堤坝管涌发生的预测方法研究

分析了堤坝管涌发生的机理和影响堤坝管涌发生的重要因素,选取了8个实测指标作为预测依据,建立了距离判别分析模型和支持向量机法的堤坝管涌预测方法,并和神经网络方法进行了对比分析。通过对23个堤防管涌工程实例的研究表明,距离判剐法和支持向量机法预测模型性能良好。基于神经网络核函数和径向基核函数的支持向量机具有更高的预测精度,支持向量机法是解决堤坝管涌预测问题的有效方法,可以在实际中应用。     

基于灰色支持向量机的连续梁桥线形控制研究

随着高速铁路的快速发展以及无砟轨道桥梁的建设要求,对于采用悬臂浇注施工的连续梁桥,对合龙精度以及成桥线形提出了更高的要求,需要对立模标高进行更加可靠的预测.传统的施工控制预测方法很难满足精度的要求,该文提出了通过灰色理论进行数据预处理,然后结合最小二乘支持向量机建立径向基核函数模型,对施工过程中悬臂端预拱度调整值进行预测,并与标准最小二乘支持向量机比较,以某一实际大跨度高速铁路连续梁桥为例,验证了灰色支持向量机应用于连续梁桥施工控制中的可行性和优越性.     

支持向量机在路段行程时间预测中的应用研究

主要探讨支持向量机理论在路段行程时间预测中的应用。具体的方法是,首先将研究路段根据路段交通状态和车辆检测器设置情况进行分段,然后以前几个时段的各个小路段的交通流量、平均速度和车道占有率和整个路段的行程时间为输入,以下一时段的整个路段的行程时间为输出,选取高斯径向基函数作为核函数,建立了基于支持向量机的路段行程时间预测模型,从而探讨支持向量机在路段行程时间预测中的应用效果。最后,利用交通仿真软件的模拟数据进行验证,并与BP神经网络计算结果比较,计算结果的对比表明本文提出的方法预测效果更好。     

路面结冰时间预测方法

通过室内控制试验获取路面结冰相关数据,将温度、风速及降雨量作为输入变量,结冰时间作为输出变量,建立了路面结冰时间的多变量多项式回归预测模型;引入核函数,将路面结冰预测问题转化为高维空间中的线性回归问题,构造了多输入、单输出的支持向量机路面结冰时间预测模型。将预测结果与实测数据进行比较。结果表明,两类方法均能较好地预测路面结冰时间,四次多项式统计模型预测值与实际值的相关性为0.974,支持向量机预测值与实际值相关性为0.99,支持向量机预测结果更精确,表明支持向量机更适用于处理小样本、非线性、维数灾难和局部极小等问题。     

基于线性规划支持向量机的隧道围岩变形预测

支持向量机(SVM)以其良好的学习性能被广泛应用于包括隧道围岩变形在内的时间序列预测,核函数形式对其预测能力有重要影响,故灵活运用核技巧来增强推广性能已成为支持向量机应用研究的一个重要方面.对于标准SVM及最小二乘支持向量机(LS-SVM),由于其核函数必须满足Mercer条件,因而大大限制了核函数选取范围,制约着推广能力的进一步提升.为此引入一种新型的时间序列预测模型--线性规划支持向量机(LP-SVM),因其核函数不必满足Mercer条件,从而为灵活选取核函数提供了方便.将新预测模型应用于岭南高速公路雪家庄隧道围岩变形预测,分析结果表明,在同时采用径向基(RBF)核函数的情况下,LP-SVM与LS-SVM的预测精度非常接近,能够满足工程需要,但由于前者的核函数可以在更大范围内选取,使其预测性能具有更大的提升空间,从而为岩体变形预测提供了一种更具潜力的新途径.     

基于EIC增长的锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命评估

锈蚀和疲劳荷载共同影响下的材料复合损伤机理十分复杂,会显著降低既有钢筋混凝土桥梁的使用寿命。为了能够准确地预测锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命,通过从材料到钢筋混凝土构件的跨尺度分析,提出了一种基于材料失效机理的锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命评估方法。该方法以断裂力学和等效初始裂纹理论为基础,并且可以同时考虑钢筋的不同锈蚀形态。结合锈蚀钢筋的疲劳拉伸试验结果,提出了不同锈蚀水平下的应力集中因子表达式,结果表明随锈蚀率的增长,应力集中因子先增大后减小。然后将局部锈蚀导致的应力集中的影响融入到应力强度因子计算模型中;通过对试验数据进行拟合得到了钢筋疲劳裂纹速率增长分析模型,对该模型从等效初始裂纹尺寸到临界裂纹长度进行积分来实现钢筋混凝土梁的疲劳寿命预测。为了验证本评估方法的有效性,开展了电化学快速锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能试验,试验梁失效形式均为受力主筋的疲劳断裂;采用扫描电子显微镜对疲劳失效后的锈蚀钢筋断口形貌进行了微观分析,对比了不同锈蚀程度下钢筋疲劳裂纹扩展形式的差异。将理论计算结果与本研究试验和已有文献中的试验值进行了比较,二者吻合较好,可为日后钢筋混凝土桥梁的腐蚀疲劳寿命评估提供科学依据。     

基于DAG-SVM的居民出行方式选择模型

提高居民出行方式的预测精度对于评价交通规划方案、交通策略的效果具有重要意义.应用心理学、行为科学的方法分析了出行决策的思维过程,将出行决策过程结构化,建立出行情景库,并采用主成份法分析了影响方式选择的主要因素,作为支持向量机模型的输入.利用统计学习理论分析了支持向量机与神经网络在建模原理上的区别,建立了基于有向无环图-支持向量机(DAG-SVM)的方式选择模型,阐述了模型的具体步骤.通过实验对不同核函数的预测效果进行了评价,并采用网格法和遗传算法进行参数寻优.结果表明,核函数选择径向基函数效果较理想,参数寻优方法上遗传算法比网格法效果更好.通过优化后,DAG-SVM模型的整体预测精度达到了82.3%,比神经网络提高了近9%.但对出租车出行的预测准确率略低于其他方式,这主要由于出租车常被作为特殊情况下的备选方式,其出行规律性相对较差.      

锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

基于掘进参量反演的TBM围岩等级预测识别方法研究

为探究TBM掘进参量和围岩等级关系，达到岩机信息互馈感知动态调整，辅助TBM主司机优化调整掘进参数的目的。采用数据清洗、分布统计和智能预测等手段,建立了一种基于自组织神经网络聚类和最小二乘支持向量机相结合的围岩等级预测识别方法（SOM-SVM）。主要结论如下： 1）单个完整TBM掘进循环可分为空推段、上升段与稳定段，各掘进参量近似服从正态分布关系。2）推力切深指数（FPI）和刀盘转矩旋转切深指数（TPI）可反映隧道岩石掘进难易程度，FPT、TPI和围岩等级近似呈线性关系，可用该参量作为岩机敏感因子反演预测识别围岩等级。3）干扰异常数据样本点的预处理对SOM-SVM围岩预测模型收敛中心和波动半径有一定影响，数据预处理是保证围岩等级预测识别准确的关键。4）经标准试验数据样本和工程数据验证，不同的支持向量机核函数对围岩等级预测识别影响很大，线性核、多项式核、高斯径向基核函数围岩综合识别率分别为70.8%、81.2%、87.6%，围岩等级预测识别模型预测精度高、鲁棒性好。     

BOTDA光纤传感技术监测钢筋锈蚀损伤的试验研究

基于钢筋锈蚀后钢筋及其周围混凝土的应力、应变发生变化的事实,提出了一种混凝土中钢筋腐蚀监测的新方法,即应用基于布里渊光时域分析计(BOTDA)的光纤传感技术监测钢筋混凝土结构的应变,通过应变分布的变化实现对钢筋锈蚀的监测.通过试验梁对该方法的可行性进行了验证,并对比分析了钢筋局部锈蚀对应变分布的影响,对试验梁的锈蚀位置进行了识别.结果表明,利用BOTDA系统的识别效果与荷载大小,锈蚀位置,锈蚀长度有关,荷载越大,锈蚀段长度越大,越靠近跨中,识别效果越好.因此,BOTDA光纤传感技术能够识别钢筋的锈蚀损伤,实现混凝土结构中钢筋锈蚀的分布式监测.     

高速公路雾天能见度预测方法

以多要素气象检测器采集的样本数据为基础,将温度、风速及湿度作为输入变量,雾天能见度作为输出变量,分别采用三层结构BP神经网络和支持向量机非线性回归预测方法,建立了雾天能见度的预测模型;将预测结果与实际数据进行对比分析,结果表明:BP神经网络和支持向量机均能较好地预测雾天能见度,其中BP神经网络和支持向量机模型预测值与实际值的相关性分别为0.895和0.978,支持向量机预测结果的误差更稳定,表明支持向量机更适于处理小样本、非线性、维数灾难和局部极小等问题。     

钢筋锈蚀率对RC构件粘结性影响的试验研究

为获得钢筋锈蚀率不同的混凝土试件,对钢筋混凝土试件中的钢筋开展电化学快速锈蚀,通过钢筋开槽、内贴应变片的拔出试验,得到了不同位置处的钢筋应变实测值,由此计算出钢筋与混凝土间的粘结应力;探讨了钢筋锈蚀率与粘结应力的关系;绘制出混凝土试件的粘结应力-滑移曲线,并进一步分析了锈蚀率对滑移的影响。     

基于SVR的互联液压缸力学性能预测

为进一步研究实际工况下非线性因素对互联液压缸力学特性的影响,对互联液压缸进行了力学性能台架试验,分析了互联液压缸的非线性因素对其力学输出的影响。鉴于传统数学模型无法准确反映互联液压缸动力学特性,并为减小传统支持向量机算法数据回归拟合误差,引入不敏感损失函数,构建互联液压缸力学性能回归型支持向量机预测模型进行预测,并将预测结果与试验数据进行对比。结果表明,采用回归型支持向量机预测模型具有更好的预测精度,为揭示互联悬架力学特性提供新的研究思路。     

基于RS-SVR的上软下硬地层盾构施工地表沉降预测

为了提高由盾构施工引起的软硬不均地层地表沉降预测的准确性,建立基于粗糙集-支持向量回归（RS-SVR）的地表沉降预测模型,并将该模型应用于实际地铁隧道工程的地表沉降预测中。首先,根据特定地质条件,从几何因素、地层因素和盾构施工因素选取影响地表沉降的条件属性,采用粗糙集理论的Pawlak属性重要度方法删除冗余数据,获取影响地表沉降的最优条件属性集。在此基础上,基于支持向量回归（SVR）建立RS-SVR地表沉降预测模型,并与没有经过属性约简的SVR模型进行对比分析。为了比较不同核函数对SVR模型的影响,RS-SVR和SVR模型分别选取径向基函数（RBF）、Sigmoid函数、Polynomial函数作为核函数对训练样本及测试样本进行回归预测。最后,利用佛山地铁2号线南湖区间上软下硬地层的20组地表沉降监测数据,对该模型予以试算。研究结果表明：将选取的影响地表沉降的12项条件属性约简为包含7项的最优条件属性集,分别为硬层比、黏聚力、内摩擦角、土仓压力、总推力、刀盘扭矩以及掘进时间,地表沉降分类结果与约简前保持一致;同类模型进行横向对比时,RBF作为核函数的RS-SVR模型和SVR模型预测误差分别为5.54%、13.10%,均低于以Sigmoid函数和Polynomial函数作为核函数时的预测误差;以同种核函数进行纵向对比时,RS-SVR模型预测误差分别为5.54%、11.48%、13.26%,均低于SVR模型预测误差的13.10%、15.71%、19.68%。     

基于支持向量机的城市快速路交通拥堵识别方法

首先提出一种基于交通流量-交通密度的二维空间下的交通状态分类方法,在此基础上,构建对拥堵状态和非拥堵状态识别的支持向量机分类器;其次,设计基于支持向量机的城市快速路交通拥堵识别方法的步骤;最后,以西安市南二环快速路采集的交通参数数据为例,对比验证了在不同支持向量机(SVM)分离器下本文提出的城市快速路交通拥堵识别方法的有效性.研究表明:SVM线性核函数分类器的识别正确率(识别正确率均值为91.65%)高于多项式核函数等其他核函数分类器,说明交通拥堵识别的具有良好的线性可分性;不同核函数分类器的识别正确率均高于90%,说明本文设计城市快速路交通拥堵识别方法具有良好的识别性能.     

长期荷载作用卸载后的锈蚀钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为研究长期荷载卸载后锈蚀简支组合梁的抗弯性能,进行了6片钢-混凝土简支组合梁的抗弯性能试验,采用电化学腐蚀方法对组合梁进行加速腐蚀,使用5%浓度的NaCl溶液作为电解液。对钢梁和钢筋进行防腐处理,以达到仅使试件指定部位生锈的目的。腐蚀速率通过调节腐蚀电流来控制。在腐蚀和长期荷载作用200天后卸载,测试组合梁的抗弯性能。研究了腐蚀与长期荷载共同作用对组合梁挠度、滑移、应变及极限承载力的影响。试验结果表明:(1)在长期荷载作用下,组合梁的截面应变和界面相对滑移前期得到增长,但对试件的最大应变和最大滑移值影响甚微。(2)栓钉锈蚀导致组合梁整体刚度降低,延性变差;(3)经过栓钉锈蚀,组合梁的抗剪连接程度下降,混凝土板与钢梁工作协同性变差,组合梁抗剪连接程度降低导致滑移量增长,钢材塑性得不到充分发挥,试件的受弯承载力降低;(4)栓钉锈蚀导致栓钉与混凝土的有效接触面积减少,截面组合程度减弱,混凝土压应力提高,应变增大;(5)栓钉锈蚀导致栓钉抗剪切变形能力减弱,试件的滑移增长速率明显增大,相同荷载下,栓钉锈蚀率越高,组合梁相对滑移的最大值越大;(6)栓钉锈蚀更严重的组合梁在同一荷载等级下应变量更大。     

基于小波神经网络锈蚀钢筋强度预测研究

为研究氯离子侵蚀和混凝土碳化综合作用下既有钢筋混凝土桥梁中锈蚀引起的钢筋屈服强度的退化,基于拆除两座旧桥主要承重构件中钢筋锈蚀影响因素的无损检测以及锈蚀钢筋拉伸试验,考虑混凝土碳化、氯离子侵蚀、保护层厚度以及混凝土强度等因素综合影响,利用小波神经网络在非线性建模中收敛迅速等优越性,提出了基于小波神经网络来预测既有钢筋混凝土桥梁中钢筋屈服强度方法。研究表明:锈蚀率较小情况下,锈蚀引起钢筋屈服强度的下降并不显著。该预测方法可以考虑不同环境对混凝土桥梁中钢筋锈蚀的综合影响,精度满足要求,具有较好的适用性。     

基于机器学习的汽车后视镜气动噪声预测方法

针对传统风洞试验、数值模拟等方法计算噪声值费时长、资源消耗大等问题,提出一种基于机器学习的气动噪声预测方法。以后视镜特征参数为数据集输入,对不同特征参数下的后视镜模型进行瞬态流场与声场联合仿真,将计算得到的总声压级值作为数据集输出,分别用不同数量的样本数据训练支持向量回归机,通过建立的预测模型对同一测试集进行预测得到总声压级预测值。结果表明,基于支持向量回归机的预测方法能得到与计算值误差较小的预测结果,在较少样本数据支撑下也具有较高的预测精度,可用于汽车后视镜气动噪声的预测。     

锈蚀变形钢筋混凝土受弯构件的受力性能试验研究

针对钢筋锈蚀对受弯构件受力性能的影响展开系统的试验研究,共进行了24根试件的试验,采用电化学锈蚀方法对试件钢筋进行快速锈蚀,研究了钢筋直径、钢筋锈蚀率等影响因素对受弯构件性能的影响。试验结果表明:钢筋锈蚀削弱了钢筋与混凝土之间的粘结,降低了构件的抗弯刚度,刚度的减小幅度随锈蚀率的增大而提高;同时也影响了截面的变形协调,致使受弯构件的承载能力降低;锈蚀率相近的构件承载力退化基本相当,锈蚀试件的屈服挠度显著大于未锈蚀构件,但混凝土边缘压应变与未锈蚀试件基本相当,表明钢筋本身削弱的影响略大于粘结退化的影响。     

传力杆环氧涂层对使用寿命影响的分析

在收集国内外关于无涂层钢筋和环氧涂层钢筋锈蚀率和蚀坑深度试验结果的基础上,提出了水泥混凝土路面无涂层钢筋和环氧涂层钢筋传力杆的锈蚀率以及锈蚀率和蚀坑深度的关系,对比分析了传力杆在无涂层和有环氧涂层条件下的使用寿命.计算结果表明,无涂层钢筋传力杆在腐蚀严重的地区只能满足5～12年的寿命要求,而环氧涂层钢筋传力杆可以满足28～30年的使用寿命要求.