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基于天牛须遗传杂交算法的张拉整体结构吸能优化研究

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：冯晓东沈军郑亦汶赵文雁刘贺平绍兴文理学院土木工程学院浙江大学建筑工程学院哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院哈尔滨工程大学机电工程学院

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应... 详细信息

为探究影响多自应力模态张拉整体结构吸能性能的因素，制定此类结构合理的吸能优化策略，采用天牛须遗传杂交算法分阶段对其开展优化研究。第一阶段中根据张拉整体结构的找形分析理论并匹配构件的单边属性，找寻可使结构成形的初始自应力。第二阶段中以竖向荷载下结构可吸收的最大能量为目标函数，结合拉索松弛及塑性破坏、压杆屈曲和构件碰撞等约束条件，建立约束优化模型。结果表明，对于独立的空间18杆36索张拉整体结构与拼接的复杂张拉整体结构，当联合优化体系的预应力水平和分布时，吸能效果可分别提升约156.88%和50.75%，验证了算法的有效性。

关键词：张拉整体结构找形分析预应力分布预应力优化天牛须搜索算法共旋坐标法应变能吸能性能

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冲刷环境对桥墩冲刷空间形态影响的仿真分析

哈尔滨工业大学学报 2016年第3期48卷 108-114页

作者：熊文姚浩 CAI C.S. 叶见曙东南大学交通学院南京210096 路易斯安那州立大学土木与环境工程系美国路易斯安那州巴吞鲁日70803

为研究环境对桥墩冲刷的影响,基于K-ε湍流模型建立了桥墩冲刷及冲刷环境数值仿真模型.对其三维仿真建模过程中的4个关键问题分别进行深入研究并提出优选的解决方法,特别关注三维边界条件的动态更新以及计算收敛性的算法改进.进而利用**... 详细信息

为研究环境对桥墩冲刷的影响,基于K-ε湍流模型建立了桥墩冲刷及冲刷环境数值仿真模型.对其三维仿真建模过程中的4个关键问题分别进行深入研究并提出优选的解决方法,特别关注三维边界条件的动态更新以及计算收敛性的算法改进.进而利用***经典实验对提出的桥墩冲刷精细化仿真方法从空间形态的角度进行多方面准确性验证.最后基于该精细化仿真方法,对CFD计算软件Fluent二次开发,进行精细化参数分析.计算结果表明:桥墩尺寸与最大冲刷深度以及流速与最大冲刷深度均存在近似线性关系,选择合适的桥墩形式、降低桥墩有效宽度、降低墩前水流流速以及选择合适的水流深度均可明显降低桥墩冲刷深度.不同冲刷环境参数取值对桥墩冲刷空间形态所产生的不同影响可以为桥墩主动抗冲刷设计与选型提供合理的理论基础与依据.

关键词：桥墩冲刷仿真建模几何参数流场形态参数参数分析抗冲刷设计

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

基于谐波合成法的大涡模拟脉动风场生成方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2015年第11期42卷 64-71页

作者：沈炼韩艳蔡春声董国朝长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 路易斯安那州立大学土木与环境工程美国路易斯安那州巴吞鲁日70803

为准确模拟大涡模拟入口处的脉动信息,在充分考虑脉动风场的功率谱、相关性、风剖面等参数前提下,运用谐波合成方法生成了满足目标风场湍流特性的随机序列数,通过对FLUENT软件平台进行二次开发,将生成的随机序列数赋给大涡模拟的入口边... 详细信息

为准确模拟大涡模拟入口处的脉动信息,在充分考虑脉动风场的功率谱、相关性、风剖面等参数前提下,运用谐波合成方法生成了满足目标风场湍流特性的随机序列数,通过对FLUENT软件平台进行二次开发,将生成的随机序列数赋给大涡模拟的入口边界,从而实现了大涡模拟的脉动输入.基于风洞试验数据,分别建立了两种模拟脉动风场的数值模型,一为没有任何障碍物的空风洞,运用谐波合成方法生成的随机序列数作为入口边界来生成脉动信息;二为与真实风洞一致的尖劈粗糙元风洞,采用平均风作为入口边界,利用尖劈粗糙元对风场的扰动来产生脉动信息.通过对比两种数值模型发现:基于谐波合成方法生成的脉动风场可作为大涡模拟的入口边界,可为大涡模拟脉动入口研究提供参考.

关键词：大涡模拟谐波合成数值模拟脉动风场

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基于混合监测理论的桥梁全局响应重构方法

振动与冲击 2025年第03期44卷 107-114页

作者：孙海彬李轶贤孙利民同济大学土木工程学院香港理工大学环境与土木工程系

卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)和最大化后验概率法(maximum a posteriori, MAP)是结构荷载识别中常见的两类广义贝叶斯滤波算法，KF法计算效率高但数值稳定性较差，MAP法适用性强却需要复杂的矩阵求逆运算，加之这两类方法对荷载形式... 详细信息

卡尔曼滤波(Kalman filter, KF)和最大化后验概率法(maximum a posteriori, MAP)是结构荷载识别中常见的两类广义贝叶斯滤波算法，KF法计算效率高但数值稳定性较差，MAP法适用性强却需要复杂的矩阵求逆运算，加之这两类方法对荷载形式和测点布置的苛刻要求，目前仅适用于简单荷载的识别。为此，该研究提出了针对任意分布式荷载的贝叶斯全局响应重构方法，从在线和离线两个角度改进了现有方法。针对在线KF方法，该研究从结构动力特性中导出等效荷载向量来降低未知荷载的维度，得到满足可控性条件的等效系统模型，并采用输入状态联合估计方法同时识别等效荷载和全局响应。针对离线MAP方法，引入考虑了空间相关性的荷载先验分布，采用MAP策略同时对等效荷载和观测噪声进行迭代估计，随后根据识别得到的等效荷载重构全局响应。改进后的在线和离线方法均不需要提前获取荷载位置或分布形式。通过青州大桥在风荷载和交通荷载下采集的响应数据对所提方法的精度和适用性进行了验证。

关键词：卡尔曼滤波(KF) 最大化后验概率(MAP) 混合监测全局响应重构

MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)类Fenton体系催化降解碘帕醇的性能

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工业水处理 2025年第1期45卷 66-72页

作者：李昊石楠武道吉傅凯放罗从伟山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101 济南大学土木建筑学院山东济南250022

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,以硫代乙酰胺为硫源、钼酸钠为钼源,采用水热两步法制备了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)复合材料。采用SEM、XRD等对MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)的形态结构进行了表征分析,考察了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)... 详细信息

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,以硫代乙酰胺为硫源、钼酸钠为钼源,采用水热两步法制备了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)复合材料。采用SEM、XRD等对MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)的形态结构进行了表征分析,考察了MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系催化降解碘帕醇(IPM)的效能和作用机理。结果显示,Fe_(3)O_(4)成功负载在MoS_(2)表面,且MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)呈均匀分散的花球状结构,提供了更多催化活性位点。在溶液初始pH为4,MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)投加量为0.15 g/L,H_(2)O_(2)浓度为0.5 mmol/L,IPM浓度为5μmol/L条件下,反应30 min后MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系对IPM的降解率达到89.85%,与Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系相比,对IPM的降解率提高约12%。MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系降解IPM的主要活性物种为·OH和^(1)O_(2)。利用外加磁场能够实现MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)催化剂的循环再利用,6次循环使用后,反应30 min时MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)/H_(2)O_(2)体系对IPM的降解率仍在80%以上,表明MoS_(2)@Fe_(3)O_(4)在反应过程中具有良好的稳定性。

关键词：非均相Fenton 二硫化钼四氧化三铁碘帕醇

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基于多切线技术的盾构隧道开挖面稳定性分析

岩土工程学报 2025年第1期47卷 76-84页

作者：钟军豪 CHIAN Siau Chen 李永鑫刘明芳陈明辉吴振元龙桂华杨小礼周德中南大学土木工程学院湖南长沙410075 新加坡国立大学土木与环境工程系新加坡117576 合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009 深圳市市政工程总公司广东深圳518000

针对非线性条件下深埋隧道开挖面稳定性问题,采用多切线技术分段线性近似Power-Law(P-L)准则,基于极限分析上限定理,构建1种新的开挖面多曲线圆锥破坏机构,提出1种考虑拉应力截断Tensioncut-off(T-C)效应的开挖面稳定性理论计算方法。... 详细信息

针对非线性条件下深埋隧道开挖面稳定性问题,采用多切线技术分段线性近似Power-Law(P-L)准则,基于极限分析上限定理,构建1种新的开挖面多曲线圆锥破坏机构,提出1种考虑拉应力截断Tensioncut-off(T-C)效应的开挖面稳定性理论计算方法。通过与既有文献结果对比,验证所提方法的可靠性。根据反算的应力分布和破坏机构几何特点,探究不同参数条件下T-C对开挖面稳定性的影响。结果表明:(1)在线性条件下,黏聚力较大且内摩擦角较小时,T-C对开挖面临界支护力的影响较大;在非线性条件下,m的增加并不会放大T-C对开挖面稳定性的影响。(2)在抗拉强度较大时,T-C对开挖面稳定性影响较为显著,随着抗拉强度的折减,T-C控制的破坏机构尺寸逐渐减小,且顶部区域明显钝化。

关键词：开挖面稳定性多切线技术 Power-Law准则拉应力截断极限分析

满足数据同一性的强震动记录去噪滤波后处理输出方法

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工程力学 2025年第1期42卷 152-163页

作者：姚鑫鑫任叶飞岸田忠大温瑞智王宏伟冀昆中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 吉林建筑大学应急科学与工程学院长春130119 哈利法大学土木与环境工程系阿联酋阿布扎比127788 加州大学洛杉矶分校土木与环境工程学院美国洛杉矶90095 河海大学土木与交通学院南京210098

强震动记录的工程应用需求十分广泛,国内外关于其去噪滤波完成后的去补零后处理输出方法的相关研究开展较少,我国在这方面则鲜见文献报道。针对这一问题,该文以典型强震动记录示例阐明了直接积分去补零加速度时程导致位移时程基线漂移... 详细信息

强震动记录的工程应用需求十分广泛,国内外关于其去噪滤波完成后的去补零后处理输出方法的相关研究开展较少,我国在这方面则鲜见文献报道。针对这一问题,该文以典型强震动记录示例阐明了直接积分去补零加速度时程导致位移时程基线漂移的物理原因;提出了一种既能解决此基线偏移现象又可以满足输出数据同一性的去补零后处理输出方法,给出了完整的处理流程;针对流程中的关键环节——位移时程基线校正,通过比较2阶~8阶多项式函数拟合基线与线性函数拟合基线之间的决定系数,建议使用6阶多项式作为位移时程基线拟合的优选函数;针对流程中的另一关键环节——时程尾端渐变趋零处理,推导给出了一种隐式处理方法,并验证了其可仅对加速度时程进行处理即可自动实现积分得到的速度和位移时程尾端渐变趋零效果;选用芦山地震中的112个强震动记录作为数据集,通过比较位移时程以及与其相关的PGD和drms值与去补零直接输出结果的一致性,验证了新流程的有效性;同时也比较了多个常用的IM参数值的一致性,验证了新流程可确保常用IM参数计算的准确性。此项工作将有助于指导和规范强震动记录经滤波处理后的合理输出和使用,为记录使用者提供有益的帮助。

关键词：强震动记录去补零后处理输出流程基线校正渐变趋零处理数据同一性

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基于粗糙集-网格搜索-支持向量的公路隧道施工坍塌风险评估模型

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科学技术与工程 2025年第3期25卷 1245-1252页

作者：吴波曾佳佳蔡琦朱若男刘聪东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330000 东华理工大学水资源与环境工程学院南昌330000

为合理高效地进行公路隧道施工坍塌风险评估,通过粗糙集(rough set,RS)理论、网格搜索法(grid search,GS)和支持向量机(support vector classification,SVC)研究了公路隧道施工坍塌风险评估模型。首先融合超前地质预报,构建公路隧道施... 详细信息

为合理高效地进行公路隧道施工坍塌风险评估,通过粗糙集(rough set,RS)理论、网格搜索法(grid search,GS)和支持向量机(support vector classification,SVC)研究了公路隧道施工坍塌风险评估模型。首先融合超前地质预报,构建公路隧道施工坍塌风险评价指标体系,同时收集100个隧道坍塌相关案例信息并对指标数据进行离散化处理,其次基于粗糙集条件信息熵进行属性约简,得到约简后的核指标集,而后采用网格搜索法寻找支持向量分类训练集的最优参数,建立基于粗糙集-网格搜索-支持向量(RS-GS-SVC)公路隧道施工坍塌风险评估模型,最后将所建模型用于对测试样本的预测。结果表明:在相同学习样本的条件下,相较于粗糙集-遗传-支持向量模型(RS-GA-SVC)和粗糙集-粒子群-支持向量模型(RS-PSO-SVC),RS-GS-SVC模型具有更高的分类精度;在训练集与测试集比例相同的条件下,RS-GS-SVC模型的预测准确率高于GS-SVC模型,准确率分别为93.33%和90%,且RS-GS-SVC模型的运算时间更短。可见,经粗糙集条件信息熵属性约简,可以有效降低模型复杂度,提高分类精度。

关键词：风险评估公路隧道坍塌支持向量分类粗糙集网格搜索法