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Verhulst反函数预测模型的改进及滑坡时间概率预测

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地球科学 2024年第5期49卷 1692-1705页

作者：陈铭熙陶培捷周创兵姜清辉广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

滑坡时间预测是滑坡灾害防治的重要组成部分,但由于滑坡演化存在不确定性,准确预测滑坡的发生极为困难.Verhulst反函数模型是一种常用的滑坡时间预测模型,但其存在计算起始时刻选择不当会造成监测数据拟合质量差和预测精度低的问题.针... 详细信息

滑坡时间预测是滑坡灾害防治的重要组成部分,但由于滑坡演化存在不确定性,准确预测滑坡的发生极为困难.Verhulst反函数模型是一种常用的滑坡时间预测模型,但其存在计算起始时刻选择不当会造成监测数据拟合质量差和预测精度低的问题.针对这一不足,提出了一种改进的Verhulst反函数模型(MVIF模型),并进行近实时概率预测分析.结果表明:(1)MVIF模型改善了原模型对计算起始时刻选择苛刻的问题;(2)MVIF模型预测精度较高,在滑坡进入中等加速变形阶段之后可进行可靠的预测;(3)预测滑坡时间与破坏概率结合提供了一种新的滑坡预报准则.该研究可为蠕滑型滑坡的预警预报提供有价值的参考.

关键词：滑坡滑坡时间预测 Verhulst反函数模型模型改进概率分析预测决策灾害

基于BP神经网络的海底浅层超软黏土不排水抗剪强度预测

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中国海上油气 2024年第1期36卷 176-185页

作者：孙耀李飒李怀亮甘惠良赵福臣天津大学建筑工程学院天津300350 海洋石油工程股份有限公司天津300461

准确评估海底浅层超软黏土的不排水抗剪强度对海洋资源开发、灾害评估、海洋工程建设等具有重要的意义。世界多个海域超软黏土数据分析对比表明,现有不排水抗剪强度评估经验公式存在受地域限制的问题,计算精度较低。因此,以超软黏土的6... 详细信息

准确评估海底浅层超软黏土的不排水抗剪强度对海洋资源开发、灾害评估、海洋工程建设等具有重要的意义。世界多个海域超软黏土数据分析对比表明,现有不排水抗剪强度评估经验公式存在受地域限制的问题,计算精度较低。因此,以超软黏土的6个物性指标为输入变量,不排水抗剪强度为输出变量,建立BP神经网络模型进行海底浅层超软黏土不排水抗剪强度预测;根据建立的超软黏土不排水抗剪强度与物性指标之间的非线性映射网络,以权积法求解超软黏土不排水抗剪强度对各指标的敏感度系数,定量分析各指标对不排水抗剪强度的影响程度。结果表明:考虑多因素影响的BP神经网络模型在超软黏土不排水抗剪强度预测方面具有普遍适应性,其预测结果非常接近落锥试验实测结果,均方差0.02139,R2值达到0.9874,预测精度远高于现有经验公式;采用权积法计算得到的对数流动性指标对不排水抗剪强度最为敏感;据此建立了以对数流动性指标为参数的黏土不排水抗剪强度预测经验公式,该公式在计算中国海域超软黏土不排水剪切强度方面具有较高精度,但由于数据量有限,依旧存在一定局限性。本研究为海底浅层超软黏土不排水抗剪强度的计算提供了参考。

关键词：海底浅层超软黏土不排水抗剪强度 BP神经网络权积法物性指标敏感度

采用持久发光材料为内部光源的光催化复合材料研究进展

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材料导报 2024年第15期38卷 96-105页

作者：蔡心杰徐亦冬王玉全武金婷浙江大学建筑工程学院杭州310058 浙大宁波理工学院土木建筑工程学院浙江宁波315100

光催化材料和持久发光材料(LPLs)均是以太阳能为能量来源的清洁材料,其中光催化材料已在空气净化、医疗卫生、自清洁建材等领域获得显著的成果。目前,已有研究表明将LPLs作为光催化材料的内部光源可以进一步改进光催化材料的催化时长和... 详细信息

光催化材料和持久发光材料(LPLs)均是以太阳能为能量来源的清洁材料,其中光催化材料已在空气净化、医疗卫生、自清洁建材等领域获得显著的成果。目前,已有研究表明将LPLs作为光催化材料的内部光源可以进一步改进光催化材料的催化时长和效率,因此本文旨在总结现有关于持久发光-光催化复合材料的国内外研究进展:首先介绍了光催化材料及LPLs的种类;其次讨论了持久发光-光催化复合材料的复合条件、作用机理、合成方法;最后总结了持久发光-光催化复合材料的催化性能研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：光催化持久发光材料水泥基材料污染物降解

泰康金融中心项目复杂连体结构设计关键问题研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 39-49页

作者：熊羽豪肖从真储德文陈才华程卫红潘玉华陆宜倩陈家丰中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

泰康金融中心超高层结构高度为237.3 m,为三塔连体结构。各单塔高宽比均超过规范限值,存在较大平面偏心,需将3个单塔在适当楼层相连形成相互支撑的连体结构,因此在第18层、29层、40层设置三处连桥,结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升,... 详细信息

泰康金融中心超高层结构高度为237.3 m,为三塔连体结构。各单塔高宽比均超过规范限值,存在较大平面偏心,需将3个单塔在适当楼层相连形成相互支撑的连体结构,因此在第18层、29层、40层设置三处连桥,结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升,在竖向荷载作用下,竖向构件受力更加均匀,在水平荷载作用下,水平位移大幅度减小。针对刚度突变、扭转效应、施工影响和节点设计等复杂连体结构的关键问题进行研究,结果表明:连体结构存在较大的刚度突变,连桥上部楼层在罕遇地震作用下容易形成薄弱层,在设计中应适当加强;三塔连体结构的整体性和抗扭刚度较强,扭转效应不明显;施工方案对连体结构的受力模式影响较大,经过比选后采用连桥层以上单塔结构施工先于连桥施工,但是领先楼层数不超过5层的施工方案;对连桥连接关键节点的有限元分析结果表明,节点可满足预设的抗震性能目标要求。

关键词：超高层建筑三塔连体结构刚度突变扭转效应施工模拟节点设计

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 25-38页

作者：潘玉华王翠坤时继瑞陈才华邱盛源马明崔明哲董皓中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行... 详细信息

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明:与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。

关键词：超高层结构土-结构相互作用一维场地分析黏弹性边界弹塑性分析

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海底管道临界悬跨长度及受力分析

现代隧道技术 2024年第1期61卷 165-173页

作者：刘成贾贝贝陈舒阳孙富学南京林业大学土木工程学院南京210037 温州大学建筑工程学院温州325035

受到非线性波浪荷载的长期作用,浅水区海底管道附近的海床极易发生局部冲刷侵蚀和输移,从而导致管道悬空失稳。为保证海底管道稳定,需要确定管道的临界悬跨长度。基于莫里森公式给出浅水区管道悬跨段所受的波浪力,根据管道最大弯曲应力... 详细信息

受到非线性波浪荷载的长期作用,浅水区海底管道附近的海床极易发生局部冲刷侵蚀和输移,从而导致管道悬空失稳。为保证海底管道稳定,需要确定管道的临界悬跨长度。基于莫里森公式给出浅水区管道悬跨段所受的波浪力,根据管道最大弯曲应力与材料许用应力的关系确定临界悬跨长度。依据实际工程选取材料参数,采用Flac 3D数值计算软件分析悬跨长度、波浪要素对海底管道受力分布的影响,给出跨中弯矩修正系数k的变化规律。结果表明:悬跨情形下结构弯矩的数值解大于理论公式解,但随着悬跨长度增加,二者差值有减小趋势;跨长相同时,波高增加、波长减小或周期增长将引起管道变形量和最大弯矩的增大;随着跨长的增大,最大弯矩将向悬跨端附近迁移,说明管道的破坏点位置与跨长有关。将分析结果应用于实际案例分析,可以为悬跨管道失效判断和维护时机的确定提供依据。

关键词：海底管道波浪力悬跨长度 Flac 3D模拟分析

数据驱动的混凝土材料-结构一体化设计研究进展

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建筑结构学报 2024年第8期45卷 20-33页

作者：胡张莉刘加平赵羽习赵海涛戚家南王育江韩方玉金鸣东南大学材料科学与工程学院江苏南京211102 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 东南大学土木工程学院江苏南京211102 江苏省建筑科学研究院有限公司江苏南京210024

材料-结构一体化设计是指在结构设计中综合考虑材料的性能,而在材料设计中则以结构的需求为出发点,形成材料到结构跨多尺度的设计模式,近年来已成为现代混凝土工程领域的研究重点。基于数据及人工智能算法的混凝土材料、结构设计方法可... 详细信息

材料-结构一体化设计是指在结构设计中综合考虑材料的性能,而在材料设计中则以结构的需求为出发点,形成材料到结构跨多尺度的设计模式,近年来已成为现代混凝土工程领域的研究重点。基于数据及人工智能算法的混凝土材料、结构设计方法可颠覆传统设计依赖经验且需重复试配的范式,实现高效节材及结构创新。梳理了国内外混凝土材料智能设计及材料-结构一体化设计的研究现状,总结了材料层面数据驱动的正向预测及逆向设计的研究范畴和关键问题,梳理了考虑温-湿-约束复杂交互的材料-结构一体化抗裂设计途径与效果,以氯盐侵蚀环境为例分析了混凝土材料-结构耐久性设计方案及提升手段,并以超高性能混凝土为例阐述了混凝土材料-结构高性能设计的方法,提出未来数据驱动的混凝土材料-结构一体化设计框架及生产、设计、制备及结构应用全综合的研究思路,并建议未来应在数据库建设、数据与理论融合及多尺度关联的协同算法等方面开展研究。

关键词：材料-结构一体化设计数据驱动抗裂耐久性高性能

一种半潜式商用6 MW级风力机载荷数值模拟研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 17-24,128页

作者：方龙翟恩地李荣富宁巧珍赵斌李晔周雅容章丽骏天津大学建筑工程学院天津300350 北京金风科创风电设备有限公司北京100176 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 广东湛江524002 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对海上漂浮式风力机在其运行状态下的叶轮气动载荷与平台运动状态难以预测的问题,本文以一种商用6 MW级漂浮式风力机为研究对象,基于非稳态的雷诺平均湍流模型,进行了全耦合数值模拟和水池模型试验研究。结果显示:浮式风力机自由衰减... 详细信息

针对海上漂浮式风力机在其运行状态下的叶轮气动载荷与平台运动状态难以预测的问题,本文以一种商用6 MW级漂浮式风力机为研究对象,基于非稳态的雷诺平均湍流模型,进行了全耦合数值模拟和水池模型试验研究。结果显示:浮式风力机自由衰减周期的模拟值在纵摇、横揺和垂荡上与实验值吻合度较高,而在纵荡、横荡和艏摇上,衰减周期的模拟值与实验值存在一定误差,这主要是由数值模型中对系泊系统进行悬链线简化时造成的。在静水工况下,风力机气动载荷的波动主要受塔影效应影响,机舱加速度的波动与叶轮推力系数变化呈正相关,浮式风力机纵荡和纵摇运动主要受叶轮气动载荷波动的影响;在规则波和非规则波工况下,叶轮推力的波动受浮式基础纵荡和纵摇的影响较大,叶轮推力系数变化和机舱速度呈负相关。浮式风力机的运动主要受波浪载荷的影响,气动载荷对其影响相对较小。

关键词：漂浮式风力机模型试验数值模拟非稳态雷诺平均气动载荷自由衰减静水规则波非规则波

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多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 64-70页

作者：兰树伟周东华陈旭毛德均昆明学院建筑工程学院昆明650214 昆明理工大学建筑工程学院昆明650500

剪切型支撑钢框架整体稳定计算需考虑钢框架与剪切型支撑之间的相互作用,还需要考虑同层柱间的相互支援以及层与层之间的支援作用,规范计算长度系数法无法考虑这些因素可能会造成不合理设计。提出了一种计算多层剪切型支撑钢框架整体稳... 详细信息

剪切型支撑钢框架整体稳定计算需考虑钢框架与剪切型支撑之间的相互作用,还需要考虑同层柱间的相互支援以及层与层之间的支援作用,规范计算长度系数法无法考虑这些因素可能会造成不合理设计。提出了一种计算多层剪切型支撑钢框架整体稳定性的解析算法,首先分析了支撑刚度与结构临界承载力之间的关系,推导了层临界支撑刚度计算公式,接着利用弹簧-摇摆柱力学模型推导了任意支撑下框架柱临界刚度比系数计算公式,然后将各楼层的有效抗侧刚度及荷载刚度进行楼层间的组装,将求解剪切型支撑钢框架的临界承载力转化为求解结构的楼层有效抗侧刚度,最后基于轴力权重加权平均的方法推导了可直接求解多层剪切型支撑钢框架临界承载力的计算公式,该公式能够判断结构的薄弱层,可以定量地计算楼层之间相互支援程度,有效地弥补规范尚无法求解弱支撑钢框架柱计算长度系数的不足。

关键词：钢框架剪切型支撑层临界支撑刚度有效抗侧刚度整体稳定临界因子临界力