摘要:山区大跨度斜拉桥结构组成复杂,在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性,结构稳定问题突出,为此,以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景,基于极值点失稳理论,考虑结构几何与材料双重非线性,进行稳定极限承载力分析,研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响,进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明:几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小,大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加,主梁弹塑性区逐渐发展,先后出现了受拉、受压塑性区,形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下,计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。

摘要:为研究混合料级配变异与路用性能的关系,预测沥青混合料的路用性能,构建了典型的沥青混合料级配变异模式,提出筛余特征参数来表征混合料的级配变异特征,并使用SPSS软件对混合料的结构参数与路用性能进行相关性分析,建立了沥青混合料路用性能预测方法,以沥青混合料结构参数为中介,通过回归分析建立变异级配筛余特征参数与路用性能指标的关系方程,并确定了各路用性能指标值的合格标准。通过试验进行了沥青混合料路用性能预测方法的验证,结果表明,该方法对马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比、蠕变速率、残留稳定度的预测与实际结果符合较好。可据此实现对沥青混合料变异级配的部分路用性能结果的预测,在不影响施工进程的条件下实现快速调整施工配合比,保证了沥青混合料的路用性能。

摘要:正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节的疲劳应力为控制指标,提出变厚度横隔板、双内隔板及横隔板与纵肋连接处反向圆弧切口等降低疲劳应力的构造形式,经过有限元计算,结果表明:变厚度横隔板和双内隔板分别对弧形开口处和焊缝端部的疲劳有明显的改善效果；反向圆弧切口可以使几何线性更加平顺,降低由于几何不连续导致的应力集中,可以显著降低上述两类疲劳细节的疲劳应力。

摘要:为提高凝灰岩机制砂混凝土的抗开裂性能,以机制砂掺配比例和石粉含量为主要影响因素,提出了基于钢环约束试验的混凝土开裂风险量化评估方法。同时,对凝灰岩机制砂混凝土的工作性能、力学性能、抗渗性能以及抗硫酸盐侵蚀性能进行了系统研究。试验结果表明:对于全机制砂混凝土,在5%石粉含量（质量分数）时其工作性和强度最佳；随着石粉含量的增加,抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗性能逐渐降低,且干缩和开裂的可能性增大。对于天然砂与机制砂混掺的混凝土,随着天然砂掺配比例的增大,混凝土的力学性能逐渐降低；在30%天然砂质量掺配比例下,具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗性能。全机制砂混凝土虽然在工作性方面不如全天然砂混凝土,但在强度和抗裂性能上都更优异,用机制砂去取代天然砂能得到更好的效益,但同时应当严格控制石粉含量的限值(质量分数不宜大于7%)。30%天然砂质量掺配比例下,天然砂与凝灰岩机制砂混合使用时,混凝土综合性能最佳。

摘要:为解决山区路段追尾事故频发的问题,基于交通冲突技术对弯坡组合路段车辆追尾事故风险进行评估,并对追尾冲突的影响因素进行识别。通过无人机航拍、雷达测速等调查手段对车辆轨迹与交通流数据进行采集。传统碰撞时间（time to collision,TTC）计算方法尚未对弯坡组合路段线形特征充分考虑,根据弯坡组合路段各组成部分（圆曲线、缓和曲线与直线路段）的道路线形与车辆运行特征,对车辆追尾TTC进行修正,根据冲突时间累积分布曲线得出严重、一般、轻微与潜在追尾冲突的划分阈值,分别为1.23、2.59、3.50、4.0 s。分别构建圆曲线、缓和曲线与直线路段追尾冲突影响因素识别树结构,并通过有序Logistic模型分析各因素对追尾冲突严重性的影响。结果表明:交通量的增加、大型车辆的混入、车辆行驶速度与加速度的提高会促进冲突的产生以及严重程度的增加；交通流特征指标对各路段追尾冲突的影响存在效果差异；圆曲线路段车辆入弯与出弯方向及内侧与外侧弯道之间的追尾冲突无显著差异；而在缓和曲线与直线路段存在差异。研究结果能够帮助追尾事故的主动安全防控、实时预测,并改善弯道路段的行车安全。

摘要:为研究多梁式钢板组合梁桥应对非对称极端作用的体系非线性冗余性能,沿着结构的传力路径和体系的再平衡过程,辨识了体系承载的3种弯曲失效模式,推导了体系弹性分配和塑性再分配能力的定量评价新指标,建立了考虑承载机制经时变异性的时变体系冗余性评估方法。基于MATLAB/OpenSEES编制了单元纤维的时变演化参数组管理程序,研究了材料劣化对体系再平衡和内力重分配性能的影响规律；采用数值增量算法,开展了结构在非对称荷载下的弹塑性全过程分析,并通过与构件-体系层次的破坏性试验对比验证了数值模型的准确性,进而建立了基于纤维宏单元的时变体系非线性冗余数值模拟方法。研究结果表明:材料劣化会导致体系从多梁协同承载机制向单梁承载机制转换,并引起构件延性、体系冗余性和可靠性发生不同程度的退化；更适应现场快速装配需求的少主梁或少横联形式容易在服役年限出现构件安全性和体系冗余性不足的情况。主梁、中部横联和端部横联的失效对体系承载性能影响较大,为钢板组合梁桥的关键构件,其他横联的敏感性较低,为非关键构件。

摘要:为研究地震作用下不同位置和数量的拉筋带对土工格室挡墙稳定性的影响,借助FLAC^3D软件,建立土工格室挡墙支护边坡数值模型,并采用振动台试验结果对数值模型进行验证,采用标定后的数值模型,系统研究了不同位置和数量的拉筋带对于边坡动力响应的影响。研究结果表明:不同布设方案下,格室约束围压沿墙高表现为“增加-减小”的两段形态；拉筋带布设位置不同,位移沿墙高分布形态不同；水平峰值加速度沿墙高呈“增加-减小-增加”的三段形态,最大值出现在坡顶处；坡顶沉降自坡肩向坡体深处呈先增加后减小的“V”型分布,最大值出现在墙体与坡面交界处；布设两层、3层和4层拉筋带时,其最优位置依次为（H/3,H）、（0,H/3,H）、（0,H/3,H/4,H）；随着拉筋带数量的增加,边坡塑性区增大,但墙面永久水平位移、水平峰值加速度和坡顶沉降逐渐减小；拉筋带位置处格室约束围压和水平峰值加速度,自墙面向坡体延伸均呈先增大后减小的“人”字形分布,最大值出现在墙体与坡体交界处,墙面加速度小于墙体加速度,格室及其填料对于加速度的传播具有一定的衰减作用。该研究结果对于地震作用下土工格室柔性挡墙的抗震设计具有一定的指导作用。

摘要:为研究采样尺寸、采样间距对高陡斜坡岩体结构面粗糙度评价结果的影响,选取藏东南某铁路察达车站工点左岸高陡岩质斜坡为研究区,提出采用无人机多角度贴近摄影测量技术获取毫米级点云数据以建立研究区斜坡岩体高精度三维模型,并从中选取典型区域裁剪出带有点云信息的27条面状结构面,使用Delaunay三角化原理对结构面进行网格化重建。基于此,提出一种采用点云拟合平面代替RS表征法中垂直投影平面的新方法,并研究结构面粗糙度在不同采样尺寸、采样间距下的变化规律,结果表明:不同三角剖分方式对RS表征值影响较小；结构面粗糙度具有尺寸效应与间距效应,其粗糙度表征值随结构面尺寸的增加逐渐趋于稳定,随结构面采样间距增大逐渐减小；部分存在尺寸效应的结构面存在“假有效采样尺寸”与“真有效采样尺寸”。在进行粗糙度评价时应确保所得有效采样尺寸为“真有效采样尺寸”。

摘要:为实现能实时、高效、准确地利用现有的车牌识别数据掌握路网交通状态,并精准实施道路交通网络控制措施,基于道路交叉口车牌识别系统数据,依据基于平均最短路径长度的拥堵指标衡量路网运行状态,使用K-means聚类算法进行分类,依据谱距离指标和拥堵指标分类不同时段的网络剩余供给能力。在此基础上,依据实时的道路交通数据,计算拥堵指标,可得到实时道路网络剩余供给能力分级。针对分级后的实时道路网络的实际剩余供给能力,设计不同的网络交通管控方案,能有效缓解交通拥堵。以长沙市五一广场局域道路网络为实例,研究结果表明:城市道路网络状态全天可以分为4种类型,拥堵指标为1.522、1.823、2.207、3.069,分别对应路网剩余供给能力良好、一般、较差和极差。该网络早晚高峰时段路网剩余供给能力多处于较差状态,并且晚高峰时路网有可能处于剩余供给能力极差状态。相比于工作日,在周末的高峰时段,路网剩余供给能力表现较为良好。采取针对性交通管控措施后,经仿真验证表明拥挤路径社会总成本下降5%以上。

摘要:为了实现全寿命周期内钢-混凝土组合梁中栓钉连接件滑移量的精确计算,开展栓钉连接件在任意疲劳循环次数下的荷载-滑移计算模型研究。设计并制作了11个栓钉推出试件进行了静力滑移量试验、疲劳滑移量试验及剩余滑移量试验。通过试验结果分析了栓钉连接件在疲劳及静力作用下全过程的滑移量增长和分布特征。在单调荷载作用下,基于统计数据建立了考虑极限滑移量的指数型栓钉荷载-滑移模型。在此基础上,考虑疲劳损伤对栓钉直径及滑移量折减,同时计入栓钉连接件滑移量的累积增长和其自身承载力退化,建立了在任意次数疲劳荷载作用下,栓钉连接件全过程荷载-滑移计算模型,并通过试验值进行验证。结果表明:栓钉连接件的滑移量可分为疲劳加载过程中的累积滑移量和疲劳加载后的剩余滑移量。在疲劳加载过程中,栓钉累积滑移量呈“快速-缓慢-急速”的三阶段增长。在疲劳加载后栓钉剩余滑移量和总滑移量均随着疲劳循环次数增加而减少,说明栓钉疲劳损伤的增加导致其整体变形性能逐渐变差。所提出的栓钉全过程荷载-滑移计算模型的计算值与试验值吻合良好。

摘要:为探究风沙地区铁路路堑流场中的湍流-沙颗粒运动特性,针对性地优化设计防护措施的结构参数,对某铁路路堑流场进行了数值模拟分析。基于欧拉-拉格朗日框架建立了LES-DPM三维湍流流场模型,研究路堑在风沙地貌下的风沙流特性及沙颗粒运动规律,并根据其风沙运动特点设计单排挡沙墙和双排挡沙墙两种类型的风沙防护措施,同时通过对不同距离、不同排列方式的流场特征和防沙效果进行对比获取最优的风沙防护措施设计参数。研究结果表明:路堑结构因下凹结构导致堑内出现大量小尺度马蹄涡,钢轨附近多为破碎的低速涡团,湍流结构复杂；钢轨附近风速均小于3.6 m/s,移动沙粒易受逆压梯度影响及紊流作用向路堑内沉降；由于路堑流场的沙埋风险大大增加,对比发现,将高度2 m的挡沙墙布置在迎风侧距路堑20 m可获得最佳的防护效果,大部分颗粒被阻隔在挡沙墙前,越过挡沙墙的颗粒大多沉降在其后回流区内,且粒径均小于0.125 mm；同时发现,当采用前低后高的双排挡沙墙(2 m/3 m)可以进一步增加低速回流区范围并减少运动至路堑内的颗粒数量,提高防护效果。

摘要:为了研究单井降水对邻近管线的影响,基于Kerr地基模型结合两阶段法提出了一种单井降水引起邻近管线竖向变形的计算方法。在第一阶段采用有效应力原理与Dupuit假定计算出降水引起邻近管线受到的附加应力,第二阶段将管线视作搁置在三参数Kerr地基上Euler-Bernoulli梁,以此模拟管线与土的相互作用进而推导出管线的竖向位移。通过与原位降水试验及Winkler模型的结果进行对比,验证了所提方法的准确性,并进一步分析了土体弹性模量、渗透系数、管-井间距以及水位降深变化对管线竖向位移的影响。分析结果表明:所采用的Kerr地基模型考虑了土体变形的连续性,相比Winkler地基模型更具优越性；土体渗透系数及管-井间距对管线变形影响较小,而土体弹性模量与降水井内水位降深影响较大；土体弹性模量减小、水位降深增大均导致管线变形明显增大,且易引起管线位移超过允许值,应针对相应因素采取防控措施。

摘要:为了得到九度地震区典型高速铁路简支梁合理减隔震体系,提出了一种桥址区地震危险性贡献参数分析方法,运用核密度估计理论推导了一种桥梁地震易损性计算方法,建立一种基于地震风险评估的铁路桥梁抗震分析方法。以渝昆高铁九度地震区典型32 m预应力混凝土简支梁为研究对象,选取5种组合减隔震体系作为比选对象,运用基于地震风险的桥梁抗震分析方法,全面评估了5种减隔震体系的适应性。结果表明:采用双曲面减隔震支座+榫形金属减震耗能装置+钢防落梁组合减震方案时,桥墩和支座的地震损伤风险发生概率可分别控制在6%和3%以内,方案可有效提高桥墩抗震性能,耗散地震能量,减少桩基地震力,同时可以有效限制主梁位移,防止发生落梁震害,实现了九度地震区高速铁路32 m简支梁桥抗震设计,可为今后强震区类似桥梁抗震分析提供依据。

摘要:为探究膨胀土的抗拉强度及破坏特征演化规律,完整描述其拉伸破坏特性,通过试验验证巴西劈裂试验在膨胀土试样抗拉强度测定中的适用性,并在此基础上较为系统地探讨含水率和干密度对膨胀土抗拉强度及加载过程中能量演变的影响。结果表明:巴西劈裂试验对试验范围内的重塑膨胀土样具有较好适用性；试样抗拉强度随含水率升高而减小,且干密度越大减幅越大,随初始干密度增加而增大,且含水率越高增幅越小；膨胀土试样的破坏能与抗拉强度具有类似的变化趋势,但存在一“临界含水率”使得破坏能随含水率增加近似呈现双线性降低趋势,且该“临界含水率”随试样初始干密度的增加而增大。研究结果拓展了巴西劈裂试验的应用范围,并得到了将能量指标作为土体抗破坏能力辅助指标的工程启示。

摘要:为研究航行状态下舰船混合电场的产生机理及变化规律,基于电化学原理及流体动力学相关理论,分析湍流流场、舰船电场等多物理场耦合建模理论基础,结合轴频电场中舰船轴系机械结构等效电路电阻变化规律,最终采用边界元法建立湍流介质条件下潜艇腐蚀混合电场模型,分析不同螺旋桨转速及介质流速下舰船静电场及轴频电场变化规律。结果表明:螺旋桨转速由0 r/s增长至1、2、3、4 r/s时,螺旋桨正下方2B(B为船宽)处舰船混合电场幅值依次增长了66.5%、13%、3.7%、1.19%,且混合电场频率与螺旋桨转速一致。该模型对分析运动状态下舰船电场变化规律提供了理论参考。

摘要:为了解决传统运算放大器在物联网系统等低功耗应用中转换速率较低和增益带宽积较小的问题,设计了一种新型的AB类运算放大器。提出了基于差分对管的电流复用技术,将输入晶体管产生的差分电流再次利用,提高了电路的输出电流,获得了更高的转换速率、增益带宽积和直流增益。此外,结合了基于自适应偏置电路的AB类输入级和局部共模反馈电路,使得运算放大器输出级的动态电流摆脱了静态电流的限制,以较小的静态电流获得了较大的动态电流,进一步提升了电路的关键性能参数。基于180 nm CMOS工艺,对运算放大器进行设计和验证。仿真结果表明:在70 pF的负载电容下,正负转换速率分别为23.55 V/μs和-31.47 V/μs,增益带宽积为2.38 MHz,直流增益为63 dB,静态功耗仅为23 μW。与传统的AB类运算放大器相比,所提出的电路在实现低功耗的同时具有更高的转换速率、增益带宽积和直流增益,适用于模数转换器和电源管理等低功耗电路系统。