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移动荷载下考虑钢筋作用的混凝土裂缝梁动力响应分析

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振动与冲击 2024年第12期43卷 140-147页

作者：李慧乐严欢吴刚东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学土木工程学院南京211189

由于钢筋的约束作用,混凝土梁裂缝截面的局部柔度与无筋时不同。建立了移动荷载作用下考虑钢筋影响的混凝土裂缝梁动力方程,基于力平衡和钢筋与混凝土变形协调对裂缝截面的局部柔度进行修正,采用无质量弹簧模拟裂缝,得到计入钢筋作用的... 详细信息

由于钢筋的约束作用,混凝土梁裂缝截面的局部柔度与无筋时不同。建立了移动荷载作用下考虑钢筋影响的混凝土裂缝梁动力方程,基于力平衡和钢筋与混凝土变形协调对裂缝截面的局部柔度进行修正,采用无质量弹簧模拟裂缝,得到计入钢筋作用的裂缝梁自振特性,通过Newmark方法求解控制方程获取钢筋混凝土梁的动力响应。以受移动车辆荷载的简支梁为例,分析不同荷载速度、裂缝深度、裂缝位置、配筋率等条件下的钢筋混凝土裂缝梁响应。研究结果表明,裂缝处钢筋的约束作用可以显著地影响梁的动力响应,计入钢筋提供的刚度后裂缝梁的位移响应总体减小,且随着开裂损伤程度的增加钢筋的影响呈现变大的趋势。移动荷载下裂缝梁的共振现象较无损梁更为不利,考虑钢筋作用后裂缝梁的共振速度有所提高,共振响应则有一定程度的降低。由于钢筋混凝土裂缝梁和无损梁的共振速度存在差异,在某些荷载速度下无损梁的位移响应大于裂缝梁。

关键词：移动荷载动力响应裂缝钢筋混凝土梁共振

考虑膜态水渗流的非饱和土渗透系数计算方法研究

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 291-298页

作者：翟钱沈天伦田刚戴国亮赵学亮龚维明蔡建国东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京210096

当前采用土-水特征曲线计算非饱和土渗透系数的方法主要分为经验模型和统计模型两大类。经验模型的计算结果取决于模型中的经验系数,统计模型基于毛细模型采用统计学相关理论推导得出,因此统计模型计算结果相对可靠。研究发现,统计模型... 详细信息

当前采用土-水特征曲线计算非饱和土渗透系数的方法主要分为经验模型和统计模型两大类。经验模型的计算结果取决于模型中的经验系数,统计模型基于毛细模型采用统计学相关理论推导得出,因此统计模型计算结果相对可靠。研究发现,统计模型主要研究毛细水迁移规律,并未考虑土体中的结合水。因物理化学作用,部分土颗粒表面会吸附水膜,该水膜可作为液态水分的传输媒介。水膜厚度主要取决于土颗粒表面与土中水的相互作用,水膜厚度决定了土颗粒表面膜态水的迁移速率。首先计算单个颗粒表层吸附水膜的厚度、膜态水迁移速率;其次考虑土体中不同粒径颗粒的随机接触,利用级配曲线计算不同粒径颗粒的连接概率;最终依据单颗粒膜态水的迁移速率并结合颗粒间的随机接触概率,提出非饱和土膜态水的渗透系数预测模型。为验证模型的可靠性,选取其他文献中的试验数据对比模型预测结果,对比结果表明本文预测结果与文献试验结果吻合度较好,比传统统计模型表现出一定的优越性。

关键词：非饱和土毛细水渗流膜态水渗流随机连接预测模型

考虑轮轨多点接触关系的车轨系统地震响应分析

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哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 423-431页

作者：朱小杰王浩周智辉茅建校郜辉东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无... 详细信息

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无砟轨道系统模型;以某高速铁路为对象,研究了车轨系统的地震响应及列车的行车安全性。研究结果表明:地震作用下轮轨之间会出现2点接触情况,次接触斑对轮轨接触行为具有重要影响;轮轨多点接触关系对地震作用下的轮轴横向力和脱轨系数具有重要影响,不考虑该多点接触关系会低估列车的行车安全性;车轮抬升量对地震动强度不是特别敏感。

关键词：轮轨多点接触车轨系统地震响应虚拟渗透理论 Kik-Piotrowski方法接触斑无砟轨道行车安全

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基于声发射的钢桥面板焊接气孔缺陷在线识别

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 285-293页

作者：李丹陈燕秋王浩聂佳豪刘洋王建国东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学土木工程学院南京211189 中铁山桥(南通)有限公司南通226532

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况... 详细信息

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况信号的幅值、振铃计数、峰值频率和中心频率等参数重叠交叉严重、相关性不显著,而气孔缺陷信号的傅里叶频谱存在更多高频能量分布,因此以频谱为输入建立2种工况的径向基核支持向量机模型.实验结果表明,与朴素贝叶斯、随机森林和线性核支持向量机模型相比,径向基核支持向量机模型拥有更高的正确率(95.4%)和召回率(94.3%),能够用于焊接过程气孔缺陷的在线识别,具有较强的鲁棒性和实用性.

关键词：钢桥面板焊接缺陷在线识别声发射频谱分析支持向量机

基于车桥耦合理论的斜拉桥拉索动力冲击系数及影响因素分析

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振动与冲击 2024年第7期43卷 67-74页

作者：李子超黎剑安冯东明东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学土木工程学院南京211189 东南大学智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心南京211189

为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考... 详细信息

为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考虑了车速(50~120 km/h)、路面等级(光滑、A级、B级、C级)以及车辆横向位置对结果的影响。研究结果表明:经有限元分析出的拉索动力冲击系数大于现行规范中的取值;随着路面等级的增加,冲击系数越大;边缘车道上车辆产生的冲击效应大于中间车道的冲击效应;车速变化对不同位置处的拉索动力冲击系数影响并不相同;在相同工况下,短拉索的动力冲击系数较大。研究发现路面等级是影响拉索动力冲击系数的主要因素,因此建议根据路面等级对冲击系数进行取值,具体建议值为:光滑路面取0.08,A级路面取0.15,B级路面取0.25,C级路面取0.40。

关键词：车桥耦合系统斜拉桥拉索动力冲击系数路面不平度

黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析

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岩土力学 2024年第5期45卷 1365-1377,1387页

作者：柳鸿博戴国亮周凤玺龚志宇陈智伟东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

劲性复合桩作为一种新型桩基,其动力响应分析具有重要的实际意义。基于弹性动力学理论和三相多孔介质模型,考虑劲性复合桩的特殊结构和非饱和土体骨架的非流动黏性特征,利用理论推导和参数分析,分析了分数阶黏弹性非饱和地基中劲性复合... 详细信息

劲性复合桩作为一种新型桩基,其动力响应分析具有重要的实际意义。基于弹性动力学理论和三相多孔介质模型,考虑劲性复合桩的特殊结构和非饱和土体骨架的非流动黏性特征,利用理论推导和参数分析,分析了分数阶黏弹性非饱和地基中劲性复合桩的纵向振动特性。首先,通过力学平衡推导,建立了劲性复合桩的纵向振动方程,并利用已有的非饱和土体运动控制方程描述桩周土体的动力响应,其中采用分数阶标准线性固体(fractional standard linear solid,简称FSLS)模型表征土体骨架的非流动(频率相关)黏性;然后,经过严格的理论推导,得到了劲性复合桩的桩顶动阻抗解析解答;最后,通过计算案例和参数敏感性分析,讨论了桩和土体参数对劲性复合桩的桩顶动阻抗的影响规律。结果表明:水泥土桩的横截面占比以及桩长的增大均会提高桩顶动阻抗;分数阶数和应变松弛时间的增大以及应力松弛时间的减小均有助于提高桩顶动阻抗;增大土体饱和度或减小土体固有渗透系数亦将提升桩顶动阻抗。

关键词：劲性复合桩非饱和土分数阶黏弹性动刚度动阻尼

融合注意力机制和Bi-LSTM网络的车辆辅助桥梁损伤评估

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振动工程学报 2024年第7期37卷 1089-1097页

作者：曾琰冯东明黎剑安东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学智慧建造与运维国家地方联合工程研究中心江苏南京211189

基于车辆辅助的桥梁损伤识别具有巨大应用潜力,但仍难以从多源监测数据中提取损伤敏感特征,进而准确评估桥梁损伤状态。为此,提出了基于长短时记忆网络的注意力加权特征融合模型(ALFF-Net)。该模型通过预置数据重构层,提高了Bi-LSTM单... 详细信息

基于车辆辅助的桥梁损伤识别具有巨大应用潜力,但仍难以从多源监测数据中提取损伤敏感特征,进而准确评估桥梁损伤状态。为此,提出了基于长短时记忆网络的注意力加权特征融合模型(ALFF-Net)。该模型通过预置数据重构层,提高了Bi-LSTM单元对时间序列多尺度特征信息的感知能力。同时结合注意力机制和特征融合策略,降低了深度神经网络下游分支的预测难度,进一步提升了模型对序列数据重要依赖关系的建模能力。通过车-桥耦合仿真生成了不同路面不平整度和车速下的监测数据集,对ALFF-Net模型的桥梁损伤识别性能进行综合测试。结果表明:ALFF-Net模型较经典LSTM网络在显著降低计算成本的同时,损伤识别准确率最高可提升19.30%,且各级路面不平整度下的识别误差均小于3%。进一步地,通过对比ALFF-Net模型在不同监测数据驱动方案下的识别精度,验证了协同多源监测数据的桥梁结构损伤检测结果更为鲁棒。

关键词：桥梁损伤评估车-桥耦合振动长短时记忆网络注意力机制特征融合

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基于小波字典的风速数据重构的压缩感知方法

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 684-689,824页

作者：朱一凯余哲帆陈安妮万华平东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 浙江大学建筑工程学院杭州310058

由于风速具有明显的非平稳性,常用字典的压缩感知(compressed sensing,简称CS)方法对于风速信号重构效果不佳,故引入基于小波字典的压缩感知方法,用于重构风速缺失数据,有效提升了风速信号的重构精度。通过风速仿真数据和广州塔的监测... 详细信息

由于风速具有明显的非平稳性,常用字典的压缩感知(compressed sensing,简称CS)方法对于风速信号重构效果不佳,故引入基于小波字典的压缩感知方法,用于重构风速缺失数据,有效提升了风速信号的重构精度。通过风速仿真数据和广州塔的监测风速数据验证了本研究方法的有效性,并研究了数据缺失工况、正则化参数、小波字典层数和小波类型对风速信号重构效果的影响。结果表明,基于小波字典的压缩感知方法可有效重构缺失的风速信号。

关键词：压缩感知风速数据重构小波字典

铰接杆系结构静力分析的力法基本方程统一形式

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：张沛冯健周继凯尚志兵东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室东南大学土木工程学院河海大学土木与交通学院

以力法分析为基础，从平衡方程增量形式出发，考虑初始内力的影响，结合变形协调条件和本构关系，推导了小变形、线弹性条件下铰接杆系结构静力分析基本方程。运用线性代数及广义逆矩阵理论，实现内力增量和坐标增量的解耦，最终得到的... 详细信息

以力法分析为基础，从平衡方程增量形式出发，考虑初始内力的影响，结合变形协调条件和本构关系，推导了小变形、线弹性条件下铰接杆系结构静力分析基本方程。运用线性代数及广义逆矩阵理论，实现内力增量和坐标增量的解耦，最终得到的力法基本方程组由广义平衡方程和广义协调方程两部分组成，二者的系数矩阵互为转置，形式上与静定动定结构力法分析基本方程一致。当研究对象为静定动定结构时，该方程组退化为传统力法基本方程，故可将其视为传统力法考虑初始内力刚化效应的直接推广，适用于各类铰接杆系结构的小变形、线弹性静力分析，其计算精度随预应力水平及结构刚度的提高而增大。

关键词：铰接杆系结构静力分析初始内力力法广义逆