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基于轻量化卷积神经网络的桥梁斜拉索PE护套损伤识别方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 167-178页

作者：刘啸宇黄永徐峰李惠上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

深度神经网络和计算机视觉技术近年来在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。利用无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据,研究基于深度学习技术的斜拉索PE护套损伤识别方法。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局... 详细信息

深度神经网络和计算机视觉技术近年来在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。利用无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据,研究基于深度学习技术的斜拉索PE护套损伤识别方法。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局部损伤的智能快速识别,解决传统深度卷积神经网络的运算效率相对较低、模型参数规模较大的问题,提出轻量化处理的区域推荐型卷积神经网络模型。介绍区域推荐网络与其轻量化改进方法的理论基础,分析轻量化模型处理的必要性,其能在保证识别精度的前提下降低模型训练与预测的设备性能需求,达到节约计算资源与时间的目的;通过数据增广等多手段解决损伤样本数据量不足的问题,设置对比试验,统计分析结果,验证了轻量化神经网络模型的优越性。结果表明,轻量化网络在牺牲少量识别准确度的前提下,能够在较大程度上实现对模型复杂度与计算量的改进,在工程应用中能有效拓展神经网络的实用性。

关键词：桥梁斜拉索智能损伤识别轻量化神经网络计算机视觉深度学习

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带肋FRP筋与混凝土的粘结强度预测方法

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 130-141页

作者：董恒磊李东风蔡庆森王代玉哈尔滨工业大学(深圳)理学院广东深圳518000 深圳市龙岗区建筑工务署广东深圳518100 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

目前有关带肋纤维增强复合材料(FRP)筋粘结性能的研究不足。收集粘结纤维肋FRP筋(简称粘结肋FRP筋)和机械刻槽肋FRP筋(简称刻槽肋FRP筋)的试验数据,探究各参数对粘结性能的影响。结果表明:两种带肋FRP筋的宏观破坏模式都是拔出破坏,在... 详细信息

目前有关带肋纤维增强复合材料(FRP)筋粘结性能的研究不足。收集粘结纤维肋FRP筋(简称粘结肋FRP筋)和机械刻槽肋FRP筋(简称刻槽肋FRP筋)的试验数据,探究各参数对粘结性能的影响。结果表明:两种带肋FRP筋的宏观破坏模式都是拔出破坏,在细观上粘结肋FRP筋主要为FRP筋肋的剪切剥落,而混凝土损伤较轻微,大部分刻槽肋FRP筋表现为混凝土肋剪切破坏,二者的粘结强度随混凝土强度的增加而增大;增加保护层厚度可增强混凝土对FRP筋的约束效果,有助于提高粘结肋FRP筋的粘结强度,但对刻槽肋FRP筋几乎没有影响;增加相对肋高hrd和FRP筋肋宽比FR可提高粘结肋FRP筋的粘结强度;而刻槽肋FRP筋几乎不受hrd的影响,主要受混凝土肋宽比C_(R)的影响,其粘结强度随C_(R)的增加而增大;建立的粘结强度公式计算值与试验结果吻合较好,预测精度高于设计规范,主要原因在于该公式准确考虑了FRP筋肋成型工艺和几何特征对粘结强度的影响。

关键词：带肋FRP筋肋成型工艺肋几何特征粘结破坏模式粘结强度理论计算公式

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双壁波纹钢管混凝土构件短柱轴压力学性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 56-64页

作者：路博崔燕方勇王玉银李豪哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式... 详细信息

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式,对比不同参数下构件的承载力、峰值应变、延性系数等关键力学指标,获得荷载-波纹钢管应变关系曲线以揭示试件的约束机理并验证外波纹钢管类型的影响。试验结果表明:外波纹钢管可为夹层混凝土提供约束作用,且螺旋角越小,外波纹钢管的约束作用越强;内波纹钢管则主要为夹层混凝土内壁提供有效支撑,以保持截面的完整性。名义约束效应系数与空心率相近时,由于咬口滑移影响,大螺旋角双壁波纹钢管混凝土比小螺旋角双壁波纹钢管混凝土的峰值应力、峰值应变与延性系数分别降低15.5%、21.8%与16.7%。在总用钢量相近的情况下,小螺旋角双壁波纹钢管混凝土柱的承载力、峰值应变与延性系数分别比空心钢筋混凝土柱提高10.6%、36.2%与50.0%。基于试验结果,检验了3种典型承载力公式的适用性,并提出了相应设计建议。

关键词：组合结构空心钢筋混凝土波纹钢管双壁构件约束机理

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

考虑构件震害影响的城市桥梁震后通行功能损失评估方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 35-45页

作者：李天翊张东昱张晓宇哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100120

桥梁作为城市交通网络重要节点,其车辆通行能力在震后救灾和重建过程中起着至关重要的作用。但现有城市桥梁震后损失研究多集中于结构损伤维修成本方面,对桥梁震后车辆通行功能损失研究关注不足,难以为震后紧急救援和桥梁修复决策提供... 详细信息

桥梁作为城市交通网络重要节点,其车辆通行能力在震后救灾和重建过程中起着至关重要的作用。但现有城市桥梁震后损失研究多集中于结构损伤维修成本方面,对桥梁震后车辆通行功能损失研究关注不足,难以为震后紧急救援和桥梁修复决策提供有效指导。因此,本文提出了综合考虑桥梁构件震害破坏及其对车辆通行影响的桥梁震后通行功能损失评估方法。首先,为了更准确地分析地震对桥梁结构整体系统的影响,采用copula函数,开展了考虑桥梁构件破坏相关性的桥梁系统地震易损性分析;其次,提出了地震导致桥梁车辆通行能力损失的评估方法。该方法综合考虑了桥梁结构损伤、承载力下降导致的开放车道减少以及桥梁伸缩缝损坏导致的车辆行驶速度降低等因素影响,因而可以更准确地反映震后桥梁车辆通行能力;最后,通过一个4跨连续梁桥算例发现相较于现有评估方法,本文提出的城市桥梁震后通行功能损失评估方法具有准确度更高、离散程度和不确定性更小的特点。与传统的定性和主观震后桥梁功能损失评估方法相比,本项研究提出的分析方法从物理层面考虑了桥梁构件震害对桥梁车辆通行能力的具体影响,为震后决策过程提供了一个数学模型。

关键词：桥梁易损性构件破坏相关性车辆通行能力桥梁通行功能损失

掺硫铝酸钙类膨胀剂白水泥净浆干燥收缩与水分损失关联

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 140-148页

作者：梁华明朱文彬郭鑫志卢艺菲周春圣哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 中南安全环境技术研究院股份有限公司武汉430071

为精确解析干燥条件下掺硫铝酸钙类膨胀剂水泥基材料的收缩行为,深入揭示低相对湿度条件下硫铝酸钙类膨胀剂补偿收缩效果下降的机制,利用低场磁共振弛豫技术,结合X射线衍射、质量与长度测试,在不同相对湿度下对掺与不掺硫铝酸钙类膨胀... 详细信息

为精确解析干燥条件下掺硫铝酸钙类膨胀剂水泥基材料的收缩行为,深入揭示低相对湿度条件下硫铝酸钙类膨胀剂补偿收缩效果下降的机制,利用低场磁共振弛豫技术,结合X射线衍射、质量与长度测试,在不同相对湿度下对掺与不掺硫铝酸钙类膨胀剂白水泥净浆的干燥收缩历程进行10个月的长期监测,从含水量及水分状态角度,定量描述白水泥净浆干燥失水和收缩的演变规律,阐明硫铝酸钙类膨胀剂导致干燥收缩落差增大的作用机制。结果表明:在相对湿度为75%、43%、11%的环境中干燥,白水泥净浆失水量和干燥收缩均持续增大直至稳定,3类环境中各试件干燥收缩与相对失水量间的关系基本保持一致;随干燥时间延长,单位失水量导致的干燥收缩先降低后升高,干燥进程中净浆内部各级孔隙失水规律不同,且各湿度条件下的干燥收缩机制存在差异;掺入硫铝酸钙类膨胀剂后,C-S-H凝胶纳米孔结构会发生一定粗化,干燥时易损失更多可蒸发水,且膨胀剂水化生成的钙矾石还会损失2~5个结晶水,二者共同导致净浆水分损失与干燥收缩增大;在低湿度环境中应用硫铝酸钙类膨胀剂时,需注意这两个因素导致收缩落差增大的影响。

关键词：白水泥硫铝酸钙类膨胀剂干燥收缩水分损失低场磁共振

酚酸基纳米金修饰电极检测食品中的亚硝酸盐和亚硫酸盐

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食品工业科技 2025年第1期46卷 274-282页

作者：陈林林吴松遥郝熙李伟张铭张海鹏李昕彤张娜哈尔滨商业大学食品工程学院黑龙江哈尔滨150028

基于酚酸良好的还原性和无污染性建立酚酸基纳米金传感体系,以实现亚硝酸盐和亚硫酸盐的灵敏检测。采用不同酚酸还原氯金酸制备纳米金(Gold nanoparticles,AuNPs),通过紫外光谱和交流阻抗法获得还原效果最佳的酚酸为没食子酸(Gallic aci... 详细信息

基于酚酸良好的还原性和无污染性建立酚酸基纳米金传感体系,以实现亚硝酸盐和亚硫酸盐的灵敏检测。采用不同酚酸还原氯金酸制备纳米金(Gold nanoparticles,AuNPs),通过紫外光谱和交流阻抗法获得还原效果最佳的酚酸为没食子酸(Gallic acid,GA)。利用电沉积法制备GA@AuNPs@Au电极,并由线性扫描伏安法(Linear scanning voltammetry,LSV)表征亚硝酸盐和亚硫酸盐的电化学行为。优化体系条件为:GA浓度1 mmol/L、孵育温度70℃、反应时间60 min、pH6.0磷酸盐缓冲溶液浓度0.15 mol/L。亚硝酸盐和亚硫酸盐浓度在0.001~7 mmol/L范围内与氧化峰电流分别呈良好的线性关系(R2>0.994),检出限分别为0.20μmol/L和0.24μmol/L(S/N=3)。该修饰电极的重现性和稳定性良好,可用于实际样品中亚硝酸盐和亚硫酸盐的同时测定。

关键词：酚酸纳米金修饰电极亚硝酸盐亚硫酸盐

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预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接受拉性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 120-127页

作者：朱张峰郭正兴黄丁丁陈耀钢南京工业大学土木工程学院南京211816 东南大学土木工程学院南京211189 江苏中南建筑产业集团有限责任公司江苏南通226124

为改善预制混凝土构件钢筋连接工艺及性能,提出一种预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接技术。针对该新型钢筋连接的传力可靠性问题,开展了考虑钢筋直径、混凝土强度和浆锚长度变化的接头单向拉伸试验。试验结果表明,钢筋浆锚对接连接接头... 详细信息

为改善预制混凝土构件钢筋连接工艺及性能,提出一种预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接技术。针对该新型钢筋连接的传力可靠性问题,开展了考虑钢筋直径、混凝土强度和浆锚长度变化的接头单向拉伸试验。试验结果表明,钢筋浆锚对接连接接头受拉性能由钢筋浆锚长度与帮条钢筋承载力共同控制,与混凝土强度无明显关系,表现为帮条钢筋配置相同的条件下,12 mm、14 mm直径连接钢筋试件分别在0.5l a(受拉钢筋基本锚固长度)、0.6l a钢筋浆锚长度条件下实现钢筋拉断,16 mm直径连接钢筋试件在0.6l a钢筋浆锚长度条件下发生帮条钢筋拉断。结合数据分析,建议12~16 mm直径连接钢筋浆锚长度按0.6l a控制,帮条钢筋与连接钢筋牌号相同的前提下,12~14 mm直径连接钢筋的帮条钢筋按4 C 8设计,16 mm直径连接钢筋的帮条钢筋应按6 C 8设计。同时,试验中钢筋镦头构造可保证钢筋充分锚固,其具体尺寸可用于指导钢筋加工;螺旋筋对接头受拉性能影响不明显,可参照本次试验参数进行设计。

关键词：预制混凝土钢筋连接浆锚对接帮条钢筋受拉性能

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闭环光纤陀螺标度因数的温度稳定性研究

北京理工大学学报 2007年第7期27卷 618-620页

作者：吴衍记黄显林哈尔滨工业大学航天工程学院

基于闭环光纤陀螺仪进行了标度因数的温度稳定性研究.建立了标度因数公式,分析了温度影响标度因数稳定性的主要原因,给出了相应参数的温度系数;利用闭环光纤陀螺样机进行了温度试验.试验结果表明:光纤陀螺仪标度因数的温度灵敏度由8.08... 详细信息

基于闭环光纤陀螺仪进行了标度因数的温度稳定性研究.建立了标度因数公式,分析了温度影响标度因数稳定性的主要原因,给出了相应参数的温度系数;利用闭环光纤陀螺样机进行了温度试验.试验结果表明:光纤陀螺仪标度因数的温度灵敏度由8.08×10-4/℃改变为1.70×10-5/℃.

关键词：光纤陀螺仪光纤角速度传感器标度因数