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创新时代下桥梁美学课程教学模式实践与探索

高等建筑教育 2024年第3期33卷 154-162页

作者：杨国俊杜永峰李万润项长生李喜梅冯微王英兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

桥梁美学课程建设对培养桥梁技术创造力和美学创新素养兼备的综合型人才至关重要。为了落实立德树人根本任务,改变传统教学模式,提高学生的学习兴趣和创作参与感,积极探索创新时代下桥梁美学课程教学模式,提出了“以学生为中心”的BOPPP... 详细信息

桥梁美学课程建设对培养桥梁技术创造力和美学创新素养兼备的综合型人才至关重要。为了落实立德树人根本任务,改变传统教学模式,提高学生的学习兴趣和创作参与感,积极探索创新时代下桥梁美学课程教学模式,提出了“以学生为中心”的BOPPPS教学设计方法,建立了以改革为导向的线上线下混合式教学模式,开展了以工程实践为指导的项目式教学,增加了以新技术为牵引的直播教学,整个教学中贯穿了“浸入式”课程思政。通过教学方法的综合应用,提升学生的课堂参与感和获得感,培养学生对桥梁技术与艺术结合的综合思维创新能力,促进作品设计的丰富性和表现力。此外,从桥梁美学专业课衍生出桥梁文化与美学通识课,让更多的学生掌握桥梁文化和美学知识,增强民族自豪感和文化自信。创新时代下,通过探索和实践桥梁美学课程的教学模式,为我校道路桥梁与渡河工程专业的教育教学质量稳步提升提供了保障,同时也为培养具备技术创新能力和美学素养的综合型创新人才奠定了基础。

关键词：创新时代桥梁美学直播教学课程教学改革

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不同阻尼器对连续梁桥横向抗震性能的影响

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第1期38卷 102-110页

作者：项长生赵竞兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

目的研究现有连续梁桥在横向地震作用下的抗震性能,对比分析在桥梁结构上安装不同阻尼器后对桥梁结构抗震性能的影响。方法运用OpenSees软件建立三维模型,利用非线性时程分析法,以位移作为损伤指标,对一典型连续梁桥进行分析。结果在地... 详细信息

目的研究现有连续梁桥在横向地震作用下的抗震性能,对比分析在桥梁结构上安装不同阻尼器后对桥梁结构抗震性能的影响。方法运用OpenSees软件建立三维模型,利用非线性时程分析法,以位移作为损伤指标,对一典型连续梁桥进行分析。结果在地震作用下,不同的阻尼器对连续梁桥抗震性能的影响不同,设置阻尼器能够使桥墩与主梁之间的最大相对位移降低89%~95%,且并不显著提升桥墩顶部的位移响应,能够有效提升桥梁结构的抗震性能。结论将黏滞阻尼器的阻尼指数设置为0.6,阻尼系数设置为3000(kN·s)/m;X形钢阻尼器的屈服力设置为15%N_(d),屈服位移设置为0.05 m;摩擦阻尼器的摩擦力设置为10%N_(d)时,阻尼器能够发挥最优值。

关键词：板式橡胶支座混凝土挡块黏滞阻尼器 X形钢阻尼器摩擦阻尼器

基于模态频率应变能熵和Tent—SSA—BP神经网络的桥梁损伤识别方法的研究

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公路 2023年第3期68卷 143-150页

作者：项长生施昊杨睿兰州理工大学土木工程学院兰州市730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州市730050

针对服役中的中小型梁桥因环境和材料因素影响易发生损伤的问题,提出了一种融合模态应变能、频率和信息熵的桥梁损伤识别的方法。该方法首先提取出桥梁的模态参数,通过公式得出模态频率应变能熵,对梁进行单点和多点损伤定位分析。其次,... 详细信息

针对服役中的中小型梁桥因环境和材料因素影响易发生损伤的问题,提出了一种融合模态应变能、频率和信息熵的桥梁损伤识别的方法。该方法首先提取出桥梁的模态参数,通过公式得出模态频率应变能熵,对梁进行单点和多点损伤定位分析。其次,利用混沌tent映射,优化麻雀搜索算法的权阈值,调整寻优能力,并且将麻雀搜索算法(SSA)和混沌优化过后的麻雀搜索算法(Tent—SSA)分别优化BP神经网络。最后,将熵值变化率作为输入数据放进神经网络中训练,输出简支梁桥的损伤程度,做出定量对比分析。使用有限元软件进行算例分析的结果表明,模态频率应变能熵能精确定位损伤的位置,对损伤的敏感度较强,解决了识别过程中的非线性问题;同时,优化过后的BP神经网络对损伤识别的准确率更高,预测效果更好。

关键词：桥梁工程损伤识别模态频率应变能熵混沌tent映射麻雀搜索算法 BP神经网络

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基于铰缝损伤度的空心板桥铰缝损伤识别方法

防灾减灾工程学报 2022年第3期42卷 523-533页

作者：项长生党聪周宇兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

为了对空心板桥铰缝损伤进行损伤识别,根据铰缝受力和变形形式,将铰缝的剪切变形和横向拉压变形加以考虑,建立了一种弹簧铰连杆体系的铰缝计算模型,进而与空心板共同组成空心板桥结构计算模型。基于该结构模型详细叙述了铰缝损伤度的计... 详细信息

为了对空心板桥铰缝损伤进行损伤识别,根据铰缝受力和变形形式,将铰缝的剪切变形和横向拉压变形加以考虑,建立了一种弹簧铰连杆体系的铰缝计算模型,进而与空心板共同组成空心板桥结构计算模型。基于该结构模型详细叙述了铰缝损伤度的计算方法,并根据铰缝损伤度的大小来进行铰缝工作性能的评估。通过ANSYS数值分析和桥梁试验对该方法的准确性和实用性进行了验证。结果表明:该铰缝损伤识别方法能够准确识别数值模拟和实际桥梁的铰缝损伤;而且铰缝内力的计算结果与数值模拟能够很好的吻合;但铰缝损伤度大小与加载位置到损伤铰缝的距离成反比,因此建议加载位置应尽量靠近可能有损伤的铰缝。

关键词：空心板桥铰缝损伤度数值模拟桥梁试验

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基于车辆响应的连续梁桥损伤识别数值分析

地震工程与工程振动 2023年第2期43卷 202-211页

作者：李祖栋项长生亓兴军杨洪超兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 山东建筑大学交通工程学院山东济南250101

采用有限元模拟动力计算方法,将过桥车辆振动响应中的驱车频率分量响应提取出来,对其进行希尔伯特变换,进而得到瞬时振幅平方(IAS)信息;通过IAS识别图的峰值判断桥梁裂缝损伤的位置。根据上述原理对两跨连续梁桥建立车桥耦合振动模型,... 详细信息

采用有限元模拟动力计算方法,将过桥车辆振动响应中的驱车频率分量响应提取出来,对其进行希尔伯特变换,进而得到瞬时振幅平方(IAS)信息;通过IAS识别图的峰值判断桥梁裂缝损伤的位置。根据上述原理对两跨连续梁桥建立车桥耦合振动模型,分析车速、车辆阻尼比、车辆轴数、桥面粗糙度对损伤识别的影响,对比了单轴车辆模型与双轴车辆模型损伤识别结果的异同。结果表明:损伤识别精度随着车速的增加变差,在车速合适的范围内,匀速或者变速均可准确地识别损伤位置;车辆阻尼比对损伤识别结果无影响;桥梁损伤程度越大,损伤处的IAS峰值越高;IAS方法对于桥梁多损伤仍能较为准确地识别;桥面粗糙度的加入使损伤识别更加困难,通过适当增大测量车的车重,能够成功识别A级桥面粗糙度的桥梁损伤位置;对比单轴车与双轴车,双轴车采集到的振动信号更丰富,二者均可用于识别连续梁桥损伤。

关键词：车辆振动瞬时振幅平方信息损伤识别双轴车驱车频率

基于曲率模态信息熵和BP神经网络的简支梁损伤识别方法

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沈阳工业大学学报 2022年第5期44卷 575-583页

作者：项长生原子周宇李凌云兰州理工大学土木工程学院兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050 安徽建筑大学土木工程学院合肥230601

针对曲率模态指标存在的对振型节点附近损伤不敏感、需要较密集测点等缺陷,在曲率模态的基础上引入广义局部信息熵,推导了广义局部曲率模态信息熵的公式,建立了相应的损伤指标并针对高阶振型的特点对指标进行改进.提取并处理简支梁损伤... 详细信息

针对曲率模态指标存在的对振型节点附近损伤不敏感、需要较密集测点等缺陷,在曲率模态的基础上引入广义局部信息熵,推导了广义局部曲率模态信息熵的公式,建立了相应的损伤指标并针对高阶振型的特点对指标进行改进.提取并处理简支梁损伤模型的动力参数,将曲率模态和广义局部曲率模态信息熵分别作为神经网络的输入参数,对损伤进行识别并对比了两种参数的识别结果,研究了测点数量对指标精确度的影响,通过损伤钢梁模态试验对上述结论进行验证.结果表明,所提方法能较好地定位及定量损伤,在靠近振型节点处指标识别精度高于曲率模态.

关键词：广义局部曲率模态信息熵曲率模态神经网络损伤定位损伤定量模态测试简支梁

基于CART算法的桥梁损伤动力数据分析方法

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长安大学学报（自然科学版） 2023年第4期43卷 50-59页

作者：项长生刘海龙赵驰苏天涛兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

针对传统损伤检测方法难以准确识别桥梁结构损伤程度的不足,利用分类回归树(classfication and regression tree,CART)算法在数据挖掘方面的优势,通过计算基尼系数选取合适的特征对数据样本进行分类,提出一种损伤检测方法对桥梁的损伤... 详细信息

针对传统损伤检测方法难以准确识别桥梁结构损伤程度的不足,利用分类回归树(classfication and regression tree,CART)算法在数据挖掘方面的优势,通过计算基尼系数选取合适的特征对数据样本进行分类,提出一种损伤检测方法对桥梁的损伤动力信息进行学习分类。首先利用附加质量方法构建结构动力响应数据集,计算附加质量的模态应变能指标ξ,对结构损伤进行定位;然后将ξ作为决策树的特征,输入到CART算法中进行训练,对损伤程度进行分类和识别,并对该方法进行抗噪性验证,最后通过简支梁和连续梁算例进行验证分析。研究结果表明:基于附加质量的损伤识别指标能准确定位损伤,且CART算法能够有效识别桥梁结构的损伤程度,在2%、5%噪声水平下,2种算例的损伤程度识别准确率分别达到99%、95%和95%、90%以上,具有较高准确率和较强鲁棒性;该方法为桥梁结构损伤程度识别提供了一种新的参考。

关键词：桥梁工程损伤识别 CART算法附加质量法模态应变能

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基于模态曲率差归一化的简支梁损伤识别

沈阳工业大学学报 2022年第4期44卷 451-460页

作者：狄生奎李永广项长生王立宪兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050

为了研究以模态曲率差归一化为基础的简支梁损伤识别,对振型曲率差进行归一化,理论推导基于模态曲率差归一化构建的指标与损伤识别的关系,再将归一化的结果进行数据融合,得到新的损伤判别因子,并对简支梁进行损伤识别分析.提取模态曲率... 详细信息

为了研究以模态曲率差归一化为基础的简支梁损伤识别,对振型曲率差进行归一化,理论推导基于模态曲率差归一化构建的指标与损伤识别的关系,再将归一化的结果进行数据融合,得到新的损伤判别因子,并对简支梁进行损伤识别分析.提取模态曲率差最大值构造损伤评估曲线,并利用其进行结构剩余寿命预测.采用简支钢梁为数值算例,考虑在单个损伤和多个损伤下7种不同程度的损伤工况,分别利用指标DF^(j)与新指标DDF进行识别损伤.采用简支钢梁试验证明了DDF指标识别具有良好的鲁棒性和精确性.

关键词：简支梁模型试验损伤识别损伤评估曲线数据融合寿命预测归一化鲁棒性

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基于翻转课堂的混合式教学研究与应用

大学教育 2023年第6期 72-74页

作者：吴淑娟李廉项长生李萍兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

传统教学模式中,存在学生主动性不足、课堂缺乏交流、教学方法单一、课堂气氛不够活跃、无法激发学生学习兴趣等情况,采用“以学生为中心”的翻转课堂可有效解决此类问题。文章基于道路建筑材料课程,通过分析传统课程教学现状,设计了基... 详细信息

传统教学模式中,存在学生主动性不足、课堂缺乏交流、教学方法单一、课堂气氛不够活跃、无法激发学生学习兴趣等情况,采用“以学生为中心”的翻转课堂可有效解决此类问题。文章基于道路建筑材料课程,通过分析传统课程教学现状,设计了基于翻转课堂的教学模式,包括课前准备、课中教学和课后教学等环节,以项目探究式学习为主导,激发学生学习的主动性,增加交流机会,活跃课程氛围。实践表明,翻转课堂有效提高了教学效果和学生的积极性、主动性,培养了学生分析问题、解决问题的能力,锻炼了学生表达能力和团队合作能力,激发了学生的创新思维。翻转课堂为现代教育模式的实施提供了有效思路。

关键词：翻转课堂道路建筑材料创新思维教学改革