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期刊信息/Journal information
湖南大学学报（自然科学版）
湖南大学
湖南大学学报（自然科学版）

湖南大学

王道平

月刊

1674-2974

hdxbzkb@hnu.cn

0731-88822870

410082

湖南省长沙市岳麓区湖南大学期刊社行政办公室

湖南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Hunan University(Natural Sciences)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、湖南大学主办的综合性学术理论刊物，双月刊，面向国内外公开出版发行。主要报道湖南大学自然科学领域最新研究成果，也适当发表国内外同行专家的优秀学术论文。
正式出版
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    基于灰度分析的桥梁健康监测系统传感器异常检测

    王宪玉李文奇朱前坤杜永峰...
    111-118页
    查看更多>>摘要：为了能够及时检测出传感器的异常状况,设计了一种基于灰色关联度分析的桥梁健康监测系统传感器异常检测模型.首先,分别对多个应变传感器在正常工作和单传感器异常时采集的数据进行灰色关联度分析,得到表征每一列传感器数据与其余列数据在序列几何形状上相似程度的最不相关次数序列.通过对比发现无异常和有异常时最不相关次数的分布呈现明显差异,从而验证了此方法的可行性;然后,设计了一种权重计算策略,将最不相关次数序列转化为归一化的值,并将其作为评价指标,以此来量化每一列传感器数据与其他列数据之间的相关程度;最后,通过分析多组应变数据的评价指标,设置了多阈值预警机制,以实现对不同程度的异常情况做出相应的判定.在另一组加速度监测数据上模拟多种异常程度不同的异常状况并进行检测,结果显示整体的异常识别率在90%以上.

    结构健康监测异常检测传感器故障灰色关联度

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    可对角化矩阵特征值分解扰动问题的快速求解方法

    胡志祥杨其东黄潇贺文宇...
    119-126页
    查看更多>>摘要：针对特征值扰动计算的传统方法收敛速度慢的问题,提出了一种求解特征值扰动问题的快速迭代算法.首先,通过矩阵变换将初始矩阵的特征值扰动问题转化为对角矩阵的特征值扰动问题.然后,提出了一种快速迭代算法求解扰动参数,同时对算法的收敛性进行分析,并将其与基于摄动级数展开法导出的方法进行对比.再次,采用逐一求解特征值并进行矩阵降阶的策略,有效降低运算量.最后,通过2个算例分别展示算法的计算过程及其在结构模态参数追踪方面的应用效果.

    特征值分解特征值扰动摄动级数展开法可对角化矩阵收敛性分析

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    基于高分辨率模态柔度矩阵桥梁损伤识别的少量传感器方法

    马宏伟郑晓杰夏子立闫禹...
    127-136页
    查看更多>>摘要：为了降低监测系统成本和提高桥梁损伤识别精度,本文利用少量传感器获得高分辨率模态振型.在考虑路面粗糙度的情况下,基于柔度变化率进行损伤识别.在不同路面粗糙度水平下,对移动车辆荷载作用下桥梁上所测位移响应进行特征正交分解,再将得到的主成分矩阵中高频动力分量信息过滤,获得高分辨率的模态振型.利用少量传感器方法得到的高分辨率模态振型计算柔度变化率,将其作为桥梁损伤定位的指标.为了验证该方法的有效性,对一简支梁进行模拟和试验.结果显示,该方法在考虑不同粗糙度水平情况下,利用少量传感器得到高分辨率模态振型的柔度变化率能准确定位损伤.

    损伤识别高分辨率模态振型少量传感器路面粗糙度柔度矩阵

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    弹性滑板支座不同摩擦系数对楼层反应谱的影响

    戴纳新王东梅谭平周福霖...
    137-147页
    查看更多>>摘要：采用课题组建立的楼层反应谱Benchmark模型,研究弹性滑板支座不同摩擦系数对楼层反应谱的影响.使用ETABS软件建立隔震结构有限元模型,在底层柱底和基础之间布置弹性滑板支座,为了使楼层反应谱具有实用性和代表性,输入FEMA P695中推荐的22条远场地震动,分别对4个摩擦系数的基础隔震结构进行非线性时程分析,研究弹性滑板支座摩擦系数对楼层反应谱的影响,且与铅芯橡胶支座隔震结构楼层反应谱进行比较.结果表明:摩擦系数影响楼层反应谱的谱值,但不改变楼层反应谱峰值出现的周期,不影响楼层反应谱的频谱特征;在周期0～6 s内,文中4种摩擦系数的弹性滑板支座结构的楼层反应谱谱值均小于铅芯橡胶支座的谱值,说明该结构弹性滑板支座的隔震性能优于铅芯橡胶支座.

    摩擦系数弹性滑板支座地震动楼层反应谱有限元分析

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    CFRP板纵向加固RC柱在水平低周循环荷载下的力学性能研究与应用

    强旭红陈岩松姜旭谭成...
    148-163页
    查看更多>>摘要：开发了一种纵向粘贴CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)板的RC(Reinforced Concrete,钢筋混凝土)柱抗弯加固系统,该加固系统由纵向粘贴在柱表面的预制CFRP板和防止柱底CFRP板脱粘的混凝土加厚层组成.为研究纵向粘贴CFRP板对RC柱的抗弯性能影响,设计并开展了5根足尺矩形RC柱的水平低周循环加载试验.研究结果表明:粘贴CFRP板加固能有效延缓柱的开裂;柱的破坏模式得到明显改善;相较于未加固柱子,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的RC柱极限承载力分别提高了15.1%和17.4%;加固后柱的抗弯承载力和刚度得到提高,但增加CFRP板的层数对极限强度和刚度没有显著影响,反而会降低柱的延性,相较于仅采用增大柱底截面的方式加固的对照柱,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的试验柱的延性系数分别降低16.2%和35.1%;试验过程中,由于柱与基础节点承载力的限制,CFRP的最大应变仅达到极限应变的24%,抗拉强度未得到充分发挥.该加固方法已在某医院加固工程中得到应用,跟踪研究表明,加固后柱子的抗弯承载力有明显提升,加固方法得到工程业界的认可.

    钢筋混凝土柱抗弯加固水平低周循环加载碳纤维增强复合材料板纵向粘贴

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    基于气象大数据的大跨桥梁温度效应预测方法

    周云郑佳缘郝官旺危俊杰...
    164-176页
    查看更多>>摘要：为了提高结构健康监测的经济性,扩大其应用范围,提出了一种基于气象站大数据信息的大跨度桥梁结构温度场预测方法,从而实现轻量化和可持续性的桥梁温度场及温度变形计算.以某大跨钢拱桁架桥为研究对象,通过气象数据平台获取气象站大数据信息(包括天气、气温和风速信息),利用Elbadry等改进的凯尔别克辐射模型计算桥梁关键构件各表面受到的辐射强度,基于热交换传递理论计算结构热分析边界条件,结合有限元分析方法进行结构瞬态热分析,从而获得目标桥梁关键构件的时变温度场.温度场的计算结果与桥梁上实测温度在时间历程和结构竖向分布上均吻合良好,平均误差在3%以内.将计算得到的结构温度施加到桥梁结构整体有限元模型上,得到桥梁结构的温度变形,桥梁支座纵向位移的计算值与实测值吻合良好,平均误差在13 mm以内.验证了所提出的基于气象站大数据的桥梁结构温度场预测方法是可行的,利用该方法可进一步得到桥梁结构的温度变形.

    结构健康监测温度场计算数值模拟大跨桥梁气象大数据温度变形

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    半预制预应力UHPC-S-NC盖梁静力性能试验及理论分析

    李立峰谢坤刘慈军邵旭东...
    177-191页
    查看更多>>摘要：为解决大悬臂盖梁吊装重量大且难以实现预制拼装的技术难题,利用超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)优异的力学性能,提出了采用由UHPC、钢板和型钢(Steel,S)制作的槽形组合结构作为永久模板,架设就位后浇筑普通混凝土(Normal Concrete,NC)的新型半预制预应力UHPC-S-NC盖梁.为研究其抗裂性能、刚度并对其安全性进行评估,结合实际工程,设计一片1∶2.5的大比例缩尺模型并进行全过程静力加载测试,获得了试验梁的变形特征、开裂荷载、裂缝开展、分布规律和应变等关键试验数据.分析了试验梁裂缝分布和应变发展规律;考虑材料塑性应力-应变关系,提出了结构UHPC层和NC层的开裂弯矩计算模式和计算方法;并根据截面平衡条件提出了组合结构的抗弯承载力计算模式,同时,依据规范对结构抗剪承载力的计算模式进行了探究.结果表明:新型组合盖梁结构具有施工快捷、装配化程度高等特点;开裂弯矩的计算结果与试验值吻合较好;采用平衡条件和叠加法评估结构的承载力,新型盖梁结构具有足够的承载能力,结果偏于安全;针对实际工程提出了一些具体的结构设计和施工的建议.研究成果可为半预制盖梁的应用提供参考.

    桥梁盖梁半预制免拆模抗裂性能承载力

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    高温作用后新型高强QN1803不锈钢轴压构件局部稳定性能研究

    伞冰冰雷婧邢哲
    192-205页
    查看更多>>摘要：通过建立新型高强度QN1803不锈钢工字形和方矩形截面短柱的有限元模型对其高温作用后的局部稳定性能进行了数值模拟分析.通过参数分析探究了残余应力、局部初始几何缺陷及温度工况对构件局部稳定性能及极限承载力的影响.研究结果表明:对于方矩形构件及截面正则化长细比小于1.0的厚实工字形构件,残余应力对承载力的影响较小;对于薄柔工字形构件,残余应力会降低其截面承载力,且降低幅度随着温度的升高而下降.此外,随着温度升高,初始几何缺陷对不锈钢工字形构件承载力产生显著影响且正则化宽厚比的影响限值变大,对不锈钢方矩形构件承载力的影响则相反.最后,本文基于参数分析结果,评估了现行欧洲规范EN 1993-1-4、美国规范ASCE/SEI-8-02以及中国《不锈钢结构技术规程》(CECS 410:2015)中不锈钢构件局部稳定性能常温设计方法的适用性,发现了现有设计方法中对高强不锈钢轴心受压构件的高温作用后设计指导尚存在不合理之处并提出了优化建议.

    不锈钢稳定高温受压构件有限元模拟设计方法

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    UHPC桥面板力学性能与承载力计算方法

    曹玉贵铉志莹刘沐宇冯鹏程...
    206-214页
    查看更多>>摘要：为研究某超千米混合式组合梁斜拉桥超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)桥面板的静力抗弯力学性能,本文设计制备了抗压强度大于160 MPa.弹性模量大于45 GPa的UHPC材料,并开展了两片足尺UHPC桥面板静载抗弯试验,桥面板长宽高为3.8 m×1.0 m×0.17 m.通过分析UHPC桥面板抗弯受力状态和破坏机理,提出了UHPC桥面板受力计算图式,建立了UHPC桥面板的开裂弯矩和考虑UHPC受拉软化段应力下降的承载力计算公式.结果表明:UHPC桥面板具有优异的抗弯力学性能,开裂弯矩均值达到77.4 kN·m,受拉纵筋屈服时的弯矩均值为237.1 kN·m,板件破坏模式以底部受拉纵筋屈服为主要特征;理论公式计算值与试验值吻合较好.研究工作为UHPC桥面板在千米级斜拉桥主梁中的应用提供了理论分析和试验依据.

    UHPC桥面板静力抗弯试验开裂弯矩抗弯承载力

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    型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

    陈宗平梁延许瑞天覃伟恒...
    215-226页
    查看更多>>摘要：为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验.观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律.结果表明:型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%.界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%.界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓.提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.

    型钢高强自密实混凝土滑移性能界面损伤黏结强度

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