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基于卷积神经网络的桥梁裂缝两阶段识别算法研究

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工程力学 2025年

作者：冯昊龙刘宇飞刘晓刚刘诚清华大学土木工程系北京科技大学土木与资源工程学院土木工程系中路高科交通检测检验认证有限公司

为解决桥梁裂缝智能识别场景下桥梁表面图像条件复杂、对智能识别算法的识别效果产生严重干扰的问题，提出了“分类筛选-裂缝识别”的两阶段桥梁裂缝识别算法。根据桥检实拍图像的图像特征调整MobilenetV3的网络结构，构建桥梁表面图像... 详细信息

为解决桥梁裂缝智能识别场景下桥梁表面图像条件复杂、对智能识别算法的识别效果产生严重干扰的问题，提出了“分类筛选-裂缝识别”的两阶段桥梁裂缝识别算法。根据桥检实拍图像的图像特征调整MobilenetV3的网络结构，构建桥梁表面图像的筛选分类模型，实现对背景图像、干扰图像及低质量图像的自动筛除；通过迁移学习方法训练框-网格融合式裂缝识别模型，实现裂缝识别与定位，为进一步的裂缝精细分割、裂缝测量提供条件。算法开发过程中构建了包含5000张图像的图像分类数据集、包含6400张图像的裂缝识别数据集；最终得到的图像分类最高准确率为97.9%，裂缝网格识别最高准确率为65.6%。结果表明：基于本文提出的桥梁裂缝智能检测方法可实现桥梁裂缝的高效率、自动化检测，算法具有较强的抗干扰能力。

关键词：桥梁与隧道工程裂缝识别算法算法研究深度学习两阶段识别算法卷积神经网络

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时空降阶单元及其自适应分析初探

工程力学 2025年第1期42卷 10-19页

作者：袁驷袁全清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降... 详细信息

基于初值问题和边值问题中降阶单元的成功实现，进一步提出时空降阶单元，以弹性弦振动方程(波动方程)为例，构造了自适应有限元分析算法。时空降阶单元继承了初值和边值问题中降阶单元的所有优点，可以给出按最大模度量满足误差限的降阶单元的解答。该文对这一研究进展做一简要介绍，并给出包括若干强迫振动以及移动荷载反应的典型算例以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

关键词：时空有限元弦振动方程降阶单元最大模自适应有限元法

来源：博看期刊评论

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深中通道最终接头预制推出工法力学分析

清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：冯楚乔刘入瑞宋神友金文良刘宇飞樊健生清华大学土木工程系深中通道管理中心清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了... 详细信息

深中通道海底隧道全长6 845 m,其中沉管段长5 035 m,采用钢壳混凝土结构。由于施工海域工况和选址条件复杂,因此最终接头的设计和施工是该项目的重难点之一。深中通道项目采用最终接头预制推出工法,显著提高了施工效率。该文详细分析了深中通道最终接头预制推出工法各施工工序的力学特征。首先,阐述了深中通道最终接头预制推出工法的施工过程,明确了研究对象;其次,计算模拟了最终接头的各施工工况,结果表明,最终接头预制推出工法相关结构设计可靠,安全裕度充足;最后,针对最终接头水下推出过程中钢拉杆的特殊受力情况,进行了理论推导和有限元模型验证,结果表明,水下推出工序会出现钢拉杆内力分布不均情况。该文研究结果可为复杂条件下大型沉管隧道最终接头施工提供参考。

关键词：深中通道最终接头预制推出工法有限元分析

圆钢管约束混凝土柱钢管轴压刚度贡献及时效作用影响分析

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西安建筑科技大学学报(自然科学版) 2025年

作者：李甜甜郭云龙耿悦北京交通职业技术学院路桥系四川大学土木工程系哈尔滨工业大学土木工程学院

本文进行了钢管约束混凝土徐变性能试验,分析了时效作用对构件轴向变形的影响;建立并验证了钢管约束混凝土长期性能Abaqus实体有限元分析模型.通过参数分析,系统研究了圆钢管约束钢筋混凝土轴压构件中钢管轴压刚度贡献,以及收缩徐变对... 详细信息

本文进行了钢管约束混凝土徐变性能试验,分析了时效作用对构件轴向变形的影响;建立并验证了钢管约束混凝土长期性能Abaqus实体有限元分析模型.通过参数分析,系统研究了圆钢管约束钢筋混凝土轴压构件中钢管轴压刚度贡献,以及收缩徐变对不同参数钢管约束混凝土构件钢管轴压刚度贡献的影响,确定了关键影响参数.研究结果表明,钢管约束混凝土轴压构件中,钢管对组合构件轴压刚度贡献显著,其占截面总刚度的比例最高分别可达15.9%.长细比的提高会显著增大钢管轴压刚度,且该影响在低含钢率构件中更为显著.收缩徐变会增大小长细比构件、减小大长细比构件钢管轴压刚度,且影响幅度在高应力水平或高强度混凝土构件中更为显著.

关键词：圆钢管约束钢筋混凝土长期持荷轴压刚度有限元

黄原胶生物聚合物改良膨胀土裂隙演化规律研究

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 106-114页

作者：欧阳淼张红日邓人睿王桂尧肖杰赵亚长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 广西交科集团有限公司广西南宁530007 上海交通大学土木工程系上海200240 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

采用既可抑制膨胀土裂隙扩展,又不影响坡面植被生长的黄原胶生物聚合物对膨胀土进行改良,是膨胀土边坡生态防护新思路。对黄原胶改良膨胀土开展室内干湿循环试验,利用数字图像处理技术(PCAS)对裂隙发育的整个过程进行定量分析,探究了黄... 详细信息

采用既可抑制膨胀土裂隙扩展,又不影响坡面植被生长的黄原胶生物聚合物对膨胀土进行改良,是膨胀土边坡生态防护新思路。对黄原胶改良膨胀土开展室内干湿循环试验,利用数字图像处理技术(PCAS)对裂隙发育的整个过程进行定量分析,探究了黄原胶掺量对膨胀土裂隙形态特征指标的影响规律,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)试验分析了改良前后膨胀土的微观结构与矿物成分的变化,结合膨胀率试验结果探讨了黄原胶对膨胀土的改良机理。研究结果表明,黄原胶的掺入可以有效提高膨胀土的保水性和抗裂性,试样的平均失水速率和裂隙率均随着掺量的增加呈减小趋势;黄原胶能够降低干湿循环效应对膨胀土的影响,将裂隙宽度控制在较小范围内,增湿过程中易闭合;黄原胶主要通过两个方面抑制膨胀土开裂,一方面通过成键和胶结作用与土颗粒形成“桥联”结构,整体增强土体的抗拉强度;另一方面通过填充和成膜作用阻隔水分与土颗粒接触,减小黏土矿物的水化膜厚度。

关键词：道路工程黄原胶生物聚合物干湿循环裂隙微观结构

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中国区域电离层实时建模与分析

测绘工程 2025年第1期34卷 22-29,38页

作者：段博文白征东陈巧云清华大学土木工程系北京100084

电离层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)中的一个主要误差来源。为了改正电离层误差,一些GNSS应用如单频精密单点定位(PPP)和非差非组合PPP依赖于全球电离层模型(GIM)产品。然而,目前可用GIM产品的发布时间存在延迟,不适用于实时GNSS应用... 详细信息

电离层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)中的一个主要误差来源。为了改正电离层误差,一些GNSS应用如单频精密单点定位(PPP)和非差非组合PPP依赖于全球电离层模型(GIM)产品。然而,目前可用GIM产品的发布时间存在延迟,不适用于实时GNSS应用。为了解决这个问题,文中提出一种基于卡尔曼滤波(KF)的实时电离层建模方法,并基于中国区域116个连续运行参考站(CORS)的观测数据,生成中国区域的实时区域电离层模型(RT-RIM)。此外,由于伪距差分码偏差(DCB)与电离层延迟存在强耦合关系,还对BDS-2/3、GPS和Galileo系统的DCB进行估计。结果统计分析表明,模型输出的垂直总电子含量(VTEC)与中国科学院(CAS)的最终GIM产品一致性较好,二者差异的RMS小于2 TECU;将VTEC投影为斜向总电子含量(STEC)后,与PPP估计结果偏差的RMS在0.2~0.8 m;模型输出的卫星DCB与CAS快速产品的偏差RMS小于0.8 ns,以上结果表明本文模型具有较好的精度,能够精细描述中国区域电离层VTEC的时空变化。

关键词：电离层延迟全球卫星导航系统全球电离层模型区域电离层模型差分码偏差

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俯冲带板间非设定地震的水平与竖向加速度反应谱比模型

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地震学报 2025年

作者：王乐添何瑾侯瑞彬山东建筑大学土木工程学院西华大学建筑与土木工程学院

基于日本KiK-net和K-NET台网所获取的59次俯冲带板间地震的3 048条强震记录，采用随机效应算法和数理统计方法，分析了谱周期、场地条件等因素对水平与竖向加速度（H/V）反应谱比的影响，并建立了俯冲带板间非设定地震（不包含震级和震... 详细信息

基于日本KiK-net和K-NET台网所获取的59次俯冲带板间地震的3 048条强震记录，采用随机效应算法和数理统计方法，分析了谱周期、场地条件等因素对水平与竖向加速度（H/V）反应谱比的影响，并建立了俯冲带板间非设定地震（不包含震级和震源距离参数）的H/V反应谱比模型，用于调整无震源无路径信息时的工程抗震设计反应谱。研究结果表明：(1)地震类型和场地类别对H/V反应谱比均存在显著影响，H/V反应谱比的峰值周期与各类别场地的平均场地周期接近，预测模型的H/V反应谱比峰值周期与场地的卓越周期具有一定的相关性；(2)路径效应项和场地效应项的随机误差对模型变异性的贡献均较大，路径效应对H/V反应谱比离散程度的贡献随谱周期的增加而不断增大，场地效应的贡献在各类场地的平均场地周期处最大。为便于工程应用，模型中未加入震源和路径参数，残差分析表明震源特性和传播路径仍会对H/V反应谱比产生影响，当有明确的地震信息时，引入震级、震源距离、断层深度等因素可进一步提高模型预测精度。

关键词： H/V反应谱比俯冲带板间地震残差标准差随机效应模型

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氯离子环境下RC桥墩时变抗震韧性分析

哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：聂莹慧李镜培同济大学土木工程学院

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建... 详细信息

为揭示结构全寿命周期内考虑时间效应的失效规律，针对分区腐蚀桥墩时变抗震韧性问题，围绕不同桥墩分区的腐蚀环境、材料特性和腐蚀过程，开展了钢筋面积、钢筋屈服强度及混凝土抗压强度等材料性能的时变退化规律研究。根据计算结果建立桥墩分区腐蚀有限元模型，结合增量动力分析（IDA）得到墩顶位移响应，基于概率需求模型及损伤界限值构建了桥墩地震易损性模型。进而利用Pushover分析，将桥墩抗震性能随服役时间的退化作为灾前时变性能指标，灾后的性能指标通过量化地震作用导致的桥墩瞬间功能损失以及恢复程度来表征，提出了考虑分区腐蚀环境桥墩全寿命抗震韧性计算模型。结果表明，浪溅区钢筋锈蚀速度明显大于水下区及大气区，桥墩服役20 a到50 a的韧性退化值约为50 a到80 a的韧性退化值的2倍。因此在桥墩服役前期，决策者可依据实际提出合理的震前加固措施来增强抗震韧性。

关键词：氯离子环境桥墩地震易损性韧性全寿命

温度环境中正交各向异性简支层合拱的热弹性力学解

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计算力学学报 2025年

作者：神琛斐钱海陆春华江苏大学土木工程与力学学院

正交各向异性复合材料层合结构通常因其轻质高强、高度可定制性等特点，在航空、建筑、制造等多个工程行业有着广泛应用。本文基于热传导方程和热弹性理论，利用结构内位移和应力构建状态方程，求解其在温度环境下正交各向异性简支层合... 详细信息

正交各向异性复合材料层合结构通常因其轻质高强、高度可定制性等特点，在航空、建筑、制造等多个工程行业有着广泛应用。本文基于热传导方程和热弹性理论，利用结构内位移和应力构建状态方程，求解其在温度环境下正交各向异性简支层合拱的位移和应力分布。首先依据层间温度与径向热流密度的连续性，推导出层合拱内温度分布。根据力学平衡微分方程、几何变形关系以及热应力本构关系，构建了层合拱的状态方程。通过傅里叶级数展开与子层法简化状态方程，并结合层间位移应力的连续性和应力边界条件，求得温度影响下应力和位移解。收敛性分析和有限元结果对比分析，证明了本文方法的高效性与精度。最后以两个算例探讨了温度和厚径比对热应力与位移的影响。

关键词：层合拱正交各向异性温度场热弹性本构关系传递矩阵法热弹性力学解