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多因素影响下黏土比热容变化规律及预测模型

岩土力学 2023年第S01期44卷 1-11页

作者：雷华阳薄钰马长远王磊章纬地天津大学建筑工程学院天津300354 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300354

在“双碳”目标背景下,土体比热容作为重要的热物理性质参数之一,在能源地下结构、地铁通风计算、地埋管线、核废料处置、冻结法施工、农耕灌溉等众多领域有着重要的意义。对不同初始干密度、初始含水率的黏土试样,在不同温度条件下开... 详细信息

在“双碳”目标背景下,土体比热容作为重要的热物理性质参数之一,在能源地下结构、地铁通风计算、地埋管线、核废料处置、冻结法施工、农耕灌溉等众多领域有着重要的意义。对不同初始干密度、初始含水率的黏土试样,在不同温度条件下开展了比热容测试分析,探讨了其变化规律及机制。试验结果表明:黏土比热容随初始干密度、初始含水率的增加而线性增加,且与温度的三次方呈正比。比热容变化机制与黏土三相比例变化、固相晶格振动、水冰相变等因素有关。建立了考虑多因素的黏土比热容预测模型,与反向传播神经网络(BP-ANN)预测模型、简化理论预测模型、其他经验预测模型的交叉验证结果显示,该模型在适用范围、预测性能等方面都具有较优的表现,可为理论计算、数值仿真、工程实践中黏土比热容的取值和计算提供可靠参考。

关键词：黏土比热容预测模型多影响因素热物理性质

覆水效应的地下相干函数与相变V形峡谷多点地震动模拟及其特征规律

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振动工程学报 2023年第5期36卷 1437-1446页

作者：柳国环陈欣宇费琦翔天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

引入覆水效应和相变特征地下相干函数模型并导出其显式表达式,探讨归纳了该模型相干性的变化规律,并从物理本质上予以解释。依据场地散射频域理论解,得到目标场地的传递函数,联立本文提出的地下相干函数,构造出半覆水相变V形峡谷场地的... 详细信息

引入覆水效应和相变特征地下相干函数模型并导出其显式表达式,探讨归纳了该模型相干性的变化规律,并从物理本质上予以解释。依据场地散射频域理论解,得到目标场地的传递函数,联立本文提出的地下相干函数,构造出半覆水相变V形峡谷场地的地下功率谱矩阵,生成地下多点地震动时程,通过功率谱和相干函数拟合,验证了模拟结果的可靠性与合理性,分别对比分析了本文提出的相干函数与覆水深度对地震动的影响。以一座连续刚构桥为例,重点分析了地下相干函数与峡谷覆水深度对结构内力的影响。结果表明:引入覆水效应后,多点地震动间相干性表现增强,覆水区地震动减小,其原因在于对应P波的部分能量被传递至水中;地震动和地震响应大小与覆水深度呈负相关,距覆水区越远,受到覆水深度的影响越小。

关键词：地下多点地震动覆水效应相变地下相干函数 V形峡谷

CRB600H级箍筋混凝土短柱抗震性能研究

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世界地震工程 2023年第4期39卷 53-65页

作者：赵丽洁朱崎峰练继建沈金生河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038 天津大学建筑工程学院天津300072

为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数... 详细信息

为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数值分析模型。分析轴压比、剪跨比对CRB600H级箍筋柱的滞回性能、刚度退化、延性及耗能性能的影响,并以HRB400级箍筋柱进行对比分析,结果表明:轴压比越大的构件水平抗剪承载力,延性和耗能能力越差;剪跨比越大构件的水平抗剪承载力越低,延性和耗能能力越好;CRB600H级和HRB400级箍筋柱,两者承载力接近,CRB600H级箍筋柱延性和抗震性能更好。

关键词： CRB600H钢筋钢筋混凝土柱 OpenSEES 抗震性能

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复合筒型基础临界负压试验分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第6期55卷 603-610页

作者：丁红岩许云龙张浦阳乐丛欢天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

吸力沉贯是复合筒型基础安装的关键环节之一,施加的吸力值决定安装的成败.施加吸力值过小,无法下沉,吸力值过大容易发生渗透破坏,造成安装失败.本文通过室内模型试验研究了复合筒型基础在不同深度处的临界负压,并与现有的理论公式进行... 详细信息

吸力沉贯是复合筒型基础安装的关键环节之一,施加的吸力值决定安装的成败.施加吸力值过小,无法下沉,吸力值过大容易发生渗透破坏,造成安装失败.本文通过室内模型试验研究了复合筒型基础在不同深度处的临界负压,并与现有的理论公式进行了对比分析.结果表明,适用于单筒基础的临界负压公式计算得到的吸力值小于试验中测得的临界负压,SR公式可以用于预测沉放过程的临界负压.试验发现加载等级对复合筒型基础临界负压的影响较小.基于试验结果对现有筒型基础的临界负压公式进行了修正,为复合筒型基础模型试验的安装提供支撑.

关键词：复合筒型基础沉贯临界负压渗透破坏

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大面积基坑多级支护理论与工程应用实践

岩土力学 2014年第S2期35卷 290-298页

作者：郑刚郭一斌聂东清刁钰刘畅天津大学建筑工程学院天津300072

大面积基坑采用常规钢筋混凝土水平支撑时,其水平支撑造价高、施工工期长,且拆除后会产生大量固体废弃物。发展了系统的大面积基坑多级支护方法,对其破坏机制和设计方法开展了研究。当围护结构内侧的反压土宽度不足够大时,采用多级支护... 详细信息

大面积基坑采用常规钢筋混凝土水平支撑时,其水平支撑造价高、施工工期长,且拆除后会产生大量固体废弃物。发展了系统的大面积基坑多级支护方法,对其破坏机制和设计方法开展了研究。当围护结构内侧的反压土宽度不足够大时,采用多级支护取代宽度较大的反压土,可有效控制基坑围护结构变形。当两级支护之间宽度较小时,多级支护的工作机制和破坏机制近似于异形重力式挡土墙,可产生整体式破坏(包括整体倾覆、整体失稳等);而随着多级支护之间的宽度增大,土体的破坏面可进入多级支护的围护桩之间的土体,并使多级支护桩的破坏产生相互关联的影响;当多级支护的宽度足够大时,多级支护可产生各自独立的破坏。工程应用实践表明,条件适当时,多级无支撑支护可取得较好的经济效益并节省地下工程工期。

关键词：基坑稳定性变形多级支护工程应用

基于TVF-EMD-PSO-GRU的月径流模型与应用研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第8期55卷 802-810页

作者：王秀杰张帅田福昌苑希民曹鲁赣天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

准确的径流预测在水资源规划和管理中发挥着重要作用.然而,受气候变化和人类活动等因素的影响,径流形成过程十分复杂,具有高度的非线性和非平稳性,更增加了径流预报的难度.为提高月径流预测精度,提出了基于时变滤波器的经验模态分解(TVF... 详细信息

准确的径流预测在水资源规划和管理中发挥着重要作用.然而,受气候变化和人类活动等因素的影响,径流形成过程十分复杂,具有高度的非线性和非平稳性,更增加了径流预报的难度.为提高月径流预测精度,提出了基于时变滤波器的经验模态分解(TVF-EMD)和结合粒子群优化算法(PSO)的门限循环单元(GRU)的混合模型(TEPG).首先利用TVF-EMD将原始月径流序列分解为若干个固有模态函数(IMF),然后再利用PSO-GRU模型分别对每一个IMF进行预测,最后将每个IMF的预测结果相加得到原始月径流序列最终的预测结果.以黄河干流4个代表性水文站(包括唐乃亥站、头道拐站、花园口站、利津站)为研究对象,应用该模型对这4个测站的月径流进行单步预测研究,并与PSO-GRU(PG)模型、基于互补经验模态分解(CEEMD)的PSO-GRU(CPG)模型和基于经验模态分解(EMD)的PSO-GRU模型(EPG)进行对比分析.选用纳什效率系数NSE、相关系数R、均方根误差RMSE、预报合格率QR及预报精度等级等评价指标对模型预测精度进行评价.结果表明,与PG模型、CPG模型、EPG模型相比,TEPG模型具有更高的预测精度和更好的泛化能力,4个水文站的NSE均达到0.981及以上,R均达到0.992及以上,RMSE最大仅为64.031 m^(3)/s,QR均达到84.7%及以上,预报精度等级均为乙等及以上.因此,TEPG模型在预测非平稳和非线性月径流序列中具有较好的应用前景.

关键词：黄河流域月径流预测 TVF-EMD 粒子群优化算法门限循环单元

钢结构工程高强度螺栓微小松动视觉检测方法研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 125-141页

作者：姚志东陈志华刘红波卢佳祁天津大学建筑工程学院天津300072 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对... 详细信息

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对钢结构螺栓连接节点,提出了基于深度学习的螺栓松动视觉检测方法。首先,基于YOLOv5检测螺栓目标。针对螺栓感兴趣区域(RoI),基于鲁棒性较高的Attention U-Net提取螺栓轮廓边缘直线。为了提高螺栓目标检测精度,目标检测模型应设定较低置信度阈值以保证目标无漏检,再通过螺栓RoI提取的边缘直线数量筛除伪螺栓。使用透视变换法对节点图像进行矫正,变换所需的参考点是根据螺栓检测框之间空间移动后的相交关系自动定位的。最后,根据矫正图像中的螺栓轮廓边缘直线计算螺栓角度,通过检测螺栓和基准螺栓之间的角度差异判断松动情况。研究结果表明:螺栓目标检测的AP值为0.97;螺栓轮廓边缘检测的准确率、召回率和F1的均值分别为0.846、0.807与0.825,且在多种复杂背景干扰下具有较高的鲁棒性;伪螺栓筛除法可过滤掉99.82%的伪螺栓目标;提出的图像矫正法适用于常见的多种螺栓排列形式的连接节点;当松动判别阈值仅为2.8°时,螺栓松动检测的准确率可达99.7%。该方法在大型钢结构螺栓连接节点自动化运维方面具有较好的应用前景。

关键词：桥梁工程螺栓微小松动检测计算机视觉与深度学习连接节点目标检测轮廓边缘直线检测透视矫正

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预制装配式风机基础抗倾覆及受力特性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第12期55卷 1289-1299页

作者：张浦阳许云龙丁红岩郭耀华天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300354 天津大学建筑工程学院天津300354

梁板式基础是应用最广泛的陆上风机基础,但其结构复杂,现场工艺多,施工周期长.发展预制装配式风机基础成为解决这些问题的途径之一,然而目前对预制装配式风机基础的理论研究滞后于工程实践.应用复合加载体系、区域配重法、弹性地基基础... 详细信息

梁板式基础是应用最广泛的陆上风机基础,但其结构复杂,现场工艺多,施工周期长.发展预制装配式风机基础成为解决这些问题的途径之一,然而目前对预制装配式风机基础的理论研究滞后于工程实践.应用复合加载体系、区域配重法、弹性地基基础开展大比尺模型试验真实模拟预制装配式基础在V-H-M复合荷载下的受力,将试验和数值模拟结果对比得出基础位移倾角变化规律、底部脱开规律.通过分析不同荷载等级下肋梁及底板的钢筋混凝土应力变化,揭示基础受力薄弱区域及上部荷载传递规律.结果表明:基础在1.0F标准荷载下,最大倾斜度小于规范限值,在1.35F荷载下,肋梁顶部、肋梁与底板上表面衔接处及中心柱连接区域混凝土开裂,基础脱开率小于25%.整个加载过程上部荷载经由肋梁和中心柱传递到底板上,钢筋应力分布均匀,远小于屈服荷载.

关键词：陆上风机基础预制装配式模型试验复合加载体系数值模拟

几种缺陷单桩竖向承载性状的现场模型试验研究

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岩土力学 2014年第11期35卷 3207-3213,3230页

作者：王成华李全辉张美娜苏娟占川天津大学建筑工程学院天津300072

为评价灌注桩在施工过程中因形成缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷导致单桩竖向极限承载力变化的程度,针对缺陷桩单桩开展了现场模型试验研究。进行正常桩和缺陷桩的竖向静载模型试验,测试单桩竖向极限承载力,对比缺陷桩和正常桩的单桩承... 详细信息

为评价灌注桩在施工过程中因形成缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷导致单桩竖向极限承载力变化的程度,针对缺陷桩单桩开展了现场模型试验研究。进行正常桩和缺陷桩的竖向静载模型试验,测试单桩竖向极限承载力,对比缺陷桩和正常桩的单桩承载特性,分析了缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷对单桩承载性状的影响。对比正常桩和缺陷桩的荷载-沉降关系曲线,得出了基于文中缺陷桩设计方案的结论,缩径缺陷和泥皮缺陷均使单桩竖向极限承载力降低,降幅在正常桩极限承载力的15%范围内;扩径缺陷桩的荷载-沉降关系曲线无明显陡降点,桩顶沉降较正常桩递增缓慢;断桩缺陷影响荷载-沉降关系曲线中反弯点的出现位置,即反弯点出现时的桩顶位移与断桩缺陷距地表的距离有关。

关键词：灌注桩缺陷桩现场模型试验单桩竖向极限承载力