近断层地震动引起的公路桥梁车桥分离现象的统计分析

近年来,随着我国人均汽车保有量的增加,国内交通密度增大,交通拥堵加剧,再加上重卡超载现象越来越严重,机动车辆荷载对中小跨径桥梁的影响显著增大,也提高了地震发生时桥上有车的概率;另一方面,近断层地震动具有显著的竖向效应,已有震害表明车辆与桥梁在较强的竖向地震动作用下容易产生车桥分离或碰撞的现象。因此,考虑近断层地震动作用下车辆对桥梁动力响应的影响将有助于准确评估桥梁的抗震性能。文章以一座典型的3跨连续梁桥为工程背景,采用考虑车辆与桥面动态接触或分离的模型对实际近断层地震动作用下的车桥耦合系统的动力响应进行统计分析,研究车辆对桥梁的动力放大作用、车桥分离现象及其影响规律。结果表明,在车桥不分离的情况下,考虑车辆影响在80%的工况下会减小桥梁的竖向位移响应,但随着竖向PGA的增大,车辆对桥梁的动力作用逐渐趋于不利;其次,车桥之间的动力相互作用可能导致不止一次的车桥分离,最大接触力在大多数情况下发生在首次分离与二次分离之间,最大可能达到车辆重量的7.9倍,会对桥面局部受力产生极其不利的影响,且车桥分离的时间随着车辆竖向频率的增大而增加,但这种现象与地震动的竖向PGA没有直接关系,对桥梁的竖向位移响应影响也不大。

利用InSAR形变反演滑坡滑面运动特征——以汶川县布瓦村滑坡为例

当前滑坡滑面运动特征获取多采用接触式手段,费时费力、成本高昂,且仅能获取稀疏点位滑面运动状态。因此,本文提出一种非接触式滑坡滑面运动特征获取方法,其基本思路是:基于位错理论建立滑坡表面形变与滑面运动间的关系模型,同时引入滑面运动平滑约束条件,最终以InSAR等技术获取的地表形变为约束,反演获得滑面运动特征。本文选择四川省汶川县布瓦村滑坡作为研究对象,以时序InSAR技术获取的滑坡坡面升降轨形变数据为约束,基于发展的理论方法反演获得布瓦村滑坡滑面几何与运动学参数,并结合野外勘查、Lidar观测以及模型残差较好地验证了反演结果的可靠性,其中反演升降轨模型残差仅3.1 mm·a^(-1)和3.4 mm·a^(-1)。反演结果显示,布瓦村滑坡滑面位于坡表以下平均~15.0 m深度处,滑面整体以沿坡向运动为主,最大运动量级达~80 mm·a^(-1),同时在坡体西侧中下部发现微量的垂直坡向运动。本文提出方法可方便、快速的获取空间连续的滑坡滑面运动特征,为滑坡灾害预警和失稳风险评估提供更为直接可靠的科学参考。

考虑摇头角的非赫兹滚动接触算法对比研究

为研究轮对摇头角对轮轨接触行为的影响以及评估简化非赫兹轮轨接触算法的精度,选取EKP、MKP与MSHM共3种考虑摇头角的轮轨非赫兹简化算法分析轮轨法向与切向接触行为。以S1002CN车轮踏面和CHN60钢轨为研究对象,以精确理论CONTACT算法的结果为参考,对比各简化接触算法得到的接触斑形状、接触应力、切应力等微观接触结果的准确性。利用UM软件建立车辆-轨道耦合动力学模型进行仿真分析得到轮轨运动参数,然后输入到接触算法计算轮轨接触解,基于统计学累积误差方法评估不同接触算法在实际车辆运行工况下的计算精度与稳定性。计算结果表明:摇头角使轮轨接触斑与接触应力呈三维非对称分布;对于法向接触,在大部分工况下,MKP算法相比EKP、MSHM算法精度较高,但接触斑内轮轨曲率变化较大时,如横移量为6 mm,MKP算法所得到的最大接触应力误差为47.2%,此时更适合采用MSHM算法,其误差为27%;对于切向问题,采用EKP+FaStrip、MKP+FaStrip算法比MSHM+FASTSIM算法得到的结果更准确;对于动力学结果,MKP+FaStrip算法比EKP+FaStrip、MSHM+FASTSIM算法得到的接触结果更加精确和稳定。

抢险车对92m跨度复合材料桁架桥动态响应的影响

为研究大跨径桁架式纤维增强复合材料(FRP)应急抢修桥梁成桥后的动力性能,基于导梁推送施工92 m跨度的FRP桁架桥模型,编制FRP桁架桥的车桥耦合算法,研究抢险车辆的车速、质量及路面不平顺对FRP桁架桥的跨中竖向位移、竖向加速度和关键杆件轴向应力等指标的影响.结果表明:路面越不平顺,车辆对桥梁结构的冲击作用越大,且路面等级对竖向位移的影响大于对关键杆件轴向应力的影响;车速为20~50 km/h时,车速变化对冲击系数影响较小,但车速超过50 km/h时,车速的影响逐渐增大;车辆质量对桥梁各项指标动力响应的峰值曲线呈线性增大趋势.当车辆质量为2.80×10^(4)kg,车速30 km/h时,最大跨中竖向位移为167 mm,未超过抢修桥梁位移限值(L/120),表明该桥梁的设计可以满足抢险的通行要求.

大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

阴道内镜技术在无性生活史女性宫腔疾病诊治中的临床应用

目的探讨阴道内镜技术对无性生活史女性宫腔疾病诊治的临床应用价值。方法回顾性分析2020年1月至2023年12月在复旦大学附属妇产科医院行阴道内镜检查和传统宫腔镜检查的无性生活史女性患者450例,包括阴道内镜组(n=232)和传统宫腔镜组(n=218)。两组患者的平均年龄分别为(24.9±4.7)岁和(25.5±5.4)岁,两组年龄间无明显差异(P>0.05)。分析比较两组的手术时长、术中出血量、膨宫液用量、术中出现假道、手术失败情况、并发症发生率、术后疼痛评分等情况。结果阴道内镜组中手术平均时间比传统宫腔镜组短,膨宫液用量更少,VAS疼痛评分更低,但手术失败情况比例明显高于传统宫腔镜组(7.8%vs.0),上述指标在两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。并发症方面,阴道内镜组出现假道概率更少(0 vs.3.2%),处女膜损伤率更低(0 vs.85.3%),差异均有统计学意义(P<0.05)。两组术中出血量差异无统计学意义,术后感染发生率相当,均较低。两组患者均未发生术中子宫穿孔、空气栓塞等并发症。结论阴道内镜技术对无性生活史女性宫腔疾病的诊治安全有效,较传统宫腔镜更微创,不损伤处女膜,值得临床推广。

失效航天器接管控制技术发展综述

失效航天器接管控制对于实现航天器的在轨延寿、避免有效载荷的浪费、实现有限轨道资源的占位再生和维护太空安全意义重大。本文在系统分析各类失效航天器接管控制手段特征的基础上,按照接管控制过程中是否发生接触现象,将接管控制分为接触式和非接触式两类。随后介绍了各类接管控制手段的特点,归纳了航天器接管控制任务中涉及的关键技术,给出了未来航天器接管控制的智能化和自主化发展方向。本文有望为未来开展失效航天器接管控制任务提供技术参考和依据。

不同应力路径及围压下煤岩损伤能量演化

为研究煤岩体损伤演化过程中能量的转化机制,以王庄煤矿9105工作面原煤为研究对象,利用HC-SPT-100型高压三轴试验机、HC-U7型非金属超声波探测仪、4K科研相机等仪器,采用非接触式数字图像处理技术开展了不同应力路径及围压下三轴加载试验.研究结果表明:(1)不同应力路径及围压下三轴加载过程中煤岩损伤能量演化可分为压密、弹性与脆性跌落3个阶段;(2)试件在不同加载路径与不同初始围压下各阶段能量值相差较大,表现为在同一初始围压下,常规三轴加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量均大于三轴循环加载路径下试件的弹性能、耗散能、总能量;(3)三轴加载过程中,不同加载路径下试件轴向应变从压密到破坏阶段表现为整体波动与局部集中→局部集中→局部集中→整体波动与局部集中的发展规律;(4)不同加载路径及围压下破坏阶段试件的应力集中不同,常规三轴加载路径下破坏阶段试件的应力集中在低围压下以新生应力集中为主、高围压下以继承应力集中为主,三轴循环加载路径下破坏阶段试件的应力集中在高、低围压下主要以继承应力集中为主.

基于聚焦激波的微结构非接触式激励方法研究

为了解决MEMS微结构非接触式激励的问题,提出了一种基于聚焦激波的非接触式激励方法。该方法的基本原理是利用高压电容空气放电来产生激波,再通过半椭球腔体对激波进行聚焦,从而实现对微结构的非接触式激励。基于该方法搭建了微结构动态特性测试系统,并对矩形等截面和T型单晶硅微悬臂梁的动态特性进行了测试实验,获得了两种微悬臂梁的一阶有阻尼固有频率和阻尼比。实验结果表明:矩形等截面和T型单晶硅微悬臂梁一阶无阻尼固有频率分别为5 912 Hz和2 150 Hz。通过动态测试实验验证了基于聚焦激波非接触式激励方法在MEMS微结构激励上的有效性。

大量程高线性光谱共焦位移测量系统

兼具高精度、高稳定性并能实现非接触测量的光谱共焦位移测量系统在工业、医疗、科研等许多领域得到了广泛应用。目前制约光谱共焦位移测量系统应用发展的因素是大量程和高线性度。讨论了光谱共焦位移测量系统中色散物镜实现线性轴向色散的条件,设计了一种高线性色散和大色散范围的色散物镜,指定了适合的公差范围,加工装配了一组色散物镜,搭建了光谱共焦位移测量系统,采用双频激光干涉仪进行了位移标定,并对标准量块进行了厚度测量。结果表明,该系统工作波段为450 nm~650 nm,实际位移范围为10 200μm,线性拟合判定系数R^(2)达到0.993 7,实际测量最大误差仅为3μm,证明该光谱共焦位移测量系统同时具备大量程、高线性度和高测量精度的特点。

混合润滑状态下非高斯表面法向接触刚度研究

为了揭示混合润滑状态下表面形貌特征对接触特性的影响,针对微凸体高度非高斯分布粗糙表面在法向静载荷作用下的固-液接触问题展开研究。固-液接触结合面包括微凸体的固体接触和润滑介质的流体接触。对于固体接触部分,基于弹塑性固体力学对非高斯等效粗糙表面接触展开接触特性分析,建立了考虑微凸体弹塑性变形的非高斯粗糙表面法向接触刚度计算模型;对于流体接触部分,提出了一种考虑微凸体峰度/偏度分布影响的密闭油坑接触模型。通过仿真分析,揭示了法向压力、非高斯表面粗糙度参数及润滑油黏度系数对混合润滑固-液结合面法向接触刚度的影响规律,并对比分析了无润滑介质的固-固结合面和存在润滑介质时的固-液结合面法向接触刚度。研究表明:固-液和固-固结合面法向接触刚度均随着法向载荷的增大呈非线性增大,且固-液结合面相对固-固结合面的接触刚度略大;润滑介质黏度越大,接触刚度越大;非高斯分布的峰度和偏度对混合润滑结合面接触刚度具有显著影响,相对于零偏度分布的高斯分布表面,呈负偏度分布的非高斯表面通常具有较大的接触刚度;在轻载时,峰度对接触刚度的影响不容忽视。因此,通过改变接触表面峰度/偏度、增大法向载荷、提高润滑介质黏度,可有效改善混合润滑状态固-液结合面法向接触刚度。

非侵入式电压测量双平板电容传感器设计

传统的单电极电容探头测量误差较大、测量精度易受温度、湿度等环境因素的影响,而非侵入式电压测量传感器可用于检测输电线和电力设备中的电压,且无需与带电导体或设备直接接触。因此,本文提出了一种基于电容耦合的双电容非接触式电压测量方法。设计并制造了测量系统。在实验室设施中进行了测试。实验结果表明:所研制的传感器具有良好的精度和线性度。其在工频下的比值误差在±1.7%以内。此外,它还具有成本低、小型化、外形灵活、分压比易于调整等优点。

运用5G通信技术远程程控心脏置入型电子设备的有效性及安全性评价

目的:探讨与技术服务人员术中现场程控、测试心脏置入型电子设备(cardiac implantable electrical devices,CIEDs)各项参数的常规方式相比,该非接触式远程程控系统在CIEDs置入过程中的的安全性和有效性。方法:本研究为回顾性研究。依照时间顺序,连续分析了自2020年8月至2021年3月,于我院接受CIEDs置入的110例患者,根据术中程控及测试方式,分为常规程控组及非接触组。入选患者中,59例常规组患者由技术服务人员术中现场程控,其余51例非接触组患者通过新型远程非接触系统程控。结果:常规组的开关门频率高于非接触组[(9.8±1.8)vs.(5.8±1.2),P<0.05]。在CIEDs置入期间和术后12个月时,常规组和非接触组之间的设备相关参数差异及手术相关不良事件差异无统计学意义。结论:基于5G通信传输技术的新型非接触性程控系统与传统的程控方法相比,是安全有效的。

融合GBWO与ENN的人体尺寸预测模型

为了提高人体尺寸预测的效率和准确性,该文提出了GBWO-ENN(Grey Black Wolf Optimization-Elman Neural Network)的方法。针对传统灰狼算法易于陷入局部最优和无法平衡全局与局部搜索的平衡性问题,提出了GBWO算法。该算法融合黑寡妇优化算法中蜘蛛的运动方式对灰狼优化算法中α狼位置更新进行了优化,通过非线性递减的方法降低了收敛系数,并且提出了按位置等级更新种群的策略。随后采用GBWO算法对Elman神经网络的权值和阈值进行优化,并将GBWO-ENN模型应用于三维人体尺寸预测。实验结果表明,GBWO-ENN模型结构简单,能够准确预测人体尺寸,具有较好的预测能力。

地震作用下车辆-公路桥梁耦合作用的能量机理

由于地震作用下车辆和公路桥梁相互耦合作用的复杂性,目前对其相互作用机理的研究较少,导致各国现行公路桥梁抗震设计规范关于桥梁在地震作用时是否需要考虑活载作用仍然存在分歧.现有研究表明,车辆既可能对桥梁的地震响应产生有利影响,也可能产生不利的影响.本文在已有的研究基础上,对车桥耦合接触行为进行简化模拟,采用能量法对车辆-公路桥梁耦合作用机理进行分析.结果表明:车桥耦合作用对输入到桥梁水平方向能量的影响可以忽略不计,但会导致输入到桥梁竖向总能量的减小,因而使桥梁的竖向地震响应减小,而输入到车辆竖向的能量则主要来自桥面振动;此外,车辆质量越小,桥梁振动产生的对车辆水平方向的能量输入越大.

竖向地震引起的城市高架桥的车‒桥耦合作用

建立了典型城市高架桥的车‒桥耦合作用简化模型,利用非线性接触单元模拟桥面和车辆之间的耦合,并选取不同频谱特性的竖向地震动作为激励,研究汽车质量、频率、地震动频谱特性和峰值加速度等多个参数对车‒桥耦合系统动力响应的影响。结果表明,车辆质量和车辆振动频率以及地震动频谱特性均对车桥耦合系统有较大的影响,在共计1866个工况中有221个工况出现了车桥分离的现象;车桥分离对桥梁竖向位移响应多表现为不利,同时还大幅增加了车辆对桥面的碰撞力;在统计意义上,车桥分离的峰值加速度的平均值随着汽车质量的增加而增加,随着汽车频率的增加而减小,随着地震动平均周期的增大而减小。

小车运行状态下岸桥结构动力响应分析

本文对在役岸桥整机金属结构的动力学响应机理进行分析。基于Euler-Bernoulli梁理论建立起重机单梁结构数值模型,分析不同工况对梁结构动力响应的影响,并分析动力学方程中“离心加速度项”对岸桥的动力学响应的影响。利用一岸桥结构数据建立包含结构重要分析部位如铰点、轨道梁等结构的几何特征的整机精细化数值模型。以简化质量点模拟小车,将质量与板壳单元接触,实现小车与大梁的相互作用,并应用于岸桥结构动力学分析中,考虑轨道梁非中心受力,计算得到大梁铰点的加速度响应,与实测信号结果基本一致。经计算分析发现,岸桥大梁铰点处测点的加速度实测信号频谱和计算信号频谱均表明小车运行对岸桥结构的主要影响为经过轨道接头时产生的高频冲击。同时,岸桥模型大梁上10个测点及小车的位移结果表明,当小车带额定载荷以额定速度匀速运行时,岸桥前大梁前端产生垂向拟静态位移,位移频谱表明小车主要受到垂向强迫振动。

非通航孔桥梁防船撞系统恒阻力装置研究

为给非通航孔桥梁防船撞系统拦截过程提供稳定持续的阻力,提出了一种利用耗能索持续协同大变形和连续破断输出稳定阻力的恒阻力装置。恒阻力装置由主绳、耗能索、破断环及其它连接件组成,与自适应浮筒、拦截网、系泊浮体等装置共同组成非通航孔桥梁自适应恒阻力船舶拦阻系统,有效拦截偏航船舶,保护非通航孔桥梁和来撞船舶的安全。通过理论分析研究该装置的阻力输出特性,建立该装置的阻力输出力学模型与计算方法,并通过拉伸破坏试验验证计算方法的准确性,进一步对影响装置阻力输出的耗能索的初始间距、长度及伸长率进行分析。结果表明:恒阻力装置能够有效地输出稳定且持续的阻力;耗能索初始间距越小,恒阻力装置阻力输出越大,阻力输出越稳定;耗能索长度或伸长率越大,恒阻力装置阻力输出越大,阻力输出越稳定。该装置已应用于力洋港大桥非通航孔区桥梁防撞中,有效地保护了大桥的安全。

装配式混凝土梁桥预应力摩阻损失研究

装配式预应力混凝土梁桥以其施工效率高、构件质量好等优势应运而生,混凝土构件在工厂可以标准化生产确保质量,而预应力损失却难以把控。现行规范中对于弯曲孔道预应力摩阻损失的计算在接触压力、弯曲夹角等方面存在不适用性。基于弹性接触理论,揭示该公式在推导过程中的缺陷,对某线路装配式混凝土梁桥进行预应力沿程损失试验,验证预应力混凝土梁桥的有效预应力不足来源于计算公式缺陷。

基于分层分区域虚拟材料方法的丝杠螺母结合部精确建模研究

为了建立精确的滚珠丝杠螺母结合部模型,基于多目标优化方法获取其结合部虚拟材料模型的参数,构建了精确的结合部虚拟梯度材料模型,从而建立了准确的滚珠丝杠螺母结合部动力学模型,并通过实验对此方法建立的动力学模型进行了实验验证。结果表明:基于虚拟梯度材料法建立的结合部模型具有较高的精度,梯度结构材料层的宏观材料特性在空间上呈现与接触应力随滚珠相位角分布相同的变化,据此能够充分表征滚珠轴承中滚珠和滚道接触面间接触应力分布不均匀的特性。