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Q690高强圆钢管型钢混凝土柱的抗震性能及地震损伤模型研究

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Q690高强圆钢管型钢混凝土柱的抗震性能及地震损伤模型研究

作者：招渝广州大学

学位级别：硕士

全球气候变化背景下,实现碳达峰和碳中和的过程中,经济和社会发展进入到一个新的阶段,即低碳经济时代和绿色经济时代的结合体。在双碳时代下,建筑业需要采用更加环保、节能的建筑材料和技术,而钢材就是一种绿色环保、易再利用的建筑材... 详细信息

全球气候变化背景下,实现碳达峰和碳中和的过程中,经济和社会发展进入到一个新的阶段,即低碳经济时代和绿色经济时代的结合体。在双碳时代下,建筑业需要采用更加环保、节能的建筑材料和技术,而钢材就是一种绿色环保、易再利用的建筑材料。近年来,国内学者提出了建设韧性城市的构想,韧性城市是指在面对各种自然和人为灾害时,城市能够快速适应和恢复的城市。韧性城市的特点包括:具有强大的应对能力和适应能力,能够在灾害发生后快速恢复正常运转;具有高度的灵活性和可持续性,能够在长期的变化和挑战中保持稳定;具有高度的社区参与和协作能力,能够在灾害发生时实现有效的应对和救援。基于此,提出了一种新型Q690高强圆钢管型钢混凝土(HSTSRC)组合柱,该组合柱结合了钢管混凝土组合柱和型钢混凝土组合柱的优点,在Q690高强钢的加成下具有优秀的滞回性能,有利于高强钢的推广应用,实现绿色发展节约资源的目的。文主要对Q690高强圆钢管型钢混凝土(HSTSRC)组合柱的抗震性能和地震损伤模型展开研究,主要研究内容如下:(1)选取了基于大量试验结果的钢材本构模型,其中Q690钢的本构模型考虑了循环加载及损伤因素,由于ABAQUS内置的本构模型不能实现,需要使用ABAQUS用户材料接口插入Q690钢材本构的umat子程序。通过与足尺的钢管混凝土柱滞回试验结果、高强钢管混凝土柱滞回试验结果对比,验证了以上非线性仿真建模方法对本文提出的HSTSRC组合柱的循环荷载仿真具有良好的计算精度。(2)对22个组合柱模型进行了非线性仿真计算,并进行了抗震性能参数分析。研究结果表明,Q690高强圆钢管型钢组合柱相对于普通强度钢材的组合柱具有更好的滞回性能和承载力,但其延性相对较弱,需要在工程设计中考虑限制其位移。轴压比的增加会导致HSTSRC组合柱的抗震性能下降,需要将轴压比控制在0.3左右。HSTSRC组合柱的径厚比不宜过大,而长细比的增大会使得其抗震性能下降。高强H型钢含钢率及高强型钢截面类型并非影响HSTSRC组合柱的敏感参数。因此,对于HSTSRC组合柱的工程设计,需要综合考虑多个参数的影响,以达到最优的抗震性能和经济效益。(3)基于BP人工神经网络算法,通过仿真分析和相关文献选取,确定了10个组合柱骨架曲线的主要影响参数,并采用试凑法确定了5个隐含层节点数,成功训练出骨架曲线线N10-5-1智能分析模型。该模型具备良好的计算精度和泛化性能,可以有效地预测加卸载刚度的变化规律。结合骨架曲线线N10-5-1智能分析模型,通过数据拟合和路径规律总结,本文建立了HSTSRC组合柱智能恢复力模型,并验证了该模型的计算精度在可接受范围之内,具有计算效率高、应用便捷等优点。(4)对双参数地震损伤模型的耗能因子β计算公式进行了修正,并通过对13个HSTSRC组合柱构件的计算进行了分析。结果表明,在地震中,HSTSRC组合柱的损伤相对普通钢组合柱延迟发生,但一旦变形突破某一阀值,损伤迅速累积,损伤系数迅速上升直至破坏。轴压比对于损伤系数的影响较大,应控制在0.3左右。径厚比对于损伤系数的影响不明显,但不适合使用径厚比超限的HSTSRC组合柱。长细比较小的部分在加载中先发生损伤,达到破坏时,变形较小,应考虑3300mm以下柱高构件的损伤累积增长较快的问题。H型钢含钢率及高强型钢截面形式2个参数的影响不明显。经分析构件处在循环荷载不同阶段的位移损伤因子与耗能损伤因子的变化规律,确定修正双参数地震损伤模型的计算结果能更好反映构件的损伤情况。

关键词： Q690高强钢高强钢管型钢混凝土组合柱人工神经网络恢复力模型地震损伤模型

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圆钢管约束型钢再生混凝土短柱抗震性能

建筑科学与工程学报 2023年第6期40卷 27-34页

作者：刘坚彭林苗陈盼盼刘长江任达陈原肖海鹏招渝杨勤鹏广州大学土木工程学院广东广州510006 广州大学广东省复杂钢结构工程技术研究中心广东广州510006

针对圆钢管约束型钢再生混凝土短柱的抗震性能进行研究,在验证了分析模型合理性的前提下,考虑了圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率和轴压比等设计参数对试件力学性能的影响规律,获取了试件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系... 详细信息

针对圆钢管约束型钢再生混凝土短柱的抗震性能进行研究,在验证了分析模型合理性的前提下,考虑了圆钢管径厚比、再生粗骨料取代率和轴压比等设计参数对试件力学性能的影响规律,获取了试件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标和试件的峰值承载力,并与已有试验进行了对比分析。结果表明:在再生混凝土取代率、轴压比、含钢率等参数基本相同时,圆钢管约束型钢再生混凝土短柱比型钢再生混凝土柱和圆钢管型钢再生混凝土柱表现出更好的变形和耗能能力;再生粗骨料取代率对滞回曲线等抗震性能指标影响不大,可基本满足工程抗震要求,并可广泛应用于工程的承重结构中;在取代率和轴压比相同时,随着径厚比的增大,试件弹性阶段初始刚度、峰值承载力和耗能能力逐渐下降,但延性会有一定幅度的提升,延性变形能力可提高30%~40%;在取代率和径厚比相同时,随着轴压比的增大,试件的峰值承载力和耗能能力变化不大,延性越来越差。

关键词：圆钢管型钢混凝土再生混凝土柱径厚比再生粗骨料取代率轴压比抗震性能

高强钢管高强混凝土短柱力学性能智能模型研究

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建筑钢结构进展 2023年第11期25卷 12-20页

作者：刘坚彭林苗马宏伟刘长江张专涛陈原任达招渝肖海鹏杨勤鹏戚玉亮童华炜广州大学土木工程学院广州510006 广州大学广东省复杂钢结构工程技术研究中心广州510006 华南理工大学土木与交通学院广州510006 杭萧钢构(广东)有限公司广东珠海519000 广州建筑产业研究院有限公司广州510663

为研究超出规范范围材料强度的高强钢管高强混凝土短柱承载力在规范范围外拓展应用的相关问题,搜集61组试验及有限元数据,利用神经网络智能技术研究了在不同的截面尺寸、高强材料、含钢率、偏心率和长细比等影响因素下的高强钢管高强混... 详细信息

为研究超出规范范围材料强度的高强钢管高强混凝土短柱承载力在规范范围外拓展应用的相关问题,搜集61组试验及有限元数据,利用神经网络智能技术研究了在不同的截面尺寸、高强材料、含钢率、偏心率和长细比等影响因素下的高强钢管高强混凝土短柱的极限承载力及荷载-位移曲线,将承载力预测结果与规范EC4、规范ACI及规范GJB 4142—2000的计算结果进行了对比分析,并预测了试件的荷载-位移曲线,对各阶段各模型的切线刚度进行了分析研究。研究结果表明:所述规范可以在一定程度上继续延伸使用,而神经网络智能模型不仅与试验数据吻合度较高、精确度高,还考虑了规范没有考虑的约束效应减弱及两种材料强度匹配程度对承载力的影响,承载力会随着混凝土强度和钢材强度的提高而减缓增强速度;神经网络智能模型非常适合用于预测高强钢管高强混凝土短柱承载力,可以为实际工程和规范延伸拓展提供设计参考;神经网络智能模型相比于现有组合构件应力-应变理论公式会更加简便准确,以切线刚度的对比结果可知,其可以更加准确地反映和再现轴压作用下高强钢管高强混凝土短柱荷载-位移曲线的特征,对构件的力学性能研究有一定的参考作用。

关键词：高强钢管钢管高强混凝土荷载-位移曲线神经网络极限承载力

钢管约束型钢混凝土圆柱承载力的神经网络分析模型研究

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工业建筑 2022年第9期52卷 147-152,120页

作者：刘坚招渝王飞程刘长江曾嵘森周观根戚玉亮任达陈原肖海鹏彭林苗广州大学土木工程学院广州510006 广东省复杂钢结构工程技术研究中心广州510006 浙江东南网架股份有限公司杭州311200 广州建筑产业研究院有限公司广州510000

根据轴心受压和偏心受压的钢管约束型钢混凝土(TSRC)圆柱承载力现有计算公式,提出了轴压和偏压TSRC圆柱承载力的神经网络分析模型。选取10个影响承载力的敏感参数来确定输入层的节点个数,以轴压或偏压TSRC圆柱承载力作为输出层;隐含层... 详细信息

根据轴心受压和偏心受压的钢管约束型钢混凝土(TSRC)圆柱承载力现有计算公式,提出了轴压和偏压TSRC圆柱承载力的神经网络分析模型。选取10个影响承载力的敏感参数来确定输入层的节点个数,以轴压或偏压TSRC圆柱承载力作为输出层;隐含层节点数采用试凑法,根据均方误差MSE与相关系数R确定为12,由此建立了N10-12-1神经网络分析模型。该神经网络分析模型对承载力的预测结果显示,最大误差仅为6.08%,说明建立的轴压和偏压TSRC圆柱承载力神经网络分析模型是一种较好的方法。最后基于Garson算法进行敏感性分析,得到了各输入参数对TSRC圆柱承载力的影响程度,可供工程设计参考。

关键词：圆钢管约束型钢混凝土 BP人工神经网络轴压承载力偏压承载力神经网络分析模型

外伸端板半刚性钢结构连接节点的弯矩-转角智能模型研究

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建筑钢结构进展 2023年第6期25卷 43-50页

作者：刘坚肖海鹏刘长江张专涛王飞程马宏伟戚玉亮招渝彭林苗任达陈原童华炜广州大学土木工程学院广州1510006 广州大学广东省复杂钢结构工程技术研究中心广州510075 杭萧钢构(广东)有限公司广东珠海年519055 华南理工大学土木与交通学院广州510641 广州建筑产业研究院有限公司广州510663

为了寻找一种耗费人力更少、预测效果更好的外伸端板半刚性钢结构连接节点的弯矩-转角(M-θr)关系模型,提出将智能模型引入对该种半刚性连接节点M-θr曲线的预测。首先对现有钢结构梁柱半刚性连接节点M-θr关系经典模型进行了评述,采用... 详细信息

为了寻找一种耗费人力更少、预测效果更好的外伸端板半刚性钢结构连接节点的弯矩-转角(M-θr)关系模型,提出将智能模型引入对该种半刚性连接节点M-θr曲线的预测。首先对现有钢结构梁柱半刚性连接节点M-θr关系经典模型进行了评述,采用其中的幂函数模型对一组试验做了计算并与试验结果进行对比;然后用非线性有限元法对外伸端板半刚性钢结构连接节点进行了计算,并把分析所得M-θr曲线与试验曲线做了比较分析;基于大量试验数据,研究确定了对该种半刚性连接节点M-θr性能影响较大的11个主要参数,并用MATLAB数值计算软件建立了智能模型,对外伸端板半刚性钢结构连接节点的M-θr关系进行了预测,将预测结果与试验值对比。最后发现智能模型不论是定性的曲线变化趋势、还是定量的数值大小,都优于现有幂函数模型和非线性有限元分析,具有更好的可靠性、实用性。所得结论,可为该类半刚性钢结构连接节点M-θr关系研究提供新的思路。

关键词：智能模型弯矩-转角曲线半刚性节点幂函数模型非线性有限元分析

适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3746-3760页

作者：潘俊良王明渝重庆大学电气工程学院重庆400044

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不... 详细信息

随着海上风电发电容量的增大与离岸距离的增加,全直流型海上风电系统的优势越发明显。高压DC-DC变换器是该系统的核心部件,承担直流升压与输电的关键功能。对此,该文提出一种适用于大型海上风电的谐振型飞跨电容式模块化升压变换器,不受大功率中频高压变压器制造工艺的限制,无变压器结构使其能工作在更高频率,减少内部无源器件,实现轻量化。在高升压比应用场景中,变换器内部大部分功率器件为二极管,可节省控制单元,并降低成本。与电流连续模式相比,当内部二极管半桥工作在电流断续模式时,该变换器能在仅增加少量通态损耗的前提下实现内部功率器件的软开关。此外,该变换器采用准方波调制时,电流断续模式能避免内部串联二极管承受高dv/dt。最后,通过样机实验验证了该变换器拓扑的可行性与参数设计方法的正确性。

关键词：海上风电高压直流输电 DC-DC变换器模块化飞跨电容

职场“佛系”:中国组织情境下的理论构建与实证检验

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心理学报 2024年第5期56卷 594-611页

作者：晏渝冯明张勇重庆大学经济与工商管理学院重庆400030

“佛系”作为传统佛文化与现代网络文化相结合的一种处世风格,已较为广泛存在于工作情境中,但管理学界尚未对其进行系统研究。本研究立足于中国组织情境,通过访谈、扎根理论研究以及问卷调查,对工作情境中佛系心态的概念和结构维度进行... 详细信息

“佛系”作为传统佛文化与现代网络文化相结合的一种处世风格,已较为广泛存在于工作情境中,但管理学界尚未对其进行系统研究。本研究立足于中国组织情境,通过访谈、扎根理论研究以及问卷调查,对工作情境中佛系心态的概念和结构维度进行了探索性研究。研究发现:工作情境中的佛系心态包括不以为意、安于现状、友善无争、顺其自然四个维度,并据此编制了测量量表。通过4个实证研究,累计调查了1335名员工,检验了量表的信度和效度。结果表明该量表有较好的信度和结构效度,预测效度研究表明工作情境中的佛系心态对员工创造力有显著的负向影响,对工作幸福感有显著的正向影响,与工作绩效无显著相关关系。

关键词：佛系扎根理论工作绩效创造力工作幸福感

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水位波动和植被恢复对三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构的交互影响

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环境科学 2024年第5期45卷 2715-2726页

作者：梅渝黄平王鹏朱凯重庆交通大学河海学院重庆400074 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院+大学重庆学院重庆400714

水库消落带是典型的生态脆弱敏感区.水位波动是影响消落带土壤环境的主要因素,植被恢复是消落带土壤保育的重要手段.然而,在水库消落带中,水位波动和植被恢复对土壤微生物群落结构的交互影响尚不清楚.为此,选取三峡水库消落带中不同水... 详细信息

水库消落带是典型的生态脆弱敏感区.水位波动是影响消落带土壤环境的主要因素,植被恢复是消落带土壤保育的重要手段.然而,在水库消落带中,水位波动和植被恢复对土壤微生物群落结构的交互影响尚不清楚.为此,选取三峡水库消落带中不同水位高程的撂荒草地和人工林地为研究对象,利用16S rRNA高通量测序技术探究土壤原核微生物群落组成和多样性,并探讨驱动土壤原核微生物群落结构的主要环境因子.结果表明,消落带的低水位高程中土壤原核微生物α多样性最高,其中163 m高程的Pielou_e指数、Shannon指数和Simpson指数显著高于168 m高程,Chao1指数和Shannon指数显著高于173 m高程.但撂荒草地和人工林地的土壤菌群α多样性并无显著差异.同时,水位波动和植被恢复均对土壤原核微生物的群落组成产生显著影响,不同样地中生物标志物类别具有明显差异.值得注意的是,植被恢复模式差异对土壤原核微生物群落结构的影响强于水位波动.此外,层次分割结果显示土壤pH是三峡水库消落带土壤原核微生物群落结构变化的主要驱动因子.以上结果可深化对水库消落带土壤微生物群落结构的认识,并为水库消落带生态系统的恢复重建提供科学参考.

关键词：水库消落带水位波动植被恢复土壤原核微生物群落结构

“诗意地栖居”缓和西方科学危机——论《继承者》中的尼安德特人书写

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当代外国文学 2024年第1期45卷 102-109页

作者：周彦渝武汉大学外国语言文学学院

现代人起源是学界研究的热点问题之一,尼安德特人作为现代人最近的旁支,对于探究人类起源有重要意义。小说《继承者》正是对尼安德特人与人类始祖“新人”关系的文学书写。《继承者》描绘了尼安德特人“诗意地栖居”在大地上。“诗意地... 详细信息

现代人起源是学界研究的热点问题之一,尼安德特人作为现代人最近的旁支,对于探究人类起源有重要意义。小说《继承者》正是对尼安德特人与人类始祖“新人”关系的文学书写。《继承者》描绘了尼安德特人“诗意地栖居”在大地上。“诗意地栖居”反对栖居者以主人的姿态凌驾于居住空间,倡导栖居者回归“天、地、神、人”四方整体,融入原始统一性。小说为两个种族留下了融合的希望,尼安德特人回归整体的诗意不仅将调和人类始祖主客对立的潜在科学危机,并将帮助人类克服工具性思维的狭隘,预设人类未来科学理性与丰富人性均衡发展的无限可能。

关键词：《继承者》尼安德特人诗意地栖居西方科学