剪应力压电智能骨料标定方法研究∗

剪切破坏是混凝土结构主要的破坏形式之一,震害较为严重,且难以通过构造措施完全避免。混凝土结构缺少直接、可靠的剪应力监测方法。基于剪应力压电陶瓷的压电智能骨料标定方法尚不成熟。为此,提出了利用混凝土深梁的压电智能骨料标定剪应力场设计方法。将混凝土三点加载深梁加载点与支座连线中点处的剪应力场作为标定区域。首先,建立了二维有限元模型,分析了深梁截面高度和监测区域尺寸对剪应力场均匀性的影响,确定了深梁试件尺寸及监测区域尺寸;其次,研究了梁底配筋与开裂荷载、剪应力幅值及混凝土最大压应变之间的关系,提出了梁底不开裂条件下监测区域达到较高剪应力水平的深梁试件合理配筋方案;最后,在设计的深梁上进行了标定试验,共布置了 16 个剪应力压电智能骨料,通过应变花获取监测区域平均剪应变,确定了剪应力压电智能骨料灵敏度的概率统计参数,验证了用于标定的剪应力场设计方法的可靠性。研究表明,设计的剪应力场应力均匀、 应力水平较高、不受混凝土开裂的影响,标定试验结果可靠,灵敏度系数可直接应用。     

高精度地质雷达在隧道地质灾害治理中的应用

公路隧道穿越复杂地质条件的山体时，经常会遇到断层、暗河、岩性软弱带等不良地质体，极易造成塌方、突水、突泥、岩暴等突发性地质灾害，不仅妨碍了隧道的正常施工，还可能延误工期，造成经济损失甚至人员伤亡。因此，如何采取有效的工程措施和合理的技术手段对这类地质灾害进行处理与评估，已成为目前隧道施工中迫切需要解决的技术问题。以常德一吉首高速公路度龙田隧道ZK207＋330～255坍塌地质灾害整治为例，在综合分析隧道工程地质条件和坍塌灾害治理情况的基础上，详细探讨了高精度地质雷达在公路隧道坍塌灾害整治效果检测中的应用。采用高精度地质雷达，可以准确查清塌方处理中注浆饱满度的情况，检查塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞；同时，对塌方地段加密的钢拱架数量与间距也可进行准确的检测与评价。工程实践表明：结合工程地质调查和现场施工记录，高精度地质雷达可以快速、准确、无损地检测隧道地质灾害的治理效果和整治质量，这对于评价整治效果、减少工程隐患、确保工程质量都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

隧道衬砌空洞积水的探地雷达识别研究

衬砌空洞是运营隧道中的常见病害,由于其内部介质复杂,尤其当积水存在时,探地雷达(GPR)识别存在较大难度和误差。针对空洞积水的情况,利用MATLAB编程,建立空洞和不同电导率的空洞积水数值模型,用时域有限差分法(FDTD)进行探地雷达二维正演模拟,通过分析正演图谱和单道波形,得出空洞及积水的响应规律。制作隧道衬砌混凝土模型,应用探地雷达扫描测试,并与正演模拟结果进行对比分析。结果表明,雷达正演与模型试验结果相似;未积水的空洞反射波相位与入射波相反;空洞积水的雷达信号反射更明显,其反射波相位与入射波相同;电磁波在水介质中迅速衰减,空洞积水时,其大小难以定量识别。     

考虑经验结构信息的RC框架剪切层模型建立方法∗

提出一种基于经验结构信息的 RC 框架剪切层模型建立方法,用于区域 RC 框架结构的地震损失快速评估。 针对 RC 框架结构确定结构构件尺寸和材料参数等基本设计参数及其经验取值范围,通过拉丁超立方体抽样方法考虑这些参数的随机组合与参数值的不确定性,生成框架结构的随机样本;在 RC 框架整体结构层面将框架层结构随机样本转化为多自由度集中质量剪切层模型,再通过非线性动力分析得到结构地震响应数据;综合分析国内外规范对于结构损伤状态的定义与量化方法,结合地震响应数据对框架结构的地震损失进行评估。结果表明：①考虑结构设计参数经验取值建立的层结构模型,满足抗震设计规范要求,且符合实际结构特征,能够用于典型框架结构的快速建模;②在不同强度的地震激励下,框架结构模型的地震损失规律与震害经验基本一致,表明本文所提建模方法具有较高的模拟准确性。     

基于GIS数据与地域性特征的城乡建筑群信息智能获取与抗震性能评估方法研究∗

我国城乡区域建筑群分布广、体量大，强震作用下结构破坏和倒塌风险高，既有的研究方法无法兼顾县区级别大范围建筑信息获取速度与地震模拟精度。为实现快速准确的城乡建筑群抗震性能评估，提出了结合区域建筑地域性特征与 GIS 数据的建筑信息智能获取与抗震能力评估方法。通过 GIS 数据和高分卫星等遥感手段获取县区范围建筑群的屋盖信息、建筑外部尺寸等信息。基于上述信息和具体区域城乡人均 GDP、建造风俗等实际特点， 建立了基于模糊理论和专家系统的模糊推断模型，确定了建筑结构类型、材料属性、开洞情况等内部信息，并通过数值模拟实现区域建筑群的震害分析。将该方法应用于我国西南地区某县城建筑群的参数获取与震害分析，同时以鲁甸地震某村镇验证了本方法的适用性，结果表明本方法对城乡建筑群的抗震性能评估具有较好的适用性。     

钻孔灌注桩的超声波透射法检测

大直径超长桩的桩身混凝土质量检测一直是困扰工程界的一个难题。本文提出和探讨了大直径超长桩桩身混凝土质量的超声波透射检测方法、技术及可靠程度。工程实践证明采用超声波透射法对大直径超长桩检测 ,其检测精度高 ,结果直观可靠 ,可以较详细查明桩身内部缺陷的性质、深度位置、范围大小及严重程度 ,为控制大直径超长桩桩身混凝土质量提供了一种有效的检测方法。     

雷达对冰雹灾害落区的跟踪及鉴定

以2018年河北省中南部两次冰雹天气过程为例,探索了利用雷达资料跟踪冰雹灾害路径和影响区域的方法。通过台站观测冰雹与雷达识别冰雹区域的对比分析,发现依据雷达反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量三个参数能够基本识别"冰雹最有可能发生的路径和影响区域"。对雷达识别区域与农业受灾面积进行分析,得知二者成正比关系,进一步说明可以用雷达识别得到的区域对冰雹灾害进行跟踪和鉴定,为更加科学的冰雹灾害风险评估奠定基础。     

基于特征显著性的地震灾害发生后建筑物裂缝智能检测模型

由于地震灾害发生后建筑物表面具有多纹理性、多目标性特征，导致现有的建筑物裂缝智能检测方法已经不能满足检测需要。为了提高检测效果，该文设计提出基于特征显著性的地震灾害后建筑物裂缝智能检测方法。建立压缩感知去噪框架，通过图像重构消除震后建筑裂缝图像噪点。采用FCM聚类分割法对去噪图像进行分割，引入灰度直方图作为灰度级的模糊聚类样本点，利用灰度样本完成图像聚类。基于人眼视觉特征，对图像背景区域重新划分，完成图像边缘检测。基于提取的二值化图像确定裂纹特征，根据特征值范围确定裂缝种类实现震后建筑裂缝检测。     

利用压电传感器的仿真混凝土损伤探测研究

提出了一种探测仿真混凝土结构内部损伤的压电波动传感方法,并通过仿真混凝土梁的构件试验对其有效性进行了验证。将压电传感器埋置在仿真混凝土梁中,采用正弦线性扫频激励来驱动特定位置的压电陶瓷传感器,将其他位置的压电传感器作为探头接受弹性波信号,实现对仿真混凝土构件的损伤检测。试验中,分别对完好和不同损伤程度下的仿真混凝土梁进行扫描,通过对接收信号的时域、频域和小波变换分析,识别仿真混凝土梁损伤的出现和发展。结果表明:在仿真混凝土梁中一定传播距离内,信号幅值变化、频率偏移和基于小波包分析的损伤指数对构件的损伤十分敏感,这些数据的变化趋势可以有效地反映构件的损伤程度,可将这类压电传感器用于混凝土坝动力模型试验的损伤监测研究。     

灾害救援探测机械雷达信号同步传递模型构建

针对当前方法所建模型雷达信号传递耗时长、建模结果与实际结果拟合度低的问题,提出基于SHD的灾害救援探测机械雷达信号同步传递模型。利用小波变换对救援探测机械雷达图像进行研究,整体分解雷达图像,去除雷达图像的冗余和相关性信息,在利用计算机处理雷达图像前,分析和处理离散二维信号,采用低通滤波器来分解雷达信号,通过控制阈值来对雷达图像进行编码,压缩处理雷达图像;在此基础上,计算雷达信号辨识框架的基本信度分配和Pignistic概率,建立贝叶斯信度函数,分析Dempster信度合成规则,采用识别方法来确定雷达的类型,计算识别信号与其他信号参数之间的形似度,并对每种雷达信号参数的相似度做归一化处理,利用SDH技术构建雷达信号同步传递模型。实现了救援探测机械雷达信号同步传递模型的构建。结合实验,在对雷达信号传递耗时和雷达信号同步传递建模结果与实际结果拟合度测试时,实验结果证明,提出方法建模结果与实际结果的拟合度较高,更符合实际结果。     

火灾后结构损伤检测数据小波分析法的研究

检测缺陷的参数是火灾后混凝土结构受损综合评判的重要依据。火灾对钢筋混凝土结构的影响存在不确定性,判断缺陷的参数困难。超声波穿过混凝土后频谱的变化与混凝土的内部缺陷有关,混凝土的内部缺陷对不同频率的超声波衰减不同,通过混凝土缺陷区的超声波带有缺陷的信息。小波分析可以对指定频带和时间段内的信号成分进行分析,在时域和频域具有良好的局部化性质。可以准确地抓住瞬变信号的特性,对频率成分采用逐渐精细的时域或频域取样步长,从而聚焦到信号的任意细节。运用小波的方法分析接收到的超声波的频谱结构,就能判断缺陷的参数。     

基于HHT的混凝土损伤AE信号分析新方法

介绍了HHT这一非线性、非平稳信号的处理方法。针对混凝土材料损伤所产生的声发射信号复杂的特点,提出了基于HHT的分析混凝土材料中产生的声发射信号的新方法,借此分析了从预应力混凝土梁在三点弯曲载荷下的破坏实验中拾取的实际AE信号,获得了该损伤信号的Hilbert谱。通过与小波分析结果的比较,显示出该方法具有处理精度高、自适应性强的特点,能有效地提取声发射信号中损伤成分的主要特征,为AE信号处理提供了一种新的途径。     

张北地震序列的尾波Qc值研究

采用尾波单次散射模型,选取张北地震序列70条波形记录,计算了张北地区t=58.88s时的尾波QC值:QC(f)=132.6±20f0.96±0.14。研究中发现,随流逝时间的增加QC逐渐增大,当流逝时间>120s时,出现逆转,QC迅速减小。文中采用频率域方法计算QC值,尾波功率谱计算自t>2ts开始,选用垂直向波形记录,取时间窗长为5.12s,步长2.56s向前滑动,每个时间窗两端5%的数据与余弦函数相乘,然后做FFT变换,分别计算9个中心频点各时间窗的能量密度谱,尾波流逝时间取各时间窗的中心点。当信号的能量密度<4倍的背景噪声能量密度时,尾波能量密度取值结束。求得能量密度谱后,线性拟合可求得不同流逝时间各频点的QC值。     

DPSD在PT二次侧检测中的应用

随着电能计量准确性要求的不断提高,以及“注入信号法”在故障选线及电容电流测量中的广泛应用,PT二次侧信号的准确检测就显得尤为重要。在PT二次侧提取信号时,传统的检测方法检测精度不高,很难满足实际应用要求。因此,提出将数字相敏检波(DPSD)应用到PT二次侧的信号检测中,该方法的优点是不仅能检测信号幅值大小,同时能检测信号的相位。此外,DPSD检测精度较高,特别适用于低信噪比(SNR)的检测场合。设计DPSD检测算法,在MATLAB/SIMULINK环境下建立仿真模型,验证在PT二次侧检测低SNR信号的效果,检测结果证明DPSD有效地抑制了电网中谐波信号和强噪声,并能准确地将感兴趣信号提取出来。     

基于细观模拟的轻骨料混凝土破坏行为及尺寸效应研究∗

轻骨料混凝土由于其轻质高强及保温隔热性能好等优点,越来越多被应用于实际工程结构。从细观角度出发,将混凝土材料看作由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了考虑混凝土材料非均质性影响的二维细观数值分析模型,模拟研究了轻骨料混凝土与普通混凝土压缩和劈拉破坏行为及尺寸效应的异同,并揭示两者破坏机理。结果表明:轻骨料混凝土压缩及劈拉破坏均造成骨料颗粒的断裂,而普通混凝土破坏时骨料很少破坏;轻骨料混凝土由于脆性较强,与普通混凝土相比有更加明显的压缩强度尺寸效应现象;轻骨料混凝土与普通混凝土存在相似的劈拉强度尺寸效应现象。     

公路隧道坍塌灾害治理效果的GPR检测技术

以湖南省常吉高速公路度龙田隧道ZK 207+300~255坍塌地质灾害为例,详细地探讨了检测坍塌灾害治理效果的高精度地质雷达(GPR)检测技术。在综合分析和研究隧道坍塌灾害的基本情况及灾害治理措施的基础上,结合现场施工记录,采用GPR检测技术,准确地查清了塌方处理中注浆饱满度情况,检查了塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞或松散体;同时,对塌方地段加密设置的钢拱架数量与间距也进行了准确的检测和判定。工程实践表明:结合隧道坍塌灾害相关资料及现场调查,GPR可以无损、快速、准确地检测隧道地质灾害治理效果和整治质量,为准确评价地质灾害治理效果提供科学依据,这对于减少工程隐患、确保工程质量、指导隧道施工具有重要的工程应用价值。     

脉动风速功率谱与随机Fourier幅值谱的关系研究

功率谱密度函数是随机过程在频域内的重要特征量,但由于其本质上是平稳过程的频域数值特征,致使其很难全面反映原始随机过程的概率信息,这就需要从更本源的意义上考察随机过程。本文试图从Fourier随机函数的角度反映随机过程,将经典的功率谱密度函数中具有物理意义的可测变量看作随机变量,利用功率谱与Fourier幅值谱的关系,定义了随机Fourier幅值谱;以Davenport谱为例,证实当地面粗糙度服从对数正态分布、10m高度基本风速服从极值Ⅰ型分布时,可通过功率谱构造具有物理意义的随机Fourier幅值谱。通过实测风速Fourier谱与随机Fourier幅值谱的比较,证明随机Fourier幅值谱的概念具有合理性。     

地下水开采引起的地表变形调查方法

过量的地下水开采可以诱发地面沉陷、建筑物开裂破坏等城市地质灾害和工程地质环境问题。通过对某工厂地表变形特征和分布规律的调查分析，论证了地下水开采与地表变形的关系，指出其某个水井抽水是引起厂区及附近地表变形的主要诱因，且水井距离地下水径流带越近，地表变形就越严重。实践证明，通过水文地质与工程地质调查和抽水试验，可以推断抽水与地面沉陷的水力联系，利用天然电场选频法、联合剖面法、高密度电法和探地雷达等物探方法能够从空间上判断地表及建筑物变形的动力源；动、静态应变的实时观测和分析可以从时间上证实抽水与地面变形的因果关系。     

宁夏光伏电站模型参数对电网安全稳定性的影响

通过开展光伏电站的等值建模、参数辨识、模型评价的体系研究,为宁夏电网开展光伏电站模型参数测试业务提供完备的技术储备,为包含光伏发电的宁夏电网安全稳定分析和运行控制提供了基础模型和数据支撑,可广泛应用于方式计算、运行规划、事故分析及反措制定等方面,具有广阔的推广应用前景和实用价值。