Pareto强度指标遗传算法求解地下水模拟-优化模型

针对地下水模拟-优化模型约束优化的特点,本文结合最小代数代沟模型和Pareto强度指标概念,引入一种求解地下水模拟-优化模型的新型实数编码遗传算法,该算法将罚函数法求解约束优化问题的目标函数和违反约束条件的程度函数的权组合方式改为向量组合形式,从而将约束优化问题转化为两目标优化问题进行求解。通过经典地下水算例与其他优化方法的比较分析表明了新算法的可靠性、通用性和稳健性。

海陆交互相软土固结抗剪强度指标变化规律研究

以珠三角地区海陆交互相淤泥质软土为研究对象,通过室内直剪试验探究不同固结压力和固结度下抗剪强度及抗剪强度指标的变化规律,提出抗剪强度及对应指标-固结度-固结压力三维Logistic数学模型。研究结果表明,当固结压力P≥200 kPa、固结度U≥40%时,软土黏聚力(c)和内摩擦角(φ)增长较为明显;当U=100%时,各级固结压力作用下的软土抗剪强度(τ)相较于初始状态分别提高了7.89、12.73、13.50、18.20、22.38 kPa;所给出的三维数学模型可直接计算出某一固结压力和固结度下的抗剪强度指标c、φ、τ。研究成果能够更为准确地评价该地区软土地基逐级加载过程中的整体稳定性。

无损检测指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性

【目的】探索不同类型和数量的无损检测(NDT)指标与木材横纹局部抗压强度和密度的相关性差异,确定最优NDT指标组合,为基于无损检测手段评估木材横纹局部抗压强度和密度的研究提供参考。【方法】以某典型藏式古建筑木结构梁构件为研究对象,锯解得到横纹局部抗压无疵试样。通过物理力学试验和NDT试验,获得无疵试样的密度ρ、横纹局部抗压强度f_(lc),以及顺纹应力波速v_(l)、横纹应力波速v和微钻阻力F,计算不同NDT指标或指标组合与ρ、f_(lc)的线性相关系数,进而对比讨论。【结果】(1)使用单一NDT指标预测ρ时,v_(l)效果较好,两者相关系数绝对值为0.662,补充微钻阻力均值Fm后可提高15.56%,达到0.765;使用单一NDT指标预测f_(lc)时,Fm效果较好,两者相关系数为0.526,在此基础上补充横纹应力波速均值v_(m),二者相关系数提升26.80%,达到0.667,进一步补充v_(l)后相关系数继续提升7.20%,达到0.715。(2)当两组NDT指标中的基本指标构成一致时,即便基本指标的形式存在差异,两组NDT指标与被预测参数的相关系数也近似。(3)当两个与被预测参数相关性较好的NDT指标组合时,相关系数可能进一步提高;当相关性较好的指标与较差的指标组合时,相关系数接近于前者;当相关性较差的指标与不相关指标组合时,相关系数可能大幅提升,也可能仍然较低;当两个均不显著相关的指标组合时,指标组合与被预测参数仍不具有显著相关性。【结论】确定合理的NDT指标比一味增加指标数量对相关系数的提高影响更大。综合考虑相关系数提升效果以及由此可能增加的测试工作量,预测木材密度和横纹局部抗压强度时建议分别使用“v_(l),F_(m)”和“F_(m),v_(m)”的NDT指标组合。

基于IDA的输电塔地震动强度指标与结构损伤指标研究

以输电塔为研究对象,利用20条典型地震动时程,分别采用10个地震动强度指标(intensity measure,IM)和4个结构损伤指标(damage measure,DM)对输电塔进行增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)。通过双对数线性回归建立了地震动强度指标与输电塔损伤指标的无量纲化关联模型,并对不同强度指标和损伤指标组合下关联模型的有效性、实用性和效益性进行了综合评价。结果表明:针对输电塔结构,选取有效峰值加速度(effective peak acceleration,EPA)作为IM和节间位移角(inter-story drift ration,ISDR)作为DM进行组合时,具有较好的稳定性和较高的相关性;基于输电塔结构第一阶、第二阶反应谱的Sa_(avg)^(*)在指标关联性评价中的优势与EPA、Sa(T_(1))类似,而Sv*avg指标与有效峰值速度(effective peak velocity,EPV)、第一周期谱速度(Sv(T_(1)))指标相比,增强了与DM之间的关联性;构造的E(ad)作为结构总持时内的地震动能量输入指标与所有IM指标组合时,并不受输电塔对加速度型IM更敏感从而导致加速度型IM与DM组合时关联性更强的影响。研究结果可以为进一步提高输电塔结构抗震性能评价精度提供参考和借鉴。

自密实全再生混凝土单轴受压性能及强度指标换算关系研究

为深入了解自密实全再生混凝土单轴受压力学性能,以水胶比(0.36、0.40、0.45)与粉煤灰掺量(20%、30%、40%、50%、70%)为变化参数,设计并制作11组(共99个)自密实全再生混凝土试件对其立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,观察试件受压破坏过程及破坏形态,获取各力学性能指标的变化趋势,基于试验结果及现有文献成果,建立强度指标换算关系,并提出自密实全再生混凝土的本构方程。研究表明:自密实全再生混凝土受压破坏过程及破坏形态与普通混凝土相似,总体上自密实全再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量随水胶比、粉煤灰掺量的增加而降低,所提计算式可较好预测自密实全再生混凝土的单轴受压性能指标及本构关系。

超高海拔隧道施工人员生理指标变化及劳动强度研究

为评估超高海拔隧道施工人员劳动强度,采用理论分析法确定施工人员劳动强度评价指标,并依托某超高海拔隧道采用可穿戴设备监测分析不同工序施工过程中人员生理指标变化,进而计算不同工序人员劳动强度及劳动效率。研究结果表明:不同工序施工人员劳动过程中生理指标变化存在明显区别,其中,二衬钢筋布设人员心血管负荷超过卫生限值,机械操作人员血氧饱和度(SpO 2)低于规范值;超高海拔隧道二衬钢筋布设劳动强度为Ⅴ级,底板施工与仰拱钢筋绑扎劳动强度等级为Ⅲ级,二衬防水布铺设与机械操作人员劳动强度等级为Ⅱ级;海拔4700 m时,隧道施工人员劳动效率仅为平原地区的76%~88%;完成与平原地区相同的工作量,相应工序的人工工日消耗需要增加13.63%~31.58%。

基于全连接神经网络的地铁车站响应分析与地震强度指标优选

为了降低随机地震响应分析的计算成本,将人工神经网络方法用于构建概率地震需求模型(PSDM),以预测地铁车站结构的地震响应,并对适用于地铁车站结构响应预测的地震强度指标(IM)进行了优选。首先选取了200条实测地震动,计算IM,并对典型的三层三跨地铁车站结构进行有限元建模,将IM与最大层间位移角作为输入与输出训练全连接神经网络模型(FCNN),得到了最大层间位移角的预测模型。最后基于训练后FCNN输入层到隐含层中的权重矩阵与传统方法对IM进行优选,得出了对最大层间位移角影响最大的IM。研究结果表明:训练后FCNN能以0.95的精度预测地铁车站最大层间位移角,且计算耗时仅为数值模拟的1/5;针对矩形地下结构最大层间位移角,速度型和速度反应谱型指标的影响明显高于其他类型指标,其中速度谱强度(VSI)对最大层间位移角的影响最大。

渤海区域营运船舶碳排放强度指标核算与评级

为评估中国渤海区域营运船舶碳排放强度,通过收集散货船、液货船等船舶航行数据,分析船舶能效营运指数、船舶营运能效性能指标、年度船舶能效率等碳强度指标,研究船舶载重吨、航速等因子与碳强度指标的相关性,并分别对散货船和液货船进行年度碳强度评级。结果表明:散货船三种碳强度指标总体位于10^(-6)数量级,液货船则位于10^(-5)数量级,其他船舶类型营运能效性能指标和年度船舶能效率位于10^(-4)数量级,船舶能效营运指数位于10^(-3)数量级,散货船营运能效较好。利用年度船舶能效率指标对散货船与液货船进行了2023年度评级,C级以上船舶分别占80%和100%。利用船舶能效营运指数和船舶营运能效性能指标进行评价,散货船C级以上船舶仅占20%,液货船C级以上船舶分别占50%和75%,液货船三种指标评级均优于散货船。在保持当前营运条件下,2023—2026年液货船碳强度指标评级基本保持在C级以上,船舶评级表现良好,而散货船满足C级的船舶占比从80%降至40%,呈现下滑趋势。最后,根据研究结果提出了相应船舶营运降碳措施。

工作指标量化:多中心工作背景下乡镇政府的高强度动员及其困境

近年来,随着国家能力的增强,国家在乡村设置了多重治理目标,由此型构出基层的多中心工作格局。面对多中心工作压力,工作指标全面量化不仅是上级考核下级的重要制度工具,而且已经越来越成为乡镇政府实现乡镇内部工作人员高强度动员的重要手段。工作指标的全面量化主要表现为完成结果可量化工作指标的结果量化和过程量化,以及完成结果不可量化工作指标的过程量化。乡镇借助量化工作指标所内含的工作任务的可计算性、可分解性以及可比较性,充分启动责任到人、结账督办以及面子激励等机制来实现对乡镇工作人员的高强度动员,提升工作任务的执行效率。然而,此种依靠工作任务指标量化的动员方式同样引发了乡镇的过度动员与超负荷运转,以及形式主义滋生和基层政权悬浮等困境。要破解这一困境,需要改变基层政府的多中心工作格局,保持基层治理的简约状态,减轻基层负担,同时赋予基层政府一定的自主治理空间,增强基层政府的社会回应性。

采样方法对花岗岩风化土室内测试抗剪强度指标的影响

准确获取花岗岩风化土的物理力学参数指标及分布是勘察工作的主要任务。通过分析传统采样方法中每一个环节和操作技术,发现传统样品在采取封装、运输及制作环节中对样品存在严重扰动情形。为此设计并制造了原位环刀采样器以解决以上问题,通过试验和工程应用表明原位环刀采样器采取花岗岩土样具有以下优点:原位环刀采样器采取花岗岩风化土样,获取的物理力学指标较传统方法更接近真值;原位环刀采样器实现岩土测试试件的采样与制样一次性完成,室内无需进行二次制样;原位环刀采样器的小体积采样和循环使用,消除了石蜡、胶带、铝皮等一次性样品封装材料的使用,降低了60%以上的室内固体垃圾;降低了现场工人的操作难度,提高了样品密封性,对样品结构具有非常好的保护作用。

反演法在获取太平湖边坡滑带土抗剪强度指标中的应用

边坡稳定性分析是边坡工程的重要研究内容,关系到是否能准确判断边坡的危险程度及边坡治理工程的工程造价及安全性。滑带土抗剪强度参数(c、φ值)作为稳定性分析、加固设计的重要参数,抗剪强度指标取值是否合理,是岩土工程设计能否成功的关键。而土的抗剪强度指标c、φ值是一对随机变量,不同的试验方法、统计方法等都会对其产生明显影响,保证c、φ值的合理和可靠,对于评价岩土工程的安全性和经济性有重大意义。滑坡参数反演方法考虑岩土参数随机性和不确定性的影响,基于极限平衡理论,将数据表法和传递系数法相结合,建立平衡方程获得优化的抗剪强度参数反演值,可确定滑面强度参数。通过对太平湖边坡进行反演得到抗剪强度指标,并结合工程实践经验取得合理参数,为边坡治理设计提供依据。

基于含水率改变的抗剪强度指标折减方法在膨胀土基坑支护设计计算中的应用

通过膨胀土室内试验,得到了膨胀土含水率与抗剪强度指标的定量关系。试验研究表明,抗剪强度指标随含水率的增加呈逐渐降低的趋势,与内摩擦角φ相比,黏聚力c对含水率的变化更加敏感,含水率每增加5%,黏聚力c降低7.5kPa,内摩擦角φ降低3°。在此基础上,提出了适用于膨胀土基坑支护设计计算的基于含水率改变的抗剪强度指标折减方法,并通过工程实例计算与现场监测验证了该方法在膨胀土基坑支护设计中的适用性。

海域和陆域地震动输入能量与强度指标相关性

为给概率地震危险性分析提供依据,研究了海域和陆域地震动弹性输入能量与其他地震动强度指标的相关性及海陆差异。基于日本K-NET台网的271次地震事件,包含1784条海域地震动记录和4480条陆域地震动记录,通过相关性分析选取了7个代表性强度指标。首先,计算了不同震中距下强度指标与绝对和相对输入能量的相关性,并从不同周期段及震中距的角度分析了结果;其次,对不同阻尼比下强度指标与绝对和相对输入能量进行相关性分析;最后,对比了海陆强度指标与输入能量的相关性差异。结果表明:在不同周期段,海域和陆域地震动与输入能量相关性最好的强度指标多数相同,但在不同震中距下,强度指标与输入能量相关系数的极值存在海陆差异;在不同阻尼比下,同一强度指标与输入能量的相关性存在海陆差异,初步分析发现该差异可能是海域地震动低频成分丰富造成的。因此在研究输入能量与强度指标相关性时,需考虑阻尼比、震中距的影响。相关结论可为海陆概率地震危险性分析相关研究提供参考。

走马胎灰分对光的响应特征及其与生长指标的相关性

为探究光照强度和光质对走马胎(Ardisia giantifolia)灰分积累的影响,利用遮阳网和薄膜设定4个光照梯度(100%、60%、40%、20%全光照)和4种光质(绿、白、蓝、红),分析了基径、株高以及生物量的响应特征,以及灰分与生长指标的关系。结果表明,走马胎灰分含量在绿光下随着光照强度的减弱而呈减少的趋势,在白光下随着光照强度的减弱呈现“低-高-低-高”的波动变化,在蓝光或红光下没有显著变化;在100%光照强度下,白光的灰分含量最低,与其余光照强度存在显著差异;在60%、40%、20%光照强度下,光质对走马胎灰分含量的影响不显著。走马胎灰分含量与株高、基径和生物量间不存在明显的相关性;随着光照强度的减弱,走马胎的株高、基径以及生物量均呈现增加的趋势,且在白光下达到最大。因此,光照对走马胎灰分的积累和生长指标均有影响,种植走马胎时要选择适当遮荫强度或郁闭度较高的林型。

深部矿山非规则矿岩点载荷强度指标分布特性

针对深部矿岩在高地应力下钻孔岩芯饼化现象频发、现场取完整芯样困难等问题,选取采场爆破后的岩石与矿块进行现场点载荷试验,通过测试获得不规则尺寸试样的点载荷强度指标.采用指数型和线性型两种修正系数(f_(1),f_(2))对点载荷强度指标进行修正,得到修正后的点载荷强度指标为I_(s50-1)和I_(s50-2),获得修正前后的点载荷强度指标的分布特性及规律:修正前后的点载荷强度指标的分布频率基本满足正态分布,修正前的点载荷强度指标呈偏态型分布,修正后的点载荷强度指标基本呈标准正态分布.采用线性型修正后点载荷强度指标的正态分布更加明显,其点载荷强度值整体上大于指数型修正后的点载荷强度值,且在等效直径为50 mm左右时点载荷强度基本相等.指数型修正方式所得结果受尺寸效应影响较大,强度值偏差较大;而线性型修正方式所得结果更具准确性.在95%的置信度下,岩样标准点载荷强度指标的置信区间为1.09~1.57 MPa,均值为1.33 MPa;矿样的置信区间为0.37~0.45 MPa,均值为0.39 MPa.由于试样受爆破损伤的影响,岩样与矿样基于单轴抗压强度的点载荷强度指标计算值约为本试验结果的1.62和3.67倍.

浅埋地铁车站地下框架结构抗震设计的最优地震动强度指标

本文旨在研究浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析中的最优地震动强度指标。基于ABAQUS/Standard软件平台,建立地下框架结构土-结构相互作用分析的二维模型,采用非线性动力时程分析方法获得了3种断面的地铁车站框架结构在22条远场地震动记录激励下的非线性地震反应数据。以峰值层间位移角作为结构损伤参数,基于效率性、实用性、有益性及充分性对15种地震动强度指标进行了检验分析。结果表明:PGA最适合作为地震动强度指标进行浅埋地铁车站地下框架结构的概率地震需求分析,速度反应谱与PGV可作为备选强度指标;PGD、位移均方根、速度平方积分,与位移平方积分等强度指标均未能满足充分性检验,不适用于浅埋地铁车站地下框架结构概率地震需求分析。上述结论可对指导浅埋地下结构基于性能的抗震设计、发展和完善现有地下结构概率地震需求模型地震动强度指标的确定方法提供有价值的参考。

短时冻融条件下残积土与冻融界面抗剪强度衰减规律对比分析

为了分析短时冻融对浅层边坡稳定性造成的影响,揭示短时冻融条件下残积土和冻融界面抗剪强度损伤规律,通过盐水降低冰点实现冻融界面,进行不同冻融条件下快剪试验。试验结果表明:冻融主要损伤发生在前3次冻融循环过程中,含水率为21.5%时损伤最大,残积土和冻融界面的黏聚力损伤分别为41%和22%,内摩擦角为14%和10%,约占趋于稳定时的85%。黏聚力的损伤程度大于内摩擦角,且随含水率的增大而增大。冻融循环对残积土和冻融界面的强度及强度指标的影响差异随含水率增大、循环次数增加、冷端温度增大而增大。冻融作用对残积土的强度指标损伤程度均较冻融界面大,且强度指标均随着冻融次数增多呈指数衰减趋势。

宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型

非饱和土的抗剪强度指标随饱和度变化的规律错综复杂,为了用数学模型描述这些规律,对现有文献中非饱和土的黏聚力、内摩擦角、剪胀角随饱和度变化的规律进行分析。分析结果表明:(1)当土体饱和度降低,土体从毛细作用主导逐步过渡到吸附作用主导时,土体内摩擦角会增大,其变化规律存在一个转折点,可以定义为临界饱和度Src。当饱和度Sr大于临界饱和度Src时,内摩擦角可视为常数;当饱和度Sr小于临界饱和度Src时,内摩擦角随着饱和度的减小线性增加,传统扩展摩尔-库仑准则等模型不再适用。(2)黏聚力随饱和度的变化过程存在山峰效应,即黏聚力先随饱和度Sr的降低呈指数函数关系增加,当饱和度Sr达到非饱和土强度极值对应的饱和度Srv时达到最大,随后有所降低,这也是导致非饱和土强度存在山峰效应的主要原因。(3)剪胀角随饱和度的降低和垂直压力的降低而增大,可采用线性模型描述。基于以上规律,提出了一个宽饱和度范围内的非饱和抗剪强度演化模型。通过与文献中的试验数据及现有强度模型拟合结果进行对比发现,新模型在描述宽饱和度范围内的土体强度时具有更好的适用性。

近断层脉冲型地震动强度指标与高耸结构损伤关联性

为了研究近断层脉冲型地震动作用下适用于评价高耸结构抗震性能的地震动强度参数,基于加速度反应谱提出一种同时考虑结构周期延长和高阶振型效应的地震动强度指标。分别以120 m和240 m的钢筋混凝土烟囱结构为研究对象,使用OpenSEES程序,在近断层脉冲型地震动作用下,揭示了高耸混凝土结构的损伤指标(Park-Ang损伤指标、最大层间位移角、最大曲率、最大楼层加速度以及最大顶点位移)与37个地震动强度指标的关联性。研究结果表明:提出的地震动强度指标最适合用于预测高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震作用下发生的Park-Ang损伤;与速度相关的地震动强度指标表现出与高耸结构损伤指标的较高的相关性;随着结构周期的增大,位移型的地震动强度指标与损伤的关联性有增长的趋势;此外,地面峰值加速度在表征高耸结构变形破坏方面存在局限性,但是可以用来分析非结构构件的抗震性能。研究结论可为选择合适的地震动强度指标和损伤指标评价高耸混凝土结构在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能提供参考。

基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究

现阶段地下结构易损性分析还处于初步研究阶段,以单层双跨的日本大开车站为原型,建立了土与单层地下结构动力相互作用的有限元模型。首先根据地震动的频率,选取地震动;再采用增量动力时程分析方法(IDA),给出了地下结构地震损伤状态的判定与定量划分方法,最后挑选出合适的地震强度指标(IM)。分析结果表明,基于PGA(地表峰值加速度)/PGV(地表峰值速度)分类的地震动记录在IDA曲线上表现出显著的差异,地震动选取的合理性以及随机性是地下结构地震易损性曲线客观性的重要保证;峰值地面加速度(PGA)与场地土层顶底峰值相对位移(PSSRD)均可作为该类浅埋矩形地下结构地震易损性分析的有效且合适的地震动强度指标。基于场地的非线性地震反应特征,对于深埋地下结构的地震动强度指标还有待进一步研究。