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基于经验模态分解与Tikhonov正则化的梁桥影响线识别方法

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振动工程学报 2025年第1期38卷 144-153页

作者：周宇尚稳齐吴德义狄生奎郑旭安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学建筑健康监测与灾害预防技术国家地方联合工程实验室安徽合肥230601 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 大连理工大学土木工程学院辽宁大连116023

挠度影响线、应变影响线能够完整地反映梁桥截面抗弯刚度,在获取梁桥实测时程响应过程中,车辆移动荷载作用下的梁桥响应掺杂了影响线信息和结构动力成分,并受到加载车辆的多轴效应干扰。为准确识别梁桥结构影响线,通过经验模态分解剔除... 详细信息

挠度影响线、应变影响线能够完整地反映梁桥截面抗弯刚度,在获取梁桥实测时程响应过程中,车辆移动荷载作用下的梁桥响应掺杂了影响线信息和结构动力成分,并受到加载车辆的多轴效应干扰。为准确识别梁桥结构影响线,通过经验模态分解剔除梁桥实测数据中的动力成分,得到含有车辆多轴效应的梁桥准静态响应数据,结合采样频率与车辆轴距,建立了影响线识别的数学模型,将车辆多轴效应转化为单位集中荷载,进而采用Tikhonov正则化方法准确解得梁桥影响线的稳定解。通过建立1/2双轴车过简支梁桥与三跨变截面连续梁桥的数值仿真模型,提取车辆不同移动速度下简支梁桥跨中和三跨连续梁桥中跨跨中的挠度、应变时程响应,验证了基于经验模态分解与Tikhonov正则化识别梁桥影响线方法的可行性与有效性,准确地识别了梁桥结构算例的挠度影响线、应变影响线,并通过建立误差指标定量评价了影响线识别效果。研究还发现,梁桥影响线的识别效果随加载车辆速度的增大而降低。

关键词：桥梁工程移动荷载影响线识别经验模态分解 Tikhonov正则化

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基于LSTM-SSA-BDLM的桥梁结构变形性能动态预测与预警

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第1期53卷 26-34页

作者：屈广孙利民辛公锋同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 山东省高速公路技术和安全评估重点实验室山东济南250098

掌握桥梁结构预期行为可以提早识别潜在的结构问题或失效模式。提出了一种新型的基于长短期记忆网络(LSTM)的桥梁结构性能动态预测框架。研究采用Block Maxima(BM)方法从每小时监测数据中提取挠度极值,作为评估桥梁安全性能的关键指标... 详细信息

掌握桥梁结构预期行为可以提早识别潜在的结构问题或失效模式。提出了一种新型的基于长短期记忆网络(LSTM)的桥梁结构性能动态预测框架。研究采用Block Maxima(BM)方法从每小时监测数据中提取挠度极值,作为评估桥梁安全性能的关键指标。该方法通过对具有周期性的挠度极值序列进行滑动窗口LSTM预测,结合奇异谱分析(SSA)和考虑误差更新的贝叶斯动态线性模型(BDLM),有效地提取了由环境因素引起的长期趋势和周期性挠度变化。这一过程有效降低了噪声的影响,同时保留了车辆荷载效应的关键信息。在实际工程案例中的三组监测数据应用表明,该方法在预测精度上相较于滑动窗口LSTM和BDLM方法有显著提升。此外,还提出了一种基于极值理论的动态预警阈值设定方法,有效避免了静态预警指标的局限性,并利用预测结果的置信区间实现了提前预警。

关键词：结构性能结构预期行为长短期记忆网络挠度预警

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公路桥梁承载能力检测评定技术进展

中国公路学报 2025年第1期38卷 129-143页

作者：伊廷华郑旭杨东辉李宏男大连理工大学土木工程系北京建筑大学土木与交通工程学院湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室

承载能力是反映公路桥梁服役性能的关键指标，其可靠评定可为桥梁安全风险预判提供基础，并为加固改造等科学决策提供依据。首先从评定目标和方法2个方面深度剖析了桥梁承载能力评定的内涵，介绍了中美两国承载能力评定技术标准的发展... 详细信息

承载能力是反映公路桥梁服役性能的关键指标，其可靠评定可为桥梁安全风险预判提供基础，并为加固改造等科学决策提供依据。首先从评定目标和方法2个方面深度剖析了桥梁承载能力评定的内涵，介绍了中美两国承载能力评定技术标准的发展历程；阐述了验证荷载试验和诊断荷载试验技术的实施方法和评定原理，验证荷载试验可直接判断桥梁承载能力是否满足要求，而诊断荷载试验因反映桥梁信息多、实施方便快捷等优势应是未来重点发展方向；对比了各国规范中承载能力分析检算评定理论，归纳了结构直接检测、状态参数映射和时变劣化模型预测3类抗力修正方法，从荷载和桥梁分析模型两方面阐述了桥梁实际荷载效应的修正方法，分析了各国规范中规定的桥梁评定目标可靠度，英、美规范通过折减设计分项系数的方式建立了多水准评定目标可靠度，值得中国评定规范借鉴；并从测试方法、评定理论与技术装备3个方面对桥梁承载能力评定的未来发展方向进行了展望。

关键词：桥梁工程承载能力综述荷载试验分析检算可靠度

基于岩碴比表面积的完整岩体TBM破岩效率分析

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 456-468页

作者：闫长斌石雨萱李严李庆民刘永胜吴遁郑州大学土木工程学院河南郑州450001 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003 中国铁建水下隧道工程实验室山东济南250101 盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001

岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径... 详细信息

岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径分布规律的比表面积计算方法,准确计算了不同粒径分布条件下岩碴比表面积的真实值。结合岩碴新表面理论指标对岩碴比表面积计算结果进行验证,同时分析了岩碴比表面积与TBM破岩效率之间的内在联系。研究结果表明:随着岩碴粒径增大,岩碴的球形度和扁平度逐渐减小、伸长度逐渐增大。总体上,岩碴的伸长度越大、扁平度和球形度越小,粗糙度指数就越大,TBM破岩效率越高。采用积分的方法,利用表面积预测函数与累积分布函数可计算得到岩碴试样比表面积真实值且分析发现其数据可近似表示单位质量岩体破碎后新增表面积的大小。岩碴比表面积SW与新表面理论指标Sa之间具有较好的线性相关性,可以相互验证其准确性与合理性,但相比新表面理论指标Sa,比表面积SW具有更清晰的物理意义和更为直观的数字结果。岩碴比表面积随TBM掘进比能、贯入度指数增加而增大,随粗糙度指数增大而减小,即岩碴比表面积可较好地描述岩石破碎程度及能量消耗,岩碴比表面积越大,岩碴就越破碎,TBM破岩效率越低。

关键词： TBM 岩碴破岩效率三维扫描形态特征比表面积

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带扇叶形锚固板钢筋机械锚固性能试验研究

工程力学 2025年第1期42卷 74-82页

作者：吴琛姚鹏飞陈真锋邓芬福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 锦曦控股集团有限公司福州350017

为避免型钢混凝土节点钢筋锚固时导致的大量型钢穿孔或钢筋焊接,设计一种新型扇叶形锚固板,并通过带扇叶形锚固板钢筋中心拔出试验,分析锚固板形式、钢筋直径、锚固长度对带锚固板钢筋机械锚固性能的影响。试验结果表明:带扇叶型锚固板... 详细信息

为避免型钢混凝土节点钢筋锚固时导致的大量型钢穿孔或钢筋焊接,设计一种新型扇叶形锚固板,并通过带扇叶形锚固板钢筋中心拔出试验,分析锚固板形式、钢筋直径、锚固长度对带锚固板钢筋机械锚固性能的影响。试验结果表明:带扇叶型锚固板钢筋可避开抗剪栓钉,具有施工方便的优点,同时拥有良好的锚固性能;当钢筋锚固长度为5d~7d时,发生混凝土劈裂破坏,当锚固长度为8d~12d时,发生钢筋拉断破坏,且钢筋的锚固系数大于1.25,具有良好的锚固性能;带扇叶形锚固板钢筋极限粘结强度随钢筋直径、钢筋锚固长度增大而减小,建议钢筋的锚固长度取为8d;提出了适用于带扇叶形锚固板钢筋极限粘结强度的计算公式,能较准确地反映扇叶形锚固板对混凝土产生的挤压和劈裂作用。

关键词：扇叶型锚固板中心拔出试验机械锚固性能极限粘结强度型钢混凝土节点

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考虑支护要素承载特性的围岩变形控制研究

地下空间与工程学报 2025年第01期21卷 236-246页

作者：姚志雄周岐窗郑国文地下工程福建省高校重点实验室福建省土木工程新技术与信息化重点实验室中建一局集团第一建筑有限公司中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司

为探讨支护承载及变形控制特性，基于综合考虑钢拱架、喷射混凝土、超前加固等支护承载特性的支护-围岩耦合作用力学模型，构建了5种计算类型共35种工况，并结合某工程算例详尽分析不同支护形式、支护刚度及支护时机等对围岩变形的影响... 详细信息

为探讨支护承载及变形控制特性，基于综合考虑钢拱架、喷射混凝土、超前加固等支护承载特性的支护-围岩耦合作用力学模型，构建了5种计算类型共35种工况，并结合某工程算例详尽分析不同支护形式、支护刚度及支护时机等对围岩变形的影响规律。结果表明：隧道支护对掌子面前后方围岩变形具有较好控制作用，超前支护+初期支护的联合支护效果更佳，且这种控制具有空间效应；单一支护或多种支护协调的联合支护均可达到相同的变形控制效果，这取决于各支护要素的刚度匹配；钢拱架作为一种刚性的能立即、主动承担荷载的支护结构，在分担压力、控制变形方面较喷射混凝土更具优势，超前支护+钢拱架的联合支护效率更高。支护越早施作，围岩变形越早进入可控状态，效果越佳；有超前支护作用，围岩变形对支护时机的敏感性相对较低，因此针对复杂隧道工程，提前施作超前支护是弥补初期支护施作不到位、降低施工风险的重要措施。本研究从理论上阐明了支护结构之间合理的刚度匹配性是应力协调、围岩稳定的关键。

关键词：隧道工程钢拱架围岩变形特性联合支护支护时机

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加筋折叠壳静力弯曲的移动最小二乘无网格法

计算力学学报 2025年第1期42卷 106-114页

作者：陈卫彭林欣南华大学土木工程学院衡阳421001 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

可展结构体系中的折板结构凭借高刚度-重量比、易拼接成型等特点,已广泛应用于实际结构工程中。相比折板而言,折壳具有几何形状多变、外观优美等特点。此外,加筋板壳结构中的筋条可以采用基于欧拉-伯努利梁(EBT)和铁木辛柯梁(TBT)理论... 详细信息

可展结构体系中的折板结构凭借高刚度-重量比、易拼接成型等特点,已广泛应用于实际结构工程中。相比折板而言,折壳具有几何形状多变、外观优美等特点。此外,加筋板壳结构中的筋条可以采用基于欧拉-伯努利梁(EBT)和铁木辛柯梁(TBT)理论框架下的计算方法。然而,当筋条跨高比达到一定限度时,EBT和TBT则不再满足工程精度需求。本文通过将筋条视为基于3D连续壳理论的长条形板或曲板,提出一种求解加筋折叠壳静力弯曲问题的移动最小二乘无网格法。首先,基于3D连续壳理论,通过映射技术将随动坐标系上的二维无网格节点信息映射到三维壳体中,采用移动最小二乘近似对曲面几何及位移场拟合,根据最小势能原理,推导出壳静力弯曲的离散方程;其次,采用完全转换法对离散方程进行修正;将经过修正后各壳的刚度矩阵和载荷列阵转换到整体坐标系上;最后,通过子结构法叠加得到整个加筋折叠壳结构的离散方程。通过折板壳、加筋板、加筋壳四个数值算例,将本文计算结果与ABAQUS有限元解进行对比,验证了本文方法计算加筋折叠壳静力弯曲的收敛性及准确性。

关键词： 3D连续壳理论移动最小二乘近似加筋壳折壳静力弯曲

基于二维卷积神经网络的结构加速度数据异常检测研究

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建筑科学与工程学报 2025年第1期42卷 112-120页

作者：麻胜兰钟建坤刘昱昊郑翔福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福建福州350118 厦门第一建筑工程集团有限公司福建厦门361004

为提高结构加速度数据异常检测的效率和准确率,提出基于二维卷积神经网络(2D-CNN)的结构加速度数据异常检测方法。通过二维桁架数值模型验证了所提方法的有效性,并研究了2D-CNN卷积层数和加速度噪声水平对数据异常检测效果的影响。结果... 详细信息

为提高结构加速度数据异常检测的效率和准确率,提出基于二维卷积神经网络(2D-CNN)的结构加速度数据异常检测方法。通过二维桁架数值模型验证了所提方法的有效性,并研究了2D-CNN卷积层数和加速度噪声水平对数据异常检测效果的影响。结果表明:提出的结构加速度数据异常检测方法能快速准确区分加速度数据异常类型,异常检测的准确率可达97%以上;对于包含信息复杂、数据规模大的样本,采用4层以上的2D-CNN有助于提高加速度数据异常检测的准确率,采用5层卷积层的2D-CNN对数据异常辨识精度可达98%;当加速度信噪比大于1时,数据异常检测准确率均在90%以上,当加速度信噪比为10时,准确率在97%以上,所提方法具有良好的容噪性和鲁棒性;采用2D-CNN的数据异常检测方法可为传感器网络的有效运行提供技术支持。

关键词：结构健康监测二维卷积神经网络桁架结构深度学习加速度数据异常检测

基于世界遗产桥梁真实性原则的闽浙木拱廊桥保护措施研究

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世界桥梁 2025年第1期53卷 108-115页

作者：陈舒洁 Antonio Candeias 陈宝春逄博如福建理工大学建筑与城乡规划学院福建福州350108 中国葡萄牙文化遗产保护科学“一带一路”联合实验室江苏苏州215000 福州大学土木工程学院福建福州350108 武夷山市文物与文化遗产保护中心福建武夷山354399

闽浙木拱廊桥是目前唯一列入我国“世界文化遗产预备名录”的历史桥梁群。针对频发的火毁事故带来的巨大损害及防火与火灾后重建等问题,对遗产桥梁的真实性原则进行深入分析,并结合世界遗产桥梁西班牙比斯开桥、波黑莫斯塔尔桥和著名历... 详细信息

闽浙木拱廊桥是目前唯一列入我国“世界文化遗产预备名录”的历史桥梁群。针对频发的火毁事故带来的巨大损害及防火与火灾后重建等问题,对遗产桥梁的真实性原则进行深入分析,并结合世界遗产桥梁西班牙比斯开桥、波黑莫斯塔尔桥和著名历史桥梁日本锦带桥、瑞士教堂桥的保护与重建实例,对闽浙木拱廊桥防火和重建等与真实性高度相关的问题进行分析,提出关键保护措施。结果表明:遗产桥梁保护的真实性原则应着重于其核心价值和功能性。闽浙木拱廊桥涂覆透明的防火涂料、在桥墩上砌筑防火分区隔离墙等有效的防火措施,属于非核心部分的改变,对遗产的真实性不造成实质损害,应深入开展技术研究并逐步推广应用;重建、重修是闽浙木拱廊桥保护不可或缺的手段,必要且合适的重建有利于其遗产价值的保护,应在继续传承好“原工艺”的基础上,不断完善重建中的“原设计”和“原材料”,并挖掘和赋予新的遗产意义和价值。闽浙木拱廊桥保护的重点应在其特殊结构、建造工艺、多重功能等核心价值,灵活应用传统技艺和现代技术,保护桥梁核心价值要素的真实性,并尽可能延长使用寿命。

关键词：闽浙木拱廊桥世界遗产桥梁遗产真实性防火重建保护措施

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