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钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 1-7页

作者：楼国彪侯婧戚洪辉宋战辉同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各... 详细信息

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计.试验研究表明,温度低于200℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱.温度为150~440℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287℃、340℃、392℃和425℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.

关键词：预应力索热铸锚节点高温试验火灾抗拉性能

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考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 18-27页

作者：赵宪忠许晓旭闫伸土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱... 详细信息

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5~1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明:埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。

关键词：埋入式柱脚转动刚度埋深轴力底板约束 Timoshenko梁 Winkler地基

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基于振动信号深度表征学习的高层建筑结构振动识别

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工程力学 2024年第9期41卷 134-143页

作者：熊青松熊海贝孔庆钊陈琳丁叶蔚袁程同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

振动识别对于实现结构振动控制、性态监测评估具有重要作用。“智慧城市”背景下的高层建筑结构对其振动响应识别提出了更高的要求,传统基于时频域转换与图神经网络的振动识别方法在计算成本和工程适用性上的局限性愈发显著。该文提出... 详细信息

振动识别对于实现结构振动控制、性态监测评估具有重要作用。“智慧城市”背景下的高层建筑结构对其振动响应识别提出了更高的要求,传统基于时频域转换与图神经网络的振动识别方法在计算成本和工程适用性上的局限性愈发显著。该文提出了一种基于振动信号深度表征学习的振动识别方法。在该方法中通过搭建自编码网络对一维频域信号进行自监督学习用以获取振动表征信息,然后基于原始信号和重构信号进行振动敏感参数定义和计算,其结果作为特征工程输入到线性分类器模型中进行训练,进而实现对振动的快速识别。该文以某超高层建筑在不同环境激励下的振动响应识别为例,验证了所提出方法的可靠性。同时为证明提出方法的优越性,引入了目前普遍认为最优的MFCC+CNN振动识别方法进行对比,结果表明,该文提出的方法在计算时间上节省了近20倍,并且整体识别精度从0.74提高到0.95以上。

关键词：振动识别表征学习高层建筑结构自编码器深度学习

用于金属阻尼器的Q235钢材循环硬化应变幅相关特性

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工程力学 2024年第5期41卷 26-38,246页

作者：钟云龙李国强相阳同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

金属阻尼器作为一种成本较低的减震构件被广泛应用于各类工程结构之中,通常采用低强度高延性钢材制作。在地震作用下,金属阻尼器会经历随机的循环塑性变形历程,其材料力学性能会发生变化,产生循环硬化或软化。为了探究常用于金属阻尼器... 详细信息

金属阻尼器作为一种成本较低的减震构件被广泛应用于各类工程结构之中,通常采用低强度高延性钢材制作。在地震作用下,金属阻尼器会经历随机的循环塑性变形历程,其材料力学性能会发生变化,产生循环硬化或软化。为了探究常用于金属阻尼器的Q235钢材在各类循环应变幅下的力学性能,该文对Q235钢材在常应变幅、升应变幅与降应变幅循环荷载下的力学性能进行了试验研究,最大应变幅达到10%,分析了加载应变幅值和应变历史对钢材硬化性能的影响。结果表明,Q235钢材的硬化能力与加载应变幅相关,较大应变幅下积累的塑性变形会提高后续较小应变幅下钢材的硬化量,升应变幅荷载下钢材的硬化能力与加载历史无关。在此基础上,通过MATLAB优化工具箱标定了各个常应变幅试件的最优化CHABOCHE模型参数,参数结果表明仅考虑各向同性硬化的应变幅依赖效应即可准确反映Q235钢材在各个应变幅下的循环力学响应。以剪切阻尼器为例,基于有限元软件ABAQUS,通过编制子程序USDFLD考虑了材料硬化的应变幅依赖效应,分析对比了是否考虑钢材硬化应变幅依赖特性对阻尼器性能预测的影响。分析表明Q235钢材的循环硬化的应变幅相关特性对阻尼器性能分析影响很大,需要在分析中考虑。

关键词：结构工程本构模型试验研究循环硬化应变幅相关阻尼器

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带有拼缝阻尼器的自复位预制双肢剪力墙的耗能能力研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 171-178页

作者：鲁正汪晏严德裕同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能... 详细信息

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能;使用Opensees把阻尼器放入预制双肢剪力墙中进行数值分析,发现所提阻尼器在不降低结构原本自复位性能的同时,大大提升了结构的耗能能力。同时,耗能主要由拼缝阻尼器承担,结构自身的耗能和损伤较小,有利于实现结构在震后的快速修复。

关键词：自复位耗能预制双肢剪力墙 Opensees 可恢复功能结构阻尼器

Q690D-QT高强钢材的高温动态拉伸力学性能

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 47-57页

作者：陈素文魏鑫纳李国强同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

为了研究温度20~700℃下国产Q690D-QT高强钢的拉伸力学性能,开展了系列高温准静态和动态拉伸力学性能试验。试验结果表明:准静态拉伸下随温度上升,弹性模量和名义屈服强度f_(0.2)、f_(0.5)(其中f_(0.2)取为应力-应变曲线和应变0.2%比例... 详细信息

为了研究温度20~700℃下国产Q690D-QT高强钢的拉伸力学性能,开展了系列高温准静态和动态拉伸力学性能试验。试验结果表明:准静态拉伸下随温度上升,弹性模量和名义屈服强度f_(0.2)、f_(0.5)(其中f_(0.2)取为应力-应变曲线和应变0.2%比例偏移线交点的应力,f_(0.5)取应变为0.5%时对应的应力)不断下降,而名义屈服强度f_(1.0)、f_(1.5)、f_(2.0)(其中f_(1.0)、f_(1.5)、f_(2.0)分别取应变为1.0%、1.5%和2.0%时对应的应力)和抗拉强度在200~300℃间先略有上升,后不断下降;动态拉伸下屈服强度在室温下应变率效应不明显,在700℃时应变率效应明显。进一步地,采用多项式拟合给出了准静态弹性模量、屈服强度和抗拉强度的高温折减系数预测公式;并标定了可有效描述温度20~700℃、应变率1 000 s^(-1)下Q690D-QT高强钢拉伸力学性能的Johnson-Cook模型参数(A=760 MPa,B=402 MPa,n=0.534,C=0.004,m=0.966)。

关键词：高强钢高温准静态试验动态试验拉伸力学性能

平面三角形桁架和Warren平行弦桁架结构火灾下倒塌预警方法

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 131-142页

作者：李晋宇李国强朱劭骏同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为研究火灾下平面三角形和Warren平行弦钢桁架结构的倒塌预警方法,建立有限元模型研究两类桁架在火灾下的倒塌机理与倒塌模式;在此基础上,研究了两类平面钢桁架在各倒塌模式下关键物理量变化规律,并基于桁架关键节点的位移、位移速率以... 详细信息

为研究火灾下平面三角形和Warren平行弦钢桁架结构的倒塌预警方法,建立有限元模型研究两类桁架在火灾下的倒塌机理与倒塌模式;在此基础上,研究了两类平面钢桁架在各倒塌模式下关键物理量变化规律,并基于桁架关键节点的位移、位移速率以及桁架受火杆件的温度等多参数,提出了火致倒塌分级预警方法。为了科学预测桁架的倒塌剩余时间,采用预警时间比与倒塌剩余时间比两个参数,通过蒙特卡洛采样法得到了具有可靠度意义、可在实际工程中直接使用的时间比数值。并将提出的火灾倒塌预警方法和时间比数值通过真实火灾倒塌试验和数值算例进行验证。结果表明:平面三角形桁架和Warren平行弦桁架呈现转铰型、滑移型、屈曲后转铰型、屈曲后滑移型以及再平衡等多种倒塌模式;当预警时间比的可靠度为70%~80%时,可以较为准确地预测Warren平行弦和平面三角形桁架的实际倒塌剩余时间。

关键词：平面桁架火灾倒塌预警位移位移速率可靠度

对抗神经深度网络与信号重构技术对混凝土梁应力波损伤信号的模糊聚类

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工程力学 2024年第8期41卷 47-55页

作者：袁程熊青松秦晓明熊海贝孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

作为嵌入式的多功能压电换能器,球形智能骨料具有频带宽、响应迅速、与混凝土互融的优点。目前,基于该球形智能骨料的损伤识别方法已经被逐渐用于混凝土结构的健康监测,通过将损伤工况下获取的信号与基准信号相比来量化结构损伤。为了... 详细信息

作为嵌入式的多功能压电换能器,球形智能骨料具有频带宽、响应迅速、与混凝土互融的优点。目前,基于该球形智能骨料的损伤识别方法已经被逐渐用于混凝土结构的健康监测,通过将损伤工况下获取的信号与基准信号相比来量化结构损伤。为了表征所监测结构在不同阶段的损伤程度,需要利用小波分解法处理采集到的压电信号,从而间接得到相应的损伤指数。该过程将所有时域信号进行n阶小波分解换算成能量,最后通过计算根均方误差来表征结构的损伤因子。然而,整个换算过程需要消耗较大的算力对近百组的时域信号进行换能计算,加上信号采集频率高,减缓了整个计算过程,使得整个监测流程具有滞后性。针对以上问题,该文提出了一种基于对抗神经网络与监测信号重构的半监督监测方法,可以根据重构信号与初始健康信号在频域的差异提取损伤敏感特征,同时优化模糊聚类的伪标签传播,通过读取监测信号间接评估结构的损伤状态。所建立结构状态评估模型的优势在于通过“致损前训练验证、致损后快速预测”的逻辑,将耗时较长的训练、验证环节前置,保障后期预测评估的高效性。

关键词：钢筋混凝土梁结构健康监测压电陶瓷换能器深度学习模糊聚类

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RC框架结构基本自振周期个体间不确定性量化

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工程力学 2024年第5期41卷 87-95页

作者：项梦洁陈隽同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震... 详细信息

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震风险评估的准确性,因此需要合理量化。该研究通过大量文献检索,收集了不同地区的641栋RC框架结构实测长轴、短轴方向基本周期以及高度、结构形式等信息,开展了严格的数据库清洗,并采用物理准则-数据驱动相结合的方式,建立了高度相依基本周期随机函数模型描述个体间变异性。与经典统计回归基本周期随机模型相比,新模型可以更好地反映结构间基本周期的物理机制差异以及观测数据的联合概率特性,便于在区域地震风险评估中应用。

关键词： RC框架结构基本自振周期个体间变异性随机函数模型区域地震风险评估