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结构性深海固碳黏土的离散元模拟方法研究

岩土工程学报 2024年

作者：蒋明镜董硕韩亮张鑫蕊苏州科技大学土木工程学院同济大学土木工程防灾国家重点实验室

二氧化碳（CO2）置换法在深海能源黏土中规模开采天然气对减少碳排放和维持地层稳定具有重要意义。置换开采过程中含有CO2水合物的黏土沉积物称为深海固碳黏土。本文通过分析现有室内试验数据绘制出甲烷（CH4）-CO2双组分水合物相平衡... 详细信息

二氧化碳（CO2）置换法在深海能源黏土中规模开采天然气对减少碳排放和维持地层稳定具有重要意义。置换开采过程中含有CO2水合物的黏土沉积物称为深海固碳黏土。本文通过分析现有室内试验数据绘制出甲烷（CH4）-CO2双组分水合物相平衡线，建立环境参数L与CO2水合物强度、弹性模量的关系，并将其引入本团队开发的胶结型深海能源黏土三维离散元接触模型，最终建立能够考虑CO2摩尔分数影响的结构性深海固碳黏土三维胶结接触模型；基于该模型开展等向压缩试验和常规三轴压缩试验离散元模拟，并与室内试验进行对比分析。结果表明：基于本文所建立的结构性深海固碳黏土三维胶结接触模型的离散单元法能够表征不同环境条件下深海固碳黏土力学特性的变化规律，为深入开展深海水合物开发利用提供了技术参考。

关键词：深海固碳黏土二氧化碳摩尔分数相平衡离散单元法力学特性

锈蚀钢筋混凝土黏结滑移本构模型及数值模拟应用

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哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 139-150页

作者：杨路郑山锁郑跃罗雨欣西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 结构工程与抗震教育部重点实验室(西安建筑科技大学) 西安710055

为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土(RC)试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规... 详细信息

为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土(RC)试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规律。分析了锈蚀对混凝土与钢筋界面间黏结力的影响,将黏结性能退化归因于材料性能退化和约束效应退化,基于试验数据,建立并验证了一个考虑设计参数、纵筋及箍筋共同锈蚀的修正黏结滑移本构模型。结合所提本构模型及微元算法建立了锈蚀纵筋应力-滑移模型,基于OpenSees平台,将所建模型应用于零长度截面单元中,通过串联纤维梁柱单元与零长度截面单元建立了考虑黏结滑移变形的锈蚀RC构件数值模型,根据锈蚀RC柱拟静力试验数据对该模型的准确性进行验证,并采用仅考虑锈蚀损伤的纤维模型进行辅助验证。结果表明:混凝土与钢筋界面间黏结力随锈蚀程度的增加呈先上升后下降的趋势,增加保护层厚度可略微增加黏结强度,而箍筋加密对黏结强度提升明显;与纤维模型相比,所建锈蚀RC纤维模型承载力、累计耗能和极限位移误差分别降低12.8%、23.5%和14.2%,表明所建模型可合理计算钢筋滑移的贡献且准确预测锈蚀RC柱地震整体响应。

关键词：钢筋混凝土纵筋锈蚀箍筋锈蚀黏结滑移模型纤维模型

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岷江上游聚落与耕地空间耦合关系研究

西安理工大学学报 2024年

作者：杨兰田述军范娜宋丽君西南科技大学土木工程与建筑学院

山区地形起伏大，耕地资源稀缺，人地矛盾突出，探究聚落和耕地的空间分布规律及其耦合关系，对于实现山区聚落土地资源合理利用和可持续发展具有重要的理论和实践意义。研究采用核密度法、平均最近邻法、标准差椭圆等方法，对岷江上游... 详细信息

山区地形起伏大，耕地资源稀缺，人地矛盾突出，探究聚落和耕地的空间分布规律及其耦合关系，对于实现山区聚落土地资源合理利用和可持续发展具有重要的理论和实践意义。研究采用核密度法、平均最近邻法、标准差椭圆等方法，对岷江上游聚落和耕地的聚集程度、空间分布模式和延伸方向等进行了统计分析，揭示了聚落和耕地的空间耦合关系，主要结论包括：（1）岷江上游聚落和耕地沿河流聚集特征明显，两者核密度以河流为轴线呈条带状分布，距离河流越近，密度值越大；受地形影响，聚落和耕地靠近河流空间聚集程度耦合特征明显；（2）岷江上游聚落与耕地均为典型的聚集型分布，不同流域聚落和耕地平均最近邻比率从上游到下游具有相似的变化趋势，两者空间分布模式及其变化一致；（3）各流域聚落和耕地延伸方向拟合直线斜率大于0.80，两者方向耦合特征明显。

关键词：山区聚落耕地空间分布耦合岷江上游

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响应面回归模型分析纤维高强混凝土力学性能

湖南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：邓友生孟丽青郑云方邹新军姚志刚肇慧玲西安科技大学建筑与土木工程学院西安科技大学桩承结构研究中心湖南大学土木工程学院

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响，构建响应面回归模型，对比分析其力学试验实测值和预测值，并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明：此回归模型有效且可... 详细信息

为研究玄武岩纤维和纤维素纤维掺量对混杂纤维轻骨料高强混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响，构建响应面回归模型，对比分析其力学试验实测值和预测值，并结合渴求函数获得混凝土优化配合比.结果表明：此回归模型有效且可信度高，可用于分析试验结果；两种纤维交互作用、水灰比与纤维素纤维交互作用对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度作用显著；模型预测最优水灰比为0.30，纤维素纤维掺量为0.90 kg/m3，玄武岩纤维掺量为4.00 kg/m3，强度预测值与试验值间相对误差绝对值均小于5%，该回归模型可为混杂纤维轻骨料高强混凝土的配合比多目标优化提供参考.

关键词：响应面方法高强混凝土混杂纤维渴求函数配合比优化

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地震动过程的时域降维建模

振动与冲击 2024年第6期43卷 311-319页

作者：阮鑫鑫刘章军姜云木信阳师范大学建筑与土木工程学院河南信阳464000 武汉工程大学土木工程与建筑学院武汉430074

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过... 详细信息

地震动建模是工程结构随机地震反应和动力可靠度分析的基础。为此,提出了一类新的地震动过程的时域降维模型,并建议了模型中确定性参数的取值及随机参数的概率分布。首先,从平稳过程时域表达的基本理论出发,导出了平稳和非平稳地震动过程的时域表达形式,通过引入随机函数的降维思想,实现了地震动过程的时域降维表达。同时,基于实测强震记录,给出了地震动时域降维模型的参数识别方法,进而获得模型中基本参数的确定性取值或概率分布。最后,通过地震动过程的降维模拟分析,并与实测强震记录的反应谱和傅里叶幅值谱对比分析。结果表明,地震动过程的时域降维模型具有良好的精度、收敛性和工程适用性,生成的代表性地震动时程能够反映地震动的自然变异性。

关键词：非平稳地震动时域表达降维建模参数识别自然变异性

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岷江上游农户生计资本与生计稳定性耦合协调分析

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西安理工大学学报 2024年

作者：王小兰余珂侯兰功西南科技大学土木工程与建筑学院

为厘清岷江上游不同类型农户生计资本和生计稳定性的耦合协调关系，本文从人力、自然、物质、金融和社会五个维度选取指标构建农户生计资本评价指标体系，利用熵值法、综合加权求和法、耦合协调模型和Pearson相关系数法对该地区生计资... 详细信息

为厘清岷江上游不同类型农户生计资本和生计稳定性的耦合协调关系，本文从人力、自然、物质、金融和社会五个维度选取指标构建农户生计资本评价指标体系，利用熵值法、综合加权求和法、耦合协调模型和Pearson相关系数法对该地区生计资本与生计稳定性耦合协调性及影响因素进行分析。结果显示：岷江上游农户各类型生计资本水平不均衡，人力资本和金融资本水平相对较高，社会资本水平最低；各类型农户生计稳定性差距，兼农型农户生计多样性和收入多样性均为最高，纯农型农户自然资源依赖性最高，各类型农户收入依赖性差距不大；岷江上游农户生计资本与生计稳定性耦合协调发展类型属于濒临失调且生计资本滞后型；各类型农户耦合协调度的影响因素存在差异，其中获得贷款机会这一因素对各类型农户均有影响。研究结果可为岷江上游农户生计的可持续发展提供科学的决策依据。

关键词：生计资本生计稳定性耦合协调模型 Pearson相关分析岷江上游

基于最大熵正则化的桥梁动态称重算法与试验验证

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中国公路学报 2024年第8期37卷 53-64页

作者：张龙威原璐琪邓露陈宁袁帅华湖南科技大学土木工程学院湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南大学土木工程学院

车辆超载会对桥梁结构产生不可逆的损伤，降低桥梁的使用年限，严重时可直接导致桥梁垮塌。目前获取过桥车辆轴重的主要途径为商用桥梁动态称重系统。然而，商用桥梁动态称重系统的核心算法——Moses算法通过误差函数得到的轴重识别方... 详细信息

车辆超载会对桥梁结构产生不可逆的损伤，降低桥梁的使用年限，严重时可直接导致桥梁垮塌。目前获取过桥车辆轴重的主要途径为商用桥梁动态称重系统。然而，商用桥梁动态称重系统的核心算法——Moses算法通过误差函数得到的轴重识别方程为病态方程，导致在轴距较近、路面较粗糙时存在过拟合的问题，而且进行轴重识别时未区分单个车轴轴重对轴重识别结果的贡献度，导致单轴轴重识别结果精度不高。为此，提出一种基于最大熵正则化的桥梁动态称重算法。首先，引入熵正则化项和与轴重分配相关的权重系数，建立误差函数；其次，计算误差函数的梯度，并将其代入非线性共轭梯度法的迭代公式，得到每个正则化参数对应的轴重；然后，将每个正则化参数对应的轴重代入Regińska公式中计算参数ψv,绘制λ-ψv曲线，得到曲线极小值对应的轴重，该轴重即为所需轴重值；最后，通过数值仿真和实桥测试验证最大熵算法识别结果的准确性和鲁棒性。结果表明：无论是数值仿真还是实桥测试，最大熵算法的轴重识别精度都优于Moses算法；尤其对于实桥测试，最大熵算法前轴的误差均值为27.1%,远低于Moses算法的36.3%。由此说明，新算法通过引入熵正则化项和权重系数，可以在一定程度上抑制方程的过拟合，消除部分动力效应干扰的影响，提高单轴轴重识别结果的精度，可以更好地应用于实际桥梁的车辆监管。

关键词：桥梁工程桥梁动态称重最大熵正则化轴重识别正则化参数实桥试验

成渝地区双城经济圈旅游业碳排放脱钩态势及影响因素研究

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西安理工大学学报 2024年

作者：王贝贝王小兰侯兰功李书琼西南科技大学土木工程与建筑学院

为探究成渝地区双城经济圈旅游业碳排放和旅游经济之间的脱钩关系，本文采取“自下而上”与“自上而下”相结合的方法，科学测算2006-2023年成渝地区双城经济圈16市的旅游业碳排放量，并运用Tapio脱钩模型和地理加权回归模型剖析该经济... 详细信息

为探究成渝地区双城经济圈旅游业碳排放和旅游经济之间的脱钩关系，本文采取“自下而上”与“自上而下”相结合的方法，科学测算2006-2023年成渝地区双城经济圈16市的旅游业碳排放量，并运用Tapio脱钩模型和地理加权回归模型剖析该经济圈旅游业碳排放脱钩态势及其影响因素。结果表明：2005－2023年成渝地区双城经济圈旅游业碳排放量整体呈阶段性变化，先上升，再大幅度下降，然后又波动式回升；该经济圈各市旅游业碳排放量的时序变化明显，2005－2019年各市旅游业碳排放量呈逐年稳步增长态势；2020－2021年除成都、乐山外，其他城市旅游业碳排放量呈下降趋势；2022－2023年各市旅游业碳排放量回升；该经济圈旅游业碳排放脱钩整体为弱脱钩状态，旅游业碳排放脱钩态势的空间演变特征为“良-劣-优-良”；该经济圈旅游业碳排放脱钩态势的空间分异是多影响因素共同作用的结果。为此，应联合各市政府、企业及相关旅游主体共同推动成渝地区双城经济圈低碳旅游业的发展，加快区域旅游业碳排放的理想脱钩进程。

关键词：旅游业碳排放脱钩态势地理加权回归模型影响因素成渝地区双城经济圈

基于多域物理信息神经网络的复合地层隧道掘进地表沉降预测

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岩土力学 2024年第2期45卷 539-551页

作者：潘秋景吴洪涛张子龙宋克志中南大学土木工程学院湖南长沙410075 鲁东大学土木工程学院山东烟台264025

复合地层中盾构掘进诱发地表沉降的准确预测是隧道工程安全建设与施工决策的关键问题。基于隧道施工诱发地层变形机制构建隧道收敛变形与掘进位置的联系,并将其耦合至深度神经网络(deep neural network,简称DNN)框架,建立了预测盾构掘... 详细信息

复合地层中盾构掘进诱发地表沉降的准确预测是隧道工程安全建设与施工决策的关键问题。基于隧道施工诱发地层变形机制构建隧道收敛变形与掘进位置的联系,并将其耦合至深度神经网络(deep neural network,简称DNN)框架,建立了预测盾构掘进诱发地层变形的物理信息神经网络(physics-informed neural network,简称PINN)模型。针对隧道上覆多个地层的地质特征,提出了多域物理信息神经网络(multi-physics-informed neural network,简称MPINN)模型,实现了在统一的框架内对不同地层的物理信息分区域表达。结果表明:MPINN模型高度还原了有限差分法的计算结果,可以准确预测复合地层中隧道开挖诱发的地表沉降;由于融入了物理机制,MPINN模型对隧道施工诱发地表沉降的问题具有普适性,可应用于不同地质和几何条件下隧道诱发地表沉降的预测;基于工程实测数据,提出的MPINN模型准确预测了监测断面的地表沉降曲线,可为复合地层下盾构掘进过程中地表沉降的预测预警提供参考。

关键词：物理信息神经网络(PINN) 盾构隧道地表沉降机器学习数据物理驱动

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