高速公路隧道机房环境智能监测系统设计

隧道作为高速公路的咽喉路段,一旦隧道机房突发险情而不能及时发现,容易造成重大财产损失、人员伤亡,引发恶性交通事故。基于此,提出了一种基于仿射传播聚类算法的危险事件智能识别模型,进而设计了整套高速公路隧道机房环境智能监测系统。提出的模型综合传感器所采集到的多类别环境信息,得到聚类图用于判断当前环境状况。系统中采用新型的聚类算法,得到环境聚类图,智能区分各种高速公路隧道机房发生的危险事件,增加整个监测系统的智能化与信息化程度。在实验与测试中,通过使用本系统,维护人员可准确把控整个隧道机房情况,测试结果表明,该系统提升了公路的运营、管理、养护效率,具有良好的参考意义。     

高速公路绿色服务区建设方案研究

服务区是高速公路的重要组成部分,其建设技术的优劣,能直观地反映出公路服务水平的高低。从服务区的选址、建筑特点、配套设施的智能化等方面研究分析,简要介绍了绿色服务区的建设方案和要点。     

高原低气压对道路工程混凝土性能的影响及原因

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨（气压约60 kPa）和北京（气压约100 kPa）两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,进一步测定了引气剂溶液的泡沫体积、表面张力和硬化混凝土孔结构。试验结果表明：在低气压下,引气混凝土的含气量和坍落度分别比常压下降低8%~36%和4%~9%;抗压强度和劈裂抗拉强度分别比常压下降低1.6%~14.8%和1.5%~10.8%;氯离子渗透系数比常压下增加29%~135%;可见低气压下其抗冻耐久性降低。在低气压下,引气剂溶液的表面张力比常压下增加3.0%~4.5%,溶液泡沫体积比常压下降低2%~14%,混凝土内的气体压缩系数比常压下减小,这些原因导致了低气压环境下施工的道路混凝土含气量降低,坍落度减小;与此同时,硬化混凝土平均气孔直径增大6%~18%,气泡间距系数增加45%~92%,最终使得低气压下混凝土强度、抗氯离子渗透性和抗冻耐久性降低。     

超浅埋隧道下穿管线沉降变形及控制基准研究

以福州市某超浅埋隧道斜穿市政管线工程为依托,结合FLAC 3D软件、现有城市管线标准与实测数据,对管线沉降规律展开研究,并制定安全可行的管线控制基准。研究表明:双侧壁导坑法相比三台阶法与CD法开挖时,前者具有"小分步,大分级"的特点,对管线沉降控制效果更显著;隧道-管线交点出现最大沉降量-7.39mm,管线由于自身弹塑性质,而发生两端微小隆起;上覆土重力使管线沿水平方向上发生挤压变形,水平位移最大值为1.2mm,可知管线竖向变形受施工影响更敏感。需对隧-管相交段地表进行外界荷载管理,避免管线在水平方向位移过大而破坏。地表横向沉降最大值S_(max)与沉降槽宽度系数i的比值作为沉降控制限值,可有效保护管线。研究成果对研究隧道下穿管线变形规律与控制具有很强的实用性和研究意义。     

浅埋隧道伞型支撑支护力学性能分析

浅埋隧道开挖作业过程中,竖向支撑的支护效果不佳,会导致初期支护变形。针对这一问题,提出了伞型支撑的支护方案:以桑洲岭隧道工程实例为研究背景,获取了工程现场监控量测数据;以工程现场监控量测数据为基础,建立了二维有限元模型;模拟分析了隧道下台阶开挖过程中隧道变形情况,并对比了无支撑、竖向支撑、伞型支撑3种不同支护方案下的地表沉降变化以及初期支护的力学响应规律。研究结果表明,伞型支撑在控制初期支护周边收敛方面效果明显。此研究为该浅埋隧道下台阶开挖设计施工提供参考依据。     

大型集装箱船在斜浪工况下的扭矩特征研究及结构强度分析

随着大型集装箱船的发展,针对斜浪条件下扭矩载荷特性及其结构强度的分析研究日益重要.本文采用选定的某大型集装箱船开展动态载荷(DLA)分析,建立了水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析超越概率水平对扭矩载荷计算结果的影响.考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析对比DLA扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议.在此基础上,选定3个斜浪计算工况(45°,60°和75°)开展结构强度分析,通过分析应力计算云图,研究扭矩载荷下船体结构响应的关键位置及其应力趋势.该研究可为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等方面提供有益的参考.     

基于改进遗传算法的双向渐进结构优化方法研究

本文提出了一种基于改进遗传算法的软删除双向渐进结构优化法(G-BESO),以解决传统双向渐进结构优化法(BESO)中参数(如进化率)设置不当而导致无法获得最优拓扑构型的问题.首先确定单元权重系数与单元密度的递推关系式,形成一种考虑单元密度历史信息的材料插值模型,从而增强恢复误删高效单元的能力.然后引入遗传算法中的交叉和变异操作,启发式地更新结构状态以提高全局寻优能力.最后将该方法编写成可用于实际工程结构优化设计的程序.算例表明,提出的方法能稳定得到最优拓扑形状且计算效率更高,可为工程结构的拓扑优化设计提供一定参考.     

加周期纵肋圆柱壳声辐射

本文研究了水中加周期纵肋圆柱壳在点力激励下的声辐射特性.壳体振动采用薄壳理论的Donnell方程描述,纵肋振动采用相互独立的梁的纵振动和弯曲振动方程描述.通过周向模态展开和轴向Fourier变换导出圆柱壳体径向振速表达式,使用波数域稳相法积分得到了远场辐射声压的解析解.数值计算给出了接收点正对激励点情况下的远场辐射声压级,并据此进行了机理分析.在加周期纵肋无限长圆柱壳中存在两类辐射机理:亚音速的弯曲波辐射和超音速的Bloch弯曲波分量辐射.由于圆柱壳体表面存在曲率,亚音速的弯曲波也能辐射极小部分能量到远场,并形成频带极窄的共振峰.加周期纵肋圆柱壳在周向是一种无限周期结构,存在多阶次的Bloch弯曲波.低于水中声波数的Bloch弯曲波分量能够通过相位匹配的方式高效辐射到远场.Bloch弯曲波的辐射存在一定的频率下限,其下限与纵肋的间距有关,纵肋间距越大辐射的频率下限就越低.     

冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.