软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究

为解决传统监测技术单点监测无法满足软岩隧道整体性变形监测的局限性,采用三维激光扫描技术进行软岩隧道整体性变形监测试验,从隧道结构的变形时间、变形空间分布及变形量进行整体分析。首先建立全站仪和三维激光扫描仪测量误差模型,分析三维扫描监测技术与传统隧道监测技术的特点,通过平面标靶和棱镜靶球精度试验得出平面标靶最佳入射角范围小于60°,棱镜靶球自动提取距离不大于45 m,作为测站设置和控制点布设的依据; 然后以渭武高速木寨岭隧道2号斜井工程为依托,开展软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究。研究结果表明： 中台阶开挖支护前已发生较大变形,最大变形位置为左侧上台阶与中台阶交界处,空间分布呈左大右小,试验段最大累计变形达0.48 m,下台阶及时封闭成环及2层初期支护有利于变形控制。     

斜拉索-磁流变阻尼器多性能约束下的减振控制算法

提出一种极点和方差指标约束下的斜拉索-磁流变减振控制算法。基于Halmiton原理与切比雪夫级数求解方法建立斜拉索-阻尼器减振控制系统状态空间方程。以极点表达减振控制快速性和稳定性约束,以方差表达小振幅和振速约束,基于凸优化理论,给出满足相容快速性、稳定性、小振幅以及振速指标约束下的磁流变半主动减振控制算法。最后,以某斜拉桥C20号斜拉索为例进行仿真验证。结果表明,给出的减振控制算法能保证斜拉索在随机外界激励下的快速性稳定性,且有效抑制拉索的振幅,减振效果良好。     

基于LabVIEW的IRIG-B码实时采集与解析方法

授时设备是现代舰船噪声综合测试系统的重要组成部分.本文提出一种LabVIEW平台下的授时设备IRIG-B码采集解析方法.首先利用授时设备产生的秒脉冲作为触发信号控制采集设备采集IRIG-B码,然后对IRIG-B码进行门限判别预处理,再与位置识别标志比对提取信号端点,最后将IRIG-B码与移位寄存器进行移位比对,识别码字以及解析时间信息.试验结果表明,该方法能够有效解决IRIG-B码实时采集解析问题,具有定时精度高、软件开销小、抗电磁干扰能力强等优点,可应用于授时设备的开发设计、工作状态监测、信号质量评估等.     

基于CFD的船舶货舱通风数值模拟

以某集装箱船的货舱通风系统为研究对象,根据船舶舱室的通风系统的特点,采用合理的数值模拟方法,并利用拉格朗日粒子示踪的方法描述舱室中的气体流动状况.在此基础上,分析比较3种不同的通风设计方案,通过对比分析研究送风管上开孔朝向和数目对通风效果的影响,确定对通风最有利的方案.模拟结果表明,应用CFD技术进行通风系统分析,可以很好地从流场的分布特性以及空气粒子的运动追踪等方面来评估设计方案的优劣,为通风系统的设计、优化提供有力的工具.     

我国船舶行业智能制造的新内涵与应用

加快推动新一代信息技术与先进船舶制造技术深度融合,将对我国船舶行业的发展带来重大影响.本文从分析智能制造的内涵人手,研究探索把人工智能、物联网、大数据、云计算等新技术与智能制造相融合的思路,尝试提出新一代信息技术条件下智能制造的新内涵,并对其在我国船舶行业的应用进行分析,进一步讨论目前发展所面临的问题,最后结合现状提出建议.     

半开口和分离边箱开口断面主梁竖向涡振性能对比

为深入研究不同截面形式开口断面主梁的涡振性能及其发生机理,针对半开口和分离边箱开口断面2种主梁,进行了1∶50节段模型风洞试验,考虑等效质量、风攻角和阻尼比等因素的影响,计算了2种主梁断面的斯托罗哈数;基于线性和非线性理论,估算了实桥竖向涡振振幅;建立了二维数值模拟分析模型,验证了数值模拟方法的准确性,并对比了2种主梁断面周围的瞬时涡量和平均流线结构。分析结果表明:2种主梁在风攻角为3°和5°时均发生竖向涡振,且出现2个涡振区,第2个涡振区主梁竖向涡振最大振幅明显大,5°风攻角时2种主梁竖向涡振振幅比3°风攻角时大75%;风攻角为5°,阻尼比为0.8%时,分离边箱开口断面主梁竖向涡振最大振幅比开口断面大28%;随着Scruton数的增大,主梁竖向涡振的最大振幅接近线性减小,相同Scruton数工况下,5°风攻角时分离边箱开口断面主梁竖向涡振振幅最大,3°风攻角时半开口断面主梁振幅最小,说明正风攻角越大,主梁断面越钝,其涡振性能越差;5°风攻角时分离开口断面更钝,引起气流更大的分离,来流风在2种主梁断面的桥面上方和主梁开口处均形成漩涡,由于斜腹板和风嘴作用,主梁开口处尺寸较大的漩涡被打碎为几个尺寸接近的较小漩涡,优化了主梁的涡振性能。      

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

基于客流仿真的太原地铁下元站换乘方案设计

下元站是太原地铁1号线与3号线的换乘站,车站客流集散量大、换乘比例高,工程条件制约车站方案设计,为提高设计的精细化水平,研究采用客流仿真技术对设计方案进行仿真模拟,辅助设计方案决策.首先,根据下元站设计条件,提出十字型换乘和T型换乘设计方案;其次,在对比分析传统评价与动态模拟评价的基础上,提出动态模拟评价指标及取值标准...     

信号交叉口饱和流率动态提取方法

提出了利用感应线圈检测器动态提取饱和流率的方法,前后车辆离开线圈的时间差为车头时距,计算第4辆至最后一辆处于饱和状态车辆的平均饱和车头时距,运用指数平滑法处理历史饱和车头时距与当前周期饱和车头时距.确定了车型及饱和车头时距判断阈值,当线圈占用时间大于小型车平均占用线圈时间2倍时,判断为大型车,小型车的饱和车头时距判断阈值为历史平均值加1 s,大型车的饱和车头时距判断阈值为历史平均值加5 s.用VISSIM软件进行仿真,验证提取方法的有效性.仿真结果表明:动态提取方法能减少饱和车头时距突变的影响,当前周期车头时距骤减31.3％,饱和流率仅增加5.6％,5个周期的饱和流率分别为1 782、1 682、1 600、1 690、1 773 veh· h-1,而HCM模型的计算结果为1 680 veh· h-1.与传统方法相比,该方法能满足动态提取的需求,实施成本低.     

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

考虑不同加载方式与下翼缘宽度, 对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验, 分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态; 基于试验梁的抗弯特征, 推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明: 试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏, 稳定性良好; 达到极限承载力时, 梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm, 试验梁体现了良好的协同工作性能; 随下翼缘宽度的增加, 试验梁刚度与承载力增大, 对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁, 其屈服弯矩的比值为1∶1.44∶1.55, 极限承载力的比值为1∶1.31∶1.40;随着试验梁承受弯矩的增大, 当中性轴上升至混凝土翼板时, 钢管混凝土处于受拉状态, 可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应, 而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时, 可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响, 但其可促进延性的继续发展; 试验梁的位移延性系数均大于3.35, 延性较好; 屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02~1.04、0.96~1.03, 吻合良好, 因此, 所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。