• ISSN 0258-2724
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2011年  第24卷  第5期

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论著
斜拉桥拉索风-雨致振动(II):参数研究
李永乐, 向活跃, 殷殿国, 廖海黎
2011, 24(5): 713-718. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.001
摘要(1893) PDF 821KB(1034)
摘要:
为探讨斜拉桥拉索风-雨致振动的影响因素,基于修正驰振模型,利用空间模型测试的气动力系数,对斜 拉桥拉索风-雨致振动的气动力参数、运动参数和结构参数进行了研究.气动力参数包括水路形状、风向角和索 径等,运动参数有索的初始状态、水路运动等,结构参数为索的频率、阻尼和质量.研究表明,气动力参数和运动 参数将影响拉索风-雨致振动的最大振幅响应,改变发生风-雨致振动的风速范围.
基于车致振动响应的铁路桥梁损伤位置识别
付春雨, 单德山, 李乔
2011, 24(5): 719-726. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.002
摘要:
为识别列车荷载引起的桥梁结构损伤,基于车致振动的加速度响应,提出了一种损伤位置识别方法.该 方法通过结构易损性分析,确定结构易损的部位,并根据易损部位的损伤状态,从列车行驶的时间区域中选择若 干子区域;然后,假设在每一个子区域内特定易损部位的损伤状态保持不变,将损伤位置识别分为2个层次进 行,每一层次均以加速度时程数据构建损伤指标,从多个角度优化样本库,并采用支持向量机作为分类工具,建 立损伤位置识别模型.对一连续梁的实例分析表明:该方法能够考虑结构状态与列车荷载的相关性,在损伤最易 出现的时间子区域内,对易损部位进行损伤识别,可获得较好的损伤位置识别结果;且在低水平噪声干扰下,识 别结果变化不大.
连续刚构拱组合桥锚固区局部应力模型试验
姜军, 蒲黔辉, 勾红叶
2011, 24(5): 726-731. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.003
摘要:
为探讨连续刚构拱组合桥锚固区的局部应力,以宜万铁路宜昌长江大桥连续刚构灢钢管混凝土柔性 拱新型组合桥为工程背景,分别进行了顶、底板模型试验,并与数值计算进行了比较,获得了锚固区局部应力的 传递规律.此外,讨论了锚固区裂缝产生的原因.研究结果表明:在纵向预应力张拉过程中,箱梁锚固区始终处于 弹性工作状态,锚垫板下混凝土受力是安全的;模型各测试截面混凝土测点应力与施加的荷载呈线性关系,结构 处于弹性受力状态.
挡土墙后曲面滑裂面下黏性土主动土压力计算
王奎华, 马少俊, 吴文兵
2011, 24(5): 732-738. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.004
摘要(1181) PDF 812KB(481)
摘要:
为了研究挡土墙后土体滑裂面的形状并计算土压力,建立了挡土墙后黏性填土滑动楔体达到极限平衡 状态时的静力平衡方程.采用变分学方法求解滑裂面曲线方程和主动土压力的计算公式,得到土体滑裂面曲线 为一对数螺旋线.将主动土压力计算值与库仑主动土压力、工程实测值分析对比.结果表明,计算所得的主动土 压力值比广义库仑理论的计算值大5.37%,且与工程实测值较为接近.最后分析了挡土墙及墙后填土各参数对 曲面滑裂面下的主动土压力值的影响,可知填土的黏聚力和内摩擦角是影响土压力值的关键参数.
岩溶路基注浆质量瞬态瑞雷面波法 检测数值模拟
郑立宁, 谢强, 任新红, 冯治国, 赵文
2011, 24(5): 739-745. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.005
摘要:
为探讨瞬态瑞雷面波法用于铁路岩溶路基注浆质量检测的有效性,根据现场典型的地质断面特征,分 别建立了无溶洞发育的两层介质起伏界面模型和有溶洞发育的两层介质起伏界面溶洞模型.通过改变数值模型 中局部介质的物性模拟岩溶路基注浆前后的变化.用瞬态激振力模拟现场锤击振动,对比分析注浆前后地表检 测点频散曲线的变化特征.研究结果表明:无溶洞发育时,注浆后频散曲线主要以波速提高为主;有溶洞发育时, 注浆后频散曲线不仅波速提高,而且注浆前频散曲线的之暠字形扭曲现象消失,与现场检测结果基本一致.
GFRP筋混凝土梁正截面受弯性能试验研究
张志强, 师晓权, 李志业
2011, 24(5): 745-751. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.006
摘要:
为深入研究GFRP筋混凝土梁弯曲性能及设计方法,通过36根混凝土梁(其中GFRP筋混凝土梁 21根,钢筋混凝土梁15根)的四点弯曲试验,对GFRP筋混凝土梁正截面的受弯性能进行了研究.在配筋率、几 何尺寸、混凝土强度相同的条件下,对比分析了GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的挠度及承载力特性;推导了 GFRP筋混凝土梁受弯承载力、界限受压区高度的计算公式,并用试验数据验证了公式的正确性.结果表明: GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的最大挠度之比为1.5~2.5;初裂承载力之比为0.53~0.69,极限承载力较 接近,比值为0.75~1.02;GFRP筋混凝土梁界限相对受压区高度为0.17~0.20.建议取配筋率为1.4倍平衡配 筋率,以使构件具有足够的承载力储备.
双角钢十字组合截面构件铰支 轴心受压承载力研究
杨隆宇, 李正良
2011, 24(5): 752-757. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.007
摘要:
为了验证塔架结构采用高强钢的适用性,对21根不同规格的Q420高强度双角钢进行铰支轴压试验, 截面规格包括2L160暳12、2L160暳14、2L160暳16,长细比范围为25~55.将试验结果和设计结果分析比较.结 果表明:承载力的设计值比试验值平均高9.16%;双角钢十字组合截面类构件最终破坏表现为弯曲屈曲与局部 失稳的组合;扭转屈曲不是双角钢十字组合截面类构件的主要破坏模式,与现有设计方法不同.
注浆钢管微型桩加固滑坡的试验研究
陈强, 陈炜韬, 刘世东, 马青杰
2011, 24(5): 758-763. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.008
摘要(1444) PDF 811KB(550)
摘要:
为探讨注浆钢管微型桩对滑坡的加固机理,通过离心模型试验,分别从坡顶位移、坡面位移及坡内部位 移分析了注浆钢管微型桩对滑坡的控制效果,并讨论了钢管微型桩的受力特征.试验结果表明:注浆钢管微型桩 能有效地控制边坡土体位移,阻止滑坡的产生,防止圆弧型滑裂带的形成,仅坡体表面局部浅层形成裂纹;前桩 所受的最大土压力约为后桩的13.3%,表明后桩承受较大的滑坡推力;加固过程中,前桩的弯矩曲线由反S型 逐渐变为S型,而后桩的弯矩曲线一直呈S型.
中央差分定位系统的设计与实现
廖华, 冯威, 黄丁发
2011, 24(5): 764-769. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.009
摘要(1031) PDF 865KB(657)
摘要:
为弥补网络RTK(real-timekinematic)定位模式的不足,提出了一种基于Internet的中央差分定位系 统cenDPS.该系统基于现有网络RTK 的工作环境,由cenDPS服务器端完成流动站端内置的差分计算功 能,大大降低了RTK定位对流动站接收机性能的要求.这种集中式的差分定位系统可实时监测流动站的精确位 置,是位置服务(LBS)领域的重要研究内容和发展方向.试验证明了cenDPS的可行性,系统测试的平均初始化 时间为73s,实时坐标解的精度为cm 级.
具有时延的编队控制系统稳定性分析方法
张汝波, 姜丽梅, 刘佰龙
2011, 24(5): 770-778. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.010
摘要:
为了系统地讨论存在时延的编队控制系统的稳定性问题,给出了编队稳定性的2种形式化定义;结合 个体动力学模型,概括了利用线性反馈控制和非线性反馈控制的含时延的编队策略以及相应的系统模型;针对 各种编队控制策略、具体的任务要求和不同的时延情况,对主要的稳定性分析方法进行了综述,包括特征根分析 方法、Lyapunov稳定性理论方法和Hamilton耗散理论方法等,并介绍了用各种稳定性分析方法得到的结论;最 后,总结了各种编队稳定性分析方法的优缺点以及未来研究的趋势.
基于价格机制的无线多跳网络拥塞控制算法
何蓉, 方旭明
2011, 24(5): 779-786. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.011
摘要:
为有效缓解拥塞,并在QoS保证与业务公平性之间找到合适的平衡点,基于定价机制提出了一种链路 层逐跳拥塞控制算法.该算法考虑了MAC的时间限制和二进制干扰模型限制,将传输失败率作为网络拥塞的 控制准则之一引入拥塞价格函数中;流路径上的每个节点根据接收到的拥塞价格动态调整每个流的传输速率; 优化目标是系统中总的流效用之和达到权重比例公平.此外,还考虑了节点内部流的调度策略,根据等待时间函 数动态调整节点内各个流的优先级,以保证每个流的QoS需求和公平性.仿真结果表明:提出的拥塞控制策略 能够有效缓解链路拥塞,系统总吞吐率比未采用拥塞控制机制提高约41%,公平性提高约29%,且极大地改善 了平均时延、平均丢包率、平均吞吐率等其他性能指标.
OFDMA 无线多跳蜂窝网中的 节能型资源分配策略
向征, 方旭明, 徐鹏
2011, 24(5): 787-792. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.012
摘要(1525) PDF 862KB(377)
摘要:
为在基于正交频分多址接入技术的无线多跳蜂窝网中实现节能型资源分配,将无线多跳蜂窝网描述为 树形分层拓扑结构,规定了该结构中的奇数层和偶数层节点在系统奇时隙和偶时隙中的发送灢接收关系,建立了 可同时适用于奇时隙和偶时隙的基于系统总发射功率的优化目标函数,并确定了包括链路比例公平因子等限制 条件.考虑到难以得到实际系统最优解,在尽量减少计算复杂度的前提下,提出了一种次优化分配策略,使系统 总发射功率最小化.仿真结果表明,与基于正交频分复用的时分多址接入等传统固定资源分配方法相比,运用本 文提出的资源分配策略可使系统的总发射功率减少约1.5dB,并能保持各条链路的比例公平性.
基于移动基站的动态无线传感器网络
周小佳, 吴侠, 闫斌
2011, 24(5): 793-797. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.013
摘要(1125) PDF 753KB(534)
摘要:
针对无线传感器网络(WSN)中的路由热点暠问题,提出了在簇头移动的前提下基于事件驱动的基站簇 头混合移动策略BS-CH HMS(basestation-clusterheadhybridmobilestrategy).该策略根据CH (clusterhead) 移动时的能量损耗确定CH 的移动轨迹,制定基站的协作移动策略.理论分析和仿真结果表明:采用所提出的混 合移动策略,簇头的能量消耗比采用单独移动CH 的路由策略节省30%,提高了移动簇头的能量效率,延长了网 络的生命周期.
广义Chebyshev滤波器的边带优化设计
朱永忠, 刘建平
2011, 24(5): 797-802. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.014
摘要(1016) PDF 829KB(693)
摘要:
为获得小型化、高性能的滤波器,在分析传输零点对滤波器选择性影响的基础上,提出了一种阶数最 小、边带选择性最大的广义Chebyshev滤波器设计方法.通过利用传输零点与带外等波纹峰值频率的关系,实现 了广义Chebyshev函数传输零点的精确设计.以矩形三腔滤波器的优化为例,在满足设计指标的基础上,实现了 该滤波器最大选择性的设计,实测传输零点为850.200 MHz,带外等波纹峰值频率为824 MHz,与传统设计相 比,缩短了过渡带,提高了滤波器的选择性.实例结果表明,该设计方法能有效改善滤波器的性能.
18单元线极化径向线阵列天线优化及实验研究
王欣, 刘庆想
2011, 24(5): 803-807. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.015
摘要:
为了改善18单元线极化径向线阵列天线的辐射性能,通过改变子阵馈电网络封口形状并优化馈电探 针、改进单元天线和适当减小阵列天线单元间距3种方法,对阵列天线进行优化,对反射特性和辐射特性进行理 论分析、数值仿真和实验研究.仿真结果表明:中心频率1.57GHz上的反射系数为0.067,增益为18.73dBi,轴 比为-39.82dB;在1.43~1.76GHz范围内,反射系数小于0.15.实验结果表明:中心频率1.57GHz上的驻 波比为1.19(对应的反射系数为0.087),增益为17.65dBi,轴比为-39.2dB;在1.47~1.77GHz范围内驻波 比小于1.4(对应的反射系数为0.17).仿真结果与实验结果相符.
无地面控制点无人机影像的相对定向方法
唐敏, 李永树, 何敬
2011, 24(5): 808-813. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.016
摘要(1845) PDF 1309KB(1538)
摘要:
针对无人机空中姿态不稳定造成影像相对定向精度较低的问题,提出了基于POS(positionand orientationsystem)数据生成无人机影像航带及组成立体像对的方法.并根据相对定向原理,将无人机的POS数 据作为相对定向的先验约束条件与误差方程一起进行平差,以重新构建代价函数,进行影像的相对定向.为验证 该方法的有效性,将其与常规的相对定向方法进行了对比实验.实验结果表明:将POS数据作为先验约束条件, 能够使相对定向精度提高10%以上,特别是在无人机影像畸变较大的情况下能获得较好的改善效果.
基于二次反馈的两级交换结构
申志军, 曾华燊, 高志江
2011, 24(5): 814-819. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.017
摘要(1005) PDF 850KB(449)
摘要:
为缓解FTSA(feedback-basedtwo-stageswitcharchitecture)对调度算法执行时间的限制,提出了一种 基于二次反馈的两级交换结构DFTS(double-feedback-basedtwo-stageswitcharchitecture).该结构通过二次反 馈和接力调度模式,以多反馈一次N 位缓存信息的代价拓展了调度算法的时域空间(N 为交换端口数).理论分 析表明:在相同条件下,DFTS的时延性能与FTSA的理论性能是一致的.
一系垂向悬挂对重载货车轮轨动力作用的影响
杨春雷, 李芾, 黄运华
2011, 24(5): 820-825.
摘要(1229) PDF 613KB(422)
摘要:
为了实现机车车辆低动力作用,基于车辆/轨道耦合动力学原理,应用车辆与线路最佳匹配设计方法和 车辆/轨道空间耦合动力学模型,仿真分析了重载货车一系垂向悬挂对轮轨动力作用的影响,优化了一系悬挂参 数,降低了重载货车轮轨动力的相互作用.研究结果表明:一系垂向刚度对车辆轮轨动力作用影响甚微,一系垂 向阻尼在高量值范围增加阻尼值,减轻轨道结构的振动,加剧车辆本身振动;重载货车一系垂向阻尼取50~ 500kNs/m为宜.
驱动工况单轮对横向稳定性
姚远, 张红军, 罗赟, 金鼎昌
2011, 24(5): 826-830. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.019
摘要(1182) PDF 671KB(641)
摘要:
为了解驱动工况下轮对横向稳定性,建立了考虑驱动力矩的简化单轮对动力学模型,针对不同轮轨的 黏着特性,研究了弹性定位单轮的横向蛇行稳定性.结果表明:驱动工况下,轮对横向稳定性优于惰行工况,对于 弹性定位动力单轮对,当平均蠕滑率为0.8%时,横向非线性临界速度为惰行时的1.1倍;驱动时,轮轨黏着饱和 导致轮对摇头力矩减小,有利于横向稳定性,但纵向切向力增加使得横向切向力减小,对轮对横向稳定性不利.
介电常数法监测汽车发动机润滑油技术
李喜武, 苏建, 刘玉梅
2011, 24(5): 831-835. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.020
摘要(1079) PDF 710KB(590)
摘要:
为了快速监测润滑油质量,达到及时更换润滑油的目的,应用介电常数理论分析法,研究了润滑油的铁 磨粒含量、水分含量、总酸值与介电常数增量之间的相关性,润滑油中的铁磨粒含量、水分含量、总酸值的增加, 导致润滑油介电常数增加.在此基础上开发了润滑油的实时监测设备.试验结果表明:该监测设备能实时监测汽 车发动机中润滑油质量,实现了按质更换润滑油;需更换润滑油的介电常数上、下限分别为4.7和4.2.
水冷磁体容器的结构设计与强度分析
赵吉星, 丁立人, 刘小宁
2011, 24(5): 836-840. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.021
摘要:
为建造稳态强磁场水冷磁体实验装置,对水冷磁体容器进行了结构设计.设计中,容器的封盖采用三层 环形钢板叠加焊接而成,采用双层筒体,即内筒体与外筒体,并由上下两部分组成.用三维绘图软件Solidworks 设计出容器的结构模型,采用有限元分析方法,将容器的结构模型转入到COSMOSWorks平台,对容器进行应 力与位移的分析计算,按照压力容器的设计规范,对容器的各类应力进行了应力强度评定.计算结果显示,容器 的最大位移为0.499mm,容器的强度、位移和安全性满足设计要求.
带滞变支撑悬臂输流管的稳定性
黄茜, 臧峰刚, 张毅雄
2011, 24(5): 841-846. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.022
摘要(1164) PDF 763KB(478)
摘要:
为了研究带滞变支撑输流管的非线性动力特性,基于Hamilton原理将滞变支撑的虚功引入管道的能 量方程,导出了该系统的动力学方程,编制了相应的数值计算程序,研究了输流管的复杂动力响应及滞变特性参 数对系统动力特性的影响.结果表明:带滞变支撑的悬臂输流管表现出极其复杂的动力学行为,当无量纲流速相 继达到9.5、14.6、15.5与17.2时,结构响应将分别呈现屈曲、颤振、混沌以及跳跃现象;支撑的耗能特性越强, 系统的复杂响应参数范围越宽.
粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用
郑严, 程文明, 程跃, 张则强
2011, 24(5): 847-852. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.023
摘要(1384) PDF 818KB(887)
摘要:
为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为 约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了 基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法 相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非 概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影 法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%.
适应长吉高速铁路建设的公路 枢纽宏观布局规划
王京, 王殿海, 陈松
2011, 24(5): 853-860. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.024
摘要:
针对我国正在大力开展高速铁路建设的现状,为了有效应对高速铁路项目对其周边公路交通系统造成 的影响,通过分析历史数据的发展规律,结合高速铁路客运方式的特点,提出了指标GDP、人口数量、公路客运 量和公路货运量的预测方法.根据这4项指标的预测结果,采用节点重要度法,设计了确定公路枢纽数量的方法 和基于聚类分析法的公路枢纽等级划分方法.以长春灢吉林高速铁路建设项目为例进行分析得出,吉林省公路枢 纽的最佳数量为14~18个,划分为6个国家级枢纽、2个省一级公路枢纽和9个省二级公路枢纽.
随机需求道路网络出行时间可靠性评估方法
况爱武, 黄中祥, 况群
2011, 24(5): 861-867. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.025
摘要(1379) PDF 919KB(427)
摘要:
为提高不确定路网可靠性评估的合理性,设需求服从对数正态分布,假定出行者在随机需求作用下能 够达到确定性用户均衡,运用路径算法获得流量,根据BPR(bureauofpublicroads)型路段特性函数以及对数正 态分布的概率特性,给出了路径出行时间的随机分布,以此为基础建立了路径及OD对出行时间可靠性评估模 型.用数值算例验证了评估方法的可行性,分析结果表明该方法能够合理评价需求及其波动程度、路径之间的相 关程度对出行时间可靠性的影响.
基于累积前景理论的 随机用户均衡交通分配模型
张波, 隽志才, 林徐勋
2011, 24(5): 868-874. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.026
摘要(1186) PDF 974KB(693)
摘要:
为了使交通分配更符合出行者的实际行为特征,基于累积前景理论,给出了交通流连续分布状态下路 径前景的连续函数表达式,建立了随机用户均衡模型,并给出了等价的变分不等式.该模型同时考虑了交通系统 的不确定性、出行者的感知误差以及建模者的观测误差.讨论了模型解的性质,设计了求解算法,并通过算例进 行了验证.结果表明:在(0,1)区间内,当出行可靠性参数或风险态度参数值越大时,出行者对于风险的感知越敏 感,越倾向于选择行程时间波动较小的路径;当感知误差较小或路网不确定性程度较大时,出行者的路径选择行 为均逐渐趋于稳定.研究还表明,出行者的损失规避程度对网络均衡态的影响不明显.
考虑最短距离作业的 港口拖轮作业调度优化
刘志雄
2011, 24(5): 875-881. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.027
摘要:
为了合理调度拖轮作业,有效提高拖轮的利用率,减少船舶等待时间,针对拖轮作业特点,用多处理器 任务调度理论分析了拖轮作业调度问题.在考虑拖轮最短距离作业的前提下,以最小化最大完工时间为优化目 标建立了拖轮作业调度模型.采用演化策略算法对拖轮作业调度问题进行优化,提出了一种基于轮盘赌概率分 配的编、解码方法,并设计了三点交叉互换的重组算子和个体基因交叉互换的变异算子.算例结果表明:用演化 策略算法的优化结果优于仿真结果和粒子群算法的计算结果.采用实数编码时,通过优化算法得到的最大完工 时间最小值为356min,比仿真结果减少了117min;而采用整数编码时,最大完工时间最小值为369min,比仿 真结果减少了104min.验证了最短距离作业原则的有效性.
随机GHP模型中有效容量的判定方法
王飞, 王兴隆, 徐肖豪
2011, 24(5): 882-887. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2011.05.028
摘要(1300) PDF 829KB(489)
摘要:
为了提高求解地面等待策略(groundholdingpolicy,GHP)随机模型的效率,利用归纳法建立了延误损 失公式;考虑空地费用比与典型容量样本概率的不同组合关系,采用枚举法对4类典型情况进行分析,得到了有 效容量判别方法;将多个随机容量转化成单个有效容量,并利用有效容量求解随机GHP模型,结果表明:与传统 方法相比,运用本文方法求解随机GHP模型得到的总延误损失相同,在2h内起飞航班为50架次的条件下,计 算时间由109s减少到42s,减少了61.5%,提高了计算效率.