公路收费站污染物扩散数值模拟方法

为了研究公路收费站区域机动车排放污染物对空气污染的影响,提出了基于计算流体力学(CFD)的数值模拟方法.该方法根据收费站的实际规模,建立全尺寸CFD三维仿真模型.以Navicr-Stok～s方程为基础,采用标准k-ε占湍流模型,综合考虑风速、风向、气温、地形、交通量和收费模式等因素,对收费站区域内污染物扩散进行数值模拟.论文采用系统动力学方法建立交通仿真模型,模拟车辆到达、排队、缴费、离开等运行特征,可计算出不同交通量和收费模式下车辆经过收费站的平均停留时间,据此计算收费站污染物的排放源强.论文以渝黔高速公路某收费站为例,运用该数值模拟方法计算收费亭附近的CO浓度,并与实地监测数据相比较,二者吻合较好,表明该方法具有一定应用价值.     

薄层沥青混凝土在桥面铺装中的力学响应

采用ABAQUS有限元分析软件, 建立水泥混凝土箱梁桥与工字梁桥三维整体有限元模型, 分别研究了不同厚度薄层沥青混凝土铺装层在车辆荷载和温度荷载作用下的力学响应, 以及铺装层自重对桥梁结构内力的影响。研究结果表明: 在车辆荷载作用下, 铺装层厚度由4 cm增加至12 cm时, 箱梁桥与工字梁桥铺装层最大竖向剪应力分别增长了约72%与40%, 因此, 薄层铺装能够降低层内竖向剪应力水平, 有利于缓解车辙病害的发展; 在温度荷载作用下, 铺装层厚度对层内拉应力及层底剪应力的影响并不明显, 力学指标基本处于同一水平; 在重力荷载作用下, 厚度为4 cm的薄层铺装相对于12 cm的铺装层能够分别降低箱梁桥桥体内部最大Mises应力及最大主拉应力19.62%与17.70%, 而对于工字梁桥而言, 能够分别降低应力水平13.79%与10.16%, 从而改善了桥梁结构受力状况。可见, 薄层沥青混凝土应用于桥面铺装具有良好的力学可行性, 在综合考虑环境与材料性能的基础上可在实际工程中推广应用。     

长大纵坡沥青路面有限元分析

针对长大纵坡上坡路段沥青路面易产生车辙破坏的现象, 以粘弹性沥青混合料本构模型为基础, 选取了5种不同的纵向坡度, 采用ABAQUS有限元软件分析了标准轴载作用下沥青混合料面层内最大剪应力和竖向应变的分布规律, 并对有坡和无坡状态下荷载与车速的影响进行了分析。计算结果表明: 最大剪应力和竖向应变随坡度和荷载的增大而增大, 随车速的增大而减小, 且有坡路段受荷载和车速的影响更大; 位于路表下4~10 cm深度处中面层的最大剪应力和竖向应变平均值都大于其他结构层, 是最容易产生车辙的结构层位, 因此, 提高长大纵坡路段沥青路面中面层的抗车辙性能尤为重要。     

有限元软件分析钢筋混凝土结构

在超静定混凝土结构体系中,传统计算采用平面结构计算模型,存在简化结构计算模型过于简单,对混凝土局部分析也存在一些偏差。对混凝土实体超静定结构有限元建模中的混凝土开裂模拟、压碎、失效准则和屈服准则模拟进行分析,并对混凝土结构模拟钢筋的处理、混凝土的本构关系和破坏准则的选取进行论述。     

ST OFFSHORE锚三维建模及有限元分析

ST/STS OFFSHORE锚是一种新型大抓力钢板焊接锚,按船级社的要求,必须对该锚进行有限元结构强度分析。以15000kG ST OFFSHORE锚为例,对ST OFFSHORE锚应用三维软件建模并用有限元方法进行了结构强度分析。分析结果表明,该锚结构强度满足船级社的大抓力负荷要求。     

岩溶隧道瞬变电磁三维超前探测技术研究

针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明： 1）溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60 Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2）大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17~30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。     

基于三维激光扫描构建复杂管线BIM几何模型的影响因素分析

将三维激光扫描技术与 BIM 技术集成应用于施工阶段已越来越广泛。 通过定向对排名前 80 的施工企业 (排名以 2015-2016 年收入为准) 进行问卷调查, 分析三维激光扫描与 BIM 集成应用在施工阶段的应用情况以及总结影响其实施的众多因素, 并得到三维激光扫描技术与 BIM 技术集成应用于构建复杂管线 BIM 几何模型存在影响项目实施成败的 8 个主要因素。 其次, 通过 29 家施工企业对 8 个主要影响因素进行评价并打分, 根据打分结果利用熵权法得到 8 个主要影响因素的权重。 最后, 依据 8 个主要影响因素的权重总排序以及将其划分为 4 个层级, 给出利用三维激光扫描技术构建复杂管线 BIM 几何模型的实施建议, 为施工企业提供有价值的参考依据。     

钢轨断面全轮廓磨耗的激光视觉动态测量

钢轨磨耗直接影响铁路运行安全,为了替代目前手工测量方式,提高测量精度和效率,研究并设计了线激光钢轨断面全轮廓视觉测量系统来实现钢轨磨耗动态测量.首先通过计算激光视觉测量模型完成激光测量单元的结构设计,然后采用平面标定法对测量头进行精确标定,获取激光平面与传感器成像平面之间的映射关系,将拍摄的钢轨轮廓光条图像还原为实际钢轨断面轮廓;利用钢轨同一截面两侧轮廓中轨头踏面轮廓相同的特征获取钢轨断面全轮廓数据,采用ICP精确配准将钢轨两侧测量轮廓合并,其中轨头踏面轮廓采用欧式聚类和距离分割方法提取;最后以双侧未磨损轨腰轮廓及其特征点为基准,将测量钢轨全轮廓与标准钢轨轮廓进行配准对比,获取钢轨磨耗值;将线激光钢轨磨耗测量单元装载于自行研制的轨道测量小车上进行现场测量试验.研究结果表明:该测量系统标定精度可达4.922×10^-3 mm,测量速度可达21.6 km/h,与钢轨磨耗尺测量值对比垂直磨耗、侧边磨耗平均偏差约为0.023 mm和0.093 mm,对同一对象多次重复测量最大偏差小于0.05 mm,该测量精度满足公务要求,提高了测量效率,便于铁路测量数字化管理.     

基于LiDAR点云的船载砂石体积自动测算系统

针对现有船舶运输砂石体积计算主要依赖人工方式称重和纸质运单流转、精度不高且效率很低的难题,采用基于八叉树的点云精简和聚类分析进行复杂环境下船舶点云的自动识别和提取;采用基于改进SK-4PCS(semantic-keypoint-based 4-points congruent sets)的粗配准和基于Point-to-Plane ICP (iterative closest point)的精配准进行空载和满载两期点云由粗到精的高效配准,设计实现了一种利用LiDAR (light detection and ranging)点云数据进行船载砂石自动测算的系统.采集了江西南昌赣江运砂船数据进行实验验证,从扫描到出结果一艘船的砂石体积自动测算时间少于2 min,同船多次测算结果最大相对误差小于1.00%,砂石体积与实际真值相比的最大误差小于2.00%,满足实际业务需求.