西南交通大学学报

2019-06ml目录

2019, 54(6): 1-2.

摘要(286)

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PDF 338KB(31)

摘要:

出租车驾驶员交通违法行为演化博弈模型

江欣国, 周悦, 夏亮, 付川云

2019, 54(6): 1121-1128. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180531

摘要(501)

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PDF 1134KB(24)

摘要:
为研究违法成本对出租车驾驶员实施违法行为的影响，根据驾照管理方式，对交通违法成本构成及其累积过程进行研究. 通过设置警戒分数线，将出租车驾驶员分为一般和临界两个状态，构建了不同执法策略条件下，出租车驾驶员与交通执法者间的演化博弈模型，并采用仿真手段模拟不同执法及驾照管理条件下，出租车驾驶员的违法策略变化情况. 研究结果显示：执法水平和驾照分扣除程度直接影响违法成本，并决定双方的演化均衡；交通管理者对临界驾驶员采取低于一般驾驶员约30%的执法概率即可达到类似执法效果，临界驾驶员执法成本更低；相同执法水平下，临界驾驶员违法概率低于一般驾驶员；记分周期（1 a）内，每天相同人数更换驾照时，遭交通处罚的一般驾驶员人数相比不更换驾照条件多约10%，且随时间推移人数持续增加. 相关改善措施可考虑调整执法策略或改变驾照更新制度，促使出租车驾驶员驾照资格从一般转入临界状态，有助于遏制其交通违法行为，降低交通执法成本.

螺旋匝道（桥）小客车横向行驶特性实测研究

徐进, 李建兴, 林伟, 崔强, 吴国雄, 杨奎

2019, 54(6): 1129-1138. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170824

摘要(591)

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PDF 11055KB(14)

摘要:
螺旋匝道和螺旋桥的数量近年来与日俱增，但其驾驶行为模式和汽车运行特征一直未得到明确，为此，在涪陵长江一桥、乌江二桥、重庆融侨大道和涪陵金凯装饰城环形高架4处地点开展了螺旋匝道实车驾驶实验，采集了自然驾驶状态下的汽车连续行驶轨迹、横向加速度以及周围行驶环境等信息. 基于自然驾驶数据，得到了螺旋匝道范围内汽车横向加速度的变化模式、幅值特性、影响因素，以及驾驶人的车道使用特性. 研究结果表明：汽车横向加速度幅值在螺旋匝道范围内的变化趋势有多种模式，包括保持恒定、单调上升、单调下降、鼓型等；内圈匝道的横向加速度高于外圈；在单向行驶匝道上，横向加速度实测值远高于规范中的推荐值甚至超出可忍受范围，导致一部分被试行驶时横向舒适性较差；匝道半径和行驶空间对横向加速度幅值有显著影响，行驶空间保持一定时，横向加速度与匝道半径成负相关关系；单幅混合双向行驶的螺旋匝道，横向加速度幅值最低；对于单向双车道螺旋匝道，不管是上行方向还是下行方向，使用内侧车道是占主要比例的驾驶行为.

城市道路轻型汽车行驶工况构建

张宏, 姚延钢, 杨晓勤

2019, 54(6): 1139-1146, 1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224

摘要(617)

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PDF 964KB(30)

摘要:
为了制定标准车辆能耗规范和标定车辆排放，优化汽车使用性能，以呼和浩特市区道路上轻型汽车为研究对象，对轻型汽车行驶工况进行了分析. 首先通过中国汽车检测工况研究和开发（China automotive test cycle，CATC）专用数据采集设备，收集了74台车辆的行驶工况样本数据，数据采集覆盖所有时段类型、道路类型、轻型车类型和驾驶员类型；其次通过加权二次构建控制不同车辆类型的比例，采用主成分分析和聚类分析预处理数据，制定短行程规则；最后将运动学片段进行裁剪和特征值分类，构建了城市道路轻型汽车行驶工况. 研究结果表明：CATC平均速度为25.87 km/h，运行平均速度为33.92 km/h、匀速比例为20.59%，怠速比例为23.72%，加速比例为28.56%，减速比例为27.13%. 与欧盟提出的轻型车循环测试工况相对比，平均速度、运行平均速度、匀速比例低于欧洲工况，加速比例、减速比例、怠速比例高于欧洲工况.

空中交通流非线性分形特征

王飞

2019, 54(6): 1147-1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180328

摘要(550)

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PDF 1249KB(19)

摘要:
为了给空中交通流建模与预测提供科学依据，建立4种时间尺度的时间序列，采用替代数据法进行了非线性检验，确定5 min尺度的时间序列作为后续研究对象；应用小波分解方法研究了时间序列的自相似性特征，通过R/S方法计算了全局和局部Hurst指数，研究了时间序列的长相关性特征；应用关联积分的二阶差分法计算了时间序列的无标度性区间；采用多重分形谱方法研究了时间序列的多重分形特征，应用Grassbeger-Procaccia （GP）算法计算了时间序列的关联维数. 研究结果表明：5 min时间尺度的时间序列具有非线性因素的概率为99.2%，其他3种时间序列的非线性尚不明确；从小波分解图可定性观察出时间序列具有较强的自相似性；全局Hurst指数为0.756 5，局部Hurst指数均大于0.5，表明时间序列具有长相关性；关联积分二阶差分法能够有效识别出无标度区间，说明时间序列具有无标度性，不同嵌入维数对应的无标度区间是不同的；多重分形谱图呈现钟型，说明具有多重分形特征；关联维数为6.89，表明至少需要7个变量才能清晰描述本时间序列对应的空中交通流.

横向偏位对截面不对称槽形PC梁受力的影响

朱利明, 唐俊, 邢世玲

2019, 54(6): 1155-1161. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170683

摘要(502)

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PDF 1033KB(24)

摘要:
为了研究梁体横向偏位对截面不对称PC （prestressed concrete）开口薄壁梁顶推施工的影响，并提出合理纠偏阈值，以世界首例顶推施工的不对称截面槽形梁——天津第二大街跨津山铁路立交工程为背景，利用有限元软件ANSYS建立实桥模型，研究槽形梁在最不利状态下未发生横向偏位时受力状态，在此基础上以满足安全落梁的横向偏位距离为最大偏位距离，分析不同横向偏位方式对梁体受力的影响. 研究结果表明：槽形梁在未发生偏位时横截面受力不均衡，而平动向右偏位方式加剧受力的不均衡；梁体以最不利偏位方式偏移96 mm后，槽型梁整体内力变化值较小，且下一步顶推后可以安全落梁. 因此，认为顶推施工中，横向偏位纠偏阈值可适当放宽至96 mm.

700 m级中承式缆拱桥设计

谢肖礼, 付元杰, 邓年春

2019, 54(6): 1162-1168, 1176. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170565

摘要(657)

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PDF 1014KB(26)

摘要:
随着拱桥跨径的增加，拱肋稳定性问题突出，且巨大的推力需通过系杆或基础平衡，大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大. 针对这两个问题，结合拱和缆索的受力特点，提出一种新的桥梁结构体系——中承式缆拱桥. 首先，在主跨和边跨均加入拱圈；其次，去掉悬索桥锚碇，将主缆锚固于边拱拱脚；最后，通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数，保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等，从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的. 给出了新型桥的具体结构形式和受力机理，并以700 m跨径为例对其进行设计研究，对其施工过程提出了设想. 有限元计算分析表明：中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载，与同条件下的连续拱桥相比，其强度承载力提高约25%，稳定承载力提高约70%，同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0，为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.

超重车模型及多-单车道荷载效应

刘浪, 陈东军, 任青阳

2019, 54(6): 1169-1176. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170468

摘要(537)

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PDF 1168KB(10)

摘要:
为获取超重车主要参数特性以及典型超重车模型，计算并对比多车道和单车道上超重车纵横向并行引起的荷载效应，收集了美国加州历时3 a的动态称重（weight-in-motion，WIM）数据，以加州交通厅许可荷载车模型为参照，提取实测超重车数据，分析了超重车辆荷载构成特点，建立了典型超重车辆模型. 分别计算了多、单车道超重车荷载效应，并将两者与现行的中国JTG D60—2015规范和美国AASHTO （American Association of State Highway and Transportation Officials）规范进行了对比. 结果表明：多车道叠加荷载效应较单车道以及中美规范值都大得多，单车道荷载效应与规范值相近或略高一点；多-单车道跨中弯矩最大比值为2.05倍，平均比值为1.65倍；剪力最大为2.05倍，平均为1.70倍.

不同排烟口开启状态下妈湾隧道的排烟技术

曾艳华, 李杰, 张先富, 韩通, 丁茂瑞, 张嵩

2019, 54(6): 1177-1186. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170452

摘要(571)

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PDF 1376KB(19)

摘要:
为了研究隧道发生火灾时通风排烟方式和排烟口开启状态对排烟效果的影响，对妈湾水下盾构隧道的排烟特性和排烟效率进行了分析. 通过理论分析和火灾动力学模拟器FDS，得到了纵向通风排烟方式的临界风速和重点通风排烟方式的最佳排烟量；基于不同的排烟口开启状态设置工况，对烟气高度、蔓延长度、人眼高度处的能见度、CO体积浓度及排烟口的风速大小和排烟效率进行了研究. 研究结果表明：（1）妈湾水下盾构隧道临界风速为4.5 m/s，重点排烟方式下同时开启上下游排烟口及只开启下游排烟口的最佳排烟量分别为290、410 m³/s；（2）同时开启上下游排烟口，且及时开启火源正上方排烟口，能保证人眼高度处能见度大于10 m，CO浓度仅在火源上下游200 m范围内超过人体耐受极限，最大值仅为450 ppm，烟气高度在火源上游方向近100 m范围内升高，烟气蔓延距离缩短；（3）同时开启火灾上下游排烟口时，及时打开火灾点正上方排烟口时的整体排烟效率比不打开时更高；只开启下游排烟口时，则正好相反；（4）综合人员逃生指标，当发生火灾时，应采用重点排烟，同时开启火灾上下游排烟口，并及时打开火灾点最近的排烟口.

类矩形盾构隧道衬砌结构设计模型研究

叶宇航, 柳献, 刘震, 张维熙, 杨志豪, 朱瑶宏

2019, 54(6): 1187-1195. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170553

摘要(535)

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PDF 929KB(24)

摘要:
为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型，通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力，得到试验结构的变形和内力，采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析，得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数. 结果表明：采用等效刚度模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型，难以得到同时符合结构长短轴变形的管片刚度折减系数；采用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型，结构变形和结构内力计算结果和足尺试验结果较为匹配，能真实反应类矩形盾构隧道结构受力，选用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型更为合理，所研究类矩形结构管片接缝的抗剪刚度建议为341 × 10⁶～368 × 10⁶ N/m；负弯矩接缝抗弯刚度建议为114 × 10⁶～491 × 10⁶ N•m/rad，正弯矩接缝抗弯刚度范围为85 × 10⁶～177 × 10⁶ N•m/rad.

寒区高铁沥青混凝土基床表层的温度场特性

陈先华, 马丽莉, 杨国涛, 蔡德钩

2019, 54(6): 1196-1202. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170490

摘要(548)

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PDF 1374KB(10)

摘要:
为了把握基床表层含沥青混凝土层的温度场特性，采用瞬态传热的有限元分析方法，对寒区高铁无砟轨道结构温度场时空分布规律及沥青混凝土层的影响进行了分析. 首先，建立了基于哈尔滨-齐齐哈尔客运专线无砟轨道结构（CRTS）的温度场数值模型；然后，运用现场观测结果对数值模型进行了校核；最后，运用对比分析方式评估了基床表层沥青混凝土层的温度场特性，以及无砟轨道结构特征横截面与特征点位的温度分布的时变规律. 结果表明：东北地区无砟轨道结构温度场具有明显的非均匀性，其横向温度分布呈现双U型分布特征，温度梯度呈现非线性特性，且随着季节变换呈现较复杂的正负梯度交替变化；东北地区无砟轨道结构对路基温度的影响深度约为0.4 m，月影响深度约为2.5 m，年影响深度可达4.0 m；基床表层铺设的薄层沥青混凝土对路基起到了良好的保温作用，会使得基床表层的日平均温度提高1～7 ℃左右，而寒区无砟轨道结构温度场的分布规律不会显著改变.

浮置板下声子晶体隔振器带隙特性研究

农兴中, 李祥, 刘堂辉, 盛曦, 王平, 赵才友

2019, 54(6): 1203-1209, 1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180849

摘要(553)

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PDF 1559KB(27)

摘要:
为了提升浮置板轨道的减振效果，阻碍浮置板垂向振动能量向轨下基底的传播，提出了一种基于声子晶体局域共振机理的浮置板轨道隔振器. 运用有限元方法研究了声子晶体隔振器的局域共振带隙特性，并验证了带隙频率范围内声子晶体隔振器对振动的抑制作用；计算了声子晶体隔振器的垂向刚度，建立了三维声子晶体隔振器浮置板轨道有限元模型；计算了整体结构的力传递率与基础加速度响应，并与传统钢弹簧浮置板的计算结果进行了对比. 研究结果表明，声子晶体隔振器存在声子晶体局域共振带隙，对50～150 Hz频带内的振动有抑制作用；声子晶体隔振器与传统钢弹簧垂向静刚度相近，均为6.0 kN/mm；保留了钢弹簧浮置板轨道的低固有频率隔振性能，并且在50～120 Hz频带具有带隙抑制特性，在51 Hz附近力传递率可减小10 dB左右；基础加速度响应在51～150 Hz频带内明显小于普通钢弹簧浮置板轨道，其中51～60 Hz频带内基础加速度相比钢弹簧浮置板轨道减小30%左右. 因此声子晶体隔振器有助于提高浮置板轨道的减振性能.

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

任娟娟, 邓世杰, 闫亚飞, 杜威, 倪跃峰

2019, 54(6): 1210-1218. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170642

摘要(545)

HTML全文 (260)

PDF 925KB(19)

摘要:
为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律，基于损伤力学概念，引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先，建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型，获取试件试验等效应力水平，通过列车车速确定加载频率，然后确定合理的荷载组合模拟工况；其次，应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试，利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度；最后，将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量，根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明：在客货车荷载作用下，动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍；应力水平一定时，加载频率越小，混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大，并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显；加载频率一定时，应力水平越大，混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重，应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏；低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤，较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.

严寒地区连续式道床板裂缝性能的理论推算

韦有信, 杨斌, 赵延喜, 蔡小培, 黄诚

2019, 54(6): 1219-1226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180557

摘要(522)

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PDF 1393KB(10)

摘要:
为了研究严寒地区连续式道床板的裂缝性能及其影响因素，基于严寒地区连续式道床板的实际工作状态，修正了前人关于连续式道床板裂缝计算的假设条件和力学模型，并通过理论推算和试验验证提出了不同工况的连续式道床板裂缝性能计算方法，总结了连续式道床板的开裂规律及其裂缝性能随温度变化的发展趋势. 研究结果表明：连续式道床板的裂缝性能与温降幅值和相邻裂缝间距密切相关，连续式道床板在温降5 ℃左右将产生集中批量式的首次开裂现象，道床板的固定区长度随着温降幅值的增大将随即降低至0，道床板的二次开裂则以单一零星的方式呈现，且相邻裂缝间距越小，其间道床板二次开裂对应的温降幅值越大，试验表明相邻裂缝间距小于3.25 m时，其间道床板在温降幅值小于37 ℃的地区将不会产生二次开裂现象；单一裂缝的产生仅对其左右滑动区范围内轨道结构力学性能有影响，若新老裂缝的滑动区部分相重叠，则新裂缝的产生将引起相邻既有裂缝钢筋应力和裂缝宽度幅值的突降.

嵌入式轨道槽内结构优化设计

毕澜潇, 刘卫星, 邢梦婷, 赵坪锐, 刘学毅

2019, 54(6): 1227-1234. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170734

摘要(624)

HTML全文 (244)

PDF 988KB(31)

摘要:
嵌入式无砟轨道具有养护维修工作量小、结构稳定等特点，还具有良好的减振降噪性能，特别适应城市轨道交通运营需求，广泛应用在现代有轨电车线路建设中.由于嵌入式轨道的结构特点，其优化重点在槽内结构型式及包覆钢轨的高分子复合弹性体.利用有限元软件ANSYS对嵌入式轨道进行动、静态分析.在拓扑优化的基础上，根据城市轨道交通成本、安全、噪声、振动等功能要求构建轨道结构功能优化目标函数，对嵌入式轨道槽内结构进行优化设计.研究结果表明：针对槽型轨减少靠近轨腰与轨底连接处的复合材料，可以在保证轨道刚度前提下，尽可能节省成本；考虑降噪性能、隔振效果高分子复合材料包覆钢轨高度不宜降低，即应使其完全包覆钢轨；一般地段承轨槽宽度宜在200～220 mm；对于隔振要求严格的区域，增大承轨槽宽度是提高轨道结构隔振效果最有效的手段；复合材料弹性模量选取时，在保证轨道横向刚度的前提下，减小轨道板混凝土结构的应力水平.

各向同性土与横观各向同性土的力学特性和持水特性

郭楠, 陈正汉, 杨校辉, 郭剑峰, 孙树国

2019, 54(6): 1235-1243. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180065

摘要(508)

HTML全文 (264)

PDF 1304KB(28)

摘要:
为了探讨不同初始状态下非饱和黄土的力学性质和水量变化规律之间的差异，提出了制备各向同性及横观各向同性试样的方法，用改进的非饱和土三轴仪对制备的各向同性、横观各向同性及常规重塑试样进行了72个三轴固结排水剪切试验. 试验结果表明：对不同削样角度的各向同性试样进行试验验证，发现其近似各向同性；3种不同初始状态下各向同性非饱和试样的破坏应力最大，横观各向同性非饱和试样次之；横观各向同性试样在剪切阶段的初始切线模量最大，其他两组试样的初始切线模量较小且近似相等；各向同性试样及横观各向同性试样在剪切的初始阶段均有轻微的剪胀现象，常规重塑试样均处于剪缩状态；不同初始状态下的各非饱和试样在剪切阶段吸力变化对排水的影响并不显著，其中横观各向同性试样的偏应力-含水率关系曲线的斜率绝对值最小，其他两组试验的斜率几乎相同，各向同性、横观各向同性及常规的重塑试样的力学特性及持水特性不尽相同. 本文的研究成果可为不同初始状态下各模型的建立及工程应用提供有益的参考.

成层结构性软土一维非线性固结半解析分析

夏长青, 胡安峰, 付鹏, 崔军, 谢康和, 周禹杉

2019, 54(6): 1244-1251. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170612

摘要(486)

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PDF 1615KB(10)

摘要:
为了研究变荷载作用下土体结构性对成层软土固结性状的影响，基于结构性软土压缩性和渗透性的非线性变化规律，以及结构屈服应力随土体深度变化等特征，对结构性软土非线性固结问题进行了分析. 首先采用三折线压缩模型、e-lg k_v渗透模型，详细分析了结构性软土在不同排水工况下的固结过程；其次，利用半解析法，建立一维固结方程，并编制程序进行求解，与目前已有的非线性固结结果进行了对比分析，验证了本文计算方法的可靠性；最后以某四层软土地基为工程背景，研究了变荷载、结构性等因素对固结性状的影响. 研究结果表明：成层结构性软土一维非线性固结过程中，当最终荷载相同，加荷速率不同时，固结前期，按应力定义的固结度大于按沉降定义的固结度，固结后期则相反；当加荷速率相同，最终荷载不同时，按应力定义和按沉降定义的固结度在固结前期均随着最终荷载的增大而减小，而在固结后期，随着最终荷载的增大而增大；考虑结构性时，按应力定义的固结度明显大于不考虑结构性的计算值，固结前期相差较大，随着固结的进行，差值逐渐减小.

基于Wiener退化对镁水泥混凝土中钢筋的锈蚀预测

乔宏霞, 王鹏辉, 李元可, 郭向柯, 巩位

2019, 54(6): 1252-1257. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170388

摘要(558)

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PDF 1327KB(8)

摘要:
镁水泥混凝土对钢筋的腐蚀限制了其广泛的推广应用，为解决这一难题，提出利用涂层来缓解其对钢筋的腐蚀，确保镁水泥钢筋混凝土建筑满足设计规定的使用年限要求. 根据西部盐渍土地区的自然环境，采用溶液浸泡加速锈蚀的试验方法对氯氧镁涂层钢筋混凝土进行快速腐蚀试验；运用电化学工作站周期性地对氯氧镁涂层钢筋混凝土试块进行电化学试验；以表征涂层钢筋锈蚀的电化学参数（腐蚀电流密度）作为退化指标，在Wiener退化过程的基础上进行可靠度建模并且对涂层钢筋进行锈蚀预测. 研究结果表明：利用涂层钢筋腐蚀电流密度作为耐久性退化指标可以得到镁水泥涂层钢筋混凝土中的涂层钢筋锈蚀的可靠度函数，并确定出涂层钢筋在30 000 d左右达到中等腐蚀.

CFRP网格修复后多层砌体结构墙体的抗震性能

陶毅, 古金本, 信任, 姚继涛

2019, 54(6): 1258-1267. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170491

摘要(548)

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PDF 2507KB(16)

摘要:
为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）网格加固砌体结构的破坏机理及加固效果，通过拟静力试验将一片3层砌体开洞墙体加载至破坏，在破坏集中区域单面粘贴CFRP网格进行加固之后再次进行拟静力试验，以最小加固量为指标对加固前后墙体的抗震性能进行了对比分析，并提出了相应的加固建议. 研究结果表明：采用CFRP网格修复可以有效地阻止和延缓墙体受剪斜裂缝的出现及开展，从而提升了墙体的抗震性能，若以抗剪承载力完全恢复为指标，建议最小修复面积为22%；修复后墙体的破坏模式与修复位置相关，本试验以CFRP网格剥离及窗间墙破坏为主，破坏由低至高逐层发生，同层墙肢范围内，由未修复区向修复区发展；考虑窗间墙破坏易引起结构整体破坏和倒塌，因此应优先修复剪力较大层的窗间墙区域，并提供必要的加强措施.

超高性能混凝土中钢纤维锈蚀的细观力学分析

舒刚, 张清华, 黄云, 卜一之

2019, 54(6): 1268-1276. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170453

摘要(698)

HTML全文 (307)

PDF 1819KB(46)

摘要:
为了研究钢纤维体积含量和锈蚀程度对结构强度和变形的影响，通过自行编写Python脚本文件，对ABAQUS软件进行二次开发，实现了钢纤维在超高性能混凝土（UHPC）基体中的大批量随机乱向均匀分布；在此基础上研究了UHPC带缺陷锈蚀模拟方法，进而探索了钢纤维锈蚀的等效方法；最后以UHPC梁四点抗弯试验为例，对UHPC细观力学分析方法、锈蚀的模拟方法和等效手段进行了验证. 研究结果表明：当纤维体积含量为2% 时，UHPC梁的抗弯曲性能最佳；影响锈蚀效应的关键因素为锈蚀造成纤维截面削弱、锈坑附近产生应力集中、界面粘结遭到破坏；采用随机材料属性分配的方式，仅局限于模拟UHPC梁的宏观变形，无法准确模拟应力场分布情况.

动车组抗侧滚扭杆载荷特性

王文静, 张志鹏, 李广全, 宋春元

2019, 54(6): 1277-1282, 1348. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180060

摘要(410)

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摘要:
为获得抗侧滚扭杆在动车组运行时所受载荷的变化情况，结合陀螺仪和速度信号，研究了抗侧滚扭杆载荷随列车运行速度、曲线半径和曲线超高的变化规律；统计了不同速度级下抗侧滚扭杆载荷最值，并编制测试载荷谱、趋势载荷谱和动态载荷谱，计算趋势载荷与动态载荷在整个测试载荷中贡献的损伤比. 研究结果表明：直线工况下，抗侧滚扭杆动态载荷幅值随列车运行速度的增加而增加，当运行速度由250 km/h增大到350 km/h时，抗侧滚扭杆载荷幅值最大值增大了30%；在一定的过超高条件下，抗侧滚扭杆趋势载荷幅值随曲线半径减小而减小，240 km/h运行速度下最大载荷幅值由6.61 kN减小为3.54 kN；在曲线半径一定的条件下，抗侧滚扭杆趋势载荷幅值随曲线超高的增大而增大，240 km/h运行速度下最大载荷幅值由3.36 kN增大为5.80 kN.

基于现场实测数据的隧道掘进机滚刀磨损预测

杨继华, 闫长斌

2019, 54(6): 1283-1292. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170677

摘要(444)

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摘要:
为了合理预测隧道掘进机（TBM）施工过程中地质条件、掘进参数及刀圈特性等多种因素对盘形滚刀刀圈磨损的影响，对TBM滚刀破岩机理和刀圈磨损机理进行了研究. 基于现场实测数据，如掘进推力、贯入度、磨损量、滚刀半径、滚刀安装半径、刀圈几何尺寸等，根据摩擦学理论，综合考虑各影响因素的相互作用，提出了刀圈综合磨损系数的概念，并建立了滚刀磨损预测模型，同时可对刀盘上各滚刀的有效掘进距离进行预测；将预测模型应用到兰州市水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工中，同时与其他预测模型对比，验证了综合磨损系数预测模型的有效性. 研究结果表明：刀圈综合磨损系数随滚刀安装半径的增大而减小，随滚刀安装角度的增大而增大；综合磨损系数与其他模型磨损系数变化规律基本一致；基于综合磨损系数预测得到的有效掘进距离与实际掘进距离基本吻合，误差在10%以内，说明基于综合磨损系数建立的TBM滚刀预测模型是可靠的.

全压式交变机的设计与试验

甘蓉, 郝罗亮, 汪帅, 张剑霜, 刘莎

2019, 54(6): 1293-1297. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190264

摘要(503)

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摘要:
由于目前活塞往复式交变试验机无法对气体介质压力仪表、真空仪表、正负压压力仪表及差压类压力仪表在静压环境下进行交变试验，设计了能在上述环境下进行交变试验的全压式交变机. 首先按照一般压力表、精密压力表和数字压力计型评大纲中对交变试验要求的上限、下限、频率和次数等参数进行分析；其次通过对可产生正弦压力波的发生装置进行选型，通过计数器采集正弦波频率，并控制进气电磁阀在规定的交变次数内试验自动停止. 样机试验结果表明：通过可控进、出气电磁阀产生的压力正弦波上限、下限和频率范围覆盖型评大纲要求的范围，上、下限控制误差不大于0.3%；通过可控进、出气流量阀控制的交变频率误差为型评大纲要求的不大于 ± 5次/min；计数模块统计次数与实际试验次数一致.

基于车辆-移动轨道耦合模型的列车碰撞爬车行为

杨超, 李强, 王曦, 王明猛

2019, 54(6): 1298-1304. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170948

摘要(498)

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摘要:
为了揭示车辆参数对列车碰撞爬车行为的影响规律，首先基于车轨耦合的基本思路，建立车辆模型和移动轨道模型，用非线性轮轨接触模型耦合车辆模型和移动轨道模型；非线性钩缓装置模型用于连接相邻的两个车辆模型；然后通过模拟两同型列车低速正面碰撞，获得了不同参数情况下车辆和轨道的动态响应；最后用车轮抬升量作为车辆碰撞爬车指标，分析了车轮抬升量对碰撞速度、车体质心高度和二系垂向刚度的灵敏度和相对灵敏度. 结果表明：在其他条件不变的情况下，当碰撞速度增大至27 km/h时，车轮抬升量陡增至36.5 mm；质心高度增大20%时，车轮抬升量增加41%；二系垂向刚度增大20%时，车轮抬升量减小16.6%；车轮抬升量随碰撞速度和质心高度的增大而增大，而随着二系垂向刚度的增大而减小；车轮抬升量对碰撞速度的灵敏度是非线性的；质心高度和二系垂向刚度的相对灵敏度分别为205%和−83%.

脉冲风洞测力系统结构动力学特性

吕金洲, 张小庆, 赵晓男, 陈光雄, 吴颖川

2019, 54(6): 1305-1313. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170737

摘要(525)

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摘要:
脉冲风洞试验过程时，试验气流引起测力系统强烈振动对测试结果产生严重干扰. 为解决测力系统振动对测力结果干扰的问题，首先根据测力系统结构特点建立了相应的动力学模型；其次，对其进行了虚拟标定和模态分析；第三，对测力系统进行了瞬态分析和惯性补偿，获得了相应的瞬态输出；最后，对测力系统进行了风洞试验，分别获得了相应的弹性输出结果和惯性输出结果. 分析和试验结果表明：惯性补偿后，测力系统均值测量精度略有提高，瞬态测量精度大幅提高；惯性补偿后瞬态测量精度最低为87.4%，出现在测力系统共振时，其他状态下，瞬态测量精度超过91%；惯性补偿后的测力系统输出结果振动基本消失，说明惯性补偿方法能够消除振动对输出结果的干扰.

氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为试验研究

武尚文, 吴光亮, 张永集, 孟征兵

2019, 54(6): 1314-1322. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170918

摘要(315)

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摘要:
为了对相关热轧工艺制度的确定提供必要的理论依据，采用应力松弛法研究了氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为，运用Gleeble-1500D热模拟试验机分析了不同的应变量、应变温度、应变速率对试验钢静态再结晶的影响，并与普通的钒微合金化HRB500E钢进行了对比. 依据试验结果，以Avrami 方程为基础，建立了两种试验钢的静态再结晶动力学模型，并进行了静态再结晶分数曲线与模型预测值的对比检验. 研究结果表明，控制两种试验钢的应变量在0.4～1.0区间递增，应变温度在950～1 100 ℃范围内递增，应变速率在0.1～1.0 s⁻¹范围内递增时，其t_0.5值（再结晶完成50%所需要的时间）均分别随之减少，再结晶速度加快；其中，应变量及应变温度对试验钢静态再结晶的影响较为显著，应变速率次之. 在应变条件相同的情况下，氮合金化HRB500E钢静态再结晶进程滞后于钒微合金化HRB500E钢. 检验结果表明，两种试验钢静态再结晶动力学模型预测结果与试验结果较吻合.

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

陈维荣, 于瑾, 李奇, 蒲雨辰, 杨寒卿, 韩莹

2019, 54(6): 1323-1331. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180860

摘要(574)

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摘要:
多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统，可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator，VSG）技术，实现分布式电源的友好并网. 然而，在非理想运行情况下，当电网电压出现不平衡时，传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力，将导致微电网三相并网电流不平衡，因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型，和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型；分析了VSG的基本原理，通过VSG并网小信号模型的分析，对控制参数进行了设计，提高了系统的稳定裕度；定量分析了不平衡电流的产生原因，通过改进dq坐标系下电流指令计算方法，抑制了负序电流，保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性，仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡，最终将冲击电流由52 A抑制至27 A，并显著减小了功率波动.

轨道电路对分相区暂态牵引电流干扰的抑制方法

杨世武, 陈炳均, 陈海康, 崔勇, 唐乾坤

2019, 54(6): 1332-1341. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180692

摘要(487)

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摘要:
电力机车及动车组经过含分相区的轨道区段时，暂态牵引电流中包含的谐波电流可能对轨道电路形成干扰并引发故障. 为保障轨道电路在谐波影响下可靠工作，对暂态电流干扰抑制方法进行了研究. 首先，按照欧标中加窗FFT （fast Fourier transformation）方法设计了谐波数据处理流程，给出现场测试数据分析结果，说明对轨道电路形成干扰的原因；然后，以信号载频1 700 Hz和谐波1 750 Hz为实例，从直接抑制谐波干扰的角度简要讨论了基于FPGA （field-programmable gate array）的FIR （finite impulse response）数字滤波器方案和仿真结果，并指出由于信号频带与谐波干扰非常接近，必然以较高阶数和处理延时作为代价；最后，基于谐波干扰的电流源特征和工程可行性，提出并重点阐述了轨道电路发送器和衰耗器的协同优化方案，通过合理配置发送器电平和衰耗器级数，在满足轨道电路调整、分路和机车信号状态的约束条件下，提高对谐波干扰的抑制效果，可将信号干扰比提高6 dB.

基于座椅人机参数的列车座椅舒适度评价方法

王金, 支锦亦, 向泽锐, 李然, 徐笑非, 闫磊, 徐刚

2019, 54(6): 1342-1348. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180499

摘要(494)

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摘要:
为了降低高速列车舒适度调查的成本，避免进行大量的问卷调查和统计分析，对高速列车座椅静态舒适度评价方法进行了研究. 首先，通过确定高速列车座椅舒适度评价指标和指标权重，获得座椅舒适度计算方法；其次，利用BP神经网络构建以高速列车座椅8项人机几何参数为输入、以座椅舒适度评价为输出的座椅静态舒适度评价模型；最后，进行实例研究，对构建的神经网络评价模型进行训练和验证，并对神经网络进行权值和阈值的提取，构建神经网络的数学表达公式. 研究结果表明：当神经网络为1个隐含层、13个节点时，训练达到误差均值2.13 × 10⁻³、均方误差6.091 × 10⁻⁶的理想效果，且不存在过拟合现象；利用CHR2的一、二等座椅人机几何参数测量数据及对应舒适度评价对该网络进行验证，验证显示一等座的神经网络预测值跟实际评价值误差为3.07%，二等座评价误差为1.42%，该网络模型预测精度较高，且优于多元回归模型预测的结果.

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2019年第54卷第6期

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