• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

主 编:翟婉明

副 主 编:Kelvin C.P. WANG  郭春生

创办时间:1954年创刊

主 办:西南交通大学

电 话:028-66367562

传 真:028-66366552

E-mail:xbz@home.swjtu.edu.cn

刊出周期:中文双月刊

优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
基于Hertz接触理论的法向接触刚度计算方法
关庆华, 赵鑫, 温泽峰, 金学松
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210015
摘要(0) HTML全文(0) PDF 935KB(0)
摘要:
轮轨之间的弹性接触变形是车辆-轨道耦合动力学中计算轮轨力的核心,以基于Hertz接触理论的非线性接触刚度来描述轮轨之间的压缩量与轮轨法向力之间的关系. 目前的轮轨Hertz接触刚度计算公式为经验公式,来源于20世纪70年代英国铁路技术研究所的研究工作,分锥形踏面和磨耗型踏面两种类型,局限于特定的轮径范围和钢轨廓形. 基于三维弹性体Hertz接触理论,推导了满足Hertz接触条件的弹性体法向接触刚度通用计算公式,并结合轮轨几何外形特点,给出了轮轨接触斑大小及接触刚度参数的直接确定方法和数表,并以LM车轮踏面和CN60钢轨踏面匹配为例,对比分析了典型工况下计算结果与经验公式的差异. 分析结果表明:基于本文计算公式制定的Hertz弹性接触数表,弥补了现有数表中缺乏接触刚度的不足,可直接用于弹性体接触计算;对于轮轨接触,与本文公式计算结果相比,以往经验公式中磨耗型踏面的接触常数计算结果仅在车轮名义中心圆弧与轨顶中心圆弧接触时的误差较小,约为0.40%~0.44%;其他接触位置时,经验公式计算结果与本文公式计算结果相差较大,误差范围可达−25.97%~131.42%.
基于磁场梯度张量局部模量的钢筋锈蚀损伤监测方法
江胜华, 侯建国, 何英明
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191174
摘要(1) HTML全文(1) PDF 1242KB(0)
摘要:
为研究钢筋混凝土中钢筋锈蚀的无损及定量监测方法,分析地球背景磁场和环境干扰磁场的影响,探讨钢筋的锈蚀率与磁场梯度张量局部模量的理论公式. 通过8根钢筋进行通电加速锈蚀试验模拟钢筋不同程度的锈蚀. 研制钢筋锈蚀监测系统,测量锈蚀前后钢筋的磁感应强度,采用磁场梯度张量局部模量反演钢筋的锈蚀率. 试验结果表明,在钢筋锈蚀后测试的磁感应强度曲线发生非等距离的偏移,磁感应强度绝对值相比锈蚀前有增大也有降低,没有一致性的规律;在锈蚀后钢筋磁场梯度绝对值及局部模量的平均值减小. 在钢筋锈蚀的磁场监测中,钢筋自身的磁场梯度及局部模量远远大于环境磁场,环境磁场的梯度及其局部模量可忽略不计. 8根试件的计算锈蚀率与试验中实际失重率的最小误差为0.22%,最大误差为9.40%. 误差的平均值为3.92%;误差的标准差为3.32%.
刚构体系独塔斜拉桥施工期抖振响应
唐煜, 胡攀, 贾宏宇, 郑史雄, 张刚
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190848
摘要(68) HTML全文(21) PDF 1401KB(9)
摘要:
为了更准确地计算桥梁抖振响应. 以采用刚构体系的某带大挑臂钢箱结合梁独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段为研究对象,首先在有限元建模中重点讨论因塔梁固结处节点刚性区建模方法不同而导致的桥梁结构动力特性差异;随后运用二维不可压非定常雷诺平均URANS数值模拟方法,识别大挑臂钢箱主梁断面静力三分力系数和气动导纳;最后基于Davenport准定常理论在ANSYS中开展桥梁抖振时域分析,所得结果与气弹模型风洞试验进行比较. 研究表明:施工阶段的独塔斜拉桥结构动力特性及抖振响应受塔梁结合处有限元建模方式影响十分显著,结构基频差异最大可达21.3%,进行此类桥梁动力分析时应予以足够重视;主梁断面的气动导纳识别结果表现出对来流风场参数的依赖性,抖振计算时应合理使用;主梁悬臂端抖振位移响应计算值大于风洞气弹模型试验测试值,该计算结果用于设计参考时是偏于保守的.
疲劳荷载下无砟轨道混凝土中氯离子传输研究
任娟娟, 杜威, 邓世杰, 凤翔
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190690
摘要(58) HTML全文(18) PDF 1100KB(6)
摘要:
疲劳荷载作用下,无砟轨道混凝土的抗氯离子渗透性能是影响其服役特性的主要因素之一. 为分析混凝土在疲劳荷载作用下氯离子的传输变化规律,首先针对浸泡于氯离子溶液的混凝土试件进行弯曲疲劳试验,然后利用COMSOL有限元软件建立结构力学场与氯离子传输场的两场耦合模型,模拟氯离子在混凝土中的扩散行为. 研究结果表明:当侵蚀时间为2 d时,应力比为0.3、0.5和0.7对应的氯离子扩散深度分别为7、11、16 mm,混凝土中氯离子扩散深度随荷载应力比的增大而增大;两场耦合有限元模型计算得到的氯离子含量与试验测试结果基本吻合,验证了模型的合理性;混凝土中氯离子扩散深度随侵蚀时间的增大而增大,采用一元二次多项式可较好地描述扩散深度与侵蚀时间的关系.
钢管混凝土斜柱转换结构模型振动台试验研究
杨春, 吴宏伟, 莫庭威, 蔡健, 吴轶, 左志亮, 陈庆军, 潘广斌
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190104
摘要(81) HTML全文(30) PDF 1262KB(0)
摘要:
为了研究某超高层建筑的抗震表现,对其进行了比例为1:35的模型振动台试验研究,该建筑塔楼的部分框架结构由两根钢管混凝土越层巨型框支柱支承,在结构7~11层设有钢管混凝土斜柱转换结构. 通过试验研究了缩比模型的破坏模式、自振周期、层间位移、扭转响应等动力响应;采用PERFORM-3D软件进行原结构弹塑性地震响应数值分析. 研究结果表明:由于结构布置的不对称性,结构整体扭转效应明显,塔楼部分的结构抗扭刚度不足;在台面加速度峰值接近罕遇地震工况的设定值470 cm/s2时,塔楼部分发生扭转破坏,此时除个别楼层外,各楼层的层间位移角仍满足弹塑性层间位移角限值1/100的要求;在所有工况下,转换区域未见破坏,钢管混凝土框支柱、斜柱的应变均处于弹性工作状态;数值分析结果和试验结果吻合良好.
提速道岔辙叉翼轨的加高值方案优化
张鹏飞, 朱旭东, 雷晓燕
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190488
摘要(81) HTML全文(33) PDF 1949KB(9)
摘要:
为研究固定辙叉结构不平顺对列车过岔动力特性的影响,基于岔区轮轨系统动力学及轮轨接触关系理论,以12号提速道岔固定辙叉为例,分别建立了翼轨不同加高设计方案下的辙叉模型以及CRH2型车车辆模型,在此基础上,深入分析了翼轨加高设计对列车过岔动力特性、过岔速度以及行车平稳性的影响规律. 结果表明:列车过岔时,随着翼轨向外弯折,其轮轨接触区域开始外移,并由此造成辙叉区轮对质心垂向位置的降低;通过设置合理的翼轨加高值,可有效降低辙叉区轨道的竖向结构不平顺,进而抑制轮对质心垂向位置的降低,提高列车过岔的平稳性及旅客乘车舒适度;固定辙叉翼轨加高设计,可有效改善列车直向过岔动力特性,但对侧向过岔效果有限;当加高值设置为3 mm时,翼轨加高优化的效果最佳,与无加高设计相比,加高后列车直向过岔第一轮对横向和垂向轮轨力最大幅值分别降低了45.8%和30.3%,车体横向及垂向加速度则分别降低了42.2%和26.1%;随着列车运行速度的提高,过岔时的轮轨动力响应也开始逐渐加剧,合理的翼轨加高设计将有利于提高列车的过岔速度. 研究成果可为我国铁路线路道岔固定辙叉的结构优化设计提供理论参考.
轮对安装偏角对高速列车过转辙器的动力特性影响
陈嵘, 王雪彤, 陈嘉胤, 丁财权, 徐井芒
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190535
摘要(29) HTML全文(18) PDF 2137KB(26)
摘要:
高速列车轮对因定位不准会导致不同程度的初始安装偏差,在通过道岔等薄弱环节时轮轨关系急剧恶化,影响行车安全. 为研究车辆在初始安装偏角状态下通过高速道岔的动力学性能,以18号道岔为研究对象建立了具有初始偏转角的车辆-道岔耦合动力学模型,对前轮对偏转、后轮对偏转、前后轮对同向偏转、前后轮对反向偏转4种工况进行仿真,结合理论推导与数值仿真分析了不同偏转角对车辆入岔姿态及直逆向过岔走行性能的影响. 研究结果表明:初始偏转角向尖轨侧偏转时会导致轮轨过渡位置提前,甚至造成轮缘接触;初始安装偏角对轮轨垂向力的影响主要与偏角形式及偏转角有关,且偏转角超过一定限度时,岔区固有不平顺会进一步加剧轮轨垂向冲击;轮轨横向力主要受主接触点方向与道岔区横向冲击方向的叠加控制;前后轮对反向偏转情况下,轮轨接触关系恶化,当偏转角为−2~−3 mrad,脱轨系数超限,影响行车安全.
基于液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制方法
刘桓龙, 李顺, 谢迟新
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190727
摘要(18) HTML全文(14) PDF 1838KB(0)
摘要:
针对蓄电池轨道工程车续航里程短、永磁同步牵引电机启动电流大等问题,基于液压泵/马达能量逆向传递特性,提出了利用液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制新方法. 通过使液压泵/马达工作在马达模式将电机驱动至一定初始转速后接通电源实现电机带速启动,抑制或削弱电机启动电流. 永磁同步电机带速启动采用无位置矢量控制方式,结合短路电流矢量法对电机启动时刻的转子转速和位置进行计算,并通过AMESim与MATLAB/Simulink进行联合仿真. 研究结果表明:所提出的电机启动电流控制新方法能让电机的启动峰值电流最大降低70%左右;启动电流与电机接通电源启动时的初始转速有关且初始转速越接近需求转速则启动电流越小;电机转速稳定后电流大小仅与电机负载有关;液压泵/马达工作排量或蓄能器充液压力越大,电机被逆向驱动时的转速响应越快.
基于联合投票网络的交通场景天气分类方法
崔洪涛, 曹科, 张虎, 崔潇
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200084
摘要(7) HTML全文(7) PDF 853KB(3)
摘要:
基于交通视频监控图像的天气识别已经成为智能交通系统中重要的研究课题. 虽然卷积神经网络(convolutional neural networks,CNNs)在图像识别技术获得了巨大的发展,但是针对复杂交通场景的天气识别问题,现有的模型在特征表达方面仍然面临着巨大的挑战. 为了提取丰富的语义特征,提出了基于联合投票机制的深度神经网络(deep neural networks,DNN)模型. 所提出的模型包括两个核心模块:基于通道和空间注意力机制的二阶特征模块和基于复合特征结果联合投票机制的分类模块. 该深度网络模型能够提取不同天气图像中的判别性信息,显著地提高了在复杂交通场景下的天气识别性能. 最后,在两个基准天气分类数据集上进行了验证试验. 结果表明对于复杂场景条件下的天气识别问题,所提出的基于联合投票机制的深度神经网络模型在性能上优于目前最好的天气识别方法1.97个百分点.
粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的抗碳化性能
原元, 赵人达, 占玉林, 李福海, 成正清, 李健
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191151
摘要(4) HTML全文(2) PDF 1055KB(0)
摘要:
为进一步研究力学性能良好的F级粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土,即GPC-10(矿渣掺量10%,80 °C高温养护)和GPC-50(矿渣掺量50%,标准养护)的抗碳化性能. 首先,对这两种地聚物混凝土进行了快速碳化试验,并与作为对照组的普通水泥混凝土(OPCC)进行了比较. 通过抗压强度和劈裂抗拉强度评价了碳化对混凝土的损伤;其次,为分析损伤原因,分别通过X射线能谱分析(EDS)和压汞测试(MIP),对碳化后的成分和孔结构进行了研究;最后,建立了两种地聚物混凝土的碳化模型. 研究结果表明,相比OPCC,地聚物混凝土的抗碳化能力薄弱,尤其是钙含量较高GPC-50,其主要产物C-A-S-H会与CO2反应而发生分解,导致孔隙率增大,进而加快了碳化速率,且碳化深度与时间呈线性关系;OPCC、GPC-10以及GPC-50的28 d碳化深度分别达到了2.0、9.2 mm和18.8 mm.
装配式剪力墙竖向分布钢筋连接程度研究进展
张士前, 陈越时, 刘亚男, 马昕煦, 廖显东, 肖绪文
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191064
摘要(2) HTML全文(2) PDF 1055KB(0)
摘要:
装配式剪力墙结构是我国高层住宅常用的结构形式之一,其可靠的竖向连接是保证结构安全的关键. 按照竖向分布钢筋在楼层处连接数量(连接程度)不同,装配式剪力墙竖向连接可分为全部连接、部分连接和不连接3种. 基于国内外相关的研究成果,系统总结了3种连接程度装配式剪力墙的竖向分布钢筋连接形式、构造特点与受力性能,并深入分析了竖向分布钢筋连接程度对剪力墙抗震性能影响,全面梳理了其研究存在的不足. 在此基础上,提出基于剪力墙截面受压、受剪承载力等效原则的一种竖向分布钢筋不连接边缘构件现浇装配式剪力墙结构,并给出相关设计计算方法. 最后对装配式剪力墙新型连接技术与无损检测技术等方面做出了展望,并指出竖向分布钢筋不连接装配式剪力墙结构是未来更具前景发展方向之一.
基于AHP-独立性权数法的列车旅客界面设计评价
何思俊, 支锦亦
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190586
摘要(4) HTML全文(6) PDF 699KB(2)
摘要:
为了克服高速列车旅客界面现有评价模型指标单一、赋权方法主观随意性、缺乏定量分析的局限性,首先,对新型双层高速列车的试验样车展开满意度调查,在此基础上从评价指标的全面性、系统性和层次性出发,构建了由设施尺度、安全设计、功能使用、空间环境和美学设计5类评价准则和36项具体指标组成的层次指标体系;其次,提出一种AHP法(层次分析法)结合独立性权数法赋权值的模糊综合评价模型,保留了专家的主观意见和乘客体验调查数据中的客观信息;最后,基于专家判断数据和调查评分数据求解了旅客界面评价指标体系的各层级权重,解算了新造样车和既有列车的评价等级. 研究结果表明:新造样车的评语等级为满意,隶属度为0.3977,既有列车评语等级为非常满意,隶属度为0.4422;根据权重计算得出旅客界面的设计改进顺序应为设施尺度、功能操作、空间环境、安全设计和美学设计;各评价准则中座椅人机曲面、设施尖角圆润、座椅可调性、空气质量和色彩协调性是对乘客满意度影响最大的因素.
城轨交流供电系统极限供电距离分析
张丽艳, 杨亮辉, 韩笃硕
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059
摘要(2) HTML全文(2) PDF 1605KB(1)
摘要:
供电距离是衡量一个牵引系统供电能力的重要指标,对系统的稳定、经济运行具有现实影响. 城轨交流供电系统采用电缆结构的牵引网,具有稳定、大容量输电的突出特点,因此量化研究该系统供电距离具有重要意义,本文从理论推导的角度对系统极限供电距离进行分析,根据系统的电路拓扑特点,理论推导系统牵引网阻抗、单车多车时牵引网电压损失、钢轨电位. 首先从牵引网采用架空线与电缆时的自然功率对比,推算采用不同截面积电缆时系统的极限供电距离;其次从系统高峰工况时的电压损失作为限制条件,分析系统极限供电距离;最后从既有电气化铁路标准对钢轨电位规定的限值作为限制条件,分析系统最大短回路区间长度. 系统仿真结果表明:城轨交流供电系统最大单区间供电长度可达9.31 km,主变电所位于线路中间位置时,系统极限供电距离可达84.22 km.
超大型沉井基础的施工风险评估
施洲, 刘东东, 纪锋, 冯传宝
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191056
摘要(5) HTML全文(2) PDF 870KB(0)
摘要:
超大型沉井基础受尺寸巨大、地质条件复杂等因素影响,在施工阶段具有较高的安全及质量风险. 为准确有效地实现大型锚碇沉井基础施工过程的风险评估,采用工作分解结构-风险分解结构(WBS-RBS),并结合专家调查法进行施工全过程风险识别;基于分解结构估测风险事件概率及损失等级从而确定初始风险分解矩阵,通过模糊层次分析(FAHP)法分析各类风险权重对其加权修正,并以修正风险矩阵值评估风险等级;采用该风险评估方法开展连镇铁路五峰山长江大桥北锚碇沉井基础施工风险评估. 研究结果表明:基于WBS-RBS法及专家调查法识别出“井壁开裂”等158项风险源;逐项计算初始风险值、综合风险值权重,并按等级划分标准评估出修正风险值大于1.696的“沉井突沉”、“几何偏斜”等重大风险源共16项;针对重大风险源提出施工专项方案、实时施工监控及风险预案等措施控制. 为该沉井基础工程施工风险控制提供了依据,并为类似工程风险评估与控制提供借鉴.
列车一维碰撞能量管理的综合评价模型
张敬科, 朱涛, 王小瑞, 肖守讷, 阳光武, 杨冰
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200034
摘要(7) HTML全文(3) PDF 842KB(0)
摘要:
为了更科学全面地对列车碰撞能量方案进行配置和评价,以列车最大平均加速度、最大瞬时加速度和能量利用率为评价指标,利用序关系分析法和熵值法得到的主、客观指标权重推导出更加合理的综合权重系数;采用非线性加权综合法融合权重信息和评价指标信息,获得了列车一维碰撞能量管理综合评价模型;采用此模型对某型列车的15种能量配置方案进行综合评价. 研究结果表明:此模型综合评价结果与各指标性能变化幅度分析结果一致,具有较好的适用性和可靠性;方案4为最优方案,其最大瞬时加速度指标性能比方案8下降14.03%,但最大平均加速度指标性能和能量利用率指标性能分别比方案8提升了4.92%和19.44%;该结果既体现了对安全性影响最大的最大平均加速度指标的重要性,又综合考虑了与经济性相关的能量利用率指标.
深埋式桩板结构桥-隧过渡段动力响应特征分析
李双龙, 魏丽敏, 何群, 何重阳
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191096
摘要(6) HTML全文(5) PDF 1972KB(0)
摘要:
为了解深埋式桩板结构桥-隧过渡段的动力特性及过渡性能,在沪昆高铁某工点过渡区(含隧道口、过渡段及桥台)开展现场动力响应测试,分析不同车型、车速及行车方向等工况下过渡区的动力响应分布规律;并建立考虑车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究过渡区的线路平顺性及桩板结构过渡段的动应力分布. 研究结果表明:不同车型列车激励下,过渡区振动加速度及动位移有效值的最大值分别为0.85 m/s2、0.034 mm,过渡段的振动水平要比隧道及桥台的更低;过渡段动力响应有效值随车速增大而增大,其增幅比隧道与桥台的更小;行车方向对过渡段与桥台连接区域的动力响应影响较大,对其他断面影响微弱. 列车以300 km/h车速经过该过渡区时,过渡区钢轨挠度最大变化率约为0.149 mm/m,车体竖向加速度最大值为0.74 m/s2;桩板结构的存在能够将列车荷载传递至深部地基,使浅层地基土体承受的动力作用降低.
新型桩板结构路基在季节冻土区的适用性
张树明, 蒋关鲁, 杜登峰, 廖祎来, 薛元, 李安洪
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190716
摘要(40) HTML全文(23) PDF 1426KB(5)
摘要:
针对莫喀(莫斯科—喀山)高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基. 通过对聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)、聚氨酯板(PU)和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS)三种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板. 通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响. 结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递(减小冻深),抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.
基于应力判据法的拉林铁路岩爆烈度分级
吴枋胤, 何川, 汪波, 张钧博, 蒙伟, 刘金松
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191167
摘要(17) HTML全文(11) PDF 1329KB(0)
摘要:
把现有的判据直接应用于拉林铁路某一隧道的岩爆预测不能得到符合现场实际情况的岩爆预测结果,为了制定针对拉林铁路全线的岩爆烈度分级方案及应力判据,以拉林铁路桑珠岭隧道现场岩爆发育特征和规律、岩爆破坏形迹及kNN算法为基础,进行现场洞壁二次应力量测、现场岩样点荷载试验、基于二次修正地应力场的开挖模拟,提出了针对拉林铁路的岩爆烈度分级方案及应力判据,在通过桑珠岭隧道的岩爆预测准确性验证后将判据推广应用于拉林铁路典型岩爆隧道(祝拉岗隧道、达嘎拉隧道、岗木拉隧道)的岩爆预测中,并与现有判据的判定结果进行对比分析. 研究结果表明:针对拉林铁路而言,卢森判据会低估轻微岩爆的发生,但对中等岩爆的判定较好;王兰生判据判定的岩爆等级主要集中在轻微岩爆,没有正确判定实际发生的中等、强烈岩爆,表明其容易低估实际岩爆等级;关宝树判据判定的岩爆等级主要集中在强烈岩爆,基本没有正确判定实际发生的轻微、中等岩爆,容易高估实际岩爆等级;拉林铁路岩爆判据除了对中等岩爆的判定能力与卢森判据持平外,其各等级岩爆预测结果准确率均大于其余判据,更符合拉林铁路现场实际情况.
群智协同设计活动复杂性的度量模型及方法
郑庆, 丁国富
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200238
摘要(4) HTML全文(3) PDF 790KB(0)
摘要:
群智创新通过网络社区聚集企业外部大规模设计资源参与产品创新设计,成为互联网环境下企业拓展设计能力、解决设计难题、实现转型升级的重要方式. 针对群智协同设计活动的复杂性难以定量描述,导致互联网社区中设计活动的发布、推送和动态调整缺乏量化依据等问题,提出一种基于信息熵的群智协同设计活动复杂性度量方法. 通过分析互联网社区中群智协同设计过程特点、用户角色和能力特点,从过程复杂性、问题复杂性、可解复杂性3个维度建立群智协同设计活动复杂性度量模型,采用信息熵理论实现复杂性的量化分析;最后以Local Motors社区LM SF-01项目中的悬架设计活动为例,计算该设计活动3个维度的复杂性分别为318.15、477.66、134.46 bit,根据项目特点采用加权的方式得到其统一复杂性为331.76 bit,验证了该复杂性度量模型和方法的可行性和有效性.
多孔棉布-酚醛轴承保持架的应变速率敏感性
张亚锋, 张韶华, 周刚, 张激扬, 卿涛, 周宁宁
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190457
摘要(17) HTML全文(11) PDF 1009KB(1)
摘要:
为了研究多孔棉布-酚醛轴承保持架的应变速率敏感性,使用纳米压痕仪测量其在应变速率为0.01 s−1到0.05 s−1区间时的硬度和弹性模量,通过Kelvin-Voigt模型对材料的黏弹性进行分析,研究了材料在不同应变速率下的应变硬化效应和应变局部软化效应. 研究结果表明:随着应变速率提高,多孔棉布-酚醛材料的硬度和弹性模量先增加后减小;当应变速率从0.01 s−1增加到0.05 s−1,多孔棉布-酚醛材料硬度和弹性模量的增加与材料的应变硬化现象有关;当应变速率从0.05 s−1增加到0.30 s−1,蠕变位移显著增加,接触刚度快速降低,形变以热的形式消耗在压头与材料的接触界面,压头接触区材料从黏弹性向黏性转变,局部材料黏度降低,硬度和弹性模量快速减小;多孔棉布-酚醛的硬度和弹性模量随应变速率的变化是应变硬化效应和应变局部软化效应竞争的结果.
桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析
何佳骏, 向活跃, 龙俊廷, 李永乐
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190623
摘要(8) HTML全文(5) PDF 1385KB(0)
摘要:
列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载,列车的响应发生突变,导致列车的行车安全受到威胁. 以某客运专线桥隧过渡段为研究背景,通过CFD数值模拟和车桥耦合振动分析,计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应;对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应,研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响,探讨了最不利的安全指标. 研究结果表明:越靠近车头的车体,气动力突变与列车响应越大;相比0°攻角,正风攻角对行车相对有利,+7°的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%;负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应,−7°风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%;风速在22.5 m/s以下时,CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段;20 m/s风速下,车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段;随着车速与风速的增加,轮轴横向力是首先超限的安全性指标.
粉煤灰基地聚物混凝土的耐久性研究新进展
赵人达, 杨世玉, 贾文涛, 曾宪帅, 靳贺松, 李福海
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190993
摘要(8) HTML全文(1) PDF 837KB(0)
摘要:
地聚物是近10余年来国际上研究非常活跃的一种新型化学激发胶凝材料,可能成为大量取代水泥的绿色胶凝材料. 针对碱激发粉煤灰(AAFA)地聚物的耐久性问题,分别从抗碳化性能、抗冻融性能、抗氯离子渗透性能、抗酸和抗硫酸盐侵蚀能力及抗风化性能等方面对AAFA地聚物混凝土的国内外研究现状进行了系统的整理与分析. 结果表明:1)AAFA混凝土的抗碳化能力不如水泥混凝土(OPC)的,碳化后的地聚物的孔隙率增加,力学性能下降,热固化、添加Ca(OH)2、OPC、矿渣粉和纳米TiO2等可以改善AAFA混凝土的抗碳化性;2)AAFA混凝土的抗冻融性能较OPC的低,添加矿渣、偏高岭土等可以提高AAFA混凝土的抗冻融性能;3)AAFA混凝土的氯离子渗透率较高,掺入矿渣粉、降低液固比、高温固化及延长固化时间可以增强AAFA混凝土的抗渗透性;4)AAFA混凝土的抗硫酸、盐酸、硝酸、乙酸及硫酸盐的能力较强,吸水率较低;5)AAFA混凝土的抗风化能力较差. 延长热固化时间,掺入富铝添加剂、降低目标钠与铝的摩尔比、减少地聚物的含水量、添加纳米SiO2和硅烷表面改性都可以增强AAFA混凝土的抗风化性能.
缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响
李行, 张继旺, 徐俊生, 苏凯新, 张金鑫, 鲁连涛, 吴明泽
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190373
摘要(48) HTML全文(20) PDF 968KB(4)
摘要:
为了研究和准确评估不同尺寸的缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响,采用钻孔法在光滑试样表面人为引入缺陷,使用旋转弯曲疲劳试验机对光滑试样和不同尺寸缺陷的试样进行疲劳试验,以获得不同试样的疲劳极限;使用扫描电镜(SEM)观察断口形貌,使用Neuber公式(基于缺口敏感性)和修正的El-Haddad模型(基于断裂力学方法)评估带缺陷试样的疲劳极限. 研究结果表明:当试样缺陷尺寸小于59.64 μm时,其疲劳极限与光滑试样相同,都为360 MPa;当缺陷尺寸大于59.64 μm时,缺陷会降低光滑试样的疲劳极限,并且引入缺陷尺寸越大,疲劳极限越低;基于Neuber公式预测的疲劳强度能得到较为保守的疲劳强度估算值,而修正的El-Haddad模型可以更好地预测和评估不同尺寸的圆孔型三维缺陷对EA4T车轴钢疲劳强度的影响.
风屏障的突风效应对桥上列车走行性的影响
徐昕宇, 李永乐, 陈星宇, 郑晓龙, 廖海黎
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191201
摘要(37) HTML全文(13) PDF 1692KB(2)
摘要:
为了研究列车进出风屏障段时所受突风效应的影响,以一高速铁路多跨简支梁桥为研究对象,通过风洞试验测试了风屏障100%、43.5%和0%三种透风率情况下车-桥系统的气动特性. 基于哑元耦合法,建立了的风-车-桥系统分析模型,开展了2种风屏障布置形式(通长和非通长)时的风屏障透风率和列车车速对列车动力响应的影响分析. 研究结果表明:设置风屏障时桥上列车的气动特性存在较大差异,尤其列车气动阻力系数在风屏障透风率0%比透风率100%时减少87%;当风屏障通长布置时,风屏障防风效果显著,随着透风率的减小,列车动力响应大幅减小,其中轮重减载率减小达53%;当风屏障非通长布置情况时,列车在进入和离开风屏障区段时,突风效应对列车的横向加速度和竖向加速度均影响显著,透风率越低,加速度响应变化越剧烈,但对于轮轴横向力和轮重减载率的影响有限;随着车速的提高,突风效应造成的加速度响应总体上增大,呈明显的非线性变化.
地下结构抗震分析中基床系数取值试验研究
徐琨鹏, 景立平, 宾佳, 程新俊, 梁海安
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191073
摘要(28) HTML全文(15) PDF 1080KB(1)
摘要:
在对地下结构进行抗震分析时,基床系数的准确性直接决定了反应位移法的计算精度. 针对基床系数相关研究的不足,提出了一种拟静力试验法,自主研发了大型拟静力模型箱,围绕砂土场地开展了有无轴压两组试验,在此基础上提出了基床系数沿深度修正法,并进行了算例验证. 结果表明:水平基床系数随推覆水平的增大而减小,随土层深度的增大而增大;附加应力对基床系数取值存在较大影响;采用修正基床系数可显著提高反应位移法计算精度,较规范中基床系数静力有限元法,地下结构弯矩误差最大可由16.7%降低至9.1%,顶底板相对位移的计算误差可由35.0%降低至18.8%),验证了该新型室内基床系数测试方法的可行性及基床系数沿深度修正法的合理性.
砌体剪压复合强度的试验研究
信任, 王美瑶, 王庆霖, 王燕
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190444
摘要(18) HTML全文(9) PDF 1208KB(0)
摘要:
为避免现有砌体结构剪压复合作用下较为繁琐的双向控制强度测试模式,采用一种以单向加载替代传统双向加载的改进试验装置,借助试件角度旋转获取了不同应力比下砌体剪切滑移破坏、受拉破坏、受压破坏3种破坏形态;通过数值分析对试验现象进行对比验证,揭示了不同剪压复合应力状态下砌体抗剪强度的破坏规律;以0.2和0.6为界限采用三段式剪压相关曲线构建出不同应力条件下剪压复合强度破坏准则,以0.2为界限提出了砌体剪压复合受力状态下材料应力应变关系. 结果表明:改进试验方法简捷高效误差小,理论计算与试验结果之比的均值为1.07,变异系数为0.193;试验结果丰富了砌体材料本构关系,可为砌体结构破坏准则的完善与数值分析模型的构建提供理论依据.
地铁正线40‰最大坡度对行车特性的影响
王仲林, 曾勇, 易思蓉
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025
摘要(30) HTML全文(16) PDF 1142KB(4)
摘要:
地铁线路穿越山岭或跨江渡河时,适当提高正线最大坡度标准有利于减少建设成本、降低设计和施工难度. 为了研究地铁正线40‰最大坡度取值的可行性,结合苏州市轨道交通8号线车线系统特点,采用理论分析、列车纵向动力学、车辆-线路系统动力学以及有限元等方法,从动车功率、列车起动与制动能力、故障列车救援、列车运行状态与动力特性、轨道力学特性等方面分析了地铁正线40‰最大坡度对行车特性的影响. 研究结果表明:列车处于40%大坡度地段时,能够正常起动和制动,发生故障时满足救援条件;行车安全性和平稳性处于良好状态;轨道强度和纵向稳定性满足要求;建立的分析方法能有效解决地铁正线最大坡度的选取问题;当地铁列车采用4动2拖B2型车时,正线最大坡度值可以采用40‰.
反射隔热涂料对轨道板温度及应力的影响
冀磊, 王鑫, 周燚杭, 周干, 赵静存, 程永红, 孙知远
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200006
摘要(16) HTML全文(8) PDF 1004KB(0)
摘要:
为了降低无砟轨道板板温及板内应力,缓解夏季高温期无砟轨道胀板导致的各类病害,使用钛白粉、玻璃微珠等组份配置了一种无砟轨道用反射隔热涂料;探究了各组份使用量的合理性,并在红外光及自然光下测试了其降温性能;分析了轨道板板表及内部温度差对轨道板内部应力的影响. 研究结果表明:该种涂料可在夏季高温期降低轨道板板表温度最高达16 ℃,可使轨道板板表与180 mm深处温度差由24 ℃下降至12 ℃,降幅约50%,并可有效降低轨道板应力0.4 MPa;该种涂料可有效降低因温度应力产生的各种轨道病害风险.
基于MCD-AHP的预装式变电站城市化属性指标评价
王峰, 刘波峰, 柴淑颖, 王丹璐
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200172
摘要(19) HTML全文(7) PDF 896KB(1)
摘要:
为提高城市轨道交通预装式变电站建设的城市化属性效果,需要对其城市化属性指标做出准确评价. 首先,构建了包含经济属性、社会属性、节能属性三类指标的预装式变电站城市化属性指标评价体系,并给出了评价指标的量化模型;然后,引入最小协方差行列式 (minimum covariance determinant,MCD)稳健分析法对层次分析法 (Analytic Hierarchy Process,AHP)中专家组所给出的判断矩阵进行检测,去除由于专家组成员之间主观认知的差异性而产生的离群矩阵;最后,应用改进后的层次分析法(MCD-AHP)对预装式变电站城市化属性指标权重进行计算并评价. 去除离群矩阵样本后,上、下限矩阵计算所得指标权重差值的范围为0~0.0103、变化比率的范围为0~9.31%,明显优于全样本状态下权重差值的绝对值和相对变化比率的范围值0.0138~0.1355和15.99%~106.23%,结果表明该方法可有效提高判断矩阵的逻辑一致性和权重值的聚合性.
基于卷积神经网络优化回环检测的视觉SLAM算法
郭烈, 葛平淑, 王肖, 王东兴
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190723
摘要(18) HTML全文(10) PDF 1010KB(0)
摘要:
传统视觉即时定位与建图(SLAM)算法若无回环检测可能会存在累积误差无法消除的现象,即使有回环检测,也因准确率和效率比较低而无法应用于轻量级设备上,为此,研究一种回环检测优化的视觉SLAM算法. 前端估计时,对相邻帧图像进行ORB(oriented fast and rotated brief)特征提取与匹配,对匹配成功的特征点进行PnP(perspective-n-point)求解,获得相机运动估计并筛选出关键帧图像;后端优化时,利用SqueezeNet卷积神经网络提取图像的特征向量,计算余弦相似度判断是否出现回环,若出现回环则在位姿图中增加相应约束,利用图优化理论对全局位姿进行整体优化;最后利用项目组制作的数据集和TUM公开数据集进行测试与对比. 研究结果表明:相比于无回环检测算法,本文方法可以成功检测到回环并为全局轨迹优化增添约束;相比于传统词袋法,在回环检测准确率相同的情况下,本文方法召回率可提高21%且计算耗时减少74%;与RGB-D SLAM算法相比,本文方法建图误差可降低29%.
钢轨硬度对疲劳裂纹萌生和钢轨磨耗的影响
王军平, 周宇, 沈钢
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190184
摘要(96) HTML全文(42) PDF 1076KB(10)
摘要:
为了研究钢轨磨耗和疲劳裂纹萌生寿命与钢轨硬度的关系,基于Archard磨耗模型和临界平面法疲劳裂纹萌生预测模型,结合磨耗和型面变化分段迭代和疲劳损伤累积,提出了钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法;对4种不同硬度钢轨的磨耗发展、疲劳损伤累积以及疲劳裂纹萌生寿命进行研究. 结果表明:该方法预测的裂纹萌生寿命与现场观测结果有较好的吻合性;高硬度钢轨可以降低磨耗、延长疲劳裂纹萌生寿命,适合在小半径曲线上应用;4种硬度的钢轨中,钢轨硬度每提高10HBW,平均磨耗发展率将降低约3%~6%,疲劳裂纹萌生寿命延长约9%~12%;对比U78CrV/U76CrRE热轧钢轨,U78CrV热处理钢轨的平均硬度值增加了17.9%,磨耗发展率降低了约19.8%,疲劳裂纹萌生寿命延长了约57.7%;在轮轨摩擦系数为0.3时,4种钢轨的疲劳裂纹均萌生于轨面1.0~2.5 mm以下的亚表面范围内,距离轨顶中心15~18 mm.
大数据背景下基于特征学习的机械设备剩余寿命预测
郭亮, 李长根, 高宏力, 董勋, 向守兵
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190528
摘要(41) HTML全文(26) PDF 782KB(16)
摘要:
传统数据驱动剩余寿命的预测方法是通过信号处理从监测数据中手动提取特征并构建健康指标,而在大数据背景下,手动提取特征需要特定专家知识并耗费大量人力,为解决该问题,提出了一种基于特征学习的机械设备剩余寿命预测方法——自适应特征学习寿命预测方法(AFLRULP). 构建移动窗口数据矩阵解决单次采样中的数据波动问题,并建立了多层一维卷积神经网络将数据矩阵映射为机械设备的健康状态;根据失效阈值可以计算出机械设备的剩余寿命;采样轴承全寿命周期数据集合对提出的AFLRULP进行验证,并且与传统基于手动提取特征的方法进行寿命预测准确性的对比. 研究结果表明:AFLRULP不需要人工提取特征,可从原始监测数据映射为机械设备的性能状态与剩余寿命,相对于现有的基于手动提取特征的寿命预测方法,提出的方法在轴承寿命预测累积相对准确率上平均提高了0.2.
地铁弹性短轨枕轨道的钢轨波磨萌生原因
李伟, 周志军, 温泽峰
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190734
摘要(31) HTML全文(18) PDF 3911KB(3)
摘要:
为探明我国某地铁线路弹性短轨枕轨道曲线钢轨短波长波磨萌生原因,采用现场试验和数值仿真方法对其开展了研究. 首先,通过现场试验确定钢轨波磨波长与轨道动态特性对应关系;其次,利用车辆-轨道耦合动力学模型计算轮轨接触参量,通过力锤敲击法获得现场轨道导纳特性;最后,基于轮轨接触参量和轨道导纳结果,建立钢轨波磨频域线性分析的数值模型,模拟弹性短轨枕轨道频域下曲线钢轨磨损率特征,分析了弹性短轨枕轨道萌生特定波长波磨原因. 研究结果表明:地铁弹性短轨枕轨道钢轨波磨主要出现在半径小于等于800 m曲线段,低轨波磨程度更为显著,波长为50~160 mm,通过频率为140~280 Hz;轨道在160~210 Hz频率范围的模态振型表现为钢轨和轨枕一起相对轨道板垂向弯曲振动,在250~300 Hz频率范围的表现为钢轨和轨枕垂向反向振动,波磨通过频率与该轨道的160~300 Hz共振频率相近. 弹性短轨枕轨道特定波长波磨萌生主要与其轨道垂向固有特性相关,其波磨特征为频率固定型,波磨波长随车辆运行速度变化而变化.
钢芯铝绞线的拉扭耦合力学性能
张龙, 黄珏, 钟永力, 晏致涛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200076
摘要(15) HTML全文(9) PDF 1357KB(0)
摘要:
导线扭转参数属于导线基本力学性能之一,尤其是拉扭耦合效应会极大地影响覆冰输电线舞动分析的准确性. 为此,对典型7股钢芯铝绞线LGJ/JL/G1A-70/10进行了扭转试验,并结合有限元仿真软件Ansys对相应构件进行建模与数值分析,与基于钢丝绳拉扭耦合理论的4种理论进行了对比. 数值分析结果与扭转试验结果吻合较好,且对比分析表明:拧绕系数的取值浮动较大,会导致不容忽视的误差;在正常运行应力状态下,导线拉伸会产生较大的扭转效应,导线的截面扭转也会产生轻微张力变化;导线的拉扭耦合和扭拉耦合系数不相等;基于钢丝绳的理论均未考虑子股导线的滑移变形及坐标更新,会在一定程度上高估轴向刚度以及拉扭耦合效应.
地震与滑坡碎屑流引发堰塞湖涌浪动水压力研究
赵海鑫, 姚令侃, 黄艺丹, 苏玥
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190323
摘要(116) HTML全文(42) PDF 820KB(6)
摘要:
为了研究堰塞湖水体在地震以及同震滑坡碎屑流共同作用下产生的涌浪动水压力,设计了振动台造波模型试验,开展了地震作用下堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独地震作用下动水压力数据并同已有地震动水压力计算公式进行比较;开展了滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独滑坡碎屑流作用下动水压力数据,进而建立了计算滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力的统计公式;开展了地震和滑坡碎屑流综合作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,最终建立了复合动水压力的计算公式. 研究结果表明:地震涌浪动水压力与水深和地震峰值加速度的关系可用Westergaard公式描述;滑坡碎屑流涌浪动水压力与初始水深负相关,与碎屑流入水速度和碎屑流体积正相关;复合动水压力小于单独地震动水压力和单独滑坡碎屑流动水压力二者之和,约为二者和的51%~95%.
气泡混合轻质填料路基的填筑质量测试与评估方法
刘鑫, 孙东宁, 许欣, 杜磊, 洪宝宁
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190678
摘要(73) HTML全文(22) PDF 1135KB(0)
摘要:
为了评价气泡混合轻质填料路基的填筑质量,基于声波透射测试原理,依托实际工程开展了现场试验,选取波速、波幅和主频为评估指标,建立了气泡混合轻质填料路基的填筑质量测试与评估新方法. 评估方法分两级:第1级根据评估指标判断现场路基填筑质量是否合格;第2级在路基填筑质量合格的基础上,根据以权法为基础的路基填筑质量均匀性评估模型,进一步评估路基填筑质量是否优良. 研究结果表明:声测管布设间距为0.8 m时,气泡混合轻质填料路基的超声检测结果具有较好的稳定性和代表性;评估路基填筑质量是否合格时应采用波速最小值的95%作为波速低限值、波幅平均值的80%作为波幅低限值、主频平均值的86%作为主频低限值;根据路基填筑质量评估结果,试验段路基的填筑质量合格,填筑质量等级为良好.
基于综合指数法的无砟轨道配筋方案检算与分析
高亮, 赵闻强, 钟阳龙, 仝凤壮
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190358
摘要(57) HTML全文(28) PDF 1524KB(2)
摘要:
为优化无砟轨道配筋后结构受力的均衡性,基于综合指数法提出了轨道配筋检算评估方法,并选取形状改变能密度与高斯曲率作为评价分量构造了量化的配筋检算指标;建立了无砟轨道配筋检算有限元模型,以CRTSⅢ型普通板式无砟轨道板配筋为例,研究了不同钢筋排布方式对无砟轨道板整体受力性能的影响. 研究结果表明:相较传统应力变形指标,构建的综合指数指标能够凸显轨道板的不均匀受力区域;配筋时在轨下位置额外密布钢筋能够提升轨道板抵抗垂向车辆荷载的能力;局部配筋过于集中的方案会降低轨道板适应温度荷载的能力;在升温荷载作用下其轨道板端部的综合指数较最优工况时至少增大了1倍;综合来看,钢筋直径较大、排列稀疏的方案受力均衡性较差,无砟轨道板应选择钢筋直径较小、排列密布且轨下位置适当加密的配筋方案.
基于手机信令数据的出行端点识别效果评估
杨飞, 姜海航, 姚振兴, 刘好德
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200086
摘要(17) HTML全文(13) PDF 1155KB(3)
摘要:
为了研究利用手机信令数据识别个体出行端点的应用效果,开展实地采集手机信令数据的出行试验,且同步采集相应的GPS轨迹数据和出行日志作为算法评估的真实数据,提出出行端点识别的3阶段处理算法. 首先,提出等时距补点算法平衡各信令定位点的时间权重;然后,利用凝聚层次聚类算法将定位点聚类成不同的类簇;最后,针对已有研究中缺乏关注的类簇震荡现象,提出新的震荡修正算法对聚类结果做进一步优化. 案例结果表明:本文提出的方法对出行端点识别的精度、距离误差和时间误差上均有较好的效果,出行端点识别个数的精度在84%以上,端点位置识别距离评价误差在220 m以内,出行端点的离开和到达时间的平均误差分别为7.7 min 和5.3 min;在不同的出行目的的比较中,以工作为目的的端点识别效果最好,以娱乐购物为目的的端点识别效果相对较差.
弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征
尹紫红, 朱仁政, 邱泓滔, 王青松
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191106
摘要(72) HTML全文(35) PDF 1369KB(8)
摘要:
为满足国防建设与军民融合发展的需要,掌握路基的动响应特征对军用重载铁路路基的沉降控制及其病害防治至关重要. 通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150~600 kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussinesq弹性理论与林绣贤多层系统当量理论验证了数值模型的可靠性. 结果分析表明:当作用在轨道上的弹射荷载开始进入卸载状态时,路基系统的竖向动位移达到最大值;结束卸载时,道床顶面存在一定量的残余变形,且残余变形与荷载幅值大致呈线性关系;在不同荷载幅值下路基动位移沿线路横、纵向均呈对称分布,动位移沿竖向近似呈直线型衰减,且衰减速率随着荷载幅值的增加而增大;荷载幅值越大,路基动位移的轮对效应及道床和基床对钢轨动力的分担作用均越来越显著;路基的动位移峰值与荷载幅值大致呈线性关系,道床顶面的动位移峰值随荷载幅值增长最快,基床表层与基床底层次之,路基本体增长最慢. 研究成果可为弹射冲击荷载作用下路基服役性能的评估和预测以及路基结构的设计提供参考.
新型电缆贯通供电系统载流机制研究
张丽艳, 梁世文, 李鑫, 贾瑛, 韩笃硕, 李群湛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200057
摘要(22) HTML全文(14) PDF 1638KB(0)
摘要:
新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题. 但电缆牵引网包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网. 为研究电缆贯通供电系统的载流机制,针对电缆牵引网的特殊拓扑结构,根据双口网络分析方法,建立了车网耦合系统等值电路;分析了电缆牵引网中的电流传输规律;利用仿真模型,研究了电缆牵引网中的谐波电流分布与中心变电所的谐波电流含量. 研究结果表明:当系统内有8个短回路时,单车工况下,基波电流主要在列车所在的单侧供电区间传输;机车电流与中心变电所电流之比小于4 (牵引变压器变比);中心变电所谐波电流含量较列车处最多降低了43.5%.
基于Reddy理论的新型波形钢腹板组合箱梁挠度计算
王力, 刘世忠, 路韡, 牛思胜, 毛亚娜
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200377
摘要(19) HTML全文(13) PDF 1187KB(3)
摘要:
为准确计算新型波形钢腹板组合箱梁(新型CSW组合箱梁)的挠度,基于Reddy高阶剪切变形理论,考虑钢-混接触面滑移变形和全截面高阶剪切变形效应,以形函数作为单元内高度变化的插值函数,利用最小势能原理推出了新型CSW组合箱梁等参有限元行列式. 以一根8.0 m新型波形钢腹板简支组合箱型试验梁为例,运用本文理论编制相应的计算程序,计算了集中、均布荷载作用下该梁的竖向挠度,并通过模型试验和有限元模拟验证了本文解析计算方法的可靠性,最后分析了剪力键剪切刚度、波形腹板型号、子梁高度比、高跨比等参数对新型CSW组合箱梁挠度的影响程度. 结果表明:考虑新型CSW组合箱梁全截面剪切变形效应后的挠度值较初等梁理论值增大约10%,较Timoshenko理论值增大约1.87%. 全截面剪切变形效应对挠度贡献随跨高比逐渐增大而减小. 跨高比和剪力键剪切刚度越小或子梁高度比越大,剪切变形效应对结构竖向挠度的影响越发显著,而波形钢腹板型号对箱梁挠度影响较小. 本文解析计算方法为新型CSW组合结构的挠度计算提供了新思路,可为该类结构的设计提供必要的理论依据.
侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能
周林丽, 谭平, 滕晓飞
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190319
摘要(70) HTML全文(28) PDF 1372KB(1)
摘要:
为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式的有效性;研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高;为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲,圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求;随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大,钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长;侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小;在侧向荷载作用下,当直径大于30 mm时,侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲;侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式,即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.
基于BIM的钢桁梁桥裂纹病害信息数字化管理
卫星, 邹建豪, 肖林, 陈杨, 古兴宇
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190507
摘要(57) HTML全文(29) PDF 2845KB(3)
摘要:
为解决传统桥梁病害信息管理过程中数据采集过程复杂、可视化效果不佳及缺乏时间关联要素的问题,结合BIM技术实现了某钢桁梁桥裂纹病害的可视化,基于可视化编程软件Dynamo研发了一种裂纹病害信息快速批量更新的方法,且将更新代码模块化;通过引入病害时间参数,创建了4D裂纹病害信息模型,实现了裂纹病害信息与三维图形在时间序列上的动态关联,呈现了裂纹的扩展规律. 研究结果表明:在桥梁病害管理系统中引入BIM技术可以有效提升病害信息管理的效率,实现裂纹病害信息的可视化,通过4D裂纹病害信息模型的创建可以直观地对裂纹病害的发展历程加以呈现,帮助桥梁运维管理人员科学地预测裂纹发展趋势.
计及需求侧的风-光-氢多能互补微电网优化配置
陈维荣, 傅王璇, 韩莹, 李奇, 黄兰佳, 许程鹏
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200163
摘要(43) HTML全文(22) PDF 1140KB(5)
摘要:
针对多能互补微电网经济成本最优问题,提出一种计及需求侧响应的风-光-氢多能互补微电网优化配置方法. 首先,在相关功率约束和控制原则下制定运行控制策略;接着,为最大化直接消纳风光发电,引入激励型需求侧响应,利用混合整数规划优化负荷曲线;进而,建立考虑需求侧响应的优化配置模型,基于等年值成本最小的优化目标,综合考虑系统的必要约束条件,利用粒子群算法迭代寻优求解最优配置. 为验证有效性,结合某一地区的历史数据,求解优化配置方案,并开展微电网不同运营方式、自平衡率约束与建设成本影响因素下的技术经济分析. 分析结果表明:引入氢能发电系统和考虑需求侧响应后,当自平衡率为81.64%时,达到等年值成本最低为314.37万元;将自平衡率控制在合理水平,随着科技发展建设成本的降低均有助于提高微电网经济效益.
城轨牵引供电系统逆变回馈装置定容选址
刘炜, 张浩, 张戬, 李由, 潘卫国, 李群湛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200402
摘要(18) HTML全文(9) PDF 1171KB(3)
摘要:
以节省逆变回馈装置投资成本和提高再生制动能量利用率为目标,建立了城轨牵引供电系统逆变回馈装置定容选址优化模型. 将考虑逆变回馈装置周期性间歇工作制的城轨牵引供电系统交直流混合潮流算法与带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合,求解多目标函数的Pareto解集;并采用基于信息熵的序数偏好法(TOPSIS)筛选逆变回馈装置定容选址的最优方案. 以广州地铁某线路为算例进行仿真验证,结果表明:优化方案相对该地铁工程实际逆变回馈装置配置方案,其装置投资成本节省70万元,系统级节能率提高3.25%,投资回报周期相应缩短.
基于神经网络的数据挖掘模型及其在吸能装置上的应用
车全伟, 雷成, 李玉如, 朱涛, 唐兆, 姚曙光
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200266
摘要(28) HTML全文(14) PDF 1291KB(1)
摘要:
针对传统有限元分析方法对机车车辆结构耐撞性计算效率低的问题,在已有仿真分析数据基础上,引入机器学习方法,对车辆关键结构的耐撞性以及碰撞安全性进行分析预测. 首先,建立基于神经网络的数据挖掘模型,在此基础上,构建车辆关键结构的碰撞响应预测方法;其次,通过试验验证了防爬吸能装置有限元模型的正确性,以此模型为基础获得不同壁厚防爬吸能装置的碰撞响应仿真数据;然后,以吸能装置壁厚作为模型输入,不同壁厚所对应的位移、速度、界面力和内能等碰撞响应作为模型输出,将有限元仿真数据用于模型训练,优化后的数据挖掘模型的拟合优度在0.92以上;最后,为验证模型预测的准确性,将碰撞数学模型的预测结果与有限元仿真结果进行对比,速度、位移、界面力和内能的平均相对误差分别为7.1%、4.51%、6.2%和2.8%. 研究结果表明:基于神经网络构建的数据挖掘模型在保证精度的情况下,能很好地反映防爬吸能装置的碰撞特性;同时,大幅降低了计算时间,显著提高了计算效率.
城市轨道交通工程BIM技术综述
农兴中, 史海欧, 袁泉, 曾文驱, 郑庆, 丁国富
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200018
摘要(62) HTML全文(34) PDF 824KB(6)
摘要:
城市轨道交通工程是一项多专业、多角色在多约束、长周期、大投入下的复杂系统工程,采用BIM (building information modeling)技术是实现其高效率、规范化、低成本、全面协同的关键. 详细分析城市轨道交通工程建造的复杂性,总结当前城市轨道交通领域BIM技术的研究和应用现状,包括4种主要应用模式:面向建造、面向协同设计和分析、基于商业软件平台、基于开放式平台的BIM工程. 在分析当前研究及应用不足的基础上,归纳城市轨道交通工程中BIM技术面临的三大问题挑战:全生命周期大量模型共享的统一性问题;基于BIM的多专业、多CAD/CAE软件协同问题;全生命周期海量信息数字化、高效率、低成本管理与应用问题. 为弥补现有不足、解决城市轨道交通工程中BIM技术所面临的问题,提出城市轨道交通工程BIM技术发展的主要趋势:面向全生命周期一体化协同管理及平台;基于BIM的多专业正向协同三维设计;面向智能建造和运维的BIM规范性设计;基于IFC (industry foundation class)的BIM表达与共享;BIM技术与信息化的深度融合.
聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能试验研究
李福海, 何肖云峰, 吴昊南, 姜怡林, 王奕彬, 胡丁涵
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190959
摘要(63) HTML全文(24) PDF 1928KB(4)
摘要:
为探究PP-ECC梁与RC梁变形发展规律的区别,通过逐级加载和循环加载两种加载制度对4根PP-ECC梁和4根RC梁进行抗弯试验;同时基于有效惯性矩法,推导出适用于短期荷载作用下PP-ECC梁的最大变形计算公式. 研究结果表明:逐级加载下,PP-ECC梁呈现出更为明显的塑性变形阶段;与RC梁相比,PP-ECC梁经过5次循环加载后的循环荷载变形曲线与原曲线拟合度较好;循环加载过程中,PP-ECC梁在基准荷载下的加载变形增长率和卸载变形增长率均小于相同配筋率的RC梁,呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力;基于有效惯性矩法推导出的变形修正模型计算结果与试验结果拟合度较好,可应用于实际工程对PP-ECC梁在短期荷载作用下最大变形的计算.
基于人工智能算法的隧道锚承载能力评价
王中豪, 郭喜峰, 杨星宇
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200165
摘要(51) HTML全文(23) PDF 785KB(2)
摘要:
针对隧道锚承载能力评价合理的解析计算公式缺乏、模型试验测试方法耗时费力、数值模拟可靠性不佳的问题,提出了一种人工智能化隧道锚承载能力预测方法. 从隧道锚受力传力过程出发,分析了影响承载能力的因子,确定了承载能力评价指标体系;基于最小二乘支持向量机强大的学习预测能力和粒子群优化算法良好的优化效果,建立了承载能力非线性映射PSO-LSSVM模型;将收集到的17个隧道锚工程案例作为输入样本对模型进行了训练,获得了核函数参数和惩罚系数的最优组合为(1,500). 将该模型应用于某大桥隧道锚承载能力的预测,预测结果为10.2P (1P为1倍设计荷载);通过与现场缩尺模型试验和数值模拟方法综合研究确定的承载能力为11.0P对比,结果表明:预测结果略低,但两者结果非常接近,说明该模型的预测结果合理可靠且偏于保守,预测效果较为理想.
城际动车组车轴应力谱的极值推断
丁然, 李强, 王文静
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190662
摘要(71) HTML全文(24) PDF 862KB(2)
摘要:
为评估车轴的可靠性或扩展车轴的应力谱,需要预判车轴全寿命期内的最大应力. 首先,综合考虑推断精度和统计效率等因素,基于Sturges公式选取0.5 MPa为组距对实测车轴应力-时间历程进行雨流计数,得到车轴应力的经验累积分布函数. 其次,针对不同的门槛限值计算应力的经验均值超限函数,通过确定经验均值超限函数的拐点确定合理门槛限值. 然后,基于Pickands-Balkema-de Haan定理,利用广义帕累托分布拟合车轴应力的超限分布函数,并通过拟合分布外推车轴全寿命期内的最大应力. 最后,利用实测车轴应力数据进行了验证. 研究结果表明:为评估车轴寿命期内的最大应力,大约需要不少于 3000 km 的线路测试;基于13.5 t轴重实测数据推断的应力极值比基于14.1 t轴重计算的校核应力高出13%,因此完全按照设计轴重满载运营,需格外谨慎.
超密实沥青混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹扩展研究
杜健欢, 任东亚, 黄杨权, 艾长发, 邱延峻
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190988
摘要(53) HTML全文(27) PDF 1158KB(4)
摘要:
为了研究低温地区超密实型沥青混凝土内部Ⅰ-Ⅱ复合型微裂纹扩展规律,基于Eshelby等效夹杂理论和最大周向应力断裂准则,建立了当复合型裂纹发生失稳型扩展时其内部微裂纹偏转角β与应力场之间的关系,并确定了扩展方向;随后,建立沥青混凝土细观离散元模型,考虑了沥青混凝土的黏弹性,分析了内部微裂纹β对复合裂纹扩展的影响规律. 模拟结果表明:对二维平面问题,β的变化主要引起裂纹在沥青混凝土中分布状态的变化,并且在极大程度上造成了沥青混凝土的宏观有效弹性模量和剪切模量在时域内的减小;在常荷载作用下,随着β的增大,造成了宏观裂纹孕育和扩展历程的缩短,还致使复合型裂纹由Ⅰ型裂纹逐渐转变为Ⅱ型裂纹;β的增大不仅使裂尖域内应力场发生一定偏转,还导致裂尖域内应力场和衰坏区的减小.
滑体强度对Vajont滑坡运动影响的DDA模拟
张迎宾, 董琰, 陈岩岩, 李小琴, 富海鹰, 程谦恭, 魏江涛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190913
摘要(57) HTML全文(28) PDF 1498KB(3)
摘要:
强度衰减是滑坡高速远程运动的重要原因,已有研究探明滑带强度对滑坡运动能力的重要影响,但很少考虑滑体本身强度衰减对滑坡运动能力的影响. 为了探明滑体强度衰减对滑坡运动能力的影响,以意大利Vajont高速滑坡为例,结合现场调查以及滑坡历史资料,基于岩土体剪切强度衰减理论,利用非连续变形分析方法(DDA)方法,探讨滑带强度衰减、滑体强度衰减及其共同作用对Vajont滑坡独特运动堆积特征的影响. 研究结果表明,滑带和滑体强度衰减的共同作用造成了Vajont滑坡显著高速运动和独特堆积特征:滑带强度衰减对滑坡运动速度起主导作用,当滑带强度衰减为15.8°时,监测块体最大速度为5 m/s,当滑带强度衰减为6.9°时,监测块体的最大速度为19 m/s;滑体强度衰减则对其高速持时具有显著影响,进而大幅提高滑坡运动的远程能力,当滑体强度为40°时,监测块体水平最大位移为140 m,当滑体强度衰减为14°时,监测块体水平最大位移为260 m;数值模拟过程中滑坡呈现出“一体化”运动特征,此特征可用来解释在实际滑坡堆积体高速远程运动过程中保持良好层序的原因.
基于环剪试验的含钙质结核古土壤剪切特性
姜程程, 范文, 苑伟娜
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190951
摘要(50) HTML全文(26) PDF 1521KB(0)
摘要:
含钙质结核古土壤在黄土滑坡的剪切带中广泛分布,影响滑坡的剪切特性. 通过固结排水环剪试验,改变轴应力大小,研究不同钙质结核含量下古土壤的剪切力学特性;基于对剪切破坏面的宏观结构分析,总结并提出剪切破坏面的“一”型和“U”型两种破坏形态及平稳、过渡、波动3种破坏模式. 研究结果表明:在低轴应力下,应力-位移曲线均为软化型,具有明显的残余强度特性,随钙质结核含量增大,应变软化特性变弱;在高轴应力下,则表现为硬化型;钙质结核颗粒能增大土的剪切强度、摩擦角,减小黏聚力;剪切带厚度与钙质结核含量正相关,与 D50 负相关;在大位移剪切作用下,颗粒会发生破碎,通过对剪切前后粒径分析,确定了钙质结核主要破碎区间为3~5 mm,破碎率为19.5%~55.5%;古土壤由 0.01~0.05 mm颗粒破碎为 0.002~0.010 mm的较小颗粒.
基于弹性防偏-塑性卸载机理的梁体横向限位设施
赵成功, 赵人达, 贾毅, 王永宝, 李福海
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190741
摘要(28) HTML全文(10) PDF 1547KB(0)
摘要:
为了开发和研制新型桥梁横向限位/抗震装置,以往研究及机械设备中的减震隔震装置为借鉴,设计了一种基于弹性防偏-塑性卸载理念的梁体横向限位设备(这不是目的,目的是 要解决什么问题,不是你直接想研发 一种东西,以前的东西存在什么问题或者弊端,然后才会有新的研究方向,请修改). 该设备根据折减后的桥墩墩底抗弯强度及梁体横向最大容许位移选择弹簧参数(用于正常情况下的弹性防偏),由折减后的支反力计算薄弱层锚固螺栓的个数(用于大荷载下的卸载保墩). 随后以陕西某曲线连续梁桥为背景,以未安装设备桥梁模型为基准,通过有限元分析软件Midas Civil模拟无设备桥梁及有设备后的桥梁在静、动力作用下的位移增量及应力增量. 数据对比显示:该设备在限制各静力作用下的径向爬移效果显著(平均位移限制率达70%以上;主要位移诱因的限制率达80%以上);在El Centro Site波大部分时程内,有设备梁体的位移增量和应力增量值较无设备梁体的小,且安装设备后峰值位移(降低率均在90%以上)及峰值应力(平均降低率达50%左右)得到明显降低,这说明该设备可在避免应力集中的情况下,有效减小梁体的动力位移增量,具有良好的抗震/防偏移效果. 综上所述,该设备在桥梁横向位移限制方面具备良好的作用.
市域铁路牵引电缆贯通供电方案及潮流算法
刘炜, 刘雪晴, 王辉, 李群湛, 刘童童, 潘卫国
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200066
摘要(30) HTML全文(15) PDF 876KB(2)
摘要:
研究了市域铁路牵引电缆贯通供电方案,该方案全线贯通式供电,设置一主一备两个主变电所,在主变电所内设置同相供电装置. 对贯通式供电时双边供电、单边供电下供电臂距离的设置进行了建模求解,模型以电压损失作为约束条件,通过逐渐增加列车数量的方式,求得供电臂所能承担最大列车数量,进一步得到供电臂距离的可行值,为牵引变压器位置的设置提供参考和校验. 采用基于线路的牵引供电系统建模,将牵引供电系统分为电缆层和牵引层,提出适用于牵引电缆贯通供电的分层交互迭代潮流算法. 该算法在层内进行潮流求解,同时层之间进行变量取值修正,以实现交互迭代,能够达到矩阵降阶、提高计算效率的目的. 在本文案例分析中,相较于传统供电方案,牵引电缆贯通供电方案再生制动能量利用率提升至99.15%,每年通过再生制动能量利用可以节省的电费为2 955万元,一次性投资可以节省大约13 672万元.
车站联锁系统行为验证与数据确认的形式化方法
王恪铭, 王霞, 程鹏, 刘宁, 张传东
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191182
摘要(32) HTML全文(13) PDF 987KB(5)
摘要:
车站联锁系统是一种典型的基于数据驱动的安全苛求系统,开发过程中需要对系统行为进行验证并需确认数据的正确性. 通过分析联锁系统的设计规范,基于RODIN平台并使用Event-B语言,辅助使用UML(unified modeling language)图工具快速建立系统的初始模型,以自动生成模型文件并描述出各系统属性与事件流程;基于精化策略分层建模,并对各层模型的证明义务进行定理证明,验证了系统的各项属性,得出可靠的通用功能模型;基于实例车站,对模型的公理进行了验证,同时实现了对联锁数据的确认;通过形式化验证过程,结合给定场景联锁数据的有效性确认,发现并纠正系统需求及分析过程中造成的潜在行为缺陷;通过功能仿真与验收测试,进一步确认了通用模型与联锁数据的正确性. 本文方法不但提高了基于模型开发过程的准确性与层次性,验证了系统通用行为状态,且结合公理验证,实现了联锁数据的确认,并能基于模型进行功能场景仿真与测试,从而可进一步提高系统通用功能原型的可靠性.
基于熵值法的砂卵石地层深基坑开挖安全可拓评价
王伟, 刘丹娜, 彭第
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200333
摘要(24) HTML全文(11) PDF 557KB(2)
摘要:
为客观评价富水砂卵石地层中深基坑开挖的安全稳定性,根据结构变形、受力、地下水以及周边环境等因素选取地面沉降、建筑物沉降、地下水位等8个评价指标进行开挖安全性评价,并以成都某地铁车站深基坑工程为例,根据基坑开挖4个月内的实测数据,采用熵值法对所选评价指标进行赋权,并基于物元理论与可拓集合的关联函数,建立深基坑开挖安全可拓评价模型,并将评价结果与模糊综合评判结果进行比较. 研究结果表明:熵值赋权计算中,混凝土支撑轴力、桩顶沉降和支护结构水平位移是本案例中最重要的三项指标,对安全评价影响最大;对地面沉降与管线沉降的可拓评价结果比模糊综合评判结果高一个等级,与实际监测数据的评判结果相符,有利于施工过程中对潜在风险的防控;基于熵值赋权的可拓评价模型能够对基坑开挖安全性进行单因素分析与综合分析,所构建的可拓评价模型可以在成都地区富水砂卵石地层基坑工程安全评价中推广使用.
接触网弹性吊索参数对弓网动态性能影响
关金发, 田志军, 张学武
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190326
摘要(23) HTML全文(13) PDF 1308KB(1)
摘要:
为确定不同速度等级接触网弹性吊索参数的优选值,利用有限单元法,建立了中国高速铁路250、350 km/h两种速度等级的受电弓、接触网和弓网接触的动力学仿真模型,得到受电弓与接触网的动态性能指标,比较双弓作用下不同接触网弹性吊索截面积、张力和长度的弓网接触力数字特征和接触网定位点最大抬升. 研究结果表明:适应250 km/h的O2-1型接触网弹性吊索宜选用线型为JTMH 35 mm2、张力范围为(2.8 ± 0.1) kN,长度为14 m或18 m;适应350 km/h的京沪高速铁路接触网弹性吊索宜选用线型为JTMH 35 mm2、张力范围为(3.5 ± 0.1) kN,长度为18 m;弹性吊索参数变化对前弓的接触力影响较小,对后弓的接触力影响显著;250 km/h和350 km/h下弹性吊索长度22 m的定位点最大抬升分别是长度18 m的111%和117%,弹性吊索长度的变化对定位点最大抬升影响显著.
高速铁路拱塔斜拉桥拱塔轴线优化求解
施洲, 胡豪, 蒲黔辉, 刘振标, 印涛
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190892
摘要(72) HTML全文(33) PDF 1358KB(2)
摘要:
为解决高速铁路斜拉桥以小角度跨越既有交通线路、河流等时塔墩布置难题,引入拱塔结构,并基于不动点迭代方法及有限元计算对拱塔轴线线形的优化求解问题进行了分析. 首先对拱塔结构进行受力平衡分析,建立非线性方程组;其次确定拱塔高度和跨度并拟定初始拱塔轴线;然后应用不动点迭代方法求解该非线性方程组,得到合理拱塔轴线的近似解,求解过程中通过有限元方法计算斜拉索的索力;最后以广汕铁路跨深汕高速拱塔斜拉桥为工程背景,分别优化得到恒载、恒载 + 单线列车竖向静活载、恒载 + 双线列车竖向静活载3种工况下合理拱塔轴线的近似解. 结果表明:三种不同的荷载工况下,线形优化后的拱塔弯矩最不利值相对优化前弯矩降低89.8%~94.8%;主力、主力 + 附加力荷载组合下,拱塔弯矩降低幅度介于64.6%~92.2%之间,拱塔应力由−172.6~−179.5 MPa降低至−74.0~−6.2 MPa,拟合轴线下拱塔正负挠度分别降低51.0%、33.8%;拱塔轴线优化方法可靠.
基于ICEEMDAN的连续梁桥车致振动信号的HHT分析
邢世玲, 吕双双, 朱利明, 张佳
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190285
摘要(43) HTML全文(20) PDF 1878KB(1)
摘要:
改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)是传统经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)方法的发展,在桥梁结构损伤识别领域具有较好的应用前景. 首先,以数值模拟信号为对象,采用ICEEMDAN方法进行桥梁车致动信号的数据分解和Hilbert谱分析,提取损伤引起的频谱特征变化和建立损伤识别方法;然后,利用该方法对实测振动信号的振型分量进行识别;最后,以实测信号的一阶振型分量为对象,对其Hilbert瞬时频率谱的特征进行了分析和讨论. 研究结果表明:1) 模拟信号中的振型振动分量数比实测信号中多,其中模拟信号中不显著的高阶竖弯振动分量在实测信号中没有发现;2) 一阶振型振动分量的瞬时频率可作为桥梁损伤识别的特征参数,用于进行损伤有无、损伤定位甚至损伤定量的判断;3) 损伤识别效果受测点位置影响很小;4) 该方法不依赖有限元模型即可完成桥梁损伤有无的识别和损伤定位,且数据采集简单,具有实际工程中应用可行性.
薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法
周茂定, 蔺鹏臻, 张元海, 冀伟
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523
摘要(25) HTML全文(13) PDF 1241KB(0)
摘要:
为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先通过对薄壁箱梁挠曲剪应力的分布模式进行分析,获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式;基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上. 参数分析表明:随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.
基于几何约束及迭代的NLOS环境定位算法
邓平, 谢雪
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200094
摘要(58) HTML全文(29) PDF 954KB(2)
摘要:
针对在非视距 (non-line-of-sight,NLOS)环境中传统最优化定位算法抗NLOS误差能力较弱、且需要一个较准确的初始估计位置以确保算法收敛这一问题,提出一种应用在双基站场景下的基于几何约束及迭代的定位算法. 通过引入最大散射半径作为几何约束条件,以线性迭代方式进行一维全局搜索,并采用最小二乘算法获得移动台(mobile station,MS)初始估计位置,然后利用设定的阈值门限对各初始位置点进行筛选,最后通过加权平均获得MS的最终估计位置. 仿真结果表明:当散射半径为200 m时,本文算法的定位误差在200 m以下的概率能达到100%;在相同环境下,本文算法计算时间开销仅是网格搜索法的0.4%.
地震共振涌浪作用下冰碛堰塞坝的漫顶溃决
张聪, 姚令侃, 黄艺丹, 苏玥
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190454
摘要(82) HTML全文(45) PDF 1360KB(4)
摘要:
为了研究冰碛坝在地震共振涌浪作用下的漫顶溃决机制,设计了振动台造波模型实验. 首先通过对比实验获取了地震共振涌浪运动规律和最大波高的影响因素,并通过量纲分析建立起共振条件下涌浪最大波高计算公式;其次依据非均匀沙起动临界水头高度与溃坝输沙临界水量条件,建立涌浪作用下堰塞坝漫顶溃决临界条件与溃决风险评估程式;最后以帕隆藏布流域川藏铁路交通廊道沿线34个小型冰碛堰塞湖为例说明评估程式的作业流程. 研究结果表明:地震触发小型水体共振时涌浪运动幅度远超同等条件下的非共振涌浪幅度,且地震作用停止后涌浪波幅缓慢衰减,在共振涌浪时程曲线中存在稳态幅值持续运动阶段;当考虑地震共振效应后,帕隆藏布流域危险冰碛湖数量由3增至11,并在地震动PGA较小区域均有分布. 研究可为川藏铁路等沿线堰塞湖地震溃坝风险评估提供科学依据.
积分尺度对矩形迎风面脉动风压特性的影响
杜树碧, 李明水, 杨雄伟
当前状态:  doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190677
摘要(92) HTML全文(44) PDF 2125KB(1)
摘要:
为了研究来流紊流积分尺度对矩形断面高层建筑迎风面脉动风压及其分布特性的影响,选取2∶1和1∶2矩形为对象,通过风洞测压试验,对不同积分尺度紊流场中矩形迎风面的平均风压系数及脉动风压均方根系数、脉动风压相关函数和相干函数、脉动风压功率谱进行了对比分析. 研究结果表明:对于矩形同一高度处,脉动风压功率谱在低频区始终受准定常效应控制,而在高频区脉动风压功率谱随积分尺度的增大而增大;风压的相关性高于风的相关性,风压的相关函数与相干函数也随积分尺度的增大而增大,但相关宽度随积分尺度的增大而减小;脉动风压均方根系数随积分尺度的增大而增大;对于同一流场中矩形不同测点处,离驻点越远,风压相关函数和相干函数越小,脉动风压均方根系数越大;来流紊流积分尺度对平均风压系数的影响较小.
2020-02ml 目录
当前状态:
摘要(119) HTML全文(109) PDF 350KB(8)
摘要:
浅埋盾构穿越渗透性地层时极限支护压力分析
曹利强, 张顶立, 李新宇, 李奥, 孙振宇
当前状态:
摘要(113) HTML全文(94) PDF 1116KB(5)
摘要:
基于半承压水模型综合考虑土压盾构穿越渗透性地层时覆土层及下卧层的渗透性,推导了盾构穿越层中沿掘进方向的水头分布的解析解,将其与现有的二维渗流场的解析解结合扩展为相应的三维近似解,同时采用数值仿真得到稳态渗流条件下浅埋渗透性地层的主、被动破坏模式,建立了相应的柱体+弧形转角体模型,将前述三维渗流场引入该模型,通过力矩平衡法得到了相应两种极限状态下开挖面支护压力的计算公式,与既有结果进行对比,此计算方法更接近数值解. 研究结果表明:施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在三倍洞径以内,主、被动极限支护压力的值随水头差的增大均线性增加,盾构直径和水头差是影响主动极限支护压力的主要因素,拱顶埋深与盾构直径是影响被动极限支护压力的主要因素;实际施工过程中,支护压力值应尽可能接近水土分算下的土体原始地层侧压力值,并在其附近(最好在其上方)小幅度波动,波动范围应以变形控制标准为依据.
显示方式:
大跨度连续梁拱桥多点多维地震响应分析
李小珍, 杨得海, 雷康宁, 肖林, 戴胜勇
2021, 56(2): 221-228.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190400
摘要(124) HTML全文(57) PDF 1624KB(4)
摘要:
为研究多点多维地震动作用下大跨度连续梁拱桥的动力响应,以我国南方某主跨为139 m的钢管混凝土连续梁拱桥为研究对象,基于有限元软件OpenSEES建立桥梁的三维有限元分析模型,人工合成空间非一致地震动,探究地震动的失相干程度、场地条件及行波波速对桥梁动力响应的影响. 研究结果表明:地震波的空间变异性效应会对连续梁拱桥的地震响应产生明显影响,仅考虑一致地震动激励会高估桥梁结构的地震响应;场地效应对桥梁地震响应的影响规律最为突出,随着支撑点处的场地越来越松软,桥梁各个部位的内力及位移响应均大幅增加;地震动的失相干效应越明显,桥梁拱肋的内力越大,位移越小;行波效应对桥梁结构的地震反应没有较为明确的影响规律,但不可忽略其作用,仅考虑行波效应会严重低估下部结构的地震响应;在大跨度桥梁结构的地震响应分析中,应着重考虑地震动的空间变异性效应,并且准确衡量各因素的作用.
考虑桩土相互作用的车-轨-桥系统地震响应分析
雷虎军, 黄江泽
2021, 56(2): 229-237.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190694
摘要(109) HTML全文(68) PDF 2026KB(7)
摘要:
弄清桩土相互作用对车桥系统地震响应的影响对于研究地震引起的高速铁路桥上列车行车安全问题十分必要. 基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论,采用Winkler地基梁模拟群桩基础并通过m法计算弹簧参数,建立了地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型,并编制了仿真分析程序. 以某(88 + 168 + 88)m预应力混凝土连续刚构桥为例,分别建立了考虑桩土相互作用的群桩基础模型以及作为对比的刚性基础模型和弹性基础模型,通过输入3条典型地震波,计算对比了3种模型的耦合振动响应,研究了桩土相互作用的影响. 结果表明:地震作用下桩土相互作用对桥梁、轨道和列车子系统动力响应的影响横向大于竖向,且对桥梁、轨道子系统动力响应的影响大于列车子系统;对于本文的计算条件,不考虑桩土相互作用会使桥梁、轨道和列车子系统的动力响应偏小,其中列车的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力平均值分别偏小5.8%、8.6%和9.0%;桩土相互作用对列车行车安全性指标的影响不会随车速的变化而变化. 本文的研究成果可为震区高速铁路桥梁的抗震设计提供参考.
中央开槽宽度对箱梁涡振特性的影响机理
陈星宇, 徐昕宇, 郑晓龙, 曾永平, 李永乐
2021, 56(2): 238-245.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190505
摘要(129) HTML全文(65) PDF 1418KB(7)
摘要:
设置中央开槽的箱梁通常具有良好的颤振稳定性,但该类箱梁在大攻角来流作用下的涡振性能尚不明确. 采用数值模拟方法,针对某大跨度桥梁的流线型箱梁断面,分析了5种不同中央开槽宽度箱梁的流场特性和涡振稳定性能,探究了大攻角下中央开槽宽度变化对箱梁涡振性能的影响规律,并根据静态和动态流场的变化,系统讨论了相应的气动机理. 研究结果表明:在−10°~10° 风攻角范围内,封闭箱梁的阻力系数始终最小,而其升力系数绝对值则普遍大于开槽箱梁;中央开槽宽度(L)对箱梁涡振性能影响显著,箱梁涡振振幅随着开槽宽度的增大而减小,L/BB为箱梁宽度)由0变化至0.20,涡振振幅变化幅度达到40.9%;开槽宽度的变化会影响箱梁上表面大旋涡的运动以及箱梁中央区域来流分离程度,进而改变箱梁的涡振振幅.
隧道掌子面岩体裂隙快速识别方法
冷彪, 张毅, 杨辉, 侯高鹏
2021, 56(2): 246-252, 322.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190749
摘要(81) HTML全文(36) PDF 1418KB(14)
摘要:
隧道掌子面上含有许多地质信息,若能充分提取和分析,将有助于对隧道工程地质状态作出评价,用于指导隧道设计和施工. 以隧道掌子面数码图像为基础,对掌子面上岩体裂隙检测、提取、分组算法进行研究. 首先,基于数字图像处理技术对掌子面岩体裂隙目标分割算法进行分析,根据分割结果,通过图像细化和边界线拟和、分离、合并、过滤,连接不连续边界,过滤短边界,形成较完整的岩体边界线识别结果;然后,计算岩体边界线视倾角,将视倾角相近的边界线合并为一组,实现对裂隙边界线的自动分组;最后,将本方法应用于实际掌子面岩体图像测试其有效性. 测试结果表明:该方法基本实现了对掌子面上岩体裂隙的自动提取和分组;对具有明显裂隙的掌子面岩体,本算法能较完整的提取出岩体裂隙,错误提取率不超过10%,并实现了自动分组,自动分组错误率不超过5%,提高了掌子面岩体分析的自动化程度,可用于地质素描,并为掌子面围岩分级提供参考依据.
不同粗糙度岩体节理面的应力松弛特性及机理
王振, 顾琳琳, 沈明荣
2021, 56(2): 253-260.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190395
摘要(128) HTML全文(60) PDF 1513KB(4)
摘要:
应力松弛是岩体节理面时效特性的重要组成部分,也是影响岩体工程长期稳定性的重要因素. 为研究不同粗糙度岩体节理面的应力松弛特性,并进一步探索节理面的应力松弛机理,选取Barton标准剖面为人工模拟节理面的表面形态,并用水泥砂浆浇筑成型;然后,对其进行了分级加载剪切应力松弛试验,研究了不同粗糙度节理面在不同初始应力水平下的应力松弛曲线及应力松弛速率曲线特征,给出了松弛应力与初始应力之间的关系,并结合试验现象分析了应力松弛的发生机理. 研究成果表明:随着初始松弛应力的升高,松弛应力先减小后增大,即岩体节理面应力松弛能力先减弱后增大,该现象与剪切过程中节理面的变形和裂隙发展有关,应力松弛是试验机为保持变形不变而不断调整,同时内部裂隙发育导致其内部抗力减小,进而引起应力下降的过程,并且粗糙度(JRC)越大,应力松弛能力越强.
表面有螺旋装饰条的大跨贝壳形屋盖风荷载特性
林拥军, 林池锬, 周祎, 刘开齐, 潘毅
2021, 56(2): 261-271.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190472
摘要(111) HTML全文(55) PDF 2175KB(7)
摘要:
为了解装饰造型对大跨贝壳形屋盖风荷载特性的影响,研究了某表面有螺旋形装饰条高铁站房屋盖的风压分布特征. 首先,基于Reynolds时均RNG k-ε湍流模型,建立表面有装饰条大跨贝壳形屋盖的数值风洞模型,以模拟屋盖风压分布,通过与风洞试验结果的对比分析,验证了数值模型的可靠性和适用性;然后,建立表面无装饰条贝壳形屋盖的数值风洞,并进行数值模拟;最后,将表面有装饰条屋盖和表面无装饰条屋盖的计算结果进行对比,从风荷载升力系数、局部体型系数和局部区域速度矢量分布方面,分析表面有螺旋形装饰条贝壳形屋盖的风场变化特性. 研究结果表明:数值模拟得到的表面有装饰肋条大跨贝壳形屋盖风载体型系数与风洞试验的体型系数相对误差在 ± 25%以内,风荷载升力系数偏差率在−7.1%~6.1%;表面有装饰条模型的风载升力系数小于表面无装饰条模型,最大偏差率达22.4%,设置装饰条对大跨贝壳形屋盖的整体抗风有利;设置装饰条可以使屋面大部分区域的局部风压减小0~50%,但也会使得个别区域增大2~5倍,在对局部附属构件设计时应予以重点关注;装饰肋条间有一定的狭管效应,肋条对风流的阻挡效应致使风流在肋条处有明显的漩涡产生,并使得肋条自身的风压较高,表面有装饰条屋盖会在背风面产生比表面无装饰条屋盖更大范围的尾涡.
PP-ECC梁抗弯性能试验研究
李福海, 胡丁涵, 余泳江, 王江山, 靳贺松
2021, 56(2): 272-281.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190081
摘要(121) HTML全文(66) PDF 1556KB(5)
摘要:
为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)梁与普通钢筋混凝土梁在弯曲荷载作用下力学性能的差异,通过四点弯曲加载,对PP-ECC梁的抗弯性能进行了试验探究. 对PP-ECC梁的弯曲破坏过程进行了阶段划分;基于计算假定和简化后的PP-ECC本构模型推导出PP-ECC梁各阶段的理论临界荷载;通过试验结果对计算模型进行验证,并对比相同配筋率下PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁在抗弯承载力、裂缝发展形态、跨中最大变形以及延性等方面的差异. 研究结果表明:受拉区PP-ECC材料开裂之后并不退出工作而是协同受拉钢筋参与全截面受力;使用简化本构模型计算的PP-ECC梁理论抗弯承载力计算模型精度达到0.83~1.17,具备较良好的精度;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多裂缝稳态发展,在达到80%极限承载力时,最大裂缝宽度小于0.2 mm;相同配筋率下,PP-ECC梁在每一加载级别的变形、跨中最大变形以及位移延性系数均高于普通钢筋混凝土梁(跨中最大变形和位移延性系数平均提高71.39%和42.84%),并且随着配筋率的提高,跨中最大变形和位移延性系数下降;配筋率相同时,PP-ECC梁的极限抗弯承载力较普通钢筋混凝土梁平均提高6.09%.
支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响
赵必大, 李克, 刘成清, 吴剑国
2021, 56(2): 282-288.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190041
摘要(117) HTML全文(47) PDF 1168KB(2)
摘要:
为了研究支主管夹角对X形圆钢管相贯节点轴向受力性能的影响,进行相关试验来校验有限元模型,以有限元为手段分析了支主管夹角对X形节点在支管轴力作用下的传力特性和承载力的影响;根据有限元参数分析结果,对支主管夹角较小的节点的承载力提出了改进建议. 研究结果表明:节点试件的破坏模式为相贯线附近主管管壁局部屈曲;当支主管非正交但夹角大于60° 时,节点的传力特性与支主管正交节点的相近,符合Togo模型的假定,现行规范中的夹角正弦的倒数项能精准地反映夹角对节点承载力的影响;但当节点的支主管夹角小于45° 时,其传力特性与Togo模型的假定有较大的差异,夹角正弦的倒数也低估了支主管夹角对节点承载力的提高,对于夹角接近30° 的节点甚至低估了30%;因此建议当夹角小于45° 时,在规范已有的节点承载力计算式的基础上乘以修正系数.
42号高速道岔转辙器区钢轨磨耗规律的预测分析
王璞
2021, 56(2): 289-299.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200060
摘要(102) HTML全文(67) PDF 1962KB(9)
摘要:
为了弥补42号高速道岔钢轨磨耗规律理论研究的不足,建立了高速道岔钢轨磨耗发展的理论预测模型. 基于Archard材料磨损理论和车辆-道岔耦合动力学仿真分析进行钢轨磨耗深度分布计算;采用了一种自适应步长算法对岔区各特征位置钢轨型面进行更新,可有效减少误差累积、改善数值模型稳定性;基于理论预测模型研究了42号高速道岔尖轨和基本轨的磨耗分布和发展规律. 研究的主要结论如下:1) 直向过岔时,轮载过渡发生于35.0~50.0 mm断面之间;在轮载过渡前磨耗发展缓慢加快,轮载过渡区段磨耗发展迅速加剧,轮载过渡完成后磨耗发展有所减缓. 2) 侧向过岔时,列车进岔后很快就开始贴靠曲尖轨运行,9.1 mm断面即出现侧磨;随着曲尖轨逐渐加宽,尖轨轨肩始终存在较严重磨耗,直基本轨虽主要承担轮载,但磨耗相对曲尖轨要小得多;轮载过渡开始后曲尖轨磨耗分布变宽,轨肩磨耗显著减小,至全断面后曲尖轨磨耗再次显著减小;曲基本轨磨耗均主要分布于轨头中部,轮载过渡前磨耗发展逐渐加快,过渡开始后磨耗发展减缓.
6号对称道岔脱轨机理及影响因素
司道林, 王树国, 王猛, 杨东升, 王璞
2021, 56(2): 300-305.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190870
摘要(297) HTML全文(200) PDF 1063KB(13)
摘要:
编组场内使用的主型6号对称道岔发生多起脱轨事故,其安全问题一致未得到有效解决. 为探索脱轨原因、提出合理应对措施,首先基于准静态轮轨接触理论分析道岔区轮轨接触特征,进而建立车辆-道岔耦合动力学模型,以车轮动态抬升量为评价指标分析车辆、轨道、道岔结构参数对爬轨性能的影响特性. 结果表明:轮缘贴靠尖轨尖端时接触角仅为53°,脱轨系数临界值不足0.73,是导致6号对称道岔脱轨风险较高的根本原因;尖轨顶宽5 mm处降低值由14 mm减至10 mm、转辙角由1.1° 降至0.9°、无轨撑扣件的垫板刚度由150 kN/mm降至50 kN/mm等措施,均可使得车轮抬升量保持在3 mm以下;道岔前端设置长度不小于3 m直线段、保持良好的轴箱定位状态、尖轨侧面摩擦系数保持在0.3以下也有利于防止脱轨事故发生.
精细建筑物碎片化纹理优化的二维装箱方法
朱庆, 张琳琳, 胡翰, 翁其强, 丁雨淋, 李赟, 张叶廷
2021, 56(2): 306-313.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190103
摘要(126) HTML全文(57) PDF 1187KB(2)
摘要:
为了解决精细建筑物模型大量碎片化纹理造成模型加载时间长和实时渲染效率低的问题,提出一种精细建筑物碎片化纹理优化的二维装箱方法. 计算共用纹理并集区域,优化冗余纹理内容,并同时顾及超出常规坐标[0,1.0]范围的异常纹理;使用二维装箱算法对优化后的离散纹理进行封装,降低纹理数量;利用纹理映射和纹理集技术将优化后的纹理重映射到建筑物表面,然后对建筑群进行实验.研究结果表明:使用本文方法,纹理数据量减少了71.20%,纹理文件数量减少了99.37%,模型载入耗时减少了98.86%,图像处理器耗时减少了63.06%,并可有效避免因异常纹理坐标导致的纹理错误映射问题,同时也提高了数据格式的兼容性.
风环境视野下杭州基座与毗邻式裙房布局分析
应小宇, 梁孝鑫, 李思源, 杜诗祺, GRACEDing
2021, 56(2): 314-322.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190322
摘要(24) HTML全文(19) PDF 4341KB(0)
摘要:
为探究高层办公建筑基座式与毗邻式裙房布局对室外场地行人高度(1.5 m)处风环境的影响,选择地块内单幢高层建筑为研究对象,从裙房的位置、高度、迎风面宽度和进深状况对基座式与毗邻式裙房布局进行讨论,利用穷举法得到多种典型布局,并通过CFD (computational fluid dynamics)流体力学模拟软件Phoenics对地块内的建筑室外风环境进行模拟,对比得到基座式与毗邻式裙房的最优布局模式. 研究结果表明:在杭州高层建筑密集地块进行高层办公建筑裙房设计时,毗邻式裙房布局优于基座式,当裙房高度设计范围在15.0~20.0 m,裙房迎风面宽度设计范围为70.0 m左右,裙房迎风面进深长度在50.0~60.0 m时,风环境状况最好.
位场向下延拓系数矩阵性质及Barzilai-Borwein向下延拓法
张志厚, 廖晓龙, 姚禹, 范祥泰, 路润琪
2021, 56(2): 323-330, 362.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190440
摘要(63) HTML全文(30) PDF 1605KB(3)
摘要:
位场的向下延拓不仅仅能够提高地球物理数据解释的可靠性,在导航方面也有着重要的作用. 为了进一步提高计算精度和速度,提出了位场向下延拓的Barzilai-Borwein (BB)法. 首先证明了位场向下延拓的系数矩阵为对称的双重Toeplitz系统矩阵(block-Toeplitz-Toeplitz-block,BTTB);其次,假定该系数矩阵为正定的条件下,采用BB法迭代求解下延方程组,并约束其迭代步长确保算法收敛;最后,分别通过理论模型无噪声数据和实际资料对BB法进行检验,并与积分迭代法进行对比. 结果表明:理论模型验证时,同一收敛精度条件下,BB法的计算速度是积分迭代法的2倍以上;实际资料检验时,在相同计算次数下,BB法与积分迭代法的平均相对误差分别为6.1%与7.7%.
顾及A公报影响的天文测量精度分析
陈少杰, 高玉平, 时春霖, 尹东山, 王平利, 刘娜, 秦炜
2021, 56(2): 331-338.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200218
摘要(71) HTML全文(22) PDF 1557KB(1)
摘要:
地球定向参数是解算天文测量数据的重要参数,其精度直接影响最终的定位定向结果. 目前,没有一种技术手段可以实时获取高精度的EOP (earth orientation parameters)观测值,主要使用国际地球自转和参考系服务(International Earth Rotation and Reference Systems Service,IERS)发布的Bulletin A (简称A公报)预报值进行解算,但其对天文测量影响尚缺少系统的研究. 为此,研究了1998年—2018年每年1~365 d预报误差的长期变化情况及不同时间跨度的预报误差变化情况,并以某站数字天顶仪观测数据为例分析了预报误差对天文测量的影响. 分析结果表明:1年跨度的极移预报值对天文经度的影响小于0.03 as,纬度的影响小于0.09 as,天文方位角小于0.07 as,该指标远高于一等天文测量的精度要求;UT1−UTC (universal time1−universal time coordinated)的预报精度是限制A公报精度主要因素,其40 d以上的预报值无法满足一等天文测量的最低要求,预报精度仍有待于进一步提升.
基于MVTV Copula方法的多风电场电力系统经济调度分析
李奇, 潘俞如, 邱宜彬, 陈维荣
2021, 56(2): 339-346.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190459
摘要(40) HTML全文(20) PDF 879KB(1)
摘要:
针对多维风电出力数据间相关性对含有多风电场的电力系统经济调度影响问题,提出了MVTV Copula (mix vine time-varying Copula)方法,以此构建多风电场出力数据随机场景,并建立基于机组燃料费用及再调度费用最小为目标的电力系统经济调度模型. 为验证所述方法的有效性,采用IEEE-30节点系统,并以我国某地3个相邻风电场的实际出力为例对所述方法进行了仿真验证. 仿真结果表明:不考虑风电出力相关性的经济调度费用仅为实际调度费用的43.6%,而应用所述MTVT Copula方法建模后的再调度费用则更加接近实际调度费用,为实际调度费用的82%,验证了本文所提方法的有效性.
高速铁路接触网腕臂系统的力学特性
张静, 刘金增, 刘志刚, 储文平
2021, 56(2): 347-353.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190040
摘要(262) HTML全文(110) PDF 1432KB(14)
摘要:
为了解决高速铁路接触网腕臂疲劳裂纹及零部件脱落的难题进行了腕臂系统的力学特性研究. 建立了腕臂的实体有限元模型,研究了腕臂系统在风环境和覆冰影响下的静力学特性;采用模态分析,获得腕臂的固有频率和振型;基于变形方程,推导出腕臂系统载荷的传递函数,获得了腕臂上载荷的分布规律;通过台架试验验证了腕臂实体有限元模型的正确性. 研究结果表明:腕臂系统的最大位移均在定位线夹处;当覆冰载荷作用时,腕臂系统的最大应力点在斜腕臂和套管双耳连接的螺栓处;当静风荷载作用时,腕臂系统的最大应力点在定位线夹处.
应对移动阴影的车载光伏步进扫描快速功率追踪
韩国鹏, 薛聪聪, 王伟, 陈维荣, 郭爱, 戴朝华, 刘正杰
2021, 56(2): 354-362.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191183
摘要(60) HTML全文(26) PDF 1618KB(4)
摘要:
移动阴影给车载光伏最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)带来巨大挑战. 为提高移动阴影遮挡下的功率追踪速度,提出一种新的车载光伏全局最大功率跟踪(global maximum power point tracking,GMPPT)自适应步进扫描方法. 首先,分析温度及辐照强度对光伏单体输出特性的影响规律,基于温度及短路电流预测光伏单体开路电压;其次,基于串联光伏阵列的最大功率点电压与光伏单体输出特性的关系,以及局部阴影条件下多峰曲线峰值点电压和功率的变化特性,提出功率追踪步进扫描的自适应步长求取方法;最后,通过仿真及样车试验对所提算法进行可行性测试和评估. 结果表明:与常规扫描法相比,本算法的追踪速率最高可提升74%,且可避免严重遮挡时无法追踪全局最大功率点的问题.
乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振
朱建渠, 金炜东, 郭锋
2021, 56(2): 363-370.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191181
摘要(61) HTML全文(28) PDF 1387KB(1)
摘要:
时间延迟是动力系统的共同特性,在科学领域中得到广泛应用. 分数阶微积分具有时间记忆性和长程空间相关性,能更好地描述具有记忆、路径依赖性的物理过程,但很少文献研究延迟分数阶系统中的随机共振现象. 为此,研究乘性噪声作用下延迟分数阶系统中的随机共振. 基于线性系统理论,利用拉普拉斯变换和小延迟近似方法,得到了分数阶系统输出幅度增益(output amplitude gain,OAG)表达式. 研究结果表明:OAG是延迟时间的非单调函数;在OAG与乘性噪声的强度和相关率、随机延迟的相关率,以及分数指数和系统驱动信号频率的关系曲线上出现了随机共振现象;当乘性噪声强度较小,以及乘性噪声相关率相对较小或相对较大时,OAG随阻尼系数的增大而减小;而当乘性噪声强度较大,以及乘性噪声相关率取中间值时,OAG随阻尼系数的增大而增大.
物流信息平台增值服务投资策略与演化分析
桂云苗, 刘大玉, 龚本刚
2021, 56(2): 371-377, 384.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190477
摘要(71) HTML全文(31) PDF 982KB(2)
摘要:
为了提高物流信息平台的竞争优势,考虑平台主体之间演化关系,探讨了物流信息平台增值服务投资策略问题. 首先,分析不同增值服务投资策略下的用户行为与特征,建立用户效用函数和平台利润函数;其次,构建基于Hotelling模型的竞争性物流信息平台增值服务投资定价模型,探讨了双边单归属与单边多归属两种情形下平台增值服务的最优投资策略;最后,基于平台增值服务最优投资策略构建平台主体决策行为的演化博弈收益矩阵,分析物流信息平台双方投资演化行为,获得平台增值服务投资的演化均衡策略. 研究结果表明:双边用户单归属下,当增值服务单位投资成本在一定阈值内时,两个平台采取相同的投资策略;当增值服务投资单位成本不在该阈值内时,单个平台采取投资策略或两个平台采取投资策略;单边用户多归属下,两个平台采取相同的投资策略.
重载列车车钩力对列车偏载安全性影响
王蔚, 彭其渊, 王奇, 肖新标
2021, 56(2): 378-384.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200053
摘要(162) HTML全文(76) PDF 1583KB(10)
摘要:
为了分析偏载列车在小半径曲线运行的安全性问题,基于重载列车纵向动力学模型和短编组三维重载车辆轨道耦合动力学模型,对偏载车辆的安全性指标进行了分析. 首先利用纵向动力学模型分析了重载列车纵向冲动时的车钩力特征和变化规律,其次将计算得到的车钩力作为边界条件输入到三维短编组重载车辆轨道耦合动力学模型,研究了小半径曲线运行时车钩力和车辆偏载量对列车安全性指标的影响. 研究结果表明:单编万吨列车的最大车钩压力随着车位的增大而减小;货车向外侧偏载时,钩压力对偏载货车安全性影响较大,钩拉力影响较小. 当钩压力增大到800 kN和车辆偏载量增大到500 mm时,轮重减载率将会增大到1.00,因此,制动工况更容易出现偏载脱轨事故;相同偏载量下,曲线外侧偏载下的轮重减载率比内侧偏载情形的大;当钩压力由0增大至800 kN时,由轮重减载率确定的横向偏载量安全限值由−421 mm降低至−215 mm,设定重载列车偏载的安全限值的时候应考虑纵向冲动的影响或制动加速度量的控制.
基于列车车次的动车组运用优化模型与算法
钟庆伟, 张永祥, 王典, 殷勇, 闫旭, 彭其渊
2021, 56(2): 385-394.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191140
摘要(41) HTML全文(23) PDF 995KB(3)
摘要:
动车组运用计划的编制通常需要综合考虑运输安全、效率及成本等多方面因素,其编制质量及编制效率对高速铁路运营有重要影响. 为了快速获得高质量动车组运用计划,以降低综合运营成本和总空驶里程等为优化目标,建立了基于列车车次的可改编动车组运用优化混合整数线性规划模型,并设计了一个迭代逼近算法框架. 该算法框架将整个问题分解为主问题和子问题,其中主问题的最优解为整个问题提供有效下界,而主问题可行解集合中能够通过子问题检验的解为整个问题提供有效上界,从而算法框架可以不断地更新上、下界之间的最优间隙,迫使生成更接近于下界的新可行解. 多个实例分析表明:所提出的方法与人工方法相比,能够快速生成动车组运用计划,且使得动车组综合运营成本平均下降10.5%,总空驶里程平均减少23%.
城市轨道交通网络可靠性和运输服务质量评估
刘杰, 陈锦渠, 彭其渊, 殷勇
2021, 56(2): 395-402, 450.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190938
摘要(85) HTML全文(62) PDF 991KB(19)
摘要:
为评估区间通过能力下降对城市轨道交通网络可靠性和运输服务质量的影响,首先,以区间通过能力下降前后乘客的相对广义出行费用确定乘客的出行是否可靠,并以出行可靠的乘客占比评估网络的可靠性;其次,以乘客的平均广义出行费用评估网络的运输服务质量,采用基于改进Logit模型的随机用户均衡配流模型计算乘客的广义出行费用,并通过MSWA (method of successive weighted averages)算法求解该模型;然后,通过区间影响的乘客占比、区间介数分别识别网络的重要区间;最后,以武汉地铁为例分析重要区间通过能力下降后的网络可靠性和运输服务质量. 仿真结果表明:受区间影响的乘客占比识别的重要区间对城市轨道交通网络的可靠性和运输服务质量产生重要影响;重要区间多与换乘站直接相连,并且各重要区间能影响网络中12.24%~13.96%的乘客;为保证武汉地铁网络可靠性高于0.95,网络最多能容忍区间介数识别的3个重要区间的能力下降20%,或区间影响的乘客占比识别的1个重要区间的能力下降20%;随着下降区间数目和下降比例的升高,网络的可靠性持续下降,但网络的运输服务质量下降的情况会有所减弱.
两种焊接工艺下过共析钢轨接头的冲击磨损性能
李炜, 宋伟军, 戴安, 常凯荣, 白威
2021, 56(2): 403-410.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190239
摘要(155) HTML全文(103) PDF 1658KB(13)
摘要:
为研究闪光焊、铝热焊两种焊接工艺下过共析钢轨焊接接头的冲击损伤演变行为以及性能差异,在自制的冲击磨损试验机上对过共析钢轨焊缝、热影响区软化部位及母材进行了不同冲击次数下的模拟实验. 研究结果表明:随着冲击次数的增加,钢轨焊接接头的冲击磨损均经历着塑性变形、点蚀破坏和疲劳剥落的过程,冲击损伤是疲劳磨损和氧化磨损共同作用的结果;由于焊接工艺导致的接头组织结构和力学性能的差异,热影响区软化部位冲击时塑性变形最严重,磨损体积和磨损率最大,抗冲击性能最差;由于对闪光焊焊接接头进行了焊后正火热处理,其组织结构及抗冲击性能明显优于铝热焊;硬度对焊接接头的抗冲击性能有显著影响,硬度越高,抗冲击性能越好,疲劳剥落出现的时间越晚.
TA3有限接触动态加压接骨板断口分析与失效机制
郑靖, 饶少凯, 周均, 杨丹, 沈黎新, 黄书浩
2021, 56(2): 411-419.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190182
摘要(162) HTML全文(83) PDF 1398KB(5)
摘要:
为探究TA3纯钛有限接触动态加压接骨板(LC-DCP)在人体内服役期间发生断裂的失效机制,采用化学成分分析仪、维氏硬度仪、光学显微镜和扫描电镜(SEM)等手段,对7个临床断裂失效的TA3纯钛LC-DCP样品进行了断口形貌分析;建立了TA3纯钛LC-DCP固定股骨干中段横形骨折的三维有限元模型,并采用ANSYS对该模型进行了受力分析. 研究结果表明:7个TA3纯钛LC-DCP样品的材料符合要求,断口均位于接骨板中段螺钉孔处;断口表面均出现疲劳辉纹和二次裂纹,裂纹源区、扩展区和瞬时断裂区的元素组成相同;骨折患者在愈合前下地行走会导致接骨板的最大剪切应力大于TA3材料的屈服强度极限,且最大剪切应力发生在接骨板中段螺钉孔处;TA3纯钛LC-DCP的临床断裂失效主要源于骨折患者在愈合前下地行走导致过载,使得接骨板中段螺钉孔处萌生裂纹,随后承受循环疲劳载荷,最终断裂失效.
基于轻量级模型的隧道岩性快速识别方法
夏毅敏, 李清友, 邓朝辉, 龙斌, 姚捷
2021, 56(2): 420-427.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20191057
摘要(100) HTML全文(54) PDF 1180KB(2)
摘要:
为了解决隧道岩性现有识别方法中识别时间长、安全性低、主观性大等问题,结合不同岩性表面具有不同的成分特征,提出了一种基于轻量级模型与岩石图像的隧道岩性快速识别方法. 首先,通过相机采集隧道常见的片麻岩、花岗岩、石灰岩、大理岩、凝灰岩、砂岩等6类主要岩石,建立了岩石图像数据集并划分训练集、验证集与测试集;然后,基于轻量级模型MobileNet V2在ImageNet数据集上进行预训练,改进模型分类器结构以适应岩石数据集,并采用模型迁移学习训练方法对1170张训练集图像进行训练,获取了岩石岩性识别模型;最后,选取共计300张测试集图像在离线条件下进行了模型测试,并与VGG16模型与SVM (support vector machine)模型进行了对比. 实验结果表明:模型在测试数据集上的各项总体评估指标均在85%以上,其中凝灰岩各项评价指标达到94%以上,模型大小仅28.3 MB,平均识别时间为2880 ms,表明该识别模型体积小,识别准确率高,识别时间快,在精确率与识别速度上均优于传统方法.
高速列车盘形制动系统热机耦合特性分析
王东伟, 吴霄, 项载毓, 莫继良
2021, 56(2): 428-436.   doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190879
摘要(223) HTML全文(109) PDF 4304KB(15)
摘要:
为了研究热机耦合对高速列车制动系统动力学行为的影响,建立了高速列车制动系统三维瞬态热机耦合有限元模型,进行拖曳制动状态下热机耦合特性的计算与分析;采用ABAQUS/Explicit热-位移瞬态分析法,探讨列车制动过程中的温度分布特性和振动行为,并与忽略热机耦合状态的系统动力学行为进行对比分析. 研究结果表明:制动过程中闸片温度动态变化,且会形成局部高温区导致热斑形成;由于制动盘和闸片发生一定程度弹性翘曲变形,导致闸片温度周向分布和径向分布出现复杂的温度分布特性,在闸片的内外径处和进/出摩擦区域的温度分布差异显著;制动过程中闸片在法向和切向上的振荡程度逐渐减弱,但是总体变形量逐渐增大,位移形变量达到6 μm;热变形主要发生在闸片两侧,闸片在进摩擦区的变形量(35 μm)明显大于出摩擦区处(25 μm),而闸片的中部出现明显的"凹陷",即随着制动进行,闸片中部区域没有出现明显的热变形;在热机耦合状态下,制动系统振动先增大后降低,整体振动强度比忽略热机耦合时强;界面接触力的波动程度先增大后降低,总体呈上升趋势.