基于评价指标转换法的地铁环境振动烦恼度研究

为研究地铁环境振动水平与人体主观烦恼度感受之间的关系,采用指标换算法,推导了最大Z振级VL_(z, max)与四次方剂量值(vibration dose value, VDV)之间的转换关系,并通过现场测试对转换公式中的待定系数进行了拟合。借鉴基于VDV指标的暴露-响应关系研究成果,得到了基于VL_(z, max)指标的暴露-响应曲线,初步实现了基于我国国标推荐指标的居民振动烦恼度评价。研究表明:单位时间内过车数目增多会导致人体产生烦恼度的比例增加;国标GB 10070、GB/T 50355和GB 55016中推荐的振动限值所对应的居民烦恼度,与国外标准中限值所对应的烦恼度基本一致,最严格限值对应的高度烦恼度比例约为3%。

钢弹簧浮置板轨道减振性能现场对比测试

为研究随机列车荷载作用下钢弹簧浮置板轨道(steel spring floating slab track,简称SSFST)上线运营后的减振效果,选取某地铁线路同一区间、同一曲线段内的普通无砟轨道及钢弹簧浮置板轨道典型测试断面,在同一天内开展了现场对比测试。研究结果表明:钢弹簧浮置板轨道减振效果的线上评估结果与列车、轨道的实际运营状态直接相关;在不同列车的随机激励作用下,Z振级相对插入损失(ΔVL_(Z,max))相差超过10 dB,且部分测试样本无法满足特殊减振的设计需求;为获得保守的评价结果,应选择轮、轨平顺状态良好的运营区段开展对比测试;通过合理的养护维修,使运营列车及轨道保持良好的运行状态,是减振轨道区段满足振动控制需求的关键。

深层地下水人工回补的国际经验及对我国的启示

地下水人工回补是一种主动向含水层进行补给,以便后续进行开采或获取环境效益的水处理综合方法。介绍了地下水人工回补的关键要素、主要回补方式,以及地下水人工回补可持续性评价体系。结合澳大利亚、英国、美国等发达国家深层地下水人工回补典型案例,介绍了国外地下水人工回补的先进经验和特色做法,从项目实施、科学研究、标准管理等方面为我国开展深层地下水人工回补提供建议。

基于BA-SVM的冬小麦旱情表型分析与诊断

提升作物水分表型诊断精度和时效性是当前智慧灌溉领域研究的难点和热点之一。该研究针对以上难点提出了一种改进机器视觉算法的冬小麦旱情智能诊断方法。在测坑试验系统中设置了适宜水分处理(CK)、中度干旱处理(T1)、重度干旱处理(T2),通过数码相机获取冬小麦早期RGB高清图像,利用HSV色彩空间改进的K-means聚类算法对小麦图像分割敏感区域,提取图像颜色和纹理特征数据并开展主成分分析,辨别出累计贡献率达到97.2%的前3维主成分。采用蝙蝠算法优化支持向量机(bat algorithm-support vector machine,BA-SVM)惩罚因子(c=5)和核参数(σ=0.1),建立了基于蝙蝠算法优化的冬小麦旱情感知支持向量机模型,运用主成分分析降维后的识别精度优于其他特征组合,识别正确率为96.5%。明显高于GA-SVM(6.5%)和SVM(9.3%),运行时间分别缩短7、14 s。构建了冬小麦旱情智能诊断方法,可为实时诊断冬小麦旱情和智慧灌溉决策提供参考。

市域快轨钢弹簧浮置板轨道行车安全试验

研究目的:为研究钢弹簧浮置板轨道在不同车速下的动力学性能、分析其用于160km/h车速市域快轨的安全性,铺设了8块共200 m长的钢弹簧浮置板道床试验段,在试验段开行用于市域快轨的列车并由60km/h逐级提速至160km/h,测试5个断面的轨道动位移和轮轨力,分析不同车速下的行车安全性。研究结论:(1)当试验列车车速逐渐增至160km/h时,钢弹簧浮置板轨道各项安全性指标并未随着车速增加而显著增加;(2)浮置板轨道各测试断面板上垂向动位移均未超过3.0 mm,且随车速增加有降低趋势;(3)不同车速下脱轨系数均小于0.3,轮重减载率均小于0.4,轮轴横向力均小于20 kN,且均有较大的安全余量;(4)本文研究可为市域快轨高等级减振措施的设计和实施提供试验依据。

空调出风口支架复合抽芯机构注塑模具设计

针对壁挂式空调出风口支架及类似塑件结构的注塑模具,设计了简易二次抽芯和斜顶加弹针的复合抽芯机构。通过对塑件结构形状的分析,发现该塑件沿长度方向分布的5条导风板转轴安装固定用加强筋(带开口槽)的脱模方向与塑件宽度方向的滑块运动方向垂直相交,而且加强筋相互间距很小,无足够空间设计传统复合抽芯机构实现脱模。为解决此问题,在塑件宽度方向受脱模空间限制的一级滑块内设计了5组由弹簧驱动的斜弹块抽芯机构,这5组机构借助一级滑块的开合模动作来实现与一级滑块运动方向垂直且相交方向上倒扣的脱模,塑件长度方向非对称分布加强筋上的倒扣脱模由斜顶加延时弹针组成的内部抽芯机构实现,这既满足了局部倒扣的脱模需求又确保了塑件在不粘斜顶的前提下顺利被顶出模具。该模具设计方案简化了传统二次抽芯机构(由液压缸及斜导柱分步驱动)的结构,解决了因结构复杂导致的模具加工周期长、模具尺寸及注塑机吨位变大、注塑成本上升等问题。经长期生产验证,模具成型的塑件合格、注塑过程稳定可靠,可为类似注塑产品及模具结构的开发提供参考。

城市路网系统大气污染物多耦合驱散分析模型

为揭示路网系统中大气污染物在多因素耦合作用下的自然驱散特征,采用去趋势互相关分析法(DCCA)、对象Petri网和双枝模糊理论相结合的方法,提出了一种新型的城市路网系统中大气污染物多耦合驱散分析模型,简称BBOPNM。该模型运用DCCA刻画各因素对污染物驱散的作用程度,并辨识其作用极性。然后基于对象Petri网抽象处理实际路网系统驱散状态,引入双枝模糊理论定义驱散度,揭示多耦合驱散过程的逻辑因果关系,结合多耦合驱散机理,给出模型更新规则及算法。最后,以西安市路网为例对模型进行验证分析。结果表明,该模型可以准确揭示城市路网系统中的大气污染物在多因素耦合作用下的驱散能力及其变化情况。

地铁列车运行引起的振动对精密仪器的影响研究

采用一种数值模型,并结合现场振动实测,对北京地铁4号线列车运行引起的振动对北京大学物理实验室内精密仪器的影响问题进行了研究,并对地铁4号线隧道内浮置板轨道的减振效果进行了探讨。该模型根据移动荷载作用下的动力响应解,把地铁列车运行引起的振动问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内移动轴荷载的问题上。传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动轴荷载主要考虑为频域内轨道不平顺激励下的轮轨接触力。现场振动实测包括地铁列车与公交车单独引起的振动及两者的合振动测试。结果表明:浮置板轨道是一种有效的减振措施,在其工作频段内有显著的减振效果;在低频段,地铁列车单独引起的振动可能对精密仪器正常工作造成影响,公交车流单独引起的振动以及与地铁列车叠加的振动会对精密仪器的正常工作造成影响,仪器基座处应采取相应的隔振措施来减小这部分振动。

地铁列车振动对精密仪器影响的预测研究

以北京某新建地铁线路近距离经过某科研单位为研究背景,对现况道路边和实验室内仪器实验台面的环境振动进行了测试和评估;利用了现场实测与数值模拟相结合的预测方法,该方法考虑了建筑结构、实验台在不同频段下的振动衰减或放大作用,并在1/3倍频程频域下与国际通用的精密仪器防振要求进行比较。采用周期性有限元-边界元耦合方法预测了列车对自由场地的动力响应。基于实测振动响应传递比曲线将楼外振动响应折算到实验台面上,以此评价地铁列车振动对精密仪器的影响。研究结果表明:(1)现况道路车流对实验台水平方向振动较大,应采取相应被动隔振措施;(2)当列车低速、匀速通过时,振动对仪器影响较小;(3)车速大于60 km/h匀速通过时,应采用较高级别的减振轨道以确保仪器正常工作。

梯形轨道系统动力特性及减振效果试验研究

采用锤击法,对梯形轨道系统(简称梯轨)进行动力特性试验。利用变时基传递函数细化分析方法,解决力信号时域波形精度与加速度信号频率分辨率之间的矛盾,提高低频脉冲频响分析精度。根据锤头材料的锤击特性和试验研究的频率范围,分别选择尼龙和钢制锤头进行梯轨模态和减振特性试验研究。结果表明:梯轨的低阶模态分布比较密集,基频为48.6Hz,前3阶模态的阻尼比较高,1阶阻尼比最大,达到6.64%;梯轨的工作频率约为50Hz,在梯轨工作频率之上1/3倍频程中心频率处,传递损失不随锤击力的大小而变化,梯轨的振动衰减系数为常数;梯轨具有较高的减振作用,在0～1000Hz频段传递损失在45dB左右。

地铁运营引起的环境低频振动传播特征试验研究

为了分析地铁运营造成的环境低频（〈20 Hz）振动,进行试验室低频振动试验研究。通过试验获得离散频率（5-16 Hz）简谐荷载下隧道内、地表和建筑物内的振动加速度信号,并对其进行预处理和归一化处理,从时程与频谱、加速度级和传递函数3个方面,分析低频振动在隧道结构、地表和建筑物内的传播特征。结果表明：隧道结构低频振动表现为整体振动,地表低频振动以竖向为主,而建筑物内的低频振动以水平方向为主;地表竖向低频振动随着距轨道水平距离的增加而衰减较快,水平低频振动在距轨道0-40 m范围内出现放大,40 m之外衰减较缓;建筑物内的水平低频振动,在10 Hz以下随着楼层的升高而增大,而在10-16 Hz时随着楼层的升高而减小;隧道基底到地表的竖向传递函数值随着距轨道水平距离的增加而逐渐减小,但随频率变化不大,在5-16 Hz范围内的传递函数值为0-0.5。

地铁列车振动环境响应预测方法

我国地铁列车振动环境响应预测中采用的经验法计算简单,可对线路上多个敏感目标快速预测,但它的缺点在于预测的输出量单一、预测精度低;解析法、半解析法和数值法可利用计算机模拟技术对单个敏感目标进行预测,但是用于同时预测地铁沿线多个敏感目标的列车振动环境响应时,计算工作量大、时间长,并且预测的精度和可靠性存在不确定性。为了降低预测误差、减少预测的不确定性,可辅之基于现场测试的两位校准法和实测传递函数法对预测模型进行校正和验证预测结果。为提高预测的可靠性,并兼顾预测精度和效率,应将整条地铁线路按敏感目标距线路的距离分为不同的预测区域、按照敏感目标对环境振动影响的敏感程度分为不同等级、按照地铁建设工程项目的各个设计阶段,综合运用既有各类预测方法,动态进行分区域、分等级和分阶段的地铁列车振动环境响应预测;建议开展既适用于整条地铁线路、又适用于线路个别重点敏感目标的地铁列车振动环境响应预测方法以及动态预测评价体系的研究。

地铁列车运行引起远场低频振动响应预测研究

精密仪器对工作环境的振动要求通常有微振、低频等特点,因此准确预测分析列车振动对精密仪器的影响具有一定的难度。结合北京地铁16号线规划通过北京大学西门的工程案例,首次在频域内采用两位校准法进行了远场低频微振动的定量预测研究。研究过程中,利用实测钢轨振动加速度时程计算得到模拟地铁列车荷载;建立北京地铁4号线校准模型,利用实测隧道壁和地表的振动响应对输入荷载、模型参数选择进行校核,确保了模型的预测精度;最后采用校核过的建模方法建立地铁16号线预测模型进行低频振动预测。结果表明:利用该方法得到的地铁列车振动荷载及振动预测模型可以较准确的进行远场低频振动响应预测;地铁16号线地铁采用钢弹簧浮置板后,北大新建实验楼外预测点10~20 Hz频段的振动满足仪器振动要求,但10 Hz以下频段的振动仅满足VC-C标准,需进行实验室或仪器隔振处理。

洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析

导洞开挖方案的选择在地铁车站洞桩法的施工中越来越受到关注。依托北京地铁6号线朝阳门车站工程,对洞桩法施工的导洞进洞方式、开挖顺序等方案进行优化。采用有限元法,建立三维"地层-结构"相互作用模型,模拟了不同方案下的导洞开挖过程,获得了施工横通道的变形与应力、地表的变形以及邻近管线的变形等数据。数值分析结果表明:分离施工通道方式可以有效地控制施工通道的变形和应力;相比于先开挖下导洞,先开挖上导洞可以更好地控制地表沉降槽的形状和管线的变形;导洞开挖宜采用跳挖错距的方法,开挖错开距离不应小于10 m。

基于实测动刚度的桥桩承载能力评估研究

提出了适用于批量评估分析的、基于实测动刚度的桥桩承载能力评估方法。结合某公路特大桥大批量桥墩基础评估加固工程,利用瞬态机械阻抗法对680根桥桩进行动测。通过基桩低应变完整性辅助测试及动刚度统计分析,推算了桥桩承载能力并给出加固建议。研究表明,对于桩身完整的桥桩,动刚度与承载能力在统计上具有明显的正相关关系;对于承受相近设计荷载的桥桩,测桩样本较大时动刚度值对桥桩完整性评估具有较好可信度。通过抽样取芯分析,验证了提出的桥桩承载能力评估方法具备较好的可靠性。

地铁列车引起的振动对西安钟楼的影响

以西安地铁2号线6、号线通过钟楼工程为背景,针对铺设浮置板轨道和采取隔离桩两种减振措施,分6种工况分析了地铁2号线及6号线运营对钟楼结构的振动影响,预测了减振隔振措施的效果,并分别对不同工况进行三维动力有限元数值模拟.结果表明:不采取减振措施时,地铁振动会对钟楼造成影响;采用浮置板轨道对地表振动有明显改善;采用隔离桩对减少地表振动效果并不明显.

轨道交通振动对建筑物影响程度的预测方法

既有的现场实测与数值模拟相结合预测方法,采用振动响应传递比描述室内外两点之间的振动变换,实现在不同频段上定量预测轨道交通振动对建筑物内人和精密仪器的影响。为将该方法用于预测建筑结构的振动响应,需要将1/3倍频程指标转化为速度峰值指标。指标转换方法是:利用能量守恒原理将1/3倍频程频域内的速度有效值转化为时域内的速度有效值;采用峰值因数将速度有效值转化为速度峰值,并建议在预测对普通建筑物、重点文物建筑的影响时峰值因数分别取4和5,在现场实测峰值因数样本大于9时,给出的指标转换方法不再适用。分析指标转换时的误差水平和使用条件可知,采用的指标转换方法是可行的。

城市轨道交通环境振动评价指标计算与分析

衡量城市轨道交通引起的环境振动水平的指标是最大Z振级和分频最大振级。目前,关于评价指标的计算存在着诸多混淆,影响了评价指标的计算、评价结果,甚至进一步影响线路的规划及设计。通过详细计算重叠系数及计权因子对最大Z振级计算结果的影响,发现当重叠系数达到3/4时,最大Z振级计算结果基本稳定;采用ISO 2631—1:1997中的频率计权曲线更能综合考虑轨道交通引起的环境振动对人体健康、舒适性及工作效率的影响,建议修订《城市区域环境振动标准》(GB 10070—88)时采用此频率计权曲线。针对分频最大振级计算方法中的混淆问题,计算并分析线性平均、峰值保持等方法对计算结果的影响,为保证评价结果的可靠性,建议采用峰值保持法进行计算和评价。

桩基动刚度影响因素分析

动刚度是桩基动测分析中一个重要指标,研究动刚度的影响因素有着现实的工程意义。为了分析完整桩和缺陷桩单桩动刚度的变化规律和影响因素,推导并求解了竖向简谐荷载作用下考虑两个变截面桩的导纳响应解析解。利用测试数据验证了该模型能有效计算导纳共振频率值和动刚度值。同时,对513根相同型式桥桩进行机械阻抗法测试,并对其动刚度进行统计分析。研究表明:(1)桩端支撑刚度和桩长对动刚度影响较大,端承桩动刚度随桩长增加而降低,纯摩擦桩情况与之相反。摩擦桩在桩长较长时其动刚度可能大于端承桩。(2)桩身缺陷体积改变量与动刚度变化成正相关。(3)动刚度对桩身缩颈缺陷敏感度较高,在一定程度上可以用于判断桩身完整性和承载能力。

古建筑振动标准分级探讨

为了对城市古建进行微振动控制,尤其是对交通振动的控制,本工作总结了国内外古建筑振动控制标准,提出了古建筑微振动控制的基本前提和考虑因素。分析了《古建筑防工业振动技术规范》中存在的问题。基于既有国标研究成果,提出了一种考虑古建筑维修历史、保护现状的振动控制标准降级方法,并汇总形成了适用于城市古建筑的微振动控制矩阵。