基于自适应乘法正则化的结构随机激励识别

针对结构随机激励识别存在的激励位置未知以及重构效率偏低问题,本文提出了一种基于自适应乘法正则化的结构随机激励识别方法。该方法无需依赖于激励位置的先验信息,仅通过结构响应即可实现激励的准确定位和高效重构。首先,利用不同响应功率谱之间的传递特性来计算任意指定激励位置的定位误差,进而通过最小化定位误差来识别目标激励位置;在此基础上,借助自适应乘性正则化方法,定义全局正则化项来构造新的重构优化函数;然后,引入广义迭代加权最小二乘算法对优化函数进行求解,从而实现了结构随机激励识别;最后通过数值算例验证了所提方法的有效性。结果表明：所提方法能够精准的定位结构随机激励位置,且在与Tikhonov方法重构精度相似的基础上,提高了识别效率约15倍,同时具备良好的抗噪能力,为结构外部作用效应的获取提供了一种新思路。     

突变风与列车风耦合气动载荷下风屏障的强度分析

自然风与列车风的耦合气动作用是铁路风屏障产生弯曲、扭转等变形的主要原因。建立了列车-风屏障耦合的三维气动仿真模型,对风屏障在突变风与列车风耦合作用下压力分布规律进行了分析。建立了风屏障固体结构分析模型,对风屏障进行了模态分析,采用流固耦合的方法分析了风屏障在不同工况下的应力及变形量,据此对风屏障进行了强度校核。结果表明：风屏障自振频率最小为6.11Hz,风屏障自振频率与列车风的振动频率相差较多,不会产生共振现象。在突变风与列车风耦合下,突变风的作用效果对风屏障的位移以及应力变化起决定性作用。在1.59s时,风屏障在突变风与列车风耦合作用下产生最大位移,其中最大负位移达到1.42mm,最大正位移达到0.605mm。H型钢立柱产生最大的Mises应力,达到83.79Mpa,比列车风单独作用时增加了152.8%。可见突变风与列车风耦合会加剧风屏障的动力响应。     

岩溶区铁路列车荷载对新建下穿隧道动力响应规律

在岩溶地区,列车振动荷载已成为引起铁路周边地表岩溶塌陷的重要影响因素。为研究新建地铁隧道在岩溶地层中开挖时,列车荷载对隧道、地表及地层的动位移和动应力响应,以贵阳地铁3号线下穿川黔铁路为背景,通过有限元软件建模计算了在最不利围岩和列车动载条件下,隧道拱顶无溶洞、有溶洞和溶洞注浆3种工况的动力响应规律进行对比分析。结果表明：在列车动荷载作用下,溶洞存在及对其注浆加固对地表位移动力响应的影响范围大致为3.3倍洞径以内,有溶洞时地表最大瞬时沉降发生在路基中线与隧道中线交叉处,为2.74 mm,而对其注浆加固后此处的沉降为2.16 mm,减小了21.2%;对溶洞进行注浆加固后隧道支护结构产生了相对更大动力响应,最大瞬时位移和主应力均发生在隧道拱顶,分别为-1.41 mm和-0.36 MPa;地层竖向应力从地表到隧道拱顶衰减最明显的是有溶洞的情况,从-0.076 6 MPa衰减到-0.008 4 MPa,衰减率为89.03%。可见,对铁路与隧道之间的地层溶洞注浆加固后,在保证新建隧道安全的情况下,明显改善降低了列车动载引起的地表瞬时沉降。     

基于LBM-DEM方法的泥浆过滤微观过程

在各类工程中产生了大量的高含水率废弃泥浆,过滤分离技术逐渐应用于泥浆的快速减量化中。为明确泥浆过滤的微观过程及堵塞机理,建立并验证了利用格子玻尔兹曼方法-离散单元法(Lattice Boltzmann method-discrete element method, LBM-DEM)模拟泥浆过滤。采用LBM-DEM方法模拟了多类条件下泥浆的过滤,包括不同泥浆含水率、过滤介质孔径、过滤压力及絮团性质。实验结果表明：泥浆在过滤过程中,过滤介质先作为主要的过滤单元,颗粒(或絮团)不断堵塞在过滤介质中或发生流失,当过滤介质完全堵塞后,颗粒(或絮团)不再发生流失,逐渐堆积在过滤介质表面,随着过滤的进行,泥皮逐渐累积增厚;堵塞完成的过滤介质及不断增厚的泥皮的组合体成为新的过滤系统。泥皮的渗透系数决定了新过滤系统的渗透能力,是影响泥浆过滤脱水的主要因素。LBM-DEM新方法的建立为研究及优化泥浆过滤效率提供了借鉴以及新的思路。     

多工况载荷作用下脐带缆终端承载能力计算研究

脐带缆终端是水下脐带缆关键的硬件设备,其在深海环境承受载荷复杂恶劣,对连接系统的承载能力提出了更高的要求。以南海某气田使用深水脐带缆终端为研究对象,基于国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)和挪威船级社(Der Norske Veritas, DNV)相关标准,对脐带缆终端外结构部件按弹-塑性和纯弹性应力分析方法建立有限元模型并进行数值分析,得到其在生产工况下的轴向载荷能力、剪切载荷能力、弯矩能力和扭矩能力,并分析了不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力的影响。分析结果表明：正常生产工况下计算所得承载能力均满足相关标准评价指标;不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力影响不同;与两点提升吊装方案相比,四点提升吊装方案更不容易产生应力集中,满足安全强度要求。研究成果可为脐带缆终端设计和现场应用提供理论基础和技术参考。     

荷载与锂渣掺量对混凝土氯离子扩散性与气体渗透性的影响

为探讨不同压应力与锂渣掺量对混凝土氯离子电通量和气体渗透系数的影响,制作了3种不同水胶比、4种锂渣掺量的混凝土试件,并对试件分别施加极限压荷载的10%、30%、50%作为持续压应力,进行氯离子扩散性和气体渗透性试验。结果表明:混凝土的气体渗透系数、氯离子电通量与锂渣掺量、压应力比之间存在明显的相关性。氯离子电通量随着锂渣掺量的增加而减少,随着压应力比的增大而增大。气体渗透系数随着锂渣掺量的增加而增加,随着压应力比的增大而增大。综合考虑电通量与气体渗透系数,C20、C30、C40混凝土最优掺量分别为15％、20％、15％。     

嵌岩桩竖向承载性能试验研究进展

随着城市规模的不断扩大,高层、超高层建筑物及大型桥梁的建设需求,桩基础逐渐向大直径、深埋深的方向发展。嵌岩桩是目前城市建设中经常遇到的桩型,有效确定嵌岩桩的竖向承载力并厘清其竖向荷载传递机制,是实现嵌岩桩安全、可靠使用的前提和保障。充分掌握嵌岩桩承载性能的前提是明确基桩的竖向承载力特征值,从宏观上得到基桩的荷载传递性状、桩-土-岩相互作用规律及桩受荷后的破坏模式。掌握嵌岩桩的破坏模式和荷载传递规律对深入认识嵌岩桩承载性能具有重要的意义。为此,从嵌岩桩的荷载传递规律、破坏模式、承载特性和影响承载特性的主要因素等4个方面对嵌岩桩承载性能的研究现状进行梳理,归纳和评述了嵌岩桩荷载传递特性及破坏特征的最新研究进展,总结了嵌岩桩承载性能现场试验和室内试验的研究进程,详细分析了影响嵌岩桩竖向承载性能的主要因素,讨论了现阶段嵌岩桩承载性能研究工作的不足之处,并针对研究的不完备提出相应的建议和研究方向。     

基于MST-改进PSO的电-气-热综合能源系统负荷恢复策略

以往故障恢复的研究大多集中在配电网方面且恢复目标仅为单一的负荷恢复量,未考虑资源成本以及能源消耗的 环境保护成本等。对此,本文提出了一种多侧协调优化的多目标负荷恢复策略,该方法不仅实现了网络的重构、较高等级负荷的优先恢复,还实现了系统运行成本最优。在系统发生故障后,分两阶段进行恢复：首先,使用最小生成树对系统结构进行改造,实现系统网络的重构,形成可恢复负荷的最终区域;然后,综合考虑源侧资源购买成本、用户侧切负荷补偿成本以及碳排放环保成本等,构建优化目标函数,使用改进粒子群算法对其进行求解,得到最终恢复方案。通过33节点配电网、14节点气网和6节点热网测试系统仿真,验证了该负荷恢复策略的有效性。     

热-湿-应力耦合作用下框架锚杆支撑的边坡冻融特性分析

为探究季冻区框锚支护边坡的冻融规律,根据传热传质理论,给出了土体在冻融过程中温度场、水分场和应力场的数学模型方程,使用有限差分法对温度场和水分场进行分析,在每个时间步长内使用有限单元法对应力场进行分析。同时,针对土体与结构的协同作用,提出了零宽度四节点单元作为二者的联结单元,来体现二者的联结关系。基于MATLAB软件平台编制了计算程序,并结合室外试验验证了程序的可靠性。结果表明：边坡顶部受温度影响较大,地表温度在冻结和融化时对土体最大影响深度分别是2.0m和1.5m;冻结时的剪应力大约是融化时的2.5倍,在坡面上分布较均匀,边坡处于稳定状态;融化时的剪应力在坡脚处出现应力集中,在融化区和未融化区交界面发生剪应力突变,边坡处于不稳定状态;3种工况下冻结时锚杆轴力最大,大约是初始工况的2.4~2.5倍,融化时锚杆留有残余轴力,大约是初始工况的1.1~1.3倍,表明冻融过程中的冻胀变形对锚杆内力影响较大,一旦超过其抗拉极限,就会发生锚杆被拔出的现象致使防护失效,边坡失稳。因此由冻结引起的变形会对锚杆内力产生不可忽略的影响,此类边坡工程中需要加以重视。     

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征,科学评价采空区稳定性,有效防控地表塌陷灾害,以济南市顿丘铁矿老采空区为工程背景,研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探,获得采空区的平面及层位分布,构建老采空区三维地质模型,实现采空区赋存特征的立体展现;采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明：顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4 992.5 m²;采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,层数为2～4层,埋深为38～152 m,厚度为1.6～45.7 m,其中,纯空区最大厚度为10.8 m; 2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差,存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。