城市生命线工程安全多层次监测体系与预警技术研究

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作者 吴刚 侯士通 +5 位作者 张建 吴京 傅大放 陈力 王庆 田馨 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期1-15,共15页

文章主要从城市生命线工程风险识别、监测预警等问题出发,重点概述并提出了“城市天眼”、“城市脉搏”和“城市细胞”的多层次观测体系,及其在城市生命线工程安全领域的研究进展,并对典型城市生命线工程安全领域的燃气、供排水、道路... 文章主要从城市生命线工程风险识别、监测预警等问题出发,重点概述并提出了“城市天眼”、“城市脉搏”和“城市细胞”的多层次观测体系,及其在城市生命线工程安全领域的研究进展,并对典型城市生命线工程安全领域的燃气、供排水、道路、桥梁等风险场景,介绍了各领域的评估预警方法等最新研究进展。在已有研究的基础上,对国内城市生命线工程数字化系统进行了简要总结,对当前城市生命线工程安全的未来发展趋势和关键研究问题进行了总结与展望。本文旨在国内外城市生命线工程安全已有研究与应用基础上,结合当前前沿技术与工程建设现状提供相关的指导借鉴。 展开更多

关键词 城市生命线工程 多层次观测体系 高分InSAR 光纤通信 智能传感 风险识别 安全预警

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BIM技术在建筑碳排放计算领域研究进展

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作者 徐照 方卓祯 +1 位作者 李德智 吴刚 《建筑结构》 北大核心 2024年第5期138-148,116,共12页

结合国内外相关文献,对BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究进展进行综述。通过对研究进程的归纳,以及对建筑碳排放计算政策、计算方法、BIM技术适用性等影响因素的分析,总结BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究现状。基于当前研究成果,将... 结合国内外相关文献,对BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究进展进行综述。通过对研究进程的归纳,以及对建筑碳排放计算政策、计算方法、BIM技术适用性等影响因素的分析,总结BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究现状。基于当前研究成果,将BIM技术在建筑碳排放计算领域的研究内容划分为理论方法、工具平台、应用价值三个层面。理论方法主要关注计算边界和计算方法的确定、BIM模型的数据提取方式以及BIM模型的参数扩展内容;工具平台主要探讨BIM建模工具、人工处理及算法程序、BIM软件插件、BIM平台系统的具体应用;应用价值主要体现基于BIM技术的建筑碳排放计算在建筑设计、物化、运营等各阶段的成果效益。三个层面虽已取得许多研究成果但也存在问题和难点。未来的研究可以在数字技术融合和信息管理完善两个方面深入发展。 展开更多

关键词 BIM技术 建筑碳排放 碳排放计算方法 碳排放计算政策

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基于层叠式残差LSTM网络的桥梁非线性地震响应预测

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作者 廖聿宸 张瑞阳 +2 位作者 林榕 宗周红 吴刚 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期47-58,共12页

提出了一种基于层叠式残差长短时记忆神经网络(residual long short-term memory neural network,ResLSTM)的数据驱动建模方法,实现桥梁非线性地震响应预测。该方法利用长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络在长序列回归中的优... 提出了一种基于层叠式残差长短时记忆神经网络(residual long short-term memory neural network,ResLSTM)的数据驱动建模方法,实现桥梁非线性地震响应预测。该方法利用长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络在长序列回归中的优势,并采用残差连接结构降低深度神经网络中的梯度回传难度,提高了有限数据下的深度网络预测性能。同时,通过采用层叠式序列结构,降低深度神经网络隐藏层节点数目,进一步提升深度神经网络的预测精度。随后,通过两跨预应力混凝土连续梁桥与组合梁斜拉桥的数值算例对该方法进行验证。神经网络的训练样本与测试样本均源自桥梁有限元模型的增量动力分析结果。此外,采用该方法成功预测了美国Meloland Overpass桥的地震响应,并与历史监测数据进行对比验证。结果表明:ResLSTM网络是一种鲁棒性良好、计算效率高的非线性地震响应预测方法,能够利用少量数据快速准确地预测桥梁结构在地震作用下的动力响应,在桥梁抗震性能评价中具有重要的应用潜力。 展开更多

关键词 桥梁工程 抗震分析 长短时记忆神经网络 残差神经网络 非线性响应建模

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基于铁基形状记忆合金的新型预应力技术及其工程应用 被引量：3

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作者 朱虹 刘子卿 +2 位作者 董志强 吴刚 文玉华 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期402-416,共15页

梳理了国内外关于铁基形状记忆合金的最新研究进展,介绍了铁基形状记忆合金的形状记忆效应、回复应力、耐腐蚀性和可焊性等基本特性,对利用其开展预应力加固的效果、关键工艺工法和长期性能等进行了总结.研究表明,新型铁基形状记忆合金... 梳理了国内外关于铁基形状记忆合金的最新研究进展,介绍了铁基形状记忆合金的形状记忆效应、回复应力、耐腐蚀性和可焊性等基本特性,对利用其开展预应力加固的效果、关键工艺工法和长期性能等进行了总结.研究表明,新型铁基形状记忆合金可在160℃下产生约440 MPa的回复应力,并具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能.铁基形状记忆合金产生的回复应力能够以主动预应力的形式施加到结构中,达到提高承载力、延性以及抗疲劳能力的效果.作为一种新的预应力材料,铁基形状记忆合金已以嵌入、体外加固形式应用于多项工程实际中.铁基形状记忆合金自预应力技术在未来工程结构全链条智慧运维中具有广阔的应用前景. 展开更多

关键词 铁基形状记忆合金 形状记忆效应 回复应力 新型预应力技术 智慧运维

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基于车桥耦合理论的斜拉桥拉索动力冲击系数及影响因素分析

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作者 李子超 黎剑安 冯东明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期67-74,共8页

为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考... 为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考虑了车速(50~120 km/h)、路面等级(光滑、A级、B级、C级)以及车辆横向位置对结果的影响。研究结果表明:经有限元分析出的拉索动力冲击系数大于现行规范中的取值;随着路面等级的增加,冲击系数越大;边缘车道上车辆产生的冲击效应大于中间车道的冲击效应;车速变化对不同位置处的拉索动力冲击系数影响并不相同;在相同工况下,短拉索的动力冲击系数较大。研究发现路面等级是影响拉索动力冲击系数的主要因素,因此建议根据路面等级对冲击系数进行取值,具体建议值为:光滑路面取0.08,A级路面取0.15,B级路面取0.25,C级路面取0.40。 展开更多

关键词 车桥耦合系统 斜拉桥 拉索动力冲击系数 路面不平度

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基于LSTM网络的车辆动态荷载识别方法 被引量：1

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作者 张璐 冯东明 吴刚 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期187-192,共6页

为了识别车辆的动态荷载,提出了一种基于长短时记忆网络的方法.该方法以桥梁加速度响应为输入,采用有限的数据集,实现车辆动态荷载的识别.建立了车桥耦合模型进行验证,以60组桥梁加速度响应为输入,以相应的车辆动态荷载为输出,通过训练... 为了识别车辆的动态荷载,提出了一种基于长短时记忆网络的方法.该方法以桥梁加速度响应为输入,采用有限的数据集,实现车辆动态荷载的识别.建立了车桥耦合模型进行验证,以60组桥梁加速度响应为输入,以相应的车辆动态荷载为输出,通过训练长短时记忆网络来反演车辆动态荷载,并讨论了环境噪声及路面粗糙度对识别效果的影响.结果表明:测试集的车辆动态荷载识别误差平均值均小于5%;车辆动态荷载识别误差不随噪声水平变化,且平均误差小于5%;车辆动态荷载识别误差随着路面粗糙度等级的增加呈现略微增加的趋势,平均误差小于5%.在不同噪声及粗糙度水平下,长短时记忆网络均可用于车辆动态荷载的识别. 展开更多

关键词 长短时记忆网络 结构健康监测 车桥耦合系统 加速度响应 车辆动态荷载识别

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城市轨道交通荷载作用下连续箱梁桥动力测试与仿真分析

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作者 李慧乐 李林杰 +3 位作者 葛健 王天宇 吴刚 刘钊 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4625-4635,共11页

混凝土连续箱梁桥在城市轨道交通中得到越来越多的应用,针对地铁列车-连续梁桥耦合系统动力性能的研究有助于保障城市轨道交通的运营安全。以一座跨市域轨道交通(50+82+50)m变截面混凝土连续箱梁桥为工程背景,开展桥梁动力试验获取结构... 混凝土连续箱梁桥在城市轨道交通中得到越来越多的应用,针对地铁列车-连续梁桥耦合系统动力性能的研究有助于保障城市轨道交通的运营安全。以一座跨市域轨道交通(50+82+50)m变截面混凝土连续箱梁桥为工程背景,开展桥梁动力试验获取结构自振特性和地铁列车作用下的振动响应。建立地铁列车-连续梁桥耦合系统的动力分析模型并编制计算程序,通过对比数值分析与现场测试的结果验证耦合系统模型的有效性。采用经验证的车桥模型进行动力仿真,计算分析了不同运营条件下车桥系统的动力响应及行车安全性与平稳性指标。动力测试与仿真分析结果表明,所建立的地铁列车-连续梁桥耦合振动模型能够真实反映车桥系统的动力性能,可用于城市轨道交通大跨连续梁桥的车桥耦合动力分析。三跨变截面混凝土连续箱梁桥具有较好的动力性能,结构横、竖向刚度较大,正常运营条件下的车桥响应及列车走行性指标均较小。车速可影响车辆、桥梁振动响应及列车走行性,但对桥梁跨中的动挠度影响较小。轨道状态对车桥系统的动力性能有显著的影响,且随着车速的提高影响加剧。当轨道平顺性大幅下降时,120km/h车速下轮重减载率和竖向Sperling指标出现超限的情况。研究结果可为城市轨道交通大跨连续箱梁桥的动力设计与运营维护提供参考。 展开更多

关键词 跨市域轨道交通 连续箱梁 车桥耦合振动 动力试验 仿真模拟

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基于三维激光点云的公路曲线桥梁三维形貌与变形测量

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作者 王浩琛 冯东明 +2 位作者 吴刚 潘宇翔 卢静 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期756-764,共9页

针对公路曲线桥梁检测问题,提出了一种基于三维激光扫描技术的三维形貌与变形提取方法.将原始点云数据进行包含降采样和去噪的预处理,自动提取桥梁轴线来计算桥梁里程并定位变形测点,通过对构件点云坐标系的转换实现不同构件空间几何信... 针对公路曲线桥梁检测问题,提出了一种基于三维激光扫描技术的三维形貌与变形提取方法.将原始点云数据进行包含降采样和去噪的预处理,自动提取桥梁轴线来计算桥梁里程并定位变形测点,通过对构件点云坐标系的转换实现不同构件空间几何信息的批量提取.完成了包含一座连续梁高架桥及其匝道桥在内、总长约3000 m的桥梁结构的测量.结果表明,测量对象的主梁高程变化值在0~5 mm间均匀分布,桥面线形平顺,无明显变形,桥墩无明显扭转,但偏移较为普遍,最大值为19.5 mm,需跟踪观测.所提方法具有较高的可靠性与实际可行性,能够满足公路曲线桥梁三维形貌与变形指标全面测量的需要. 展开更多

关键词 桥梁检测 变形测量 三维激光扫描 曲线桥

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考虑路面不平度的车桥耦合系统快速建模与动力分析方法 被引量：1

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作者 冯东明 黎剑安 +1 位作者 吴刚 张建 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1088-1094,共7页

为了克服车桥耦合系统在处理路面不平度时的繁琐性,提出了一种车桥耦合系统的快速建模方法.该方法将桥梁位移和路面不平度作为边界条件施加给车辆系统,将车辆荷载作为输入施加给桥梁系统,简单有效地实现了车辆与桥梁之间的耦合.为了验... 为了克服车桥耦合系统在处理路面不平度时的繁琐性,提出了一种车桥耦合系统的快速建模方法.该方法将桥梁位移和路面不平度作为边界条件施加给车辆系统,将车辆荷载作为输入施加给桥梁系统,简单有效地实现了车辆与桥梁之间的耦合.为了验证所提方法的准确性,建立了二维车桥耦合系统仿真模型,考虑了车速和路面不平度等影响因素,并将仿真结果与理论解进行对比.结果表明,桥梁位移模拟误差不超过2%,桥梁加速度模拟误差仅为4%左右,说明所提方法能快速有效地完成车桥耦合系统的建模,有效模拟路面不平度,为车桥耦合系统建模提供新的指导. 展开更多

关键词 车桥耦合系统 位移协调法 路面不平度 有限元建模

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基于机器视觉与无人机的结构动位移测量方法 被引量：1

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作者 韩怡天 冯东明 吴刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期1-7,共7页

针对基于视觉的结构位移测量方法中相机分辨率不足或测量基站位置选取困难等局限,提出一种结合机器视觉与无人机的结构动位移测量方法。以静止激光灯投射在结构表面的激光光斑为参考,设计算法自动检测目标测点和激光光斑位置,逐帧计算... 针对基于视觉的结构位移测量方法中相机分辨率不足或测量基站位置选取困难等局限,提出一种结合机器视觉与无人机的结构动位移测量方法。以静止激光灯投射在结构表面的激光光斑为参考,设计算法自动检测目标测点和激光光斑位置,逐帧计算并更新比例因子,估计并消除无人机自身的运动,从而计算目标测点的绝对位移;为验证该方法的准确性,设计一个小型框架模型试验,随后又将此方法应用于大型地震模拟振动台试验。结果表明,利用无人机进行视觉测量得到的位移响应与激光位移计和加速度计测得的参考数据具有良好的一致性,在结构动位移测量和模态参数识别上均能较好地应用。 展开更多

关键词 位移测量 模态参数识别 无人机(UVA) 机器视觉 相机运动修正

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基于无人机的悬索桥主缆自动巡检及小样本表观病害识别

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作者 冯东明 余星宇 +1 位作者 黎剑安 吴刚 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期29-39,共11页

为了实现悬索桥主缆的自动化、智能化检查,开展了基于无人机的主缆巡检路径规划和小样本数据下的主缆病害识别研究。首先,利用无人机倾斜摄影测量技术快速建立悬索桥的三维模型,提出主缆无人机自动巡检路径的规划方法;然后,采用Faster R... 为了实现悬索桥主缆的自动化、智能化检查,开展了基于无人机的主缆巡检路径规划和小样本数据下的主缆病害识别研究。首先,利用无人机倾斜摄影测量技术快速建立悬索桥的三维模型,提出主缆无人机自动巡检路径的规划方法;然后,采用Faster RCNN网络模型识别主缆图像中的表观病害;最后,采用基于图像融合的数据增强方法,提高小样本数据集下目标检测的准确率。在Faster RCNN网络模型训练过程中,随着训练轮次的增加,测试集中裂纹、锈蚀和划痕3类病害的平均精确率得到提升,并在第15个训练轮次后逐渐稳定,在经过100个训练轮次后,测试集中所有类别的平均精确率为0.723。以小龙湾桥为研究对象,进行了主缆的现场检查试验。研究结果表明:基于悬索桥三维模型进行主缆无人机自动巡检路径规划具有实际可行性;基于Faster RCNN网络模型能较准确地识别主缆的裂纹、锈蚀和划痕病害;利用图像融合方法生成病害数据能有效克服数据样本少的问题,并提高识别的准确性。 展开更多

关键词 桥梁工程 病害检测 深度学习 主缆检测 路径规划

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考虑表面肋参数的钢-连续纤维复合筋与灌浆套筒界面性能研究 被引量：3

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作者 孙泽阳 孙运楼 +2 位作者 郑忆 姚刘镇 吴刚 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期269-278,共10页

为了研究装配式混凝土结构中钢-连续纤维复合筋(Steel-FRP (Fiber Reinforced Polymer) Composite Bar, SFCB)与灌浆套筒(Grouted Sleeves, GSs)的界面性能,基于ABAQUS/Explicit引入材料损伤和接触模型,开展考虑表面肋的精细化有限元模... 为了研究装配式混凝土结构中钢-连续纤维复合筋(Steel-FRP (Fiber Reinforced Polymer) Composite Bar, SFCB)与灌浆套筒(Grouted Sleeves, GSs)的界面性能,基于ABAQUS/Explicit引入材料损伤和接触模型,开展考虑表面肋的精细化有限元模拟。首先进行变化锚固长度(5d,10d和15d)、筋材种类(钢筋、BFRP筋和SFCB)的7组灌浆套筒连接件的锚固性能试验,随后开展有限元模拟并与试验对比。试验获得直接拔出、屈服后拔出和筋材拉断的破坏模式,结果发现钢筋/灌浆的界面强度约为复合筋/灌浆的1.5倍;考虑表面肋参数的精细化有限元模拟可合理预测破坏模式,其中SFCB灌浆连接件的灌浆损伤因子仅为0.5,钢筋、BFRP筋和SFCB与灌浆套筒的黏结强度计算误差可分别控制在8%、20%和7%以内。结合有限元模拟给出了BFRP筋和SFCB沿锚长方向的筋材应力、黏结应力及滑移分布,结果表明SFCB与灌浆的黏结应力分布曲线呈现"三峰状",而BFRP筋与灌浆的界面呈现"双峰状";SFCB灌浆连接件的"非弹性区"范围约为60%l_(a),且界面黏结应力和相对滑移大多发生在非弹性区内。 展开更多

关键词 桥梁工程 装配式结构 黏结性能 ABAQUS/Explicit 灌浆套筒 钢-连续纤维复合筋(SFCB)

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