锈蚀预应力混凝土梁承载力及破坏模式研究

为提高锈蚀钢筋混凝土(RC)结构抗弯承载力评估精度,该文综合考虑锈蚀RC结构几何尺寸、钢筋截面积及力学性能、混凝土强度、粘结性能等因素,提出了基于改进粒子滤波(PF)算法的抗弯承载力模型参数更新及预测方法。通过生成大量的粒子以表征承载力退化过程中模型参数的不确定性,从选择不同建议密度函数的角度改进PF算法以解决传统PF算法中粒子退化的问题,分别采用PF、扩展粒子滤波(EPF)、无迹粒子滤波(UPF)算法对模型参数进行估计与更新,实现了锈蚀RC结构抗弯承载力的有效预测。结果表明：随着钢筋锈蚀率的增加,RC结构的抗弯承载力逐渐降低。基于改进PF算法的锈蚀RC结构抗弯承载力预测方法因考虑了模型参数更新使得预测结果更接近试验数据。基于EKF和UKF的改进PF算法可有效抑制粒子退化,其预测精度较PF算法更高;锈蚀RC结构抗弯承载力预测精度随着训练数据及粒子数的增加而提高。     

锚贴钢板加固RC锈蚀梁承载力计算方法与试验研究

基于桁架理论模型,定量考虑锈蚀钢筋力学性能、加固钢板厚度、粘胶层粘结强度、保护层厚度对承载力的影响,建立了RC梁锈蚀锚贴加固后极限承载力的计算公式。通过对9片锚贴钢板加固锈蚀梁、3片锈蚀梁以及3片不锈蚀加固梁的试验研究,验证了理论模型的正确性。试验研究和公式计算表明在锈蚀率接近和保护层厚度相同的情况下,钢板厚度每提高1mm,承载力大小提高15kN~20kN,在锈蚀率大小不同的情况下,锈蚀率增加2%~3%,承载力降低大约10kN。     

锈蚀钢筋混凝土梁动态抗弯性能细观数值研究EI北大核心CSCD

为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂“最终状态”作为之后混凝土梁动载模拟的“初始输入条件”,获得锈蚀后的动态力学行为。在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化。结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感。最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式。     

U型箍加固锈蚀RC梁的抗弯性能试验研究及数值分析

为研究U型箍加固和二次锈蚀对锈蚀RC梁力学性能的影响,该文通过设计7片试验梁,分析构件的应变规律、变形特征、破坏机理等,并采用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟,探讨U型箍加固厚度与加固位置对加固梁性能的影响。结果表明,试验梁跨中截面应变满足平截面假定,中和轴高度大致符合这个规律：锈蚀梁以及锈蚀加固再锈蚀梁的中和轴高度均要大于加固锈蚀梁的高度;荷载增大到一定时,U型箍的锚固作用开始发挥作用;加载中后期,同侧三片U型箍分担的剪力存在不均匀性;腐蚀不均匀导致两端的U型箍应变增长规律有差异;加固梁、加固锈蚀梁的裂缝更稀疏,裂缝趋向于跨中区域分布,斜裂缝逐渐变得不明显; U型箍加固梁的开裂荷载与极限荷载有所提高,塑性特征更为明显,主要呈现为弯剪破坏;二次锈蚀和不均匀性会改变构件变形发展,影响梁的破坏形态。数值模拟的极限荷载、极限荷载对应的挠度以及能量吸收值与试验结果的误差分别在4.22%、9.7%、9.9%范围以内,设置3 mm的加固厚度对提高承载力较为适宜,U型箍布置在梁端位置可更好地提高构件的强度和刚度。     

EKF和PF算法及其在目标跟踪中的应用

基于贝叶斯滤波的目标跟踪原理,介绍了扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)和粒子滤波(ParticleFilter,PF)的基本思想和算法实现步骤。在非线性环境下对比分析了EKF算法和PF算法的估计精度,并给出两种方法的适用条件。EKF算法采用Taylor展开的线性变换来近似非线性模型,而PF算法采用一些带有权值的随机样本来表示所需要的后验概率密度。仿真结果表明,在强非线性非高斯环境下,PF算法的跟踪性能远优于EKF算法,当系统非线性强度不大时,EKF算法和PF算法的估计精度相差不大,但PF算法计算复杂,跟踪时间长,实时性差。     

锈蚀焊接空心球节点随机抗压承载力研究

焊接空心球节点(WHSJs)自1966年被提出以来,已经广泛地应用于空间网格结构中,至今已有55年的应用历史.由于环境的侵蚀、后期维护不到位等,焊接球节点锈蚀的现象屡见不鲜.该文针对随机锈蚀后焊接空心球节点的抗压承载力的变化规律进行了研究,基于随机有限元分析方法进行了大量的随机数值分析,研究了锈蚀深度概率分布模型对抗压...     

钢纤维混凝土带裂状态下抗弯承载力的计算方法

在混凝土中加入钢纤维,可使开裂后的混凝土仍能在开裂面传递拉应力,但钢纤维所传递的拉应力随裂缝宽度的增加而发生变化.因此以前认为钢纤维混凝土抗拉强度与裂缝宽度无关的设计方法,并未反映钢纤维混凝土的真实受力特性.本文通过四点弯曲试验,得到荷载与裂缝张开位移的关系.然后用受力平衡的方法,反算出钢纤维混凝土开裂后拉应力与裂缝宽度的关系,即拉伸软化曲线.通过分析发现,典型的钢纤维混凝土拉伸软化曲线,可以用其四个关键点的直线段描述.并根据实验数据,给出各段直线的确定方法.最后根据裂缝宽度和拉伸软化曲线,可以确定在指定裂缝宽度下,钢纤维混凝土的抗弯承载力.     

基于锈蚀开裂准则的砼结构寿命评估

钢筋锈蚀是一般大气环境混凝土构件耐久性损伤的主要原因。本文总结了我们在钢筋锈蚀量评估模型及开裂时的锈蚀量等方面的工作,在此基础上,分析了各模型的统计特征,在此基础上建立了混凝土结构基于锈蚀开裂准则的耐久极限状态方程,进一步概率方法分析了混凝土结构件的锈蚀开裂寿命。     

基于改进粒子群算法的蛋白质结构预测

蛋白质序列结构稳定性对生命体的疾病防治具有十分重要的意义。该文将粒子群算法和禁忌搜索法融合在一起,提出了一种新的蛋白质结构的预测方法。首先,按照粒子群算法求取初始解,避免单纯使用禁忌搜索法对初始解的过度依赖。其次,运用禁忌搜索法构建邻域函数、候选解集、禁忌表和禁忌准则。最后,通过粒子群算法和禁忌搜索法的融合完成蛋白质结构的预测。试验结果表明：对不同长度的4组人工蛋白质序列,该文方法获得了最低的势能值和稳定结构预测结果,效果明显优于其他2种对比方法。     

RC圆柱受弯承载力极限值计算方法研究

运用数值计算方法对钢筋混凝土(RC)圆柱破坏时截面受弯承载力极限值进行计算,计算时考虑了箍筋对混凝土的约束效应和纵筋应力强化效应。计算结果显示截面受弯承载力极限值比规范规定的理论值有较大增加,特别是在轴压较高、箍筋约束效果明显时。截面受压区高度计算是RC圆柱截面受弯承载力计算的关键。圆柱破坏时截面受压区高度主要受轴压比、配箍特征值和纵筋配筋特征值三个参数影响。根据数值计算的结果进行回归,提出了受压区对应圆心角απ计算方法。在此基础上通过理论分析并结合95个大比例试件试验结果,提出截面受弯承载力极限值计算方法,计算结果与试验结果吻合很好。参数分析的结果表明在轴压比为0.6时截面受弯承载力极限值比规范公式计算值能提高60%左右,这一显著的弯矩强化效应值得在设计中引起重视。     

基于改进粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测

针对锂离子电池剩余寿命预测精度不高的问题,提出一种基于随机扰动无迹粒子滤波的锂离子电池剩余寿命预测方法.首先采用无迹卡尔曼滤波算法改进粒子滤波的重要性采样过程,随机扰动重采样算法改进粒子滤波的重采样过程,提出随机扰动无迹粒子滤波算法;然后采用双指数经验模型拟合的方法得到模型参数的初始值;最后采用随机扰动无迹粒子滤波算法...     

基于局部结构形态改进图像边缘限幅滤波算法研究

应用经典限幅滤波算法(CFA)对边缘去噪处理时容易造成有效的高频边缘被抑制、破坏边缘连续性、丢失目标结构特征的问题.提出了一种基于局部结构形态特征的改进型限幅滤波算法,用于图像边缘滤波处理.该算法利用限幅滤波的原理,引入由5个相邻边缘点构成的滑动模子并遍历边缘各点,对滑动模子中增量超限的点加以结构形态预测和阈值判断,即...     

FRP筋混凝土T形和矩形截面梁抗弯承载力计算方法

为建立纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)筋混凝土T形和矩形截面梁抗弯承载力简化计算方法,根据平衡破坏状态下的截面分析,定义了等效FRP配筋率ρ_ef和相应的平衡配筋率ρ_{ef, b}。在此基础上,基于257根FRP筋混凝土梁试验结果的统计分析,改进了受拉破坏和受压破坏皆可能发生的过渡区范围(ρ_{ef, b} <ρ_ef≤1.5ρ_{ef, b})。编制了受拉破坏控制截面的非线性分析程序,考虑多个设计参数的影响,开展了25 344个截面的参数分析。通过对参数分析结果的多元回归分析,推导了受拉破坏控制截面的抗弯承载力简化计算公式。此外,基于截面内力平衡和协调条件,推导了受压破坏控制截面的抗弯承载力计算公式。以国内外257根梁抗弯承载力试验结果,验证了所提方法的适用性。     

基于粒子群优化算法的结构模型修改

结构模型修改已经演化为一个多学科的研究课题．在最优化框架内，应用了国际上最近提出的粒子群优化算法，该算法具有全局搜索能力并且不需要目标函数的解析表达式。对于一实际钢结构，利用部分和全部测量得到的模态数据进行了模型修改的实验研究．并与基于灵敏度分析、神经网络和遗传算法的模型修改方法进行了对比．以修改后模型计算出的模态数据与实验测得的模态数据的相似度来衡量模型修改的准确性。结果表明，在多数情况下，所提出的模型修改方法得到了最好的修改结果，因此，应用粒子群优化算法进行结构模型修改是可行的。     

改进萤火虫算法优化粒子滤波的信号源定位

为提高无线电信号源的定位精度,运用粒子滤波方法对其进行定位估计。针对粒子滤波存在的粒子退化问题,提出改进的萤火虫算法优化粒子滤波。首先对萤火虫算法的吸引度公式进行改进,并利用迭代时刻粒子最优值指导个体的移动过程。然后运用改进的萤火虫算法与粒子滤波机制相结合,使粒子趋向于高似然区域,提高粒子的有效性,避免粒子退化,提高粒子滤波算法的滤波精度。最后,将改进后的算法用于无线电信号源定位算法中并进行仿真试验。实验结果表明:该文提出的算法定位结果最大定位误差为0.23%,该算法相比粒子滤波算法的定位精度有很大的提高,是一种有效的、实用性较强的定位估计算法。     

FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力设计研究

基于本课题组9根、国内外其他学者102根FRP筋混凝土梁的试验结果以及本课题组完成的38根FRP筋混凝土梁的有限元参数分析结果,对FRP筋混凝土梁的正截面抗弯承载力进行了较系统的研究.研究表明FRP筋混凝土梁的破坏模式有受拉破坏、平衡破坏和受压破坏三种.确定了FRP筋混凝土梁的最小配筋率以及配筋率与破坏模式的关系;给出了FRP筋"名义屈服强度"的计算公式,并较系统地提出了FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力的设计建议.与ACI 440.1R-01中的设计方法相比,基于该文设计建议的计算值与试验结果更为接近.     

近海大气环境下考虑锈蚀的不同剪跨比RC框架梁抗震性能试验

为了研究近海大气环境下锈蚀RC框架梁的抗震性能,采用人工气候加速腐蚀方法对8榀剪跨比分别为2.6和5（λ=2.6和λ=5）的RC框架梁进行腐蚀试验,进而进行拟静力试验,研究锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：随着钢筋锈蚀程度的增加,RC框架梁破坏时剪切变形所占的比例增大,破坏过程更加迅速,延性更差。另外,随着钢筋锈蚀程度的增加,RC框架梁的强度、变形能力和耗能能力都逐渐降低,尤其是对剪跨比较小的框架梁,降低幅度更大。因此,钢筋锈蚀对剪跨比较小的RC框架梁抗震性能影响更加严重。同时,该文拟合出锈蚀RC框架梁延性系数、功比指数及累积耗能与剪跨比和锈蚀率之间的关系曲线,为锈蚀劣化RC框架梁抗震性能的定量分析提供理论依据。     

碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究及抗弯承载力计算

进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力.无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同.梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显.根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的概率模型

该文针对锈蚀钢筋混凝土（RC）梁抗剪承载力计算的传统确定性模型所存在的缺陷,研究建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型。首先综合考虑钢筋锈蚀对箍筋屈服强度、配筋率、配箍率、临界斜裂缝倾角、梁有效抗剪截面积等重要因素的影响,结合修正压力场理论和考虑剪跨比影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的确定性模型;然后综合考虑客观不确定性和主观不确定性的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）法,建立了锈蚀RC梁抗剪承载力计算的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性抗剪承载力计算模型的对比分析,验证了该概率模型的有效性和适用性。分析结果表明,所建立的概率模型不仅可以合理描述锈蚀RC梁抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准传统确定性抗剪承载力模型的计算精度和置信水平,具有良好的有效性和适用性。     

考虑钢筋锈蚀的复合受扭混凝土箱梁时变承载力研究

对考虑钢筋锈蚀的复合受扭钢筋混凝土箱梁时变承载力进行研究。针对复合受扭混凝土箱梁中混凝土开裂面与钢筋斜交的情况,推导了综合考虑钢筋混凝土粘结滑移效应及正交配筋效应的钢筋修正本构模型。引入钢筋和混凝土材料的时变劣化模型,结合复合受扭钢筋混凝土箱梁的修正板-桁架模型,编制了复合受扭钢筋混凝土箱梁时变承载力的计算程序。与纯扭锈蚀构件和复合受扭构件的试验对比,验证了所提出钢筋修正本构模型的适用性较好。算例结果表明：在假定的一般大气环境和受力条件下,考虑钢筋锈蚀的复合受扭钢筋混凝土箱梁构件100年后抗扭强度降低约15%。