泵站地下池体结构形式及施工方案对比分析

借助某下穿铁路项目中雨水泵站的设计,比较了明挖式地下池体和沉井式地下池体的差异。首先从结构受力上入手,分析池体在不同形式下的受力情况。然后从明挖和沉井两种形式的工程造价、施工工期、施工技术要求和施工质量等方面进行对比。对比结果可为今后雨水泵站地下池体的结构形式和施工方案选择提供参考。     

深圳市与广东省主要城市市政工程造价差异分析

针对深圳市市政工程造价指标比广东省主要城市造价指标高的问题,结合深圳新城立交、泗黎路改造、深汕合作区通港大道、深汕大道四个在建项目,从人工费、材料费、定额水平和地方计价差异四方面分析造价差异的主要原因。     

基于时空网络的铁路空车调配动态优化模型

为合理配置空车资源,研究了路局（公司）管内空车调配的动态优化问题。构建区分时段长度的时空网络,以准确描述车站作业能力的变化。借鉴运输问题（TP）的基本思想,通过引入空车供需约束,将动态空车调配问题转化为基于时空网络的多商品网络流问题。结合空车调配的特点,设置2组整数决策变量,将分界站排空与局（公司）管内配空分开考虑。设置0-1辅助变量构建车种代用约束。在此基础上,以总费用最小为目标,构建了空车调配动态优化的混合整数规划模型。以中国铁路昆明局集团有限公司管内空车调配为例,验证了模型的可行性与有效性。算例结果表明,与静态空车调配方法相比,构建的动态空车调配模型不仅降低了空车调配总成本,而且调配方案更加贴合实际。与现有动态空车调配方法相比,通过改变时空网络中时段的划分方式,降低了模型求解的复杂度,构建的模型在获取空车调配方案的同时能够更加直观的看出空车在不同时间的作业状态。     

高疲劳抗力钢桥面板的疲劳问题Ⅱ：结构体系抗力

为了深刻认识高疲劳抗力钢桥面板的疲劳特性,准确评估其结构体系的疲劳抗力,基于等效结构应力建立了考虑焊接微裂纹对钢桥面板疲劳性能劣化效应的结构体系疲劳抗力评估方法,并通过疲劳试验对所建立的评估方法进行了验证。在此基础上采用所建立的结构体系疲劳抗力评估方法对高疲劳抗力钢桥面板的疲劳开裂模式、疲劳抗力及其影响因素等相关关键问题进行系统研究。研究结果表明：焊接微裂纹的存在会显著降低钢桥面板的疲劳性能,导致主导疲劳开裂模式发生迁移;结构体系设计参数对纵肋与顶板双面焊构造细节和纵肋与横隔板新型交叉构造细节疲劳性能的影响有显著区别,其中纵肋与顶板双面焊构造细节的疲劳性能主要对顶板厚度的变化较为敏感,其疲劳性能随着顶板厚度的增加而显著提升,而纵肋与横隔板新型交叉构造细节的疲劳性能同时受多个参数的影响,其疲劳性能随着顶板厚度、横隔板厚度和纵肋高度的增大而提升,随着横隔板间距和纵肋底板与横隔板之间焊缝长度的增大而降低;传统钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋腹板与横隔板交叉构造细节围焊焊趾开裂,高疲劳抗力钢桥面板的主导疲劳开裂模式为纵肋底板与横隔板交叉构造细节纵肋焊趾开裂;相对于传统正交异性钢桥面板,高疲劳抗力钢桥面板结构实现了主导疲劳开裂模式的迁移,疲劳性能显著提高。     

分层圆弧峡谷SV波地震差动模拟理论与桥梁破坏模式

为了探究局部地形及场地分层因素对地下多点地震动的影响,建立了分层圆弧峡谷模型,并进行了目标场地多点地震动模拟程序的开发和验证。在此基础上,对一跨越该场地的刚构桥进行了考虑多点激励作用下的地震反应分析。具体内容包括：首先,在推导得到SV波入射层状圆弧峡谷地震反应频域解基础上,依据规范谱确定矩阵的峡谷各位置自谱（绝对值）,联合自谱和峡谷相干函数得到互谱,进而与自谱共同构造出功率谱矩阵。由此同时体现了峡谷局部场地三大典型物理效应：散射、相干和分层效应,奠定了SV波入射下层状峡谷多点地震动模拟的基础,填补了由于竖向边界条件难以满足而大多受限于SH波入射理论解研究的空白。其次,基于上述结果,编制代码和可视化开发,实现理论方法程序化,并验证其可行性和可靠性。最后,为研究SV波输入下分层和峡谷效应多点激励对结构的影响,针对一峡谷桥梁进行模型建立、修正、多点地震反应计算以及分析比较。结果表明：①分层效应对结构反应影响明显,传统均匀介质的假定所带来的影响不容忽视;②采用传统适用于平整场地多点地震动作为激励,会导致与峡谷地形多点地震反应差别明显,且会低估结构反应;③SV波斜入射多点激励下所产生地震动的空间变异性,会使得地震反应计算结果幅值出现明显增大现象。该理论方法、程序开发可供类似工程场地分析参考。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时,站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果,依托西安地铁4号线岛式地铁车站,采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型,选择大涡模拟,研究站内列车火灾规模为5 MW时,站台细水雾与排烟系统共同作用下,火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征,分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律;并通过缩尺模型试验,验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时,烟气先向列车两侧蔓延,150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延,当开启站台细水雾时,烟气温度明显下降,且随着细水雾粒径的减小与流量的增大,烟层降温效果增强;当水雾粒径为100 μm,流量为8 L·min^-1时,距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃,较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%;同时细水雾使得烟层蔓延速度减小,在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%;当开启排烟系统时,可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动,加快站台层及列车内对流换热效率,使细水雾的气相冷却作用得到加强,二者同时作用时降温阻烟效果最佳。     

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%。     

简支预制槽形钢混组合梁在城市桥梁中的应用

在城市高架桥梁中,钢-混组合结构梁桥因其结构强度高、施工速度快、后期养护简单等优点在国外被广泛采用,目前是欧美等国城市高架桥梁的主力桥型,但国内施工的组合结构桥梁数量不多。以山西省太原市某桥梁工程为背景,介绍了30 m左右标准跨径的预制槽形钢混组合梁的设计,同时也为以后该类桥梁结构形式的工程设计与实践提供一定的参考价值。     

A new model for temporal–spatial stochastic analysis of vehicle–track coupled systems

The vehicle–track coupled system has a random nature in the time–space domain. This paper proposes a computational model to analyse the temporal–spatial stochastic vibrations of vehicle–track systems, where the vehicle–track system is divided into a vehicle subsystem, track subsystem, and interfacial subsystem between the wheel and rail. In this model, the time-varying randomicity of dynamical parameters of the vehicle system, correlation, and randomness of the track structural parameters in the time–space joint dimensions, and randomness of the track random irregularities are considered. A probability dimension-reduction method was used to randomly combine different random variables. Furthermore, the probability density evolution method was applied to solve the delivery problem of probabilities between excitation inputs and response outputs. The temporal–spatial stochastic vibrations of the vehicle–track system with different coefficients of variation were studied, in which we assumed that the dynamic parameters obeyed the normal distribution, and the stochastic simulation method of the track random irregularities is probed into. The calculated results from this model are consistent with the actual measured results and physical conceptions. Thus, the temporal–spatial stochastic evolutionary mechanism can be explored, and the limits of dynamic indices can be formulated by using this developed model.     

The Kalker book of tables for non-Hertzian contact of wheel and rail

A new regularisation of non-elliptical contact patches has been introduced, which enables building the look-up table called by us the Kalker book of tables for non-Hertzian contact (KBTNH), which is a fast creep force generator that can be used by multibody dynamics system simulation programs. The non-elliptical contact patch is regularised by a simple double-elliptical contact region (SDEC). The SDEC region is especially suitable for regularisation of contact patches obtained with approximate non-Hertzian methods for solving the normal contact problem of wheel and rail. The new regularisation is suitable for wheels and rails with any profiles, including worn profiles.

The paper describes the new procedure of regularisation of the non-elliptical contact patch, the structure of the Kalker book of tables, and parameterisation of the independent variables of the tables and creep forces.

A moderate volume Kalker book of tables for SDEC region suitable for simulation of modern running gears has been computed in co-simulation of Matlab and program CONTACT.

To access the creep forces of the Kalker book of tables, the linear interpolation has been applied.

The creep forces obtained from KBTNH have been compared to those obtained by program CONTACT and FASTSIM algorithm. FASTSIM has been applied on both the contact ellipse and the SDEC contact patch. The comparison shows that KBTNH is in good agreement with CONTACT for a wide range of creepage condition and shapes of the contact patch, whereas the use of FASTSIM on the elliptical patch and SDEC may lead to significant deviations from the reference CONTACT solutions.

The computational cost of calling creep forces from KBTNH has been estimated by comparing CPU time of FASTSIM and KBTNH. The KBTNH is 7.8–51 times faster than FASTSIM working on 36–256 discretisation elements, respectively.

In the example of application, the KBTNH has been applied for curving simulations and results compared with those obtained with the creep force generator employing the elliptical regularisation. The results significantly differ, especially in predicted creepages, because the elliptical regularisation neglects generation of the longitudinal creep force by spin creepage.