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基于气象大数据的大跨桥梁温度效应预测方法

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第7期51卷 164-176页

作者：周云郑佳缘郝官旺危俊杰李剑朱正荣湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉430020 长沙市建设工程质量安全监督站湖南长沙410000

为了提高结构健康监测的经济性,扩大其应用范围,提出了一种基于气象站大数据信息的大跨度桥梁结构温度场预测方法,从而实现轻量化和可持续性的桥梁温度场及温度变形计算.以某大跨钢拱桁架桥为研究对象,通过气象数据平台获取气象站大数... 详细信息

为了提高结构健康监测的经济性,扩大其应用范围,提出了一种基于气象站大数据信息的大跨度桥梁结构温度场预测方法,从而实现轻量化和可持续性的桥梁温度场及温度变形计算.以某大跨钢拱桁架桥为研究对象,通过气象数据平台获取气象站大数据信息(包括天气、气温和风速信息),利用Elbadry等改进的凯尔别克辐射模型计算桥梁关键构件各表面受到的辐射强度,基于热交换传递理论计算结构热分析边界条件,结合有限元分析方法进行结构瞬态热分析,从而获得目标桥梁关键构件的时变温度场.温度场的计算结果与桥梁上实测温度在时间历程和结构竖向分布上均吻合良好,平均误差在3%以内.将计算得到的结构温度施加到桥梁结构整体有限元模型上,得到桥梁结构的温度变形,桥梁支座纵向位移的计算值与实测值吻合良好,平均误差在13 mm以内.验证了所提出的基于气象站大数据的桥梁结构温度场预测方法是可行的,利用该方法可进一步得到桥梁结构的温度变形.

关键词：结构健康监测温度场计算数值模拟大跨桥梁气象大数据温度变形

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基于InSAR技术的大跨桥梁温度变形监测研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 39-50页

作者：周云危俊杰李剑郝官旺郑佳缘朱正荣湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉4300201

以国内某高速铁路钢拱桥为研究对象,选取2017—2018年期间59幅C波段Senti⁃nel-1号雷达卫星影像,利用PS-InSAR技术处理影像获得桥梁的视线向(Line of Sight,LOS)位移,根据SAR成像空间几何关系解算出支座的纵向位移.研究结果表明:支座纵... 详细信息

以国内某高速铁路钢拱桥为研究对象,选取2017—2018年期间59幅C波段Senti⁃nel-1号雷达卫星影像,利用PS-InSAR技术处理影像获得桥梁的视线向(Line of Sight,LOS)位移,根据SAR成像空间几何关系解算出支座的纵向位移.研究结果表明:支座纵向位移的时空特性与实际桥梁结构相符合,验证了PS-InSAR技术观测桥梁结构位移的可行性.建立支座纵向位移与温度的线性相关模型,并与结构健康监测系统的实测结果进行对比.两者吻合良好,相对误差控制在10%以内,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的可靠性.利用有限元模拟温度作用下桥梁支座的位移变化,并与PS-InSAR位移时间序列进行对比.两者趋势基本一致,LOS向位移误差在[-10,10]mm,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的准确性.

关键词：结构健康监测 PS-InSAR 大跨桥梁结构有限元方法温度变形监测

预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 55-66页

作者：周云周易李剑潘恒杜宗湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉430040

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧... 详细信息

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响.试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小.最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性.本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.

关键词：预制拼接槽型UHPC柱轴心受压偏心受压受压试验极限承载力

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含细颗粒的粗粒土SWCC双分形维预测模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 96-102页

作者：刘晓明杨泽曦杨刚涂树杰湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中交路桥建设有限公司北京101107

为准确建立含细颗粒的粗粒土土-水特征曲线(SWCC)预测模型,首先,通过对比不同粒度成分土体的孔隙情况,考虑了土体孔隙大、小两种孔径时,SWCC呈双台阶分布的变化规律;然后,基于分形理论,分别计算代表大、小孔径孔隙的两个分形维数,建立了... 详细信息

为准确建立含细颗粒的粗粒土土-水特征曲线(SWCC)预测模型,首先,通过对比不同粒度成分土体的孔隙情况,考虑了土体孔隙大、小两种孔径时,SWCC呈双台阶分布的变化规律;然后,基于分形理论,分别计算代表大、小孔径孔隙的两个分形维数,建立了SWCC双分形维预测模型;最后,采用硅藻土-砂混合物实测数据验证了模型准确性,并对6组不同粒度成分土体的实测SWCC进行了预测.结果表明:SWCC双分形维预测模型的拟合优度R2>0.98,预测效果较好.当细粒质量分数为5%~25%时,土体孔隙呈双重孔径分布,SWCC具有两个台阶段,此时,大、小孔隙具有不同的分形维,R2>0.96;当土体细粒质量分数超过25%时,土体孔径分布曲线逐渐呈单峰分布,存在一个使SWCC由双台阶向单台阶转化的界限值,模型可退化为单分形维模型,R2>0.94.

关键词：细粒质量分数粒度成分孔径分布土-水特征曲线分形理论

露天煤矿矿山地质环境因子提取与环境恢复治理分区综合评价研究

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中国矿业 2024年第8期33卷 85-91页

作者：谢武平何益君曾蔚张俊罗忠行刘斌湖南省生态地质调查监测所湖南长沙410000 湖南中核建设工程有限公司湖南长沙410000

为进一步探究露天煤矿矿山的现存风险因素,以及后续的环境恢复治理路径,以西南地区渝南煤矿废弃露天煤矿矿山为研究案例,基于无人机倾斜摄影方法获取该矿山的基本影像信息,建立矿山区域三维模型图,综合应用ArcGIS、FLAC3D等软件对该矿... 详细信息

为进一步探究露天煤矿矿山的现存风险因素,以及后续的环境恢复治理路径,以西南地区渝南煤矿废弃露天煤矿矿山为研究案例,基于无人机倾斜摄影方法获取该矿山的基本影像信息,建立矿山区域三维模型图,综合应用ArcGIS、FLAC3D等软件对该矿山区域地质条件进行综合分析,明确该矿山的坡度、坡高、边坡稳定性、土地压占损毁情况、危岩分布和边坡类型分布情况。通过专家访谈法建立露天煤矿环境恢复治理分区综合评价模型,结合评价因子数据对恢复治理分区进行综合评价。结果显示:矿区土地占压与损毁严重,因此,在后续的工作中,应当对压占现有土壤的矿渣和岩石等材料进行转运,而后结合土壤污染情况实施针对性土壤治理措施。该区域存在较严重的地质环境问题,需要进行岩土工程治理。这主要是由于矿山开采放炮引起的震动,导致了不稳定的高陡岩质边坡。

关键词：露天煤矿地质环境因子提取综合评价

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基于改进EMD的爆破振动信号降噪方法

工程爆破 2024年第4期30卷 156-164页

作者：刘金山河北冀东建设工程有限公司河北唐山063210

针对EMD存在端点效应和去噪效果不佳的问题,提出了改进EMD爆破振动信号降噪方法。首先,采用SSA优化SVM的方法对爆破振动信号延拓,并经过EMD方法分解获得不同IMF分量,然后,通过计算不同IMF分量和爆破振动信号之间的相关性系数,划分为含... 详细信息

针对EMD存在端点效应和去噪效果不佳的问题,提出了改进EMD爆破振动信号降噪方法。首先,采用SSA优化SVM的方法对爆破振动信号延拓,并经过EMD方法分解获得不同IMF分量,然后,通过计算不同IMF分量和爆破振动信号之间的相关性系数,划分为含有噪声的IMF分量和包含有效信号的IMF分量并采用方差贡献率校核,最后,采用小波包对含有噪声的IMF分量进行降噪,重构获得降噪后的爆破振动信号。通过构造仿真信号和实测信号并采用评价指标,验证了SSA优化SVM的延拓方法抑制EMD端点效应的可行性。以实测爆破振动信号为例,采用均方根误差、信噪比以及小波包能量谱验证了改进EMD爆破振动信号降噪效果。研究结果表明,与镜像延拓方法相比,SSA优化SVM的延拓方法抑制EMD端点效应的效果更好;与CEEMDAN-小波阈值、CEEMDAN以及EMD相比,改进EMD方法信噪比最大,均方根误差最小,信噪比分别提高了1.77、4.62、1.94 dB,且降噪后信号高频带能量减小,中低频带能量占比均有不同程度提高,说明改进EMD方法不仅具有良好的降噪效果,也可有效保留原始信号能量信息。

关键词：爆破振动信号 EMD 小波包降噪

在役连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷能力评价新方法

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 742-754页

作者：李盛余时清孙煜王阳长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室湖南长沙410114 中冶南方城市建设工程技术有限公司湖北武汉430063

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性... 详细信息

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性,并提出用于在役CRCP横向裂缝传荷能力的计算与评价新方法。研究结果表明:采用常用的挠度传荷系数(L_(TE))评价CRCP横向裂缝传荷能力不科学且结果偏保守;基于CRCP横向裂缝处板底水平应力动力响应分析,引入应力折减系数(S_(RC))来表征横向裂缝的传荷能力,以解决用L_(TE)来评价CRCP横向裂缝传荷能力结果偏保守的问题,并提出以S_(RC)为25%作为传荷能力强的临界值。CRCP板底最大水平应力随板厚增加不断减少,板厚变化对S_(RC)影响显著,对横向裂缝传荷能力评价时需考虑板厚的影响;通过非线性回归建立考虑CRCP板厚的L_(TE)与S_(RC)换算公式,实现基于实测挠度采用S_(RC)评价不同板厚下CRCP横向裂缝传荷能力的目的;运用提出的评价新方法评价CRCP实体工程横向裂缝传荷能力,评价结果基本符合实体工程的实际服役能力,解决了原有评价方法结果过于保守的问题,可为CRCP养护决策提供依据,实现对CRCP横向裂缝的精准控制。

关键词：道路工程连续配筋混凝土路面数值模拟传荷能力应力折减系数

可考虑温致位移时滞的大跨桥梁支座劣化预警技术

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 268-274页

作者：杨东辉孙家正伊廷华李宏男李冲李文杰大连理工大学建设工程学院大连116024 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100120 中国交通集团建设有限公司北京100088

为实现对大跨桥梁支座性能劣化的准确判别,提出了一种考虑温致位移时滞的大跨桥梁支座性能劣化预警方法.首先,分析了温度效应下支座滑动的力学行为,揭示了支座性能劣化前后温致位移的变化特征;其次,建立了可考虑温致位移时滞的门控循环... 详细信息

为实现对大跨桥梁支座性能劣化的准确判别,提出了一种考虑温致位移时滞的大跨桥梁支座性能劣化预警方法.首先,分析了温度效应下支座滑动的力学行为,揭示了支座性能劣化前后温致位移的变化特征;其次,建立了可考虑温致位移时滞的门控循环单元GRU网络模型,对支座温致位移进行预测,并提出了可剔除温度效应影响、凸显支座性能劣化的温致位移预测残差TDPE预警指标;最后,基于某大跨桥梁的监测数据,验证所提方法的有效性.结果表明:GRU网络模型可以自适应剔除支座温致位移的时滞效应,对支座位移具有较高的预测精度,预测误差在5 mm以内;TDPE预警指标可以实现支座温致位移4 mm以上的异常增量预警.

关键词：桥梁健康监测桥梁支座支座损伤温度效应神经网络模型

非线性M-C强度准则下预应力锚索加固边坡时效稳定性分析M-P法

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岩土力学 2024年第4期45卷 1051-1066页

作者：邓东平杨春会谢志军中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙410000 湖南省平益高速公路建设开发有限公司湖南岳阳414517

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种... 详细信息

拓展传统极限平衡方法在复杂条件下边坡稳定性分析中的适用性一直是岩土工程界的研究热点。众所周知,边坡岩土体剪切失效一般服从于非线性强度准则,而传统极限平衡方法仅适用于线性强度准则下边坡稳定性分析。此外,预应力锚索作为一种主动防护措施,可极大地即时提高边坡稳定性而被广泛应用于中、大型边坡工程加固。然而,在应力松弛、蠕变效应以及腐蚀环境影响下预应力锚索加固边坡稳定性时效特征往往被忽视。由此,基于Morgenstern-Price(M-P)法,嵌入非线性Mohr-Coulomb(M-C)强度准则,并融入应力松弛与蠕变效应下锚索预应力损失模型以及腐蚀环境下锚索性能劣化模型,从而,建立非线性强度准则下预应力锚索加固边坡安全系数时程表达式。进一步,为了解决非线性强度准则下隐式嵌套公式难以求解的问题,归零化条间法向力初始值,并应用迭代循环求解策略,在引入循环终止允许误差判别条件后,可实现边坡稳定性理论真实结果的逼近求解。经过后续算例对比分析,验证了所提方法的可行性和合理性,与此同时,还研究了不同预应力损失速率和不同锈蚀环境下预应力锚索加固边坡稳定性的时效变化规律。

关键词：边坡极限平衡M-P法非线性M-C强度准则预应力锚索加固时效稳定性