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  • 2023年第9期文章目次
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    • 基于无人机航拍的近地风场类别确定方法

      2023(9):1-12.

      摘要 (493) HTML (0) PDF 31.50 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用无人机航拍城市地区地面的照片,通过对照片进行识别可快速获取地面建筑物信息,进而有效地获得测区内地貌状况并且实现参数化.通过建立地面粗糙度Z0与地面粗糙度指数α的对应关系可以确定该地区近地风场类别,同时应用无人机搭载风速仪对该地区的风场和风剖面进行实测并通过分析获得了该地区的近地风场类别,进而对采用两种方法获得的近地风场类别识别结果进行了比较.结果表明,通过这两种方法判定的场地类别一致,且相对误差在5%以内.该研究实现了依据实际地貌判定同目标建筑相关的风场类别,所用方法具有广泛的适用性,研究结果可为城市地区的建筑抗风设计提供新思路.

    • 基于无人机倾斜摄影技术的桥梁有限元逆向建模方法研究

      2023(9):13-23.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 17.03 M (443) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桥梁图纸缺乏或缺失,桥梁抗震分析中存在大量结构建模工作而其效率低下等问题,提出了一种基于无人机倾斜摄影技术的桥梁有限元逆向建模技术. 首先参数化桥梁有限元建模过程,再引入基于运动恢复结构和多视图立体匹配算法的倾斜摄影技术,结合无人机多视角序列影像构建目标桥梁三维实景模型,引入非均匀有理B样条算法提取桥梁复杂结构曲面,获取桥梁几何数据. 通过大数据信息和桥梁设计规范、设计标准图集、现场实测等调查方法获取无人机无法观测得到的桥梁内部结构参数,实现通过视觉外观、大数据信息和专家先验信息重建桥梁有限元模型. 对长沙市巴溪洲大桥建立三维实景模型,验证模型误差低于2%;利用大数据信息和专家先验信息获取桥梁内部参数,基于实景模型重建目标桥梁有限元模型,验证有限元模型模态频率误差低于2%,静载挠度校验系数为0.57~0.79. 研究结果表明:利用无人机倾斜摄影技术逆向建立的桥梁有限元模型可靠且精度较高,在桥梁健康监测和区域抗震分析领域具有较高的科学研究和工程实用价值.

    • 输电线风致响应的时频域特性风洞试验研究

      2023(9):24-31.

      摘要 (121) HTML (0) PDF 11.67 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过单跨输电线气弹模型风洞试验,研究了单导线和4分裂导线的风振位移谱、气动力谱、气动阻尼比及风振系数特性,探讨了风速、导线分裂数及湍流度的影响. 结果表明:导线风振中多模态参与较为显著,其模态频率随风速增加而非线性增大,且高湍流时模态频率的增幅更明显. 导线响应谱能量随湍流度和导线分裂数的增加而增大,且多分裂导线和高湍流会使导线的振动能量向低频偏移. 导线气动力总响应中背景分量的占比整体随风速、湍流度的增加而增大,随分裂数的增加而减小. 导线气动阻尼比随风速和湍流度增加而变化的趋势不明显,其一阶模态气动阻尼比约为无风状态阻尼比的5~9倍,约为二阶模态气动阻尼比的2倍. 导线位移风振系数明显低于阻力风振系数,且两类风振系数整体随湍流度增加而增大.

    • UHPC加固在役大跨径悬索桥钢桥面:实桥试验与理论分析

      2023(9):32-45.

      摘要 (333) HTML (0) PDF 61.88 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决大跨径钢桥正交异性钢桥面板普遍存在的疲劳开裂且维修困难等问题,提出了一种疲劳裂缝可免修复的UHPC加固新结构. 以一座在役大跨径悬索桥为研究对象,介绍了新结构的应用背景,并对大桥原沥青铺装、裸钢桥面、钢-UHPC轻型组合结构三种桥面状态分别开展了现场试验. 基于试验结果,系统揭示了钢桥面4类典型疲劳细节的受力特性,包括应力分布规律和加固后的应力降幅,同时,对实桥建立了局部梁段有限元模型,模拟试验中的所有加载工况并进行了对比分析,发现计算得到的应力响应面与试验结果基本一致,最大误差约为10%. 研究结果表明:对于每类疲劳细节,其在纯钢桥面和原沥青铺装两种状态下的应力基本无差异,表明原沥青铺装劣化严重,无法改善钢桥面的疲劳受力状态;而对比铺设UHPC前、后,钢面板上的疲劳细节应力降幅达41%~85%,其中,钢面板-U肋焊缝细节应力降幅为85%,顶部过焊孔处细节应力降幅为44%,而横隔板与U肋交叉部位细节应力降幅为41%,表明UHPC加固薄层有效提高了钢桥面的局部抗弯刚度,从而降低了车辆荷载作用下钢桥面的应力水平. 此外,得到了钢桥面上不同疲劳细节的应力响应线,结果表明,各疲劳细节的应力响应因测点位置不同而存在一定差异. 顶部过焊孔处细节横桥向压应力响应范围较小,而拉应力响应范围较大;面板及顶部过焊孔处细节的纵向应力响应线较短,而U肋-横隔板连接处细节的应力在3道横隔板或横肋范围内仍保持较高水平.

    • 新型内衬组合波形钢腹板的剪切行为

      2023(9):46-55.

      摘要 (229) HTML (0) PDF 10.71 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对内衬混凝土约束波形钢腹板褶皱效应致使支承区预应力导入效率降低的不足,提出了一种采用滑槽-栓钉式连接的新型内衬. 为探索设置新型内衬对波形钢腹板褶皱效应和剪切性能的影响,设计了分别采用纯波形钢腹板和新型内衬组合波形钢腹板的工字钢梁试件,通过本构关系、焊接残余应力和几何初始缺陷幅值的敏感性分析,建立了数值模拟方案,并将数值模拟结果与文献试验结果对比,以验证模拟方案的合理性. 随后对比研究了新型内衬组合波形钢腹板和纯波形钢腹板的轴向刚度、应变分布、屈曲模态和抗剪强度. 结果表明:所采用的数值模拟方案能准确模拟结构的屈曲模态、极限承载力和应变分布. 设置新型内衬后,结构的轴向刚度基本不变;纯波形钢腹板和新型内衬组合波形钢腹板的正应变和剪应变分布基本一致,且正应变均服从拟平截面假定,剪应变沿腹板高度均匀分布;设置新型内衬前后腹板屈曲模态均为交互屈曲模式;设置新型内衬后,结构的极限承载能力提高约23%,破坏时的竖向挠度增大约71%;设置新型内衬提升了腹板的面外刚度,约束了早期面外位移的开展速度,在加载后期,新型内衬的存在限制了面外位移的开展程度.

    • 考虑黏结滑移与剪切效应的不均匀冻融损伤RC剪力墙数值模型

      2023(9):56-68.

      摘要 (364) HTML (0) PDF 16.83 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了合理评估严寒环境下在役钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能,采用相对动弹性模量为冻融损伤系数,结合修正Petersen模型构建了不均匀冻融损伤模型;基于经过准确性验证的既有公式建立了完好RC剪力墙剪切恢复力模型,进而通过分析冻融损伤RC剪力墙实测剪应变和剪力受参数影响的变化趋势,采用多参数回归建立了冻融损伤RC剪力墙剪切恢复力模型;基于既有材性实测数据建立了不均匀冻融损伤黏结强度模型,同时结合既有钢筋黏结滑移模型通过理论推导建立了不均匀冻融损伤纵筋滑移模型;结合所建立的不均匀冻融损伤模型、冻融损伤剪切滞回模型、冻融损伤不均匀的黏结强度-滑移模型,提出了冻融损伤剪力墙构件数值模型.最后采用8个不同参数冻融损伤RC剪力墙的拟静力实测数据对本文所提的数值模型的准确性进行了验证.结果表明:本文建立的数值模型可较准确地模拟冻融损伤RC剪力墙低周往复下的力-变形关系,可用于冻融环境下RC剪力墙的抗震性能评估.

    • Q690D钢材箱形截面框架柱抗震性能

      2023(9):69-78.

      摘要 (182) HTML (0) PDF 14.41 M (421) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评价Q690D钢材箱形截面框架柱的抗震性能,在对3个焊接箱形截面钢柱进行低周往复加载试验的基础上,利用经试验结果验证的有限元建模方法,建立30个覆盖4个抗震等级的不同板件宽厚比的有限元数值模型,分别从滞回反应、骨架曲线、延性系数以及塑性发展等方面进行抗震性能分析. 结果表明,Q690D钢材箱形截面框架柱的延性系数较小,在1.68~2.55之间,当轴压比较大时,极限层间位移角会出现小于0.02的情况,不能满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)中对钢结构弹塑性位移角限值1/50的要求,在高强钢应用于抗震设计时建议限制轴压比最大不超过0.5;截面塑性发展系数以及构件延性会随着壁板宽厚比以及轴压比的增大而减小. 《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)仅采用壁板宽厚比来区分抗震等级是不合理的,需考虑轴压比不同对抗震性能的影响.

    • 化学-高温-机械复合活化金尾矿及机理分析

      2023(9):79-87.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 29.66 M (265) 评论 (0) 收藏

      摘要:尾矿制备辅助胶凝材料是实现尾矿产业化资源利用和减少建筑业碳排放的重要途径. 主要探究了不同活化方法下金尾矿的活性机理和水化特性. 采用高温活化、机械活化和化学-高温-机械复合活化等方法激发金尾矿的活性,探究不同活化方式对金尾矿活性的影响. 测定标准稠度用水量和凝结时间,分析不同金尾矿掺量对复合胶凝材料物理性能的影响. 通过XRD分析、SEM分析和火山灰试验研究了金尾矿的活化机理和水化特性. 结果表明:化学-高温-机械复合活化效果>高温-机械复合活化>机械活化>高温活化. 在化学-高温-机械复合活化下,较原金尾矿28 d抗压强度比(58.25%),治化后的金尾矿强度提高到74.98%. 高温活化和机械活化会使得金尾矿的主要矿物相结晶度降低,但火山灰活性较低. CaO的存在有助于进一步降低结晶度,并在水化反应过程中,其提供的碱性环境,会产生活性SiO2和Al2O3,加速Ca(OH)2与活性SiO2和Al2O3反应,C—S—H凝胶和铝酸盐水合物含量增多,结构更加致密,抗压强度得到提升.

    • 基于机器学习的再生混凝土配合比设计方法

      2023(9):88-96.

      摘要 (388) HTML (0) PDF 5.87 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:再生混凝土技术是实现建筑垃圾资源化利用的有效途径. 通过收集再生混凝土氯离子侵蚀试验和碳化试验的数据,将材料信息和试验环境信息作为输入参数,采用电通量和碳化深度分别量化再生混凝土的抗氯离子侵蚀和抗碳化性能,基于机器学习方法构建再生混凝土的耐久性能预测模型,在此基础上以强度、耐久性和成本作为优化目标,结合 NSGA-Ⅱ算法和优劣解距离法提出再生混凝土配合比优化设计方法. 结果表明:梯度提升树模型可以较好地预测再生混凝土的抗氯离子侵蚀性能,高斯过程回归模型则对再生混凝土抗碳化性能预测表现较好;采用提出的配合比优化设计方法获得了满足耐久性和力学性能要求的低成本再生混凝土配合比建议值,可用于指导施工配合比设计.

    • 玄武岩纤维织物高延性混凝土拉伸性能

      2023(9):97-108.

      摘要 (287) HTML (0) PDF 16.58 M (964) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究玄武岩纤维织物高延性混凝土(TR-HDC)的拉伸力学性能,设计和制作了36组TR-HDC狗骨形拉伸试件,通过单轴拉伸试验研究织物配网率、PVA短纤维掺量、基体类型和网格间距(5mm、10mm)对TR-HDC拉伸力学性能的影响.试验结果表明:随织物配网率的增加,TR-HDC试件的抗拉强度大幅提高,多裂缝开展特征明显;PVA短纤维的掺入可有效改善织物与基体的界面特性,防止基层的剥离,减少织物与基体之间的滑移,并且提高织物强度利用率;网格间距增大时,掺入的PVA短纤维更容易穿过织物网格,与纤维束充分接触,增加了织物与基体的机械锚固力,使纤维织物的强度利用率提高;基体中粉煤灰掺量的改变对于TR-HDC试件的抗拉强度影响较小,而粉煤灰掺量较多时,试件的应变较大,裂缝间距较小.通过对试验结果进行回归分析,考虑PVA掺量与纤维织物耦合作用,给出了TR-HDC单轴抗拉强度简化计算模型.

    • 地震作用软土震陷特性及变截面群桩动力响应

      2023(9):109-118.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 23.81 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同类型地震波作用时软土场地条件下大直径变截面群桩基础的动力响应特性,依托翔安大桥实体工程,通过振动台试验,选取地震动强度均为0.15g的人工合成5010波、1004波,以及Kobe波和El-Centro波,研究了群桩基础桩周土层震陷量、桩身加速度、桩顶水平位移、桩身弯矩等动力响应特性. 结果表明:地震作用下,软土层发生震陷,震陷量为0.16~0.22 cm,其值与输入地震波的频谱特性有关;桩端加速度时程响应曲线较桩顶及变截面处更为“密集”;软土对加速度产生放大效果,输入地震波加速度峰值出现时刻均早于桩端、桩顶及变截面处;桩身加速度及桩顶水平位移分别在1004波和Kobe波作用下达到最大值;5010波和1004波作用下,桩顶产生永久侧向位移;Kobe波作用下,桩身弯矩峰值最大,且弯矩峰值出现时刻最晚. 因此,在进行群桩基础抗震设计时,针对不同桩基特性可选用不同类型地震波进行验算.

    • 基于QSGS法3D重构土体渗流场的LBM数值模拟

      2023(9):119-130.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 36.03 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于四参数随机生长法(QSGS)以及改进QSGS方法等效重构三维(3D)各向同性/各向异性土体内部孔隙结构,结合格子玻尔兹曼方法(LBM),采用MATLAB自编程序进行细观渗流场数值模拟,分析不同孔隙参数及模型各向异性等因素对渗流特性的影响规律. 结果表明:3D模型尺寸100×100×100格点时,连通孔隙率nc达到最大增幅19.23%. 流体易在连通性好、孔喉直径大的部位形成主渗流通道,且存在“指进效应”,流体越靠近孔道中轴线流速越快. 3D重构土体的计算渗透率k随模型孔隙率n增大而增大,随土颗粒尺寸减小而减小,当分布概率pc = 0~0.05(大、中颗粒)时渗透率显著降低,降低幅度达42.86%. 考虑各向异性的重构模型出口边界渗流速度波动幅度较大、变化趋势规律性不明显,且流线分布稀疏、相互交错、主渗流通道不明显. 该研究能揭示流体在3D土体孔隙结构中的流动规律,并为3D土体重构和细观渗流模拟研究方法提供借鉴.

    • 遍布节理模型在层状岩体模拟中的适用性研究

      2023(9):131-141.

      摘要 (279) HTML (0) PDF 38.35 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:为弥补遍布节理模型未考虑节理长度、间距及节理刚度的不足,利用三轴压缩数值试验和参数校准准则,对有限差分软件FLAC3D中的遍布节理模型进行参数校准. 通过圆形洞室开挖的算例,对比分析了遍布节理模型与3DEC块体离散元模型的计算结果在位移、塑性区以及最大主应力上的差异. 依托具有典型层状围岩的新华山隧道工程,采用校准的遍布节理模型和离散元方法分析隧道开挖和初期支护后的力学响应. 最后探讨了层理角度对围岩变形和塑性区的影响,进一步验证校准后的遍布节理模型在工程中的适用性. 研究表明,经过校准的遍布节理模型能够较好地描述层状岩体的各向异性行为,可应用于类似工程之中.

    • 考虑环缝接头水力劣化的盾构隧道渗漏数值分析

      2023(9):142-151.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 9.48 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究环缝接头渗漏的影响,以上海地铁1号线为工程背景,基于有限元分析,建立了三维盾构隧道接头渗漏模型. 依据隧道环缝接头张开量,建立了接头渗透系数与纵向沉降曲线曲率半径的迭代关系,实现了接头渗透系数的动态劣化,并与常渗透系数工况的结果进行对比. 研究结果表明:常渗透系数假设显著低估了隧道渗漏的危害程度,应采用更符合实际的渗透系数动态演化模型进行分析. 环缝接头渗漏发生后,地面产生了沉降漏斗,隧道纵向产生不均匀沉降,接头因此而张开,衬砌出现扁平化变形. 对待隧道渗漏问题应秉持“早发现,早治理”的原则,最迟应在渗漏发生后的0.2年内,完成治理工作.

    • 盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

      2023(9):152-164.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 18.05 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响,以某盾构隧道工作井为依托工程,通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型,基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式,提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法. 通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析,并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为,基于工程实例形成了盾构近接控制原则. 研究结果表明:1)工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大,且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内,盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响;2)总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主,占比分别约1/3和2/3,同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计;3) 总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致,验证了计算方法的合理性,同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右,在盾构接收施工中应予以重视;4)基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果,在工程接收关键区间(10~0环)中采取了“低推速”接收原则,保障了盾构的安全接收,可为同类工程提供参考.

    • 中国传统火炕非均质设计与性能优化

      2023(9):165-175.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 10.38 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对中国传统火炕(Heated Kang)设计不合理导致的炕面温度不均、热舒适性差、热效率低等问题,提出了一种传统火炕的非均质设计方法. 为更好地揭示新型火炕设计原理与分析火炕热均衡性、热舒适性等性能,通过CFD模拟平台建模,研究火炕的竖洞率(竖洞区域占火炕整体区域的比例)、炕板蓄热层厚度以及入口烟气温度、出入口相对位置等关键参数对炕板表面温度均衡度的影响. 结果表明,竖洞率为83%,炕板蓄热层厚度为80-50-20 mm(Ⅰ区80 mm, Ⅱ区50 mm,Ⅲ区20 mm),入口烟气温度为275 ℃,出入口形式为倒卷帘时炕面温度最为均匀,此时炕面温度标准差为5.6 ℃,而且具有较高的平均温度,为36.4 ℃. 通过采用内部结构非均质设计方法,火炕的表面热均衡性显著提高50%. 倒卷帘形式的出入口相对位置在优化炕面温度均匀性的同时,显著提高炕面最低温度9.1℃. 该研究结果为传统火炕节能、提高热效率提供新思路,对传统火炕的创新改进具有重要指导意义.

    • 双向人群流疏导的人行桥减振控制研究

      2023(9):176-185.

      摘要 (166) HTML (0) PDF 27.26 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了通过布置障碍物进行双向人群流的疏导来控制结构振动的方法.利用考虑行人自停和减速避让的改进后的社会力模型对双向人群运动进行仿真模拟,将每个行人视为MSD模型建立人-结构相互作用的耦合系统以及振动控制方程,计算结构的振动响应.以实验室人行桥为算例,研究布置障碍物对行人步行特性的改变和对结构振动的影响,并从能量的角度解释了减振机理.算例结果表明,当双向人群密度超过0.6人/m2时引起的结构振动会导致行人产生不适感,在人行桥上布置4个障碍物后,双向分别有1人和2人的工况下减振率达到12.4%和13.1%,且输入结构的能量大幅降低,结构输出的质量动能、粘滞阻尼能和弹性应变能降低率分别达到38.46%、67.48%和50.68%.研究内容可为大跨人行桥的减振方法提供思路.

    • 单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转剪应力分析

      2023(9):186-194.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 7.99 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:波形钢腹板组合箱梁扭转刚度小、截面易发生翘曲变形.为合理计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转时的剪应力,对剪力流进行分解,根据剪力流的传递路径、微元体纵向平衡及翘曲位移连续性,引入能够反映各室箱壁剪力流传递规律的常数,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演出截面几何特性和剪应力的实用计算公式.基于Reissner原理建立约束扭转控制微分方程,并用初参数法求得解析解.用该文解析法和ANSYS有限元法计算偏心荷载作用下简支箱梁的扭转剪应力,并引入反映扭转剪应力对总剪应力影响的剪应力增大系数和翘曲剪应力对扭转剪应力贡献的剪应力系数,详细分析了梁宽和箱室数量对剪应力的影响.研究结果表明:该文解析解与ANSYS有限元解吻合良好;梁宽增大和箱室数量增加均可降低扭转剪应力;约束扭转使得外腹板剪应力增大系数达到1.69,且腹板间的总剪应力表现出明显的分布不均匀性;翘曲剪应力对扭转剪应力的影响显著,设计时不可忽略;设计时应考虑混凝土顶底板扭转剪应力对主拉应力的影响,避免斜裂缝的产生.

    • 医院门诊室交叉感染风险基础信息调研与人源特性研究

      2023(9):195-206.

      摘要 (371) HTML (0) PDF 31.10 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:医院门诊室具有人流量大、病毒负载率高、患者免疫力差、医患间近距离接触频繁等特点,是呼吸道传染病传播的高危场所.本研究首先通过对长沙市两所三甲医院的门诊室开展问卷调查和现场调研,描述了门诊室就诊过程中医患人员行为特征,评估了交叉感染风险,之后基于实验测试和CFD模拟,揭示了患者呼出污染物扩散规律,最后探讨了目前防控措施的有效性.问卷和现场调研结果表明,门诊室防控漏洞较多,即窗户与空调不常开启,通风情况较差,诊室内不设净化器,消毒液使用频次较低,且存在摘下口罩、肢体接触等高风险行为.调研发现,门诊室1名医生1 d最多诊治了70名患者,患者的就诊时长平均为6~13 min左右,诊室内部人员数量最多达到6~8人,且常伴随人员走动,易加速呼出物的扩散,因此严格限制进入诊室的人员数量十分必要.实验测试和模拟结果表明,不同人员呼出物的运动轨迹和峰值浓度之间存在显著差异,展示了复杂的人源特性.呼气模式对于整个过程的峰值浓度影响较小,但呼吸和说话过程会导致面部前方长时间保持高浓度状态.佩戴口罩可以大幅降低污染物水平扩散,但是会造成竖直方向上扩散距离的增加.本研究结果预期为提出和改进门诊室防控措施提供基础数据.

    • 基于改进BP算法的岩石宏细观参数轻量化分析方法

      2023(9):207-218.

      摘要 (353) HTML (0) PDF 7.49 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对PFC 3D细观参数多、宏细观参数间影响机制分析难度大、参数标定模型可解释性不足等问题,以细观参数轻量化分析目标,通过引入含陡度因子的功能函数、自适应Nesterov动量法及自适应学习率提出了一种改进的BP算法进行轻量化建模.与传统BP算法对比表明:改进算法提升了传统算法的稳定性与收敛速度,能够合理准确的对宏细观参数间的敏感性进行量化,筛选出关键的细观参数并获得轻量化的宏细观参数分析模型.基于轻量化模型对宏细观参数间的相关性及影响机制进行分析,研究了单个及多个关键细观参数对宏观参数的影响规律,研究发现:弹模随等效模量增大呈线性增长;平行黏结刚度比对弹模的增长具有抑制作用且当刚度比较高时弹模减小幅度较大.泊松比和颗粒刚度比及平行黏结刚度比间均存在线性关系,而摩擦系数的增大将引起泊松比的非线性减小.强度参数对峰值强度均具有激励作用,当平行黏结抗拉及抗剪强度在较高水平下的组合对峰值强度的提升作用最为显著,内摩擦角主要对岩石的峰后强度具有一定影响,这是由于试样在峰后加载时,内摩擦角对于剪切带两侧的颗粒滑动具有一定的控制作用.研究成果对于PFC参数标定问题具有一定的参考价值.

    • 基于光流法和无人机的大型风力机结构动力特性测试

      2023(9):219-229.

      摘要 (151) HTML (0) PDF 28.70 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型风力机结构以人工检测为主费时耗力且危险的劣势,提出一种基于光流法和无人机的大型风力机结构动力特性识别方法.首先研究无人机空间悬停振动规律,提出基于背景不动点结合自适应比例因子的无人机镜头空间位移补偿方法;其次,使用无人机拍摄风力机结构在摆振与挥舞方向的振动视频,采用光流法对监测点进行视觉跟踪得到其位移响应,并与传统监测方法进行时域与频域信息的对比分析;最后,结合分段监测方法识别风力机结构全局模态振型,并通过振动台试验进行验证.结果表明,背景不动点结合自适应比例因子的位移补偿方法有效地解决了无人机悬停过程中由于振动引起的空间位移漂移影响.结合分段监测方法,利用无人机搭载计算机视觉监测系统可以很好地识别大型风力机结构的模态振型,实现了远距离、非接触、低成本的结构健康监测,可为风力机等大型结构状态评估提供依据.

    • 旁侧基坑开挖对超大直径盾构隧道变形影响分析

      2023(9):230-240.

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      摘要:密集城市区近接基坑工程易引发超大直径(>15 m)盾构隧道变形、结构开裂及渗漏水.当前超大直径盾构隧道建设处于起步阶段,基坑影响下隧道变形响应规律不明,合理的影响分区匮乏.本文采用有限元软件建立超大直径隧道旁侧基坑开挖的三维有限元模型,分析超大直径隧道的结构变形响应机制,并探讨隧道埋深、隧道-基坑间距、基坑开挖深度等因素影响规律.结果表明,基坑开挖引发地层朝向基坑的“鼓肚子”水平位移和“勺子”状竖向位移;与小直径隧道相比,超大直径盾构隧道表现出较小的纵向变形和较为显著的横向变形;隧道变形随隧道-旁侧基坑围护结构距离增大而减小、随埋深增大先增大后减小、随基坑开挖深度的增大而增大.通过基坑开挖深度归一化后,隧道最大变形与隧道-基坑间距可用指数函数高精度拟合.提出归一化后的影响分区图,为实际工程超大直径隧道结构保护提供重要的参考.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

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