计及牵引负荷相关性的概率模型及对电力系统影响分析

为准确描述牵引负荷的关联特性对电力系统运行产生的负面影响,引入Copula理论对牵引负荷构建具有相关性的概率分布模型,并对接入该负荷的电力系统运行进行评估。基于负荷实测数据,采用非参数核密度估计法构建累积分布函数,再根据优选指标选择最佳Copula函数,并与蒙特卡洛模拟法结合进行概率潮流计算,以实测负荷为参考,采用偏差程度、不平衡度与波动程度对所建相关性模型进行准确性评估。将计及相关性、不计相关性的模拟负荷和实测负荷依次接入IEEE-30节点系统。研究结果表明:计及相关性负荷如同实测负荷会引起电力系统较大波动,验证了所建模型的适用性和准确性,为系统安全运行提供参考价值。     

高速铁路桥梁桩基础竖向动荷载测试

高速列车在桥梁墩台基础上产生的动荷载是计算桩基础累积沉降的重要参数。系统地测试了不同车速和车型在桥墩不同部位引起的动位移、加速度及墩身动应变,得到了不同跨度桥梁基础的动荷载参数。结果表明:桥墩动力响应(动位移和加速度)从梁端、墩顶到承台顶衰减显著。动位移与轴重、基础与地基土的整体刚度密切相关。桥梁支座具有降低加速度的作用。桥跨长度越长,动荷载越大,动荷载幅值约为动荷载峰值的20%~30%。动荷载可以用正弦函数模拟,频率与列车行驶速度和车厢长度有关。上述结论可为高速铁路桥墩基础的设计和计算作为参考。     

在役桥梁动应变长期监测数据的极值估计

车辆荷载效应是桥梁安全评估及可靠性研究的关键因素,基于长期应变监测数据的应变极值估计很有意义。以往估计车辆荷载效应模型的观测样本相对较少,常用的统计模型对于样本高分位点的估计也不够准确。采用太平湖大桥120d的动应变监测数据,选取车辆荷载作用下应变峰值为研究样本,确定所需最小采样时长。采用广义的Pareto分布作为样本超阈值概率模型,滤过的泊松过程作为样本超阈值随机过程的概率模型,结合极值统计理论,估计桥梁剩余服役期内车辆荷载引起的应变极值,给出桥梁不同承载能力情况下主梁的可靠指标及失效概率。结果表明:广义的Pareto分布模型可较好地拟合出桥梁动应变的右尾分布,能够比较准确地得出车辆荷载作用下应变极值的概率分布。     

基于振动台试验的钢阻尼滑板支座地震易损性分析

为有效地评价一种新型C型钢阻尼滑板支座的隔震性能,在两跨连续梁桥振动台试验的基础上,对该支座进行了易损性分析.首先介绍了振动台试验的基本情况,采用弹簧单元模拟隔震支座,建立了两跨连续梁桥的计算模型;其次,根据支座位移和破坏之间的关系,建立了钢阻尼滑板支座不同损伤状态的判断准则,并计算得到了钢阻尼滑板支座的地震损伤概率需...     

铁路连续梁桥铅芯橡胶支座优化设计研究

基于最优化理论,以梁体顺桥向位移为约束条件,各墩底最大弯矩之和为目标函数,建立某3跨铁路连续梁桥铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系优化设计模型。采用ANSYS中一阶优化方法,进行全桥铅芯橡胶支座动力控制参数优化设计研究。单条地震波输入优化分析表明:连续梁桥中墩和边墩LRB优化参数之间有明显差异,最大差距达42.18%。由于4组单条地震波激励下LRB参数优化解差距较大,进一步以4条地震波作为激励进行支座设计参数优化。结果表明:对于铁路连续梁桥,多条地震波激励下得到的目标函数最优解较单条地震波时更安全。故在实际桥梁减隔震设计中,减隔震支座参数宜采用多条地震波激励下得到的优化值,以确保连续梁桥结构在地震作用下的安全。     

两步单参数法研究支承偏心对弯箱梁桥的影响

为了研究支承偏心对弯箱梁桥的影响,以桥长、圆心角和支承偏心距为参数建立了270个两等跨连续弯箱梁桥模型,采用两步单参数拟合法进行数据处理,拟合出极限状态下的截面配筋内力、单位位移及支承反力与圆心角、桥长和支承偏心距的显示函数关系。得到各种结构反应受该三参数影响的变化趋势及程度大小。认为通过统计分析和数值模拟的方法拟合出结构反应与圆心角、桥长及支座偏心距间的显示函数关系,方法可行,结果可靠。可知受偏心距影响的结构反应与偏心距为线性关系,可以通过两个指标来定性表征结构反应随偏心距增大而变化的情况以及变化程度的大小。     

考虑空间变异性的三维边坡可靠度分析

工程中计算边坡的稳定性时,常简化为均质边坡,然而实际土体参数粘聚力c、内摩擦角存在一定的变异性,采用单一的c、值难以满足计算精度。为更加真实的描述边坡的稳定性,基于三维边坡对数螺旋破坏机制,编制计算程序模拟c、的变异性,采用蒙特卡洛法得到了三维单级边坡的失效概率。并分析了c、变异系数对失效概率的影响规律,研究表明:边坡失效概率分别随着c、变异系数的增加而增大,其中c值变异系数对失效概率影响显著,值变异系数对失效概率影响相对较小。     

基于三参数Burr分布的车头时距分布特性研究

通过研究发现,车头时距的随机过程与Burr分布函数具有相似特性,为此提出三参数Burr分布来描述车头时距分布特性的假设。为验证这一假设,以广州南沙港快速环形交叉口的进口道车头时距数据为例,利用三参数Burr分布进行统计建模,并运用极大似然法对三参数进行估计,由于参数估计结果只有数值解而没有解析解,故采用牛顿法求解待测参数,最终得出三参数Burr分布对实测车头时距数据的拟合曲线,并利用K-S检验进行了验证。研究结果表明:三参数Burr分布能较好拟合车头时距数据变化特征曲线,能满足一般情况下环形交叉口进口道车头时距分布的统计特征,为今后研究交通流车头时距分布的统计规律提供了一种新的可行性模型。     

铁道供电系统信息流延时的拉丁超立方抽样蒙特卡洛模拟

针对铁道供电系统信息流处理中的延时问题,建立主备模式的通信预处理队列模型、并列服务器实时队列模型和服务器轮询队列模型。利用拉丁超立方抽样技术和蒙特卡洛方法对信息流服务过程进行研究,运用统计学方法得出排队参数概率分布、置信区间和模拟次数之间的关系。以2M光纤通信为例,取平均到达率1 024kB·s-1和平均服务率1 500kB·s-1进行蒙特卡洛模拟。结果表明:报文字节处理服务延时可控制在2～3ms左右;验证了用拉丁超立方抽样代替随机抽样,可减少蒙特卡洛模拟的次数。比较并列服务器和单服务器的实时处理队列平均等待时间模拟结果可知:相同条件下单服务器的实时处理队列平均等待时间超出10ms的概率为82.95%,超出13ms的概率为56.08%,均大于并列服务器实时处理队列平均等待时间的概率。因此,采用并列服务器配置方式可减少铁道供电系统信息流实时处理中的平均等待延时。     

响应面法在船撞桥可靠度分析中的应用

船撞桥梁的可靠度,其结构响应变量与基本变量之间的函数关系复杂,传统的求解方法难以奏效,需要借助于有限元等数值计算方法来获得。利用APDL语言采用两种方法求解船撞桥的可靠度,对比蒙特卡洛法(MCS)的7种工况下和响应面法(ODRSM-MCS)的桥墩的失效概率,在10 000次MCS拉丁抽样与ODRSM-MCS法抽样桥墩的失效概率分别是6.02×10-3和2.06×10-3。响应面法达到与MCS法同等精度的情况下,MCS与ODRSM-MCS所用的时间分别是280 min和5 min,从而证明响应面法的有效性和高效性。     

桥梁板式橡胶支座剪切破坏及摩擦滑移性能试验研究

为充分探明桥梁板式橡胶支座的极限剪切破坏状态及支座摩擦滑移特性,对板式橡胶支座开展循环往复荷载试验。分析单侧摩擦滑移和两端锚固的板式橡胶支座的抗震性能,并与铅芯橡胶支座进行对比,同时分析竖向荷载对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响。结果表明:(1)两端锚固的板式橡胶支座极限剪切变形可达300%～400%,破坏以橡胶层断裂为主,支座剪切耗能能力较弱,滞回曲线呈狭长带状分布;(2)单侧摩擦滑移的板式橡胶支座单循环最大耗能可以达到铅芯橡胶支座的126%,形成类似铅芯橡胶支座的耗能能力,且随着位移量的增加,不断消耗能量;在达到相同的等效剪切应变时,单侧摩擦滑移的板式橡胶支座的实际剪切变形量小于两端固定的支座,延性性能更为优越;(3)增大竖向压力将导致支座的剪切变形增大,支座滑移距离减小,支座的滑移摩擦系数与竖向压力呈反比例关系,而竖向压力对支座滑移后的等效刚度影响较小;(4)可采用能够考虑竖向压力和滑移摩擦系数的双线性弹塑性分析模型模拟板式橡胶支座在地震过程中的摩擦滑移。     

摩擦摆支座隔震连续梁桥抗震分析的简化计算方法

根据摩擦摆系统的简化力学模型,给出了考虑桩土效应、桥墩刚度以及支座非线性的摩擦摆支座减隔震桥梁抗震简化计算方法。对一座预应力混凝土梁拱组合桥的纵桥向减隔震性能开展研究,分析了在不同的支座设计参数下结构的等效刚度、等效阻尼、等效周期等物理参数。建立连续梁桥的等效单自由度振动模型,计算支座设计位移、桥墩剪力、弯矩及轴力。与有限元模型的精细化模拟结果对比可知,本文所提出的简化算法具有较好的计算精度,能够用于研究桥梁纵向的抗震性能。     

高速列车垂向随机振动及减振器阻尼参数优化

根据考虑和不考虑轮对振动位移的高速列车垂向振动广义Ruzicka隔振模型,通过方程变换,得到便于数值积分求解的高速列车垂向振动状态空间表达式。在此基础上,应用随机振动理论研究高速列车的垂向振动特性,并比较分析2种模型之间的差别;基于考虑轮对振动位移的高速列车垂向振动广义Ruzicka隔振模型,分析减振器阻尼参数对列车振动响应的影响,并以车体垂向振动加速度、二系悬挂垂向行程、构架垂向振动加速度、一系悬挂垂向行程均方根值为目标,应用评价函数法,建立高速列车垂向减振器阻尼参数优化方法。由分析结果可知,该优化方法可进一步改善列车的运行品质,为高速列车垂向减振器阻尼参数的选取提供了有益参考。     

大跨度连续梁桥摩擦摆支座布置及参数研究

以1座(71+83+123.5+240+123.5+83+71)m大跨度连续梁桥作为研究对象,研究摩擦摆支座的布置方式以及支座的力学参数取值对结构的地震响应的影响。分析结果表明:采用摩擦摆隔震支座体系的大跨度连续梁,在E2地震作用下,能大幅降低原固定墩的受力,使得各墩内力分布更加均匀,同时降低墩顶的位移;综合考虑可以仅在主跨的主墩上布置摩擦摆支座;摩擦摆支座摩擦系数的变化对结构地震反应影响很大,摩擦系数的增大虽然使支座耗能能力增加,但是过大的摩擦力不能有效地阻断墩梁间惯性力的传递,不能充分发挥隔震支座的耗能作用,建议摩擦系数采用0.02~0.03;摩擦摆支座半径的变化对结构地震反应影响很小,建议根据支座竖向承载力采用相应的曲率半径。     

高烈度地震区公路不等高桥墩简支梁桥隔震支座的布置

对于高烈度地震区的公路不等高桥墩简支梁桥,在采用隔震橡胶支座进行隔震设计时,应考虑由桥墩高度差引起的桥梁不规则性,从而合理选用支座参数及其布置墩位。针对一5跨不等高简支梁桥选择4种支座,共考虑了31种支座布置工况,利用ANSYS软件对全桥建立了简化的力学数值计算模型,并采用非线性时程法分析了简支梁桥在地震作用下的动态响应。分析结果表明:不同的支座布置方式会影响桥梁结构的动力特性、桥墩底部的弯矩、剪力及墩顶位移;建议采用墩底弯矩和剪力的减震率总和来判断各支座布置工况的隔震效果,达到对支座布置进行优化的目的,进而提高全桥的整体隔震水平。     

非稀疏欠定盲分离及其在语音分离中的应用

本文提出一种基于马尔科夫链蒙特卡洛方法(MCMC)的贝叶斯非稀疏盲源分离算法。用广义高斯分布(GGD)来拟合源信号的分布,通过MCMC抽样得到GGD参数和隐变量的估计,并由此得到源信号的最小均方误差估计(MMSE),解决了GGD参数估计容易陷入局部极值点、鲁棒性差的问题。根据语音信号的局部平稳性,提出基于非稀疏度评判准则的盲分离算法,用MCMC方法分离非稀疏区的语音信号,进一步提高了语音信号分离精度。仿真实验证明,本文方法改善了非稀疏信号和语音信号的分离效果,而且具有更好的鲁棒性。     

高速铁路土工格栅加筋土挡墙的试验研究

为了研究高速铁路土工格栅加筋土挡墙在高速列车荷载作用下的受力和变形状态及其作用机理,通过室内模型试验模拟高速列车动力荷载作用,对加筋土挡墙墙内竖向和水平动土压力、墙顶累积竖向沉降、墙面累积水平位移等分布规律进行了研究。试验结果表明,加筋土挡墙模型在经受120万次的动荷载作用后,挡墙内外部未出现明显的破坏;在动荷载作用下,墙面累积水平位移及墙顶累积竖向沉降均不超过挡墙高的1%,加筋土挡墙结构具有良好的稳定性。     

基于阻尼参数的高速铁路连续梁桥地震损伤概率影响分析

为研究阻尼参数对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,以一座(32+48+32) m高速铁路连续梁桥为研究背景,借助大型开源程序Open Sees建立了数值模型,并应用基于可靠度理论的概率解析易损性函数表达式获得地震易损性曲线(面),探讨阻尼器参数对桥梁地震易损性的影响。研究结果表明:(1)设置阻尼器使桥梁受力更为合理,可进一步提高桥梁抗震性能;(2)阻尼系数的提高及阻尼指数的降低均使得桥梁固定墩曲率及活动支座位移减小,进而降低固定墩和活动支座在地震作用下的损伤概率。     

多跨弹性支座圆弧梁计算的传递矩阵法

以圆弧梁初参数方程的通解为基础,求得承受任意分布载荷的圆弧梁段的载荷函数,推得反映状态向量变化的传递矩阵式。根据变形协调条件和力的平衡条件推得圆弧梁在弹性支座作用处和集中载荷作用处的点矩阵,解决在这些截面两侧某些状态变量突变的问题。将多跨弹性支座圆弧梁的复杂计算变成一个利用一维矩阵连续相乘的简单问题。通过验证表明,这种方法的计算结果和理论解一致。通过对多跨弹性支座圆弧梁实例的计算表明,其结果与其他方法求得的结果也十分吻合。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明：所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。