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基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法理论与试验研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 20-27页

作者：张龙威原璐琪陈宁袁帅华张龙湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动湖南省重点实验室湖南湘潭411201

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)利用过桥车辆对桥梁产生的动力响应快速识别车辆轴质量。由于实测的动力响应包含测量误差,在一定程度上降低了传统BWIM算法的轴质量识别精度。为了解决这一问题,提出基于贝叶斯后验估计的桥... 详细信息

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)利用过桥车辆对桥梁产生的动力响应快速识别车辆轴质量。由于实测的动力响应包含测量误差,在一定程度上降低了传统BWIM算法的轴质量识别精度。为了解决这一问题,提出基于贝叶斯后验估计的桥梁动态称重算法。该算法考虑了测量误差对轴质量识别精度的影响,假设测量误差和轴质量服从高斯分布,利用测量误差的标准差和轴质量标准差得到能抑制测量误差的约束因子,推导出新的轴质量求解方程。基于数值仿真和实桥试验,分别得到传统BWIM算法和贝叶斯算法的轴质量识别精度,并进行对比分析。试验结果表明:相比于传统BWIM算法,贝叶斯算法能够有效抑制测量误差的影响,明显改善轴质量识别精度。

关键词：桥梁动态称重(BWIM) 贝叶斯后验估计最小二乘测量误差实桥试验

基于节段模型测力方法的塔式起重机风荷载特性研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2884-2896页

作者：李寿科雷佳妍杨易归林斌郭凡彭雄孙洪鑫湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

塔式起重机被广泛应用于铁道工程和土木工程施工过程,属于高耸结构体系,风荷载是塔式起重机结构设计的控制性荷载。为完善《塔式起重机设计规范》(GB/T 13752—2017)和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的塔式起重机斜风向设计风... 详细信息

塔式起重机被广泛应用于铁道工程和土木工程施工过程,属于高耸结构体系,风荷载是塔式起重机结构设计的控制性荷载。为完善《塔式起重机设计规范》(GB/T 13752—2017)和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的塔式起重机斜风向设计风荷载计算方法,解决风向、吊臂、平衡臂位置等因素对塔式起重机遮挡和干扰引起的设计风荷载计算问题。选取平头塔式起重机为研究对象,对塔身、吊臂、平衡臂进行多工况的节段模型测力风洞试验,研究湍流强度、节段干扰和遮挡等因素对塔式起重机节段风荷载特性的影响规律,研究不同风向下节段阻力系数分布规律,对比标准化阻力系数与当前主要规范的异同,进而探讨节段斜风向标准化阻力系数计算方法。研究结果表明湍流强度对节段阻力系数影响较小,可忽略,而平衡臂和吊臂相邻节段的干扰会减小测试节段的阻力系数;在斜风向下,由于吊臂和平衡臂之间存在相邻节段干扰,国内外规范方法的计算值均会大于干扰工况的节段风洞试验值;当前主要国家规范规定的垂直风向塔身、吊臂、平衡臂阻力系数与风洞试验测得的阻力系数值较为接近,基于风洞试验结果给出典型风向的塔式起重机各节段的风荷载系数取值可用于结构设计;基于风洞试验测试结果推导的塔式起重机斜风向风荷载计算方法具有较好的拟合效果。研究成果可推荐相关工程应用,可为相关规范的修改或补充提供参考。

关键词：塔式起重机风洞试验节段模型阻力系数有效投影面积角度风荷载

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四肢钢管混凝土格构柱试验研究及参数分析

防灾减灾工程学报 2024年第3期44卷 616-622,631页

作者：黄志熊陆增蒋丽忠周旺保谌湘文戚菁菁湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南省智慧建造装配式被动房工程技术研究中心湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湘潭理工学院湖南湘潭411201

为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及... 详细信息

为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及延性都较好;轴压比对试件的影响主要体现在破坏阶段,轴压比越大承载力下降段的斜率越大;长细比对试件受力性能有较大影响,随着长细比增大,试件的屈服位移和极限位移会增大,但水平承载力和破坏段的斜率会降低。建立了数值计算模型,并与试验结果进行对比,验证其正确性。并对不同高宽比、节间距与柱肢外径比等参数对试件弹性刚度和承载力的影响进行分析,结果表明:减小格构柱的高宽比和节间距与柱肢外径比对格构柱的受力性能有很大提升。建议实际工程中格构柱的高宽比不宜大于4.8;节间距与柱肢外径比低不宜大于7.0。

关键词：钢管混凝土格构柱拟静力试验参数分析抗震性能有限元分析

侧向冲击与静力加载下小剪跨比RC柱的剪切损伤行为

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中国公路学报 2024年第5期37卷 211-221页

作者：陈林周戴江冯非凡刘涛吴冲湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南有湘潭411201

为深入研究小剪跨比条件下钢筋混凝土(RC)柱的抗冲击性能与剪切损伤行为,分别开展了6根RC柱的侧向摆锤冲击试验和8根RC柱的水平静力加载试验,考察了剪跨比、纵筋和箍筋用量以及轴压力等参数对试件抗剪性能的影响,并对冲击作用下各试件... 详细信息

为深入研究小剪跨比条件下钢筋混凝土(RC)柱的抗冲击性能与剪切损伤行为,分别开展了6根RC柱的侧向摆锤冲击试验和8根RC柱的水平静力加载试验,考察了剪跨比、纵筋和箍筋用量以及轴压力等参数对试件抗剪性能的影响,并对冲击作用下各试件的剪切损伤和弯曲损伤进行了等级划分。试验结果表明:动、静力作用下小剪跨比RC柱均易发生剪切破坏,箍筋对柱体抗变形能力和静态剪切承载力有较大贡献,但对冲击作用下试件剪切承载力的贡献较小;随着冲击能量的增大,柱身首次出现的斜裂缝与水平方向的夹角变小,而二次冲击下试件破坏形态受初次冲击损伤状态的影响较大;静力试验中,轴压力的增大延缓了试件前期弯曲和剪切损伤的发展,并提升试件承载能力,但会显著降低具有极小剪跨比(例如等于1.4)试件的延性。在试验基础上,采用冲击力峰值与试件剪切承载力(动态或静态)的比值作为损伤评估指标,对冲击作用下RC柱的剪切损伤状态进行了评估。分析结果表明:已有动态剪切承载力计算方法未能充分考虑不同剪跨比和柱体边界条件引起的惯性效应的差别,而试验所得静态剪切承载力也不能有效地反映动态剪切承载力随剪跨比变化的规律,因此目前采用冲击力峰值与剪切承载力的比值来对剪跨比存在变化的RC柱进行剪切损伤评估还存在困难。

关键词：桥梁工程 RC柱冲击试验剪切损伤小剪跨比

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基于拉拔试验的加筋土界面摩擦特性

深圳大学学报（理工版） 2024年第4期41卷 499-508页

作者：屈畅姿曹峥刘泽周详详李梦竹湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

加筋土具有良好的工程性能,被广泛应用于加固路基和边坡支挡等领域,筋土界面摩擦强度对支挡结构的整体性和稳定性具有重要影响.为研究不同加筋土的界面摩擦特性,自制拉拔装置,对黏土-土工格栅、黏土-碳纤维布、黏土-土工格室和碎石土-... 详细信息

加筋土具有良好的工程性能,被广泛应用于加固路基和边坡支挡等领域,筋土界面摩擦强度对支挡结构的整体性和稳定性具有重要影响.为研究不同加筋土的界面摩擦特性,自制拉拔装置,对黏土-土工格栅、黏土-碳纤维布、黏土-土工格室和碎石土-土工格室等4种加筋土进行拉拔试验.研究结果表明,4种加筋土中,土工格室与碎石土的界面摩擦强度最高,构成的加筋体承受变形的能力最强;黏土-碳纤维布构成的加筋体界面摩擦强度最低,但具有筋土间相互作用发挥较快、允许变形小的特点;不同加筋体的允许变形差别较大,在实际工程中应充分考虑.提出了一种考虑土工格室加强区的无黏性土-土工格室界面最大摩阻力计算理论模型,研究结果可为加筋土工程筋材选取提供参考.

关键词：岩土工程加筋土拉拔试验碎石土界面摩擦强度峰值位移土工格室

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端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

建筑钢结构进展 2024年第3期26卷 30-40页

作者：刘忠陪卢倍嵘吕伟荣邓伟杰刘梦洋马素静湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形... 详细信息

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

关键词：高强度螺栓连接节点端板攻丝破坏模式拉-剪复合受力

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钢筋混凝土桥梁受弯构件统一抗弯承载力计算

武汉大学学报（工学版） 2024年第3期57卷 322-328页

作者：郑玉国康斌陈明杭肖祥首王瑜湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

基于分项系数近似概率极限状态法对钢筋混凝土(reinforce concrete,RC)桥梁受弯构件进行设计时,存在割裂和孤立各不同的设计状况、极限状态的现象,使得构件之间无法进行横向定量比较,一定程度上破坏了该设计方法固有的内在统一性。提出... 详细信息

基于分项系数近似概率极限状态法对钢筋混凝土(reinforce concrete,RC)桥梁受弯构件进行设计时,存在割裂和孤立各不同的设计状况、极限状态的现象,使得构件之间无法进行横向定量比较,一定程度上破坏了该设计方法固有的内在统一性。提出了一种统一抗弯承载力框架,建立RC桥梁受弯构件统一抗弯承载力计算原理,推导了统一抗弯承载力计算公式,探索基于规范而设计的RC桥梁受弯构件在不同设计状况下不同极限状态之间的一种新的内在联系与定量区别,从而表征分项系数近似概率极限状态设计法的内在统一性。结果表明:在所建立的框架下,RC桥梁受弯构件不同设计状况下不同的极限状态可以统一于抗弯承载力,并可实现它们之间的横向定量比较。统一抗弯承载力框架下的设计验算只需进行1步比较便可实现规范的验算要求,同时有助于暴露某些极限状态强度储备相对较低的潜在风险,从而补充和完善分项系数近似概率极限状态法的设计验算。

关键词： RC桥梁受弯构件分项系数近似概率极限状态设计法统一抗弯承载力设计验算

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钢筋再生混凝土电化学除氯效果研究

防灾减灾工程学报 2024年第4期44卷 952-959页

作者：陈峰屈锋王功勋程火焰黄志金浩湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

为探究遭受氯盐侵蚀钢筋再生混凝土耐久性修复路径,通过内掺氯盐方式模拟再生混凝土遭受氯盐侵蚀,开展再生混凝土电化学除氯试验,研究再生骨料特征和通电参数对电化学除氯效率的影响。研究表明,采用5~25 mm再生粗骨料粒径范围的钢筋再... 详细信息

为探究遭受氯盐侵蚀钢筋再生混凝土耐久性修复路径,通过内掺氯盐方式模拟再生混凝土遭受氯盐侵蚀,开展再生混凝土电化学除氯试验,研究再生骨料特征和通电参数对电化学除氯效率的影响。研究表明,采用5~25 mm再生粗骨料粒径范围的钢筋再生混凝土电化学除氯效率是5~30 mm粒径范围钢筋再生混凝土的1.36倍;随再生粗骨料取代率增加,电化学除氯效率增大,取代率达50%时,钢筋再生混凝土除氯效率较普通混凝土提高约26%;随通电电流密度增大,再生混凝土除氯效率增大,相较1 A/m^(2),电流密度3 A/m^(2)时的电化学除氯效率是其1.45倍,电流密度从1 A/m^(2)增大到2 A/m^(2),再生混凝土除氯效率增幅比普通混凝土更明显;随除氯时间延长,再生混凝土除氯效率明显增大,相对普通混凝土,再生混凝土前期除氯效率占比更大,7 d除氯效率是28 d的51%;基于电化学除氯效率开展影响因素敏感性分析,结果表明,再生骨料取代率的影响大于再生骨料粒径,但电化学除氯时间影响最为明显。

关键词：钢筋再生混凝土骨料粒径再生骨料取代率电化学除氯电流密度

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受冻融作用钢筋混凝土电化学除氯模型研究

自然灾害学报 2024年第5期33卷 218-225页

作者：胡松屈锋程火焰陈峰石卫华王功勋金浩湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

氯盐侵蚀与冻融循环作用下,钢筋混凝土结构遭受严重的耐久性损伤。电化学除氯能有效解决氯盐侵蚀产生的钢筋锈蚀问题,但在盐冻地区其除氯机理受混凝土冻融损伤的影响。对内掺氯盐的冻融损伤混凝土开展电化学除氯试验,基于相对动弹性模... 详细信息

氯盐侵蚀与冻融循环作用下,钢筋混凝土结构遭受严重的耐久性损伤。电化学除氯能有效解决氯盐侵蚀产生的钢筋锈蚀问题,但在盐冻地区其除氯机理受混凝土冻融损伤的影响。对内掺氯盐的冻融损伤混凝土开展电化学除氯试验,基于相对动弹性模量建立混凝土冻融损伤度,研究冻融循环作用后钢筋混凝土电化学除氯机理,建立冻融损伤混凝土电化学除氯效率评价模型。研究结果表明,相较于普通混凝土,冻融环境下粉煤灰混凝土冻融损伤度更大,平均除氯效率更低。随冻融次数和粉煤灰掺量增加,混凝土冻融损伤度增大。随冻融损伤度和除氯时间的增加,混凝土平均除氯效率增加。冻融损伤混凝土平均除氯效率相较于未遭受冻融损伤混凝土,达到钝化目标所需时间更短。基于混凝土损伤度建立了冻融损伤混凝土电化学除氯模型,试验值与模型拟合良好。

关键词：钢筋混凝土氯盐侵蚀粉煤灰冻融循环电化学除氯