大连市贝壳博物馆表面风压分布特性风洞试验研究

为了满足大连市贝壳博物馆的抗风安全需要,进行了刚性模型表面风压分布特性风洞试验研究。详细介绍了试验所采用的主要技术参数与基本的数据处理方法,给出了典型风向角下结构表面风压分布的等值线图和结构典型测点在不同风向角下的风压变化规律;分析了各风向角下绝对值最大的局部体型系数及其出现的位置,并将屋盖的局部体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 5009—2001)进行了对比。结果表明:屋面上表面的风荷载主要表现为负压,顶部迎风挑檐边缘较大,屋面的尾流区域较小或为正压。屋面两侧的悬挑部分及主入口处迎风时分布有大面积正压,以靠近拐角部分最大,且这部分屋面对风作用反应敏感,设计时应考虑体型系数的变号情况。     

利用分布式狼群算法进行三维传感器优化布置的方法研究

考虑传感器优化布置中的模态置信准则MAC只能对三维传感器的某一方向进行优化,而不能确保在三个方向同时实现优化布置的问题,提出将节点的三个平动自由度作为一个单元,通过节点的Fisher信息阵来获取结构所布置传感器的Fisher信息阵,并借鉴传统一维模态置信准则的思想,构建了一种全新的三维模态置信准则TMAC。为提高算法的求解效率,提出了一种分布式狼群算法,采用双重编码方式,克服原狼群算法只能求解连续变量优化的问题;采用狼群分组的方法,通过组内狼个体的信息交流,提高了算法的搜索效率。文末以中佛罗里达大学建立的基准模型为例,进行了参数敏感性分析以及三维传感器优化布置方案的选择,结果表明:分布式狼群算法的搜索能力较原狼群算法有了大幅提高,能较好地解决传感器优化布置问题。     

考虑区分车辆运行状态的桥梁车载统计分析及模拟

动态称重系统作为桥梁结构健康系统的重要组成部分之一,能提供丰富的车辆荷载监测数据,在此基础上建立能反映实际交通状况的车辆荷载模型,对桥梁结构的安全评估、车致疲劳分析等具有重要意义。提出一种能考虑区分车辆运行状态的随机车流模拟方法和流程,在车辆荷载统计分析过程中通过各时段的车流量密集程度区分车辆运行状态,针对不同运行状态,引入单峰和多峰概率分布模型,对车重、车速、车间距等车辆荷载统计参数进行概率拟合,通过K-S检验获得车辆荷载参数的最优概率分布;通过Monte Carlo抽样模拟随机车流,进而分解为随机加载流;基于某实际桥梁的车辆荷载监测数据,对车辆荷载模拟方法的合理性进行验证。结果表明：采用区分车辆运行状态模拟的随机车流对桥梁结构进行加载,获得的钢箱梁跨中底板应力幅值和应力循环次数与实际车流加载结果接近。相比之下,如果不考虑区分车辆运行状态,得到的应力幅值和循环次数都明显小于实际车流的加载结果,这对于桥梁结构的车致疲劳分析偏于危险。     

结构运营模态测-辨相和理论

运营模态是表征实际工程结构动力特性的重要参数。从结构动力学基本理论出发,阐释了振动测试与模态识别的动力学互馈本质,指出传统模态测试精度不高的根本原因在于两者的割裂操作,提出“振动测试正向服务模态辨识、模态辨识逆向指导振动测试”的动力学统一范畴,建立了结构运营模态测 辨相和理论,给出由响应强度、识别误差和重构精度三大系列评价准则构成的理论体系框架,以健康监测基准模型模拟数据和某大跨径桥梁实测数据为例,共同印证该理论可有效解决以往振动测试的盲目性和模态识别的被动性。文末,总结并展望了结构运营模态测 辨相和理论的发展趋势。     

中小跨径桥梁结构健康监测系统轻量化设计方法

从桥梁监测的工程需求出发,深度剖析了中小跨桥梁与大跨径桥梁监测需求的区别,首次提出了中小跨径桥梁结构健康监测系统轻量化设计理念,系统构建了由输入、输出和标定三者组成的监测系统轻量化设计方法和流程,详细阐述了支撑该方法实现所需的系统识别理论、结构分析理论和承载能力评估理论,文末对该方法的未来发展进行了初步展望。该方法为规范中小跨径桥梁结构健康监测技术提供了一条切实可行的思路,推进了桥梁智慧管养的工程实用化进程。     

基于静力虚拟变形法的结构损伤识别研究

为了提高大型结构损伤识别的计算效率,引入静力虚拟变形法（VDM）,并结合序列二次规划（SQP）算法实现损伤定位和损伤定量。首先,基于VDM的基本原理,推导了损伤因子与虚拟变形的关系;其次,建立损伤应变与实际损伤应变的目标函数,并利用SQP算法优化目标函数,实现了结构损伤识别的快速计算;最后,以某实际大桥有限元模型为例,对其吊杆的损伤识别进行了数值模拟研究。设计了基于恒荷载的实时监测和基于车辆静荷载的定期检测2种工况对该方法进行验证。结果表明:该方法能够快速准确地识别出损伤发生的位置和程度。     

基于模型缩聚的广州新电视塔传感器优化布置研究

以世界最高的电视塔——广州新电视塔为研究对象,进行了加速度传感器优化布置研究。为避免动力分析时大型稠密矩阵运算的问题,首先将三维有限元模型简化为等效串联多自由度体系;考虑到实际测点只能布置在结构的平动向不能布置在扭转向的问题,提出将平动向自由度看作主自由度,将扭转自由度看作副自由度,采用模型缩聚将副自由度缩聚掉的新思路,对比研究了Guyan 法、Kuhar 法、IRS 法以及IIRS 法的缩聚效果,得到了缩聚后的简化模型;分析了基于二重结构编码的广义遗传算法在电视塔传感器优化布置中的实施过程,进行了控制参数分析,最终给出了传感器的优化布置方案。     

输电杆塔阵风响应实测与准静态设计研究

为分析输电塔的动力特性和阵风响应因子的变化规律,在现场风荷载条件下,对作用于新建输电塔的脉动风速及其各部位加速度和基底动应变响应进行了同步实测。采用模态识别法和有限元法对输电塔的动力特性进行了对比分析;采用实测数据直接分析法和不同的准静态法分别计算了基于塔顶位移和基底弯矩的阵风响应因子。结果表明,实测数据的模态识别法与有限元法得到的输电塔动力特性相吻合,有限元数值分析正确有效;实测数据分析法与准静态法得到的阵风响应因子的变化规律相同,且与脉动风速的均值和湍流强度相关;基于弯矩的阵风响应因子吻合较好,各种方法的计算值相差在5%以内;基于实测位移的阵风响应因子与准静态法差异较大,其原因有待于进一步试验研究的检验与识别。     

多路径效应在GPS结构健康监测中的研究进展

先进的GPS技术已成为结构健康监测的一种有效手段,但其测试精度始终受到多路径效应的干扰。本文首先介绍了结构健康监测的概念以及目前常用的监测方法,归纳了GPS对土木工程结构健康监测的独特优越性;然后,在简要介绍GPS监测原理和几个典型工程应用的基础上,重点论述了GPS监测中多路径效应产生的原因、消除策略以及国内外研究现状,最后对多路径效应需要进一步重点研究的问题进行了展望。     

条石砌筑石墙抗震性能试验研究

为研究条石砌筑石墙的抗震性能及滞回特性,进行了5片干砌甩浆石墙试件的低周水平反复荷载试验.主要研究参数包括砂浆强度和压应力.通过试验研究了干砌甩浆承重石墙的破坏形态、强度、滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力和刚度退化规律.试验结果表明:石墙的最终破坏形态主要受压应力水平的影响;受剪承载力随砂浆强度和压应力水平的提高...