基于土体硬化模型的紧邻铁路基坑变形分析

研究目的:控制紧邻铁路运营线的深大基坑变形,是保证既有铁路安全运营的关键。在基坑数值分析中,其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。本文利用反分析的手段,通过将计算结果与现场监测数据进行对比分析,初步确定本工程采用的土体本构模型中主要岩土参数的数值,该方法对类似工程有一定的借鉴意义。研究结论:(1)利用反分析的手段,得出了本工程土体硬化模型高级刚度参数与土体压缩模量Es(0.1~0.2)的经验关系;(2)利用得到的参数,计算了基坑开挖引起的地面沉降量及围护桩弯矩值,与现场监测值及理正基坑计算结果吻合较好,目前该基坑工程已经完工,基坑围护结构保证了既有铁路安全运营的要求。(3)利用本文提出的反分析方法,通过土体压缩模量得到土体硬化模型高级刚度参数,对分析敏感环境条件下的基坑工程具有一定的参考价值。     

深圳填海场地基坑设计参数反分析研究

深圳填海场地受地质条件以及土体不确定性的影响较大,其土层参数难以确定。结合深港西部通道深基坑工程,根据实测的支护结构内力和变形,反演出地基土层的土体变形模量、地基系数的比例系数和综合等效内摩擦角。结果表明,反分析方法原理简单,计算快捷,结果精确,可以更好地应用于后续基坑工程变形预测分析。反演得到的土工参数可以用于设计。     

基于免疫多输出支持向量回归算法的隧道工程位移反分析新方法

智能位移反分析作为计算模型参数辨识的一种方法在隧道工程中得到了广泛应用,鉴于现阶段智能位移反分析方法存在的主要问题,在一维支持向量回归算法的基础上,引入多输出的损失函数,建立了隧道工程围岩位移反分析的多输出支持向量回归(MSVR)模型,该模型将多个输出变量统一建模,解决了位移变量间的相关性问题,并引入免疫克隆选择算法(...     

铁路大体积混凝土热学参数反分析研究

系统介绍了大体积混凝土热学参数反分析方法,基于瞬态温度场有限元理论和"蚁群"算法理论,建立了高建铁路墩身施工期热学参数反分析模型,并利用数值模拟获得了与实际接近的计算结果。运用"蚁群"算法可以在形成的离散解空间进行多宗量参数同时反演,该方法具有良好的计算精度和稳定性。     

基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析

随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战.利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法.采用文献算例对该方法进行验证,并与不同反演方法进行对比.研究结果表明:1)MEC-BP神经网络对多工况水平位移的反演分析结果与文献结果基本一致,验证了该方法的有效性和实用性;2)MEC-BP神经网络的收敛速度快于遗传神经网络(GA-BP),其反演结果优于常规BP神经网络、GA-BP方法和修正高斯-牛顿法(G-N);3)采用标量误差函数Ferr进行寻优,可以提高MEC-BP法水平位移反演分析结果的稳定性和准确性.     

软土深基坑工程支护结构设计m值与弯矩反分析

基于实际软土深基坑工程,依据施工各工况实测位移,分别采用单纯形法位移反分析对基坑支护结构设计参数m值和光顺样条法拟合对地下连续墙弯矩进行分析,并判定设计值和预测值之间的相互关系,为设计和施工提供一定的理论依据。根据单纯形法反演得到优化位移与实测位移基本接近,验证了反分析方法的可靠性,对设计参数m值可取其下限来控制基坑的最大变形。根据光顺样条法拟合求得曲率的基础上分别按弹性刚度和短期刚度进行弯矩估算,可得地下连续墙最大弯矩变化规律基本一致,且在基坑开挖初期,地下连续墙弯矩可以通过弹性刚度法估算墙体的弯矩承载力,随着基坑的开挖,地下连续墙弯矩实际更接近于规范短期刚度计算值。     

基于正交试验设计的深基坑岩土力学参数反分析

运用正交试验设计确定了待反演的深基坑岩土力学参数,根据分析确定通过观测点竖向位移来反演土体参数E。按深基坑开挖实际情况,运用有限元方法结合人工神经网络进行力学参数反分析。在网络训练中,提出了一种PSO融合BP的算法。实例证明,通过竖向位移来反演参数E是合理的,采用PSO-BP方法提高了人工神经网络训练速度,收敛更快,其反演结果准确。     

基于GA算法与有限元耦合的岩土力学参数应力反分析方法研究

由于岩土工程的复杂性和不确定性,致使岩土力学参数很难准确获得。位移反分析方法是目前获取岩土力学参数的主流方法。但常规反演算法存在无法跳出局部最优解、易陷入"维数灾难"等缺陷。同时,位移监测具有滞后、测量误差大等缺点,致使反演结果存在不唯一性。针对以上问题,基于非参数统计模型对参数进行灵敏度分析,剔除灵敏度小的参数,有效提高反演效率。并提出岩土力学参数GA算法与有限元耦合应力反分析模型,该模型采用应力反分析方法,克服常规算法反演过程中易陷入局部极优的难题。最后通过实例验证模型的有效性。     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

基于有限元及神经网络的土体参数反分析

针对采用试验得到的土体力学参数进行模拟计算的结果与实测数据偏差较大的问题,应用有限元与BP神经网络相结合的位移反分析方法,把计算的桩体侧向位移作为神经网络的输入,对应的土体力学参数作为网络输出,对神经网络进行训练.训练成功后,再利用现场实测的桩体侧向位移带入训练好的网络进行反分析,从而得到符合实际的土性参数值,结合某深基坑工程,通过实测值与计算值的对比验证了该方法的科学性.     

软土参数反分析方法及其在沉降预测中的应用

沉降预测与控制是当前客运专线设计、施工组织的关键技术,为保证沉降预测的准确程度,必须合理选取计算参数。采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,并结合软土变形的大位移、大应变及渗透固结的特点,建立模拟施工过程的软土路基双重非线性固结分析有限元模型。以实测信息与计算信息的相对残差平方和最小为目标,引入考虑测点观测精度的加权值,建立根据多种测试信息进行参数反分析的目标函数,并采用Monte-Carlo法和可变容差法相结合的优化技术,对目标函数进行约束优化,较好地解决了可变容差法易于陷入局部最优解的难题。通过参数分组、初步试算、综合调整等步骤,建立了分阶段多层次动态施工反分析方法,从而使反分析所得计算参数具有明确的物理意义。实际工程应用表明,参数反分析方法本构关系清楚、物理意义明确,所得计算参数能较好地反映现场的实际情况,可准确预测沉降。     

基于复合地层表征参数的盾构隧道地面沉降预测分析

隧道盾构掘进过程中,复合地层围岩的特殊性质通常难以明确地量化表征,却对地面沉降影响甚大。针对这一问题,引入地层复合指数作为描述复合地层特征复杂程度的表征参数。依托某工程隧道地层组段的多项物理力学参数的数据特征,提出将复合地层变形模量的加权变异系数设置为地层复合指数;应用有限层法理论,分析复合地层中盾构掘进的有效推力、水平位移以及地面沉降的理论计算值与复合指数的关联性;同时,结合盾构掘进贯入度,通过数据拟合得到地层复合指数、贯入度、地面最大沉降值三者之间的关系式。工程实例验证表明,地层复合指数可以有效预测复合地层的盾构隧道地面沉降。     

大跨度中承式铁路拱桥缓冲限位耗能装置研究

为研究适用于大跨度中承式铁路拱桥的限位减震耗能装置,保证高速列车的行车安全。基于弹塑性力学、材料力学等计算理论,建立大跨铁路桥梁缓冲限位耗能装置的简易设计方法,并运用MATLAB软件开发相应的设计软件。以郑万高铁某大跨中承式拱桥为工程背景,开展该桥限位耗能装置的关键设计参数研究,并利用ANSYS建立装置实体有限元模型,分析其力学性能及滞回耗能曲线。研究结果表明:建立的缓冲限位耗能装置简化设计方法正确,设计过程简便;设计的装置能够较好地控制列车牵引制动力引起的梁端位移,满足高速铁路对行车安全的要求。     

基于粒子群—有限差分耦合算法的隧道岩体力学参数反演

基于数值计算的优化反演技术发展受到优化算法特点的制约。FLAC2D在岩土工程专业软件的二次开发平台上,提出仿生智能优化算法—粒子群优化算法（PSO）与有限差分结合（FLAC2D）的耦合算法（PSO-FLAC2D）并编程。在隧道围岩物理力学参数反演应用中,该程序表现出反演参数不限、并行搜索、全局最优及稳定高效的优点,作为一种新的位移反演技术可为同类问题的研究提供借鉴和参考。     

一种新的地铁车辆轮对尺寸在线检测系统

针对地铁车辆轮对尺寸人工测量存在的工作量大且精度低等问题，介绍一种新的基于激光位移法的地铁车辆轮对尺寸在线检测系统。文章描述系统结构组成，给出系统的硬件选型设计和软件模块设计，阐述采用激光位移传感器实现轮缘高、轮缘厚和轮径参数测量的原理。为了验证系统的可用性，进行了现场轮对试验与过车试验，并将测量结果与人工测量进行对比分析，结果表明，该检测系统具有测量准确、一致性好等优点，能够取代现有的人工测量，满足地铁轮对尺寸测量的要求。     

考虑弹塑性结构退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型

基于Bouc-Wen微分滞回模型,提出考虑弹塑性结构刚度退化、强度退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型.在该滞回模型中,弹塑性结构滞同反应的刚度退化程度由与加载历史上最大位移延性相关的参数控制,强度退化规律通过引入基于变形和滞回耗能双参数指标的损伤指数描述,捏拢滑移特征通过增加滑移-锁定单元模拟.滞回模型的控制参数为9个,一般只需调整其中与刚度退化、强度退化和捏拢滑移特征相关的6个参数便可模拟多种形状的滞回曲线.应用该滞回模型对弯曲破坏型和剪切破坏型钢筋混凝土柱抗震试验进行数值仿真,结果表明该滞回模型可较好地模拟不同破坏模式钢筋混凝土构件的滞回曲线.     

基于运营性能的高速铁路大跨度桥梁健康管理探讨

面向我国高速铁路大跨度桥梁结构特点和管养现状,研究提出基于运营性能的高速铁路大跨桥梁健康管理总体思路。通过高速轨检车轨道几何周期巡检结果和有砟道床捣固指数,建立基于灰度理论的捣固指数预测模型,为桥区有砟轨道线路养修提供依据。基于健康监测数据,分别引入ARMA模型、神经网络法及三分之一倍频程谱方法对桥梁结构整体状态实时预警。提出梁端伸缩装置和大吨位支座桥梁关键部位专项监测技术,构建了基于钢轨横向偏移量和伸缩装置疲劳应力变幅的梁端伸缩装置评定方法,以及基于累积位移的支座耐久性预测与评估方法。研发了基于BIM的大跨度桥梁故障预测与健康管理系统,提出了桥梁状态分层分级评估方法,融合多源数据进行历史趋势分析、故障诊断与预测,为实现高速铁路大跨度桥梁健康管理奠定了基础。     

测速传感器的测评研究

提出了一种基于MC68332单片机系统的脉冲式测速传感器的测评的方法.详细论述了对脉冲式速度传感器的速度,脉冲占空比,幅度,相位差各个指标的测评原理,并给出了系统实现.试验表明该方法测评精确,使用简便,能够有效地对测速传感器进行测评.     

考虑应力路径基坑变形计算及支护性能研究

基于半无限大弹性空间在条形荷载作用下应力的Melan解,首先根据基坑开挖过程应力状态的变化,建立基坑开挖问题的平面力学分析模型。利用Duncan-Chang曲线模型中的参数计算方法,推导加载和卸载模量公式,进而结合平面应变问题的物理方程和几何方程,建立平面应变问题的本构方程,得到基坑开挖后土体位移计算方法。然后建立土压力与支护结构位移的正弦和幂函数关系曲线,提出土压力计算方法。最后将理论成果应用于工程实践,将土体位移和土压力的理论值与实测数据进行对比分析。研究结果表明:该计算模型得到的基坑变形位移与实测结果吻合较好,验证了土压力与位移计算方法的合理性,同时由监测数据得到锚索预应力随时间的三阶段变化趋势,以及深层水平位移和坡顶竖向位移的匙形分布特点。     

基于列车动力响应的铁路桥梁损伤诊断方法

以桥梁单元的刚度下降率作为损伤指数,通过列车—桥梁耦合振动理论计算列车动力响应对桥梁损伤指数的灵敏度,并构建立灵敏度矩阵和建灵敏度方程,利用约束优化方法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,实现对桥梁损伤的诊断。应用该方法对1座简支梁桥进行损伤诊断的结果表明:该方法对轨道不平顺不敏感;利用列车车体和转向架的加速度、速度和位移响应均能对桥梁进行准确的损伤诊断,但这3种响应信号中的位移响应最难测量,而且相对于转向架而言,在车体上更容易布置传感器,因此建议优先选用车体加速度和速度响应作为桥梁损伤诊断的输入;该方法既能诊断桥梁单一位置的损伤,也能识别桥梁多个位置的损伤。