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基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法理论与试验研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 20-27页

作者：张龙威原璐琪陈宁袁帅华张龙湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动湖南省重点实验室湖南湘潭411201

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)利用过桥车辆对桥梁产生的动力响应快速识别车辆轴质量。由于实测的动力响应包含测量误差,在一定程度上降低了传统BWIM算法的轴质量识别精度。为了解决这一问题,提出基于贝叶斯后验估计的桥... 详细信息

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)利用过桥车辆对桥梁产生的动力响应快速识别车辆轴质量。由于实测的动力响应包含测量误差,在一定程度上降低了传统BWIM算法的轴质量识别精度。为了解决这一问题,提出基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法。该算法考虑了测量误差对轴质量识别精度的影响,假设测量误差和轴质量服从高斯分布,利用测量误差的标准差和轴质量标准差得到能抑制测量误差的约束因子,推导出新的轴质量求解方程。基于数值仿真和实桥试验,分别得到传统BWIM算法和贝叶斯算法的轴质量识别精度,并进行对比分析。试验结果表明:相比于传统BWIM算法,贝叶斯算法能够有效抑制测量误差的影响,明显改善轴质量识别精度。

关键词：桥梁动态称重(BWIM) 贝叶斯后验估计最小二乘测量误差实桥试验

Voronoi-RBSM耦合的混凝土细观建模方法研究

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工程力学 2024年第10期41卷 191-199页

作者：赵超杨群宇钟新谷舒小娟沈明燕湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为解决已有混凝土细观数值模拟方法计算效率低、对象尺寸受限的问题,提出一种基于Voronoi网格拓扑和刚体弹簧模型(RBSM)的混凝土细观建模新思路。该模型将混凝土视为由骨料、水泥砂浆组成的二相材料,骨料通过Voronoi单胞描述,视为刚性体... 详细信息

为解决已有混凝土细观数值模拟方法计算效率低、对象尺寸受限的问题,提出一种基于Voronoi网格拓扑和刚体弹簧模型(RBSM)的混凝土细观建模新思路。该模型将混凝土视为由骨料、水泥砂浆组成的二相材料,骨料通过Voronoi单胞描述,视为刚性体,水泥砂浆简化为Voronoi单胞交界面的均布弹簧,弹簧刚度依据局部砂浆的实际情况自动定义。无需对骨料和水泥砂浆进行网格细化,可大大减少单元数量,允许Voronoi单胞在界面处侵入和分离,描述混凝土的变形、开裂等。为验证该文模型的有效性和适用性,开展了室内试验与数值模拟的对比研究,并分析了骨料占比等参数的敏感性。结果表明:基于Voronoi-RBSM的混凝土细观模型,可以较为高效、准确预测混凝土构件在加载过程中细观力学响应,对于尺寸较小的混凝土试件、尺寸较大钢筋混凝土简支梁均有较好的细观模拟效果,尤其是当网格尺寸与骨料平均粒径接近时,预测结果与试验结果最为接近。此外,模型的预测精度受骨料体积占比影响,骨料体积占比越小精度越低,因此,并不适用于浆体占比高的混凝土材料细观数值模拟。

关键词：混凝土细观数值模拟 Voronoi网格刚体弹簧模型二相材料

基于稳态激励共振试验的人行桥全模态参数识别

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应用力学学报 2024年第5期41卷 1168-1174页

作者：温青周越宁平华王晟华旭刚湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湘潭411201 广州市政工程设计研究院广州510062 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410028

识别包括模态质量在内的结构真实全模态参数是人行桥人致振动舒适度评价和减振设计的关键工作。提出一种基于稳态激励共振动力试验的人行桥全模态参数识别方法,该方法首先利用稳态激励共振动力试验,得到稳态激振下较大振幅的稳态振动;... 详细信息

识别包括模态质量在内的结构真实全模态参数是人行桥人致振动舒适度评价和减振设计的关键工作。提出一种基于稳态激励共振动力试验的人行桥全模态参数识别方法,该方法首先利用稳态激励共振动力试验,得到稳态激振下较大振幅的稳态振动;然后停止激励,从结构自由振动响应中识别结构频率、阻尼比和振型;最后利用稳态振幅以及识别的频率、阻尼比和振型,识别结构的模态质量。该方法仅需要一次激振试验就可以实现包括模态质量在内的人行桥全模态参数识别。通过仿真分析,研究了该方法的可行性以及激振频率偏离对模态参数识别的影响。采用该方法识别了一座大跨人行曲线斜拉桥1阶侧弯模态的全模态参数。研究结果表明,该方法能较可靠识别结构特定模态的频率、阻尼比和模态质量。

关键词：人行桥动力试验参数识别模态质量

基于RBFNN-ISSA的特大跨径悬索桥有限元模型修正

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振动与冲击 2024年第7期43卷 155-167页

作者：王祺顺何维吴欣郭伟奇雷顺成湖南省交通科学研究院有限公司交通建设工程湖南省重点实验室长沙410015 长沙理工大学土木工程学院桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室长沙410015 湖南大学土木工程学院风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410082

针对大跨径悬索桥一类复杂结构的有限元模型修正问题,提出了一种基于径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)子结构代理模型与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)的有限元模型修正方法。首... 详细信息

针对大跨径悬索桥一类复杂结构的有限元模型修正问题,提出了一种基于径向基神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)子结构代理模型与改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)的有限元模型修正方法。首先,基于桥梁图纸数据采用通用有限元软件建立一座大跨悬索桥的初始有限元模型,并根据拉丁超立方抽样原则生成子结构材料参数-结构响应的训练样本,通过RBF神经网络和子结构模拟方法对初始有限元模型进行解构重组和样本学习,拟合关于材料参数-结构响应的代理模型。其次,建立考虑主梁挠度和模态频率误差最小的有限元模型参数修正数学优化模型,采用Tent混沌映射及黄金正弦策略改进标准麻雀搜索算法,引入柯西分布函数和贪心保留策略对每一代麻雀种群进行扰动,以用于求解联合静、动力特征的有限元模型修正数学优化问题。最后,以杭瑞高速洞庭湖大桥为工程背景,进行了悬索桥荷载试验,利用实测桥梁响应数据验证了该方法的可行性。研究结果表明:基于RBF神经网络与子结构法的模型修正方法,可以建立拟合精度较高的悬索桥结构代理模型;基于子结构RBF神经网络与改进麻雀搜索算法修正后的有限元模型相较于整体RBF神经网络、支持向量机和Kriging模型,大幅提升了对于实际结构的模拟精度,与实测数据相比,修正前后有限元模型在两级静力加载工况下13个有效测点挠度的平均相对误差降低了25%以上,前8阶模态频率的平均相对误差由-6.83%降至-2.38%,MAC值结果表明修正后模型能够准确地反映出大桥的实际振动状态,有效改善了初始有限元模型计算失真的情况;此外,基于混合策略改进后的麻雀搜索算法对于有限元模型修正参数的寻优具有更佳的收敛效率和稳定性。

关键词：桥梁工程有限元模型修正改进麻雀搜索算法(ISSA) 悬索桥径向基神经网络(RBFNN) 柯西变异策略

调谐负刚度-惯容质量阻尼器参数优化与地震响应控制

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振动工程学报 2024年第6期37卷 1015-1022页

作者：易举徐凯何晓晖华旭刚温青陈政清湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

提出一种调谐负刚度-惯容质量阻尼器(TNIMD),用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到结构TNIMD耦合系统运动方程,采用定点理论进行TNIMD参数优化设计,讨论最优负刚度系数的取值,开展参数分析和减震效果验证。参数分析研究... 详细信息

提出一种调谐负刚度-惯容质量阻尼器(TNIMD),用于地震作用下的结构减震控制。通过拉格朗日方程得到结构TNIMD耦合系统运动方程,采用定点理论进行TNIMD参数优化设计,讨论最优负刚度系数的取值,开展参数分析和减震效果验证。参数分析研究表明:TNIMD对主结构位移响应的控制优于无负刚度元件下的调谐惯容质量阻尼器(VTMDI),且质量比及惯容比越小,TNIMD相对优势越大。减震分析结果表明:在远场、近场脉冲及近场无脉冲地震作用下,TNIMD对主结构位移及绝对加速度响应的控制效果均优于VTMDI,验证了TNIMD减震的优越性,为TNIMD研究提供参考。

关键词：惯容调谐质量阻尼器负刚度参数优化地震响应

基于高光谱成像的桥梁混凝土表面露筋病害识别

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红外技术 2024年第2期46卷 216-224页

作者：周坤彭雄钟新谷张文辉李千禧赵超湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点试验室湖南湘潭411201 丽水市市政设施管理中心(丽水市节约用水管理中心) 浙江丽水323020

桥梁作为交通关键节点,承担与日俱增的交通流量压力,相当一部分桥梁尚未达到设计使用年限就出现较多的病害,技术状况不容乐观。高光谱成像运用光电技术检测物体对光谱波段信号的辐射和吸收情况,将该信号转换成图像和图形,可基于吸收峰... 详细信息

桥梁作为交通关键节点,承担与日俱增的交通流量压力,相当一部分桥梁尚未达到设计使用年限就出现较多的病害,技术状况不容乐观。高光谱成像运用光电技术检测物体对光谱波段信号的辐射和吸收情况,将该信号转换成图像和图形,可基于吸收峰的位置和强度分析被测物体的物理性质和物质组成,因此本文提出基于高光谱成像的桥梁混凝土表面露筋病害识别方法。利用线阵高光谱相机集成匀速步进滑轨装置,形成高光谱成像测试系统,采集桥梁混凝土表面露筋病害图像;基于桥梁露筋病害高光谱图像谱线与空间特征,结合预处理——平滑滤波-多元散射校准(Savizky-Golay-Multivariate scattering calibration,SG-MSC)、特征空间变换——光谱导数法(First derivative,FD)、特征变量选择算法——竞争自适应重加权抽样(Competitiveadapativereweighted sampling,CARS),将原始光谱曲线数据经特征空间转换提取相应特征值并显示波段;以光谱曲线特征向量构建数据集,基于支持向量机形成露筋病害识别预测模型。以某跨江大桥为例,以高光谱成像测试系统对实际桥梁混凝土露筋病害进行识别,将原始光谱数据经平滑特征空间变换与特征提取后放大差异,将254个波段数据维度降低到23个波段数据,模型预测精度达到94.6%,对比可见光成像高光谱成像具有更高维度信息可有效表征物质属性,表明高光谱成像对复杂表面环境下的桥梁病害识别具有可行性和广泛应用前景。

关键词：桥梁混凝土高光谱成像露筋病害谱线特征机器学习

静力与冲击作用下波纹钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱力学性能对比分析

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静力与冲击作用下波纹钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱力学性能对比...

CAARC高层建筑标准模型瞬态开洞风压及力幅值特性试验研究

第五届全国在役桥梁安全运营保障技术大会

作者：柏森文陈林湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室

近年来,波纹钢管混凝土结构在道路桥梁及市政工程的多个领域内得到了广泛且深入的应用。相较于传统的普通圆钢管,经过冷弯成型工艺处理的波纹钢管,不仅在平面外刚度上实现了显著提升,而且其独特的结构形态进一步增强了内部混凝土的约束... 详细信息

近年来,波纹钢管混凝土结构在道路桥梁及市政工程的多个领域内得到了广泛且深入的应用。相较于传统的普通圆钢管,经过冷弯成型工艺处理的波纹钢管,不仅在平面外刚度上实现了显著提升,而且其独特的结构形态进一步增强了内部混凝土的约束效应,从而赋予了该结构更为优越的力学性能。随着交通运输行业的蓬勃发展,车船撞击桥梁墩柱的现象日益频繁,已成为一个不容忽视的安全隐患。然而,目前国内外针对波纹钢管混凝土柱在侧向受力,特别是在静力推覆与动力冲击作用下的力学性能探究不足。基于此,本文建立了波纹钢管混凝土柱模型与圆钢管混凝土柱模型,进行了不同加载高度下的侧向静力加载有限元分析;不同加载高度和冲击速度的侧向动力冲击有限元分析。获得了不同参数下两类试件的损伤形态、弯矩转角曲线、冲击力时程曲线等模拟结果。结果表明:在静力推覆与摆锤冲击作用下,两类钢管混凝土试件都出现了明显弯曲损伤与沿加载位置斜向延伸至柱底的斜裂纹,但最终以弯曲破坏形态为主。静力模拟中,波纹钢管混凝土柱局部屈服较早,但在塑性阶段承载力增长速度更快,圆钢管混凝土柱最终承载能力略大于波纹钢管混凝土柱,两类试件均展现出了良好的延性性能。动力模拟中,在相同的冲击条件下,两类钢管混凝土柱冲击力峰值接近,但波纹钢管混凝土柱在冲击点位置处的位移峰值与残余位移均大于圆钢管混凝土柱。

关键词：波纹钢管混凝土柱圆钢管混凝土柱静力推覆摆锤冲击数值模拟

来源： cnki会议评论

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安徽建筑 2024年第8期31卷 61-63页

作者：张焰李毅湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

文章通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,高层建筑标准模型平均风压系数分布特点及风力幅值的特性。研究表明,开洞位置向左偏移1/5B,开洞瞬间和开洞后对平均风压系数的影响较大;... 详细信息

文章通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,高层建筑标准模型平均风压系数分布特点及风力幅值的特性。研究表明,开洞位置向左偏移1/5B,开洞瞬间和开洞后对平均风压系数的影响较大;开洞瞬间,开洞层的平均阻力系数和脉动阻力系数以及扭转系数、分力系数、洞口腔体内部测点的风压系数时程会产生显著突变,但是对脉动升力系数的影响较小。

关键词：高层建筑风洞试验平均风压系数瞬态开洞风力幅值

基于空心T型耗能连接件的RC框架-装配式填充墙滞回性能分析

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