Journal of Southeast University (English Edition)

基于卷积自动编码器和极端梯度提升树的桥梁损伤识别

段元锋, 段政腾, 章红梅, 郑荣俊 — 2024年09月20 00:00

为了提升桥梁损伤检测的准确性和效率, 提出了一种新的数据驱动损伤识别方法.首先采用卷积自动编码器(CAE)通过数据重构方式从桥梁结构加速度信号中提取关键特征, 然后通过极端梯度提升树(XGBoost)对特征数据进行分析, 从而实现高精度和高泛化能力的损伤识别.将所提方法用于一座三跨连续梁的数值模拟研究, 并在一座斜拉桥缩尺模型上进行了试验验证.数值模拟结果表明, 三跨连续梁6种单损伤工况的识别误差均在2.9%以内, 4种双损伤工况的识别误差均在3.1%以内.试验验证结果表明, 斜拉桥单根拉索的索力减小20%时, 该方法仅通过主梁上的传感器即可准确识别不同位置的拉索损伤, 在各个损伤案例中均达到了95.8%以上的识别精度.所提方法在不同的损伤场景下均具有较高的识别精度和泛化能力.

基于复杂网络的城市工程系统地震灾害链模型

2024年09月20 00:00

通过收集2008年以来重大地震事件的新闻报道, 分析51起震级大于等于6.0级的地震, 总结出14个出现频次较高、具有代表性的地震次生灾害事件.然后基于复杂网络理论构建灾害网络拓扑结构模型, 对该模型的各边分别进行脆弱度和风险度的计算, 最终确定风险度较高的连接边和灾害链.结果表明:“洪灾→建筑倒塌”的脆弱度最高, 从防范地震次生灾害的角度对其事前采取断链措施有利于最大程度延缓次生灾害的传播;“建筑倒塌→人员伤亡”的风险度最大, 同时灾害链当中“地震→建筑物倒塌→人员伤亡”“地震→山体滑坡和泥石流→堰塞湖”和“堰塞湖→洪水→建筑物倒塌”等链的风险也较高.在地震灾害发生后应及时对这些风险度较大的边采取断链措施, 从而有效减少地震次生灾害的危害.

基于全阶法的柔性光伏支架颤振性能分析

周锐, 王浩, 徐梓栋 — 2024年09月20 00:00

以某三索柔性光伏支架作为研究对象, 建立有限元模型.采用全阶颤振分析方法, 计算了0°倾角柔性光伏支架的颤振临界风速和颤振频率, 计算结果与风洞试验数据吻合良好.进一步分析研究了承重索和稳定索预拉力对柔性光伏支架自振频率和颤振临界风速的影响.研究结果表明:增加承重索预拉力可显著提高结构前4阶自振频率;当承重索预拉力从22 kN增加到102 kN时, 颤振临界风速从17.1 m/s增加至21.6 m/s;与承重索相比, 稳定索预拉力对柔性光伏支架的自振频率和颤振临界风速影响较小;当稳定索预拉力从22 kN增加到102 kN时, 颤振临界风速从17.1 m/s增加至17.7 m/s.对于柔性光伏支架的抗风设计, 建议优先增加承重索预拉力以提高结构颤振性能.

预测性维护及其在土木工程中的应用研究综述

2024年09月20 00:00

结构健康监测和结构性态预测对于结构全生命周期的智能防灾与运维至关重要.预测性维护策略在工业制造领域的发展促进了相关策略在土木工程领域的探索及应用, 例如结构性态评估、损伤诊断和性能预测等.回顾了预测性维护框架和各种现有解决方案, 着重探讨了数据采集、状态检测、损伤预测、维护计划以及成熟的预测性维护系统.介绍了预测性维护在土木工程领域的前沿成果和工程应用, 包括在高层结构、深基坑和其他基础设施中的应用.讨论了在当前技术条件下土木工程结构实施预测性维护所面临的挑战, 如数据驱动方法的模型可解释性、预测性维护标准等, 并探讨了在该领域未来的研究前景.

高温多雨地区UHPP钢桥面铺装设计与性能评估

2024年09月20 00:00

为提升钢桥面铺装在高温多雨地区的服役性能, 结合工程实践总结了“下刚上柔”概念, 提出了一种三层结构的超高性能铺装(UHPP);通过铺装复合结构试验评估了UHPP的高温抗车辙与雨天抗滑性能;利用温度场模型, 就典型高温天气下各铺装内部温度分布情况展开分析, 并通过温度-应力耦合模型, 探究了UHPP铺装的关键荷位及应力响应特征.分析结果表明:与传统的GA+SMA相比, UHPP复合结构动态稳定性最高可提升20.4%;即使经过循环载荷作用, 与2种传统钢桥面铺装相比, UHPP仍表现出更优越的表面抗滑性能;UHPP的厚度组成对其抗车辙性能和抗滑性能有显著影响;UHPP的拉应力相对较低, 但剪应力水平较高, 且UHPP与钢板间的剪应力最高, 说明UHPP潜在病害风险主要存在于铺装层间.根据工程实例, 可考虑引入层间碎石并优化黏层用量, 以确保UHPP具有足够的层间抗剪能力.

粉土湿化作用下边界效应对垫层力学响应试验的影响

2024年09月20 00:00

采用自研的模型试验系统, 研究了道基湿化过程中粉土力学特性和机场跑道变形特征.依据试验结果验证了数值模拟结果的可靠性, 并建立了不同尺寸的数值模型.在相同垫层参数和荷载宽度区间条件下, 研究了道基湿化前后边界效应对垫层力学响应的影响.结果表明, 不同湿化程度粉土内摩擦角接近34°, 黏聚力为8~44 kPa, 弹性模量为15~34 MPa.道基湿化前后, 受边界效应影响, 相同垫层参数和荷载宽度区间下垫层水平拉应力的变化率并不相同.道基湿化后, 相同垫层参数区间下垫层水平拉应力变化率差异较湿化前减小, 相同荷载宽度区间下变化率差异却有所增加.道基湿化前后边界效应对垫层应力响应评估的影响不利于道面设计参数优化.垫层厚度大于0.25 m时, 可忽略边界效应的影响.

不同微塑料和磺胺甲噁唑共同负载下土壤酶和微生物群落响应

黄娟, 陈璿, 曹美芳, 马溢轩, 钱秀雯 — 2024年09月20 00:00

分别将聚酰胺(PA)和聚乙烯(PE)微塑料投加至含有磺胺甲噁唑(SMX)的土壤中, 研究其对SMX去除、土壤酶活性和微生物群落的影响.结果表明, PA和PE均能短暂提高SMX的去除率, 抑制SMX对微生物物种多样性的刺激, 且PE的影响更为显著.PE联合SMX可提高放线菌和假单胞菌的相对丰度, PA联合SMX则可降低类诺卡式菌和链霉菌的相对丰度.PA/PE联合SMX诱使土壤中脱氢酶、脲酶、氨单加氧酶、硝酸还原酶活性提高, 同时抑制了漆酶活性.与PA联合SMX相比, PE联合SMX组的脱氢酶、脲酶、氨单加氧酶和漆酶活性分别提高9.82%、10.41%、8.07%和5.47%, 硝酸还原酶和中性磷酸酶的活性则分别降低1.47%和6.78%.

G20Mn5N铸钢中的微细观孔洞及其对应力分布的影响

闫华东, 靳慧 — 2024年09月20 00:00

为了准确分析铸造缺陷的影响, 基于高分辨率三维X射线断层成像技术, 对铸钢中的微细观孔洞信息进行统计, 根据微细观孔洞的成因和形态, 将其分为气孔、缩孔和气缩孔, 并通过定义聚集趋势和亲和参数对这3类孔洞之间的空间关联性进行表征.此外, 将通过X射线断层扫描获得的三维微细观孔洞信息映射到有限元分析软件中, 用于预测微细观孔洞的形态、尺寸和分布对应力分布的影响.研究发现:铸钢材料中的细观缺陷会存在一些局部半径较小的拐点, 而这些拐点正是引起应力集中的主要原因, 因此不能将细观缺陷简化为理想孔洞;缺陷的圆整度和体积均对模型的应力集中有较大影响, 缺陷圆整度越小、体积越大, 引起的应力集中越大;铸钢件内部缺陷具有全局分布特征, 缺陷位于试样表面时相较于其位于试样内部时, 会导致更大的应力集中.

低温制备含铜尾矿地聚合物性能试验研究

2024年09月20 00:00

考虑到铜尾矿(CMTs)通常与普通硅酸盐水泥、粉煤灰(FA)和高岭土混合制成地聚合物, 为了充分利用CMTs, 在显著增加CMTs用量的情况下, 对不同材料质量配比和养护方式(标准养护、水浴养护和60 ℃养护)下制备的地聚合物的性能进行了评价.采用孔隙率和无侧限抗压强度测试、X射线衍射、场发射扫描电镜和能量色散光谱来确定地聚合物的物理力学性能、微观结构和矿物成分.此外, 比较了不同材料质量配比的试样在制备过程中的成本和二氧化碳排放量.结果表明, 在低钙材料地聚合过程中, 多种地聚合物凝胶共存, 包括硅酸钙、硅铝酸钙, 主要是硅铝酸钠凝胶.固废消减、成本、二氧化碳排放量分别可达到100%、166.3元/t、73.3 kg/t.在60 ℃的养护条件下, 含有质量分数30%FA和70%CMTs的试样可以满足砖孔隙率和抗压强度的要求, 并且以更经济减碳的方式实现了铜尾矿和粉煤灰的资源化利用.

基于Transformer的节假日短期母线负荷预测修正机制

2024年09月20 00:00

为了解决短期母线负荷预测不够精准, 且该现象在节假日期间尤为显著的问题, 提出一种基于Transformer的定制架构增强机制.首先对输入数据进行聚类, 以降低簇复杂性并捕获固有特性;然后利用门控残差连接有选择性地在各层之间传播显著特征, 采用注意力机制专注识别多元时间序列数据中的显著模式;最后使用带有预训练架构减少训练计算资源需求.基于大量数据的实验结果表明, 所提机制在全母线评估上将预测准确度相较对比算法提高至少32.00%, 对节假日负荷曲线拟合效果突出, 同时预训练方法将所提算法训练时间减少65.75%以上.所提机制能在高效预测母线负荷结果的同时提升节假日预测鲁棒性, 因而能更有效适应实际预测场景.

m-弱群逆的刻画

周玉坤, 陈建龙 — 2024年09月20 00:00

为了刻画 m-弱群逆, 采用幂等元刻画、单边主理想刻画、可逆元刻画等代数方法.设 a 为带对合的幺环中的Drazin可逆元.首先, 给出了元素 a 的 m-弱群逆的存在性刻画, 得到 a 为伪核可逆元和弱群可逆元的等价条件.其次, 在弱proper *-环中, 证明元素 a 为弱群可逆的当且仅当 a 的Drazin逆为au的弱群逆, u为一个与 a 的Drazin逆密切相关的特殊可逆元.然后, 给出一个反例说明 a 的Drazin逆一般不是其他元素的伪核逆, 由此表明了伪核逆与弱群逆的区别.最后, 将关于弱群逆交换性的结论推广到 m-弱群逆的情形, 给出了新的关于广义逆交换性的条件.结果表明, 伪核逆、弱群逆与 m-弱群逆联系密切, 但又存在显著区别.

基于PMC框架的数字化绿色化政策文本量化评价

叶春梅, 吴利华 — 2024年09月20 00:00

为了识别促进传统制造企业数字化、绿色化(双化)发展的政策主题和演化逻辑, 找到政策薄弱之处, 为完善双化发展政策提供借鉴, 选取2000年1月—2023年8月国家及各部委颁布的15 954条双化相关政策, 结合主题建模技术与PMC政策框架, 可视化展现政策主题演化特征, 实现对政策的动态评估.结果表明, 数字化绿色化相关政策体系不断深化完善, 政策治理理念由“管制型政府”向“服务型政府”转变, 政策支持模式由“分散匹配”向“融合共生”发展, 但在部门合作、措施均衡、环节协同和多主体参与等方面仍存在明显不足.未来政策改进方向应通过引导多主体参与、加强公众需求导向和关注全价值链环节等方面, 营造开放共享的数字产业生态促进传统制造企业双化协同发展.