基于随机森林结合前向序列选择算法的铁路隧道防水板检测数据关键影响因素识别北大核心

针对参数特征复杂度高的铁路产品,提出了一种基于随机森林(RF)结合前向序列选择(SFS)算法的铁路产品检验检测数据关键影响因素识别方法,以辅助基于经验的识别方法。创新使用RF-SFS算法,将其应用于铁路隧道防水板检验检测数据关键影响因素的识别研究。根据多年铁路隧道防水板检测数据,建立RF模型,获得了影响铁路隧道防水板检测结果的特征关键性评分序列。随后,结合SFS方法得出关键性评分序列的阈值,将排名前6位的影响因素识别为关键特征,模型的预测能力达到99.98%。为验证关键特征识别方法的有效性,对比分析3种模型在使用不同特征子集时的预测能力。当仅选用关键特征时,3种模型的预测能力均达到最佳,加入冗余特征后模型的预测能力逐渐降低。     

某城际铁路混凝土桥墩火灾后检测评估与处治北大核心

某城际铁路高架桥一圆端形混凝土桥墩发生火灾,桥墩过火时间约12 min。为了解火灾对桥墩的影响并指导后续维修处治,对火灾现场进行调查,并对混凝土抗压强度、碳化深度、内部缺陷,以及钢筋保护层厚度和墩身垂直度进行专项检测;基于检测结果与温度场分析对材料性能与几何参数进行折减,采用有限元法分析桥墩承载能力;根据桥墩火灾后评估结果,对桥墩进行外包混凝土加固处治。结果表明:火灾仅造成墩身过火区域混凝土剥落,最大剥落深度4 cm;过火区域和未过火区域混凝土抗压强度未出现明显差异,碳化深度较小,混凝土弹性波速度变化不大,内部整体较为均匀;火灾高温最大影响深度55 mm,对钢筋的力学性能影响不大;墩身垂直度满足规范要求;墩身混凝土剥落区受火最高温度为500~700℃,未剥落区混凝土受火最高温度低于300℃;火灾后墩身混凝土压应力变化不大,墩顶纵向水平线刚度略有降低,墩顶水平位移有所增大,但均满足规范限值要求;该桥处治后,运营至今使用正常,处治效果良好。     

基于静动载试验的桥梁承载能力评估研究

为了合理地评估桥梁结构的承载能力,以准跨径为13 m、横向25片空心板的三跨简支板桥为背景,采用有限元法和荷载试验方法分别分析了桥梁承载能力。试验表明:背景桥梁计算所得的挠度和应变校验系数分别在0.16～0.54和0.14～0.40之间,均满足结构强度和刚度的要求。实测挠度的横向分布规律与理论挠度的横向分布规律相吻合,说明横向刚度良好且传力正常。背景桥梁的有限元计算振型与实测振型形状吻合程度很高,验证了有限元模型的正确性;一阶竖向振型的阻尼比4.58%,属于低阻尼振动。实测振型与理论值吻合较好,实桥自振频率实测值为10 Hz,而有限元软件计算频率为9.1 Hz,其两者的误差为9%,竖向自振频率实测值与计算自振频率的比值为1.1,误差较小同时满足刚度的要求。     

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。     

地铁隧道近距离下穿铁路路基安全评估

结合乌鲁木齐地铁2号线乌鲁木齐站站-华山街站区间隧道下穿铁路的工程实例,利用有限元软件MIDAS-GTS建立三维模型,对铁路路基受新建隧道施工的影响进行数值仿真分析,得到铁路路基的整体沉降、差异沉降等定量结果。为尽量减小因隧道施工导致的围岩变形和地层损失给铁路带来的不利影响,提出了工程建议及控制措施。     

基于线性叠加的智能船舶经济性评估模型构建

经济性是智能船舶能否实现推广应用的关键,目前国内外有关智能船舶经济性分析的研究较少。本文通过对传统船舶经济性分析方法进行修正优化,提出智能船舶经济性分析计算模型,并根据理论推导结果,得出智能船舶经济性分析的线性叠加简化模型,并利用40万吨级VLOC实际运营数据进行科学性检验。本文提出的模型与方法适用于各类智能模块加装情况下的经济性核算,为相关单位开展智能船舶经济性快速分析提供了理论支持和解决方案。     

船舶动力设备退化基线计算及预测方法

船舶动力设备在自身性能退化过程中的相当长一段时间内仍能完成规定功能,对具有重要特征参数或性能指标的船舶动力设备而言,若使用定基线进行健康状态评估会导致评估值连续较低甚至误报警问题。为了解决这一问题,以目标设备按性能退化时间序列采集的特征参数为研究对象,首先建立退化基线计算方法,利用滑动概率神经网络和性能可靠度与基线值间的转换函数获得目标设备的动态退化基线;然后建立ARMA预测模型获得预测参数,并与退化基线计算方法结合对退化基线发生动态变化的时间节点进行预测;最后利用海水泵对建立的方法可行性进行验证。结果表明,本文建立的退化基线计算方法能够获得动态基线,退化基线预测方法能够对动态基线的变化时间节点进行准确预测。     

UHPC纤维定向法及对受拉性能影响

基于新拌UHPC流动改变内部纤维取向的特性,采用通道流动结合振动的方法,实现UHPC的纤维定向浇筑,并采用图像分析技术测量了纤维定向浇筑对UHPC内部纤维取向的影响,利用抗折试验和轴拉试验测量了纤维取向对UHPC抗拉性能的影响,最后提出了用于定量评估纤维取向对UHPC抗拉强度影响的指标.研究结果表明:常规浇筑下UHPC的纤维取向系数为0.487,接近0.5,纤维定向浇筑的UHPC的纤维取向系数达到了 0.731;具有纤维定向效果的UHPC开裂强度提升24％,抗拉强度和抗折强度分别提升66％、71％;评估UHPC抗拉性能的指标计算出的强度提升约为69％左右,与实测值相近,可认为是一个可靠的用以定量评估纤维取向对UHPC抗拉强度影响的指标.     

黄土地区抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成演化过程试验

抗滑桩是大型交通基础设施中稳定边坡和治理滑坡的主要手段之一，嵌固段桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，被动土拱的形成演化过程是抗滑桩水平抗力调整的关键。通过几何缩尺比例为1∶15的抗滑桩物理模型试验，对桩前被动土拱的形成演化过程进行了探究。根据抗滑桩桩前被动土拱和模型试验系统的对称性，自主设计土压力传感器的布设方案，以保证在试验过程中对桩前土体各测点的x和y方向土压力分布规律进行实时采集；采用千斤顶对模型桩施加水平荷载，对加载过程中抗滑桩嵌固段桩身弯矩、桩前土压力及桩前土体应力变化规律进行了分析。绘制桩前土体应力云图并对桩前被动土拱拱轴线进行了拟合，同时采用数值模拟方法进行对照分析，以揭示桩前被动土拱的演化过程。结果表明：①桩身弯矩和桩前接触土压力均在嵌固点下4倍桩宽处附近出现极大值，后随埋深逐渐减小；②桩前被动土拱是由相邻桩对桩前土体的相互作用使主应力发生偏转而逐步形成的，其演化过程可分为初步形成阶段、承载阶段和破坏阶段；③桩前被动土拱拱轴线呈抛物线形式，随埋深逐渐增大形成被动土拱所需桩顶位移随之增大；④同一埋深处桩前被动土拱矢跨比随桩顶位移增加而逐渐变大，在承载阶段土拱矢跨比随埋深逐步减小。