城市道路横断面规划设计方法及工程应用研究

随现阶段城市经济发展的提速,城市道路和建设范围内硬化面积逐年增加,导致城市透水面缩减,易在多雨季节引发城市内涝等灾害,给城市发展和居民生活带来了诸多问题。为降低城市内涝等问题的发生,在城市道路横断面规划设计过程中,结合海绵城市建设理念,提出对应的设计方法指导工程应用。首先明确了海绵型城市道路的设计目标;分析了各项LID措施在功能、控制目标、经济性、对周边地块的影响和景观效果等方面的特征;阐述了红线宽度在12~15 m、20~28 m、34~40 m、40 m以上道路的横断面设计方法。     

桩基非对称局部冲刷条件下土体应力变化解析解

传统桩基局部冲刷坑模型主要采用对称形态的坑体来分析,然而实际问题中局部冲刷坑体常为非对称,这使得桩基处于更不利的状态。评价桩基承载力的关键之一是合理计算冲刷坑造成的土体应力状态变化。而对于桩周形成非对称冲刷坑时土体应力变化,目前仍然没有较为完善和严格的理论分析方法。针对该问题,根据已有试验得到的非对称局部冲刷坑形态,提出非对称冲刷坑内土体应力计算的平面应变简化模型;并基于弗拉曼解在半无限空间中的应用,将冲刷坑以上土体看做荷载并引起土体内应力重分布,得到非对称冲刷坑下土体应力分布计算的平面应变解析解。通过有限元中的"生死单元法"模拟非对称局部冲刷坑的形成过程,并将有限元得到的冲刷坑内土体应力结果与解析解计算结果进行对比,验证解析解的正确性。随后基于该方法考虑桩尺寸的影响,得到非对称局部冲刷坑形成后桩周土体的垂直及水平有效应力计算方法,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明：在考虑桩尺寸时,解析解计算结果略保守。在此基础之上,对非对称冲刷坑参数的敏感性进行分析,指出桩上、下游侧冲刷深度差值对桩周土体的应力影响较大,得到了非对称冲刷坑下桩周土体的垂直有效应力及水平有效应力差的变化规律,研究结果可为工程设计提供参考。     

排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。     

钢轨主动打磨磨石界面热应力分析及影响研究

为分析钢轨打磨时的摩擦、磨损及疲劳损伤,根据传热学理论,通过热机耦合方法,运用ABAQUS软件建立钢轨打磨有限元模型,以分析不同车速、打磨电机功率和打磨宽度对钢轨表面温度场和应力场的影响。钢轨与砂轮之间摩擦所产生的热量等效为一个移动热源,数值分析磨削过程中钢轨表面的温度、应力及应变状态。结果表明:钢轨打磨是一个快速升温、缓慢降温的过程;高温区温度场、等效应力场均呈以打磨轴线为中心、向四周扩散的椭圆形分布,且打磨高温区深度较浅,打磨产生的高温影响范围有限;钢轨表面最高温度随打磨车速度和打磨宽度的增加而减小,随打磨电机功率的增加而增加,仿真结果与实际打磨情况较为符合。     

钢管混凝土拱桥新规范中的设计新理念

最新发布的《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG/T D65-06-2015)以及《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB50923—2013)传达出一些钢管混凝土拱桥的设计新理念,主要包括:(1)钢管混凝土拱桥的钢管应优先采用直缝焊接管;(2)钢管混凝土拱桥的管内混凝土推荐采用自密实补偿收缩混凝土;(3)哑铃形截面钢管混凝土拱腹腔内的混凝土不应计入主拱截面受力;(4)钢管混凝土主拱节段应采用焊接对接接头;(5)钢管混凝土拱桥宜采用以直代曲法形成主拱线形;(6)中、下承式拱桥悬吊桥面系应具有整体强健性且横梁间必须设置加劲纵梁形成连续结构体系。     

城市轨道交通牵引供电接触轨系统温度应力有限元分析

温度变化时接触轨内部会产生巨大的温度应力,严重时甚至会危及城市轨道交通牵引供电安全。结合目前应用较广泛的钢铝复合接触轨,基于有限单元法,采用三维软件SOLIDWORKS建模,并在有限元软件Ansys Workbench中对接触轨模型的温度应力进行了模拟分析。该模型考虑了卡爪、尼龙垫块及支座等构件的束缚影响,采用边界条件控制环境的温度变化,得到了接触轨内部温度应力场云图,并分析了此温度应力对绝缘支座的影响。研究结果可为接触轨系统中各构件的设计、优化、安装及检修提供参考。     

基于谐响应分析的设备基础设计方案优化

设备基础通常要承受较大的动力荷载作用,但其振幅响应又不能过大。以某地铁线路大型风机为例,基础设计时考虑了5种方案。通过采用大型有限元计算软件Ansys建立各种方案的有限元模型,同时考虑土-结构间的相互作用,进行多种土层参数情况下的动力特性及谐响应分析。通过对比基本方案的振幅计算结果与实测结果,证明了该分析方法的准确性。总结出了类似工程基础设计时较为经济有效的优化方向及优化原则。     

面向感知的城市轨道交通空间研究

随着人们生活水平的日益提升,对城市轨道交通空间品质的追求也愈发强烈。以感知为切入点,梳理出现状问题,从视觉、听觉、触觉、嗅觉、方位感知5个方面对城市轨道交通空间进行分析,综合研究感知内容与范围、感知影响因素,并总结出乘客对于城市轨道交通空间的感知偏好。研究成果可为中国未来城市轨道交通空间的规划、设计、运营提供新的思路。     

地铁车站综合支吊架结构设计要点

结合某市地铁某号线工程综合支吊架施工图设计,系统地进行了地铁车站综合支吊架结构设计要点分析。在各管线荷载提资及综合支吊架承载力提资的基础上,基于有限元软件进行了综合支吊架结构受力分析。根据计算结果,设备区及公共区通常分别是底座承载力、跨度大的横杆应力控制了最大水平间距;设备区管线进行综合有利于减少工程数量,而公共区管线综合,为了美观往往会在一定程度加大工程数量;进而提出了减小车站综合支吊架总工程数量的优化建议,同时总结了150 mm厚轨顶风道平板下挂综合支吊架需注意的要点。所有要点均力求使整个综合支吊架体系受力安全合理,可供工程实践中地铁车站综合支吊架结构设计及实施参考。     

时速350 km双层动车组相关技术参数对车体模态的影响

以某时速350 km、16辆编组的双层动车组为研究对象,考虑车辆平衡对车辆布局进行优化,并对动车组除车体外的其他部件进行轻量化设计。建立车体有限元计算模型,采用控制变量法分析车体相关部位参数变化对车体模态的影响,优化车体结构,确定车辆整备状态下的模态频率。结果表明,通过合理的列车布局方案及编组形式,相比于16辆长编组单层动车组,双层动车组的定员可提高31.8%;通过对动车组其他部件质量进行有效控制,质量降低2.4 t;车辆整备状态下菱形模态振动频率可达10.318 Hz。