抗拔桩承载能力影响因素与群桩变形规律试验研究

利用自主研发的桩基室内抗拔测试装置,结合数值模拟技术对抗拔桩的承载破坏过程及影响因素、群桩的协同工作特征展开了深入研究。结果表明:抗拔桩的承载破坏经历4个阶段,承载初期,桩顶侧摩阻力最先发挥作用,桩顶土体发生塑性破坏;随上拔荷载不断增大,桩体产生相对位移,桩周土体由于桩身侧摩阻力产生塑性破坏;当桩身轴力自桩顶传递至桩底时,桩身底端产生抗拔“吸附力”,并伴随局部土体塑性破坏;随着桩周土体塑性区的拓展、连通,抗拔桩承载能力达到极限;桩身长径比、桩-土界面摩擦因数、桩侧土体压力与其承载极限呈正相关关系,其中桩身长径比对桩端“吸附力”具有重要影响;群桩抗拔过程中,角桩侧摩阻力发挥最充分,桩身位移量最小,极限承载力最大,中心桩桩身位移最大,极限承载力最低;距径比影响抗拔桩的群桩效应,当距径比从2增大至8时,桩身侧摩阻力提高30%,将距径比8作为群桩工程的推荐值,6~10作为群桩距径比的推荐范围。

基于智能算法的齿轮副传动优化设计

为对两级渐开线圆柱齿轮减速器的齿轮结构进行优化设计,根据齿轮强度计算标准和机械结构优化设计的相关理论,分析了对齿轮接触强度和弯曲强度较大有影响的参数,以最小中心距为目标函数,以齿轮强度、尺寸等为约束条件,建立了两级渐开线圆柱齿轮传动结构优化的数学模型。基于智能算法(遗传算法)对齿数、模数、螺旋角等参数进行多目标优化,优化后齿轮的最小中心距减少了28.99%,有效的提高了空间利用率。同时该文研究结果可为智能设计、智能制造提供参考。

异型群桩水流载荷遮掩效应受力分析

中马友谊大桥采用群桩基础,洋流经过群桩时会产生纵向和横向位移。为了探索异型群桩水流载荷计算方法,通过单向水槽模型试验测量单桩、双桩水流载荷,提出异型群桩水流载荷公式,并结合群桩水流载荷试验结果验证计算公式的合理性。结果表明,并列双桩水流载荷随着桩心距增加而减小,桩心距大于5 D时,双桩之间干扰效应消失;串联双桩中后桩水流载荷随着桩心距增加而增加,桩心距大于20 D时,双桩之间遮掩效应减弱;随着流向角增加,后桩受到的水流载荷呈正弦分布,且随着桩心距变化出现不同趋势。

石化企业新建供氢中心高压氢气管道试验方案探讨

基于某石化企业内新建供氢中心的工程案例,比较了国内相关氢能设计标准规范(GB 50177,GB/T 50156,GB/T 50516和Q/SH 0770)的适用范围和针对氢气管道试验的要求。针对该项目设计压力为25 MPa的高压氢气管道,采用ASME PCC-2规范计算采用气压试验时管道储存的能量并预估最小安全距离。计算结果表明:因需要较大的安全防护距离,将气压试验作为压力试验方案难以实施。提出了高压氢气管道的(强度)压力试验、气体泄漏性试验和泄漏量试验方案,总结了高压氢气管道试验应关注的其他因素,主要包括水压试验氯离子浓度的控制、水压试验温度、管道坡度设置以及试压过程管道的周向应力和轴向应力校核等。

优化初始聚类中心的改进K-means算法

针对K-means算法对初始聚类中心和离群点敏感的缺点,提出了一种优化初始聚类中心的改进K-means算法.该算法首先计算出数据集中每个数据对象的离群因子,并根据离群因子的值对数据集进行升序排列,使得中心点的位置靠前.然后在升序排列的数据集上,引入取样因子α,得到候选初始中心点集.最后,根据最大最小距离的思想,在候选初始中心点集上选取k个数据对象作为初始聚类中心.实验结果表明,在时间基本相同的情况下,提出的改进算法相对K-means、K-means++算法具有较好的稳定性和较高的聚类准确率,并且聚类的平均迭代次数也相对较小.

引入改进飞蛾扑火的K均值交叉迭代聚类算法

针对现有K均值聚类(KMC)算法在选取初始聚类中心时随机性较大、全局搜索能力差、聚类精度低等问题,提出了一种引入改进飞蛾扑火的K均值交叉迭代聚类(IMFO-KMC)算法。利用最大最小距离积法初始化聚类中心,避免了KMC算法对随机初始聚类中心较为敏感的问题;利用样条插值预测的思想改进飞蛾扑火算法,提高了算法的收敛速度及寻优精度;以类内平均距离为适应度函数,引导插值扑火算法优化KMC迭代过程中的聚类中心,提高了聚类精度。将IMFOKMC与KMC、K-means++算法、模糊c均值聚类算法在国际标准数据集Iris、Wine和Seeds上进行了实验对比,结果表明:IMFO-KMC算法在Iris数据集上的性能提升最为明显,相比其他算法准确率提高了0.67%~4.18%,标准化互信息提高了1.5%~4.01%。

一种基于最大最小距离和SSE的自适应聚类算法

K均值聚类是一种常用的聚类算法,需要指定初始中心和簇数,但随意指定初始中心可能导致聚类陷入局部最优解,且实际应用中簇数未必是已知的。针对K均值聚类的不足,文中提出了一个自适应聚类算法,该算法基于数据实例之间的最大最小距离选取初始聚类中心,基于误差平方和(SSE)选择相对最稀疏的簇分裂,并根据SSE变化趋势停止簇分裂从而自动确定簇数。实验结果表明,该算法可以在不增加迭代次数的情况下得到更准确的聚类结果,验证了所提聚类算法是有效的。

城市轨道交通正线间单渡线设置曲线的最小线间距研究

在城市轨道交通工程中,单渡线的设置用于临时折返列车,增加列车运营时的灵活性,实现列车的转线运行。单渡线一般靠近车站端部设置,当设置成曲线时,有利于减少车站开挖长度,降低施工造价,节约成本。根据GB 50157—2003《地铁设计规范》的定义,基于车辆、道岔等相关技术参数的条件,对城市轨道交通单渡线设置成曲线的最小线间距进行研究,得出4种不同组合情况下的最小线间距,为国内城市轨道交通单渡线的设置起到一定的指导和借鉴作用。

基于样本抽样和权重调整的SWA-Adaboost算法

根据分类算法是依据样本区分度进行分类的原理,提出增加样本属性以提高样本区分度的方法,在样本预处理阶段对所有样本增加一个属性值dmin以加强样本之间的区分度。针对原始Adaboost算法在抽样阶段由于抽样不均而导致对某些类训练不足的问题,采用均衡抽样方法,保证在抽样阶段所抽取的不同类样本的数量比例不变。针对原始算法样本权重增长过快的问题,给出新的权重调整策略,引入样本错分计数量count(n),有效地抑制样本权重增长速度。给出一种改进的Adaboost算法,即SWA-Adaboost算法,并采用美国加州大学机器学习UCI数据库中6种数据集的数据对改进算法与原始算法进行实验对比,结果证明,改进算法SWA-Adaboost在泛化性能上优于Adaboost算法,泛化误差平均降低9.54%。

新建桥运营状态下对邻近高铁桥基础水平变形的影响分析

临近既有高铁桥梁新建与之并行的桥梁,新建大跨度桥桩基础将荷载作用传递至较深的土体中,并引起既有桥桩基础的附加变形。运用ABAQUS有限元法,采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,选取新建桥运营状态下的荷载作用,研究对既有桥桩基础横桥向附加水平变形的影响。研究结果表明:新建桥荷载作用会使桩在横桥向产生转动和局部弯曲并产生附加应力;由于承台的约束作用,群桩在桩顶变形较统一,而在桩底有较大差异;在横桥向变形方面,既有桥前排桩对中后排桩有着明显的遮挡效应;适当增加新旧桥中心距可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响;增加新桥桩长可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响,但应避免出现较大反向变形的情况。利用有限元方法根据具体工程要求,可以对工程选址提供指导意见。

嵌岩桩的碰桩验算及调整优化

为有效降低水运工程嵌岩桩设计和施工风险,降低工程造价,基于绘图验算法可以有效确定桩长,结合基于编程的公式验算法可以有效考虑桩顶允许偏差、纵轴线倾斜度偏差和扭角偏差,并求出最短净距及相应的点坐标,从而满足嵌岩桩碰桩验算及调整优化的设计和施工需求,为同类工程计算提供了依据。

富水砂层水平旋喷拱棚力学特性模型试验研究

为探究富水砂层中水平旋喷拱棚受隧道开挖及地下水影响的力学特性,对3组不同桩心距的水平旋喷拱棚,分别开展不同开挖进尺及地下水位工况下的模型试验,分析地表沉降,拱棚的挠度、弯矩、轴力及拱棚-地层接触压力的变化规律。结果表明:1)桩心距较小时,地表沉降、桩体纵向轴力及弯矩、周围地层及桩体自身受力变形受隧道开挖及水位工况影响程度降低,但桩体纵向受压区域增大;2)随着桩间咬合厚度的增加,地层受影响区域沿隧道开挖方向前移,当桩心距小于350 mm时(即桩间咬合厚度继续增大),在水平旋喷拱棚的支护下,地层沿隧道开挖方向受扰动区域将不再变化;3)地下水的存在对拱棚的纵向挠度有较大的影响,在富水砂层中,增加桩间咬合厚度即减小桩心距可有效减小开挖面附近的拱棚挠度。

暗挖电力隧道对邻近既有桥梁桩基的影响分析

对成都市某暗挖电力隧道穿越邻近桥梁桩基问题建立二维有限元模型,分析了隧道开挖在不同的隧道埋深、隧道与桩基中心距下对邻近桥梁桩基的影响规律。分析结果表明:在桩隧中心距小于一定范围时,开挖对桩基的影响很大;桩身最大水平变形和最大弯矩的位置随着隧道埋深变化而变化,且当隧道埋深位于桩中上部时,桩身最大水平变形和最大弯矩相对较大。

最小体积二级圆柱齿轮减速器的优化设计

阐述了二级斜齿圆柱齿轮减速器的优化设计,其数学模型的建立是以中心距最小为目标,通过确定设计变量、目标函数和约束条件,编写目标函数及约束函数子程序进行优化计算,提高了设计效率,使齿轮传动既满足使用性要求,又节约材料,降低成本。

关于单滚子直动从动杆共轭凸轮机构最小尺寸问题的讨论

提出了新型单滚子直动从动杆共轭凸轮机构的4种结构型式,研究并解决了其主、副两凸轮轴心间的最小中心距amin(amin 、amin )问题.实质上讲,该问题属于按许用压力角的机构最小尺寸设计问题.

基于改进模糊C均值聚类的弥散张量成像图像分割

为了避免随机选取初始聚类中心点的缺陷,利用最大最小距离的方法确定初始聚类中心点.实验结果表明,和传统的模糊C均值聚类(FCM)算法相比,所提聚类算法具有较高的稳定性和准确性,所分割的胼胝体图像边缘信息更加清晰.

人工鱼群和K均值算法相融合的网络入侵检测

针对K均值算法存在的初始聚类中心敏感和易陷入局部最优等缺陷,利用人工鱼群算法全局寻优能力,提出一种人工鱼群和K均值算法相融合的网络入侵检测模型(AFSA-KCM)。首先采用抽样技术和最大最小距离算法获得一组较优的聚类中心和聚类数目,然后通过人工鱼群模拟自然界鱼群的觅食、聚群,追尾等行为,找到最优的聚类中心和聚类数目,最后利用K均值算法根据最优的聚类中心和聚类数目建立最优的入侵检测模型,并采用KDD CUP99数据集进行测试实验。实验结果表明,相对于其它入侵检测模型,AFSA-KCM不仅提高了网络入侵检测率,同时加快了网络入侵检测速度,可以为网络安全入侵检测提供有效保证。

基桩最小中心距研究

以浙江省沿海某高速公路大直径钻孔灌注桩施工中混凝土拌合物串孔为对象,研究了混凝土拌合物串孔的原因,研究结果显示:大直径钻孔灌注桩孔壁面积大,在施工中孔壁周围土层受到扰动引起力学性能降低导致串孔.以上述研究结果为基础,提出了预防混凝土拌合物串孔的措施:场地中没有饱和黏性土,把钻孔灌注桩当作非挤土桩,以基桩中心距3.0d(d为直径)安排施工顺序;场地中有饱和黏性土,把钻孔灌注桩作为挤土桩,以基桩中心距4.5d安排施工顺序;《建筑桩基技术规范JGJ 94—2008》中基桩最小中心距改为5d是预防饱和黏性土中混凝土拌合物串孔最有效的措施.

桩群布置方式对阻流特性的影响

建设在软土地基上的港口水工建筑物多以桩群作为支撑结构,其阻流特性是工程布置中的重要设计变量.基于RANS方程建立了桩群绕流数值模型,探讨了阻流特性随桩心距和迎流角的变化规律.结果表明,桩群阻力系数和流速折减率呈现同向变化,但两者的极值点对应的迎流角不一致.仅改变纵向桩心距时,桩群阻力系数的极值点出现在迎流角θ=60°,第1~2排桩的阻力分担率随迎流角的增大先减小后增大,第三排桩的波动很小,其余各排桩的变化趋势与第一排桩相反.仅改变横向桩心距时,桩群阻力系数的极值点出现在迎流角θ=30°,各排桩的阻力分担率随迎流角呈明显的波动变化,且波动幅度随桩心距的增大而增大.最后,从受力角度和阻流效果角度分别提出了工程设计中应避免的桩群布置形式.

基于密度与最小距离的K-means算法初始中心方法

为了克服在传统K-means聚类算法过程中因初始类簇中心的随机性指定所带来的聚类结果波动较大的缺陷,提出了一种基于密度与最小距离作为参数来确定初始类簇中心的算法。该算法根据一定的规则计算数据对象的密度参数,在计算完数据集中每条数据的单点密度之后,计算每个数据对象与较其密度大的其他数据对象的最小距离,以密度和最小距离作为参数,选取密度和最小距离同时较大的点作为K-means聚类过程的初始类簇中心。实验结果表明,在类簇数目确定的情况下,应用该算法确定的初始K-means类簇中心,在标准的UCI数据集上能够进行K-means聚类,且与随机选择类簇中心和其他使用密度作为参数的算法相比,基于改进后的初始中心方法的K-means聚类算法具有较高的准确率和更快的收敛速度。