成层土中基坑二维稳态渗流场解析解研究

成层土中基坑渗流场与均质土层中渗流场有较大差别,最有可能发生突涌事故的位置也不同,因此准确确定成层土中基坑二维稳态渗流场是基础工程建设中的重要课题。针对成层土中基坑稳态渗流问题,将基坑周围土体按成层条件划分为多个区域,采用叠加原理和分离变量法给出各区域水头分布的级数形式解,根据各区域间连续条件和傅里叶级数正交性求得成层土中基坑二维稳态渗流场水头分布的显式解析解。将解析解计算得到的水头分布、挡墙水压力与有限元软件计算结果进行验证,并将解析解退化为单层土形式与半解析解进行对比,结果吻合较好,验证了解析解的正确性和有效性。将解析解与考虑水土相互作用的水压计算方法和等效渗透系数方法进行对比,基于解析解进一步给出计算基坑内出逸比降、挡墙水压力和抗突涌安全系数的计算公式,并结合工程案例分别采用解析方法和等效渗透系数方法对成层土中基坑的抗突涌性能进行分析对比。研究结果表明:解析解在求解成层土中基坑渗流场时更贴合实际情况;考虑不同土层间渗透系数差异时,水头在渗透性较差的土层中变化更快;上层土体渗透系数较小时,在土层分界面处发生突涌的风险比挡墙底部更大;等效渗透系数方法在求解某些成层土基坑渗流场时误差较大。

考虑不同折返方式的城际铁路车站通过能力利用研究

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”2类,将一组连续的“走行—停留—走行”过程抽象为一个“作业序列”,采用“作业序列”这一概念对列车站前折返或站后折返作业过程进行描述。基于车站通过能力计算的图解法原理,构建城际铁路车站通过能力利用分析模型,对车站作业计划进行压缩,模型求得的最优解表示当前数量列车作业占用车站设备时间最小的方案,将求得的最小占用时间与实际运营时间作比较计算车站通过能力利用率。考虑不同折返列车组合和不同车站间隔时间,设计实验识别车站能力瓶颈所在位置。案例分析结果表明,按照现行车站间隔时间标准,当折返列车只采用站前折返方式时,站前折返列车上升至占全部接发列车数量的48.5%时,车站能力瓶颈将由道岔组转移至到发线;当折返列车同时采用站前折返和站后折返方式时,保持折返列车数量不变,站后折返列车上升至占折返列车总数的50%时,车站能力瓶颈将由到发线转移至站后折返线。上述研究结果可为具备折返条件的车站在站场布局、折返设备布置及折返方式选择等方面提供参考依据。

考虑线路能力协调利用的车流径路与配空组织优化模型

为提高铁路整体通过能力,均衡利用路网中各线路,应对愈发波动的运输市场,开展考虑线路能力协调利用的重空车流协调优化模型研究。首先,对线路能力协调利用的实现机理进行研究,在考虑流平衡约束、配空约束、线路能力约束基础上,增加考虑铁路线路能力协调利用约束,同时在优化目标中增加紧张线路的使用成本,构建考虑线路能力协调利用的重空车流组织优化模型,以实现在优化车流径路与空车调配方案的同时兼顾铁路线路的协调利用。其次,在此基础上设计拉格朗日松弛算法,对线路能力约束与能力协调性约束松弛,将原问题分解为车流径路子问题、空车调配子问题和虚拟车流量子问题,进而降低了问题求解难度。再次,通过5组算例对算法的有效性进行验证,案例结果说明,设计的拉格朗日松弛算法在求解大规模算例时效率优于商业求解软件Gurobi。最后,设计了包含36个车站56条线路的实际案例,算法求解耗时4757.7 s,运输组织综合成本为29535803元,通过对求解结果分析,与传统优化模型相比该模型优化结果在运输成本仅增加1.56%的前提下能力紧张的线路数量由17条缩减至12条,降低了29.4%,同时空车调配符合就近配空的原则。研究结果表明,该模型可以有效缓解铁路能力紧张情况,促进铁路线路能力的协调利用。

小型钢轨曲面打磨机具的磨削控制参数试验研究

为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究。通过建立砂轮周面磨粒的磨削力模型得到与磨削力相关的磨削参数,并重点分析走行速度、打磨压力和打磨次数对钢轨纵向表面粗糙度、磨削量、打磨电机电压、电流和功耗的影响及其变化规律。研究结果表明:随着走行速度以及打磨次数的增加,钢轨表面的粗糙度值会略微增加,钢轨获得最佳纵向表面粗糙度值的打磨次数不宜过多。磨削量随着打磨次数和走行速度的增加而减小,随着打磨压力的增加而增加,各采集点的最大磨削量在打磨2~4次后较大。钢轨打磨压力的范围建议设置在300~500 N之间,对应300、400和500 N打磨压力的最佳走行速度分别为1~2、2~3和3~4 km/h之间。打磨电机的电压没有较为明显的波动,而电流和功率会随着走行速度和打磨压力的增加而逐渐增加,电机的功耗在3~6 kW之间,最大值不超过7 kW。改制后的进给机构的压力波动范围基本保持在设定值附近,其最大波动范围不超过±20 N。研究结果为提高小型钢轨打磨机具的自动化作业程度,更好地完成产品设计与技术研发工作提供理论依据。

重联编组条件下城轨车底运用方案优化研究

随着对城市轨道交通日常客流出行规律的不断挖掘,运输组织创新是解决客流与运力有效匹配问题、实现系统能耗节约及社会经济效益最大化的关键手段,而重联编组运营模式可有效提高客流与运力的匹配度。通过分析重联编组与固定编组条件下车底运用问题的差异性,构建基于“影子列车”的重联编组车次接续法,以车底与车次接续、车底一致性和重联编组作业等为约束条件,以车次接续总成本最小和车底使用时间标准差最小为目标函数,构建重联编组条件下城市轨道交通车底运用方案优化模型。通过引入非线性惯性权重更新方法和动态学习因子,设计多目标混沌粒子群优化(Multi-objective Chaos Particle Swarm Optimization,MOCPSO)算法。以某城市轨道交通线路的102个车次为例验证模型的有效性,并对车次接续时间上限、车底重联解编作业和车底存放情况进行讨论分析。研究结果表明:MOCPSO算法通过引入Logistic混沌优化策略可有效跳出局部最优;车次接续时间上限越大,需要投入的车底数量越多,不宜使车次接续时间过长;在车底运用过程中应尽可能地减少联挂解编作业的次数。该方法可为决策者提供一系列不同运营投入和车底运用均衡性下的车底运用Pareto非劣方案,有助于协调线路运能利用,同时降低了轨道交通的能耗。

基于1D-CNN的无砟轨道CA砂浆脱空识别

为解决水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)脱空位置识别的难题,提出考虑CA砂浆脱空的无砟轨道模型建模与计算方案。首先,基于CRTS I型板式无砟轨道“梁-板-板”建模理论,使用非线性弹簧模拟CA砂浆脱空病害,输入扣件支点反力作为模型的激励,得到监测点位的垂向加速度数据集。其次,通过对数据集缩放、添加噪声的方式进行数据增强,增强数据集的差异,以增强识别模型的泛化性,获得更加准确的识别结果。最后,建立脱空病害的识别方法,搭建一维卷积神经网络(1D-CNN)进行CA砂浆的脱空位置识别,构建准确率、查准率和查全率等评价指标评估识别结果,使用t-SNE降维算法对结果进行可视化。对比其他3种神经网络的表现,探讨1D-CNN应用于CA砂浆脱空位置识别的优势。研究结果表明:“梁-板-板”模型反映了无砟轨道的力学本征,用于CA砂浆脱空问题的仿真模拟是可行的;通过对数据集信号缩放、添加噪声的方式进行数据增强可提高深度学习模型的性能;从深度学习的角度来看,CA砂浆脱空发生在板中造成的危害较小,应重点关注板端CA砂浆脱空的养护与维修问题;1D-CNN相比其他3种模型运算时间短,在CA砂浆脱空位置识别数据集上优势更大,识别准确率可达95%以上。研究结果为进一步提高无砟轨道结构监测的自动化和智能化水平提供参考。

基于DPSIR的高铁与轨道交通换乘系统协调性评价与分析模型

为改善高铁与轨道交通换乘协调,管理者通常根据换乘系统运行现状发现问题并采取相应措施,而主动识别换乘系统产生变化的因果关系,量化旅客换乘活动对衔接协调性的干扰程度,可以解决目前管理的被动性和滞后性。由于影响和表征换乘系统状态的对象均为旅客,故从人因的视角选取相关评价指标,获取高铁换乘轨道交通乘客感知数据。引入生态环境领域的DPSIR模型构建换乘系统协调性评价的结构方程模型,利用偏最小二乘法原理进行参数估计,研究驱动力、压力、状态、影响以及响应之间的交互关系,分析各影响因素对换乘系统的作用效应并对其进行矩阵分类。研究结果表明:DPSIR模型适用于高铁换乘轨道交通衔接协调性的因果变化描述,各项验证性指标和路径假设均满足要求,模型具有较好的预测效果;驱动力、压力共同作用于换乘系统,导致其状态发生改变,进而影响换乘协调,但响应对协调性具有一定的改善效果;处于不协调和极不协调区域的指标均为压力型,提高换乘协调的关键在于缓解压力。上述研究结果为改善换乘协调,提高乘客换乘体验,进一步增加轨道交通换乘吸引力具有实际意义。

横观各向同性板岩三轴力学特性及其本构模型

板岩属于典型的横观各向同性材料,其物理力学特性具有明显的方向性。对5种不同层理夹角板岩试样进行2组围压(5 MPa和10 MPa)下的三轴试验,试验结果表明:三轴压缩下不同层理角度板岩的峰值强度、残余强度均随围压的增大而增大,但试验范围内的围压对其径向变形的影响有限,岩石试样弹性阶段的轴向应变增大了17%,径向应变增大了6%;岩石三轴峰值强度、残余强度与层理夹角呈非线性关系,水平层理夹角试样的峰值强度最大,45°层理夹角试样的峰值强度最小,60°层理夹角试样的残余强度最小。板岩最小主应力与岩体层理面的夹角会因开挖后的应力重分布而发生改变,在考虑其力学特性和层理夹角关系的基础上,建立了板岩横观各向同性弹塑性本构模型,通过整体坐标系中的广义胡克定律描述岩石应力-应变关系的弹性部分,计算得到整体坐标系中的弹性刚度矩阵;采用改进后的Mohr-Coulomb屈服准则、非关联流动法则和应变硬化准则描述其塑性部分。本构模型所需的材料参数(如弹性参数,塑性参数)通过常规三轴试验获得,采用FORTRAN语言对UMAT子程序进行二次开发,在ABAQUS中实现了板岩弹塑性本构模型的构建,并将理论模型所得结果与三轴试验结果进行对比,发现所构建的横观各向同性板岩弹塑性本构模型是合理的。

水冷作用对地铁车站板式结构硬化翘曲影响现场试验

混凝土水化作用引起结构发生温度开裂,严重威胁混凝土的施工质量,造成车站结构渗漏。目前针对车站结构水化热温控技术的研究相对不足。为此,在混凝土结构中埋设换热管搭建地铁车站结构的水管冷却温控系统,开展地铁车站板式结构水化热水管冷却现场试验,实测车站结构的水化热温度和早期应变变化。首先,对比分析水管冷却技术对车站结构水化热的温控效果,并讨论水管冷却的换热机理;其次,分析车站板式结构的硬化变形行为,进一步探讨水管冷却对车站结构早期硬化热力行为的影响。研究表明:由换热管、水泵、水箱等设备构成的水管冷却系统可以用于地铁车站板式结构的水化热温控调节;与自然冷却相比,水管冷却通过加速内部混凝土与外界环境的热交换可降低车站结构水化热峰值温度3℃,提前水化进程约35 h;车站板式结构的水化热残余拉应力较块状结构和柱状结构略大,其水化热变形可分为受热“凹形”翘曲、散热翘曲恢复和散热“凸型”残余翘曲3个阶段;水管冷却可降低车站结构的早期峰值压应力、残余拉应力、温度翘曲应力约1/3,表明水管冷却系统可以有效控制车站结构的早期裂缝。研究结果对地下地铁车站结构早期开裂控制有一定的参考价值。

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型与验证

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力响应是高速铁路设计、施工和运维普遍关注的问题。为了较好地掌握高速列车荷载作用下的无砟轨道、路基以及地基各结构的动力响应,采用实体单元对无砟轨道结构、路基和地基进行建模,考虑扣件系统的5层垫片和弹条,以超弹性材料本构关系模拟橡胶垫片的大变形行为,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟无限地基,以静动力顺序分析模拟路基和轨道的建造过程,以实测轮轨力模拟列车高速运行时产生的激励,构建高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型,采用实测数据,从动位移、动应力和动应变三方面对模型进行验证。研究结果表明,所建模型间接地考虑了空气和轨道不平顺对高速运行列车荷载的影响,考虑了扣件系统多层垫片间接触压力的传递和扩散,能很好地模拟列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基系统的动力响应,与实测结果吻合很好。高速列车荷载作用下基床表层的动应力小于20 kPa,动应变处于10με量级,表明路基处于小应变和弹性变形状态。该模型可用于深入研究高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力学行为,为高速铁路无砟轨道结构及路基设计、优化提供一种有效的计算分析手段。

初始含水率和有机质对水泥土强度影响规律试验研究

为研究不同初始含水率和有机质含量下水泥土的抗压、抗折、抗剪强度变化规律及其相互关系,选取珠海典型软土制备不同水泥土试样,分别进行无侧限抗压试验、抗折试验、压缩试验以及三轴剪切试验。分析不同初始含水率、水泥掺量和有机质含量对水泥土抗压、抗折和抗剪强度的影响。结果表明:水泥土无侧限抗压强度与抗折强度均随初始含水率和有机质含量的升高而降低,且水泥掺量越大,降低的幅度越大。初始含水率从40%提高到80%,抗压强度降低幅度达80%;有机质含量从3%升至20%,抗折强度降低约30%,抗压强度降低幅度达35%,且初始含水率越高,有机质含量对强度的影响程度越大。压缩模量随水泥掺量的增加而提高,提高的幅度随含水率升高先增加后减小。三轴试样剪切破坏形式随着初始含水率的提高由脆性向塑性转变,内摩擦角和黏聚力随含水率的升高、水泥掺量的降低呈非线性下降趋势,初始含水率从40%增至80%时水泥土的内摩擦角降低0.25~0.42倍,黏聚力降低约0.52倍。基于试验结果,建立抗压强度与抗折强度、压缩模量、黏聚力之间的线性经验公式,并根据无侧限抗压强度与水泥掺量和有机质含量的经验关系,给出不同初始含水率和有机质含量下水泥土搅拌桩现场施工水泥掺量取值范围,为软土区域水泥土搅拌桩的设计和施工提供参考。

基于CEEMDAN-IPSO-LSTM的城市轨道交通短时客流预测方法研究

消除客流数据随机噪声和确定神经网络超参数是城市轨道交通短时客流预测组合模型需要解决的关键问题。基于弱化客流数据噪声的自适应噪声完全集成经验模式分解算法(CEEMDAN)将客流时序数据分解为若干个频率和复杂度均不同的固有模态函数分量和剩余分量后,利用引入自适应策略的改进粒子群算法(IPSO)动态求解长短期记忆神经网络(LSTM)超参数的最优值,构建CEEMDAN-IPSO-LSTM组合模型预测城市轨道交通短时客流量。以广州地铁杨箕站自动售检票系统采集的历史进(出)站客流数据为例进行实验,研究结果表明:IPSO算法较PSO算法在基准测试函数Sphere,Sum Squars,Sum of Different Power,Rosenbrock,Rastigrin,Ackley,Griewank和Penalized上的最小值、最大值、平均值和标准差均更接近最佳优化值,CEEMDAN-IPSO-LSTM模型较LSTM模型、CEEMDAN-LSTM模型、CEEMDAN-PSO-LSTM模型的全月全日进(出)站的预测误差评价指标SD,RMSE,MAE和MAPE分别降低了12~40人次(13~35人次)、13~44人次(12~35人次)、6~37人次(12~31人次)和5.08%~46.89%(6.5%~35.1%),R和R2分别提高了0.07%~2.32%(0.86%~3.63%)和0.13%~2.19%(0.67%~1.67%),同时在工作日不同时段和非工作日全日的预测性能均达到最优效果。IPSO算法的收敛速度和参数寻优精度均优于PSO算法,且CEEMDAN-IPSO-LSTM模型可应用于城市轨道交通短时客流量的精确预测,同时可为设计规划线网路线、缓解交通压力、提高乘客出行服务质量等提供基础数据支撑。

基于YOLOX-G算法的隧道裂缝实时检测

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,影响隧道的结构耐久性和运营安全性。由于现役隧道日常检修任务艰巨,因此对隧道裂缝的高效智能化检测至关重要。针对隧道衬砌裂缝传统检测方法检测精度低、检测速度慢等问题,基于YOLOX算法提出一种新的YOLOX-G隧道衬砌裂缝图像检测算法。采用Ghostnet替换YOLOX的CSPDarknet主干网络,在加强特征提取网络中利用Ghost卷积代替原卷积块,用GIOU损失函数代替IOU损失函数。将YOLOX-G算法与YOLOX,YOLOv5,YOLOv3,SSD和Faster RCNN 5种算法在构建的隧道裂缝图像数据集上进行实验对比,结果显示:YOLOX-G算法的F1分数为85.29%,相较于其他5种算法分别提高了4.26%,6.49%,7.29%,17.23%和4.53%;AP值为90.14%,相较于其他5种算法分别提高了7.28%,10.93%,11.53%,17.65%和10.38%。此外,YOLOX-G算法模型数据大小为38.1 M,相对于YOLOX算法模型压缩了81.59%;检测单张图片的时间为15.12 ms,FPS为66.14帧/s,相较于其他5种算法分别提高了18.89帧/s,13.92帧/s,21.41帧/s,25.72帧/s和49.69帧/s。因此,提出的YOLOX-G算法满足移动设备对模型大小的要求及对帧率的需求,可以实现对隧道衬砌裂缝高速度、高精度、实时动态性检测。

基于VMD-LSTM混合模型的城际高速铁路时变客流预测

城际高速铁路1周内每天不同出发时段的旅客需求体现出较为稳定的波动规律特征,依据该特征,设计变分模态分解-长短时记忆神经网络(VMD-LSTM)混合模型对城际高速铁路的O-D对客流进行预测,获得1周内每天各时段的旅客需求。首先,依据广珠城际高速铁路的历史售票数据分析旅客出行需求的时间分布特征(时变特征),获取非平稳的客流时间序列;然后,采用VMD方法将非平稳的客流时间序列分解为若干个平稳的客流时间子序列,提取客流的波动特征,设计LSTM神经网络模型对分解后的客流时间子序列进行预测。设置不同的模型参数,选取广珠城际高速铁路的6个典型O-D对进行实验分析,结果表明:1)VMD-LSTM混合模型的隐藏神经元个数和迭代次数的有效增加可以降低预测误差,但是当两者增加到一定量时,误差反而会有增大的趋势,对预测效果影响较大。2)相比于单一的LSTM神经网络模型,VMDLSTM混合模型的预测误差明显降低,说明混合预测模型比单一预测模型具有较高的预测精度。3)VMD-LSTM混合模型获得的各时段预测值与实际值较为接近,分布特征整体一致,说明混合模型能够较好地拟合旅客出行需求的时变特征。4)VMD-LSTM混合模型的MAPE预测误差可控制在10%左右,对于时变特征较为规则的O-D对客流,整体预测效果较好。

考虑稀疏特性的城市轨道交通短时OD时空预测方法

准确快速地获取城市轨道短时OD需求对城轨交通管理者及时获取乘客出行需求变化、做出科学决策具有重要意义。由于OD数据存在高维度稀疏特性,导致短时OD预测存在预测精度不高和计算效率低的问题。为进一步提升预测准确性和时效性,考虑OD需求的时空特性和矩阵可分解特性,提出一种基于时空分解和动态模式分解的短时OD预测模型(STDMD)。该方法首先采用融合时间序列分解和离散小波变换的时空分解模块,将原始数据分解为多个时空分量,提取时空特征;同时,利用动态模式分解预测模块通过奇异值分解截断数据矩阵的特征值,对数据进行降维去噪,并集成各分量预测结果,实现城市轨道OD的快速、精准预测。为验证模型的有效性,采用北京地铁数据进行案例验证。研究结果表明:STDMD模型具有较高的预测精度和较短的预测时间,在预测精度上,比向量自回归模型、卷积长短期记忆网络和时间正则化矩阵分解模型分别提高了5.0%,15.3%和17.9%;在预测时间上,比向量自回归模型和卷积长短期记忆网络分别缩短了95.7%和37.6%。STDMD模型各模块均可有效提升模型的预测精度。STDMD模型在不同数据集上表现出较强的鲁棒性。STDMD模型可为稀疏条件下的OD分析预测提供新的思路和方法,具有研究意义与现实意义。

建设工程项目员工偏离行为的影响组态研究

高目标要求、高压、重负荷的建设工程项目情境易导致员工产生偏离行为,为建设工程项目的目标实现带来困难与挑战。研究旨在探索建设工程项目员工偏离行为的影响因素组合,为员工消极行为的多元化抑制策略提供指导。基于组态视角,结合工作要求−资源模型和溢出−交叉影响观点,通过配对调查,运用模糊集定性比较分析方法,分析员工及配偶的工作家庭冲突、员工工作投入与工作家庭支持对偏离行为的影响组态。结果发现,2类抑制建设工程项目员工偏离行为的组态,分别为以员工的低家庭干扰工作和配偶的高工作干扰家庭为核心的溢出交叉传递型、以员工的高工作投入和高家庭支持为核心的资源支持主导型。本研究丰富了建设工程项目情境下员工消极行为的相关理论,为项目管理者提供了减少员工偏离行为的思路和建议。

海拔对铁路隧道内瞬变压力及车厢内乘坐舒适性的影响

利用计算流体力学软件FLUENT,基于三维可压缩、黏性、非定常流场数值模拟方法,建立隧道-空气-列车三维数值仿真模型。针对高海拔地区隧道空气动力学效应,研究列车以300 km/h的速度运行通过不同海拔隧道时产生的隧道内瞬变压力及车体表面瞬变压力的变化特征,分析大气压和温度等因素对瞬变压力的影响规律,得到海拔高度与瞬变压力之间的拟合关系。在此基础上根据车内外瞬变压力计算公式,进一步研究不同海拔下车内外瞬变压力的变化规律,分析高速列车密封性能对高海拔地区乘客舒适性的影响,提出不同海拔下的列车密封性指数。研究结果表明:1)数值计算结果与现场实车试验结果峰值的最大误差为13%,说明数值模拟方法可靠;2)压力波在不同海拔下的传播特性不变,瞬变压力的时程曲线变化趋势一致,海拔仅改变瞬变压力峰值;3)隧道内瞬变压力和车体表面瞬变压力与海拔之间存在较大的关联性,瞬变压力峰值随着海拔的升高呈现出线性降低的趋势;4)不同海拔对列车密封性指数有不同的要求,0海拔地区要求车体密封性指数不得小于9 s,当海拔超过3 000 m时,列车的密封性指数应不得低于5 s。

自平衡试桩Q-s曲线理论解析方法研究

为实现自平衡试桩理论方法更好地应用于基桩承载力测试,提出一种适用于层状地基中单桩承载力自平衡法测试的理论解析转换方法。基于自平衡上、下段桩加载受力模型,假定桩侧荷载传递函数符合理想弹塑性模型,推导出层状地基中上、下段桩弹性和塑性状态的荷载传递矩阵。再用MATLAB编程得到上、下段桩各微段处轴力、侧摩阻力及竖向变微量,代入精确转换公式中将自平衡试桩结果转换成传统静载测试Q-s曲线,并利用等荷载法求解其极限承载力。结合青岛胶州湾大桥工程试桩实例,采用锚桩法和自平衡法2组试桩工况结果验证该理论解析方法的准确性。研究结果表明:自平衡理论解析计算上、下段桩身各点轴力和侧摩阻力与锚桩法实测数据比较均在误差允许范围内;与传统静压测试、简化转换法相比,该解析转换法Q-s曲线与传统静压试验吻合效果明显优于简化转换法;同时对比2种转换法得到承载力值,简化转换法对于准确测定单桩承载力偏于保守,且不能分析桩身内力特征及承载能力,解析转换方法求解结果精度提高约12.3%。因此,证实了该理论解析方法在实际工程层状地基中有很大的适用性,可在基桩承载力自平衡测试工程中大量推广与应用。

TR08磁浮列车辐射气动噪声特征的仿真研究

高速磁浮列车作为一种新型交通工具,运行时的噪声以气动噪声为主,但目前对其气动噪声的研究极少。为了探明其发声机理和辐射特征,以TR08的1︰8缩尺3车编组模型为研究对象,采用大涡模拟(LES)及Kirchhoff-Ffowcs Williams and Hawkings(K-FWH)方程,获取高速磁浮列车气动激扰特性,精细化仿真研究磁浮列车不同速度级下的气动噪声源频谱和空间分布特征,并基于此构建可穿透积分面,对磁浮列车四极子噪声源贡献开展研究。研究结果表明:在400,500和600 km/h 3个速度级下磁浮列车远场最大辐射气动噪声声压级分别为88.7,94.2和98.1 dBA;列车辐射噪声频谱呈现宽峰特征,宽峰在400~700 Hz区间,且随着磁浮列车运行速度的增加缓慢向高频迁移;列车尾车流线型区域及尾流区是最主要的噪声源区,尾车流线型区域仍然以偶极子噪声为主,尾流区则以四极子噪声为主;尾流区的四极子声源辐射能量贡献显著且随车速增加而增大,600 km/h时声辐射能量贡献平均占比约83%,可见高速磁浮列车运行时四极子噪声的影响不容忽视。

干密度和含水率对压实红层泥岩路基填料强度特性的影响研究

路基填料的抗剪强度是工程应用中一项重要参数。为研究西南地区红层泥岩路基填料的强度特性,采用直剪试验对不同干密度、不同含水率红层泥岩路基填料的强度特性进行试验研究,明确干密度和含水率对压实红层泥岩强度特性及剪胀特性的影响,揭示脆性指数与剪胀角的相互影响规律。研究结果表明:应力-位移曲线随着干密度减小、含水率和竖向荷载的增大,表现出由软化到硬化的过渡特性。与最优含水率状态相比,红层泥岩在浸水饱和后抗剪强度急剧下降,表明红层泥岩具有极强的水敏性。除饱和状态外,残余黏聚力均小于峰值黏聚力,残余内摩擦角均大于峰值内摩擦角,残余强度参数与峰值强度参数之间的差值随着干密度减小,含水率增大而逐渐减小。将峰值抗剪强度与残余抗剪强度之比定义为脆性指数,脆性指数随着干密度减小,含水率及竖向荷载的增大逐渐减小。竖向荷载可以有效抑制剪胀,在半对数坐标系中,剪胀角随竖向荷载增加呈线性减小趋势。脆性指数随剪胀角的变化可分为3种情况,对应3种不同的剪切行为:软化−剪胀,硬化−剪胀,硬化−剪缩。研究结果可为西南地区压实红层泥岩路基填料强度特性的确定提供参考。