土工格室加筋砂土大型动三轴试验研究

由于土工格室特殊的三维立体形状,对于填料具有较强的侧限约束作用,可以提高填料的强度和刚度,其加固机理与平面加筋材料有显著区别。土工格室加筋土因其优异的力学性能,已被广泛应用于地基处理、边坡加固和防护等工程实践中,但是动荷载作用下格室加筋土的力学性质研究仍然匮乏。为了揭示循环往复荷载作用下土工格室加筋土的应力应变响应规律,以PET土工格室加筋砂土为研究对象,开展系列大型动三轴试验,分析研究土工格室加筋对砂土动应力应变关系、滞回圈和动模量的影响。研究结果表明：当动应变较小时,格室的加固效果不明显,随着累积变形的增加,格室加筋土所能承受的动应力幅值较素砂有显著提高;在素砂与土工格室加筋土动应力幅值相同或接近的工况下,格室加筋土的滞回圈排列紧密,累积塑性变形较小;与素砂相比,土工格室加筋砂土的动模量有显著提升,在300 kPa和500 kPa下动弹性模量分别提高约27.5%和20.57%;此外,在一定应变范围内,对于条带刚度较大的格室,由于轴向变形的增加引起格室约束围压的增大,导致格室加筋土的动模量随动应变的增加而增加;随着围压的提高,格室加筋作用对于累积变形的减小幅度和动模量的提高幅度逐渐衰减;相对于未加筋土,围压的提高对格室土的塑性应变减小幅度影响较小。     

大型国际赛事条件下客运枢纽方案设计研究——以2022年北京冬奥会崇礼客运枢纽为例

大型国际赛事对客运枢纽的要求较高,客运枢纽既要满足城市功能和交通功能,又要满足赛事期间的服务功能和保障功能。以2022年北京冬季奥运会配套设施——崇礼客运枢纽为例,从设计理念和原则、规划定位和建设规模、交通组织、场站功能布局、站房建筑等方面,探索了大型国际赛事条件下客运枢纽设计策略。     

盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法

由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂,使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此,提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头,并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件,在满足上述等效条件的情况下,经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后,采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明：提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头,能较为全面地满足模拟原型管片的要求。     

适用于模拟复杂地质条件的微型TBM试验系统研制及应用

为研究TBM掘进隧道复杂地质的演化过程及破坏特征,研制了适用于复杂地质条件的微型TBM模型试验系统,主要由微型掘进装置、多功能岩箱、微型掘进机工位平移装置、四联液压系统以及微型掘进机掘进控制系统组成。该系统可实现推进速度0~50 mm/min可调、刀盘转速0~10 r/min可调、刀盘最大转矩可达1 000 N·m、刀盘最大安全掘进距离可达1 100 mm; 可以进行半断面可视化掘进和全断面高地应力模拟掘进,并提前了解TBM掘进复杂地质时隧道应力的变化规律,为现场高地应力大埋深复杂地质下TBM掘进提供可靠的参考资料。     

桨叶剖面空泡形态发展特性研究

  目的  水下翼型空泡数下降到某个临界值后,翼型前缘位置的压强会降低而发生空化。在模型试验研究中,模型尺度翼型难以满足实尺度翼型的雷诺数,使得空化起始对应的空化数发生变化。  方法  为此,以航速为24 kn的标准KCS船采用的NACA 0012型船舵作为参照,基于STAR-CCM+软件,运用SST k-ω湍流模型和Schnerr-Sauer (S-S)空化模型对翼型空泡特性进行数值模拟。针对不同缩尺比模型,通过改变不同攻角时的翼型环境压强来计算翼型表面流场和空泡分布,得到空化起始对应的空化数,分析尺度效应对临界空化数的影响机理。  结果  结果表明,随着模型尺度的缩小,相应攻角下的翼型临界空化数也有一定程度的减小,说明雷诺数的差异会加剧尺度效应。  结论  因此,为防止尺度效应对起始空泡数的影响,模型试验中不宜选用较小尺度的翼型。     

三维水翼云空泡非定常特性数值分析及试验验证

  目的  旨在探究三维扭曲水翼空化数值模拟中网格密度及亚格子模型的适应性问题。  方法  为此,使用大涡模拟（LES）方法和Schnerr-Sauer（S-S）空化模型对Delft Twist11N三维扭曲水翼的非定常空化流场进行数值模拟,重点研究3套不同密度的网格和WMLES,SL,WALE这3种亚格子模型对Delft Twist11N水翼空化演变过程、空化脱落频率及时均升阻力系数等的影响。  结果  结果表明：适当的网格加密形式既能够捕捉到较多的细小空泡脱落、马蹄形云空泡的初生与溃灭等非定常空化演变现象,又能够获得具有较高精度的空泡脱落频率、时均升阻力系数和时均压力分布。相较于WMLES和SL亚格子模型, WALE亚格子模型较好地捕捉到了片空泡及云空泡的演变,在预报空泡脱落频率、时均升阻力系数及压力系数方面精度较优。  结论  因此,推荐采用基于WALE亚格子模型的LES方法进行非定常云状空化的数值模拟。     

大跨桥梁实测湍流风场的大涡模拟

为实现在大涡模拟(LES)中准确评估强风湍流对大跨桥梁的作用,关键难点在于生成符合桥梁真实强风特性的入口湍流。为此应用了一种新的规则化波矢量随机流生成方法PRFG³(Prescribed-wavevector Random Flow Generator),该方法遵守连续性方程和泰勒假设,可准确模拟目标湍流的脉动风谱、湍流度和湍流积分尺度等风特性参数。首先利用西堠门大桥结构健康监测系统(SHMS)2016年内采集的风速数据,选取了该桥址区10 min时距平均风速较大但风特性不同的2个强风样本,分析得到相应的强风特性参数;然后采用PRFG³方法合成了符合上述2个实测强风特性的均质各向异性湍流,同时为验证该方法用于主梁节段模型LES入口湍流的适用性,还模拟了缩尺比为1∶50的强风湍流场,并基于OPENFOAM平台,将3类风场赋予LES入口进行了数值计算;最后将LES流场中多个监测点的湍流特性与实测结果进行了对比。研究结果表明：2个实测风场在顺风向、横风向、竖风向的脉动风谱均与Von Kármán谱接近,顺风向湍流积分尺度最大约为192 m,各脉动风...     

基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆实时检测技术研究

针对无人机航拍视角下存在整体图像分辨率高但占比较高的小尺度车辆检测特征点稀少这一问题,从卷积网络检测器针对性优化与基于目标分布特征的航拍图像自适应切分2个角度综合考虑,提出一种基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net。以单阶段目标检测框架SSD为基础,引入深度可分离卷积和抗混叠低通滤波器对网络结构进行优化搭建E-SSD,为后续检测网络搭建提供高效检测器;接着基于条件生成对抗CGAN思想构建密度估计网络生成器,从而得到航拍图像中车辆的准确分布特征,生成高质量的车辆密度图;将E-SSD与车辆密度估计网络结合,对车辆密度图进行自适应切分,并将切分后的局部图像与全局图像一同输入E-SSD,最后在决策层融合检测结果,由此实现对航拍视角道路交通场景下车辆目标的精确高效检测。在试验中,一方面将设计的基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net与E-SSD进行对比分析,另一方面将DF-Net与航拍目标检测领域表现较为优秀的网络进行比较。研究结果表明：设计的方法对于2个试验在均值平均精度指标上均有提升,与E-SSD网络对比时提升了至少4.4%,与航拍目标检测领域优秀网络比较时也有一定提升,并保持了较好的实时性。     

CD法开挖隧道的顶板破坏机理分析

在隧道修建过程中,CD法被广泛用于软弱围岩隧道和大断面隧道的修建。工程经验表明,CD法比全断面法更能够减少对隧道的扰动,降低顶部围岩塌陷的可能性,但目前对该经验的认识仍缺乏足够深入的了解。比如,CD法隧道顶部的塌陷机理,相比全断面法的定量优势比较等。为此,提出了一种预测CD法开挖隧道顶板破坏机理的运动学方法。推导了确定塌块形状的理论解。所提出的方法与全开挖方法进行了比较,证明了方法的合理性和CD法开挖的优越性。研究发现,与全断面开挖的结果相比,CD法开挖可以显著降低顶板坍塌的高度,提高顶板稳定性的安全系数。     

基于侧向位移特性的长大基坑空间效应分析

以砂土地区的长大基坑工程为研究对象,结合现场实测数据,分析基坑开挖导致的围护结构侧向位移和土体侧向位移的变形特征。基于侧向位移变形指标的整体发展规律,提出考虑空间效应的长大基坑整体变形模式。研究结果表明,分区分段开挖的长大基坑变形规律有别于整体开挖基坑的变形规律,坑角位移明显小于基坑中部位移,开挖最早完工的中部对边侧的基坑变形具有限制作用;墙体侧向位移与土体侧向位移沿基坑长边表现的空间分布变形趋势具有一致性,从而可以依据墙体侧向位移预测土体侧向位移。通过分析变形的激增区和累积最大变形的发生区域等,可以确定基坑危险工况,提出加强基坑的措施。研究结论对于优化基坑工程设计、保障施工安全有非常重要意义。