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界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱抗剪性能研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 142-149页

作者：程军许志坤吴庆雄袁辉辉福州大学土木工程学院福建福州350116 工程结构福建省高校重点实验室福建福州350116 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116

为研究界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱的抗剪性能,以环向钢筋的布置间距和直径为研究参数,对6根叠合柱试件进行了横向剪切静力试验和数值模拟,分析了各参数对试件的破坏过程、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线以及抗剪承载力的影响规... 详细信息

为研究界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱的抗剪性能,以环向钢筋的布置间距和直径为研究参数,对6根叠合柱试件进行了横向剪切静力试验和数值模拟,分析了各参数对试件的破坏过程、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线以及抗剪承载力的影响规律。研究结果表明:界面环向钢筋布置方案不同的叠合柱试件破坏形态基本相同,均发生斜压破坏;试件的受力过程可划分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段和破坏阶段四个阶段;随着界面环向钢筋布置间距的减小,试件的抗剪承载力提高显著,最大增幅达22%;增大界面环向钢筋的直径可提高试件的抗剪承载力,但作用效果有限,最大增幅仅为6.1%。通过试验数据对有限元模型的有效性进行验证,并进一步分析了不同阶段有限元模型的应力状态,明确了此类叠合柱的受剪机理。

关键词：钢管混凝土叠合柱界面环向钢筋抗剪性能试验研究有限元分析

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钢管混凝土KK型节点应力集中系数计算方法

土木工程学报 2024年

作者：陈康明樊林杰杨益伦吴庆雄罗健平缪承谕福州大学土木工程学院福州大学福建省高校工程结构重点实验室福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室

为研究钢管混凝土KK（CFST-KK）型节点应力集中系数（SCF）计算方法，开展了CFST-KK型节点模型试验和实体有限元分析，通过试验与有限元结果对比分析验证了有限元模型正确性；通过有限元参数分析揭示了CFST-KK型节点SCF的敏感性以及管... 详细信息

为研究钢管混凝土KK（CFST-KK）型节点应力集中系数（SCF）计算方法，开展了CFST-KK型节点模型试验和实体有限元分析，通过试验与有限元结果对比分析验证了有限元模型正确性；通过有限元参数分析揭示了CFST-KK型节点SCF的敏感性以及管内混凝土的影响机理；探讨了现有相贯管节点SCF计算方法的适用性，基于节点刚度推导得到钢管KK（CHS-KK）型节点SCF计算方法，基于变形相似原则并考虑管内混凝土与主管管壁的剥离变形作用，提出了CFST-KK型节点SCF计算方法。结果表明：有限元模型最大误差为8.0%，具有良好的精度；计算CFST-KK型节点SCF时，可只考虑轴力和面内弯矩的作用而忽略面外弯矩的作用；主管径厚比对CFST-KK型节点SCF的影响最为显著，主管内填混凝土可提升主管管壁整体径向刚度，使CFST-KK型节点SCF减小28.5%～48.9%；采用现有相贯管节点SCF计算方法计算CFST-KK型节点SCF时均存在较大误差；扩展有限元参数分析验证了本文提出的CHS-KK和CFST-KK型节点SCF计算方法具有良好的精度且计算结果偏于安全。

关键词：钢管混凝土KK型节点应力集中系数计算方法有限元分析理论推导

外包UHPC钢管混凝土叠合中长柱偏压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第9期 76-88页

作者：吴庆雄许志坤程军袁辉辉秦志清福州大学土木工程学院福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福州大学工程结构福建省高校重点实验室福建省交通规划设计院有限公司

为研究外包超高性能混凝土钢管混凝土叠合中长柱(简称“UC-CFST中长柱”)的偏压性能，以偏心率(0.52、1.04)和长细比(7.22～44.74)为主要参数，进行了18个UC-CFST中长柱的偏压性能试验，得到其破坏模式和偏压性能指标。结果表明：随着... 详细信息

为研究外包超高性能混凝土钢管混凝土叠合中长柱(简称“UC-CFST中长柱”)的偏压性能，以偏心率(0.52、1.04)和长细比(7.22～44.74)为主要参数，进行了18个UC-CFST中长柱的偏压性能试验，得到其破坏模式和偏压性能指标。结果表明：随着偏心率和长细比的增加，UC-CFST中长柱的破坏模式由材料强度破坏转变为失稳破坏，承载力显著降低；长细比不大于21.03的中长柱试件均表现出明显的材料强度破坏特征，小偏心受压试件的近载侧钢筋、钢管先发生受压屈服，大偏心受压试件的受拉区UHPC外包层开裂、钢管受拉屈服，在达到峰值荷载时大、小偏心受压试件的受压区UHPC均被压碎；长细比大于35.26的中长柱试件表现为弹塑性失稳破坏，长细比介于21.03～35.26之间时为塑性失稳破坏。同时，进一步研究了GB/T 51446—2021《钢管混凝土混合结构技术标准》建议的钢管混凝土叠合柱弯矩增大系数法计算UC-CFST中长柱偏压承载力的适用性，发现该方法会明显高估UC-CFST中长柱的偏压承载力。为此，结合UC-CFST中长柱的受力特点，推导得到了可用于计算UC-CFST中长柱偏压承载力的改进弯矩增大系数法，其计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：钢管混凝土叠合柱超高性能混凝土长细比偏心率偏压试验承载力

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一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法

中国电机工程学报 2024年

作者：陈飞雄吴鸿斌邵振国颜熙颖陈冰数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大... 详细信息

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大量非线性噪声元近似处理带来的区间误差过度扩张。该法递归求解至原始噪声元的二阶项系数，并将高阶项计算转化为功率误差噪声元系数的求取与计算，在避免计算冗余问题的同时，保证仿射潮流解的完备性。同时，提出一种高阶仿射与区间的转换方法，利用复仿射多边形辅助噪声元取值，实现含高阶噪声元的仿射-区间转换。通过多个测试系统的仿真计算，验证了所提方法具有更优的收敛性和更低的保守性。

关键词：不确定性仿射潮流保守性递归求解

基于时域嵌入的电-气互联系统仿射动态能流算法

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中国电机工程学报 2024年

作者：陈飞雄张河邵振国吴鸿斌胡昆熹数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

电-气互联系统是提高能源利用效率、实现能源清洁化利用的重要载体。在不确定性愈发复杂交错、影响日益增强的背景下，如何量化分析电-气动态传输过程中的不确定性传递成为亟待解决的问题。为此，提出基于时域嵌入的电-气互联系统仿射... 详细信息

电-气互联系统是提高能源利用效率、实现能源清洁化利用的重要载体。在不确定性愈发复杂交错、影响日益增强的背景下，如何量化分析电-气动态传输过程中的不确定性传递成为亟待解决的问题。为此，提出基于时域嵌入的电-气互联系统仿射动态能流算法，揭示不确定因素对电-气互联系统动态过程的影响机理。首先，基于仿射算术表征不确定因素，构建电-气互联系统仿射动态能流模型。在此基础上，通过时域嵌入重构仿射微分方程组，将仿射微分方程组求解问题转换为能流状态量泰勒幂级数系数递归计算问题，进而递归求解得到仿射能流关于时间的显式表达式。接着，为提升计算效率并降低保守性，提出基于噪声元动态校正的多时段计算方法，获取连续时域的仿射动态能流分布。仿真结果验证了所提算法能够从时间维度量化分析源荷不确定性的传递影响，具有精度高、保守度低与计算效率高等优势。

关键词：电-气互联系统动态能流计算仿射算术全纯嵌入法

基于轻量化网络与迁移学习的桥梁水下桩墩结构表观病害轮廓提取

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中国公路学报 2024年第2期37卷 88-99页

作者：王威姜绍飞宋华霖李朋泽王圣贤苏振恒福州大学土木工程学院福建福州350108 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350108

水下桩墩作为桥梁结构的重要组成部分,由于其所处复杂的水文环境,通常会在其表面产生各种表观病害。现有的光学检测方法存在2个方面的问题:①水下图像模糊不清,色彩严重失真;②无法定量化识别病害尺寸大小,且检测效率低。针对这些问题,... 详细信息

水下桩墩作为桥梁结构的重要组成部分,由于其所处复杂的水文环境,通常会在其表面产生各种表观病害。现有的光学检测方法存在2个方面的问题:①水下图像模糊不清,色彩严重失真;②无法定量化识别病害尺寸大小,且检测效率低。针对这些问题,提出了图像融合增强算法与深度学习模型相结合的水下桩墩表观病害轮廓提取方法。首先,提出了一种基于点锐度权重的图像像素级融合算法,不仅能够融合2种单一增强图像,而且在保证有效色彩校正的同时还能显著提高图像的对比度。其次,对DeepLabv3+语义分割网络模型进行轻量化改进,使其保证精度的情况下,尽可能降低模型所需的权重参数量;随后采用陆上建筑结构中的表观病害公开数据集训练主干特征提取网络层,并采用迁移学习方法将其运用到目标域的检测任务中。最后,利用水下试验与实际工程采集到的图像数据集对轻量化改进模型进行训练,建立起水下桩墩表观病害轮廓提取模型,然后对其进行验证与测试,并从3个方面进行了比较与讨论,即与其他5种常用算法的比较、图像融合前后的检测结果以及噪声影响,验证了所提出改进方法的鲁棒性和有效性。结果表明:提出的图像融合增强算法可以有效地增强病害图像轮廓的细节特征,且所提的轻量化改进模型不仅具有最高的识别精度,还能够保持较高的检测效率与鲁棒性,适合植入小型水下机器人中用于实际桥梁结构的水下桩墩表观病害轮廓的实时化、定量化检测。

关键词：桥梁工程水下结构检测轻量化网络迁移学习桥梁结构水下桩墩表观病害

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综合能源系统建模与能流计算方法研究综述

高电压技术 2024年第4期50卷 1376-1391页

作者：陈飞雄颜熙颖邵振国李壹民郑翔昊张河数字能源福建省高校重点实验室(福州大学) 福州350108 国网福建省电力有限公司泉州供电公司泉州362000

围绕综合能源系统的能流计算问题,从网络模型及求解、不确定性能流分析方法2个层面综述了各类能流计算方法。首先,在综合能源系统网络特性建模方面,讨论了偏微分方程模型、动态特性模型和稳态特性模型及其求解方法。其次,归纳了应对系... 详细信息

围绕综合能源系统的能流计算问题,从网络模型及求解、不确定性能流分析方法2个层面综述了各类能流计算方法。首先,在综合能源系统网络特性建模方面,讨论了偏微分方程模型、动态特性模型和稳态特性模型及其求解方法。其次,归纳了应对系统外部输入不确定性的概率和区间2类传统能流分析方法,以及概率-区间混合不确定性能流分析方法。最后,从工程应用角度分析当前综合能源系统能流计算的难点与热点,进而对其发展方向进行展望。

关键词：综合能源系统网络特性模型能流计算不确定性分析方法概率-区间方法

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不同密度下相邻植被群的水流结构发展特性

工程科学与技术 2024年第3期56卷 189-196页

作者：蒋北寒杨洋蔡枫胡朝阳岳逸超福州大学土木工程学院福建福州350116 福建省水动力与水工程重点实验室福建福州350000

植被群是河流动力系统的基本组成要素,通常成群存在于河道中,相邻植被群之间相互作用,对河道水流结构产生影响。本文采用均匀圆柱体木棍模拟刚性植株,交错排列组成疏密不同的圆形植被群,并排布置于水槽中,研究不同密度下相邻植被群的水... 详细信息

植被群是河流动力系统的基本组成要素,通常成群存在于河道中,相邻植被群之间相互作用,对河道水流结构产生影响。本文采用均匀圆柱体木棍模拟刚性植株,交错排列组成疏密不同的圆形植被群,并排布置于水槽中,研究不同密度下相邻植被群的水流结构特性。试验结果表明:与单一植被群相比,水流流经并排植被群时,其结构呈现不一样的特点,据此提出相邻植被群的水流结构纵向发展分区:上游调整区、内部调整区、内外剪切层发展区、尾流融合区以及流速恢复区。流速自植被群上游某一断面开始减小,并一直持续至植被群前端,流速减幅随植被群密度增大而增大,此区域为上游调整区;植被群密度对上游调整区长度无显著影响。流经植被区时,单植中心线流速进一步减小,两植中心线流速迅速增加,此区域为内部调整区;该区域内植被群密度越大,单植中心线流速减幅越大。植被群下游,单植中心线流速自植被群末端沿程减小,直至产生流速最小值,此区域为内外剪切层发展区;单植中心线最小流速随植被群密度增大而减小并趋于0,内外剪切层发展长度L_(1)随植被群密度增大先减小后趋于稳定。两植中心线流速在植被群末端出现最大值,随后沿程减小,在距离植被群末端L_(m)处出现最小值,植被群密度越大,两植中心线最大流速越大,两植中心线最小流速及L_(m)越小。定义(L_(m)-L_(1))为尾流融合区,此区域内单植中心线流速沿程增加,在L_(m)处与两植中心线流速相等,此时两个外剪切层相遇,左右植被群尾流在横向掺混的作用下,融合成一个大的尾流结构。本文还提出了出流流速、最小尾流流速及两植中心线最小流速的计算公式。

关键词：相邻植被群植被密度流速水流结构发展尾流

考虑灵活性供需平衡的新型电力系统长短期储能联合规划

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电网技术 2024年

作者：刘丽军黄伟东陈泽楷蒋怡晴黄俊强陈飞雄数字能源福建省高校重点实验室(福州大学) 福州大学电气工程与自动化学院

随着可再生能源渗透率的不断提高，以电化学储能为代表的短期储能技术将难以满足新型电力系统消纳可再生能源的需求，与此同时，灵活性也将成为系统运行特性的核心和关键。因此，提出了一种考虑灵活性供需平衡的长短期储能联合规划方法... 详细信息

随着可再生能源渗透率的不断提高，以电化学储能为代表的短期储能技术将难以满足新型电力系统消纳可再生能源的需求，与此同时，灵活性也将成为系统运行特性的核心和关键。因此，提出了一种考虑灵活性供需平衡的长短期储能联合规划方法。首先，针对不同时间尺度储能技术的特点，统筹短时功率和长期能量的双重调节，考虑灵活性供需平衡并结合价格型需求响应机制，建立了以系统年化综合成本最低为优化目标的长短期储能联合规划模型。其次，为简化问题规模，利用深度卷积嵌入聚类算法在各月份提取典型场景重新刻画全年时序，并通过风光储容量规划和灵活性校验两个阶段的迭代优化求解模型。最后，以中国东部某地区为算例，验证了所提规划方法在兼顾未来可再生能源高渗透的新型电力系统规划经济性和运行灵活性方面的有效性。

关键词：高比例可再生能源新型电力系统长短期储能联合灵活性深度嵌入聚类风光储容量规划