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基于残差网络的风电机组基础健康监测数据修复研究

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太阳能学报 2024年第4期45卷 143-150页

作者：魏焕卫宋志鑫雷树立惠俊梅郑晓山东建筑大学土木工程学院济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室济南250101 山东建筑大学地铁保护研究所济南250101 山东大卫国际建筑设计有限公司济南250100

为精准有效地修复连续性异常数据,提出一种基于残差块优化卷积神经网络的残差网络数据修复模型。以乳山风电场的风电机组基础健康监测数据为例对模型进行工程验证。同时选取具有修复功能的多种模型对实际异常数据进行修复验证,并对所有... 详细信息

为精准有效地修复连续性异常数据,提出一种基于残差块优化卷积神经网络的残差网络数据修复模型。以乳山风电场的风电机组基础健康监测数据为例对模型进行工程验证。同时选取具有修复功能的多种模型对实际异常数据进行修复验证,并对所有模型的性能以及自身的修复精度进行对比分析。结果表明:ResNet模型避免了FCN以及CNN模型存在的缺陷,提高了数据修复的精度;ResNet模型适用于缺失或异常比例低于30%的数据修复;ResNet模型修复实例的结果符合数据变化趋势,能较好吻合监测数据的原始曲线。

关键词：风电机组深度学习健康监测数据修复

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轴向拉伸载荷作用下缺口圆棒的应力三轴度

固体力学学报 2024年第2期45卷 279-288页

作者：刘强生席丰朱哲民山东建筑大学土木工程学院建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室济南250101

应力三轴度是表达应力状态的参量,可作为变量表征材料的塑性和断裂损伤模型,在结构强度和失效分析中发挥重要作用.具有缺口的圆棒拉伸试验可用于标定塑性和损伤模型中的参数.然而,文献中却存在两个不同的公式计算拉伸载荷作用时缺口圆... 详细信息

应力三轴度是表达应力状态的参量,可作为变量表征材料的塑性和断裂损伤模型,在结构强度和失效分析中发挥重要作用.具有缺口的圆棒拉伸试验可用于标定塑性和损伤模型中的参数.然而,文献中却存在两个不同的公式计算拉伸载荷作用时缺口圆棒最小截面轴心处的三轴度,二者分别由国际著名学者Bridgman和Wierzbicki先后提出,其不同性往往造成应用时的困惑.本文通过精细化的有限元计算分析,意在澄清两个公式的有效性和适用性.结果表明,Bridgman公式仅弹性阶段和特定a/R范围内较为准确,Bao-Wierzbicki公式与数值模拟结果及实验数据吻合较好,可用于计算整个拉伸过程中三轴度的算术平均值.基于进一步的分析,本文提出了理想弹塑性条件下塑性阶段的应力三轴度新的修正公式,还讨论了缺口几何和应变强化效应:指出不同的缺口比例会影响到颈部应力场,缺口比例越小,弹性阶段的应力三轴度越接近1/3;而应变强化则会导致拉伸过程中应力三轴度的降低.

关键词：应力三轴度缺口圆棒数值模拟缺口几何效应应变强化效应新的修正公式

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火灾下活性粉末混凝土梁斜截面承载性能研究

材料导报 2024年第9期38卷 110-117页

作者：闫凯张倩黄彬超张鑫山东建筑大学土木工程学院济南250101 建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室济南250101

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆... 详细信息

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆裂等数据,分析了剪跨比、荷载水平、配箍率、纵筋配筋率对火灾下RPC梁斜截面承载性能的影响规律。结果表明:剪跨比、荷载水平是影响RPC梁斜截面耐火极限的关键因素,剪跨比由2.5增至3.5,荷载水平由0.25增至0.45,RPC梁耐火极限可降低30 min以上;配箍率对RPC梁的斜截面承载力和耐火极限影响显著;纵筋配筋率对RPC梁耐火极限影响甚微。火灾高温、爆裂削弱了RPC梁的斜截面承载性能,爆裂导致内部材料直接受火,加速其力学性能劣化,使梁斜截面承载力降低33.5%以上。该研究可为火灾下RPC梁斜截面承载安全及火灾后加固修复提供参考。

关键词：活性粉末混凝土梁抗火试验耐火极限斜截面承载力

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考虑上覆压力影响的现场液化试验研究

岩土工程学报 2024年第3期46卷 558-566页

作者：付海清伊纪祥冯陆伟杨济源山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101

现场液化试验,是近些年国际上发展的一种研究土壤液化的新方法。目前已开展的现场液化试验,可液化土的上覆压力基本在20 kPa以下,与真实场地存在差距,使得以此研究液化问题的价值大打折扣。基于“多工况、可重复、易操作、低成本”的设... 详细信息

现场液化试验,是近些年国际上发展的一种研究土壤液化的新方法。目前已开展的现场液化试验,可液化土的上覆压力基本在20 kPa以下,与真实场地存在差距,使得以此研究液化问题的价值大打折扣。基于“多工况、可重复、易操作、低成本”的设想,提出一套可考虑上覆压力影响的现场液化试验技术,设计完成2次不同上覆压力(25,50 kPa)的饱和砂、干砂对比试验,分析其动力响应规律及特征,并与已有认识对比,验证试验技术的可靠性。研究表明:(1)新提出的试验孔压比这一概念,可作为评价考虑上覆压力影响的现场液化试验是否成功的基本指标;(2)在低上覆压力水平(0~50 kPa)下,大致对应真实场地0~5 m的埋深,上覆压力是影响土壤液化响应的敏感因素,应需重视;(3)当饱和砂的体应变在0.1%~1%时,孔压迅速且大幅度发展。当孔压比发展到0.6左右时,同等工况下的干砂、饱和砂的地表沉降响应出现差异。本文研究成果,为1g重力环境下,以更接近真实场地的模拟条件开展土壤液化问题研究,提供一种可能的新手段。

关键词：土壤液化现场试验上覆压力超静孔压地表沉降

承压水作用下岩质地层基坑抗突涌安全厚度研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 213-223页

作者：王洪涛李建华殷允腾张红军宣兆腾赵明珠山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101 济南城建集团有限公司山东济南250031 山东省地质科学研究院山东济南250013

受下部承压水作用,基坑开挖后坑底发生突涌破坏是普遍存在的工程灾害。为保障基坑安全,设置足够的坑底厚度是阻止此类破坏的关键。基于塑性上限定理,将坑底突涌破坏范围分为上部被动区与下部剪切区两部分,分析了岩质地层中基坑突涌破坏... 详细信息

受下部承压水作用,基坑开挖后坑底发生突涌破坏是普遍存在的工程灾害。为保障基坑安全,设置足够的坑底厚度是阻止此类破坏的关键。基于塑性上限定理,将坑底突涌破坏范围分为上部被动区与下部剪切区两部分,分析了岩质地层中基坑突涌破坏机制。进一步,基于Hoek-Brown强度准则,推导了突涌破坏面曲线方程解析表达式,并给出了基坑临界安全厚度与承压水压力的理论预测公式。在此基础上,分析得到了被动区厚度、承压水压力、岩体强度参数等对基坑安全厚度及破坏范围的影响规律,并与现有研究方法、数值模拟得到的结果进行对比,验证了所提出方法的有效性。结果显示,基坑临界安全厚度与承压水压力、岩体经验参数等正相关,与被动区厚度、经验参数、岩体抗压强度、抗拉强度和重度等负相关。

关键词：基坑突涌承压水 Hoek-Brown强度准则上限定理安全厚度

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FRP约束再生混凝土构件研究进展

复合材料学报 2024年第7期 3490-3502页

作者：刘春阳闫凯李秀领隋玉武山东建筑大学土木工程学院建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东建筑大学材料科学与工程学院

推广使用再生混凝土是实现建筑固废资源化再利用和生态环境可持续发展的重要途径，纤维增强复合材料(FRP)约束再生混凝土是改善和提升其力学性能的有效方法。国内外研究人员对不同再生骨料取代率、FRP种类、侧向约束刚度(FRP层数)、FRP... 详细信息

推广使用再生混凝土是实现建筑固废资源化再利用和生态环境可持续发展的重要途径，纤维增强复合材料(FRP)约束再生混凝土是改善和提升其力学性能的有效方法。国内外研究人员对不同再生骨料取代率、FRP种类、侧向约束刚度(FRP层数)、FRP全包裹/条带式包裹等设计参数下FRP约束再生混凝土材料抗压强度、应力-应变曲线及构件的力学性能和抗震性能指标的变化规律进行了试验研究和理论分析，比较了FRP约束普通混凝土极限强度和极限应变模型对FRP约束再生混凝土试件试验结果的适用性。本文分析了FRP约束再生混凝土材料和构件相关性能的研究现状及存在的不足，归纳了需要进一步研究的问题，以期为后续FRP约束再生混凝土结构力学性能研究和工程应用提供参考。

关键词： FRP约束再生骨料混凝土材料性能构件性能研究进展

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理想M-C材料强度评估判据与等效塑性应变

应用数学和力学 2024年

作者：席丰李芳胡亚超谭英华温新月山东建筑大学土木工程学院建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东科技大学土木工程与建筑学院

基于理想Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则，本文给出了拉伸、压缩和剪切等效应力的概念及其公式，并建议了相应的三个强度评估条件。根据塑性功等效原则，导出分别与上述等效应力共轭的拉伸、压缩等效塑性应变和等效塑性剪应变。对于不同的... 详细信息

基于理想Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则，本文给出了拉伸、压缩和剪切等效应力的概念及其公式，并建议了相应的三个强度评估条件。根据塑性功等效原则，导出分别与上述等效应力共轭的拉伸、压缩等效塑性应变和等效塑性剪应变。对于不同的摩擦系数，讨论了这几种等效应变的变化特征。与Mises等效应变不同，所得到的M-C等效应变能够反映静水压力的影响，也可退化为简单应力状态。这些等效应力和等效应变概念都具有明确的物理意义，将能够应用于更准确、有效地评估拉、压性能不同材料的强度，对于用简单拉伸、压缩或剪切试验标定复杂应力状态下本构模型参数也具有直接应用价值。

关键词： M-C等效应力 M-C等效塑性应变理想Mohr-Coulomb屈服准则强度评估判据

全长预应力锚注支护下深部巷道控制效果对比研究

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矿业科学学报 2024年第1期9卷 53-65页

作者：王洪涛高广龙张红军李建建解学磊赵万里山东建筑大学土木工程学院山东济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101 山东省地质科学研究院山东济南250013 山东安科矿山支护技术有限公司山东济南250033

本文基于后注浆的全长预应力锚注支护工艺,并通过对FLAC3D软件中内嵌PILE结构单元修正,提出了全长预应力锚注支护数值模拟方法。在此基础上,开展了地应力、原岩强度等级、支护构件长度、布设间距、注浆强化指数与预应力6种因素下巷道围... 详细信息

本文基于后注浆的全长预应力锚注支护工艺,并通过对FLAC3D软件中内嵌PILE结构单元修正,提出了全长预应力锚注支护数值模拟方法。在此基础上,开展了地应力、原岩强度等级、支护构件长度、布设间距、注浆强化指数与预应力6种因素下巷道围岩控制效果数值模拟对比研究,揭示了各类因素对围岩变形量、塑性区演化的影响规律,构建了全长预应力锚注支护下控制效果敏感性评价指标,将影响因素依次划分为围岩强度、地应力、锚注支护构件设计3个层级,并根据各因素敏感性层级给出了工程措施建议。最后,以现场典型软弱破碎地层巷道为工程依托,研发了具有强度高、可施加预应力等优势的组合式高强注浆锚杆与高强中空注浆锚索。通过现场应用,验证了全长预应力锚注支护可有效增强软弱破碎围岩自承载能力,充分发挥锚固构件的支护潜力,限制巷道围岩变形破坏。

关键词：全长预应力锚注巷道数值模拟敏感性控制效果

非线性破坏准则下承压水地层基坑底板突涌稳定性研究

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城市轨道交通研究 2024年第2期27卷 48-52,57页

作者：于潇李勤兴刘池王洪涛张华军宣兆腾李建华济南轨道交通集团有限公司济南250100 山东建筑大学土木工程学院济南250101 山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室济南250101

[目的]在富水岩层地区,防止承压水突涌事故已成为深基坑工程设计、施工的重点和难点,而准确有效地确定基坑底板临界厚度是防止承压水突涌事故发生的关键,因此需针对承压水地层基坑底板突涌破坏问题开展稳定性研究。[方法]基于非线性Mohr... 详细信息

[目的]在富水岩层地区,防止承压水突涌事故已成为深基坑工程设计、施工的重点和难点,而准确有效地确定基坑底板临界厚度是防止承压水突涌事故发生的关键,因此需针对承压水地层基坑底板突涌破坏问题开展稳定性研究。[方法]基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,考虑地层土体各强度参数与非均质特性的影响,建立基坑底板突涌破坏力学分析模型。基于极限平衡法,提出考虑地层土体自身强度的底板突涌稳定性安全系数计算式,对现行基坑支护技术规范中的突涌破坏计算方法进行了修正。以济南某软土地层管廊工程基坑为例,验证所提出基坑底板修正突涌稳定性计算式的有效性,同时还分析了不同土体强度参数、隔水层厚度及承压水压力作用下的突涌稳定性安全系数变化情况。[结果及结论]随着土体黏聚力、非均质常数、重度及隔水层厚度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断增大;随着土体非线性系数、承压水压力及基坑宽度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断减小。考虑土体自身强度参数影响所得的突涌安全系数计算值整体大于现行基坑支护技术规范中计算方法的计算值。采用所提修正突涌稳定性计算式进行验算更为经济。

关键词：基坑承压水地层突涌破坏