Guangwei Lin;Yi Zhang;Enjian Cai;Taisen Zhao;Zhaoyan Li
Smart Structures and Systems
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제32권1호
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pp.61-81
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2023
This study presents an ensemble learning based Bayesian model updating approach for structural damage diagnosis. In the developed framework, the structure is initially decomposed into a set of substructures. The autoregressive moving average (ARMAX) model is established first for structural damage localization based structural motion equation. The wavelet packet decomposition is utilized to extract the damage-sensitive node energy in different frequency bands for constructing structural surrogate models. Four methods, including Kriging predictor (KRG), radial basis function neural network (RBFNN), support vector regression (SVR), and multivariate adaptive regression splines (MARS), are selected as candidate structural surrogate models. These models are then resampled by bootstrapping and combined to obtain an ensemble model by probabilistic ensemble. Meanwhile, the maximum entropy principal is adopted to search for new design points for sample space updating, yielding a more robust ensemble model. Through the iterations, a framework of surrogate ensemble learning based model updating with high model construction efficiency and accuracy is proposed. The specificities of the method are discussed and investigated in a case study.
Martinez-Echeverria, M. Jose;Gil-Martin, Luisa Maria;Montero, Jose Rodriguez;Hernandez-Montes, Enrique
Advances in concrete construction
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제10권1호
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pp.61-69
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2020
This paper looks into how the shape of headed bars may influence the durability of reinforced concrete structures. Nowadays the only heads used in site works are cylindrical in shape. An alternative shape of head is studied in this piece of work. The new head reduces the concentration of stresses and so the appearance of cracks. In this work durability is studied based on both, first cracking and failure mode. An experimental campaign of 12 specimens and finite element modelling are described. The specimens were subjected to an accelerated corrosion process using an electrical current supply. Direct current was impressed on the specimens until breaking. Test results and the results obtained from numerical models are presented. Results are presented in term of comparison between the two shapes of heads studied. It was shown that the shape of the head has a significant influence on durability of reinforced concrete structures with headed reinforcing bars.
In a super-large underground with "large span and high side wall", it is buried in mountains with uneven lithology, complicated geostress field and developed geological structure. These surrounding rocks are more susceptible to stability issues during the construction period. This paper takes the left bank of Baihetan hydropower station (span is 34m) as a case study example, wherein the deformation mechanism of surrounding rock appears prominent. Through analysis of geological, geophysical, construction and monitoring data, the deformation characteristics and factors are concluded. The failure mechanism, spatial distribution characteristics, and evolution mechanism are also discussed, where rock mechanics theory, $FLAC^{3D}$ numerical simulation, rock creep theory, and the theory of center point are combined. In general, huge underground cavern stability issues has arisen with respect to huge-scale and adverse geological conditions since settling these issues will have milestone significance based on the evolutionary pattern of the surrounding rock and the correlation analyses, the rational structure of the factors, and the method of nonlinear regression modeling with regard to the construction and development of hydropower engineering projects among the worldwide.
The soil-structure relative stiffness is a key factor affecting the seismic response of underground structures. It is of great significance to study the soil-structure relative stiffness for the soil-structure interaction and the seismic disaster reduction of subway stations. In this paper, the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of an inhomogeneous soft soil site under different buried depths which were obtained by a one-dimensional equivalent linearization site response analysis were used as the input parameters in a 2D finite element model. A visco-elasto-plastic constitutive model based on the Mohr-Coulomb shear failure criterion combined with stiffness degradation was used to describe the plastic behavior of soil. The damage plasticity model was used to simulate the plastic behavior of concrete. The horizontal and vertical relative stiffness ratios of soil and structure were defined to study the influence of relative stiffness on the seismic response of subway stations in inhomogeneous soft soil. It is found that the compression damage to the middle columns of a subway station with a higher relative stiffness ratio is more serious while the tensile damage is slighter under the same earthquake motion. The relative stiffness has a significant influence on ground surface deformation, ground acceleration, and station structure deformation. However, the effect of the relative stiffness on the deformation of the bottom slab of the subway station is small. The research results can provide a reference for seismic fortification of subway stations in the soft soil area.
KURT 2단계 구간에 대한 암반역학 모델을 설정하기 위하여 대상지역의 암반을 지질특성과 절리발달정도에 따라 총 6개의 암반 단위체로 구분하였다. 연구지역 암반은 대부분 화강암 그룹인 G1, G2, G3 단위체로 이루어져 있으며, 관입암 그룹인 D1, D3 단위체가 소규모로 분포한다. 또한 단층파쇄대로 이루어진 불량한 암반인 F3 단위체가 KURT 2단계 구간의 입구를 가로지르는 형태로 분포한다. 암반의 상태를 파악하기 위하여 시추조사 자료를 바탕으로 RMR, Q-system, RMi 등 3종류의 암반분류법으로 암반을 분류하였고, 선행 연구들에서 제안된 다양한 경험식과 암반분류 결과를 이용하여 암반의 변형계수, 강도, 점착력, 마찰각 등의 지반정수를 계산하였다. 최종적으로 각 암반 단위체에 대한 대표 암반분류 값과 대표 지반정수 값들을 산정하여 연구지역의 암반역학 모델을 설정하였다. 이 연구에서 설정된 암반역학 모델은 KURT 2단계 구간에 대한 설계와 안정성 예측 연구에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Reinforced concrete shear wall is one of the most common structural forms for high-rise buildings, and seismic energy dissipation techniques, which are effective means to control structural vibration response, are being increasingly used in engineering. Reinforced concrete-mild steel damper stiffness-tandem energy dissipation coupling beams are a new technology being gradually adopted by more construction projects since being proposed. Research on this technology is somewhat deficient, and this paper investigates design principles and methods for two types of mild steel dampers commonly used for energy dissipation coupling beams. Based on the conception design of R.C. shear wall structure and mechanics principle, the basic design theories and analytic expressions for the related optimization parameters of dampers at elastic stage, yield stage, and limit state are derived. The outcomes provide technical support and reference for application and promotion of reinforced concrete-mild steel damper stiffness-tandem energy dissipation coupling beam in engineering practice.
The invention of fusion wilding technology has brought on a revolutionary change in manufacturing industry which enables the construction of large scale high temperature plants in chemical, petrochemical and power generation industries. However, among the failure cases of high temperature components, premature failures of weldments have taken a large percentage that indicates the detrimental effect of welding on structural integrity. The accurate prediction of the high temperature behaviour of welded components is thus becoming increasingly important in order to realise an optimised design and maintenance of a plant life. In the present paper, recent research activities on high temperature behaviour of welded structures are briefly summarised. A local deformation measuring technique is proposed to determine the creep properties of weldment constituents. A damage mechanics approach is introduced to study the life reduction and ductility reduction due to the presence of a weld in high temperature structures. Finally, the high temperature creep crack growth in weldments is discussed.
For analysis of the plates and membranes by numerical or analytical methods, the question of choice of the system of functions satisfying the different boundary conditions remains a major challenge to address. It is to this issue that is dedicated this work based on an approach of choice of combinations of trigonometric functions, which are shape functions of a bended beam with the boundary conditions corresponding to the plate support mode. To do this, the shape functions of beam vibrations for strength analysis of the rectangular plates by Kantorovich-Vlasov's method is considered. Using the properties of quasi-orthogonality of those functions allowed assessing to differential equation for every member of the series. Therefore it's proposed some new forms of integration of the beam functions, in order to simplify the problem.
A higher level of engineering standard in the field of construction, is the use of prestressing in building structures. The concept of prestressing steel structures has only recently been widely considered, despite a long and successful history of prestressing concrete members. Several analytical studies of prestressed steel girders were reported in literatures, but much of the work was not studied with reference to the optimal design and behaviour of the prestressed steel plate girder. A plate girder prestressed eccentrically, will behave as a beam-column, which is subjected to axial compression and bending moment which will cause the beam to buckle out. The study of buckling of the prestressed steel plate girder is necessary for stability criteria. This paper deals with the stability of prestressed steel plate girder using concept of "Vlasov's Circle of Stability" under eccentric prestressing force.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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