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钢筋混凝土梁受拉区钢纤维影响系数的概率分布与取值建议

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应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 860-874页

作者：黄云超高丹盈朱海堂房栋丁冲华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450002 河南工程学院土木工程学院河南郑州451191 郑州大学土木工程学院河南郑州450002

通过18根高强钢筋钢纤维混凝土梁和1根高强钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了混凝土强度、钢筋强度、钢纤维体积率、钢纤维端部弯钩数量、钢纤维混凝土层厚比和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响,讨论了我国现行规范中反映钢纤维... 详细信息

通过18根高强钢筋钢纤维混凝土梁和1根高强钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了混凝土强度、钢筋强度、钢纤维体积率、钢纤维端部弯钩数量、钢纤维混凝土层厚比和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受弯承载力的影响,讨论了我国现行规范中反映钢纤维对梁受弯承载力影响的系数值用于计算高强钢筋钢纤维混凝土梁受弯承载力的适用性.结果表明,掺入钢纤维可有效提高高强钢筋混凝土梁的受弯承载力;与我国现行规范中钢纤维影响系数值相比,高强钢筋钢纤维混凝土梁受拉区钢纤维影响系数值偏小;在此基础上,通过收集国内外文献中相关的试验数据,重点分析了钢纤维影响系数的概率分布,得到不同保证率下的钢纤维影响系数值,提出了钢筋钢纤维混凝土梁受拉区钢纤维影响系数值的取值建议,可为我国规范的修订提供参考.

关键词：高强钢筋钢纤维混凝土梁受弯承载力影响系数概率分布保证率

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

基于改进麻雀搜索算法优化LSTM的滚动轴承故障诊断

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 289-298页

作者：周玉房倩裴泽宣白磊华北水利水电大学电气工程学院河南郑州450045

为了对滚动轴承的工作状态及故障类别进行准确的诊断,本文采用长短时记忆(LSTM)神经网络作为分类器对滚动轴承数据集进行分类诊断。首先,从滚动轴承原始运行振动信号中提取时域和频域特征参数,组成具有高维特征参数的数据集;使用核主成... 详细信息

为了对滚动轴承的工作状态及故障类别进行准确的诊断,本文采用长短时记忆(LSTM)神经网络作为分类器对滚动轴承数据集进行分类诊断。首先,从滚动轴承原始运行振动信号中提取时域和频域特征参数,组成具有高维特征参数的数据集;使用核主成分分析(KPCA)方法对高维特征集进行降维处理,选取重要性程度高的特征构成输入特征向量。然后,针对LSTM神经网络在滚动轴承故障诊断中存在的超参数难以确定的问题,提出一种基于自适应t分布策略的麻雀搜索算法优化LSTM神经网络的故障诊断方法(tSSA–LSTM)。最后,使用凯斯西储大学滚动轴承数据中心的数据进行故障诊断精度测试、泛化性能测试及噪声环境下故障诊断性能测试等多个仿真实验,并将本文提出的诊断模型与麻雀搜索算法优化长短时记忆神经网络(SSA–LSTM)、遗传算法优化长短时记忆神经网络(GA–LSTM)、粒子群算法优化长短时记忆神经网络(PSO–LSTM)及传统LSTM诊断模型进行对比。结果表明:tSSA可以更有效地对LSTM的隐含层神经元数量、周期次数、学习率等超参数进行合理优化;所提方法的平均诊断准确率达到98.86%,交叉验证平均诊断结果为98.57%;所提方法在噪声干扰下的故障诊断准确率也优于对比方法。因此,本文提出的tSSA–LSTM模型不仅可以更精准地诊断滚动轴承故障状态,而且具有更强的泛化能力及抗干扰能力,有效地提高了滚动轴承故障诊断的性能。

关键词：麻雀搜索算法故障诊断长短时记忆神经网络特征提取滚动轴承

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湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 133-144页

作者：郝思佳王文川马强李昌志刘昌军华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心北京100038

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Mode... 详细信息

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明:采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.

关键词：山洪灾害致灾机理产流组分变化水文模拟洪水分析

定向钢纤维增强水泥基复合材料准脆性断裂分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 294-302页

作者：慕儒王晶晶卿龙邦李杨管俊峰河北工业大学土木与交通学院天津300401 天津城建大学土木工程学院天津300384 华北水利水电大学土木与交通学院郑州450045

基于边界效应模型基本理论,建立了钢纤维长度与特征裂缝长度之间的关系,计算了定向钢纤维增强水泥基复合材料(ASFRC)的等效断裂韧度和拉伸强度,进而得到了ASFRC材料的断裂破坏曲线.结果表明,当离散系数分别取0.4~0.7和0.2~0.4时,可得到... 详细信息

基于边界效应模型基本理论,建立了钢纤维长度与特征裂缝长度之间的关系,计算了定向钢纤维增强水泥基复合材料(ASFRC)的等效断裂韧度和拉伸强度,进而得到了ASFRC材料的断裂破坏曲线.结果表明,当离散系数分别取0.4~0.7和0.2~0.4时,可得到较为合理的等效断裂韧度和拉伸强度值.对比分析ASFRC和随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料(SFRC)的断裂破坏曲线可以发现,满足线弹性断裂力学的最小试件尺寸随着离散系数的增大而增大;ASFRC和SFRC的拉伸强度和考虑初始裂缝影响的名义应力随着离散系数的增大而减小.此外,改进的简化解析公式不仅可确定材料的等效断裂韧度和拉伸强度,还可预测试件的破坏.

关键词：定向钢纤维增强水泥基复合材料边界效应模型等效断裂韧度拉伸强度断裂破坏曲线

不同有机肥对生菜生育期土壤剖面DOM分布的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2683-2691页

作者：潘红卫陈惠茹史利利雷宏军王逸飞孔海康杨光华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、... 详细信息

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、羊粪、牛粪和沼渣)对土壤剖面DOM分布规律的影响。结果显示:有机肥还田主要影响土壤DOM的相对含量及组分构成。施加不同来源有机肥后,土壤中DOM相对含量始终大于对照(CK)处理,其中0~10cm土层DOM相对含量影响最大,平均增加14.67g·kg-1。不同类型有机肥对增加剖面DOM有一定差异,其中鸡粪有机肥对剖面DOM增加影响最大,增加了21.42%。有机肥的施加主要提高了类酪氨酸组分(C4)的相对含量,对10~20cm土层C4相对含量的影响最大,平均增加4.12%,其中羊粪和沼渣有机肥影响最大,分别增加了7.80%、7.89%。2D-COS分析显示,不同来源有机肥施用对溶解性微生物代谢产物、类蛋白质组分(295nm、315nm)影响最大,CK、鸡粪有机肥处理主要影响的是溶解性微生物代谢产物组分,其他处理最先响应的是类蛋白质组分;不同来源有机肥施用下,腐殖化指数HIX和Fn(330)、Fn(280)均随土层深度的增加而减小,但HIX和Fn(330)、Fn(280)的变化随有机肥种类不同而有所差异,其中牛粪有机肥对HIX和Fn(330)影响最大,羊粪有机肥对Fn(280)影响最大。生物指数BIX和新鲜度指数β∶α随着土层深度增加而增加,其中沼渣的影响最显著,但荧光指数FI并无显著变化。

关键词：不同来源有机肥 DOM 土壤剖面分布三维荧光光谱平行因子分析二维相关光谱

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增幅冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 48-57页

作者：叶宇霄胡少伟杨金辉王洋齐浩河海大学水利水电学院南京210098 重庆大学土木工程学院重庆400045 武汉大学水利水电学院武汉430070

钢筋混凝土板在服役期间可能承受落物多角度连续撞击等多次冲击荷载作用,钢筋混凝土板抵抗多次冲击的能力、多次冲击作用下钢筋混凝土板的性能演化和剩余性能评估等问题至关重要,其中,多次冲击的加载制度是研究钢筋混凝土板抗冲击性能... 详细信息

钢筋混凝土板在服役期间可能承受落物多角度连续撞击等多次冲击荷载作用,钢筋混凝土板抵抗多次冲击的能力、多次冲击作用下钢筋混凝土板的性能演化和剩余性能评估等问题至关重要,其中,多次冲击的加载制度是研究钢筋混凝土板抗冲击性能的重点。为研究多次冲击下钢筋混凝土板的抗冲击性能,利用落锤和摆锤试验研究钢筋混凝土板在增幅冲击下的抗冲击性能,获得钢筋混凝土板在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形特征,分析钢筋混凝土板的吸能特性和累计损伤演化规律,研究钢筋混凝土板受冲击后的残余性能。结果表明:冲击角度对钢筋混凝土板的变形有显著影响,斜向冲击对钢筋混凝土板安全性能的影响更大;增幅冲击降低钢筋混凝土板的吸能能力,提高其破坏率,钢筋混凝土板的冲击响应相对于恒重重复冲击更加稳定。

关键词：钢筋混凝土楼板增幅冲击落锤和摆锤累计损伤抗冲击性能

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超高性能钢壳混凝土（UHP-SSC）连续刚构桥概念设计与可行性

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：刘世明张威马印平刘永健华北水利水电大学河南省生态建材工程国际联合实验室华北水利水电大学土木与交通学院重庆大学土木工程学院

以钢壳内填超高性能混凝土（UHPC）并设置开孔钢板（PBL）加劲肋作为基本构成单元，提出一种新的超大跨径连续刚构桥：超高性能钢壳混凝土（UHP-SSC）箱梁连续刚构桥。UHP-SSC箱梁采用UHPC受压、钢壳受拉并作为UHPC浇筑免拆模板，可充... 详细信息

以钢壳内填超高性能混凝土（UHPC）并设置开孔钢板（PBL）加劲肋作为基本构成单元，提出一种新的超大跨径连续刚构桥：超高性能钢壳混凝土（UHP-SSC）箱梁连续刚构桥。UHP-SSC箱梁采用UHPC受压、钢壳受拉并作为UHPC浇筑免拆模板，可充分发挥钢材与UHPC轻质高强的特性。对主跨400 m级UHP-SSC箱梁连续刚构桥开展概念设计研究，结果表明: 新型UHP-SSC箱梁的顶板、底板和腹板厚度均能显著减薄。新型连续刚构桥的合理边中跨比为0.5～0.65，桥墩处和跨中合理梁高比为2.59～3.59，桥墩处梁高应占主跨跨径的1/26～1/32。该新型箱梁在强度及刚度上都满足规范中关于预应力混凝土主梁的受力要求。对比同等跨径的混合梁连续刚构桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥，UHP-SSC连续刚构桥上部结构自重分别减少了约132.8%、76.8%、324.4%和338.3%，碳排放量分别降低了约28.5%、57.1%、14.1%和55.7%。新型UHP-SSC连续刚构桥的上部结构造价与混合梁连续刚构桥及拱桥相比分别提高约3.1%和1.3%，与斜拉桥和悬索桥相比上部结构造价分别降低约26%和46.1%。新型UHP-SSC连续刚构梁桥具有显著的结构轻量化特征和优越的经济、环保性能，在大跨径梁桥方面具有极强的竞争力和较好的工程推广应用前景。

关键词：桥梁工程箱梁超高性能钢壳混凝土连续刚构桥概念设计

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氦对钨传热性能影响的分子动力学研究

强激光与粒子束 2024年第1期36卷 161-166页

作者：时永兴张宝玲闫鹏辉华北水利水电大学能源与动力工程学院郑州450045

采用分子动力学方法研究了氦辐照对金属钨传热性能的影响,从原子尺度分析了单晶钨与多晶钨的热导率随氦含量的变化及其微观机理。结果表明:随着氦原子从0增加至500,钨中的缺陷对数目呈先增加后减少的趋势,单晶钨中氦原子为230个时缺陷... 详细信息

采用分子动力学方法研究了氦辐照对金属钨传热性能的影响,从原子尺度分析了单晶钨与多晶钨的热导率随氦含量的变化及其微观机理。结果表明:随着氦原子从0增加至500,钨中的缺陷对数目呈先增加后减少的趋势,单晶钨中氦原子为230个时缺陷对数目达到峰值123,多晶钨中氦原子为480个时缺陷对数目达到峰值124;钨金属的晶体结构从bcc转变为bcc、fcc和hcp等多种结构共存。钨的热导率随氦含量增加波动明显,总体呈非线性减小趋势,在氦含量为0.75%时,单晶钨和多晶钨的热导率分别下降1.44%和1.3%。氦辐照下钨金属内缺陷的产生、聚集及晶体结构的变化是其热导率下降的主要原因。

关键词：氦辐照多晶钨分子动力学模拟传热性能