曲率模态和柔度曲率对损伤的敏感性研究

以简支梁的损伤识别为例,用有限元方法进行建模和计算,比较分析了曲率模态和柔度曲率对结构损伤识别的敏感性.当梁发生损伤的类型不同时,损伤部位对未损伤部位的影响以及各处损伤部位间的相互影响不同,导致曲率模态或柔度曲率对损伤的敏感性有时会下降,单独用一种方法不能准确地识别结构的损伤,应综合运用两种方法对损伤进行识别;而且这两种方法能互相补其不足,可以更有效的对结构的损伤进行识别.     

基于高斯曲率模态差的T梁结构二维损伤识别研究

曲率模态是识别损伤的敏感指标,基于曲率模态的损伤识别研究大多局限于一维结构。为将曲率模态的损伤识别方法推广到二维结构,提出了基于高斯曲率模态的损伤识别方法,综合考虑二维结构的加速度振型曲面在纵向和横向上的弯曲程度,通过计算结构损伤前后加速度振型的高斯曲率差来判断结构损伤的位置。T梁组合结构的模态试验及试验分析结果验证了该方法的可行性。     

基于小波-人工免疫算法的框架结构损伤识别

提出了小波-人工免疫算法的概念,建立了框架结构有限元模型。采用Lanczos法,对结构进行模态分析,得到了含损伤框架结构的应变模态。运用小波分析方法,对结构的模态参数进行连续小波变换,得到了小波系数图,并通过图形中的奇异点来识别框架结构的损伤位置。以基于结构的频率和模态振型所建立的目标函数为抗原,以小波识别出的损伤单元损伤程度(即问题的解)作为抗体,运用人工免疫算法,进行全局寻优迭代计算,实现对结构损伤程度的识别。以平面框架结构为例进行计算,分析结果表明:该方法能够有效识别结构的损伤位置和损伤程度。     

矮塔斜拉桥施工状态下结构损伤识别研究

以广东省江肇高速公路西江特大桥为工程背景,选取最大双悬臂施工状态,采用MIDAS软件获取损伤状态下的各阶模态,将模态信号导入MATLAB中进行了Hilbert-Huang变换和小波变换,对结构损伤状况进行了识别判断,并对比了两种识别方法的识别效果.研究结果表明:Hilbert-Huang变换方法损伤识别效果良好,抗噪性强,但存在端点效应问题;小波变换方法损伤识别效果与所选小波基有关,不利于基准的选取,且小波识别需要消噪,消噪可能会导致损伤漏检.     

基于支持向量机和模态曲率的桥梁结构损伤识别

提出了一种用于桥梁结构损伤识别的支持向量机方法。该方法以结构损伤前后的模态曲率差参数为支持向量机的输入参数,c-svc算法为损伤位置识别算法,ε-svr算法为损伤程度识别算法。最后以三跨连续梁桥为数值模拟算例,以存在单个及多个损伤单元为损伤工况,验证该方法的有效性,识别结果表明基于支持向量机和模态曲率的损伤识别方法能够准确识别出结构的损伤位置,损伤程度识别误差在4%以内。     

既有多梁式桥梁的损伤识别

讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构构形的计算模型模拟结构损伤。通过一个简支多梁式T梁桥的数值试验验证了所提方法的可行性。结果表明在量测模态与频率数不多的情况下,所讨论的方法可用于识别多梁式桥梁的损伤。     

既有多梁式桥梁的损伤识别

讨论了利用量测的柔度矩阵定位损伤的方法。分别选用模态柔度和模态柔度曲率两种方法对多梁式T型梁桥的损伤识别进行研究;并定性分析了测试噪声对损伤识别结果的影响。为反映实际多梁式桥梁的损伤识别情况,采用符合实际多梁式桥梁结构构形的计算模型模拟结构损伤。通过一个简支多梁式T梁桥的数值试验验证了所提方法的可行性。结果表明在量测模态与频率数不多的情况下,所讨论的方法可用于识别多梁式桥梁的损伤。     

蒙特卡罗法在桥梁损伤识别中的应用

以桥梁结构损伤识别为研究对象,采用模态应变能损伤识别与蒙特卡罗法相结合的方法,讨论了测试噪声对桥梁结构损伤定位的影响。在分析过程中对模态的阶数、单损伤、多损伤及损伤部位等进行了研究,依据噪声影响下的模态应变能变化率定位结构损伤。以某连续梁桥为例验证了方法的有效性,利用蒙特卡罗法进行了1万次的计算,得到在不同损伤程度、不同损伤位置随测试噪声水平变化的识别率。研究结果表明,损伤识别率更能表征损伤识别方法,且符合工程实际需要。     

模态柔度指标在简支梁桥损伤识别中的应用

基于模态柔度理论,构造模态柔度差及模态柔度差曲率指标为损伤识别参数.选取简支梁桥为数值模拟算例,对单位置及多位置损伤识别工况的数值模拟分析验证了两个指标的有效性.结果表明：模态柔度差曲率指标更适合于结构的损伤位置识别.     

基于移动荷载作用下的结构响应及小波分析的桥梁损伤诊断

用扭转弹簧模拟裂缝损伤,推导了移动荷载作用下裂缝损伤梁的动力响应.通过对损伤梁在移动荷载作用下的位移响应参数进行小波变换,用小波系数灰度图和小波系数模极大值轨迹图识别损伤位置,用可以评价信号奇异性特征的Lipschitz指数评价损伤程度,考察了不同损伤程度、多损伤位置和测点位置,荷载速度和荷载大小及噪声等因素的影响.数值计算表明该方法具有很好的识别效果.     

基于多模态的神经网络的结构损伤识别方法的研究

采用曲率模态和柔度曲率组合成多模态参数,针对连续梁结构在有限元模型基础上对结构进行了损伤识别研究．结果表明,以此多模态参数作为网络输入参数,并通过学习训练所得网络不仅可以准确地对结构损伤进行定位,而且对损伤的定量也取得了比较理想的效果,表明此网络还具备良好的容错性和鲁棒性．     

湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

为研究湿热环境下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土结构的耐久性问题，采用6根湿热环境下CFRP加固的钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验，研究在湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、挠度和裂缝等；根据环氧树脂老化的化学反应微分方程和反应速度的指数定律，给出环氧树脂胶层弹性模量的衰减模型；从混凝土和环氧树脂胶层的力学性能出发，提出湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土结构后CFRP剥离时的强度计算公式，推导湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式. 研究结果表明:随着湿热环境作用时间的增加，加固梁的抗弯承载力逐渐减小，CFRP剥离破坏由混凝土控制逐渐转换为由环氧树脂胶层控制；随着湿热环境作用的持续，混凝土裂缝数量减小、裂缝宽度增加但挠度减小，加固梁的损伤增大且脆性增加；加固梁的屈服曲率、极限曲率和曲率延性系数均减小，加固梁的延性变差且CFRP剥离破坏时的脆性和离散性增强；试验与理论计算的对比表明，在湿热环境作用下加固梁发生CFRP剥离破坏时，CFRP极限应变的理论值与试验值误差在20%以内，抗弯承载力的理论值与试验值误差在11%以内.      

钢-活性粉末混凝土组合梁的极限承载力

对于连续体系的钢-普通混凝土组合梁,处于负弯矩区的混凝土桥面板由于抗拉强度低,极易受拉开裂,导致组合梁的强度与耐久性下降.针对这一问题,提出了采用超高强度、高耐久性、高韧性且体积稳定性良好的活性粉末混凝土（RPC）材料代替普通组合梁中的混凝土桥面板,并根据RPC材料的本构关系及抗拉强度高的特点,确定以临界开裂状态作为这种新型钢,RPC组合梁的正截面破坏模式,推导了极限承载力计算公式,并对组合截面中RPC板与钢梁的高度比、宽度比、RPC板中的配筋率进行了参数影响分析.结果表明：钢-RPC组合梁与同条件的普通组合梁相比,在保证负弯矩区桥面板不开裂的情况下,极限承载力仍有所提高,并且结构的抗裂性、刚度和耐久性都可得到极大改善.     

上方大面积加(卸)载引起盾构隧道的变形分析

盾构隧道上方大面积加载或卸载会引起隧道结构发生纵向变形,过大的沉降或隆起会使隧道结构发生裂缝或是环缝张开,导致渗漏水甚至破坏。把隧道结构等效为处于土层中的弹性地基梁,利用Boussinesq解计算加（卸）载在隧道下卧土层中产生的附加应力,基于Winkler模型计算隧道结构的变形。结合上海某地铁隧道上方大面积卸载后加载的工程实例,计算隧道结构的纵向变形,判断结构的安全性,并用有限元计算验证理论计算公式的正确性。     

Ca含量对AMCa镁合金超高周疲劳断裂行为的影响

为了阐明Ca含量对镁合金疲劳性能的影响,采用旋转弯曲疲劳试验机对两种AMCa镁合金进行超高周疲劳实验,并利用扫描电子显微镜SEM （scanning electron microscope）和X射线能谱仪EDS （X-ray energy dispersive spectroscopy）观察疲劳试样的断口形貌,分析了两种镁合金疲劳S-N（疲劳应力-疲劳寿命）曲线特性和疲劳断裂行为,讨论了Ca元素含量增加对镁合金疲劳寿命和疲劳裂纹萌生机制的影响. 结果表明,AM1.77 Ca镁合金S-N曲线没有传统的疲劳极限,呈现曲线连续下降趋势;AM1.85 Ca镁合金具有双S-N曲线特性,在130 MPa左右出现转折点;Ca元素含量增加导致镁合金产生微观结构缺陷,使材料的疲劳裂纹萌生模式从AM1.77 Ca镁合金的表面萌生模式转变为AM1.85 Ca镁合金的两种疲劳裂纹萌生模式,即表面萌生和次表面萌生模式,这种转变对材料抗疲劳性能的提升不利.      

关于后张法预应力混凝土连续箱梁裂缝的探讨

阐述了高速公路现浇预应力连续箱梁施工时产生裂缝的原因,避免裂缝产生的措施,及对裂缝的修补方法.     

考虑混凝土损伤的双面组合连续梁挠度和裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合连续梁负弯矩区上混凝土板受拉会产生裂缝。利用ANSYS有限元软件,考虑了混凝土的拉应变软化特性,对钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行数值模拟分析,得到了上混凝土板裂缝分布和宽度。将计算结果与实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换下混凝土板厚度和混凝土极限拉应变值,分析其对双面组合梁挠度和裂缝的影响;采用最小二乘法,对荷载-挠度;荷载-最大裂缝宽度曲线进行拟合,得出相应的计算公式。     

PC连续刚构桥梁底合理曲线线形研究

针对PC连续刚构桥梁底长束的张拉导致合龙段箱梁底板和腹板开裂问题,以黑崖沟2号桥为背景工程,探讨了采用不同次数梁底曲线对箱梁局部应力状态的影响。在此基础上,揭示了箱梁易于开裂的危险部位,分析了导致开裂的主要原因,提出PC连续刚构桥梁底曲线次数不低于1．6次的建议。同时,结合实际工程,通过对三种防裂设计方案的理论研究与实桥测试结果的比对发现,采用跨中设置实体隔板的设计方案,可有效地解决合龙段箱梁底板下缘和腹板内侧的开裂问题。     

Numerical analysis of crack under compression by 3D displacement discontinuity method

A 3D displacement discontinuity method is applied to solve the fracture mechanics problems of the mixed mode crack under compression. Friction between the surface of the closed crack is considered by establishing a simple and efficient iterative algorithm based on method of contact resistance mitigation. On the surfaces of the closed crack, the Mohr-coulomb rule is satisfied by iteration when the crack is in condition of sliding. The stress intensity factors are obtained using displacement fitting method. It is shown that the numerical results agree with the experimental results well and that friction plays an important role in resisting crack propagation.