兰新高速铁路高寒地段路基温度场数值模拟分析

兰新高铁浩门至大梁区间所处地区海拔高,气温低,冻结期长,属于深季节性冻土区。为解决该区间路基冻害问题,依据当地气候条件,运用ANSYS有限元分析软件,对低路堤、零断面换填路基及不同深度处铺设保温材料的路基温度场进行数值模拟,分析路基冻结深度的变化规律和最大冻结深度,为高寒区高速铁路路基冻害防治措施设计提供参考。研究表明:(1)由于兰新高铁浩门至大梁区间海拔高、冬季冻结时间长、气温低等原因,导致路基冻结深度大;(2)零断面换填路基实测地温和数值模拟计算结果基本相符,所选计算模型、参数等可以为其他相同条件断面数值模拟分析采用;(3)铺设保温板路基温度场较未铺设保温板的0℃线上移,冻结深度增加速率变小,最大冻结深度明显减小,路基保温效果较好;(4)由于路基边坡、基床以下部位土层性质、厚度、热物理参数等影响,低路堤最大冻结深度比零断面换填路基大。     

A signal decomposition method based on repeated extraction of maximum energy component for offshore structures

Contrary to most signal decomposition methods that usually decompose an original signal into a series of components simultaneously, a novel approach based on repeated extraction of Maximum Energy Component (MEC) is proposed. The approach starts from determination of the MEC referring to the estimated Power Spectral Density (PSD) function, and then represents the MEC by employing an exponential function to fit the original signal. By defining a stopping criterion based on two adjacent estimated PSDs, each MEC can be accurately extracted with an improved performance throughout the entire signal decomposition. To verify the proposed method, a single degree-of-freedom system subject to harmonic loads has been examined. Numerical results show that the analytical response can not only be decomposed into four MECs corresponding to the excitation and the system, respectively, but also provide an accurate estimation of natural frequency and damping ratio of the system. Meanwhile, by observing results from the Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD), Variational Mode Decomposition (VMD) and Prony based on state-space model (Prony-SS), an improved decomposition accuracy has been achieved from the proposed approach. Furthermore, experimental data from the Norwegian Deepwater Programme and two sets of field-test data from one fixed offshore platform and an offshore wind turbine have been used to demonstrate the correctness of the developed signal decomposition method. It is noted that divergence in results by Prony-SS can be observed when a very large model order is used, while the proposed method provides the better decomposition and reconstruction of signals.     

潜艇定深运动仿人智能综合自动控制

针对潜艇定深运动过程中存在非线性、时变参数、复杂干扰的特点,在潜艇深度垂直面运动方程的基础上运用仿人智能(HSIC)、PID综合控制潜艇深度,建立深度控制的相关数学模型。仿真结果表明,HSIC-PID控制器不仅能较好的实现深度保持,对舵机的损耗也比传统的PID控制小,并且比PID控制具有更好的稳态精度。     

高能量强夯法加固厚填石地基效果

通过福州港罗源湾港区可门作业区10#、11#泊位煤堆场高能量强夯加固地基试验分析,证明高能量强夯法用于沿海厚填石(土)场地进行地基处理效果明显、工艺简单、费用较低。     

强风区铁路风沙防治工程最大输沙量与携沙风荷载计算方法

针对强风区铁路风沙流灾害防治工程,开展最大输沙量和强风携沙风荷载2个最关键工程计算问题的研究。结合现场踏勘资料与测试数据,分析风向、风力和持续时间3个影响因素对最大输沙量矢量合成与计算的控制影响,基于优势强风流理论,归纳给出信风型、季风型和对流型3种典型工程风型的输沙量计算方法,并且为准确采集沙样数据,专门设计出能随主风向自动转动的野外自动风导向积沙仪。基于现场测试数据,根据相似准则与量纲和谐原理,推导强风区携沙风单位体积沙砾颗粒流体平均飞跃速度计算公式,用于强风区携沙风冲击荷载计算,计算结果符合工程实际,满足工程计算要求。     

深水桥梁垫层隔震基础冲刷演化机理与设计建议

群桩和沉井作为跨江海桥梁的基础支撑体系已得到广泛应用,但近年来实际工程的水深不断增加,现有技术已难以适用于50 m以上的超深水环境条件。为研究垫层隔震基础这一新型深水桥梁基础的冲刷演化机理,针对周期为1.2 s,波高分别为4、6、8 cm的3种波浪条件,以及海流流速为25 cm·s^-1,波浪波高为6 cm,周期为1.2 s的波流共同作用条件,开展砂土中垫层隔震基础冲刷演化机理的波流水槽模型试验研究,结合仅单向流作用下的基础体系冲刷演化机制,重点考察并梳理了隔震垫层的5种典型破坏形式及其特点。结果表明：仅存在单向流作用时,垫层的破坏形式主要为边缘破坏、剪切破坏和完全破坏,且严重程度随流速增大而增大;存在波浪作用时,海床泥沙及垫层材料起动后将发生振荡,导致隔震垫层还会发生掩埋破坏和掏底破坏;波流共同作用时,产生的影响比二者单独作用时更严重,对基础体系的正常工作产生严重影响。此外,通过分析交界面位置附近材料在冲刷过程中的滑动与滚动过程,认为颗粒材料的滑动和滚动是造成隔震垫层材料流失的主要原因。最后,对比分析了国内外抛石设计规范中的粒径计算方法,并在此基础上对垫层材料的设计提出建议。     

桩基非对称局部冲刷条件下土体应力变化解析解

传统桩基局部冲刷坑模型主要采用对称形态的坑体来分析,然而实际问题中局部冲刷坑体常为非对称,这使得桩基处于更不利的状态。评价桩基承载力的关键之一是合理计算冲刷坑造成的土体应力状态变化。而对于桩周形成非对称冲刷坑时土体应力变化,目前仍然没有较为完善和严格的理论分析方法。针对该问题,根据已有试验得到的非对称局部冲刷坑形态,提出非对称冲刷坑内土体应力计算的平面应变简化模型;并基于弗拉曼解在半无限空间中的应用,将冲刷坑以上土体看做荷载并引起土体内应力重分布,得到非对称冲刷坑下土体应力分布计算的平面应变解析解。通过有限元中的"生死单元法"模拟非对称局部冲刷坑的形成过程,并将有限元得到的冲刷坑内土体应力结果与解析解计算结果进行对比,验证解析解的正确性。随后基于该方法考虑桩尺寸的影响,得到非对称局部冲刷坑形成后桩周土体的垂直及水平有效应力计算方法,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明：在考虑桩尺寸时,解析解计算结果略保守。在此基础之上,对非对称冲刷坑参数的敏感性进行分析,指出桩上、下游侧冲刷深度差值对桩周土体的应力影响较大,得到了非对称冲刷坑下桩周土体的垂直有效应力及水平有效应力差的变化规律,研究结果可为工程设计提供参考。     

基于灰度对比图与最大熵的钢轨图像分割

针对CCD相机采集的钢轨表面图像灰度不均、过度曝光、噪声过大等导致的一维最大熵法无法准确分割缺陷的问题,提出一种将灰度对比图和形态学重构相结合,再用最大熵法进行分割的图像分割算法。首先求得钢轨图像的灰度对比图,接着将灰度对比图经过形态学开-闭重构获得钢轨背景图像,然后将背景图像与灰度对比图相减,得到包含缺陷的差分图,最后将差分图用最大熵法进行分割。实验表明,提出的灰度対比图法能够很好地缓解光照不均,过度曝光对检测带来的影响,形态学开-闭重构不仅能够获得所需的背景模型还能抑制一定的噪声,该算法简单、有效、鲁棒性较高,分割精度可以达到90%。     

隧道路面表面抗滑性能的调查与分析

采用手工铺砂法和摆式仪对贵州、云南等省的隧道路面抗滑性能进行了现场实测，调查的结果表明，隧道水泥混凝土路面的抗滑耐久性较差，使隧道交通存在着一定的安全隐患。分析了隧道内部特有环境对隧道路面抗滑性能的影响，并针对隧道路面类型的选择，提出了恢复隧道路面抗滑力的措施。     

汽车急加速噪声信号分析

汽车急加速噪声信号属于短时非平稳信号，在探讨各种时频分析方法的基础上，找到了一种适合于急加速噪声信号的处理方法——短时最大熵谱方法，这将有利于急加速噪声问题的进一步深入研究。