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单层体外预应力钢筋混凝土框架抗倒塌试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第5期49卷 1244-1253页

作者：范云蕾王杰王皓磊中南林业科技大学土木工程与力学学院湖南长沙410018

通过两榀单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架结构试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。对试验模型框架受力过程进行分析,建立基于结构变形的体外预应力筋应力变化分析方法,推导出体外预应力钢筋混凝土框架倒塌破坏的极限荷载... 详细信息

通过两榀单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架结构试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。对试验模型框架受力过程进行分析,建立基于结构变形的体外预应力筋应力变化分析方法,推导出体外预应力钢筋混凝土框架倒塌破坏的极限荷载简化计算公式。研究结果表明:中柱失效后,体外预应力钢筋混凝土框架的连续倒塌过程分为4个阶段即弹性阶段、弹塑性阶段、受压混凝土破坏阶段和悬链线作用阶段,结构主要通过压拱机制和悬链线机制进行内力重分配;悬链线机制提供的抗力由侧向约束的刚度和强度决定,当柱对梁提供的水平约束不足时,框架的倒塌抗力随竖向位移的增大而不断下降;体外预应力筋可提高框架的开裂荷载、压拱作用阶段的峰值荷载以及悬链线作用阶段的极限荷载;采用所提出的公式所得计算结果与试验结果较吻合,可用来预估体外预应力钢筋混凝土框架考虑悬链线作用的极限承载力。

关键词：体外预应力钢筋混凝土框架连续倒塌静力试验悬链线作用预应力

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小样本结构损伤识别的任务感知元学习方法

小样本结构损伤识别的任务感知元学习方法

作者：范云蕾哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

土木基础设施在服役期间不可避免地发生损伤积累和结构抗力劣化,及时识别早期结构损伤对结构服役性能至关重要。基于动力反演的模态方法高度依赖有限测点监测信息,对早期表面微小损伤不敏感;基于传统计算机视觉和深度神经网络的损伤识... 详细信息

土木基础设施在服役期间不可避免地发生损伤积累和结构抗力劣化,及时识别早期结构损伤对结构服役性能至关重要。基于动力反演的模态方法高度依赖有限测点监测信息,对早期表面微小损伤不敏感;基于传统计算机视觉和深度神经网络的损伤识别方法精度严重依赖训练样本数量和不同类型样本完备性,而实际场景中难以获取充足样本且人工标注成本昂贵。针对上述问题,本文研究了面向有限监督条件的小样本结构损伤图像辨识的任务感知元学习方法。主要研究内容如下:提出了复杂形态实际结构损伤语义分割的改进Deep Lab V3+模型。首先,采用Mobile Net V2作为模型的骨干网络,通过深度可分离卷积和瓶颈残差模块来解耦空间与通道的相互作用,降低模型参数和计算复杂度;其次,设计了改进空洞卷积金字塔池化模块,基于并行连接空洞卷积获取输入图像多尺度感受野;最后,针对损伤图像前景背景比例不平衡问题,设计了基于Dice损失和Focal损失的分段综合损失函数用于不同训练阶段模型优化。交叉验证试验结果表明,所提改进Deep Lab V3+模型对复杂形态混凝土裂纹的平均m Io U达到77.6%,保证精度的前提下,平均识别时间和参数量分别降低了39.2%和91.5%;通过对带有钢筋暴露的混凝土剥落与主缆腐蚀剥落损伤图像重新训练验证了改进Deep Lab V3+模型的鲁棒性,平均m Io U分别达到59.8%和68.1%。提出了小样本结构多类型损伤语义分割的任务重要性感知元学习方法。首先,建立了基于MAML(Model-Agnostic Meta-Learning)的元学习双层优化架构,包括基于任务的内核模型参数优化和基于元批次的外层元学习机优化;其次,提出了基于损伤图像高层级特征密度聚类的元批次任务生成算法,设计了以融合欧氏距离和Jaccard距离的相似度度量为聚类指标的元批次任务及查询池构建方法;最后,提出了基于元批次查询池测试误差的任务重要性感知方法,控制外层元学习机优化方向倾向于更重要的任务,并设计了针对不同误差放大效应的任务重要性感知函数形式。结果表明,所提方法在小样本训练数据集上对结构多类型损伤的平均m Io U达到75.7%,优于传统内核模型(如U-Net)和普通元学习方法(MAML),平均识别精度分别提高了2.0%和9.7%。同时验证了所提方法对多类型混合损伤和新出现损伤的迁移识别能力,相较普通元学习方法,平均识别精度分别提高了5.0%和5.1%。

关键词：结构多类型损伤识别小样本任务重要性元学习语义分割

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结构远程协同拟动力试验方法研究及平台开发

结构远程协同拟动力试验方法研究及平台开发

作者：范云蕾湖南大学

学位级别：硕士

在结构工程领域,结构试验是研究结构及构件性能的重要手段。随着现代结构试验规模及复杂性的不断增加,现有的结构实验室,甚至是大型结构实验室,由于资源有限,都逐渐面临着无法满足大规模复杂试验要求的挑战。因此,以共享现有试验资源并... 详细信息

在结构工程领域,结构试验是研究结构及构件性能的重要手段。随着现代结构试验规模及复杂性的不断增加,现有的结构实验室,甚至是大型结构实验室,由于资源有限,都逐渐面临着无法满足大规模复杂试验要求的挑战。因此,以共享现有试验资源并提升整体试验能力为目标,利用互联网将多个实验室联合起来形成网络化结构实验室的研究具有重要的理论意义和科研应用价值。本文结合国家自然科学重点资助课题“现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统”(50338020),对结构远程协同拟动力试验方法进行了研究,主要成果如下:基于课题组开发的网络平台NetSLab,搭建了结构远程协同拟动力试验平台的构架,采用Visual Basic语言开发了一个标准化的开放式单层结构远程协同拟动力试验平台NetSLab-SDOF,它由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块组成。该平台可以使不同的结构实验室联合进行结构拟动力试验,同时还提供远程用户同步观察试验并获取试验数据的功能。通过数个真实拟动力试验及数值模拟试验和网络速度测试,验证了NetSLab-SDOF试验平台的有效性。在试验方法方面,本文从传统的子结构拟动力试验方法出发研究了子结构技术在远程协同拟动力试验中的应用,推导了异地分布的多子结构远程协同拟动力试验的整体结构动力方程,并给出了相应的控制原理及数值积分方法。通过钢管混凝土柱及桥梁结构的真实拟动力试验及数值模拟试验,验证了该方法的可行性。另外,通过分析单层框架单向偏心的地震扭转反应,提出了考虑扭转影响的结构远程协同拟动力试验方法,同时编制相应的程序进行了验证性的结构远程模拟试验。本文还研究了多层剪切型结构模型的远程协同拟动力试验方法,建立了任意选取层子结构时整体结构的动力方程,通过分析三层房屋结构不同的子结构选取方式来研究试验子结构边界条件的模拟,并且编制了相应的程序进行了验证,结果表明本文提出的试验方法是可行的。总之,本文对于异地分布式协同结构拟动力试验的研究有一定的理论意义,而且为异地多个实验室之间通过互联网联合进行协同试验提供了可能。

关键词：远程协同拟动力子结构扭转影响模拟试验剪切型地震响应

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正交胶合竹木柱轴心受压试验研究

土木工程学报 2021年第3期54卷 68-76页

作者：范云蕾苏杰彭鹏俞辰霄张灵君肖岩中南林业科技大学湖南长沙410004 浙江大学浙江海宁314400

对利用原材料格鲁斑工程胶合竹(glubam)和SPF(云杉-松-冷杉)木材组合成的正交胶合竹木(CLBT)柱和利用SPF制成的正交胶合木(CLT)柱进行试验研究。分析其竖向应变、横向应变、侧向挠度、极限承载力等随长细比的变化规律。并把CLBT和CLT进... 详细信息

对利用原材料格鲁斑工程胶合竹(glubam)和SPF(云杉-松-冷杉)木材组合成的正交胶合竹木(CLBT)柱和利用SPF制成的正交胶合木(CLT)柱进行试验研究。分析其竖向应变、横向应变、侧向挠度、极限承载力等随长细比的变化规律。并把CLBT和CLT进行对比,分析其极限承载力的变化情况,探讨CLBT和CLT的破坏形态和破坏机理,最后通过参考国内外木结构设计规范,以及改进后的正交胶合竹木承载力公式计算试件承载力并与试验值对比分析。试验结果表明:CLBT的极限承载力比CLT的极限承载力增加了40.49%~61.01%,侧向刚度有明显增加,峰值竖向应变增加了30.45%~56.11%。CLT的试验值和美国木结构设计规范计算的理论值吻合较好,而与国内木结构设计标准计算的理论值随试件长细比的增大计算结果越来越偏保守。CLBT的试验值和文章改进的正交胶合竹木承载力公式计算的理论值吻合较好。

关键词：正交胶合竹木(CLBT) 轴心受压极限承载力胶合竹试验研究

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超高性能混凝土拉伸与疲劳性能研究进展

建筑结构 2024年第12期54卷 98-109页

作者：范云蕾马可周泉中南林业科技大学长沙410004 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高抗拉强度、优异抗疲劳性能的材料,结合国内外相关文献,利用其突出的性能,对近几年UHPC的拉伸行为及疲劳性能的研究进展进行综述。在拉伸性能方面,总结得出试件的形状、尺寸、钢纤维以及材料配比等都... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高抗拉强度、优异抗疲劳性能的材料,结合国内外相关文献,利用其突出的性能,对近几年UHPC的拉伸行为及疲劳性能的研究进展进行综述。在拉伸性能方面,总结得出试件的形状、尺寸、钢纤维以及材料配比等都不同程度地影响着UHPC的抗拉性能;合理优化钢纤维的掺量、形状、级配及排列顺序是提高抗拉性能的重要因素,对钢纤维表面进行处理同样可以提高抗拉强度;在疲劳性能方面,对UHPC抗弯疲劳性能、抗压疲劳性能、抗拉疲劳性能进行总结得出:钢纤维对疲劳性能影响最大,温度、UHPC的强度、应力水平以及加入其他纤维与配筋都不同程度地影响着钢纤维的疲劳性能。最后,从工程应用角度出发,介绍了UHPC相关规范,介绍了UHPC在抗拉、抗疲劳性能及桥梁方面的应用实例,并提出合理的建议。

关键词：超高性能混凝土抗拉行为钢纤维疲劳性能工程应用

CFRP加固桥梁RC短柱远程协同拟动力实验

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湖南大学学报（自然科学版） 2008年第11期35卷 6-11页

作者：蔡新江田石柱王大鹏肖岩范云蕾哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 南加州大学土木工程系洛杉矶CA90089-2531

针对已建的不能满足现有抗震规范设计要求的桥梁圆截面钢筋混凝土短柱,通过FRP加固后并在恒定轴力作用下,利用NetSLab实验平台进行国内首次整桥的远程协同拟动力实验.分析了2根CFRP加固剪切柱在地震荷载作用下的破坏现象、延性及耗能等... 详细信息

针对已建的不能满足现有抗震规范设计要求的桥梁圆截面钢筋混凝土短柱,通过FRP加固后并在恒定轴力作用下,利用NetSLab实验平台进行国内首次整桥的远程协同拟动力实验.分析了2根CFRP加固剪切柱在地震荷载作用下的破坏现象、延性及耗能等.结果表明:CFRP加固不仅阻止了短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,使构件具有了稳定的滞回性能及耗能能力,有效地改善了短柱的抗震性能.

关键词：桥梁钢筋混凝土短柱 CFRP加固远程协同拟动力实验 NetSLab

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地聚合物混凝土柱抗震性能试验研究

建筑结构 2023年第S1期53卷 790-795页

作者：范云蕾肖遥周泉中南林业科技大学土木工程学院长沙410004 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

为了研究地聚合物混凝土柱的抗震性能,采用拟静力试验方法对3个地聚合物混凝土柱和1个普通硅酸盐混凝土柱的抗震性能进行了试验研究。试验中考虑了不同的地聚合物混凝土强度等级和轴压比,对比分析了柱子的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线... 详细信息

为了研究地聚合物混凝土柱的抗震性能,采用拟静力试验方法对3个地聚合物混凝土柱和1个普通硅酸盐混凝土柱的抗震性能进行了试验研究。试验中考虑了不同的地聚合物混凝土强度等级和轴压比,对比分析了柱子的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及刚度退化等各项抗震指标,并通过规范公式计算了地聚合物混凝土柱的承载力。试验结果表明:地聚合物混凝土柱的破坏形态和普通硅酸盐混凝土柱基本相似,主要表现为压弯破坏;试件的滞回曲线十分饱满,滞回曲线呈现为梭型;地聚合物混凝土随着混凝土等级的提升和轴压比的增大,滞回曲线的形状变得更加饱满,抗震性能得到提高;破坏时等效阻尼系数介于0.220~0.274之间;地聚合物混凝土柱的承载力可采用普通混凝土规范公式进行较好的计算。研究结果可为地聚合物混凝土结构的进一步推广和应用提供参考。

关键词：地聚合物混凝土柱抗震性能拟静力试验

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铝合金-木组合柱轴心受压试验研究

建筑结构 2023年第22期53卷 128-133页

作者：范云蕾彭鹏胡友亮中南林业科技大学土木工程学院长沙410004

为了研究矩形铝合金-木组合柱(ATC柱)的轴心受压性能,设计了9根ATC柱及9根矩形空心铝合金柱(RHA柱)进行对比试验研究,探究了不同长细比及不同铝管厚度下柱子的荷载-应变关系、荷载-位移关系,并分析其破坏机理、破坏形态,初步推导了ATC... 详细信息

为了研究矩形铝合金-木组合柱(ATC柱)的轴心受压性能,设计了9根ATC柱及9根矩形空心铝合金柱(RHA柱)进行对比试验研究,探究了不同长细比及不同铝管厚度下柱子的荷载-应变关系、荷载-位移关系,并分析其破坏机理、破坏形态,初步推导了ATC柱的极限承载力。试验结果表明:当RHA柱及ATC柱高度相同时,随着铝管厚度的增加,承载能力有不同程度的提升,并且柱子的刚度及整体稳定性也得以提升;而当RHA柱及ATC柱铝管的厚度相同时,柱子长细比越大,稳定性越弱;RHA柱在截面长边方向的抗弯刚度比在截面短边方向的抗弯刚度小;由于铝管的约束使木材处于三向受压状态,使得ATC柱的初始刚度增加,其极限承载力相对于RHA柱提高了58.4%~838.3%。基于叠加理论的计算方法得出的ATC柱极限承载力与试验结果吻合度较好。

关键词：矩形铝合金-木组合柱矩形空心铝合金柱轴心受压长细比极限承载力

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混凝土转换桁架斜腹杆偏位后受力性能分析

建筑结构 2008年第11期38卷 37-39页

作者：李凤武范云蕾王石高邹银生陈大川湖南省建筑设计院长沙410011 湖南大学土木工程学院长沙410082

通过对一高层建筑的桁架式转换层的斜腹杆偏位后桁架的内力和应力进行分析,得出斜腹杆偏位对该桁架受力的影响,并对结构提出了加固建议。加固后,该房屋投入使用,在使用的过程中对该房屋的转换桁架进行观测,其变形满足使用要求,没有出现... 详细信息

通过对一高层建筑的桁架式转换层的斜腹杆偏位后桁架的内力和应力进行分析,得出斜腹杆偏位对该桁架受力的影响,并对结构提出了加固建议。加固后,该房屋投入使用,在使用的过程中对该房屋的转换桁架进行观测,其变形满足使用要求,没有出现裂缝。

关键词：桁架式转换层斜腹杆偏位应力高层建筑混凝土结构