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基于卷积自编码和相关函数的钢框架损伤识别研究

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工业建筑 2024年

作者：杨银枪康帅王自法赫中营滕辉河南大学土木建筑学院中震科建(广东)防灾减灾研究院有限公司

针对深度学习模型在数据样本不均衡和噪声影响下的损伤识别精度下降这一问题，提出了基于卷积自编码和相关函数相结合的结构损伤识别方法。以卡塔尔大学看台缩尺试验为例，将健康工况样本数据输入卷积自编码模型进行学习，通过构建的卷... 详细信息

针对深度学习模型在数据样本不均衡和噪声影响下的损伤识别精度下降这一问题，提出了基于卷积自编码和相关函数相结合的结构损伤识别方法。以卡塔尔大学看台缩尺试验为例，将健康工况样本数据输入卷积自编码模型进行学习，通过构建的卷积自编码模型对健康结构数据样本进行数据重构，以数据重构误差最大值作为阈值判别结构是否发生损伤。然后，在包含健康工况样本和损伤工况样本的数据集中加入不同信噪比的高斯白噪声，通过自相关函数对加入噪声的数据样本进行预处理，将预处理后的数据集和未经过自相关函数处理的数据集分别输入模型进行训练和预测，并对模型的预测结果进行对比分析。结果表明，该方法在未加入噪声的数据样本不均衡情况下可以准确进行结构损伤识别，识别准确率可以达到100%。而数据在加入噪声的影响下，经过自相关函数的处理，数据原始特征得以凸显，在施加信噪比为5的噪声工况下，识别准确率仍能达到100%，可以有效提高损伤识别精度并具有较强抗噪性。

关键词：深度学习损伤识别卷积自编码自相关函数框架结构

简支波形腹板钢箱组合截面与传统截面箱梁桥抗震性能对比分析

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工程抗震与加固改造 2024年第1期46卷 83-92,82页

作者：赫中营高嘉孙鹏辉王根会河南大学土木建筑学院河南开封475000 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有... 详细信息

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有限元模型对比分析3种截面简支梁桥动力特性和抗震性能的不同。结果表明:3种截面简支梁桥前五阶振型不变,CW-CBGB和CBGB前三阶频率相比于CW-SBCCGB有所下降,但相差不超过1Hz,第四阶及以后频率差异逐渐变大;剪滞效应对CW-SBCCGB和CW-CBGB动力特性影响较大,对CBGB影响较小;在纵桥向+竖桥向和横桥向+竖桥向地震作用下,CW-SBCCGB和CBGB的墩顶位移和跨中位移均大于CW-CBGB结构,CW-SBCCGB主梁跨中截面剪力最小,CW-CBGB跨中截面弯矩最小,说明CW-SBCCGB和CW-CBGB的抗震性能均优于CBGB的抗震性能。

关键词：抗震性能波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥波形腹板混凝土箱梁桥混凝土箱梁桥截面等效

群桩效应对砂土地基中高桩承台群桩基础抗震性能的影响

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土木工程学报 2014年第1期47卷 117-126页

作者：赫中营叶爱君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对我国广泛使用的高桩承台群桩基础,基于一组砂土地基中桩柱式基础的抗震试验数据和分析模型,建立了合理的高桩承台群桩基础Pushover分析有限元模型,分别研究在峰值和极限状态时,不同桩基自由长度和不同砂土密度条件下,群桩效应对高... 详细信息

针对我国广泛使用的高桩承台群桩基础,基于一组砂土地基中桩柱式基础的抗震试验数据和分析模型,建立了合理的高桩承台群桩基础Pushover分析有限元模型,分别研究在峰值和极限状态时,不同桩基自由长度和不同砂土密度条件下,群桩效应对高桩承台群桩基础整体峰值抗力和变形模式、桩顶水平剪力分配、桩身截面弯矩分布、桩身水平变形和曲率分布的影响,并讨论自由长度和砂土密度对群桩效应的影响。结果表明:群桩效应使基础峰值抗力降低;使峰值状态时承台和桩身水平位移增加,承台转角减小,而对极限状态时承台和桩身水平位移以及承台转角的影响主要依赖于自由长度大小;群桩效应对桩基剪力分配的影响较小;群桩效应对桩身分布弯矩峰值影响较小,但是对弯矩沿桩身的分布和桩身分布曲率峰值影响很大,且这种影响对于后排桩最大,中排桩次之,前排桩最小,自由长度和砂土密度对此时群桩效应的影响均较大。

关键词：群桩效应高桩承台群桩基础抗震性能自由长度砂土密度

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力法非线性梁柱单元的合理单元长度划分

工程力学 2014年第7期31卷 178-184,198页

作者：赫中营叶爱君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对目前结构非线性分析中最常用的力法非线性梁柱单元模型,从理论上分析出了能消除其计算失真问题的合理单元长度及对应积分点数量。然后基于OpenSees有限元程序,使用该理论分析结果建立了一组单墩循环推倒试验的数值分析模型,通过加... 详细信息

针对目前结构非线性分析中最常用的力法非线性梁柱单元模型,从理论上分析出了能消除其计算失真问题的合理单元长度及对应积分点数量。然后基于OpenSees有限元程序,使用该理论分析结果建立了一组单墩循环推倒试验的数值分析模型,通过加载点力-位移滞回曲线的对比分析和墩底截面曲率滞回曲线的对比分析验证了理论结果的正确性。结果表明:使用力法非线性梁柱单元模型进行结构的非线性数值分析时,其单元长度划分应根据积分点数量确定,确定原则应基于使单元屈服后变形增长的分布长度与塑性铰长度相等进行计算;在实际使用中,可利用等效塑性铰长度计算积分点数量与单元长度的关系,初步确定单元划分的合理长度;在保证单元长度与积分点数量的对应关系前提下,力法非线性单元的积分点数量越多,计算结果越稳定。

关键词：非线性有限元理论数值模拟力法非线性梁柱单元积分点单元长度

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系梁对哑铃型高桩承台基础抗震性能影响

振动与冲击 2013年第1期32卷 128-133,158页

作者：赫中营叶爱君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对我国大跨度桥梁目前常用的哑铃型高桩承台基础,分析了系梁对其地震反应的影响因素,采用反应谱分析方法重点讨论了在工程可行的几何尺寸范围内,系梁轴向刚度和抗弯刚度对哑铃型高桩承台基础的地震反应影响规律,进一步讨论了系梁底桩... 详细信息

针对我国大跨度桥梁目前常用的哑铃型高桩承台基础,分析了系梁对其地震反应的影响因素,采用反应谱分析方法重点讨论了在工程可行的几何尺寸范围内,系梁轴向刚度和抗弯刚度对哑铃型高桩承台基础的地震反应影响规律,进一步讨论了系梁底桩基对系梁刚度的影响。结果表明:设置系梁后,系梁轴向刚度和抗弯刚度会对哑铃型高桩承台基础的地震反应产生较大影响,但在工程可行几何尺寸范围内,系梁轴向刚度的变化对其影响不大,而抗弯刚度的变化对其影响较大,且抗弯刚度越大对基础抗震越有利。在系梁底布置桩基可有效提高系梁的刚度。

关键词：哑铃型高桩承台基础地震反应系梁

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宽翼薄壁工字形曲梁剪滞效应的能量变分法

工程力学 2010年第12期27卷 1-7,20页

作者：甘亚南赫中营戎涛周广春盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 河南理工大学土木工程学院河南焦作454010 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了准确反映宽翼薄壁工字形曲梁上下翼板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U 1(z),U 2(z))。该文以最小势能原理为基础,考虑弯曲和翘曲扭转的因素,引入剪力滞后和剪切变形效应的影响,建立了... 详细信息

为了准确反映宽翼薄壁工字形曲梁上下翼板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U 1(z),U 2(z))。该文以最小势能原理为基础,考虑弯曲和翘曲扭转的因素,引入剪力滞后和剪切变形效应的影响,建立了曲线工字形梁的控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪滞效应相耦合的广义位移的闭合解,提出了一种对该类结构更加准确的力学分析方法。算例中,该文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了该文方法的有效性。

关键词：桥梁工程剪力滞后翘曲扭转最小势能原理曲线工字形梁

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桥梁高桩承台基础地震破坏机理试验研究

同济大学学报（自然科学版） 2014年第9期42卷 1313-1320页

作者：王晓伟赫中营叶爱君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

进行了平面布置2×3钢筋混凝土高桩承台基础模型试件在砂土中的往复荷载拟静力试验.基于推倒分析方法,对试验进行了数值分析,并揭示了试件的地震破坏机理.结果表明：试件各桩在距桩顶1倍桩径、土面以下约3～8倍桩径范围内先后形成损伤区... 详细信息

进行了平面布置2×3钢筋混凝土高桩承台基础模型试件在砂土中的往复荷载拟静力试验.基于推倒分析方法,对试验进行了数值分析,并揭示了试件的地震破坏机理.结果表明：试件各桩在距桩顶1倍桩径、土面以下约3～8倍桩径范围内先后形成损伤区域;边桩最先屈服,边桩桩顶截面最先达到极限曲率,对抗震设计起控制作用;桩顶的损伤特征对于桩身自由段长度不敏感,而地面以下桩身的损伤特征对自由段长度敏感.

关键词：高桩承台基础拟静力试验地震破坏机理非线性Winkler地基梁模型推倒分析

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大悬臂板矩形截面箱梁动力反应的分析

振动与冲击 2010年第11期29卷 61-65页

作者：甘亚南周广春赫中营盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 河南理工大学土木工程学院河南焦作454010

为了准确反映矩形箱梁(b1≠b2)翼板和悬臂板的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂翼板设置了一个不同的剪滞纵向动位移差函数(u1(x,t),u2(x,t)),提出了一种对薄壁箱梁动力学特性的分析方法。以能量变分原理为基础建立了矩形截面箱梁动... 详细信息

为了准确反映矩形箱梁(b1≠b2)翼板和悬臂板的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂翼板设置了一个不同的剪滞纵向动位移差函数(u1(x,t),u2(x,t)),提出了一种对薄壁箱梁动力学特性的分析方法。以能量变分原理为基础建立了矩形截面箱梁动力反应w(x,t)、u1(x,t),u2(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解,揭示了箱形梁桥动力反应的规律,说明了大悬臂板矩形箱梁(b1≠b2)双翘曲位移差函数设置的必要性。算例中,解析解与有限元数值解进行了比较,证明了该动力分析方法的有效性。

关键词：桥梁工程剪力滞后动力反应能量变分原理矩形薄壁箱梁

曲线梯形箱梁静力分析的多参数翘曲位移函数法

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铁道学报 2011年第7期33卷 104-109页

作者：甘亚南周广春赫中营盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以薄壁曲杆理论为基础,提出一种对曲线梯形箱梁静力学特性准确分析的解析法。为准确反映箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,分别对梯形箱梁上下翼板和悬臂翼板设置3个不同剪滞纵向位移差函数。分析中综合考虑弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲... 详细信息

以薄壁曲杆理论为基础,提出一种对曲线梯形箱梁静力学特性准确分析的解析法。为准确反映箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,分别对梯形箱梁上下翼板和悬臂翼板设置3个不同剪滞纵向位移差函数。分析中综合考虑弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲剪切)因素,引入剪滞效应和剪切变形影响,建立曲线箱梁弹性控制微分方程和自然边界条件,获得弯、扭、翘和剪滞效应相耦合广义位移的闭合解。结合算例,分析不同荷载形式、不同跨度以及剪切变形和二次翘曲剪切效应等因素对曲线箱梁力学特性的影响,本文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了本文方法有效性,所得公式发展了曲梁剪滞理论。

关键词：曲线梯形薄壁箱梁剪力滞后翘曲扭转最小势能原理