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钢管混凝土拱肋水化热温度场足尺节段试验研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 546-567页

作者：周倩周建庭任伟杨俊辛景舟王俊新重庆建筑工程职业学院重庆400072 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074

为揭示山区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征及演变机理,依托雅鲁藏布江特大桥,开展了强辐射-大温差联合作用下大跨钢管混凝土拱桥节段水化热温度场足尺试验研究和瞬态热分析研究,提出了水化热温度场计算方法,建立了温度与太阳... 详细信息

为揭示山区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征及演变机理,依托雅鲁藏布江特大桥,开展了强辐射-大温差联合作用下大跨钢管混凝土拱桥节段水化热温度场足尺试验研究和瞬态热分析研究,提出了水化热温度场计算方法,建立了温度与太阳辐射、风速、环境温度的直接理论关系.结果表明:径向温度场夜间呈影响深度D/4的对称三折线分布,正下午时段呈非对称三折线分布,在距向阳侧交界面D/8~D3/8位置突变;周向温度场呈半波比值接近5∶1的正弦曲线分布;向阳侧温度梯度方向不断变化,最大正温差接近30℃,最大负温差接近40℃,涂抹低辐射吸收率材料可有效减小温度梯度.提出的温度场计算方法在适用性上不受气候环境限制,公式计算结果与试验结果及有限元结果吻合良好,表明这种方法可以应用于工程分析.

关键词：钢管混凝土拱桥水化热温度场足尺节段试验演化规律分布模型温度场计算方法

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融合密集卷积网络和注意力机制的拱桥损伤识别

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振动与冲击 2024年第14期43卷 18-28,36页

作者：辛景舟刘倩茹唐启智李杰张洪周建庭重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆市建筑科学研究院有限公司重庆400042

针对传统深度学习方法缺乏对网络特征的差异化利用且损伤识别精度易受环境因素影响的问题,提出了一种融合密集卷积网络(DenseNet121)和混合注意力机制(convolutional block attention module,CBAM)的拱桥损伤识别方法。首先,获取拱桥加... 详细信息

针对传统深度学习方法缺乏对网络特征的差异化利用且损伤识别精度易受环境因素影响的问题,提出了一种融合密集卷积网络(DenseNet121)和混合注意力机制(convolutional block attention module,CBAM)的拱桥损伤识别方法。首先,获取拱桥加速度响应数据,利用连续小波变换将其转换成时频图,形成拱桥损伤识别数据集;其次,将CBAM嵌入DenseNet121模型,加强断层特征的传播和特征的差异化利用,经训练得到拱桥损伤识别模型;然后,基于测试集评估损伤识别模型的性能,引入t分布随机邻域嵌入非线性降维技术对特征进行可视化分析;最后,通过数值案例验证了该方法的可行性和鲁棒性,并应用于劲性骨架拱肋的损伤识别。结果表明:所提方法可增强有用信息的权重,实现网络特征的差异化利用;与传统方法相比,该方法在单损伤和多损伤识别中准确率分别达到了91.67%和92.78%,准确率更高,且具有较强的鲁棒性和实用价值。

关键词：桥梁健康监测拱桥损伤识别 DenseNet121 注意力机制特征可视化

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悬链线钢管混凝土单管拱破坏试验研究

铁道科学与工程学报 2023年第8期20卷 2961-2973页

作者：刘增武王邵锐辛景舟周建庭李英斌重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074

为探究悬链线钢管混凝土拱的力学性能,依托净跨径95 m的单管混凝土拱桥—瓦石窝大桥,开展1︰16的缩尺模型试验。开展2根钢管混凝土悬链线拱面内单点加载试验,试验拱跨度为5.938 m,矢跨比为1/3.5,拱轴系数为1.5,加载工况分别为拱顶加载... 详细信息

为探究悬链线钢管混凝土拱的力学性能,依托净跨径95 m的单管混凝土拱桥—瓦石窝大桥,开展1︰16的缩尺模型试验。开展2根钢管混凝土悬链线拱面内单点加载试验,试验拱跨度为5.938 m,矢跨比为1/3.5,拱轴系数为1.5,加载工况分别为拱顶加载和四分点加载。试验结果表明:拱顶和1/4加载工况下,拱的破坏模式均为四铰破坏;2种加载工况下,拱加载点处外部变形较大,但未发生局部屈曲现象。在达到极限荷载的55%后,拱肋钢管开始对核心混凝土产生约束作用,钢管对核心混凝土的约束效应比抛物线拱要提前发挥作用。L/4加载工况下拱的变形和应变均大于拱顶加载工况,说明L/4加载工况更不利。另外,利用ANSYS梁单元法对悬链线钢管混凝土拱进行了参数扩展分析,分析了不同加载方式、拱轴系数、矢跨比,以及含钢率对拱极限承载力的影响。结果表明:不同加载方式、矢跨比、含钢率对拱的承载能力影响较大,拱轴系数影响较小。随着含钢率和矢跨比的增大拱的承载力相应增加。研究成果可以增补钢管混凝土拱承载力试验库和为工程设计提供借鉴,同时也为悬链线钢管混凝土拱的理论计算铺垫基础。

关键词：钢管混凝土悬链线拱破坏试验单点加载破坏模式

基于VMD-KLD的桥梁挠度监测数据温度效应分离方法

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振动与冲击 2022年第5期41卷 105-113页

作者：李双江辛景舟付雷唐启智赵月明周建庭重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 广西交通投资集团有限公司南宁530000 贵州桥梁建设集团有限责任公司贵阳550000 贵州毕节高速发展有限责任公司贵州毕节551700

传统经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法在处理桥梁挠度信号时存在模态混叠、分解误差累积等问题,致使分解结果尚不理想。为此,提出了一种结合变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和K-L散度(Kullback-... 详细信息

传统经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法在处理桥梁挠度信号时存在模态混叠、分解误差累积等问题,致使分解结果尚不理想。为此,提出了一种结合变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和K-L散度(Kullback-Leibler divergence, KLD)的桥梁挠度监测数据温度效应分离方法。利用VMD分解桥梁挠度信号,获得若干个本征模态函数(intrinsic mode function, IMF);借助核密度估计求得各IMF分量的概率密度函数分布,进而得到各分量KLD值,剔除虚假IMF分量,选定最佳分量;运用Pearson相关系数对最佳分量进行效果评价;通过数值仿真算例与实桥监测数据,验证了该方法的有效性。结果表明:该方法融合了VMD自适应、抗噪能力强和KLD快速选取最优信号的优势,克服了传统EMD模态混叠等缺陷,减少了虚假分量的干扰,将两者结合使得分解及筛选特征信号分量高效可靠,温度效应分离效果良好;仿真信号经VMD-KLD分析得到日、年温差效应及长期挠度相关系数分别为0.994 6、0.983 7和0.970 4,实测信号得到的日、年温差效应相关系数分别为0.908 1、0.936 4;同EMD-KLD相比,VMD-KLD分离出的各挠度成分相关系数更接近于1,仿真信号分析中日、年温差效应及长期挠度分别提升了4.43%、10.84%和8.81%,实测信号分析中日、年温差效应分别提升了12.35%、5.57%。该方法可为桥梁挠度监测数据温度效应在线分离提供一种新的思路。

关键词：温度效应变分模态分解(VMD) K-L散度(KLD) 桥梁挠度分离健康监测

基于检测信息的重庆市政桥梁服役现状及其分析方法展望

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2022年第5期41卷 57-65页

作者：唐启智辛景舟周建庭张向和杨宏重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆市市政设施运行保障中心重庆400015

市政桥梁是城市交通路网中的重要命脉,其健康状况事关城市运行服务品质。基于重庆市近两年191座受检桥梁的检测报告,对桥梁服役状况、检测评估手段、数据利用情况进行了全面的梳理,旨在掌握城市桥梁服役现状,探明现存问题与技术需求,推... 详细信息

市政桥梁是城市交通路网中的重要命脉,其健康状况事关城市运行服务品质。基于重庆市近两年191座受检桥梁的检测报告,对桥梁服役状况、检测评估手段、数据利用情况进行了全面的梳理,旨在掌握城市桥梁服役现状,探明现存问题与技术需求,推动桥梁检测评估工作的进一步发展。调查结果表明:重庆市政桥梁整体服役状态较好;技术状况评定方法有待更新、完善;智能检测手段应用场景较少,隐蔽病害无损检测技术工程需求巨大;桥梁检测数据利用率偏低、挖掘深度不够。研究结果可为基于桥梁检测数据的劣化规律、状态评估、维护决策等研究工作提供重要参考。

关键词：桥梁工程现状评定智能检测隐蔽病害数据挖掘

基于证据理论的连续刚构桥安全状态分级评估方法

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科学技术与工程 2023年第20期23卷 8854-8862页

作者：庄小平李锋辛景舟付雷杨先一重庆铁路投资集团有限公司重庆400023 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 广西交通投资集团有限公司南宁530000 贵州交通建设集团有限公司贵阳550081

针对连续刚构桥的安全评估问题,基于挠度监测数据,提出了基于证据理论的连续刚构桥安全状态分级评估方法。首先,建立了连续刚构桥的四级预警等级,并提出各等级预警阈值的获取方法,形成了分级预警框架;在此基础上,利用证据理论进行信息融... 详细信息

针对连续刚构桥的安全评估问题,基于挠度监测数据,提出了基于证据理论的连续刚构桥安全状态分级评估方法。首先,建立了连续刚构桥的四级预警等级,并提出各等级预警阈值的获取方法,形成了分级预警框架;在此基础上,利用证据理论进行信息融合,借助欧式距离构建基本信度分配函数;然后,利用熵权法更新基本信度分配,再采用Desmpster合成规则融合评估结果,从而实现桥梁安全状态的分级评估。最后,通过实例分析,验证了所提方法的有效性和可行性。结果表明:所提方法能有效的结合多层次的预警信息,实现定性和定量评估的兼顾,达到桥梁状态的综合评价;案例桥属于1类评估等级,处于较好的运行状态。

关键词：连续刚构桥安全评估分级预警证据理论挠度数据

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拱座大体积混凝土水化热及温控措施

中国科技论文 2023年第2期18卷 152-157页

作者：胡立飞辛景舟张兰朱瑾宇杨俊周建庭重庆交通大学土木工程学院重庆400074

为厘清拱座大体积混凝土浇筑过程中水化热温度及应力的主要影响因素,提出合理有效的温控措施,以贵州某拱桥拱座施工为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立仿真模型,将仿真计算结果与实测温度进行对比,并分析配合比、入模温度、环境温度... 详细信息

为厘清拱座大体积混凝土浇筑过程中水化热温度及应力的主要影响因素,提出合理有效的温控措施,以贵州某拱桥拱座施工为背景,采用有限元软件MIDAS Civil建立仿真模型,将仿真计算结果与实测温度进行对比,并分析配合比、入模温度、环境温度以及冷却水流量、水温、通水时间等参数对混凝土温度场及应力的影响。结果表明:入模温度每增加5℃,内部峰值温度升高约3.8℃,核心点最大拉应力增加约0.08 MPa;环境温度每降低5℃,混凝土表面峰值温度降低约1.5℃;当冷却水流量超过0.4 m^(3)/h时,提高冷却水流量对温度场影响不明显;冷却水温与通水时间主要影响混凝土降温速率。

关键词：拱座大体积混凝土水化热温控有限元法

基于反向传播神经网络的锈蚀RC柱抗压承载力预测

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混凝土 2023年第6期 19-25页

作者：辛景舟蒋黎明王劼耘马闻达李双江重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 广西交通投资集团有限公司广西南宁530022

为了解决当前锈蚀钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)柱极限抗压承载力预测中模型普适性差、计算繁琐、精度有限问题,提出了一种基于反向传播神经网络(Backpropagation neural network,BPNN)的锈蚀RC柱极限抗压承载力预测方法。首先,... 详细信息

为了解决当前锈蚀钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)柱极限抗压承载力预测中模型普适性差、计算繁琐、精度有限问题,提出了一种基于反向传播神经网络(Backpropagation neural network,BPNN)的锈蚀RC柱极限抗压承载力预测方法。首先,考虑不同的试件尺寸、布筋方式、锈蚀率等因素影响,搜集了既有文献192个试验数据,并分为训练集与测试集;其次,基于训练集数据,通过BPNN算法训练回归各影响因素与锈蚀RC柱极限抗压承载力间的非线性映射关系,得到锈蚀RC柱极限抗压承载力预测模型;最后,基于测试集数据,对该模型的预测精度进行验证,与解析预测模型进行横向对比。结果表明:所提方法的预测结果与各类构件的试验数据吻合较好,决定系数达到0.981,整体精度高,普适性好;相较于解析方法,所提方法的预测精度显著提升,积分绝对误差和平均百分误差分别提升了46%和40%。所提方法可为锈蚀RC柱抗压性能的评估与预测提供参考。

关键词：锈蚀钢筋混凝土柱反向神经网络抗压承载力

基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别

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振动与冲击 2020年第6期39卷 1-7+21页

作者：周建庭李晓庆辛景舟阳珊清周应新重庆交通大学土木工程学院省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室云南交投集团投资有限公司云南武易高速公路有限公司

基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处... 详细信息

基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处理,在此基础上,建立了线性递归AR模型,对结构损伤进行识别;引入非线性递归GARCH模型,进一步提高识别精度;利用加速锈蚀损伤钢筋混凝土梁动力试验获取的加速度时程数据,对算法的有效性进行验证。结果表明:以损伤前后时间序列模型残差方差比为特征指标,能够有效识别结构损伤;与Kalman-AR模型相比,Kalman-GARCH模型能够解释部分非线性特征,弥补AR模型忽略数据异方差性所带来的识别误差,识别精度提高了14.2%。该方法可为基于海量数据的桥梁结构状态感知提供一种新的思路。

关键词：桥梁结构损伤识别 Kalman滤波时间序列广义自回归条件异方差(GARCH)