黄土高原复杂地形受中尺度运动影响的稳定边界层湍流特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,简称SACOL)2008年12月观测资料,研究了稳定边界层湍流特征.使用涡动相关资料研究湍流通量时,定义湍流的平均时间τ内的中尺度运动是造成湍流统计量变化范围大的主要原因,稳定情形? τ取几十秒至几分钟.对梯度理查森数大于0.3的强稳定情形的湍流尺度分解(MRD)谱分析表明,感热通量在112.4～449.9 s存在谱隙,尺度大于谱隙的中尺度运动造成了通量观测资料离散性大,甚至有支配性影响.动量通量的谱隙在112.4～224.9 s之间.弱风时,中尺度运动的影响更大,垂直风速标准差以0.1的比率随中尺度风速变化;垂直风速标准差同广义风速表现出很好的相关性,并随着广义风速消失而消失.三维风速标准差与摩擦速度呈很好的线性关系,垂直、水平、横风风速的无量纲标准差分别为1.35、2.54、2.21.对湍流动能的研究发现,在梯度理查森数大于0.3的条件下,仍然存在连续的湍流.以湍动能为依据,分析了湍流的平稳时间长度,其长度随稳定度变化而变化,2008年12月7～11日从133.5 s变化到856.2 s,湍流平稳时间长度反映了中尺度运动的发生频率.     

东北地区冬季气温与北极涛动年代际关系研究

利用中国160站气温资料、北极涛动指数资料及关国NCEP／NCAR再分析资料中月平均海平面气压场、高度场、风场资料，分析了东北地区冬季气温、冬季北极涛动的年代际特征及其关系。结果表明：在年代际时间尺度上，两者之间存在显著正相关。冬季北极涛动处于低（高）指数期，东北冬季气温为持续冷冬（暖冬）期。可能影响机制是：在地面，冬季北极涛动处于低（高）指数期时，西伯利亚高压增强（减弱），亚洲大陆偏北冬季风增强（减弱），东北为持续冷冬（暖冬）期；在对流层中层，冬季北极涛动处于低（高）指数期时，东亚大槽加深（减弱），贝加尔湖以西以北脊增强（减弱），环流呈经向（纬向）型发展，东北对流层中层偏北风增强（减弱），东北为持续冷冬（暖冬）期。     

基于高阶局部模态的弹性地基上框架结构物理参数识别研究

利用框架结构的整体振动模态信息进行局部损伤的判别具有明显的局限性。高阶模态逐渐被人们认识并用来进行局部物理参数识别并用来进行损伤判别。本文以弹性地基上独立基础的框架结构底层柱为研究对象,利用增加的质量块对柱子进行局部损伤的制造,利用脉冲锤击法和激振器扫频实验进行高阶模态对比测试,利用PolyMAX模态分析方法进行损伤前后高阶模态的识别,发现了“高灵敏度高阶模态”的存在。最后通过两端约束Euler梁的计算模型,通过高阶模态来识别物理参数以及地基参数,其中物理参数结果具有较好的可靠性。     

钢筋混凝土柱地震损伤模型比较研究

损伤指数是判断结构或构件经受地震作用后是否破坏、评价结构或构件破坏程度的重要指标,是对震后受损结构进行安全评估和修复加固的重要理论依据。基于40组钢筋混凝土柱的试验结果,对国内外7种较具代表性的损伤模型进行了对比分析。研究结果表明:对于同一试件,不同损伤模型计算得到的损伤指标差异较大,损伤曲线发展趋势亦不同;基于能量的损伤模型多表现出前期增长速度快和后期增长速度慢的上凸趋势,而基于变形和能量组合形式的双参数损伤模型多表现出前期增长速度慢和后期增长速度快的上凹趋势;Park-Ang模型及其改进形式能够较好地反映构件层次的损伤发展过程,但未知参数较多,计算过程较复杂,不利于整体结构层次的震害评估;从能量耗散原理角度提出的损伤模型更符合整体结构抗震的本质,未知参数少且计算过程简单,但存在边界条件的界定不明确的缺陷,因此还需要做更深入的研究。     

粗粒料动三轴试验颗粒流模拟对称性研究

以粗粒料动三轴数值模拟为例,分析了不同对称模型(1/2,1/4,1/8,1/12)条件下,粗粒料动剪切模量和阻尼比的变化规律。计算结果表明,不同对称模型的计算结果存在一定的差异,但其变化规律基本一致,随着模型对称比例的增大动剪切模量逐渐增大,阻尼比逐渐减小,计算时间成倍减少。分析了颗粒生成过程中不均匀性对试验结果的影响。计算结果表明:1/8模型动剪切模量和阻尼比影响较小;1/12模型动剪切模量影响较大,阻尼比影响较小。建议在动力分析过程中采用1/8模型即可。     

碳纤维桥梁拉索疲劳损伤声发射信号小波分析

碳纤维具有强度高、耐久性好等优点,现已广泛应用于土木工程结构中。用碳纤维材料制作的桥梁高耐久性拉索,已经在多个桥梁中得到应用,但是对这种新型桥梁拉索的损伤监测目前还缺乏有效的手段。本文拟采用声发射技术监测碳纤维桥梁拉索疲劳损伤。首先,通过疲劳试验,得到了拉索整个损伤过程的声发射特征参数,并将声发射特征参数两两组合,研究结果表明:采用计数、能量、持续时间、幅值和时间的相关点图可以来综合表征损伤。其次,基于声发射监测信号特点,考虑用小波变换的奇异性检测来处理声发射信号,分析小波系数的奇异性,采用"节点-幅值"定位检测方法,实现了对拉索的损伤识别。与相关点图相比较,小波分析方法在处理声发射信号时,图形更加清晰,特征更为突出,损伤更易识别,而且还可以利用小波阈值去噪、对声发射信号实行信噪分离、提高信噪比,从而提高损伤识别的准确性。     

钢筋混凝土框架结构地震损伤的识别与试验分析

通过单层及多层钢筋混凝土框架模型的地震损伤模拟试验，揭示了钢筋混凝土结构地震损伤与动力特性变化的关系；概据损伤力学方法，建立了利用可识别参数的地震损伤模型；提出了结构损伤状态参数的识别方法和以上此为基础估计结构地震损伤的方法，从而为钢筋混凝土框架结构的震后损伤识别和修得加固提供了理论依据。     

基于小波分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法

本文提出了基于“能量—损伤”原理，综合利用小波包分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法。在结构损伤诊断中，时域信号经小波分析后其缺损特征会更加明显，把分布在不同频带的结点能量作为神经网络的训练样本能够很好地反映结构缺损特征。以美国土木工程师学会提出的基准结构为例，阐述了结构损伤的发生、位置和程度诊断过程，取得了令人满意的结果。     

不同地区黄土阻尼比变化特性试验研究

通过兰州、洛川、杨凌地区黄土在不同条件下的动扭剪三轴试验,研究了黄土阻尼比滞回圈形状变化的基本特性以及黄土阻尼比在不同固结压力、不同含水率条件下的变化规律。结果表明,黄土阻尼比滞回圈形状受动剪应变、含水率影响较明显;黄土阻尼比受一般的固结作用的影响并不大,但受含水率的影响较明显。根据含水率的不同,按照半对数坐标中的直线方程,分别给出了兰州、洛川、杨凌地区黄土阻尼比在不同固结压力下的拟合结果,并对拟合结果进行了对比分析;在此基础上,进一步对该三个地区黄土的阻尼比进行了汇总拟合,为西北相近地区黄土在中、大应变条件下的阻尼比取值提供了参考。     

改进曲率模态识别桥梁损伤位置方法研究

结构健康监测和结构状态评估的主要前提之一是结构损伤识别。基于曲率模态对结构局部损伤比较敏感和频率指标测试简单方便、精度高的特点,本文提出了一种以结构的曲率模态为基础,综合考虑频率的变化的改进的结构损伤识别方法。随机子空间方法是一种行之有效的基于环境激励的结构状态识别方法。该方法的主要优点是无需人工激励,不中断桥梁的运营。为此,论文提出了一种不中断桥梁运营的基于改进曲率模态的桥梁结构损伤识别方法。最后用一三跨连续梁的有限元模型对该改进方法进行了验证。结果表明,采用随机子空间结合改进的曲率模态方法可以在不中断桥梁运营的前提下有效地识别出桥梁的损伤状况。