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单层与多层放大型黏弹阻尼器力学性能研究

建筑结构学报 2024年第4期45卷 86-96页

作者：尚峰刘文光许浩张强上海大学土木工程系上海200444

为提高黏弹型阻尼器耗能效率,结合杠杆位移放大装置设计了3种放大型黏弹阻尼器,分别为单层放大型黏弹阻尼器、多层单向放大型黏弹阻尼器和多层双向放大型黏弹阻尼器。在线性Kelvin模型的基础上,提出了改进的非线性NLKelvin模型用于描述... 详细信息

为提高黏弹型阻尼器耗能效率,结合杠杆位移放大装置设计了3种放大型黏弹阻尼器,分别为单层放大型黏弹阻尼器、多层单向放大型黏弹阻尼器和多层双向放大型黏弹阻尼器。在线性Kelvin模型的基础上,提出了改进的非线性NLKelvin模型用于描述阻尼器的非线性力学特性,并建立了相应的力学模型。对单层放大型阻尼器与普通黏弹型阻尼器进行力学性能试验,试验结果表明:单层放大型阻尼器的阻尼力与耗能均得到了显著的提高,其阻尼力是普通阻尼器的5.41倍,耗能是普通阻尼器的3.09倍;试验滞回曲线与非线性NLKelvin模型吻合良好。针对附加4种不同减震方案的7层混凝土框架进行了动力时程响应分析,发现所提出的放大型黏弹阻尼器的响应控制能力均显著优于普通黏弹阻尼器的,其中附加单层、多层单向、多层双向放大型阻尼器结构的位移减震率分别为12.8%、32.5%、53.6%,附加阻尼比分别为2.9%、4.8%、6.1%,进一步验证了所提出的装置均具有良好的减震性能。

关键词：黏弹性阻尼器杠杆放大装置振动控制单层放大多层双向放大

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土木工程设计公式智能发现方法

建筑结构学报 2024年第7期45卷 80-88页

作者：陈培尧王琛丁然樊健生清华大学土木工程系北京100084

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性,但由于黑盒性质,其结果难以被研究者与工程师理解,阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此,提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法,通过智能计算技... 详细信息

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性,但由于黑盒性质,其结果难以被研究者与工程师理解,阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此,提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法,通过智能计算技术自动从试验数据中识别出影响材料与构件性能的关键特征,并智能生成量纲平衡、物理含义清晰、力学可解释性高的设计计算公式。基于符号回归表达式树建立了考虑量纲约束的公式智能生成模型,能够保证公式的力学合理性;研发了针对多力学-几何变量场景的归一化方法与基于谱聚类和决策树的工程特征分段算法,进一步提高了模型的稳定性和准确性。以配筋水泥基材料连梁的受剪承载力为例验证该方法的有效性,结果表明:智能生成的公式相较于人工经验公式计算结果准确性提高61.3%,拟合相关性提高23.3%,相关系数达0.90,性能优异;此外,与传统符号回归方法相比,智能生成的公式不仅更为准确,且具有量纲正确性,工程泛化能力更强;同时,有助于揭示力学机理,加速新材料、新结构从试验到设计方法的落地转化流程。

关键词：土木工程设计公式人工智能符号回归力学可解释性

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不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

工程力学 2024年第S1期41卷 50-56页

作者：杨晓峰班慧勇石永久清华大学土木工程系北京100084

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个... 详细信息

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

关键词：不锈钢复合钢材焊接T形管节点力学性能试验研究设计方法

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新型装配式自复位RC剪力墙设计与性能研究

工程力学 2024年第11期41卷 116-124页

作者：肖水晶冯鹏清华大学土木工程系北京100084

为满足结构施工效率高、震后功能可恢复的多重目标,提出了一种新型装配式自复位RC剪力墙。该新型剪力墙主要包含RC墙板、碟簧复位装置和摩擦耗能装置,三者仅通过高强螺栓组装而成,施工方便且效率高;在地震作用下,主要由碟簧复位装置和... 详细信息

为满足结构施工效率高、震后功能可恢复的多重目标,提出了一种新型装配式自复位RC剪力墙。该新型剪力墙主要包含RC墙板、碟簧复位装置和摩擦耗能装置,三者仅通过高强螺栓组装而成,施工方便且效率高;在地震作用下,主要由碟簧复位装置和摩擦耗能装置提供抵抗弯矩和恢复力,能减小整体剪力墙构件的震后残余变形和损伤,有效提高其震后功能可恢复性。该文分析了新型装配式自复位RC剪力墙的截面受力形式,提出了其截面承载力计算公式;设计了一新型装配式自复位RC剪力墙构件进行数值模拟,获得了其滞回性能,对比分析了其与普通剪力墙的承载力、耗能能力、自复位性能。结果表明:在相同位移角下,新型装配式自复位RC剪力墙的承载力小于普通剪力墙,但其极限承载力与普通剪力墙的峰值承载力相当,且其在超大震(2.0%位移角)下的残余位移角仅为0.31%,具有优异的自复位能力,能使结构在震后具有低损伤、功能可恢复的特点。增大碟簧复位装置的预压力,可有效提高新型剪力墙构件的承载力和累积耗能,但残余变形也相应增大。

关键词：装配式自复位RC剪力墙碟簧复位装置摩擦耗能装置滞回性能功能可恢复性

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平面双向多功能加载试验装置研制与应用

建筑结构学报 2024年第8期45卷 216-229页

作者：樊健生刘入瑞丁然清华大学土木工程系北京100084

为了对新型材料和新型结构的二维基本受力单元开展试验研究、提出精准的非线性本构模型、加快新型材料和新型结构在工程中的推广应用,基于对美、日、德等国相关试验装备的调研分析,研发了一种薄膜试验机——平面双向加载试验装置(planar... 详细信息

为了对新型材料和新型结构的二维基本受力单元开展试验研究、提出精准的非线性本构模型、加快新型材料和新型结构在工程中的推广应用,基于对美、日、德等国相关试验装备的调研分析,研发了一种薄膜试验机——平面双向加载试验装置(planar bi-directional element tester,PBET),设计并制作了自平衡刚架系统、能够有效削弱边缘约束的加载系统、能够实现复杂加载工况和路径的控制系统以及功能丰富的量测系统等。利用PBET完成了配筋UHPC单元单向受拉试验、素UHPC单元双向受拉试验、素UHPC单元拉压耦合试验、单钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验、双钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验,结果表明:PBET装置能够对素UHPC、配筋UHPC、单钢板混凝土和双钢板混凝土等多种结构单元开展包括单向受拉、双向受拉、双向拉压耦合等多种工况的测试,并实现顺序加载、比例加载以及加载路径转换等功能,从而为UHPC、ECC等新型材料以及钢板混凝土等新型结构的一维和二维基本受力性能及本构关系研究提供支撑。

关键词：平面双向加载试验装置加载路径 UHPC/ECC结构钢板混凝土结构

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智能网联汽车多目标预测优化换道决策方法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1109-1117页

作者：程硕夏新 NAKANO Kimihiko 东京大学生产技术研究所东京153-0041日本加州大学洛杉矶分校土木与环境工程系洛杉矶90095美国

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通... 详细信息

换道决策是智能网联汽车的核心难题之一,其面临着高动态、复杂交通场景下需要综合考虑行驶安全及效率等目标的巨大挑战。提出一种多目标预测优化的换道决策方法,主要包括动力学矩阵建模及多目标预测优化问题解算。基于智能网联汽车的通讯大数据信息构建交通流矩阵模型,然后分别设计表征车辆换道安全、行驶效率的动力学模型,通过多目标综合预测优化方法,求解条件约束下预测优化问题从而优化出最优换道决策指令。结果表明,所提出的预测优化换道方法较其他方法提高了智能汽车的行驶安全性和效率。

关键词：智能网联汽车换道决策多目标优化预测优化

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混凝土自复位墙结构地震全过程损伤分析

建筑结构学报 2024年第2期45卷 189-204页

作者：鲁懿虬 HENRY Richard S 周颖 RODGERS Geoffrey W 杨群顾安琪同济大学土木工程学院上海200092 奥克兰大学土木与环境系新西兰奥克兰1010 坎特伯雷大学土木与自然资源工程系新西兰基督城8140

后张法预应力混凝土自复位墙是一种有效的可恢复功能结构。虽然自复位墙自身在地震中损伤较小,但其与周边构件的变形不协调可使结构损伤严重。为控制结构层面的损伤,设计了1个框架-自复位墙结构,对自复位墙底、梁柱节点、墙梁节点、墙-... 详细信息

后张法预应力混凝土自复位墙是一种有效的可恢复功能结构。虽然自复位墙自身在地震中损伤较小,但其与周边构件的变形不协调可使结构损伤严重。为控制结构层面的损伤,设计了1个框架-自复位墙结构,对自复位墙底、梁柱节点、墙梁节点、墙-基础连接、柱-基础连接以及墙-板连接开展损伤控制设计,并对设计的结构进行足尺振动台试验。结构共经历了39次不同设计工况下不同烈度的地震激励,峰值加速度最大达1.0g,位移角最大达3.3%。对结构在历次地震作用下整体、局部构件和节点的损伤发展进行全过程定量分析,结果表明:自复位墙-开槽梁结构在地震作用下的损伤能够得到有效控制,其中多遇、设防地震作用下结构基本无损伤,罕遇地震作用下墙底损伤仅限角部剥落且面积仅为400 cm2,楼板有开裂且裂缝最大仅为1.2 mm,梁端剥落可忽略;自复位墙-开槽梁结构可使整个结构在不同设计位移角下实现多遇、设防地震不坏,罕遇地震小修甚至不修的抗震性能目标;设计的连接方式解决了结构中构件之间的变形不协调问题,提高了自复位墙结构层面的可修复性。

关键词：自复位墙开槽梁墙板连接振动台试验结构损伤

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长江入海热通量及其生态效应

北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 682-690页

作者：尹航杨善卿梁恩航李斌教育部水沙科学重点实验室北京大学环境科学与工程学院环境工程系北京100871

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化... 详细信息

通过对陆地卫星Landsat 5,7,8长时间序列遥感影像资料的提取和分析,采用实用单通道算法反演1997—2016年长江入海口逐月的长序列水温数据集,同时基于全球径流数据,核算同期长江河口处的多年月均热通量,分析其时空变化规律及对气候变化和人类热排放的响应特征。在此基础上,结合全球海洋表面温度数据和哥白尼全球海洋颜色与生物–地球–化学数据集,探究长江入海热通量变化对近海水温和近海生态环境的影响。结果表明,长江河口热通量总值为77.5EJ/年,热通量的季节性变化明显,对近海的热作用以输“热”为主,显著强于其他典型大河系统,预计年均向近海输入6.1EJ的热量,增温效应明显。相较海岸带,长江口对近海水域温度的影响程度更大,影响的空间范围更远。可将近海水温的空间影响划分为两个梯度,即温度下降的河流强作用带(0~40km)以及温度上升的海洋强作用带(40km以上)。1997-2016年间,长江口的近海水域温度整体上呈现先增后减的变化规律。进一步的分析表明,长江河口热通量的变化对近海水温产生深刻影响(R^(2)=0.7495),同时与近海初级生产力密切相关(R^(2)=0.9651),说明长江对近海的热输入是调控近海热环境和生态环境的重要因素。

关键词：长江口热通量环境遥感近海生态环境

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降雨入渗下非饱和土边坡浅层破坏机制分析

中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2701-2711页

作者：王骜洵蒋函静许帅徐永福上海交通大学土木工程系上海200240

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和... 详细信息

通过孔隙表面分维描述土的孔隙结构,应用分形模型确定非饱和土的水力特性。选取基质吸力变化分布作为评价指标,通过二维渗流计算获取降雨-蒸发循环作用下非饱和土边坡的扰动程度和大气影响深度。进一步分析土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数及降雨强度与非饱和土边坡的浅层破坏形式的相关性。研究结果表明:降雨-蒸发循环作用引起的边坡土层的基质吸力变化比体积含水率的变化显著;土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数均与大气影响深度呈正相关,降雨强度影响较小;基质吸力可以作为边坡扰动程度和大气影响深度的评价指标;非饱和土边坡浅层破坏形式受土的孔隙表面分维、进气值和饱和渗透系数控制,与降雨强度相关性低。本研究可为非饱和土边坡浅层破坏及相关工程地质问题研究提供参考。

关键词：孔隙表面分维非饱和土浅层破坏降雨入渗