城市结构抗震韧性评估研究新进展

城市结构是城市抵御地震灾害的关键载体,其抗震韧性要求在地震作用下具有快速恢复结构使用功能的能力。通过抗震韧性评估定量反映结构地震损伤及恢复程度,可为制定城市结构韧性提升策略提供依据。本文系统地梳理了城市结构抗震韧性评估研究现状。首先,介绍了结构抗震韧性的基本理念,从韧性指标、韧性模型、韧性水平及韧性评估四个方面总结了国内外关于城市结构抗震韧性评估的研究成果;其次,探讨了城市结构抗震韧性评估的发展趋势。已有研究表明:结构抗震韧性评估的研究在评估方法高效化和韧性模型精细化方面取得了较大进展,但仍然面临功能恢复模型不完善和韧性评估工程实践案例较少等诸多挑战;最后,对未来研究方向进行了展望,可为后续城市结构抗震韧性评估研究提供参考。

地面堆载下盾构隧道结构韧性演化规律研究

韧性理论的提出和发展为盾构隧道结构性能评估提供了新思路。在提出考虑历史最大变形的衬砌性能指标基础上,建立包含管片、接头和非线性土弹簧的精细化三维有限元分析模型,研究了地面堆卸载作用下,不同埋深盾构隧道结构响应特征和韧性演化规律。结果表明:地面堆载下拱顶、拱底内弧面受拉,拱腰外弧面受拉,受错缝拼装影响,结构内力和损伤集中于边环纵缝相邻的中环管片处;卸载阶段隧道水平收敛减小,完全卸载后的残余变形随堆载量增加而增大,相同水平收敛情况下浅埋隧道卸载后变形恢复率大;隧道结构韧性随着水平收敛的增大快速降低,而缩短响应时间、提高修复措施效率可以提升隧道结构韧性;将隧道结构韧性分为4个等级,当结构进入极低韧性阶段时,应采取更加高效快速的综合修复方案,同时避免造成结构的二次损伤。

深圳粗粒花岗岩残积土原生各向异性特性研究

为研究深圳地区粗粒花岗岩残积土的原生各向异性特性,利用全自动三轴仪和渗透仪,对不同取样方向的原状样进行室内土工试验.研究发现,原状样的渗透系数具有明显的各向异性特性,0°和90°方向取样的试样渗透系数接近,但比30°和60°方向取样的试样渗透系数明显要大.原状样的抗剪强度参数各向异性特性明显,随着取样方向角度由0°、30°、60°和90°变化,试样的有效内摩擦角逐渐增大,但是30°和60°方向的有效内摩擦角差异较小;随着取样方向角度的增加,试样的有效黏聚力逐渐减小,60°和90°方向的有效黏聚力差异较小.

深圳市非道路移动机械排放清单研究

为进一步改善空气质量,提升宜居水平,非道路移动机械排放控制已成为环境治理的重要领域.本研究通过对中国深圳市非道路移动机械的实地调查和数据调研,分析深圳市非道路移动机械各特征参数,建立深圳市非道路移动机械排放清单.结果表明,2017年深圳市非道路移动机械NO_(x)、细颗粒物(PM 2.5)、可吸入颗粒物(PM 10)、HC、CO、黑碳、有机碳及挥发性有机化合物等8类污染物的排放量分别为6162.0、419.7、442.3、983.9、4170.7、209.7、64.4及920.2 t.在所有非道路移动机械类型中,挖掘机排放占比最高,达到28.06%;NO_(x)排放量占比最高,占总排放的46.04%.定量分析NO_(x)排放清单的不确定性,在95%置信区间的平均值范围为(4940.1,7661.2)t,不确定性范围为[-21.1%,22.6%].研究结果可为非道路移动机械排放控制及制定减排措施提供参考和依据,对未来排放清单的建立提供指导.

城市轨道交通车站短时客流机器学习预测方法

轨道交通具有载客量大、安全及环保等优点,已成为多数乘客的优先出行方式,是缓解城市交通压力的有效途径之一.为提高轨道系统的运行效率,实现轨道交通智慧化运营,基于机器学习算法理论,结合轨道交通车站的时间、空间及外部影响因素等客流特征,建立轻量的梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)、长短期记忆(long short-term memory,LSTM)及LightGBM-LSTM融合模型的车站短时客流预测模型,同时构建差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)和极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)模型作为预测实验的对照模型.以中国杭州地铁自动售票系统刷卡数据为例,选取了5种地铁车站(居住类型、工作类型、居住工作混合类型、购物类型及交通枢纽类型)和3个准确性评价指标(平均绝对误差、均方根误差及平均绝对百分误差),量化评价不同模型的预测准确性.结果表明,基于多特征的机器学习模型可以较好预测地铁车站短时客流,弥补了传统时间序列模型的不足.但单一模型在不同类型车站的预测效果波动性较大.基于多模型融合的LightGBM-LSTM模型可以综合单一模型的优点,预测性能更佳,对于不同类型车站的适应性更好.

城际轨道交通可达性与城市经济发展的关系分析

城际轨道作为区域交通的骨干,对引导和带动粤港澳大湾区经济一体化发展具有重要作用.研究并分析了衡量城际轨道交通和经济发展水平的变量,提出城际轨道交通可达性和经济发展水平的测算方法,构建耦合协调度模型,定量评价城际轨道交通可达性与经济发展水平之间的相关性.运用双重差分模型验证城际轨道线路开通与城市经济发展之间的影响关系.以粤港澳大湾区11座城市为例,进一步研究不同年份城际轨道交通可达性对城市经济的影响.结果表明,城际轨道的开通运营对城市经济具有显著正效益,其弹性系数为0.0128.交通与经济发展越协调的城市,城际铁路开通带来的正向影响越明显.本方法可为区域整体协调发展提供理论与实践指导.

考虑多次扰动影响的盾构隧道结构韧性评估方法及其应用

科学合理地评估盾构隧道结构状态对保障列车安全运维至关重要。针对目前评估方法无法较好定量评估隧道结构的现状,基于韧性理论,提出了多次扰动下盾构隧道结构韧性评估方法。首先,通过构建多阶段隧道结构韧性分析模型,获得了隧道结构韧性指标计算方法。其次,根据隧道结构在加载和卸载工况下的不同响应,提出了相应工况的结构性能分析指标。在此基础上,定义了隧道结构韧性等级划分标准。然后,探讨了隧道结构性能恢复程度和加固决策时间对结构韧性程度的影响。最后,将该方法应用到新建平行隧道下穿既有隧道工程中。结果表明:采用不同结构性能指标获得的韧性指标差异明显。对于下穿隧道工程而言,仅以收敛变形作为隧道结构性能指标,会导致计算结果偏高,即高估结构的韧性,由下穿案例可知,隧道沉降和轨道板的差异沉降应该更需要关注,尤其是轨道板的差异沉降。研究成果将为盾构隧道结构安全评估及受损结构性能恢复提供重要参考。

滨海软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及加固范围研究

为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究。基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响。结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70%~80%,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处;随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5%,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性;结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案。

深圳市地铁盾构渣土利用与处置技术路径及管理策略优化研究

大规模的城市建设特别是地下空间持续高强度开发,产生了大量的工程渣土。以深圳市地铁建设盾构渣土为例,在实地调研的基础上阐明了其产生特性、主要的利用与处置方式及其面临的突出难题。并基于经济效益定量与环境效益定性评价方法,提出了深圳市盾构渣土利用与处置的优化技术路径,同时结合深圳现行渣土管理相关规定,提出了优化管理策略与政策建议。

深圳全风化花岗岩加固土力学与微观特性

为揭示注浆加固后全风化花岗岩力学及内部微观结构的变化特征,基于直剪试验和电镜扫描观测,分析水泥质量分数对全风化花岗岩加固土的抗剪强度、剪胀性和微观结构的影响规律.直剪试验结果表明,随着水泥质量分数上升,全风化花岗岩加固土抗剪强度和剪胀性显著增大,由应变硬化型材料逐渐转变为应变软化型脆性材料;水泥质量分数从0增加到16%,最大剪胀角增加了6°~10°,黏聚力从7 kPa提高到203 kPa,内摩擦角在31°~38°间波动,水泥加固全风化花岗岩主要通过增加黏聚力的方式提升抗剪强度.电镜扫描结果表明,随着加固水泥质量分数的增加,水泥结晶物越来越密集,相互胶结形成连续的空间网状甚至团聚状结构,改变了土颗粒间的相互作用方式,使加固土由以摩擦为主的材料向以胶结为主的材料转化.研究可为评估全风化花岗岩加固土物理力学特性及深圳地区的工程建设提供参考.

城市枢纽与片区融合协同设计方案研究

随着城市的不断建设发展和人群的不断聚集,原有的片区综合交通设施难以满足城市当下的发展和片区在城市中的定位,需要将其改造成为大型综合交通枢纽。本文对公共交通导向开发(TOD)模式在公共轨道交通站点规划建设中的经验进行总结,提出在应用中存在的问题,综合考虑民众生活质量,并基于TOD模式提出以生活质量为导向的发展理念(QOD理念),探究其具有的3个特征;同时以深圳黄木岗枢纽为例,从道路轨道交通、慢行系统、枢纽造型与地下立体空间、片区动静结合4个对城市枢纽与片区融合方面的阐述,解释QOD理念在具体设计中的应用,并为同类城市枢纽综合体设计、建设以及枢纽与周边片区的融合协同发展提供参考。

深圳市工程渣土产生特性及其优化管理特征研究

阐明了深圳市工程渣土的产生来源、数量、类别及流向特征等;并通过对比不同综合利用与消纳处置模式,提出了系统解决工程渣土问题的管理优化方案。研究结果可为“无废城市”试点建设中建筑废弃物优化管理提供决策依据,也可为其他城市工程渣土环境无害化管理、综合利用和消纳处置提供模式参考。

深圳某地铁盾构隧道内力计算方法对比分析

目前关于盾构管片内力还没有统一的计算方法,不同的方法对应的管片接头、螺栓、外荷载及结构形式的计算模型不同,这导致计算结果差异甚大、管片结构的安全性误差大,进而对管片设计和工程造价造成较大影响。文章以深圳某地铁盾构隧道工程为依托,用修正惯用法、梁弹簧法和有限元-荷载结构法分别对盾构隧道衬砌内力进行了计算,从计算模型及原理方面系统探讨了不同模拟方法对盾构隧道衬砌内力的影响,所得结论可以对同类地铁盾构隧道工程的设计及优化提供参考。

根键布置方式对根式基础竖向承载性能的影响

文章通过现场试验和数值分析探讨根键布置方式对根式基础承载性能的影响;建立池州长江公路大桥根式基础的数值计算模型,与现场堆载试验得到的荷载-位移曲线进行对比,验证数值模型的正确性;通过分析桩顶荷载-位移曲线、桩身轴力和桩侧摩阻力,探讨根键水平布置方式、根键布置位置和相邻根键层间距对根式基础竖向承载性能的影响。结果表明:相比于传统桩基础,根键梅花形布置和等角度布置时,桩的承载力分别提高65.28%、46.71%,根键能够增大桩侧摩阻力和减小桩端阻力;根键梅花形布置能够减弱应力重叠,充分发挥根键承载潜力;根键布置在下部时,相对于布置在上部和中部,桩的承载力分别提高34.51%、14.69%,同时根键布置在下部能够减小桩端阻力;根键层间距较小时,根键端部形成环形剪切面,此时根键无法发挥作用,随着层间距增大,根键间相互影响逐渐减弱,根键趋近于独立承载。

机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望

随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。

基于大语言模型的BIM正向设计问答系统研究

在正向设计中,设计人员能够通过BIM技术进行设计和管理建筑项目,以支持决策。然而,BIM正向设计过程中的信息处理和知识共享仍面临诸多挑战,尤其是在快速获取和应用复杂建筑规范及设计知识方面。为解决上述问题,本研究基于大语言模型(LLM)设计了一套BIM正向设计问答系统,旨在探究LLM在BIM正向设计场景中的实际应用。通过采用基于QLoRA的LLM微调方式提高模型的专业性,并构建本地知识库形成问答系统,最后设计评价指标对系统进行主客观性能评估、专业问答对比分析。实验结果表明,该系统在专业领域性能表现良好,并能根据特定设计场景生成建议和解决方案,验证了本系统的可行性和优越性。

考虑氯离子侵蚀的深层隧道地震易损性分析

氯离子侵蚀对隧道的抗震性能产生不利影响,研究隧道在侵蚀环境下的地震易损性对全寿命周期的抗震评估至关重要.为了量化分析隧道长期在氯离子侵蚀作用下抗震性能的退化趋势,基于地震易损性理论,结合考虑氯离子侵蚀影响的混凝土和钢筋强度时变模型,分别选取峰值地面加速度和隧道直径变形率作为地震动强度指标和结构损伤指标,通过采用增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)方法进行时程分析,深入探讨了深层隧道的地震易损性,得到了不同服役时间及不同损伤状态下的地震易损性曲线.结果表明:在相同的服役时间和地震动强度下,轻微损伤的发生概率最高,其次是中等和严重损伤;在相同的损伤状态和地震动强度下,随着服役时间的延长,氯离子侵蚀导致隧道抗震性能下降,损伤概率上升;在轻微损伤状态下,当峰值地面加速度为0.30g且服役达100 a时,损伤概率是服役初期的2.39倍.研究结果可为深层隧道的抗震设计提供科学依据.

基坑开挖导致邻近既有隧道变形的主动控制研究

采用有限元分析方法对新型支撑轴力主动控制系统进行了研究,提出了一种支撑轴力设计方法;在对支撑不施加主动轴力的情况下,研究了花岗岩残积土地层中基坑开挖对既有隧道的影响,根据基坑侧边不同位置隧道在基坑开挖作用下的位移划分了基坑开挖影响区;基于提出的轴力设计方法,研究了基坑开挖过程中支撑轴力主动控制对既有隧道位移的影响规律;获得了隧道位移控制到预警值10 mm以下的临界控制比,分析了其在不同隧道位置时的分布规律。结果表明:该地层中的影响区范围相对已有研究的影响区更小;隧道位移与地连墙位移的控制比近似呈正比关系;基坑腰部0.6倍挖深位置附近隧道的水平位移需进行最严格的控制,靠近基坑且深度较深的区域通过水平位移控制得到的临界控制比更小,应以隧道水平位移控制为主,而远离基坑且深度较浅的区域应以隧道竖向位移控制为主;花岗岩残积土中的基坑开挖影响区以及对临界控制比的量化研究成果可为类似工程提供参考。

机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度试验研究

为探究机制砂原料种类和机制砂级配对机制砂再生混凝土抗压强度的影响,以细骨料类型(天然砂、石灰石机制砂、卵石机制砂)细骨料级配、水灰比为变量制作了30组机制砂再生混凝土立方体试块和15组天然砂再生混凝土立方体试块。结果表明:在石粉掺量10%时,机制砂再生混凝土抗压强度高于天然砂再生混凝土,且机制砂原料为石灰石的抗压强度高于卵石;机制砂各筛孔量占比分别为5%、7%、18%、25%、26%和14%时,机制砂再生粗骨料混凝土的抗压强度最高。研究表明:严格控制水灰比、颗粒级配可使机制砂再生混凝土达到设计强度、满足生产应用要求,采用机制砂替代天然砂制备再生骨料混凝土更有优势,是缓解天然砂资源短缺的可行途径之一。

基于宏微观多尺度建模的校园疫情演化仿真研究

校园师生人群聚集密度高,是疫情防控的重点和难点。基于现有宏微观尺度的研究,提出使用多尺度建模仿真分析校园内新冠疫情的演化趋势和防控方案的绩效。宏观建模采用易感-潜伏-传染-恢复(SEIR)模型,输出无症状患者和有症状患者数量随时间变化的曲线,研究疫情演化趋势;微观建模采用离散事件建模仿真和基于智能体建模,对个体学生的在校行为和疫情演化进行微观仿真,模拟新冠病毒在校园内的人传人过程。并通过案例研究,验证错峰上学、核酸检测“每天一检”并隔离阳性患者方案的有效性,通过对参数的灵敏度分析识别关键参数。结果表明,多尺度疫情建模仿真方法,从不同的角度和层级揭示了校园疫情的演化过程,可为校方优化防疫方案提供参考。