大数据时代结构工程发展新趋势的几点思考

土木工程支撑着基础设施及公共和民众住房的建设,土木工程的建设和服役过程中都会产生大数据。如何有效利用这些大数据,为土木工程的学科发展和工程决策提供依据,这是工程师和科学家都在思考的问题。本文从着重针对土木工程中的大数据如何影响结构工程的问题,结构的荷载估算、结构承载能力与破坏准则、震害调查、结构健康监测、云计算等几个方面,提出了几点思考。     

基于LabVIEW的声发射采集分析系统研发北大核心CSCD

针对声发射技术应用于结构健康监测时面临的硬件系统及传感器价格昂贵、分析软件自行扩展困难、无法实现大规模数据采集与分析的问题,基于LabVIEW平台开发了声发射采集分析系统,实现了声发射信号的采集、存储与分析等功能。在一块铝板表面安装压电陶瓷传感器并进行了断铅试验,通过采集信号并计算得出了声发射特征参数,验证了采集系统的可行性。最后在铝板上进行了声发射源的定位实验研究,结果表明测定的声发射源位置与实际位置误差范围在5%之内,证明了开发的声发射分析系统的准确性。     

基于声发射的钢筋混凝土梁承载能力评估

在钢筋混凝土断裂过程中能量平衡基础上,结合声发射与断裂力学参数的耦合关系,得到裂纹稳定拓展过程中,声发射振铃数与钢筋混凝土梁抗弯刚度间的关系,并通过钢筋混凝土梁静、动态弯曲破坏试验进行验证。结果表明：在能量平衡原理基础上建立声发射参数与钢筋混凝土梁承载能力的关系是可行的。在宏观裂纹稳定拓展阶段,通过声发射传感器实时监测获得破坏过程的声发射信号,能准确评估钢筋混凝土梁的抗弯刚度。     

基于互相关函数幅值和SVM的输电塔损伤识别

针对目前输电塔结构损伤识别中需要布设大量传感器的问题,提出了基于互相关函数幅值和支持向量机(support vector machine,简称SVM)的损伤识别方法。首先,定义初始与当前状态结构模态响应近似信号的互相关函数幅值差为损伤特征;其次,将损伤特征作为输入样本来训练支持向量机分类器,将损伤识别问题转化为模式分类问题;最后,利用2层角钢塔模型的振动试验,验证了方法的可行性。该方法仅需要少量传感器测得结构的动力响应,且适用于环境荷载激励,对输电塔结构损伤有较好的识别效果和噪声鲁棒性。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明：安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值（包括迎、背风面）,降低幅度可达40%。     

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的试验研究

通过振动台试验来验证调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动反应的减振效果及理论分析的正确性。设计了一个二层的单向偏心钢结构模型,在结构的顶层放置一个调液柱型阻尼器（TLCD）和一个环形调液阻尼器（CTLCD）并对其参数进行优化设计,在振动台上,分别对结构无控时的反应和设置调液阻尼器后的反应进行试验研究。通过分析结构模型在地震波作用下的加速度和位移响应,结果表明,调液阻尼器能有效抑制结构的在地震作用下的扭转耦联振动,而且同时设置TLCD和CTLCD的减振效果要好于单独采用TLCD或CTLCD时的减振效果。     

钢结构螺栓连接松动智能检测及监测技术的研究进展

螺栓连接是钢结构中最常见的连接形式,其松动和脱落会使得结构的承载能力降低,导致结构产生安全隐患。为避免工程事故的发生,近年来研究人员提出了许多螺栓松动的检测方法。文章综述了一些常见的螺栓松动检测技术的工作原理及其研究进展,包括压电传感技术、光纤传感技术、数字图像处理技术、敲击声法,并对未来螺栓失效检测技术的发展方向进行了探讨。     

基于H∞范数的调液阻尼器减震优化设计

基于鼠H∞范数提出了偏心结构利用调液阻尼器减震控制的一种新的优化设计方法,该方法将优化目标取为从地震动到结构响应的传递函数的H∞范数,利用遗传算法来对阻尼器的相关参数进行优化。这种优化方法无需求解结构运动方程,所得到的阻尼器最优参数也不依赖于特定的地震动。用一个12层的偏心结构作为算例进行优化计算,结果表明：利用该文提...     

新媒体视野下建筑结构抗震微博教学实践

为进一步提高建筑结构抗震课程的教学效果,将微博这一新媒体与传统教学方法相结合,探讨教学新思路。文章首先分析了微博的教学优势,接着阐述了在建筑结构抗震教学中,利用微博进行的教学实践。最后,对基于微博的建筑结构抗震教学需要进一步解决的问题进行了分析。实践证明,基于微博的教学方法可提高教学质量和效率,对教育模式和教育方法的优化有参考价值。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明:安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值(包括迎、背风面),降低幅度可达40%。