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基于“风险源+承灾体+减灾体”的城市安全表征“库-网-流-谱-法”理论框架

工程力学 2022年第11期39卷 52-62页

作者：岳清瑞陆新征许镇田源顾栋炼郑哲徐永嘉费一凡孙楚津施钟淇城镇化与城市安全研究院土木与资源工程学院北京科技大学北京100083 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司广东深圳518046 国家城市安全发展科技研究院广东深圳518046 土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084

我国的城市安全面临自然灾害、事故灾难等多种重大挑战。针对城市安全现阶段的实际需求与重要难题,该研究引入“减灾体”和“减灾力”的概念,以风险源、承灾体和减灾体为三大基本要素,依托数字孪生、机器学习、知识图谱等新技术,建立了... 详细信息

我国的城市安全面临自然灾害、事故灾难等多种重大挑战。针对城市安全现阶段的实际需求与重要难题,该研究引入“减灾体”和“减灾力”的概念,以风险源、承灾体和减灾体为三大基本要素,依托数字孪生、机器学习、知识图谱等新技术,建立了基于“风险源+承灾体+减灾体”的城市安全表征“库-网-流-谱-法”理论框架,并对该框架中每个环节涉及的研究内容与关键问题进行了详细阐述。所提出的理论有望更加合理地表征城市的管理能力在城市安全中的作用,助力实现城市安全性态的动态表征以及相关决策的智能学习与优化。

关键词：城市安全城市安全表征风险源承灾体减灾体

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开裂损伤前后剪力墙结构动力性能变化研究

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工业建筑 2025年第1期55卷 13-19页

作者：王聪颖寇先钦卢晓岩樊健生刘宇飞北京城建房地产开发有限公司北京100010 清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

为探究装配式剪力墙结构在服役运维阶段的动力性能,保证建筑服役运维阶段的结构安全,对北京定福庄装配式实验楼结构进行现场动静力原位试验。主要采用试验和计算相结合的方法,对结构进行加载破坏,每次破坏后利用拾振器和采集仪进行动力... 详细信息

为探究装配式剪力墙结构在服役运维阶段的动力性能,保证建筑服役运维阶段的结构安全,对北京定福庄装配式实验楼结构进行现场动静力原位试验。主要采用试验和计算相结合的方法,对结构进行加载破坏,每次破坏后利用拾振器和采集仪进行动力指标的测量,获取不同状态下结构的振动响应数据,从而提高数据的可靠性和准确性。之后利用模态参数识别中的随机子空间法与稳定图的方式对获取的振动响应数据进行处理,从而得到了不同破坏情况下建筑结构的模态参数,对建筑结构进行了动静力性能研究。研究评估了剪力墙结构构件的开裂损伤对动力性能的影响,考虑了结构动力性能的温度效应,试验结果表明结构开裂损伤在服役阶段对动力性能的影响效果低于温度效应,对服役阶段的剪力墙结构影响较小。

关键词：剪力墙结构足尺试验模态参数识别动力性能

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扭转振动数值分析的粘弹性传输边界

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工程力学 2020年第10期37卷 1-6页

作者：付浩仝睿宋二祥清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

传输边界是动力问题有限元计算中常见的边界处理方式。该文针对扭转振动引起半无限域内柱面剪切波有限元分析的传输边界,通过两种近似推导,提出了两种粘弹性传输边界,并对其计算精度进行了计算分析。数值分析结果显示,两种粘弹性边界都... 详细信息

传输边界是动力问题有限元计算中常见的边界处理方式。该文针对扭转振动引起半无限域内柱面剪切波有限元分析的传输边界,通过两种近似推导,提出了两种粘弹性传输边界,并对其计算精度进行了计算分析。数值分析结果显示,两种粘弹性边界都可以较好地模拟扭转振动分析时地基的无限性。同时,对这里考虑的扭转振动来说,粘弹性边界条件中的弹簧刚度与实际静力刚度相等时,传输边界的精度更高。

关键词：岩土工程粘弹性传输边界有限元法扭转振动静力刚度

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平面曲梁面外自由振动有限元分析的p型超收敛算法

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工程力学 2020年第10期37卷 17-27页

作者：叶康生梁童清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文用p型超收敛算法对平面曲梁面外自由振动问题进行求解。该法基于频率和振型结点位移在有限元解答中的超收敛特性,在单元上建立振型近似满足的线性常微分方程边值问题,用更高次元对该线性边值问题进行有限元求解获得各单元上振型的... 详细信息

该文用p型超收敛算法对平面曲梁面外自由振动问题进行求解。该法基于频率和振型结点位移在有限元解答中的超收敛特性,在单元上建立振型近似满足的线性常微分方程边值问题,用更高次元对该线性边值问题进行有限元求解获得各单元上振型的超收敛解,将振型的超收敛解代入Rayleigh商,得到频率的超收敛解。该法作为后处理法,修复计算分别在各个单元上单独进行,故通过少量计算即能显著提高频率和振型的精度和收敛阶。数值算例显示该法稳定、高效,值得进一步研究和推广。

关键词：平面曲梁面外自由振动有限元 p型超收敛 Rayleigh商

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基于CT扫描技术的水泥净浆微观结构及水化程度

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复合材料学报 2020年第4期37卷 971-977页

作者：吴泽弘魏亚清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

进行了0.3和0.5两种水灰比的水泥净浆从1~40天龄期的CT扫描试验,成功重构了水泥净浆尺度上的三维微观模型,观测了未水化水泥颗粒、水化产物和孔隙在这期间的形态变化。基于CT扫描的结果量化未水化水泥颗粒体积含量,进行了水化程度的计... 详细信息

进行了0.3和0.5两种水灰比的水泥净浆从1~40天龄期的CT扫描试验,成功重构了水泥净浆尺度上的三维微观模型,观测了未水化水泥颗粒、水化产物和孔隙在这期间的形态变化。基于CT扫描的结果量化未水化水泥颗粒体积含量,进行了水化程度的计算。计算结果与常用的TGA方法进行比较,发现可比性好, CT扫描为一项较可靠的量化水泥水化程度的方法,但需要高精度的CT扫描设备。

关键词：水泥净浆 CT扫描三维重构 TGA 水化程度

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水泥基复合材料热电效应综述:机制、材料、影响因素及应用

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复合材料学报 2020年第9期37卷 2077-2093页

作者：崔一纬魏亚清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

在水泥基复合材料中掺入功能填料会使其获得将热能转化为电能的热电效应,可用于环境热量转换收集、混凝土结构健康检测传感器和智慧交通系统等方面。本文总结了热电水泥基复合材料(TECC)的热电效应机制、常用的功能填料、制备过程及主... 详细信息

在水泥基复合材料中掺入功能填料会使其获得将热能转化为电能的热电效应,可用于环境热量转换收集、混凝土结构健康检测传感器和智慧交通系统等方面。本文总结了热电水泥基复合材料(TECC)的热电效应机制、常用的功能填料、制备过程及主要工程应用,重点分析了不同功能填料对TECC热电效应的增强效果和机制,及材料分散程度、水分、疲劳荷载、温度循环等因素对TECC热电效应的影响机制。本综述指明了TECC在理论和应用方面的研究新方向,对今后水泥基复合材料热电效应的实验设计和性能提升具有指导作用。

关键词：热电效应水泥基复合材料热电性能功能填料 Seebeck系数

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多视角几何三维重建法识别工程结构缺损与变形

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工程力学 2020年第9期37卷 103-111页

作者：刘宇飞樊健生孔思宇魏晓晨清华大学土木工程系清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

裂缝等工程结构表面缺损与弯曲等构件变形是既有工程结构安全性检测鉴定与监测的重要指标,采用数字图像法可有效改善当前人工检查技术的缺点,但在工程实践中显现出定量检测中图像几何变形修正困难、局部损伤难以在整体结构中定位、无法... 详细信息

裂缝等工程结构表面缺损与弯曲等构件变形是既有工程结构安全性检测鉴定与监测的重要指标,采用数字图像法可有效改善当前人工检查技术的缺点,但在工程实践中显现出定量检测中图像几何变形修正困难、局部损伤难以在整体结构中定位、无法测量钢结构空间变形等问题。结合多视角几何三维重建法的研究与应用可有效解决上述问题。该文对多视角几何三维重建的方法原理与算法实现进行讨论,列举方法实践的经典算法与高效算法;围绕数字图像法检测在工程实践中存在的问题,提出表面投影法解决成像几何变形与损伤定位、逆向工程建模与特征提取识别几何变形损伤;通过结构表面裂缝识别、大型构筑物表面损伤定位、钢结构构件变形识别等3个应用研究,阐述多视角几何三维重建法在结构表面损伤与变形识别中的具体操作方法与比较优势。多视角几何三维重建法具有设备要求低、操作方便快捷、模型色彩丰富、点云精度较高等特点,与数字图像法结合后在工程结构检测监测领域的研究与应用潜力巨大。

关键词：数字图像多视角几何三维重建损伤识别表面裂缝损伤定位弯曲变形

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超高性能混凝土板冲切与弯曲性能研究

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工程力学 2021年第4期38卷 30-43页

作者：樊健生王哲杨松陈钒丁然清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 中电建路桥集团有限公司北京100048

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,简称UHPC)桥面板具有良好的应用前景。桥面板在车轮荷载作用下存在冲切和弯曲问题,以此为背景设计了系列UHPC板件试验,主要研究板的厚度、保护层厚度、配筋率及加载区域面积等参数对试... 详细信息

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,简称UHPC)桥面板具有良好的应用前景。桥面板在车轮荷载作用下存在冲切和弯曲问题,以此为背景设计了系列UHPC板件试验,主要研究板的厚度、保护层厚度、配筋率及加载区域面积等参数对试验板抗冲切及抗弯性能的影响,分析了不同试件的破坏模式、挠度、应变分布以及整体延性等,并提出UHPC板抗冲切极限承载力计算方法。试验结果表明:UHPC板的破坏模式包括冲切破坏、弯曲破坏和二者混合的冲弯破坏;相比于C50混凝土板,UHPC板的刚度、抗冲切承载力及位移延性有显著提高;随着板厚增大、保护层厚度减小、加载区域增大,UHPC板的抗冲切承载力提高。经过试验数据验证,抗冲切及抗弯承载力的计算值与试验值吻合良好。

关键词：桥梁工程冲切性能弯曲性能静力试验超高性能混凝土板计算方法

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ECC全包裹混凝土的抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能

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材料导报 2024年第22期38卷 168-174页

作者：康迎杰郭自利叶斌斌潘鹏石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄铁道大学土木工程学院清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室

工程用水泥基复合材料(ECC)和混凝土组合构件在力学性能上体现出一定的优势，但目前缺乏对此类组合构件耐久性能的定性和定量评价。为研究该类组合构件的抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能，采用二次浇筑方式制备出ECC全包裹混凝土组合试件，随后... 详细信息

工程用水泥基复合材料(ECC)和混凝土组合构件在力学性能上体现出一定的优势，但目前缺乏对此类组合构件耐久性能的定性和定量评价。为研究该类组合构件的抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能，采用二次浇筑方式制备出ECC全包裹混凝土组合试件，随后对混凝土、ECC和ECC全包裹混凝土试件进行了硫酸盐干湿循环和冻融循环试验，建立了耐久性损伤模型，并预测了服役寿命。结果表明，从抗压强度、表观状态和质量损失的变化规律来看，ECC全包裹混凝土试件相比普通混凝土试件抗硫酸盐侵蚀和抗冻性能均有显著提升，提升效果随包裹厚度的增大而提高。另外，ECC全包裹混凝土试件在受环境侵蚀后仍能维持良好的表观状态，预测的服役寿命更长，其中尤以在硫酸盐侵蚀环境中表现突出。

关键词： ECC全包裹混凝土抗硫酸盐侵蚀抗冻性能组合试件

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基于美德联合剪切试验数据库评价中国规范钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力公式

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建筑结构 2022年第S01期52卷 1403-1414页

作者：陈宏拓蒋骋昊陶慕轩崔明哲清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

在美国混凝土协会和德国结构混凝土委员会联合小组发布的剪切试验数据库的基础上,根据中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)的设计要求对试验数据开展进一步的筛选后,对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)... 详细信息

在美国混凝土协会和德国结构混凝土委员会联合小组发布的剪切试验数据库的基础上,根据中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)的设计要求对试验数据开展进一步的筛选后,对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)无腹筋梁受剪承载力公式的安全性进行评价。结果表明:集中荷载作用和均布荷载作用的无腹筋梁受剪承载力公式计算标准值的安全保证率分别为85.9%和81.6%,大部分不安全的预测结果出现在受拉纵筋配筋率较低(小于1.5%)和截面高度较大(大于800mm)时。最后,在剪跨比大于2.4的范围内对中国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)和美国《结构混凝土建筑规范要求》(ACI318-14)的无腹筋梁受剪承载力公式的安全系数进行对比。

关键词：钢筋混凝土无腹筋梁数据库受剪承载力剪切试验安全系数

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