基于径向基神经网络的重力坝损伤识别研究

大坝在长期使用过程中或遭遇地震时可能出现损伤、产生裂缝,使用常规的方法诊断大坝内部裂缝损伤十分困难。为克服这一困难,提出了适用于大型水利工程结构损伤识别的两步诊断方法。以武都水库非溢流坝段为例,基于振动参数识别技术,利用径向基函数神经网络对重力坝损伤识别展开研究,先从理论研讨和数值模拟验证该方法的有效性,再结合振动台模型试验中所得的结构动力特性进行检验,对比所得的损伤识别效果。结果表明:该方法对重力坝进行损伤位置识别、损伤程度预测是可行的,有待于在实际工程应用中进行检验。     

基于柔度灵敏度的弧形闸门损伤识别研究

基于柔度灵敏度的结构损伤识别理论,针对柔度灵敏度法在实际工程振动测试中结构柔度矩阵和单元刚度矩阵难以准确获得的问题,提出了一种新的改进算法,优化和减少输入量,以满足其在实际工程应用中的需要。该算法通过提取结构前几阶低阶模态,计算结构柔度矩阵;依次假定各单元发生损伤,构建结构损伤前后柔度改变量矩阵,实现结构损伤的准确识别。以水工弧形闸门为例,开展柔度灵敏度的损伤识别方法研究,数值模拟结果表明:该方法能够较为准确地定位损伤单元,避免对称单元误判的产生,为水工结构实际工程的损伤识别提供了重要的理论依据。     

小浪底库区公路桥连续梁桥损伤识别

基于曲率模态理论，对黄河小浪底库区某预应力混凝土连续梁桥的损伤识别进行数值研究。利用连续梁桥损伤前后的曲率变化对桥梁的损伤进行定位识别，探讨了曲率模态法对于连续梁桥不同损伤情况的诊断能力以及不同损伤程度对于连续梁桥损伤识别的影响等。数值仿真结果表明，曲率模态是桥梁结构损伤识别的敏感标示量，可以对连续梁桥的损伤进行准确识别。     

损伤钢筋混凝土U形梁的非线性动力特性识别研究

为研究钢筋混凝土U形梁非线性动力特性与其损伤程度之间的关系,本文对一根1∶10缩尺比例的简支钢筋混凝土U形梁进行了静动测试验。通过静力加载对梁造成不同程度的损伤,在各级损伤加载条件下,对U形梁进行动测试验,采集加速度-时间信号,通过滤波和EMD分解出各状态下的一阶、三阶频率信号,用Hilbert变换识别出各状态下的一阶和三阶振幅-时间曲线和频率-时间曲线,最终得到频率-振幅图和归一化频率-振幅对比图。通过分析得到钢筋混凝土U形梁的非线性动力特性与其损伤程度之间的关系,以及对于完整性要求很高的结构可以利用其非线性振动特性来进行损伤检测,而对于一般的U形梁或其他结构单独使用非线性振动特性来进行损伤识别是不可靠的,可将其作为一种手段预警结构损伤并与其他检测方法结合使用的结论。     

考虑黏聚力损失的岩石残余强度模型与数值验证

岩石的峰后力学性质对于维持岩土工程结构的稳定性至关重要,为研究岩石峰后残余强度的确定方法,利用岩石进入残余强度阶段后摩擦力强度增强、黏聚力强度减小的特点,通过假定岩石进入残余变形阶段后黏聚力强度为0,基于HOEK-BROWN破坏准则,建立了一种考虑岩石进入残余强度阶段时黏聚力损失的岩石残余强度模型。用该模型拟合完整粗晶大理岩的室内三轴试验结果,并与已有M-C模型和Joseph模型等方法对比分析,讨论了模型的优势。将该模型嵌入到FLAC3D软件中进行数值模拟验证,结果表明:该岩石残余强度模型能正确反映不同围压条件下岩石力学响应的基本规律,得到的残余强度值与试验结果吻合良好,其随围压变化的拟合曲线符合试验数据拟合结果的特点,即经过原点及高围压条件下未出现应变硬化现象。研究成果对分析岩石残余强度的确定方法具有较强的参考价值或指导意义。     

基于支持向量机和模态参数识别的导墙结构损伤诊断研究

水电站厂坝问溢洪道泄槽的导墙结构长期处于水流交变荷载作用,容易造成结构损伤.为对导墙结构的损伤进行有效的定位和评估,本文首先提出一种基于流激振动响应的结构模态参数的遗传识别方法,通过该方法对导墙结构的模态参数进行了识别;然后将有限元计算和支持向量机技术相结合,进行导墙结构的损伤定位和损伤程度评估.结果表明:基于遗传算法的结构模态参数识别方法能够较准确的识别出结构的模态参数,并确定损伤的部位.其结构损伤程度则可通过结构振动频率平方值的变化来评估.     

基于小波分析的钢桁梁桥损伤识别的试验研究

在现有模态理论的基础上,采用小波分析技术,探索适用于桥梁结构损伤识别的方法。利用1∶10的钢桁梁桥缩尺结构进行模型试验,通过拆卸杆件在节点板上螺栓的方式来模拟试验损伤,对结构的模态振型进行曲率模态计算,在Matlab软件中选用Bior3.9小波函数编程,提取曲率模态信号的小波变换系数,根据小波变换奇异点法对比分析桥梁节点的各阶损伤指标,从而判定结构损伤。研究结果表明:该方法能够较好的识别出损伤节点的位置,这为类似工程的理论研究和实践运用提供了一定的参考。     

岩土预应力锚固作用三维数值模拟的等效力法

预应力锚索(杆)加固岩土是一典型的岩土与结构的空间相互作用问题。为可靠模拟这种结构与岩土的相互作用,提出了与工程中预应力施加和锁定工况相符的三维数值模拟分析等效力法。在ABAQUS有限元软件平台上,首先将该方法运用在单根预应力锚索的数值模拟试验,并与等效降温法和等效应变法进行对比分析,结果表明了该方法的优越性,此外,也分析了锚固段锚索轴力衰减速率与锚固体刚度有关,且与理论认识一致。然后,将等效力法应用在一实际预应力锚索加固边坡工程三维数值模拟中,分析了预应力锚索对加固边坡内部应力分布、边坡稳定性及锚索轴力分布的影响,表明该方法能可靠地应用于分析预应力锚索加固岩土的效果及锚索自身内力。     

焊接残余应力对桅杆节点板风致疲劳损伤的影响

为了定量评定残余应力对疲劳损伤的影响,运用ANSYS有限元软件进行了焊接温度场和焊接应力场的模拟,并通过改变加载顺序、预热等方法得到了不同消残比例的焊接残余应力,用基于临界面法进行了考虑不同消残比例的拉耳子结构风致疲劳累积损伤分析。结果发现在同一消除焊接残余应力的比例下,疲劳损伤以180°风向角呈对称变化,在90°风向角时,疲劳累积损伤最小,在0°风向角时,疲劳累积损伤值最大;随着焊接残余应力消除比例的增大,所对应的疲劳累积损伤越小。研究表明,在基于临界面法的桅杆拉耳子结构焊接节点的疲劳累积损伤计算中,引进平均应力这一参数可以很好地定量评估不同消残比例、不同风向、不同风速等级下的损伤程度。     

基于HPSO优化LS-SVM的混凝土梁损伤诊断模型

针对传统结构损伤智能诊断方法所存在的缺陷,提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的结构损伤识别模型,并以混凝土梁为例,以模态参数及其相关量作为输入量,以损伤位置和程度作为输出量,建立起适应的映射模型。此外,为提高LS-SVM的泛化能力,应用HPSO对其核函数参数进行了优化。结果表明:应用HPSO优化LS-SVM所构建的模型具有识别精度高的特点。     

水工混凝土结构腐蚀检测与评估方法

水工混凝土结构在环境侵蚀、材料老化和物理力学性能的改变、突发事变过载等因素的综合作用将不可避免地导致结构损伤的不断演化,直接影响其工作性态,并致使结构的强度、稳定性和耐久性等重要安全性能指标下降,抵抗自然灾害的能力降低,影响其正常工作的能力,甚至发生结构性破坏.因此,在设计确定的环境作用、实际运行的条件和规定的维修使用条件下,对现存水工混凝土结构的腐蚀状况进行检测、分析和评估诊断,合理评价水工混凝土结构在合理使用年限内的适用性和结构安全性,分析水工混凝土结构腐蚀后的剩余使用年限,显得尤为重要.本文论述了水工混凝土结构腐蚀检测的基本程序和要求、检测依据和内容、腐蚀评估方法和剩余使用寿命评价方法,为水工混凝土腐蚀结构检测和评估提供参考和依据.     

基于有限元单元法的混凝土结构配筋方法研究

混凝土结构配筋可以根据应力图形法和内力法两种方法进行配筋。以普通悬臂梁为例,通过有限元方法计算荷载产生的应力,在主拉应力图形配筋法的基础上,通过坐标变换等方式,得到正截面应力图形配筋法。对3种配筋方法进行比较,可以得出用应力图形法所得的配筋量比用内力法所得的结果大,用应力图形配筋法配筋能满承载能力极限状态的要求,且偏于安全,并提出了一些合理化建议。     

基于有限元单元法的混凝土结构配筋方法研究

混凝土结构配筋可以根据应力图形法和内力法两种方法进行配筋。以普通悬臂梁为例,通过有限元方法计算荷载产生的应力,在主拉应力图形配筋法的基础上,通过坐标变换等方式,得到正截面应力图形配筋法。对3种配筋方法进行比较,可以得出用应力图形法所得的配筋量比用内力法所得的结果大,用应力图形配筋法配筋能满承载能力极限状态的要求,且偏于安全,并提出了一些合理化建议。     

新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝构件受力的简化计算方法

针对常见泥石流防治结构被冲击破坏的问题，基于“柔性消能”理念，结合张弦梁结构和竖向预应力锚杆技术，提出一种既能改善结构受力性能、增加结构整体抗冲击能力、保证结构安全可靠，又能减小结构构件截面尺寸、节约成本、便于现场施工组装和后期运营维护的新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝，并阐述其技术原理。根据泥石流荷载分布和新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的受力特征，给出其简化的内力计算方法；并利用SAP2000建立新结构有限元模型，分析了结构的整体受力，验证了构件简化计算方法的合理性；结合Python语言和Qt De? signer软件开发了相应的设计计算软件，对新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的内力进行求解。结果表明：提出的新结构抗冲击性能好，构件受力均匀；以后设计中应关注竖杆的剪切脆性破坏和立柱偏心受力情况，保证结构安全；变形协调仅使底层张弦梁与竖杆内力偏大，实际工程应用时，应着重验算底层构件，防止其破坏；文中提出的简化计算方法能较准确的反映结构的受力特性，具有一定的合理性，研究可为新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的设计计算和推广应用提供理论依据和技术支持。     

基于混沌激励和关联维数的结构 微小损伤识别

通过研究一种利用混沌激励和结构响应信号关联维数变化的结构微小损伤识别方法,设计了混凝土悬臂梁的损伤数值模拟试验并进行了验证。结果表明该方法可有效识别结构的微小损伤,在实际应用中比传统的固有频率识别方法更有优势。     

PZT-混凝土结构裂缝监测敏感因子提取试验

结构损伤识别是混凝土结构健康监测的核心技术之一,其结构损伤识别特征参数的选取非常重要。文中以代表性较强的压电陶瓷材料(锆钛酸铅即PZT)为例,分5组工况,即1组健康工况,4组损伤工况对混凝土梁进行了裂缝损伤识别试验,并分析了各损伤工况下信号参数随损伤程度的变化情况。提取到信号的幅值、主频以及相位3个参数可作为判定结构损伤的情况,其中信号的幅值对混凝土结构裂缝损伤较为敏感且能预测损伤的发展趋势。结果表明,监测信号的幅值,可作为判断结构健康状态及损伤程度的敏感因子,结构损伤愈大,信号的衰减程度愈大。     

多支点锚桩支护结构计算方法及锚点位置优化的探讨

多支点锚桩支护结构设计方法较多,论文探讨采用等值梁法对支护结构进行内力、弯距、插入深度的计算,用弹性地基法对变形与位移进行计算;探讨多锚点位置的优化,提出一种综合考虑内力、弯距和嵌入深度三种指标对锚点位置优化的新思路。     

桩基倾斜度对低应变反射波法割桩损伤的影响

低应变反射波法用于已建高桩码头的桩身结构完整性检测时,需要割桩设置传感器和激振两个平台,因而对桩身产生一定损伤。运用大型通用有限元软件ANSYS对比了不同倾斜度桩基在完好状态和检测状态下桩身应力的变化,分析了有割桩损伤侧桩身应力集中程度。结果表明:割桩损伤会导致割桩处出现应力集中,其影响范围主要在割桩处1.0 m之内,桩身受力最不利截面从桩基与横梁联接处移至割桩平台处。割桩处的应力集中程度与桩基的倾斜度相关:正斜桩应力集中程度最高,直桩次之,反斜桩应力集中程度最低。因此,对于以船舶撞击力为控制荷载的高桩码头,在低应变检测桩数目的前提下可增大抽检桩中反斜桩的比例。低应变检测桩基后应对割桩处1.0 m范围内进行修补,以确保桩基水平承载性能。     

地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析

当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。