盾构水平偏角变化对盾构-土相互作用影响

为了探明盾构掘进过程中机-土相互作用的机理,指导盾构姿态的控制和调整,针对水平偏角变化对盾构与土相互作用的影响这一问题,对作用于盾壳周围土压力的理论计算方法以及水平偏角预测模型进行研究。首先基于地基反力曲线,通过等效弹簧近似建立盾构与土的相互作用模型,同时基于几何分析可计算盾构水平偏角变化过程中周围土层发生的位移,从而得到作用于盾构外壳的周围土压力的理论计算方法。然后引用改进的松动土压力计算方法,得到盾构初始土压力的计算方法,解决盾构水平偏角计算的初始边界问题,并结合土对盾构作用荷载的计算方法得到盾构水平偏角计算方法。基于所建立的理论计算模型,对盾构机质量、地层类型以及地层开挖损失率等因素对盾构-土相互作用的影响进行分析和讨论。最后,结合济南地铁R2线盾构隧道工程,对盾构的水平偏角以及相关掘进参数进行实时监测,并与盾构水平偏角理论值进行对比分析。研究结果表明：盾构质量以及地层开挖损失率对盾构在水平面上进行姿态的影响较小;不同地层类型以及地层的土压力系数对盾壳与土相互作用的影响较大;通过工程应用发现盾构水平偏角理论值的变化趋势与实测值基本一致,但由于盾构自身施加的调姿弯矩无法完全作用于盾构机,因此理论值普遍大于实测值。     

轨道交通列车节能运行组织措施探讨

轨道交通已成为各城市的能耗大户,降低能耗是轨道交通可持续发展的重要组成部分。结合工程和运营实践,围绕列车运行,从行车组织、进出站运行控制、停站时间调整、列车运行控制等多方面、多角度对可能的列车运行节能措施进行总结提炼。结合当前轨道交通运营技术的创新发展,提出将不对称运行图编制、单向加车、精细化行车组织、利用配线接发车、合理的运营裕量取值等纳入到措施中,为轨道交通工程建设和运营提供参考。     

加劲U型钢板桩失稳临界荷载动态配位系数法

针对U型钢板桩插打容易发生屈曲的问题,提出 U型钢板桩局部加劲效应理论计算的“动态配位系数法”,建立了局部加劲U型钢板桩失稳临界荷载计算式,并分析了加劲面积、加劲位置、加劲板数量对加劲效应（即失稳临界荷载）的影响规律. 研究结果表明:加劲总面积（即加劲板累计宽度）一定时,对于长度确定的U型钢板桩,存在使构件临界荷载值最大化的加劲板布置方案,并揭示了块数太多时由于单块加劲板宽度太小而引起的局部失稳规律;以10 m长U型钢板桩为例,构件临界荷载值随单块加劲板布置位置的变化可提高13.55%,并求得20 m长的U型钢板桩不同加劲总面积对应的加劲板布置优化理论方案,为实际工程中U型板桩局部加劲方案设计提供了理论依据和参考.      

乐山大佛胸部渗水病害特征研究

为给乐山大佛渗水病害治理及后期保护研究提供科学依据,本研究首次对乐山大佛渗水及大气降水进行定量监测采样,分析大佛渗水来源及其特征,并结合水化学性质和岩石组成对“大佛砂岩”风化机理进行了研究. 研究表明:乐山大佛胸部渗水在平水期与枯水期主要补给来源为地下水,丰水期主要补给来源为大气降水;大佛胸部渗水含有大量溶解质组分,pH平均值为7.70,2009年之后乐山市降水年平均pH＞5.60且逐年增高,至2015年全年降水pH平均值大于7.00,降水已由酸性转为碱性;大佛胸部渗水水化学类型为碳酸盐类-钙组-Ⅱ型与硫酸盐类-钙组-Ⅲ型,阳离子以Ca2 + 为主,阴离子以SO₄2? 与HCO₃? 为主;大佛胸部岩石主要成分为CaCO₃和SiO₂,在空气和水存在的情况下容易发生溶蚀,岩石风化对大佛渗水中离子贡献超过90%,H₂CO₃与H₂SO₄共同参与了“大佛砂岩”的风化.      

中国高铁永葆工程领跑

本文从高铁工程发展的角度出发,陈述了中国高铁工程发展概况,解读了只有工程技术和工程科学的紧密结合才能实现高铁工程领跑,才能保持中国高铁工程继续领跑世界;回顾了中国高铁快速崛起、领跑世界的历程,包括酝酿期、探索期、成熟期和发展期;复兴号高速列车已经成为中国高铁自主创新的成功范例,标志着中国高铁工程由跟跑、并跑到领跑,初步实现了工程领跑. 分析了中国高铁工程领跑面临德国、法国和日本等国家轮轨高铁更高速度、数字化转型以及日本和美国等国家高速及超高速管道磁悬浮高铁发展的严峻挑战. 提出了围绕“轮轨天下,超导未来”等应对严峻挑战的积极对策,并展望了高铁时代和后高铁时代轮轨高铁的发展趋势和磁悬浮高铁的未来发展,力求中国高铁继续保持工程领跑的最佳境界.      

基于实测数据的穿越软塑黄土层大断面隧道围岩与支护动态作用机制

选取软塑黄土层分布于隧道拱顶、洞身和隧底3组典型断面开展实测研究,分析了软塑层影响下的围岩变形特征、支护结构力学特征及其差异性,提出了基于实测数据确定支护特性曲线的方法,揭示了软塑黄土层影响下的围岩与支护动态作用机制,给出了相应的防控理念及措施。分析结果表明：隧道围岩变形由大到小依次为软塑黄土层分布于拱顶段、洞身段和隧底段;软塑黄土层分布于拱顶段支护结构拱肩和边墙脚、洞身段拱腰及其以下位置、隧底段拱部和仰拱承受较大围岩压力作用;支护结构承受主要荷载来压方向不同、围岩应力随开挖步序释放率不同及地下水渗流路径不同是3组断面支护结构应力存在差异的直接原因;软塑黄土层分布于拱顶和洞身段时,围岩超前应力释放率约为35%,上台阶开挖支护结构力学性能迅速恶化,软塑黄土层分布于隧底段时,下台阶开挖软塑黄土层对支护结构将产生显著影响;针对上述3类工况,提出的强支护、控侧压和防突沉的防控理念及超前帷幕注浆、大锁脚和基底袖阀管注浆等施工控制措施可有效避免施工灾害的发生。     

低米勒电容超结MOSFET开关过程及反向恢复性能仿真研究

针对超结场效应晶体管(SJ-MOSFET),利用工艺仿真建立多次外延离子注入和深槽刻蚀2种不同P柱形貌的器件结构,对比研究了不同工艺、不同栅极结构SJ-MOS的静态特性差异,并与实测数据对比,验证建立模型的正确性。从空间电荷区不均匀拓展的角度,分析不同工艺路线器件的C-V特性测试中“电容转折”现象的微观机理。研究了感性负载下SJ-MOSFET开关过程中栅极电压、漏极电流、漏源极电压随时间变化关系,并搭建寄生体二极管反向恢复测试平台,探究了不同工艺对于反向恢复电荷、峰值电流等参数的影响。研究内容可指导器件设计,提高功率半导体器件在机车应用场景中的匹配度。     

城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥耦合振动分析

为研究城市轨道交通混凝土连续刚构桥车-桥系统动力性能,从数值模拟与现场实测两方面分析车-桥系统的振动特性。以满载地铁B型车和某三跨(42 m+65 m+42 m)刚构桥为对象,展开跑车试验,控制列车分别以60,80,100和 120 km/h的速度通过待测试桥梁,获得列车-桥梁系统振动响应。然后,采用SIMPACK和ANSYS联合仿真分析方法,计算了不同速度条件下,车-桥系统的动力响应。研究结果表明：列车与桥梁振动指标小于规范限值,列车运行的安全性与乘坐舒适度较好,桥梁结构具有良好的横向、竖向刚度以及动力性能。研究成果可为此类连续刚构桥的动力分析提供指导和借鉴。     

基于动车组接续的高速铁路列车停站方案设计研究

对于高速铁路列车停站方案的优化问题,在满足各个车站客流需求的条件下,在开行列车数量一定时,以完成当日运行任务所需动车组数量最少和旅客旅行时间最短为目标,构建列车停站方案设计的混合规划模型,并采用设计的人工蜂群算法求解。基于哈大高铁的相关数据设计列车停站方案,并对其进行优化。相比于初始解,优化后的列车停站次数减少10.9%,越行时间增加1 h,动车组数量减少30.4%,实例证明,所建模型和设计的求解算法对优化停站方案和减少动车组数量均是有效、正确的。提出的新的考虑动车组数量的高速列车停站方案设计优化方法,可为铁路运营决策者编制高速列车开行方案提供有价值的决策支持。     

基于GA-BP神经网络的列车关键部件预防性维修优化模型及应用

针对现有列车检修模式存在欠维修或过维修的不足,综合考虑列车运行安全性、经济性和高效性,提出一种基于GA-BP神经网络的列车关键部件不完全维修模型。首先,引入役龄回退因子,采用故障小修、预防性维修和更换维修相结合的维修策略;然后,以单位时间维修费用最小为目标函数,列车运行可靠度和周期内预防性维修次数为决策变量;最后,以某市地铁1号线列车车门部件为验证对象,结合GA-BP神经网络,对未来可靠度进行预测并验证准确性,预测结果作为模型决策变量寻优约束条件,获得最佳维修时间间隔。仿真结果表明：相比于现有检修模式,基于GA-BP神经网络的不完全预防性维修模型日均维修费用可节约24.07%,可靠度提高约3.4%,维修次数减少50%。研究结果可为地铁列车检修模式优化提供理论和实践参考。