摘要:对大跨径缆索承重桥梁进行合理的状态评估有助于掌握桥梁结构的技术状况、指导制定养护对策，以保证桥梁的正常运营和结构安全.首先综述了基于标准和规范的评估方法和基于系统工程理论的评估方法的研究现状及应用；其次对桥梁管理系统和长期监测系统的发展情况和评估数据信息源现状进行综述和分析；然后阐述了大跨径缆索承重桥梁状态评估面临的机遇和挑战，并提出了多源信息融合的功能模型和结构模型.综合分析表明：大跨径缆索承重桥梁评估规范的制定迫在眉睫；人工巡检信息和长期监测信息都有其各自的弊端，都难以独立成为桥梁状态评估的理想数据来源，引入多源信息融合技术，有望提高大跨径缆索承重桥梁评估结论的可信度；对缆索承重桥梁群实现评估方法标准化是未来发展方向之一.

摘要:为研究浅部和深部工程区构造应力场的差异，依据优化处理后的浅部376组和深部619组实测地应力数据，采用回归分析法和断裂摩擦滑动准则对浅部和深部的地应力场特征及断裂稳定性进行比较分析.结果表明，与浅部相比，深部地应力场有从构造应力场向垂直应力场转变的趋势.深部的主应力与深度的线性相关程度比浅部的高.随着深度的增加，浅部的侧压系数K_H1、K_h1分别向1.54、0.85趋近，深部的侧压系数K_H2、K_h2分别向1.15、0.85趋近.浅部、深部的水平差应力η₁、η₂整体上随深度增加有增大的趋势.滑动摩擦系数μ取1.0时，浅部和深部断裂基本处于相对稳定状态；μ取0.6时，浅部逆断层有较大的滑动可能性，深部断裂滑动失稳的可能性较小；μ弱化到0.4、0.2时，浅部和深部断裂发生滑动失稳的可能性显著增加.浅部和深部断裂滑动失稳标准分别取μ为0.6~1.0、0.4~0.6较合适，逆断层和走滑断层的滑动失稳标准可以分别取μ为0.6、0.4左右.

摘要:为了向步行设施内的疏散行人流提供合理的物理空间布局，研究行人步行设施空间的疏散特征指标.首先，根据步行设施内部空间是否能被行人占据移动，将其划分为行人移动空间与障碍物空间，并利用障碍物空间外缘轮廓线间的最短距离确定行人移动的瓶颈宽度；然后，基于移动瓶颈对行人移动空间的毗邻划分，提出了步行设施行人疏散的移动网络构建方法，将步行设施空间转化为行人疏散的移动网络；基于行人移动距离最短的疏散路径选择策略，将移动网络转化为疏散树；最后，基于疏散树的层和节点及其隶属关系，从空间面积、移动距离、瓶颈宽度、障碍物布局4个角度提出了步行设施空间的疏散特征指标.进而得到评价步行设施空间布局及调整优化障碍物布局的方法，算例分析表明：根据指标对障碍物的布局进行调整，优化了障碍物布局，证明指标在步行设施空间疏散特征分析中的可应用性及有效性.

摘要:为改善新型正交异性钢混组合钢桥面疲劳性能，采用理论推导、有限元模拟和足尺模型疲劳试验对其纵肋腹板与横隔板焊接细节进行研究.首先将由大尺寸纵肋组成的正交异性组合桥面系简化成铰接的双纵肋计算模型，然后进行足尺模型疲劳试验，分析混凝土层和钢桥面构造受力及开裂情况.结果表明：理论模型能较好反映纵肋实际力学行为；铺设混凝土层后，桥面板焊接构造细节疲劳应力得到很大改善.所提出的新型正交异性钢混组合钢桥面可作为解决正交异性钢桥面疲劳开裂问题的一种新思路.

摘要:为提高岩石隧道渗流场分析的合理性，通过大量以控制渗透系数为核心的配比试验，提出适用于岩石隧道渗流模型试验的围岩、注浆圈及初衬等新型相似材料及其原料配比.试验以黏土、细砂和玻璃纤维为原料配制围岩相似材料，以水泥和炭渣配制注浆圈相似材料，由多层编织土工布模拟初衬相似材料.结果表明：随细砂含量加大，围岩相似材料渗透系数呈非线性增长，稳定性逐渐降低，改变玻璃纤维的含量对其渗透系数影响不明显；注浆圈相似材料渗透系数值随炭渣含量增加近于线性增长，2.5 m水头下的试验值较1.35 m水头时更大；随着编织土工布叠加层数增加，初衬相似材料平均渗透系数呈快速减小并逐渐收敛的趋势，且单次渗透系数测试结果也趋于稳定；相同隧道排水量时，二衬外拱底处水压力远大于拱顶，逐步减小隧道排水量后，拱顶水压力值上升幅度大于拱底，调水阀接近闭合时，拱顶和拱底位置的水压力接近初始水压力.研制的相似材料工作性能稳定，并成功应用于工程渗流试验中.

摘要:为改善视频监控中的背景建模方法对于前景目标物较多或者光线变化的复杂环境效果不太理想的缺陷，提出一种多级分块背景建模方法.该方法以间隔N帧帧差法为基础，采用多级分块，并结合对称二值模式(center-symmetric local binary pattern，CSLBP)和码本(codebook，CB)等算法建立背景模型.通过模型得出背景较为清晰和完整，为下一步进行前景目标的准确识别提供良好基础.采用设计实验检验该方法的有效性，将其与局部二值模式(local binary pattern，LBP)、CSLBP、CB以及经典的混合高斯背景建模(mixture of Gaussian，MOG)等算法进行对比分析，得出采用此方法提取的前景目标物更加完整，边界更加清晰，且无明显分块图形出现.采用评分的方法对几种方法进行综合评分，该方法评分较高.在对前景目标物的提取方法中，该方法效果较好.

摘要:为研究高速公路施工区车辆强制换道行为及其影响因素，采用生存分析中的半参数分析方法建立强制换道耗时的乘法风险率模型.通过无人机拍摄采集高速公路施工区的车辆换道耗时及其影响因素数据，最终确立换道耗时Cox比例风险模型，对换道耗时数据进行Cox回归建模分析.结果表明：近77%的换道车辆在10 s内完成换道；小型车和中型车经养护施工区的换道耗时未发现显著性差别；对于相同的换道耗时，平峰期的累积生存率明显低于高峰期和过渡时期，而高峰期的累积生存率最高.建立的强制换道耗时生存模型可有效的定量分析车型和交通时段对高速公路施工区车辆换道行为的影响，可为高速公路施工区交通管理控制及车辆换道行为建模及仿真奠定一定的理论基础.

摘要:为建立沥青稳定碎石的非线性应力依赖本构模型，并将该模型应用于路面结构力学分析，提高路面结构分析的准确性.采用动三轴试验模拟不同应力状态，测试沥青稳定碎石的回弹模量，建立材料的非线性应力依赖本构模型；采用Abaqus有限元软件中的UMAT子程序编程并定义沥青稳定碎石的本构模型，进行基于沥青稳定碎石非线性应力依赖本构模型的路面结构数值模拟.结果表明：沥青稳定碎石的回弹模量有着较强的应力依赖特性，在研究所涵盖的应力状态下，其模量最大值为最小值的175%.通过有限元路面结构分析可知，与非线性分析相比，传统的弹性分析低估了沥青稳定碎石基层底部拉应变约10%，低估级配碎石顶部最大压应力约5%.沥青稳定碎石的非线性应力依赖特性显著影响路面分析结果，应在路面结构设计时考虑该特性.

摘要:为研究钢筋混凝土结构锈蚀后的力学性能和抗力退化规律，基于RC梁加速锈蚀试验结果，首先综合考虑均匀锈蚀和点蚀同时发生的影响，对钢筋截面面积的时变模型进行分析，其次探讨裂缝宽度与氯离子扩散系数及RC梁抗力的关系，随后考虑受拉主筋锈蚀不均衡的影响，对结构抗力计算模型进行讨论，最后基于材料性能和结构尺寸的空间变异性，建立RC梁抗力时空退化模型，并对桥梁服役100 a后的抗力进行预测.研究发现：当考虑各参数的空间变异性时，不考虑裂缝影响得到的抗力值比考虑裂缝影响得到的抗力值高了9.91%；考虑各参数空间变异性时的抗力值比不考虑时下降了14.68%；适当的选取波动系数和单元尺寸对考虑结构各参数的空间变异性十分重要；潮汐区和浪溅区环境下结构的剩余抗力分别为初始抗力的43.23%和36.45%，较海岸线大气区环境下的抗力值分别下降了6.73%和21.35%，因此在结构服役期间，应尽量做好防腐措施，减少氯离子侵蚀对结构耐久性的破坏.

摘要:为提高离散元中三轴试验宏-细观参数标定工作效率，提出一种新的方法——迭代标定法.利用fish语言编写程序在PFC^3D中实现了三轴试验的数值模拟.基于接触黏结模型对砂土三轴试验进行模拟，验证了迭代标定法的有效性.结果表明：颗粒刚度大小和颗粒刚度比都会影响偏应力的大小；颗粒法向刚度会影响初始杨氏模量；细观摩擦系数对偏应力的影响程度取决于模型围压的大小；黏结强度对接触黏结模型的应力应变曲线形态影响较小，但对平行黏结模型的应力应变曲线形态有较大影响.迭代标定法可以有效标定宏-细观参数，减少“试参数”过程.

摘要:为进一步研究钢管混凝土桥墩在地震作用下的变形与破坏机理，促进钢管混凝土墩柱在桥梁中的应用，提出一种新型的钢管混凝土梁柱节点，并对新型节点试件与传统一体化浇筑的节点试件进行了轴压和水平低周反复荷载共同作用下的试验.考察了节点不同浇筑方式、钢管柱不同埋深、选用不同屈服强度钢管对该类节点的抗震性能的影响，对节点破坏形式、滞回曲线、变形能力、累积耗能等抗震指标进行对比分析.结果表明：新型节点试件相对传统节点，钢管与混凝土粘结良好，无明显滑移或脱开破坏; 试件的延性和耗能都相对于传统节点试件稍有提高.对于设计为耗能元件的构件，柱选用屈服强度低的钢管比屈服强度高的钢管耗能效果更好，并且能够更好的保证连接梁的完整性.

摘要:为保证埋地混凝土管道在爆破施工过程的安全性，采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法，对超浅埋地铁站通道爆破开挖邻近埋地混凝土管道的动力响应进行研究.通过建立管道拉应力峰值和振动速度峰值的函数关系，由最大拉应力强度理论得到管道的爆破控制振速.由管道不同断面最大振速与对应位置管道正上方地表振速之间关系，提出保证管道安全的地表爆破控制振速.结果表明：空管状态下，掌子面后方，管道断面底部和中部振速较为接近，顶部振速最小; 掌子面前方，管道断面质点振速呈现出底部最大、中部次之、顶部最小的振动特征; 沿着管道轴线方向，质点振速最大的位置出现在掌子面前方3 m管道断面底部位置.管道在空管和满水两种状态下质点振动特征基本一致，管道中水的存在能降低管道质点振速，最大降低幅度为7.3%.管道的爆破控制振速为10.84 cm/s，保证管道安全的地表爆破控制振速为4.53 cm/s.确定的爆破控制振速可以指导现场爆破施工.

摘要:针对矿粉接触角测定试验中条件非标准化导致的试验结果重复性差、复现性差，及部分矿粉接触角无法测得的问题，根据试验原理并结合试验现象，对粉体柱密实度、滤纸层数及其包裹高度、浸渍液体选择等外因对矿粉接触角试验的影响进行了试验研究.研究表明：粉体柱的密实程度对矿粉接触角的离散性影响显著，密实度越稳定接触角离散性越小; 玻璃管底部滤纸包裹层数及包裹高度、以及浸渍液体的选择等外因，对能否测得矿粉接触角有直接影响，并且对粒径较大的矿粉影响尤为显著; 矿粉粒径越大，玻璃管底部需要包裹滤纸层数越多; 玻璃管底部包裹滤纸的顶面需高出液面，选择表面能参数分量中色散分量非零的极性液体，以确保顺利测出粉体的接触角.

摘要:为了给城市干路路段实际通行能力计算与服务水平评价提供参考依据，通过开展平行式公交停靠干扰条件下城市干路路段交通调查，分析给出了邻近车道与间隔车道平均行程车速、小客车饱和车头时距随公交停靠数量变化的规律，采用回归分析方法分别构建了相应的关系模型.基于所建理论模型，给出了城市干路路段实际通行能力计算与服务水平评价的平行式公交停靠数量修正系数与阈值建议，并进行了实例验证.研究结果表明，随着平行式公交停靠数量的增加，平均行程车速与小客车饱和车头时距分别降低与增加，均满足二次函数关系.平行式公交停靠数量越多、设计速度越高，实际通行能力的平行式公交停靠数量修正系数越小，说明其对通行能力的影响越大; 在平行式公交停靠数量相同的情况下，邻近车道的修正系数小于间隔车道，说明平行式公交停靠对邻近车道交通运行的影响要大于间隔车道.

摘要:为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能，设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律，将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素，分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度，将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏，极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定，钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小; 在碳纤维布持续剥离阶段，钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离，使得界面粘结强度提高18.02%.

摘要:为了探索协同自适应巡航控制(cooperative adaptive cruise control, CACC)车辆对交通系统的潜在影响，分析了CACC车辆市场普及过程中存在的CACC车辆、自适应巡航控制(adaptive cruise control, ACC)车辆与人工驾驶车辆混合交通流驾驶舒适性.应用加州伯克利PATH实车验证的ACC模型和CACC模型进行数值仿真实验，采用国际ISO-2631-1标准评价混合交通流舒适性，并对ACC和CACC期望车间时距进行参数敏感性分析.最后，从交通流稳定性的角度，对舒适性仿真结果进行了讨论.结果表明：随着CACC市场率的增加，舒适性呈现先恶化、再逐渐提升的趋势.较大的ACC车间时距有利于抑制舒适性的恶化程度，CACC车辆对舒适性的提升作用不受其车间时距取值的影响.混合交通流稳定性定性地决定了舒适性的变化趋势，人工车辆安装车车通信设备，有助于舒适性的逐渐提升.

摘要:全程自养脱氮工艺(CANON)是近年来发展起来的一种新型脱氮工艺，在CANON的运行过程中，DO的控制不当很容易引起系统脱氮率下降，甚至崩溃.合理控制反应器内部溶解氧是CANON工艺稳定运行的关键.目前，关于不同曝气方式下CANON启动与运行的研究结果还存在争议，为此，本实验在序批式反应器SBR中分别采用间歇曝气SBR(R1) 和连续曝气SBR(R2)，研究不同曝气方式下启动CANON及其遭到延时曝气破坏后的恢复.结果表明：R1和R2分别在第21天、27天成功启动CANON.进行延时曝气破坏后，在只改变HRT与增加运行周期的条件下，R1和R2分别经过25 d、33 d成功恢复CANON.最终R1和R2的总氮去除率分别为84.32%、73.62%.在SBR中可以通过同时亚硝化/厌氧氨氧化和交替亚硝化/厌氧氨氧化两种途径提高总氮去除率，R1中两者所占比例分别为24.7%、58.54%(第86天). R1内亚硝化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)具有较高的活性，硝化细菌(NOB)被抑制或淘洗得较为彻底.间歇曝气在节省运行时间的同时可以稳定实现较高的总氮去除率.

摘要:影响A²/O工艺运行的参数有许多，这些因素相互联系、相互作用，影响工艺效率.为了弥补控制单一变量法或者设计正交试验法的不足，综合考察多种运行参数对工艺运行效果的影响，建立了基于遗传算法进行全局寻优的神经网络模型(GA-ANN模型)，并应用于某城市污水处理厂A²/O工艺的运行优化.获得该厂调试运行期间154组有效监测数据后，随机选取2/3的数据用于GA-ANN模型的求解，1/3的数据用于模型的检验，对工艺运行参数进行优化，得到最佳运行参数组合.结果显示, 建立基于遗传算法的神经网络模型用于A²/O工艺运行参数的优化是可行的，可以为污水处理厂运行参数的设置提供理论参考，对调试工作、提高工艺运行效率具有一定的实际指导意义.

摘要:滚动轴承振动信号中包含了大量轴承运行状态信息，但是由于振动信号具有非线性和非平稳性的特点，难以充分提取振动信号中的故障特征，导致现有基于模式识别的轴承故障诊断方法的故障识别准确率较低.为了提高滚动轴承故障识别的准确率，提出了一种基于集合经验模态分解-排列熵(EEMD-PE)特征提取与多分类相关向量机(M-RVM)相结合的轴承故障诊断方法.首先，该方法利用EEMD对非线性和非平稳信号的自适应分解能力，将轴承故障信号分解为一组包含故障特征的本征模态函数(IMFs).然后，利用排列熵提取由EEMD分解得到的IMFs中的故障特征，并组成特征向量.最后，采用EEMD-PE对不同故障状态下的训练样本集进行特征提取，组成特征向量集对M-RVM分类器进行建模，以概率输出的形式实现对滚动轴承的故障诊断.实验结果表明：EEMD-PE特征提取方法能够对滚动轴承振动信号的故障特征进行有效提取，M-RVM能够对故障滚动轴承振动信号包含的故障特征进行识别.与现有轴承故障诊断方法相比较，所提出的方法能够提高故障识别准确率，达到99.58%.

摘要:为研究以距离为观测量的主从式无人水面航行器(unmanned surface vehicle, USV)协同定位系统在不同运动状态下的定位性能问题，建立一种新的协同坐标系，并在该坐标系中推导主从USV运动模型，以主从USV相对距离为观测量分析主从式USV协同定位系统的可观测性及可观测度.同时，针对不可观测路径，提出通过改变控制输入的方法以达到提高系统可观测度的目的.通过MATLAB仿真实验与水面舰艇实验, 结果表明:在不同情况下，通过调整控制输入的方法改变系统的可观测度是有效的；利用所提出的分析方法可以反映协同定位系统的定位性能, 验证了所得结论及方法的有效性.

摘要:为提高航天器系统飞行可靠性，研究角速度信息不可测量的刚体航天器有限时间姿态跟踪控制, 将姿态导数信息作为未知状态，设计基于改进自适应超螺旋滑模的状态观测器，避免未知状态导数上界需要已知的约束，将姿态运动方程进行扩维，在有限时间内实现对未知角速度估计.同时考虑环境干扰和模型不确定，设计新的有限时间干扰观测器，结合连续自适应方法实现对系统综合不确定上界的估计.在此基础上，基于终端滑模技术，设计有限时间连续姿态跟踪控制器，较好地减小了控制输入抖振，并采用Lyapunov理论证明了观测器和控制器的有限时间稳定性.最后仿真结果说明了所提方法的有效性.

摘要:针对高精度三浮陀螺用半球型动压气体轴承陀螺电机的启停寿命问题，对半球型动压气体轴承的设计理论以及保证轴承在电机工况下能可靠启停的一些关键技术进行研究.其中轴承间隙和螺旋槽结构参数是影响轴承可靠启停以及其力学性能的关键因素, 将螺旋槽结构参数作为变量，通过改变变量参数来分析轴承力学指标的变化趋势，得出螺旋槽各关键参数与轴承刚度的关系曲线；通过有限元法仿真分析并校核了电机在工况下轴承的稳定性，证明了轴承间隙参数设计合理.在此基础上研制了半球型动压气体轴承陀螺电机样机，并进行专项的电机启停寿命试验，启停次数满足陀螺不少于3 000次指标要求，满足高精度三浮陀螺的使用要求.

摘要:为实现飞翼无人机的机动飞行，以带有流体矢量方向舵的飞翼无人机为设计对象，采用非线性设计方法设计了控制器，并进行飞行验证.针对飞翼无人机的机动飞行控制存在各种耦合和扰动的特点，设计内环线性化解耦以消除已知不利的耦合项，外环反步跟踪方法进行航迹跟踪的控制律结构，证明了该控制结构的稳定性.同传统反步控制方法相比，该控制器增加了内环解耦结构，并在控制结构中保留气动阻尼项，使得线性化后的系统为弱非线性系统.该结构不仅可以降低外环控制器设计的保守性，而且便于工程实现.仿真和飞行试验表明，该控制方案是有效的.

摘要:针对潜油柱塞泵无法使用传统地面示功图方法进行故障诊断的问题，提出了一种适用于该抽油机的故障诊断方法.该方法首先利用多变异位自适应遗传算法(MMAGA)对RBF神经网络进行参数寻优，然后从潜油直线电机的运行参数和油井井口的仪表参数等综合数据中，提取出反映油泵运行状态的特征参数，并将其作为故障诊断模型的输入向量，从而实现潜油柱塞泵故障工况的诊断.结果表明: MMAGA-RBF故障诊断方法能够在较少的训练样本下达到较高的综合诊断准确率, 在训练样本集达到1 000组以上时, 其综合误判率可低于4%, 相对于普通遗传算法优化的模型, 其泛化能力更强. MMAGA-RBF故障诊断方法符合潜油柱塞泵的工况特点, 能够达到其综合诊断准确率的要求.

摘要:针对近水面海浪干扰下水下自主航行器(AUV)的深度跟踪及姿态控制问题，提出一种基于非线性降维状态观测器(ROSO)的预测控制.通过非奇异坐标变换实现AUV垂直面运动非线性模型的状态估计，并将状态估计结果用于预测控制及其预测模型的在线线性化过程中，在仿真实验中对ROSO与全维状态观测器(FOSO)的状态估计结果进行对比，同时也对比了所提出的基于在线线性化的预测控制(PC-NMOL)与现有的非线性预测控制(NPC)的控制效果.仿真结果证明了所提出的方法可以得到精确的状态估计，且具有动态响应快，对外部扰动鲁棒性强的特点.

摘要:捷联惯导系统在动基座罗经对准中需要计程仪提供速度，然而计程仪(位于船底部)和捷联惯导系统(位于罗经室)之间存在的外杆臂效应使得计程仪提供的速度存在误差.为分析外杆臂效应对动基座罗经对准性能的影响，推导了船舶纵摇、横摇、转弯情况下，外杆臂效应导致的速度误差表达式，同时，建立了速度误差与罗经对准误差角之间的关系，进一步推得外杆臂效应速度误差对于罗经对准的影响.理论分析与仿真表明：外杆臂效应会引起罗经对准水平和方位对准误差，该误差与摇摆和转弯的幅度，外杆臂的长度构成递增关系.

摘要:为补偿结构光三维测量过程中的非线性gamma误差，提出基于相位偏移的gamma误差矫正算法，对三维结构光视觉测量与重构技术进行了研究.首先，对结构光测量的基本原理和基于正弦条纹光栅的结构光测量方法做了介绍；其次研究了基于相位偏移方法的gamma矫正方法，通过实验对矫正方法的有效性进行了验证；最后通过三维重构实验得到被测量的物体矫正前后的三维重构图像，并且对其进行分析对比.实验结果表明，设计的矫正算法有效降低了三维测量中gamma畸变造成的相位误差的均方根值，提高了测量精度，具有实用价值.