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钢筋混凝土剪力墙抗震滞回性能的多元时序深度神经网络预测

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工程力学 2024年第6期41卷 66-76页

作者：袁程熊青松孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结... 详细信息

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结构的基本设计参数(如材料属性、几何尺寸、荷载工况等),直接预测出其承载力。通过3组剪力墙的滞回试验预测1组结构的滞回曲线,结果表明:通过比较时域的特征,深度学习方法具有较高的预测精度。通过与有限元仿真结果对比,深度学习仅需输入不同参数就能够快速预测滞回曲线,其优势还在于具有较高的计算效率,而有限元仿真需要几何建模、本构模型选取、材料属性输入和荷载工况定义,整个过程相较于深度学习耗时耗力。

关键词：钢筋混凝土剪力墙多元时序深度神经网络滞回曲线抗震性能骨架曲线

模拟地震振动台试验对摄影测量位移噪声的限值要求

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振动与冲击 2023年第22期42卷 169-176页

作者：高文俊赵斌同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

在振动台试验中,摄影测量所得数据中的噪声会造成测量误差,过大的噪声会导致测量数据无法合理反映模型结构在模拟地震激励下的动力反应。针对振动台试验中摄影测量的位移噪声以及相关影响展开研究,通过对摄影测量的噪声数据进行分析,获... 详细信息

在振动台试验中,摄影测量所得数据中的噪声会造成测量误差,过大的噪声会导致测量数据无法合理反映模型结构在模拟地震激励下的动力反应。针对振动台试验中摄影测量的位移噪声以及相关影响展开研究,通过对摄影测量的噪声数据进行分析,获得了该噪声信号的基本统计参数与低频段的显著分布范围(0~5 Hz)。在此基础之上,根据噪声信号的方差与标准差对位移、速度、加速度以及层间位移角四种结构反应的测量误差进行估计,推导结果表明:在有限差分法所得速度与加速度结果中,噪声的标准差被分别放大了f_(s)倍与f■倍(f_(s)为采样频率)。最后,结合常用的振动台试验参数,对摄影测量位移噪声的范围给出限值要求,为振动台试验选择合适的测量方式提供参考依据与技术指标。

关键词：噪声误差分析层间位移角加速度振动台试验摄影测量

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不同护栏透风率下桥面雪飘移的数值模拟

工程力学 2023年第3期40卷 36-43页

作者：张天歌周晅毅顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对典型桥梁断面上的雪飘移进行了数值模拟,得到桥面上风致积雪的重分布。为验证该文数值模拟方法的正确性,以平屋面风吹雪为案例,将该文数值模拟方法得到的结果与风洞试验结... 详细信息

采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对典型桥梁断面上的雪飘移进行了数值模拟,得到桥面上风致积雪的重分布。为验证该文数值模拟方法的正确性,以平屋面风吹雪为案例,将该文数值模拟方法得到的结果与风洞试验结果进行了对比。在桥面雪飘移的数值模拟过程中,考虑了桥梁护栏的影响,对比分析了不同护栏透风率下桥面风致积雪重分布形式。研究发现:当护栏透风率大于50%时,桥面上不会出现显著的积雪沉积;当护栏透风率小于50%时,桥面护栏附近出现了较显著的积雪沉积,且在迎风端护栏的背风侧沉积最大。为减小桥面风致积雪堆积对交通的不利影响,建议在桥梁设计时采用高透风率的护栏。

关键词：计算流体动力学(CFD) 雪飘移积雪重分布桥梁结构护栏

基于不同评价标准的屈曲约束支撑-钢框架建筑抗震韧性评价研究

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 204-215页

作者：周颖赵佳美肖意同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为量化建筑抗震韧性水平,系统化对建筑结构进行韧性评级,国内外逐步颁布了FEMA P-58、REDi、USRC、GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》四本韧性评级标准。为定量分析国内外相关标准在减震建筑韧性评价上的差异与共通之处,以一幢... 详细信息

为量化建筑抗震韧性水平,系统化对建筑结构进行韧性评级,国内外逐步颁布了FEMA P-58、REDi、USRC、GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》四本韧性评级标准。为定量分析国内外相关标准在减震建筑韧性评价上的差异与共通之处,以一幢9层屈曲约束支撑-钢框架减震建筑为例,分别按照国内外标准开展韧性评价,计算其韧性评级、建筑修复费用指标、建筑修复时间指标以及人员伤亡指标。研究发现:GB/T 38591—2020中评级为一星的建筑,其韧性水准大致相当于REDi中的银级建筑及USRC中的三星建筑;设防地震作用下,按国际标准计算得到的修复费用指标比GB/T 38591—2020低60%;不同标准的建筑修复时间指标计算方法存在显著不同,按REDi计算得到的修复时间最长,设防地震作用下达到160 d,按GB/T 38591—2020计算得到的修复时间最短,为16 d;对倒塌概率较低的建筑,按GB/T 38591—2020计算得到的人员伤亡评价指标大于国际标准。此外,国内外标准韧性评价结果皆显示非结构构件损伤对建筑抗震韧性影响较大,应进一步加强对非结构构件基于性能的抗震设计研究。

关键词：屈曲约束支撑减震建筑抗震韧性评价标准韧性评级修复费用修复时间

基于摇摆机械铰连接的自复位桥墩抗震性能研究

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桥梁建设 2023年第2期53卷 52-59页

作者：钟学琦李建中高浩原鲍泽华同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为减少自复位桥墩的摇摆界面可能由压力造成的混凝土压碎和预应力损失,同时加快预制桥墩与承台的连接速度,基于某采用钢筋提供耗能能力及恢复力的可恢复铰(简称RH铰),提出一种新型摇摆机械铰。该新型摇摆机械铰(简称摇摆铰)首先将RH铰... 详细信息

为减少自复位桥墩的摇摆界面可能由压力造成的混凝土压碎和预应力损失,同时加快预制桥墩与承台的连接速度,基于某采用钢筋提供耗能能力及恢复力的可恢复铰(简称RH铰),提出一种新型摇摆机械铰。该新型摇摆机械铰(简称摇摆铰)首先将RH铰的普通钢筋改为无粘结预应力筋和U形耗能器,分别为桥墩系统提供自复位能力和耗能能力,形成球形机械铰(简称球形铰),再增大支点与墩中心线的距离使重力提供稳定力矩。对该摇摆铰与球形铰结构构造进行对比分析,推导摇摆铰桥墩和球形铰桥墩的荷载~位移关系,对比2种桥墩的滞回曲线,并以某四跨连续梁桥为背景,采用非线性时程分析方法对比分析采用摇摆铰和球形铰桥梁的地震响应。结果表明:摇摆铰桥墩的滞回曲线呈典型的旗帜形,而球形铰桥墩的滞回曲线可用弹塑性曲线表示;在相同条件下,摇摆铰桥墩比球形铰桥墩具有更强的水平承载能力和自复位能力;与采用球形铰的桥梁相比,采用摇摆铰的桥梁中墩处主梁峰值位移更大,中墩墩底剪力相近,残余位移更小,自复位性能更优。

关键词：桥梁工程自复位桥墩摇摆机械铰球形机械铰滞回曲线地震响应非线性时程分析法

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基于一阶模态控制的惯质吸振器抗风设计

振动与冲击 2023年第15期42卷 65-72页

作者：乔浩帅黄鹏同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

设置动力吸振器是结构风振控制的常用方法之一。采用Sherman-Morrison逆运算推导了多自由度结构在新型惯质吸振器控制下的显式频响函数,给出了由于吸振器安装导致的模态耦合效应的物理描述。以利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,... 详细信息

设置动力吸振器是结构风振控制的常用方法之一。采用Sherman-Morrison逆运算推导了多自由度结构在新型惯质吸振器控制下的显式频响函数,给出了由于吸振器安装导致的模态耦合效应的物理描述。以利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper, TID)进行结构抗风设计为例,基于不动点法提出了以一阶模态控制为目标的半解析半数值参数设计方法。基于某高层建筑实例,分析了模态耦合对惯质吸振器参数设计及减振效果评估的影响,验证了所提方法相较于未考虑模态耦合效应的方法在参数设计上的优越性。结果表明,随着惯容量的增大和拓扑层数的增加,惯质吸振器的减振效果越来越好,但模态耦合效应也越明显,需要在参数设计和性能评估中予以考虑。

关键词：惯质吸振器高层建筑风振控制模态耦合

基于Nelder-Mead算法的机器人主动嗅觉室内时变污染源定位

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 812-820页

作者：周晅毅王富玉杨流阔顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

将Nelder-Mead(NM)算法与机器人主动嗅觉相结合,对室内衰减型和周期型两种时变污染源开展定位研究。首先通过计算流体动力学(CFD)模拟得到这两种时变污染源的浓度场,然后利用NM算法对其定位。结果表明,两种时变污染源的定位成功率均在80... 详细信息

将Nelder-Mead(NM)算法与机器人主动嗅觉相结合,对室内衰减型和周期型两种时变污染源开展定位研究。首先通过计算流体动力学(CFD)模拟得到这两种时变污染源的浓度场,然后利用NM算法对其定位。结果表明,两种时变污染源的定位成功率均在80%以上。对机器人数量、响应时间和最大搜索步数这三个影响因素进行讨论,通过分析发现当室内面积为100 m2左右时,机器人数量为5个、响应时间为2 s、最大搜索步数为50步定位效果最好。

关键词：机器人主动嗅觉 NM算法时变污染源计算流体动力学模拟

基于改进剪切应力输运k-ω湍流模型对考虑风向随高度偏转大气边界层的数值模拟

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 821-830页

作者：冯成栋顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于剪切应力输运(SST)k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的... 详细信息

基于剪切应力输运(SST)k-ω模型,通过修改模型参数、方程源项和湍动粘度,提出了“改进SST k-ω模型”,并采用该模型对考虑风向随高度偏转的大气边界层进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过预前模拟和主模拟两个步骤,对风场自保持的实现方法进行了探讨。研究表明,提出的改进SST k-ω模型可以取得与实测较一致的模拟结果。将预前模拟得到的风剖面作为主模拟的入流边界条件,各物理量均可以在流域中得到较好的保持。

关键词：计算流体动力学大气边界层自保持改进剪切应力输运k-ω模型科氏力

自复位桥墩耗能钢筋合理配筋率的设计方法研究

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工程力学 2022年第10期39卷 88-98,119页

作者：鲍泽华李建中李永兴钟学琦同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

自复位桥墩在地震作用下损伤较小,近年来受到了工程界的关注。无耗能装置的预应力摇摆墩耗能能力小,导致其在地震作用下产生较大的位移响应。为了增加无粘结预应力摇摆墩的耗能能力,通常会在墩底采用耗能钢筋。研究结果表明:增加耗能钢... 详细信息

自复位桥墩在地震作用下损伤较小,近年来受到了工程界的关注。无耗能装置的预应力摇摆墩耗能能力小,导致其在地震作用下产生较大的位移响应。为了增加无粘结预应力摇摆墩的耗能能力,通常会在墩底采用耗能钢筋。研究结果表明:增加耗能钢筋的用量,可以提高桥墩的耗能能力,但同时也会增加桥墩震后残余位移。然而,现有研究很少涉及耗能钢筋的合理配筋率问题。该文采用非线性时程分析方法,从自恢复指标λ对不同周期结构地震位移反应的影响入手,结合耗能钢筋配筋率ρ与自恢复指标λ的对应关系,提出了自复位桥墩耗能钢筋合理配筋率的设计方法。即不同周期自复位桥墩的耗能钢筋合理配筋率可通过其λ推荐值及ρ-λ关系得到。以一座四跨连续梁桥为例,验证所提耗能钢筋合理配筋率设计方法的合理性。研究结果表明:当结构周期比η2.0时,该文推荐耗能钢筋配筋率为0.5%。

关键词：自复位桥墩无粘结预应力钢筋耗能钢筋合理配筋率自恢复指标残余位移