悬浮隧道整体冲击响应模拟方法及试验验证

为研究水下悬浮隧道管体在冲击荷载下的整体动力响应,提出对应的简化模拟方法,在有限元软件ABAQUS中结合自定义幅值（UAMP）子程序进行了冲击荷载作用下考虑流体作用的悬浮隧道整体响应分析。基于Morison方程,将流体作用分为非线性阻力和附加质量力。首先,以分段线荷载的形式表示流体阻力沿管体纵向的不均匀分布。在UAMP子程序中采用FORTRAN语言编写与管体运动速度相关的流体阻力幅值计算程序。通过在ABAQUS与UAMP子程序之间管体运动速度和流体阻力幅值的交互传递,实现了荷载大小同时随时间和空间变化的非线性流体阻力加载。其次,考虑与管体加速度相关的流体附加质量力,其幅值在ABAQUS中通过定义浸没式截面自动计算。最后,进行悬浮隧道整体模型冲击试验,采用提出的模拟方法对试验典型工况进行分析,并将计算结果与试验实测值进行对比。结果表明：提出的建模方法能较好反映悬浮隧道结构动力特性;随着冲击强度的增大,冲击点处管体最大位移和加速度增大,且峰值均出现在第1个运动周期内;采用简化模拟方法分析所得的管体位移和加速度响应与试验结果基本一致;该模拟方法的计算精度与流体阻力分段线荷载的分段长度有关,当分段长度小于管体总长的1/20时,分析结果趋于稳定。因此,基于UAMP子程序的流体作用的简化数值模拟方法能较好地用于悬浮隧道整体冲击响应分析,误差在工程允许范围内。     

格子Boltzmann方法在燃料电池两相流中的应用

燃料电池是一种可以替代传统能源的发展中新能源,具有效率高、环境友好等优点。其中两相流动的宏观动力学行为往往伴随着相变、界面的产生、合并运动等物理过程,传统的流体力学方法难以模拟这种复杂的流体系统。介绍了介观尺度的格子Boltzmann方法,阐述了两相流模型及其进展情况,论述了格子Boltzmann方法在气液两相界面动力学的应用。结果表明,格子Boltzmann方法是研究两相流动的有效手段,可以实时动态分析和模拟两相流动,获得清晰的两相界面信息,这些研究为更加复杂的多相流动提供了有力的分析手段和理论基础。     

一维非饱和土固结简化计算的改进方法

对于较高饱和度的非饱和土,通过将孔隙中水、气看作一种混合介质简化固结过程,提出了改进的计算方法.考虑加荷初期,由水、气、土骨架共同承担荷载建立平衡方程,求得三者分担的应力和土体体积压缩量;固结过程中,将水和气看成混合的可压缩流体,建立混合流体的连续性方程,求解混合流体压力;同时考虑孔隙比和饱和度的变化,将孔隙水与混合流体的流量联系,建立改进的水连续性方程,求解水压力,进而求得气压力,吸力和土体的压缩量.结果表明:一维非饱和土的加载及固结中孔隙水压、有效应力、体变及饱和度的变化合理,体变计算值接近于试验值.该方法正确.     

机动车相位固定最小绿灯时间计算方法

面向典型的十字形信号控制交叉口,建立了具有8个机动车相位和4个行人相位的双环相位结构,采用一种半环分析方法,讨论了可能存在的相位组合方案和相位切换方案,定义了起始相位和末尾相位两种机动车相位属性,分析了相位切换过程的基本规律。建立了具有不同属性的机动车相位的固定最小绿灯时间与相位结构、行人相位绿灯时间、绿灯间隔时间的数值关系。以相位结构、最小行人过街时间和绿灯间隔时间为主要依据,离线计算得到机动车相位固定最小绿灯时间。控制时段内,自适应控制策略可以根据当前信号周期内的机动车相位属性,为其动态分配固定最小绿灯时间。算例分析表明,该方法具有较好的可操作性。     

随机条件下单点交叉口绿灯时间计算方法研究

通过分析交叉口交通流的随机特性,建立了以期望排队长为目标函数的绿灯时间优化模型。在模型求解过程中,利用Lagrange乘数法给出了求解随机期望值模型的解析算法,通过随机仿真逼近随机函数得到了交叉口各相位绿灯时间的最优值。最后以两相位信号交叉口为例进行了算例试验和分析,结果表明到达率的随机变化特性对于绿灯时间的分配有明显影响,仿真结果验证了模型和算法的正确性。     

地震作用下桥台滑移计算方法及应用

针对汶川地震中大量桥台出现局部坍塌,产生永久滑移现象,提出了地震作用下桥台滑移计算方法.传统方法单一采用拟静力抗震稳定性安全系数,并不能准确评定桥台的动力稳定性,为此将桥台滑移地震动力响应分析与稳定系数分析方法相结合,通过采用毕肖普法计算桥台岸坡上潜在滑动面的稳定系数,对其中稳定系数小于1. 25的瞬时超载滑移体,通过时间积分计算潜在滑动体的滑移量.最后结合算例,并通过计算探讨了滑移体各力学参数对桥台地震位移及地震性能的影响.     

公路地基沉降预测及其计算方法研究

为弥补公路路基沉降预测中各现有模型存在的不足,提出一种新的沉降预测模型,并给出了利用该模型进行沉降预测的解析方法和数值方法。分析了该模型的特点,说明了测量误差以及测点数对预测结果的影响。通过与其他预测方法的比较,该模型有明显的优势。结合工程实例验证了该模型的合理性,并指出解析方法在求解过程中会影响实测数据的权重,进而影响预测效果;而数值方法求解简单,方便实用,对测点数的多少要求不高,不影响实测数据的权重,预测精度较高。     

考虑实测轮载的动态模量加载波形及荷载作用时间取值研究

利用三维有限元计算工具,考虑沥青路面结构层不同的模量和厚度组合,结合实测的竖向轮胎-路面接地压力并考虑水平作用力,分析沥青路面结构层不同深度处的竖向应力脉冲波形.分析结果表明:同一沥青路面结构层不同深度处,不仅其竖向应力脉冲波形不相同,波长也不一样;也就是说,对同一路面结构不同深度处动态模量的确定,除了需要考虑不同的实验室加载波形和加载频率以外,还需要对荷载作用时间的取值做出修正.     

坝式路堤涵洞及附属泄洪设施蓄水增量计算方法

根据坝式路堤设计的库容特性,考虑库区蓄水、存水损失、泄洪需要,运用蓄水增量法,对坝式路堤涵洞及附属泄洪设施设计进行了水文分析,给出了坝式路堤涵洞及附属泄洪设施免建、缓建或与坝式路堤同期建设方案的确定方法,得到了坝式路堤具有蓄水坝功能的年限计算方法。结果表明:该方法对干旱、半干旱地区坝式路堤涵洞及附属泄洪设施的设计具有参考价值。     

路面随机谱激励的数值计算方法及统计特征

对路面随机谱激励的3种白噪声输入及由其计算输出的2种数值方法进行了比照,分析了其统计特征.在正态分布、均匀分布和同余法产生的零均值白噪声的输入下,计算了基于标准路面等级输入的三角级数模型,以及基于实测数据的自回归模型的路面随机谱激励.结果表明:3种白噪声的输入在时域上的频次与其子区间的长度正相关,路面随机谱激励幅值的频次特征决定于其分布类型,且由此具备不同统计特征;均匀分布宜作为三角级数法的随机相位角输入;路面不平度系数的大小决定了幅值频次和路面功率谱密度的分布区间.     

道路工程泥石流勘界的合理确定

现有的道路工程泥石流勘界范围的确定未能充分考虑道路沿线泥石流的活动范围与治理方式。为了减少道路工程泥石流勘界不清或不合理带来的问题,从道路工程防灾减灾的角度出发,结合道路沿线泥石流成灾特点,以及泥石流调查、泥石流活动范围预测与灾害评估、泥石流灾害防治管理等工作要求,提出了道路工程泥石流勘界方法和流程,并探讨了道路工程泥石流勘界红线的权属和划定问题,最终形成了道路工程泥石流勘界的合理确定方法。     

泥石流沟岸冲蚀演绎及动力学研究

我国位于泥石流沟岸的公路里程累计800km左右。沟岸冲蚀是公路泥石流研究的主要方面之一,是泥石流冲蚀能、岸坡抗蚀能耦合作用的表像。应用地貌学方法将泥石流沟岸冲蚀演绎过程分为4个阶段,即冲蚀槽形成阶段、泥石流顶托底部拉裂阶段、自重顶部拉裂变形阶段和坍塌阶段．核心是悬岸的产生及失稳。大量调查发现,沟岸坍塌失稳均主要发生在泥石流暴发期间．其主要原因是泥石流对岸坡的冲蚀作用使得岸坡产生纵向振动,增加荷载效应。减小了悬岸岩土体的刚度。进而诱发了悬岸体的坍塌。运用动力学方法建立了悬臂体系的纵向振动位移方程。据此应用牛顿第二定律便可求解获得泥石流振动对岸坡破坏的诱发荷载,并对护岸结构关键技术进行了探讨。     

泥石流冲击作用下路基的毁损机制研究

泥石流是我国常见的一种地质灾害.位于泥石流区的公路路基常常由于受到泥石流的冲击而毁损严重,甚至导致交通的中断.泥石流冲击路基是一个复杂的三维问题,通过分层法将其简化为平面问题,建立了泥石流冲击作用下路基毁损的力学模型,并通过稳定性分析和叠加原理得到了确定冲击坑形状的计算方法.最后通过将泥石流冲击坑的形状与路基自稳的临界...     

地质构造对成昆铁路峨边至德昌段泥石流发育规律的控制作用

地质构造对成昆铁路沿线泥石流的发育规律有明显的控制作用。通过成昆铁路峨边—德昌段35条泥石流沟的详细调查,采用构造纲要图、工程地质分区图和泥石流分布图叠置分析的方法,研究了该区构造体系对泥石流发育规律的控制作用,取得以下认识:①沿线跨越三大次级构造单元,其中位于凉山拗褶区和安宁河隆起区结合带附近的下普雄—泸沽分水岭段泥石流最为发育;②泥石流在该区所处区域大地构造线控制作用下,呈明显的带状分布规律;③泥石流在该区新构造运动的影响下呈垂直分布规律,在差异性升降运动强烈的地区,泥石流沟集中发育,活动频繁;④泥石     

公路特大型泥石流研究及防治新理念

作为我国一种严重的公路水毁类型，公路特大型泥石流灾害至今尚未解决，本文建构了该类泥石流研究及防治新理念，对于公路建筑物的安全与稳定、确保公路交通有序进行具有重要意义。研究认为，公路泥石流研究及防治的主要对象是具有大冲大淤性能、毁损作用强烈的特大型泥石流；必须遵循以泥石流发育机理研究为基础、防治技术研究为手段、防治工程研究为目的的研究原则；详细分析了公路泥石流水毁模式，概化分析了冲淤变动型沟谷泥石流的发育特性；开发了防治效果极佳的速流结构，运用运动状态函数法建构了速流结构设计理念，运用动力学建构了泥石流最大抛程计算理论。     

永州排砂坪隧道出口泥石流成因与防治措施

通过永州排砂坪隧道出口泥石流的成因分析,介绍了泥石流发生的必备条件。在此基础上,对全药冲冲沟的泥石流采用坡脚回填反压,改沟、顺坝,并结合排水进行治理;对石门漯冲沟泥石流,则设置拦挡坝等措施治理,并关闭采石场。     

城市交通流诱导系统中的路段行程时间间接预测方法研究

在阐述综合路段行程时间间接预测模型思想的基础上，提出了基于排队论及基于交通模拟的行程时间间接预测模型，并按照人工调查数据验证模型的精度，给出了相对误差图，以说明模型算法的有效性。     

泥石流对公路工程的影响及其防护措施

介绍泥石流的形成条件及其对公路工程的影响,结合"5·12"汶川地震后泥石流灾害工程的防治对策,对公路工程泥石流防治的措施进行分析和探讨,对震后修建的防治泥石流灾害新型结构进行总结。     

落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究

为解决钢筋混凝土棚洞设计中的关键问题之一,即如何计算落石作用于钢筋混凝土棚洞的最大冲击力问题,以冲量定理为基础,推导出了落石最大冲击力的近似计算方法;以实际棚洞结构为原型,利用有限元方法确定近似计算方法中参数的取值,得到了落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力公式。该公式考虑了落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度以及棚洞跨度等主要影响因素,并与试验数据作对比验证了该公式的合理性。研究结果表明:落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度对冲击力影响较大,而棚洞跨度对冲击力影响较小;落石形状、质量、垫层材料、垫层厚度对冲击时间影响较大,冲击速度、棚洞跨度对冲击时间影响较小。该结论可为今后钢筋混凝土棚洞在落石冲击作用下的设计提供理论依据。     

喇嘛溪沟泥石流形成条件及易发性评价

雅安—泸沽高速公路途径汉源县境内文武坡喇嘛溪沟的昔格达地层,工程地质性质极差。该流域坡面受水长期冲刷,形成多条冲沟;沟道纵比降大,且侧壁松散固体物质丰富,侵蚀严重,在暴雨的诱发下有可能发生泥石流,直接对高速公路的修建与运营造成影响。在调查研究的基础上,分析了喇嘛溪沟泥石流形成的条件,对流速、冲击力、总量等进行了计算,并评价了该泥石流的易发性,结果表明:喇嘛溪沟泥石流的类型属于暴雨型稀性泥石流,相应设计概率下的暴发规模属小型,泥石流流量很小,基本以水土流失形式存在。建议采取一定的防治措施。