基于小波包能量的桥梁损伤识别指标

为达到桥梁结构损伤识别的目的,基于小波包分析方法提出了小波包能量变化率平方和(the sum square of wavelet packet energy change rate,简称WPERSS)损伤指标。分别将健康与损伤结构的加速度响应信号进行小波包分解得到小波包能量,通过计算小波包能量变化率平方和损伤指标进行损伤识别。对简支梁模型进行数值模拟,分析单一损伤与两处损伤时不同损伤程度的损伤识别情况,分析不同噪声水平对识别效果的影响。结果表明,该指标可有效识别损伤位置且对噪声具有鲁棒性。对装配式双塔斜拉桥模型进行试验,联合多个测点响应的损伤指标可以判别结构的不同损伤状态,验证了小波包能量变化率平方和指标的有效性。     

基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究

在天津地铁3号线某车站基坑工程开展了现场潜水预降水试验与测试,发现基坑开挖前的潜水预降水即可引起可观的地下连续墙向坑内的位移,进而引起坑外地面及建（构）筑物沉降;并对比了预降水前在地下连续墙墙顶设置水平支撑与否及分段降水时对应的地连墙侧移模式及大小,发现降水前提前在墙顶设置水平支撑能够大幅度减小预降水过程中地连墙墙顶侧移,并使得墙体侧移模式由悬臂型转化为内凸型。对试验依托的实际工程,结合有限元软件ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合模型,研究了基坑开挖前潜水降水过程地连墙侧移机理。研究表明,基坑开挖前潜水降水导致坑内土体在土体自重和墙体侧压力作用下发生三向固结,从而导致墙体发生侧向位移,同时坑内外墙、土压力发生重分布。基坑提前设置第一道水平支撑再降水、结合信息化施工分层分段降水等均可有效减小基坑开挖前潜水降水引起的变形。     

混凝土夹芯板正截面受弯承载力的计算分析

混凝土夹芯板的截面及配筋形式受到限制,且其上层混凝土层很薄,截面中性轴位置的微小变化会引起截面承载力的较大变动,如果采用普通钢筋混凝土构件的计算公式对其进行正截面受弯承载力的计算,结果会偏于不安全。利用MATLAB编程软件依据钢筋混凝土结构分析理论编写了计算机程序,对混凝土夹芯板受弯构件进行了正截面受力全过程的计算分析。提出求解混凝土夹芯板受弯构件截面受压区高度的方法以及正截面受弯承载力的计算公式。     

内置短肢剪力墙结构抗震性能分析

结合一栋25层住宅,分别按普通剪力墙和内置短肢剪力墙两种结构体系进行多遇地震下的弹性分析与罕遇地震下的弹塑性分析,通过对比层间位移角、基底剪力、塑性铰发展情况和滞回曲线等性能参数来比较两种结构体系的抗震性能。分析结果表明,内置短肢剪力墙具有抗扭刚度好、抗侧刚度较小、层间剪力小等特点,在抗震性能方面有独特的优势。     

碱激发地质聚合物固化软土的研究进展

软土地基处理是工程界公认的有较高风险的工程领域,传统软土固化中大量使用硅酸盐水泥,不仅消耗自然资源,还会对环境产生不良影响,使用环境友好型碱激发地质聚合物替代传统硅酸盐水泥越来越受到国内外学者的重视。论文基于国内外已有研究成果,从碱激发地质聚合物固化土发展历史、碱激发地质聚合物种类、碱激发地质聚合物反应机理、碱激发地质聚合物固化土力学特性和各类性能等方面进行研究进展的综述分析,重点谈论地质聚合物处理软土的力学特性,并对不同碱激发地质聚合物在软土地基加固中抗渗性能、抗冻融性能、抗腐蚀性能等进行分析,对碱激发地质聚合物在软土地基加固中的应用进行系统梳理和展望,以期引导和提升碱激发地质聚合物在软土地基加固中的应用,实现我国地基加固可持续发展。     

碰撞冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的损伤评估及防护技术

以刚性球撞击钢筋混凝土柱为例,研究了碰撞冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的损伤程度评估以及防护技术。在钢筋混凝土柱粘结滑移模型基础之上,提出了一种基于竖向剩余承载力的损伤评估准则,用来判定碰撞冲击荷载下钢筋混凝土柱损伤破坏程度;并定量分析了刚性球质量、初速度与结构柱损伤度的关系。针对复合截面防护的情形,对碰撞冲击荷载作用下钢筋混凝土柱防护前后的动态响应及损伤进行了分析,并对比了外粘钢板及外敷泡沫铝两种防护措施的防护效果。结果表明：刚性球质量及速度在较小范围内时,损伤度的增长速率高于质量及速度的增长速率,且以质量和速度同时增加时损伤度增长最快;当刚性球质量及速度达到一定数值后,损伤度的增长速率一般会低于刚性球质量及速度的增长速率。外粘钢板、外敷泡沫铝两种复合截面防护方法均能有效降低碰撞冲击下钢筋混凝土柱的动态响应及损伤程度,且均能使钢筋混凝土柱的整体破坏模式由弯剪破坏向弯曲破坏转变。     

预制拼装钢管混凝土自复位桥墩变形分析模型及验证

为进一步推广可恢复功能的预制装配式桥梁结构体系在中、高烈度区的应用,提出了一种内置耗能钢筋的预制拼装钢管混凝土（Concrete-Filled Steel Tube,CFST）自复位桥墩。首先阐述其基本力学特性,并基于桥墩的变形行为（弯曲变形、剪切变形、刚体转动）和非线性变形特征（消压极限状态、等效屈服极限状态、可恢复设计极限状态）,考虑底部耗能钢筋和混凝土变形不协调引起的应变渗透效应,利用“图乘法”和“修正的等效悬臂梁理论”,提出了一种不需要迭代的变形分析模型,并与循环往复加载试验、已有变形分型模型和OpenSees开发的纤维模型进行了对比。结果表明,该文提出的变形分析模型与拟静力试验得到的消压承载力、等效屈服承载力和可恢复设计极限承载力分别相差7.02%、6.38%和11.06%,可以略保守地准确预测预制拼装CFST自复位桥墩的各阶段载荷-变形关系曲线,为新型结构设计提供参考。     

基于时滞追踪的实时混合试验自适应补偿方法

实时子结构试验方法因其高效、适用面广,近20年来受到结构试验领域的重视。虽然近年来硬件技术有所提升,但仍受到一些限制,例如,作动器加载时运动机构和控制回路存在时滞,导致无法准确地施加位移。故实时子结构试验中,如何消除时滞影响成为试验成功与否的关键所在。为了减小和消除实时子结构试验中时滞的不利效应,该文首先根据液压伺服作动系统和Simulink建立了实时子结构试验平台,而后提出了基于时滞追踪的自适应补偿方法,最后采用数值仿真和子结构加载试验进行了验证和参数分析。结果表明：该算法可根据作动系统负载不同对时滞实时自适应地补偿,从而避免迭代试验。该方法不改变原控制器固有算法,也无需对系统时滞参量进行预判定或系统辨识,只需将提出的自适应补偿算法串联接入到系统之中即可,实用性、鲁棒性好。算法对非线性系统导致的时变时滞效应也有理想的补偿效果,通过一个铝合金梁的弯曲测试说明了该算法的正确性,可推广应用于结构实时仿真试验。     

基于振动台的RTDHT试验及其在双层刚架结构上的应用

开展水下地震模拟振动台试验时,振动台多向振动受到的水体动力效应十分复杂、难于补偿,因而在试验前合理考虑台体实际加载能力与精度十分重要。该文考虑水深、激励频率和运动方向等因素,开展水-振动台系统控制性能的影响研究。通过实测数据辨识水-振动台系统的数学模型,提出基于模型的前馈补偿与强化学习结合的数据驱动混合控制方法。根据DDPG算法利用位移指令的误差数据离线训练Actor-Critic网络,并将之用于实时修正基于模型的补偿指令。通过与前馈补偿方法对比,开展了不同水深、激励频率和振动台运动方向的50组水下振动台测试验证及性能评价。结果表明：随着水深与激励频率增加,控制性能下降;水深对振动台垂直向运动影响更大;与基于模型方法相比,在水深2 m垂直向运动的设备最不利条件下,该文所提控制方法的性能指标J₁和J₂分别提升了6.54%和7.52%。所提方法在考虑水-振动台系统动力非线性控制时具有优良的时滞补偿性能,且是一种宽频带补偿方法。

     

MPC混凝土制备及其力学性能试验研究

为了解决现有加固材料加固施工周期长、与旧混凝土结构黏结差等问题,利用改性磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)作为胶凝材料,制备3种不同骨料类别的MPC混凝土,研究其与普通混凝土力学性能的差异以及不同骨料对其力学性能的影响.以普通混凝土作为对照,制作4组棱柱体试件进行单轴抗压试验.结果表明:MPC混凝土的峰值应变明显高于普通混凝土,轻骨料的加入使其峰值应变进一步升高;其弹性模量明显低于普通混凝土,轻骨料使其弹性模量进一步降低;4组混凝土试件弹性阶段泊松比均为0.2左右,但MPC混凝土峰值时的泊松比明显高于普通混凝土,进入塑性阶段后MPC混凝土内部裂隙发展比例更高,最终破坏现象更加突然,试件破坏后更加松散.因此,MPC混凝土与普通混凝土相比脆性更强.