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基于开裂荷载为界点的混凝土应力-应变关系新表达

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铁道科学与工程学报 2022年第10期19卷 3055-3062页

作者：郭建博杨阳董芸秀陇东学院土木工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校黄土工程性质及工程应用省级重点实验室甘肃庆阳745000

目前,混凝土常用的受压应力—应变关系大多采用以强度峰值为界的分段表达形式。这种以强度峰值为界的表达形式将会给CFRP加固混凝土梁正截面受弯承载力计算带来麻烦,尤其是在多种材料共同工作时,计算分析过于复杂,将加大研究及实际应用... 详细信息

目前,混凝土常用的受压应力—应变关系大多采用以强度峰值为界的分段表达形式。这种以强度峰值为界的表达形式将会给CFRP加固混凝土梁正截面受弯承载力计算带来麻烦,尤其是在多种材料共同工作时,计算分析过于复杂,将加大研究及实际应用的工作量。为简化计算,根据混凝土受压应力-应变关系曲线的一般特征,以混凝土开裂为界,提出以混凝土开裂为界的应力-应变关系表达新方式,建议先直线后抛物线的组合方程式,混凝土出现裂缝前采用线弹性关系,开裂后采用二次函数曲线。将新方程用于CFRP外贴加固梁的不以混凝土压碎为破坏标志的弯曲破坏形态相应的承载力公式推导,给出相应的受弯承载力表达式。该计算式无需考虑混凝土的应变是否过了强度峰值,免去了以强度为界时的分段积分,因而可以采用统一的函数式进行计算,达到简化计算的目的,这样不仅考虑了混凝土的适应性,同时也可用作裂缝预判。此外还能减少受力全过程早期模拟的工作量。将采用新承载力公式计算的结果与实例中的试验结果对比分析,结果表明两者吻合较好,证明该曲线合理。

关键词：应力−应变曲线 CFRP外贴加固梁受弯承载力弯曲破坏

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横隔板弧形切口疲劳性能及构造研究

应用力学学报 2020年第5期37卷 2265-2273,I0030页

作者：郭建博陇东学院土木工程学院庆阳745000 甘肃省高校黄土工程性质与工程应用省级重点实验室庆阳745000

为提高柔性横隔板弧形切口的疲劳性能,确定其合理的构造型式,以某公路钢箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立了精细化的节段模型,进行了弧形切口的应力响应分析;基于热点应力法,采用IIW推荐的S-N曲线,结合P-M线性累计损伤律对弧形切口的疲... 详细信息

为提高柔性横隔板弧形切口的疲劳性能,确定其合理的构造型式,以某公路钢箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立了精细化的节段模型,进行了弧形切口的应力响应分析;基于热点应力法,采用IIW推荐的S-N曲线,结合P-M线性累计损伤律对弧形切口的疲劳寿命进行了评估;研究了目前常用的切口型式的受力对横隔板高度和厚度变化的敏感性。研究结果表明:原设计中横隔板与U肋相交焊缝末端处细节的疲劳寿命仅2.2年,弧形切口自由边的细节为无限寿命;对于几种常见切口型式,随着横隔板高度的增加,最大主拉应力呈先减小再增大的变化趋势,而最大主压应力呈单调增大趋势;高度一定时,随着横隔板厚度的增加,弧形切口的主应力均减小;若将原设计柔性横隔板的高度由450mm增加至650mm、将厚度由8mm增至10mm,可将弧形切口的最大主拉应力减小44.3%;将最大主压应力减小16.4%。

关键词：横隔板弧形切口疲劳裂纹热点应力疲劳寿命切口型式

青藏高原—黄土高原过渡带土壤抗冲性及影响因素

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水土保持研究 2025年第1期32卷 39-47页

作者：杜芳悦刘俊娥牛百成朱启明崔钦凯陕西师范大学地理科学与旅游学院青海师范大学地理科学学院青海省自然地理与环境过程重点实验室青海师范大学青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室

[目的]探究青藏高原—黄土高原过渡带土壤抗冲性及其影响因素，以期为该区域水土流失防治和生态建设提供科学依据。[方法]在青海省海南藏族自治州沙沟河流域的上、中、下游（样地1,样地2,样地3）,选取典型栗钙土和风沙土为研究对象，采... 详细信息

[目的]探究青藏高原—黄土高原过渡带土壤抗冲性及其影响因素，以期为该区域水土流失防治和生态建设提供科学依据。[方法]在青海省海南藏族自治州沙沟河流域的上、中、下游（样地1,样地2,样地3）,选取典型栗钙土和风沙土为研究对象，采用原状土冲刷法（2,3,4,5,6 L/min）进行土壤抗冲性试验，测定不同土壤抗冲性变化特征，研究土壤抗冲性对土壤理化性质、水动力条件等各因子的响应特征，并据此建立土壤抗冲性方程。[结果]3个样地冲刷强度都呈初期最大、随后减少再趋于平缓的趋势，土壤抗冲指数表现为样地1>样地3>样地2,径流含沙量与冲刷时间呈幂函数关系。3个样地土壤理化性质存在显著差异，容重、WSA>0.25 mm、有机质、平均重量直径和土壤抗冲指数均显著相关；对径流剪切力和土壤抗冲指数进行拟合，可用幂函数表达，R2均在0.98以上（p及平均重量直径、有机质和径流剪切力建立的3个土壤抗冲性方程，均有较好的拟合效果。

关键词：青藏高原—黄土高原过渡带土壤抗冲性理化性质径流剪切力

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硅藻土掺量与细度对沥青性能的影响研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第10期42卷 61-68页

作者：刘莉萍闫铁成杜婷郭建博陇东学院土木工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校黄土工程性质及工程应用省级重点实验室甘肃庆阳745000

硅藻土作为沥青及沥青混合料改性剂的研究已历时较长,为进一步给硅藻土在改性沥青的应用提出合理建议,采用动态剪切流变试验(DSR)、弯曲蠕变劲度试验(BBR)以及多应力蠕变恢复试验(MSCR)对不同硅藻土掺量与细度沥青胶浆性能进行研究,采... 详细信息

硅藻土作为沥青及沥青混合料改性剂的研究已历时较长,为进一步给硅藻土在改性沥青的应用提出合理建议,采用动态剪切流变试验(DSR)、弯曲蠕变劲度试验(BBR)以及多应力蠕变恢复试验(MSCR)对不同硅藻土掺量与细度沥青胶浆性能进行研究,采用傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)及扫描电镜试验(SEM)对硅藻土在沥青中的作用机理进行分析。试验结果表明:硅藻土掺量从10%增至20%、细度由200目增至800目范围内,硅藻土改性沥青胶浆高温抗永久变形能力随掺量和细度目数增加不断提升,但提升幅度逐渐降低;硅藻土对沥青低温性能起负面作用,在同一掺量条件下,硅藻土细度对低温性能的影响并不显著;硅藻土对沥青的改性效果主要取决于硅藻土的物理性质及二者之间的共混程度。研究结果表明,硅藻土可以有效改善沥青的高温性能,且对沥青的低温性能影响程度不大,综合考虑性能与经济性,建议硅藻土掺量为20%,细度选用500目。

关键词：道路工程硅藻土掺量细度沥青性能

基于响应曲面法硅藻土改性沥青混合料性能研究

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石河子大学学报（自然科学版） 2023年第3期41卷 306-310页

作者：刘莉萍杜婷郭建博陇东学院土木工程学院甘肃省高校黄土工程性质及工程应用省级重点实验室甘肃庆阳745000

为优化硅藻土改性沥青混合料配合比设计,基于曲面响应法,以油石比、硅藻土掺量和硅藻土细度3个因素为试验变量,以马歇尔稳定度、残留稳定度以及低温劈裂强度为响应指标,采用Box-Behnken模型进行沥青混合料试验设计,共17组试验方案;对试... 详细信息

为优化硅藻土改性沥青混合料配合比设计,基于曲面响应法,以油石比、硅藻土掺量和硅藻土细度3个因素为试验变量,以马歇尔稳定度、残留稳定度以及低温劈裂强度为响应指标,采用Box-Behnken模型进行沥青混合料试验设计,共17组试验方案;对试验结果进行回归分析,建立二次函数模型,分析3因素的最优配比。试验结果表明:当油石比为4.5%,且硅藻土的掺量和细度分别为20%和500目时,最终的响应指标马歇尔稳定度、残留稳定度及低温劈裂强度分别为15.55 kN、97%、4.13 kPa,所制备的沥青混合料能够符合甘肃陇东地区要求,且综合性能达到最优。硅藻土的掺入可有效提高沥青混合料的各项性能,其中以高温性能的提高最为显著;曲面响应法预测值与实际试验值之间最大误差未超过2.7%,表明曲面响应法模型能够较准确地预测三因素对沥青混合料性能影响的程度,将响应曲面法应用于硅藻土沥青混合料的设计及优化具有良好的适用性和优势。

关键词：响应曲面法油石比硅藻土掺量硅藻土细度路用性能

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车撞混凝土桥墩精细化建模方法

铁道科学与工程学报 2022年第6期19卷 1666-1674页

作者：刘莉萍刘万锋郭建博杜婷邓锷陇东学院土木工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校黄土工程性质及工程应用省级重点实验室甘肃庆阳745000 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

车桥碰撞属于典型的非线性动力过程,采用理论方法通常难以求解。有限元方法(Finite element method,FEM)是研究车桥碰撞问题的重要工具,但其前处理过程涉及参数及算法众多,实际操作极其繁杂。为提升研究者建模效率,同时提高模型计算精度... 详细信息

车桥碰撞属于典型的非线性动力过程,采用理论方法通常难以求解。有限元方法(Finite element method,FEM)是研究车桥碰撞问题的重要工具,但其前处理过程涉及参数及算法众多,实际操作极其繁杂。为提升研究者建模效率,同时提高模型计算精度,提出一种精细化建模方法,该方法操作步骤为:1)以实际工程为背景,建立完整车辆-桥梁碰撞模型,并进行验证;2)进行网格敏感性分析,选择合适网格尺寸,取得计算效率与精度的平衡;3)对重力荷载进行初始加载,避免桥墩产生P-delta效应。研究结果表明:该精细化建模方法能较好地还原真实事故情况,并且碰撞过程满足能量守恒定律,沙漏能仅为总能量的2.3%;网格尺寸为35 mm和50 mm时桥墩的损伤情况、碰撞力和最大位移均比较接近,100 mm网格桥墩产生的碰撞力和最大位移偏大;ANSYS/LS-DYNA软件默认加载方式下的桥墩轴力呈现幅度较大的波动,最大轴力比预期轴力高75%,采取的重力初始化方法能够在一定程度上消除ANSYS/LS-DYNA软件的固有弊端,避免P-delta效应。该精细化建模方法能有效实现车桥碰撞模拟,并且能够取得良好的精度,可为未来的研究者提供建模思路,提升建模效率。

关键词：有限元方法车桥碰撞接触算法网格尺寸重力荷载初始化

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车辆撞击下桥墩动力响应研究

铁道科学与工程学报 2021年

作者：李飞邓锷杨阳刘义康陇东学院土木工程学院甘肃省高校黄土工程性质及工程应用省级重点实验室中南大学土木工程学院

桥梁结构遭遇车辆撞击时很可能导致严重的桥梁倒塌和人员伤亡事故，并且带来恶劣的社会影响。为深入理解桥墩发生损伤机理，从而更好地指导桥墩的抗冲击设计。以一座三跨简支高速公路桥梁为工程依据，基于LS-DYNA动力有限元软件建立了... 详细信息

桥梁结构遭遇车辆撞击时很可能导致严重的桥梁倒塌和人员伤亡事故，并且带来恶劣的社会影响。为深入理解桥墩发生损伤机理，从而更好地指导桥墩的抗冲击设计。以一座三跨简支高速公路桥梁为工程依据，基于LS-DYNA动力有限元软件建立了高精度车桥碰撞模型，分析并讨论了桥墩受车辆撞击时的剪力、轴力、弯矩等动力响应。主要结论如下：（1）碰撞力时程曲线出现两个比较明显的峰值，分别由于引擎、货物与桥墩发生碰撞引起，货物比引擎碰撞引起的碰撞力小17.7%。这是因为当货物与桥墩发生撞击时车辆动能已经大幅度减小，从而引起较小的碰撞力。（2）桥墩主要损伤特征包括墩底冲切损伤、墩顶剪切损伤以及桥墩背面受拉损伤，而盖梁、承台等非被撞区域均不出现明显的损伤。（3）桥墩剪力弯矩剧呈现出剧烈的波动状态，且剪力和弯矩峰值均出现在墩底位置，二者组合引起墩底发生严重的弯剪损伤。（4）轴力沿桥墩高度方向呈凹槽状分布，墩顶和墩底轴力最大，中间截面的轴力相对较小。桥墩的瞬时轴力会达到正常运营轴力的2倍以上，严重威胁桥梁安全。

关键词：车桥碰撞损伤模式动力响应桥梁安全

Ensemble-SISPLS近红外光谱变量选择方法

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光谱学与光谱分析 2019年第4期39卷 1047-1052页

作者：李四海赵磊甘肃中医药大学信息工程学院甘肃兰州730000 甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室甘肃兰州730000

近红外光谱具有高维小样本的特点,变量选择是提高定量分析模型稳健性和可解释性的一种有效方法。确定独立筛选(SIS)是一种基于边际相关性的超高维数据变量选择方法,广泛用于基因微阵列数据的变量选择。SIS具有将数据维度降低至样本大小... 详细信息

近红外光谱具有高维小样本的特点,变量选择是提高定量分析模型稳健性和可解释性的一种有效方法。确定独立筛选(SIS)是一种基于边际相关性的超高维数据变量选择方法,广泛用于基因微阵列数据的变量选择。SIS具有将数据维度降低至样本大小规模的能力,其降维能力与LASSO相当,在相当宽泛的近似条件下,由于具有安全筛选性质,所有重要变量被保留的概率趋于1。基于确定独立筛选偏最小二乘(SIS-SPLS)的变量选择是一种迭代式的SIS变量选择方法,首先利用SIS方法完成光谱重要变量的初选;然后根据重要变量的边际相关性大小进行逐步前向选择:建立偏最小二乘回归模型,依据贝叶斯信息准则(BIC)确定最终的变量选择结果。SIS-SPLS以逐步前向选择的方式实现对重要变量的增量式筛选,随着潜变量个数的增加及因变量残差的逐步减小, SIS-SPLS方法选择的变量个数将趋于稳定。然而仅以边际相关性对变量重要性进行评价,当光谱变量个数远大于样本数时,该方法也存在选择的变量过多、变量选择结果不够稳健等问题。为进一步提高小样本情况下变量选择的稳健性,将集成学习引入SIS-SPLS方法之中,提出了一种集成SIS-SPLS变量选择方法(Ensemble-SISPLS)。该方法首先对校正集样本进行自助重采样,对采样得到的每一个校正子集分别使用SIS-SPLS方法进行变量筛选,通过投票机制并设置频次阈值对所有校正子集的变量选择结果进行集成,选择出现频次大于给定阈值的变量并建立偏最小二乘回归模型,计算5折交叉验证均方根误差。对频次阈值和潜变量个数两个关键参数使用网格搜索法进行优选,根据子模型的交叉验证均方根误差和变量个数对子模型性能进行综合评价,以最优子模型包含的变量作为最终的变量选择结果。分别在Corn数据集和当归数据集上进行变量选择实验,比较Ensemble-SISPLS, SIS-SPLS和UVE-PLS三种变量选择方法的性能。其中当归数据集共77个样本,样本采自甘肃岷县和渭源县,使用Nicolet-6700型近红外光谱仪扫描得到所有样本的近红外光谱并对当归中的阿魏酸含量进行预测。Ensemble-SISPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为22, 0.000 8和0.999 8; SIS-SPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为97, 0.007 3和0.998 8。Ensemble-SISPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为24, 0.018 1和0.996 3; SIS-SPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、 RMSEP和决定系数分别为38, 0.022 6和0.994 3。结果表明,该方法进一步提高了变量选择结果的稳健性和预测能力。Ensemble-SISPLS变量选择方法有效结合了SIS-SPLS较强的变量选择能力和集成学习良好的泛化能力,提高了变量选择的稳健性。此外,由于在子模型的预测能力和变量个数之间进行了折中,一定程度上减少了选择变量的个数,提高了模型的可解释性。

关键词：近红外光谱变量选择确定独立筛选偏最小二乘集成学习

甘肃河西走廊西大河中游湿地成因与保护对策研究

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冰川冻土 2017年第5期39卷 1157-1162页

作者：胡爱萍刘万锋李生永赵欣杨阳陇东学院土木工程学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校"黄土工程性质及工程应用"省级重点实验室甘肃庆阳745000 甘肃有色工程勘察设计研究院甘肃兰州730000

干旱的河西走廊永昌县境内分布有弥足珍贵的刘克庄、焦家庄、北海子、圣容寺等4块面积达20.38 km2的湿地,均分布于西大河中游的永昌盆地。湿地的形成是地貌-构造所控制的水文地质条件及地表水、地下水(泉水)相互转化共同作用的结果。受2... 详细信息

干旱的河西走廊永昌县境内分布有弥足珍贵的刘克庄、焦家庄、北海子、圣容寺等4块面积达20.38 km2的湿地,均分布于西大河中游的永昌盆地。湿地的形成是地貌-构造所控制的水文地质条件及地表水、地下水(泉水)相互转化共同作用的结果。受20世纪以来气候变暖趋势及人类过度开发利用水资源的影响,西大河中游湿地面积呈逐步减少的萎缩状态,目前较大的泉眼仅有879个,近30年来湿地面积减少40%以上。加强西大河上游祁连山径流形成区和水资源涵养区的生态环境保护,减少出山地表水的引用量,控制中游地下水开采量及地下水位,是保护有限湿地资源的主要对策措施。

关键词：湿地成因分析保护对策西大河干旱区