线刚度比和长细比3个设计参数的变化,分析组合框架骨架曲线以及荷载-位移滞回关系曲线特征,研究各参数对组合框架结构骨架曲... 详细信息

对8榀由钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱构成的组合框架结构进行水平低周反复荷载试验。试件考虑柱轴压比、梁柱线刚度比和长细比3个设计参数的变化,分析组合框架骨架曲线以及荷载-位移滞回关系曲线特征,研究各参数对组合框架结构骨架曲线和滞回曲线的影响规律。研究结果表明:各参数对骨架曲线和滞回曲线的形状及其特征参数都有不同程度的影响,基于系统的参数分析结果,建议综合考虑各参数影响的组合框架结构骨架曲线和荷载-位移滞回曲线恢复力模型;模型计算结果与试验结果较符合,为组合结构体系的非线性抗震分析提供了理论依据。

关键词：组合框架钢-混凝土组合梁钢管混凝土柱骨架曲线滞回曲线恢复力模型

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钢-混凝土组合框架动力性能参数分析

湖南科技大学学报（自然科学版） 2015年第4期30卷 74-79页

作者：戚菁菁武霞谢献忠湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构动力性能,对单层单跨的钢管混凝土柱和组合梁组成的组合框架进行动力性能参数分析.讨论了钢管混凝土柱含钢率、柱长细比、柱轴压比及钢-混凝土组合梁剪力连接度对固有频率和地震响应的影响.分析表明,... 详细信息

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构动力性能,对单层单跨的钢管混凝土柱和组合梁组成的组合框架进行动力性能参数分析.讨论了钢管混凝土柱含钢率、柱长细比、柱轴压比及钢-混凝土组合梁剪力连接度对固有频率和地震响应的影响.分析表明,固有频率随含钢率的增加和梁柱线刚度比的增大而增大,随柱长细比的增大而减小,组合梁剪力连接度对组合框架固有频率无明显影响.位移响应随柱含钢率的增大而减小,随柱长细比的增大而增大,随梁柱线刚度比减小而增大.而轴压比对组合框架地震响应峰值影响较小,剪力连接度大于0.73时,对组合框架位移响应的影响并不明显.根据参数分析结果,得出各参数对钢-混凝土组合框架动力性能的影响规律,并提出相应的设计建议,以期为工程实践提供参考.

关键词：钢-混凝土组合框架动力性能固有频率位移响应

界面滑移、竖向掀起及剪切变形对钢-混凝土组合连续梁动力性能的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2010年第6期41卷 2334-2343页

作者：戚菁菁蒋丽忠张传增余志武中南大学土木建筑学院湖南长沙410075 锡根大学土木工程系德国锡根57076

利用力的平衡原理及变形协调条件,在Euler梁和Timoshenko梁理论基础上,分别建立3种钢-混凝土组合梁动力学模型,通过推导相应动力学方程,编制计算分析程序,计算组合梁模型的弯曲振动频率、振型以及在各种动力荷载工况下的动力响应,并与AN... 详细信息

利用力的平衡原理及变形协调条件,在Euler梁和Timoshenko梁理论基础上,分别建立3种钢-混凝土组合梁动力学模型,通过推导相应动力学方程,编制计算分析程序,计算组合梁模型的弯曲振动频率、振型以及在各种动力荷载工况下的动力响应,并与ANSYS模拟结果进行比较分析,验证各种计算模型的合理性,讨论界面滑移、竖向掀起及剪切变形对组合连续梁振动特性和动力响应的影响程度。研究结果表明:考虑界面滑移和剪切变形影响时,组合梁自振频率明显降低,动力响应显著增大,而是否考虑竖向掀起对组合梁自振频率和动力响应均无明显影响;综合考虑3种因素影响的组合连续梁模型所得结果与ANSYS分析结果最符合,并能较好地模拟钢-混凝土组合连续梁的动力性能。

关键词：组合连续梁动力性能界面滑移竖向掀起剪切变形

拓扑优化设计方法与经验设计方法的RC开孔深梁对比试验研究

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铁道科学与工程学报 2021年第1期18卷 128-136页

作者：张鹄志徐文韬戚菁菁黄垚森湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,... 详细信息

为推动拓扑优化方法早日应用到钢筋混凝土深梁工程设计中,研究多目标优化算法并展开试验验证是实现此目的的必经之路。为此,开展分别按钢筋应力多目标ESO和经验设计方法设计的一组开孔深梁对比试验。试验结果表明,相较于经验设计方法,钢筋应力多目标ESO设计的试件在节省用钢量和基本保持承载力的前提下,变形能力和耗能能力大幅提升,受力钢筋能更充分发挥强度,同时改良了深梁脆性破坏的常规形态。造成这种改进的根本原因,是钢筋应力多目标ESO综合考虑了2个优化目标,设计的斜向钢筋能有效补强传力路径中垂直于受压混凝土的受拉方向,更契合深梁的受力机理。钢筋应力多目标ESO方法可供日后钢筋混凝土深梁工程设计参考。

关键词：钢筋混凝土开孔深梁静力试验渐进结构优化结构优化设计经验设计方法传力路径

Effects of interface slip and semi-rigid joint on elastic seismic response of steel-concrete composite frames

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Journal of Central South University 2010年第6期17卷 1327-1335页

作者：戚菁菁蒋丽忠 School of Civil and Architectural Engineering Ce ntral South University

The stiffness matrix of semi-rigidly connected composite beams considering interface slip was established and the calculation method for elastic seismic response of composite frame was *** corresponding calculation programs were *** the dimensionless quantities that were related to the connector shearing stiffness and the joint rotation stiffness,the influences of interface slip and semi-rigid joint on composite frame were transferred to quantitative parameter analysis,taking account of cross sectional properties,materials and linear stiffness of composite beam *** on the calculation programs,free vibration frequencies and seismic responses of semi-rigid joint steel-concrete composite frame considering interface slip were *** influences of interface slip and semi rigid joint on dynamic characteristics and seismic response were analyzed and the seismic design advices were *** results show that the interface slip decreases the free vibration frequencies and increase the seismic responses of composite *** semi-rigid joint reduces the free vibration frequencies and increases seismic responses of composite frame compared with rigid *** the increase of joint rotational stiffness,the elastic seismic responses of composite frame increase firstly and then *** effects are related to the ratio of joint rotation stiffness to linear stiffness of composite beam.

关键词： composite frame interface slip semi-rigid joint dynamic characteristic shearing stiffness rotation stiffness seismicresponse