基于非线性Mohr–Coulomb破坏准则的浅埋倾斜条形锚板抗拔承载力预测

针对浅埋倾斜布置条形锚板抗拔承载力预测问题,本文采用非线性Mohr–Coulomb破坏准则,提出了极限上拔荷载作用下锚板上方土体的非对称曲线型破坏机制,并利用极限分析上限法与虚功率原理,导出了浅埋倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂曲线的理论解析解。在此基础上,分析得到了埋深比、布设倾角、非线性系数、初始黏聚力、土体重度和地面超载等参数对锚板极限抗拔力和土体破裂范围的影响规律。研究结果显示:锚板极限抗拔力随布设倾角、埋深比、土体初始黏聚力、重度与地面超载增加而增大,但随非线性系数增加而减小;土体破裂范围随非线性系数和土体重度增加而减小,随初始黏聚力和地面超载增加而增大;锚板倾角、埋深比、土体黏聚力与非线性系数对倾斜条形锚板极限抗拔力和土体破裂范围影响较为显著,在工程设计及施工中应予以重视。将本文结果和现有研究工作进行对比分析,本文方法计算求得的锚板极限抗拔力及土体破裂范围与已有研究方法成果具有较好的吻合特性,进一步验证了本文方法的有效性。本文研究工作可为条形锚板设计及施工提供一定理论参考。

基于信令数据的城市群空铁联程客流识别及预测框架

针对城市群空铁联程客流需求获取困难、客流规律难以把握的问题,提出一套集成空铁联程客流识别及预测模块的综合分析框架.首先,考虑交通枢纽的空间范围及旅客出行的时空特征,提出一种基于信令数据的空铁联程客流识别方法,并挖掘其时空分布规律.然后,在双向门控循环神经网络模型(Bidirectional Gated Recurrent Unit,BiGRU)的基础上,引入时间周期编码,构建具有时间周期性的双向门控循环神经网络模型(Temporal-Bidirectional Gated Recurrent Unit,T-BiGRU)对空铁联程客流进行预测.最后,以京津冀城市群为实例,对研究框架进行验证.研究结果表明:京津冀城市群空铁联程客流呈现出明显的聚集分布特征,其中北京南站—天津站—天津滨海机场和北京西站—正定机场站—石家庄正定机场两个场景的联程客流占比最高,超过联程客流总量的65%;T-BiGRU模型可以对联程客流的需求进行精准预测,对两个主要场景的双向联程客流的预测精度均超过了89%,优于多个基线模型.研究结果可为城市群空铁协同发展及空铁联程服务优化提供参考.

公轨合建盾构隧道振动荷载的动力响应特性

为了探究汽车-列车振动荷载对公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体的动力响应特性,采用有限元软件ABAQUS对某公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体进行数值模拟,通过ABAQUS软件的Dload子程序对汽车、列车振动荷载进行耦合,分别将单一振动荷载及汽车-列车振动荷载作用引入公轨合建盾构隧道,分析公轨合建盾构隧道内部结构及周围土体在不同工况时加速度、位移、应力、应变的变化。结果表明:汽车、列车振动荷载频率不同,共同作用后产生拍频现象,导致相同方向合成荷载的振幅可能小于分荷载的振幅,当频率相同时所合成荷载的振幅最大;管片上方的土体以及非封闭弧形内衬外侧土体发生较大的应变,最大塑性应变发生于拱顶偏右侧,达到7.032×10^(-6);公轨合建盾构隧道内部结构中的预制箱涵牛腿柱、顶板处出现较大拉、压应变,在长期运营期间需要对预制箱涵牛腿柱、顶板位置进行定期检查和必要支护。

基于改进YOLOv8的地铁站内乘客异常行为感知

当地铁站内乘客出现异常行为时,若未能及时发现可能会引起乘客不满、投诉,甚至导致安全问题,从而影响运营效率,造成恶劣影响.而当前常用的盯控视频画面的方式存在容易遗漏和效率低的问题.为及时感知异常行为,提出一种云边协同的异常行为感知总体架构.首先,通过人工演绎的方法在地铁站内采集异常行为图像,构造包含11种异常行为的数据集;其次,针对边/端侧能够自主训练和推理但算力较小的特点,提出模型压缩算法,构建MINI-BLOCK模块并将其组合为i-C2f模块,用于替换YOLOv8中的C2f模块;再次,针对云侧计算资源集中的特点,分别构建2个基于YOLOv8的改进模型,即ModelA和ModelB,ModelA的架构为“DCNv2_Dynamic-BiFPN-EMA”,ModelB的架构为“DCNv2-BiFPN-EMA”;最后,在构造的数据集上,对提出的3种优化模型与YOLOv8进行对比实验.研究结果表明:相较于YOLOv8,3种优化模型均取得了更优的检测性能,边/端侧模型的精确率提升了1.0%,模型参数降低了4.7%;ModelA的召回率、mAP50、mAP50:95分别提升了2.2%、3.7%、2.9%;ModelB的召回率、mAP50、mAP50:95分别提升了5.8%、6.7%、2.8%.研究结果能够为地铁乘客异常行为感知的相关研究提供参考.

地铁盾构下穿高层建筑基础的扰动变形影响与实测研究

[目的]城市轨道交通建设中遇到越来越多的盾构穿越或近接高层建筑施工的案例,而盾构法因其特殊的施工工艺不可避免对地层产生扰动,严重时可能会影响既有建筑的结构安全,因此需要对盾构穿越过程中隧道及高层建筑的受力特性进行深入研究。[方法]依托济南地铁R2号线生产路站—历黄路站区间隧道工程,采用三维有限元数值方法对双线盾构隧道非同步斜交下穿高层建筑群桩及筏板承台基础的施工过程进行了模拟,并结合现场监测数据分析了地层位移规律、建筑物沉降的变形特征,以及施工时盾构掘进参数的控制效果。[结果及结论]双线盾构隧道先后下穿建筑群桩时,先行隧道开挖引起的地面沉降量较大,后开挖隧道对地层产生的扰动相对较小;盾构通过建筑物正下方时的沉降量最大,随着盾构的远离,其沉降逐渐减少并趋于稳定。由于高层建筑属框架结构,故在临近隧道一侧建筑体区域地层发生了沉降,而在远离隧道的建筑体区域地层呈上浮趋势,但二者的差异沉降量仍在可控范围内。

硬岩地质下镶齿滚刀齿形对破岩性能影响研究

为了降低镶齿滚刀的破岩比能耗和刀齿接触面应力,提高镶齿滚刀在硬岩地质下的破岩效率和使用寿命,采用LS-DYNA建立显示动力学仿真模型,并通过实验验证模型的可靠性。仿真分析镶齿滚刀的破岩机理及不同齿形的破岩效率,确定较优的齿形。通过正交试验法,分析齿宽、齿高、齿顶半径和齿数对破岩效率以及接触面应力值的影响,确定齿形参数对破岩性能影响权重。研究结果表明:在118 MPa硬岩地质下,镐齿滚刀的破岩效率最高,齿顶半径为破岩效率的最主要影响因素,权重达到50%,齿数与齿顶高为接触面应力值的主要影响因素,权重分别占31%、36%。齿形最优参数组合是齿宽为11 mm、齿顶高为1 mm、齿顶半径为10 mm、齿数为36个。该研究对于镶齿滚刀的齿形选择及参数优化具有参考价值。

基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法

[目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的初始静态模型基本架构和构建方式;提取初始50 m掘进距离内的盾构施工监控历史数据,并构建训练集;基于当前状态前20个施工步的盾构监控数据,超前预测5个施工步后的刀盘扭矩;随着盾构掘进距离的增加,每隔5个施工步就利用新产生的数据集重新训练和更新模型,提出刀盘扭矩超前预测的长期动态模型;以济南轨道交通1号线玉符河站—王府庄站区间盾构隧道左线数据为例,对刀盘扭矩预测效果进行分析及验证。[结果及结论]前50 m掘进距离超前预测的刀盘扭矩值与实际值变化趋势基本一致,且其平均相对误差为10.07%,初始静态模型具有较高的预测精度。随着掘进距离的增加,初始静态模型相对误差从10%上升至30%左右,而连续更新的长期动态模型相对误差始终稳定在10%左右。长期动态模型每次的更新时间基本分布在1~6 s,平均耗时为3.92 s,可满足模型高效动态更新的需求。

地铁车站出入口工程顶管法施工泥浆被污水渗入后的性能分析

[目的]顶管法施工容易造成施工区域内老化的污水管破裂,进而导致污水沿土体渗入触变泥浆内,对触变泥浆的性能造成一定的影响。为确保施工安全,需研究污水渗入触变泥浆后的性能指标变化规律。[方法]以济南市轨道交通2号线宝华街站1号出入口工程为例,结合该站出入口因顶管下穿导致污水管破裂的施工工况,研究了污水渗入后触变泥浆的性能指标变化规律,并通过减阻试验分析了污水渗入对触变泥浆减阻效果的影响。[结果及结论]污水渗入后,触变泥浆性能发生了劣化,泥浆的漏斗黏度减小,析水率及失水量大幅增加。污水中无机盐的正电荷与泥浆土颗粒的负电荷相互吸引,导致泥浆Zeta电位从稳定的31.0 mV降至20.0 mV以下。污水渗入导致大粒径土颗粒质量分数明显增加,泥浆发生团聚沉淀现象,这是泥浆析水率大幅增加的原因。污水渗入还导致泥浆的减阻效果降低,摩擦因数及顶管顶推力增加。

基于压力拱发展规律的隧道初次支护时机研究

本文依托济莱高铁宅科隧道工程,利用现场监测和FLAC 3D数值模拟的方法,基于隧道应力传递路径的改变探究压力拱形成机制和分布范围,得出隧道纵截面压力拱形态特征图,引入位移完成率衡量围岩的开挖扰动程度,建立位移完成率和应力释放率的对应关系,得到最优初次支护时机。研究结果表明:在隧道开挖过程中,上部围岩中应力逐渐偏转,围岩荷载逐渐向四周传递,最终达到新的应力平衡状态,即在隧道四周产生形成封闭环状应力现象的压力拱;隧道仰拱靠近拱脚部位围岩产生应力集中,在1.8 D(D为隧道截面宽度)范围内的围岩均参与成拱效应,承担隧道拱部上方的围岩荷载;对塑性区体积率进行计算与分析,认定70%~80%应力释放率较为缓慢,应作为最佳初期支护时间点;在开挖时隧道初期支护滞后于掌子面的距离宜控制在4.3~7.6 m。

济南轨道交通1号线“儒风素语”建筑设计概念

[目的]现代城市轨道交通工程的文化属性和建筑景观逐步成为人们关注的重点,其建筑设计对城市社会发展和地域文化展现具有重要意义。[方法]以济南轨道交通1号线工程建筑设计为研究对象,创新提出了“儒风素语”建筑设计概念,并贯穿全线建筑、结构、装修等方面;创建了结构侧立面外倾10°的高架车站鱼腹岛式造型,提升路中高架车站景观效果。[结果及结论]高架车站建筑景观采用“一站一景,和而不同”的设计方法,在地面幕墙、室内文化墙、屋顶天窗等装饰装修中结合站点周边环境及文化属性进行特色设计;高架区间桥梁采用圆型墩柱+宝石型盖梁+预制U型梁结构造型,与高架车站建筑景观融合呼应,浑然天成;地下车站装修设计采用“融合文化,传承经典”的设计方法,融合站点周边地域文化打造主题车站;车站结构施工运用清水混凝土建造技术,实现了现代建造工艺与建筑结构、装饰美学、文化艺术的融合统一,塑造素雅朴质、自然稳重的建筑韵味,彰显儒家文化的积淀与传承。研究成果为城市轨道交通建筑设计创新及发展提供了借鉴思路与指导。

基于双层网络模型的城市公共交通系统抗毁性研究

为研究城市公共交通系统的抗毁性,采用复杂网络理论对地铁、公交系统进行映射和分析。首先,基于Space-L模型改进双层复杂网络构建方法,以实际换乘距离为指标构建连边,并以线路高峰小时载客能力为边权重构建地铁-公交双层网络;其次,通过度、强度、介数等指标分析双层网络与其子网络的特性;最后,分别采用随机攻击和蓄意攻击模型对双层网络及其子网络进行抗毁性分析。研究结果表明:地铁-公交双层网络呈现无标度特性,对蓄意攻击表现出脆弱性,且对不同蓄意攻击指标的敏感性不同。研究结论对于公共交通系统应对突发事件,提升系统韧性具有参考价值。

基于人工蜂群优化小波神经网络的深基坑开挖对既有盾构隧道变形的预测分析

小波神经网络在对数据预测方面存在收敛速度慢、极易陷入局部最优的缺陷,人工蜂群算法全局寻优能力强、收敛速度快,但其本身也存在寻找到最优解时速度变慢以及后期寻优能力弱的缺点。本文利用人工蜂群算法对小波神经网络进行优化,建立ABC-WNN分析模型,并依托基坑工程实例,对基坑开挖引起的盾构隧道变形量进行预测分析,并将结果与单一的BP神经网络模型、WNN模型进行均方差以及平均绝对误差对比。结果表明:(1)ABC-WNN模型预测值与实际工程数据拟合程度高,相对误差最大仅为2.41×10^(-5),表明该模型预测功能较为可靠;(2)ABC-WNN的各项统计学特征均为最低,分别为0.557和0.563,人工蜂群优化后的小波神经网络模型对变形量预测精度更高、计算稳定性更好、收敛速度更快。研究成果可为类似工程的盾构隧道变形预测提供一种新途径。

城市轨道交通车站出入口大断面顶管工程穿越城市道路的沉降控制技术

[目的]为了确保城市轨道交通车站出入口顶管施工项目顺利实施,应对该工程穿越城市道路时地层的沉降影响及沉降控制措施进行研究。[方法]结合济南轨道交通R2线长途汽车站站出入口顶管工程,在阐述该工程地质条件及重难点的基础上,建立了大断面顶管工程穿越地下管线密集的城市道路的三维数值计算模型,得到了距开挖面不同距离时的地面沉降曲线,以及不同埋深处土层的沉降曲线。对比了顶管中轴线上方地面监测点竖向位移模拟计算值与现场实测值随开挖距离的变化情况。提出相应的施工优化措施,并结合现场实测数据对优化效果进行分析验证。[结果及结论]顶管施工时,随着与顶管中轴线距离的增大,地面沉降量逐渐减小;随着深度的增加,土层深层位移逐渐增大,且沉降曲线逐渐由“矮胖型”变成“瘦高型”。现场受土舱压力波动较大、顶管与地层存在摩擦扰动等因素的影响,模拟计算得到的最大沉降量略小于现场实测的最大沉降量,二者间存在一定差异。通过采取控制掘进速度、合理压浆以减少摩阻力等措施后,后续施工沉降控制效果明显,地面最大沉降为18.18 mm,变形在施工允许范围内。

不同岩石下镶齿与光面滚刀切削性能对比研究

为研究镶齿滚刀与光面滚刀破碎不同类型岩石的切削性能,基于非线性动力学有限元软件,建立镶齿滚刀与光面滚刀直线切割岩石的动力学仿真模型,对3种常见TBM工程硬岩进行破岩仿真,探究不同岩石特性下滚刀类型与贯入度的最优组合。利用盘形滚刀线性切割试验台,开展光面滚刀破碎花岗岩试验,对仿真结果进行验证。研究结果表明:在凝灰岩、花岗岩和片麻岩地层下,镶齿滚刀与光面滚刀的比能耗都在贯入度为6 mm左右出现转折,有最低比能耗,在这3种地层下小于6 mm贯入度掘进时采用光面滚刀的效果更好;滚刀在不同地层下的破岩垂直力都可以用同一种函数进行拟合,对于同种滚刀,岩石强度越大,滚刀破岩垂直力随贯入度增长的速率越大,在同一种岩石强度下,镶齿滚刀破岩垂直力增长速率大于光面滚刀。

石灰岩地层下土压平衡盾构机推进速度预测与分析

[目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进数据,采用空推值、异常值剔除及数据去噪等多种方法对数据进行预处理。为了提高预测精度,将数据集划分为训练集和验证集,通过线性回归建立了基于刀盘扭矩、总推进力的推进速度预测模型,并分析了掘进载荷对推进速度的影响规律。[结果及结论]在石灰岩地层下,3组推进速度预测模型的线性回归预测精度均在0.70以上,说明根据刀盘扭矩和总推进力可以正确预测推进速度。土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘转速和推进速度波动均较小,随着刀盘转速增大,刀盘扭矩逐渐减小;刀盘扭矩对推进速度有积极的影响,刀盘扭矩越大,推进速度越大;在同一地层和掘进条件下,由于刀盘挤土作用,仅增加总推进力不利于推进速度的提高,此时需同时增加刀盘转速。

济南地铁3号线牵引系统高速断路器控制电路优化

[目的]济南地铁3号线运营初期,在操作高速断路器闭合时,多次偶发性报出高速断路器闭合故障。为了提高列车运行可靠性,需对该线路牵引系统高速断路器控制电路进行优化。[方法]根据3号线列车高速断路器闭合故障发生时的相关指令及器件状态,结合高速断路器控制逻辑原理对高速断路器偶发性无法闭合故障原因进行分析,并提出优化措施。[结果及结论]高速断路器闭合故障原因为:高速断路器在闭合控制过程中,其线圈两端产生的感应电动势使得高速断路器合闸功率不足,导致高速断路器偶发性无法闭合。优化措施为:通过在高速断路器线圈两端接入续流二极管,抑制高速断路器线圈产生的感应电动势。采取上述优化措施后,未再次发生因感应电动势导致的高速断路器无法闭合故障,有效提升了列车运行的可靠性。

非线性破坏准则下承压水地层基坑底板突涌稳定性研究

[目的]在富水岩层地区,防止承压水突涌事故已成为深基坑工程设计、施工的重点和难点,而准确有效地确定基坑底板临界厚度是防止承压水突涌事故发生的关键,因此需针对承压水地层基坑底板突涌破坏问题开展稳定性研究。[方法]基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,考虑地层土体各强度参数与非均质特性的影响,建立基坑底板突涌破坏力学分析模型。基于极限平衡法,提出考虑地层土体自身强度的底板突涌稳定性安全系数计算式,对现行基坑支护技术规范中的突涌破坏计算方法进行了修正。以济南某软土地层管廊工程基坑为例,验证所提出基坑底板修正突涌稳定性计算式的有效性,同时还分析了不同土体强度参数、隔水层厚度及承压水压力作用下的突涌稳定性安全系数变化情况。[结果及结论]随着土体黏聚力、非均质常数、重度及隔水层厚度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断增大;随着土体非线性系数、承压水压力及基坑宽度的增加,基坑底板突涌稳定性安全系数不断减小。考虑土体自身强度参数影响所得的突涌安全系数计算值整体大于现行基坑支护技术规范中计算方法的计算值。采用所提修正突涌稳定性计算式进行验算更为经济。

城市轨道与其他公共交通接驳分析研究

随着城镇化建设的不断推进,发展城市轨道交通已成为缓解城市交通拥堵、提高公共交通效率的重要手段。基于此,强调了城市轨道交通与其他交通方式实现一体化交通接驳的必要性,并对城市轨道交通与其他交通方式的连接性、优化策略等问题进行了详细的阐述。研究对象为非机动车、常规公交、私家车和铁路。研究旨在深入分析城市轨道与其他公共交通模式之间的接驳问题,探讨提高多模式交通系统融合度的策略。

地铁暗挖隧道穿越滞水层综合施工技术研究

为了降低地下水等不良地质对隧道工程施工及安全运营的影响,保证隧道结构的稳定性,结合工程实例,依托某地铁2号线施工项目,对暗挖隧道穿越滞水层施工问题进行研究,确定了施工方案重难点,采用深孔注浆对施工方案进行优化。结果表明,采用地面深孔注浆后,掌子面流水减少,地面沉降、拱顶下沉及结构收敛等均满足要求,开挖速度相较洞内深孔注浆提高了2.5倍,施工效果显著,为地铁隧道施工提供了参考和借鉴。

E-51环氧树脂改性混凝土桥梁应用效果与施工技术

为加强公路桥梁用混凝土的强度、韧性等性能,通过聚氨酯对E-51环氧树脂进行改性,制备了一种公路桥梁用C40混凝土,并对其性能进行研究。试验结果表明,在混凝土中掺入改性E-51环氧树脂,会降低材料的抗压强度,当掺入的改性E-51环氧树脂适量时,可以有效增强混凝土的粘接强度和弯曲韧性;当混凝土中掺入4%改性E-51环氧树脂时最佳,此时C40混凝土养护28d时的抗压强度为47.6MPa,其粘接强度以及弯曲断裂能达到最高,分别为2.81MPa和1135N·m,增幅达到23.1%、14.2%和46.3%。综合性能较好,符合实际应用标准,可以用于实际桥梁路面上的铺装应用。