三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型, 分析了地裂缝的发育特征; 运用数值模拟方法, 研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征, 计算了地裂缝的影响区域范围, 解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征, 并提出了相应的工程对策。研究结果表明: 地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态, 地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大; 通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征, 得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m, 经对比验证, 与物理模型试验结果一致; 下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏, 且破裂逐渐向上扩展, 最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线, 其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域; 地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变, 形成2个类似“活动楔体”的变形区域, 且该区域范围逐渐扩大; 上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大, 当地裂缝活动量达到20cm时, 造成整体式地铁隧道呈“S”破坏形态; 为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形, 建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

土基模量对水泥混凝土路面轮载疲劳开裂损伤的影响

基于有限元软件KENSLABS, 构建了水泥混凝土路面轮载损伤计算模型, 引入地基季节调整系数与零养护疲劳准则, 分析了土基模量整体削弱对路面疲劳开裂指数的影响, 探讨了当量轴载系数与多轴通过一次的计算次数对土基模量的依赖性, 研究了不同土基模量下板厚、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数等核心路面设计参数与路面开裂指数的关系。研究结果表明: 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着地基季节调整系数的减小而增大, 增大速度随地基季节调整系数的减小而加快, 当地基季节调整系数从1.0减小为0.8和从0.4减小为0.2时, 在单轴、双轴和三轴荷载作用下, 路面开裂指数分别增大了2.8、2.9、1.5倍和49.8、269.0、1 351.4倍; 当量轴载系数与多轴通过一次的重复计算次数受到板厚与土基模量的影响, 在土基模量为60 MPa, 板厚为15cm或35cm时, 单轴荷载比双轴荷载更易产生损伤, 双轴荷载比三轴荷载更易产生损伤, 在土基模量为20MPa, 板厚为15cm时也是如此, 但在土基模量为20MPa, 板厚为35cm时, 结论则与前相反; 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着面板厚度、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数而改变的幅度与土基模量直接相关, 当土基模量为20、60 MPa时, 面板厚度从21cm增加到25cm, 疲劳开裂指数分别减小1.18×10、1.18×10^-2, 当混凝土抗弯拉强度从4.0 MPa增大到4.4 MPa, 疲劳开裂指数分别减小1.28、2.20×10^-3, 当单轴轴重从80kN增大到160kN时, 疲劳开裂指数分别增大5.48、7.36×10^-3, 当单轴荷载每日重复作用次数从50增加到90时, 疲劳开裂指数分别增大2.05×10 -1、5.07×10^-4; 增设厚度为15cm的水泥稳定基层后, 设定工况下的路面疲劳开裂设计寿命增加3.42年; 在提高土基模量的同时, 宜优先考虑适当增加板厚, 严禁超载, 设置水泥稳定基层等措施, 可以控制水泥混凝土路面受轮载作用的疲劳开裂破坏。     

青藏高原高等级道路路基路面温度变化特征

连续观测了青藏高原多年冻土区道路结构不同层位和天然大地不同深度处温度, 分析了不同层位日均温度的时空变化趋势、实时温度的频率分布特性与不同结构层材料的冻融特性。分析结果表明: 空气、面层、基层、路基和天然大地温度年度变化趋势均呈现明显的热季与冷季之分, 转换时间分别是4月份和9月份; 观测周期年内, 沥青混凝土路面路表日平均温度为-17 ℃~40 ℃, 水泥混凝土路面路表温度为-18 ℃~17 ℃, 沥青混凝土路面下的路基顶面以下0.8 m处温度波动范围为-2.8 ℃~6.3 ℃, 水泥混凝土路面下的路基顶面下0.7 m处温度波动范围为-3.4 ℃~5.4 ℃; 空气、沥青混凝土面层、水泥混凝土面层的温度和温度梯度频率分布均呈现出明显的单峰形态, 且峰值对应的温度或温度梯度与相应的年均值存在偏差; 基层、垫层和路基的温度频率分布均呈现多峰并存的形态, 分别与冷季、热季、冷热季转换期相对应; 分析周期年内沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的路表冻融次数分别为182、178; 沥青混凝土与水泥混凝土冻结融化持续时间频率分布均呈现主峰+多副峰的形态, 主峰对应的持续时间分别为0~2 h和18~20 h。可见, 在多年冻土区, 可优先选择水泥混凝土路面, 以利于冻土的保护, 沥青混凝土与水泥混凝土配合比设计均应验证抗冻融耐久性能。     

弹性元件对大型可倾瓦轴承静动特性的影响

为提高舰船运载机组稳定性, 并有效抑制振动, 在机组推进轴系中采用了一种可倾瓦轴承支点弹性技术(瓦块支点安装有蝶形弹簧), 以某大型燃气轮机为对象, 在轴系四瓦可倾瓦轴承瓦块支点处引入蝶形弹簧结构, 并采用流固热耦合计算模型和轴承多场分析技术, 分析了可倾瓦轴承的温度场、压力场、刚度与阻尼等特性参数, 研究了支点弹性技术对大型可倾瓦轴承摩擦学与动力学特性的影响规律。计算结果表明: 在3 000r·min^-1工作转速下, 刚支结构时可倾瓦轴承最大油膜压力为6.5MPa, 弹支结构时最大油膜压力为6.7MPa, 弹支结构相比刚支结构轴承油膜压力略有上升, 此时2种支点结构轴承的温度变化不大, 最高温度分别为98.95℃与98.85℃; 随着转速的增大, 2种支点结构可倾瓦轴承的主刚度均呈下降趋势, 而其交叉刚度只在±0.1MN·m^-1范围内变化; 在3 000r·min^-1下, 弹支结构轴承主刚度为3.5GN·m^-1, 主阻尼为6MN·s·m^-1, 相比刚支结构轴承主刚度提高了59%, 主阻尼提高了39%。可见: 可倾瓦轴承采用瓦块支点弹性技术, 轴承温度变化不大, 最高油膜压力略有增加, 轴承主刚度和主阻尼明显提高, 这对增加稳定性和抑制振动十分有利。     

全站仪RDM法与3D量测法量测隧道变形精度对比

根据测量学原理和误差传播定律, 分析了全站仪自由设站对边量测(RDM) 法和三维坐标(3D) 量测法, 建立了2种量测法的隧道变形精度分析模型, 利用中误差评价隧道变形量测精度, 推导了2种方法量测隧道变形的中误差计算公式, 并以某三车道公路隧道为例, 对2种方法的量测精度进行了对比和验证; RDM法通过三角高程测量原理和三角余弦定理得出任意点之间的水平距离、高差和斜距, 根据任意测点之间的三角几何关系得到隧道变形; 3D量测法从任意观测点观测若干已知点的方向和距离, 通过坐标变换计算各测点坐标, 根据各测点坐标得到隧道变形。分析结果表明: 采用RDM法和3D量测法量测隧道拱顶下沉的精度评价公式相同, 而量测隧道水平收敛的精度评价公式不同, RDM法的精度优于3D量测法, 且随着全站仪到量测断面距离的增加, 差值逐渐增大, 当距离为100 m时, 两者精度差值已增大至0.43 mm; 在三车道公路隧道中, 当距离为40~60m时, 2种方法量测隧道水平收敛的精度均为最高, RDM法可达0.61~0.68mm, 3D量测法可达0.78~0.84mm; RDM法和3D量测法量测的隧道拱顶下沉曲线平滑、圆顺, 拟合度都大于0.95, 而在量测隧道净空收敛方面, RDM法的曲线拟合度大于0.9, 3D量测法的曲线拟合度小于0.9, 因此, RDM法量测精度优于3D量测法。     

CNG公交客车燃料消耗量计算方法

分析了CNG公交客车的燃料消耗量测试参数, 确定了流量计的安装位置; 基于安装位置的固定气压范围, 考虑到驾驶节能技术水平与乘坐人数的影响, 提出了CNG质量流量的计算方法; 通过场地测试, 验证了CNG质量流量与燃料温度、燃料压力之间的非线性关系, 以及与环境温度、气瓶出口端压力的关系; 通过运营测试, 分析了CNG质量流量修正前后的差异, 并验证了测试方案的可行性。研究结果表明: 受测试气压的限制, 流量计唯一的串接位置是减压阀的出口端与低压燃气滤清器之间, CNG经过减压阀后的出口压力基本稳定在0.80~0.95 MPa之间; 在运营测试结果修正中, 驾驶节能技术的影响最大, 最大偏差可达4%, 受测公交线路的驾驶节能技术水平有87.6%的相对值介于0.9~1.1, 离散度较低; 当环境温度升速为4.0~4.3℃·h^-1时, 燃料温度的变化速度基本波动于±0.61℃·h^-1之间, 证明了燃料温度对环境温度的变化不敏感; 气瓶出口端压力与燃料压力没有必然联系, 其数值的减小不会影响CNG质量流量的变化; 在0.80~0.95 MPa的燃料压力下, 测试位置的CNG当量密度基本稳定在6.1kg·m^-3, 连续测试30km后, CNG质量流量计算值与实测值误差小于5%;经对CNG质量流量修正后, 3辆测试车CNG质量流量的变化幅度分别为1.88%、-4.04%和1.71%, 因此, 采用CNG质量流量计算CNG消耗量更为精确。     

箱体式活动沙障风沙流场特征

研究在野外调查的基础上, 采用计算流体力学三维数值建模方法并结合室内风洞试验, 分析了箱体式活动沙障在孔隙率与风速变化作用下的控沙特点及其周围风沙流场的演化过程。分析结果表明: 在沙障的控制下, 顺着风向在沙障前后依次出现减速区、减速上扬区、加速区与障后涡流区, 在沙障腔体内形成明显的腔内减速区与涡流区, 过境风沙流在沙障的减速区、障后涡流区与腔体内发生沉落, 可见箱体式活动沙障发挥了控沙作用; 随着风速增大, 障前减速上扬区高度增大, 但沙障迎风侧孔隙率的变化对减速上扬区高度没有影响; 当沙障迎风侧横板孔隙率小于5%时, 对来流的消减效果显著, 积沙在沙障前卸载, 不能充分发挥沙障背风侧涡流区的控沙作用; 当孔隙率大于25%时, 沙障能够充分发挥控沙作用, 在沙障的迎风侧、背风侧与腔体内都有积沙卸载; 当孔隙率继续增大至30%时, 沙障控沙效果没有明显提高; 选定孔隙率为30%条件下, 随着风速的增大, 沙障后积沙增加, 沙障腔体内积沙减少, 而沙障迎风侧积沙出现先增加后减少的变化趋势。     

沥青混合料体积指标对沥青路面抗滑性能的影响

为研究沥青路面抗滑性能与沥青混合料体积指标的关联, 揭示不同体积指标对抗滑性能的影响程度, 采用真空法和塑封法对不同AC-16型沥青混合料进行密度试验, 对比了空隙率、矿料间隙率、有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率等体积指标; 对沥青混合料进行室内磨光试验和摆值测试, 采用Asymptotic模型拟合其抗滑性能的衰变趋势, 得到了抗滑初值、稳定值与减幅等参数; 建立了体积指标与抗滑性能的函数关系, 并应用灰色关联理论分析了不同体积指标与抗滑性能之间的灰色关联度排序。研究结果表明: 不同体积指标对抗滑性能的影响存在差异, 随着沥青混合料空隙率和矿料间隙率的增加及有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的降低, 沥青混合料的抗滑性能增大; 灰色关联度排序为空隙率最大, 矿料间隙率其次, 再次为有效沥青饱和度, 粗集料框架间隙率最小, 可见空隙率是影响抗滑性能的最主要因素, 矿料间隙率对抗滑性能影响显著, 有效沥青饱和度和粗集料框架间隙率的影响程度不大; 在设计、施工中, 可通过合理控制混合料空隙率, 调节混合料密实状态和紧密状态等方式提高沥青路面抗滑性能。     

基于灰局势理论的交叉口安全设计综合决策模型

道路信号交叉口作为城市交通网络的重要节点,因交通运行复杂,是交通事故的集中发生地.为了降低交叉口事故发生的概率,并综合平衡各方面因素,科学地进行交通安全设计尤为重要.在多个设计方案比选过程中,综合决策模型的优劣直接决定了交通安全改善设计的实施效果.应用灰局势决策理论,选取交通事故折减系数(CRF)、工程费用、对绿化的影响、交叉口延误4项指标,结合专家打分确定各指标的权重,建立交通安全设计综合决策模型,并以实际交叉口的交通安全设计为例进行实证性研究.     

城市道路环境中驾驶员眼动行为特征

在真实城市道路环境中进行实车试验,运用EyeLink Ⅱ型眼动仪对驾驶员眼睛运动进行了监测记录,统计分析了眼动行为的5个主要表征参数.结果表明:在城市交通环境中,驾驶员大约80%的单次注视持续时间在0~300 ms之间,73.5%的扫视幅度小于3°,85%以上的扫视速度在0~100°/s之间;驾驶员的水平注视位置以中部区域为主,但更多关注左侧交通流和交通设施,垂直注视位置以中部偏下区域为主,主要关注车辆前方中近距离;驾驶员单次注视持续时间呈近似对数正态分布,扫视幅度呈近似指数分布,扫视速度呈近似对数正态分布.