• 2023年第40卷第6期文章目次
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    • >交通基础设施
    • 基于改进SSD算法的结构表观裂缝病害检测

      2023, 40(6):1-7. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.001 CSTR:

      摘要 (354) HTML (0) PDF 1.24 M (1445) 评论 (0) 收藏

      摘要:将 SSD 网络原有 Backbone 替换为轻量级的 MobileNetV2 网络,同时引入通道注意力机制 SENet 结构对特征图不同通道施加不同权重,使之能更有利于检测。 利用 3 种不同环境下裂缝数据进行融合,构建新数据集,使网络能更优学习到不同环境下裂缝对象,进一步提高网络的识别能力,加快网络的推理速度。 原 SSD 网络中 Anchor 是按照通用数据集进行设定的,而进行结构表面裂缝检测时关注的数据类型较为单一,运用 K-means 算法聚类出适合裂缝数据集的 Anchor,加快模型收敛且较原模型有更高的准确性。 最终,改进后算法的精确率较先前增加了 3.6%,检测速度是先前的 2 倍多,可满足实时检测,算法可为实际工程中检测结构表观裂缝病害提供一种更快速、更精确的检测方法。

    • 泥浆含砂量及静置时间的顶管摩阻力模型试验

      2023, 40(6):8-16. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230508.011 CSTR:

      摘要 (254) HTML (0) PDF 1.77 M (1593) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对富水砂层中顶管施工时砂土易坍塌导致泥浆减阻效果减弱以及施工停顿重启时顶推力增大等问题,通过开展一系列室内顶管模型试验,研究了不同泥浆含砂量和不同静置时间对泥浆减阻效果的影响规律以及顶管顶推力的变化特性。 结果表明:随着泥浆含砂量的增加,顶管与泥浆界面间的摩擦力呈指数型增长。 纯泥浆可使顶管与土体间摩擦系数降低 90%,泥浆含砂量不超过 20%时,含砂量对泥浆减阻效果仅降低 5%;泥浆含砂量越大,静置时间对界面摩擦强度影响越大;当泥浆含砂量小于 60%,管土界面的残余顶推力不随静置时间变化而变化,含砂量达到 80%,静置 24 h 的残余摩擦强度增长约 6%~8%。

    • 基于NSM分析双线隧道下穿对既有隧道影响

      2023, 40(6):17-24. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230508.016 CSTR:

      摘要 (897) HTML (0) PDF 1.63 M (1508) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究新建双线隧道下穿对既有盾构隧道纵向位移的影响,采用 Pasternak 双参数弹性地基及 Euler-Bernoulli 梁模型, 考虑新建隧道与既有隧道轴线夹角以及隧道开挖引发土体损失等因素, 通过 Loganathan-Poulos 解和叠加原理计算新建双线隧道开挖引起周围土体自由场竖向位移,基于零空间法对既有隧道沉降变形进行求解。 以深圳地铁 9 号线下穿地铁 4 号线为工程背景,将现场实测数据与零空间法的结果进行对比,进一步分析双线隧道水平距离、土体损失、新旧隧道轴线间夹角以及新建隧道埋深对隧道沉降的影响。 结果表明:新建隧道双线间距在其外径 7 倍范围内时对既有隧道沉降影响显著,沉降量随间距增大而减小,沉降范围随间距增大而增大,沉降形态由“V”型向“W”型转变。 当间距大于 7 倍新建隧道外径,沉降量与沉降形态均趋于稳定。 此外,土体损失、新旧隧道夹角及新建隧道埋深对沉降的影响显著,沉降量随土体损失增大而增大,随新旧隧道夹角和新建隧道埋深的增大而减小。

    • 基于响应曲面法的石膏基复合材料性能研究

      2023, 40(6):25-31. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230508.007 CSTR:

      摘要 (311) HTML (0) PDF 1.44 M (1379) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于 Box-Behnken 响应曲面法,以陶瓷粉掺量 5%~15%、普通硅酸盐水泥掺量 10%~20%、生石灰掺量 5%~15%为考虑因素,通过 Design-Expert 8.0.6 软件设计三因素三水平试验,探究各因素对龄期为 7,28 d 石膏基复合胶凝材料抗压强度和软化系数的影响。 通过二次回归拟合模型方差分析各因素对抗压强度和软化系数的显著性,确定各因素掺量影响程度大小和最优配合比。 结果表明:陶瓷粉和水泥的掺量对 7,28 d 抗压强度影响具有极显著性,生石灰次之;陶瓷粉掺量对软化系数具有显著性,生石灰次之,水泥最次。 最优配合比为:陶瓷粉掺量 10.88%、水泥掺量 15.51%、生石灰 10.65%,通过试验验证预测误差不超过 10%。 研究成果为进一步优化石膏基复合胶凝材料的施工性、自保温性、耐久性提供了试验基础。

    • 水泥-水玻璃改良粉质黏土渗透性能与微观机理研究

      2023, 40(6):32-38. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230508.013 CSTR:

      摘要 (284) HTML (0) PDF 1.66 M (1877) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对南昌典型粉质黏土,制备了不同水泥及水玻璃掺量配比下的改良粉质黏土,通过对试样开展室内渗透试验、扫描电镜(SEM)与 X 射线衍射(XRD)测试,着重探讨了水泥掺量、水玻璃掺量、养护龄期对粉质黏土抗渗性能的影响规律。 结果表明: 改良粉质黏土的渗透系数在养护龄期 7~14 d 下降速度 3 倍高于 14~28 d;随着水泥掺量的不断增加,改良粉质黏土的渗透系数不断下降且下降速率逐步变小;水玻璃掺量的增加可明显减小改良粉质黏土的渗透系数;水泥-水玻璃可协同作用提高粉质黏土的抗渗性,且掺量配比存在最优值 24%水泥+6%水玻璃;相较于单掺水泥改良粉质黏土,水玻璃的掺入并未改变水化产物主要物相组成,而是促进水化反应进行,提高了 C-S-H 凝胶和 C-A-S-H 钙钒石等水化产物产量,大大减少了土颗粒间的孔、 裂隙数量。

    • 单双壁组合结构钢围堰受力分析及现场实测

      2023, 40(6):39-46. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.003 CSTR:

      摘要 (268) HTML (0) PDF 1.97 M (1696) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究深水基础钢围堰施工时的受力特性,以丁家洲大桥 6# 墩深水基础为例,采用有限元方法 ABAQUS 软件建立单双壁组合结构钢围堰与传统双壁钢围堰计算模型,计算不同结构钢围堰受力及变形,分析钢围堰力学行为变化。 研究结果表明: 单双壁组合结构钢围堰的受力情况相比于传统双壁钢围堰更为合理,整个结构最薄弱的位置出现在隔舱混凝土上面两个水平环板之间,在外壁板与水平桁架相接触的位置易出现应力集中,但外壁板最大变形及应力值分别为 9.69 mm 和 122 MPa,均符合规范要求。 此外,通过数值模拟与现场监测结果对比可知,各测点数值模拟结果与现场监测结果基本吻合,误差率在 15%以内,实际结构更偏安全,表明数值模拟能较为准确的评估实际工程中单双壁组合结构钢围堰的力学行为。

    • 软土地层超深地连墙槽壁失稳及控制措施研究

      2023, 40(6):47-53. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230425.002 CSTR:

      摘要 (991) HTML (0) PDF 2.18 M (1624) 评论 (0) 收藏

      摘要:某滨海城市地铁车站所处地层为软土,围护结构采用地下连续墙,在施工过程中发生槽壁失稳。 对槽壁失稳原因进行分析,并采取一系列措施。 结果表明:护壁泥浆配比及成槽时间是影响地连墙槽壁稳定性的主要因素;针对超深地连墙,需从成槽时间、钢筋笼重量等角度进行综合分析,确定合理的连墙分幅设计;针对 L 型及 Z 型等异型幅地连墙,采用三轴搅拌桩对地连墙槽壁进行加固,可极大地提高槽壁稳定性,确保工程施工安全。

    • 连续刚构桥边跨现浇段及合龙段一次性施工方法研究

      2023, 40(6):54-61. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.002 CSTR:

      摘要 (411) HTML (0) PDF 1.81 M (1951) 评论 (0) 收藏

      摘要:以预应力混凝土连续刚构桥涪江大桥工程为背景,针对特殊环境下边跨直线段施工提出了挂篮一次性浇筑边跨直线段及合龙段的施工方法,利用理论推导及 MIDAS CIVIL 有限元软件对该施工方法进行分析,主要从主梁挠度、挂篮结构安全性以及桥梁结构受力等方面分析挂篮浇筑边跨直线段施工方法的可行性。 研究表明:利用挂篮一次性浇筑边跨直线段及合龙段, 对成桥后中跨侧主梁受力和挠度影响很小,而对成桥后边跨主梁竖向变形扰动较大,在施工中需及时调整主梁预拱度值。 与传统施工方案相比,成桥后主梁最不利截面压应力增幅为 15%,总体上处于可控范围内。 从挂篮结构安全性方面考虑,挂篮结构在通过增设前后吊杆等优化方式后能满足施工过程中的安全要求。 结果表明挂篮一次性浇筑边跨直线段及合龙段这一新的施工方法实践可行,并已在涪江大桥上顺利实施。

    • >交通管理控制
    • 基于组合预测模型的高铁预售期购票量预测研究

      2023, 40(6):62-68. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.005 CSTR:

      摘要 (300) HTML (0) PDF 1.84 M (1559) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国交通强国战略的部署,高速铁路网络正持续扩展,铁路旅客出行的需求量稳步提升。 面对庞大的高铁客运市场, 如何运用智能高效的深度学习组合预测模型,融合多种购票影响特征因素,实时掌握预售期各天旅客购票需求的变化情况,从而为铁路部门提供高效可靠的旅客车票预售期购票量预测模型成为亟需解决的问题。 以沪昆高铁线路上 OD (origin-destination)间高铁旅客历史购票数据为实例,考虑历史连续发车日期预售期各天购票量、发车日期的日期、节假日和季节特征属性, 构建了基于深度学习 CNN-LSTM 的高铁预售期购票量组合预测模型。研究表明,基于深度学习 CNN-LSTM 的组合预测模型相较于参数模型和机器学习模型预测性能较佳,为铁路客运市场动态调整票额提供了相关理论参考。

    • 基于小波包能量谱与改进BP神经网络的铁路扣件松脱检测算法研究

      2023, 40(6):69-78. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20230508.008 CSTR:

      摘要 (313) HTML (0) PDF 2.16 M (1366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现铁路扣件在服役过程中松脱位置及松脱程度的准确检测,提出一种基于小波包能量谱与改进 BP 神经网络的铁路扣件松脱检测算法。 首先,参照现行规范,在实地设计了 7 种铁路扣件不同松脱工况,并依次采集各工况下所对应的钢轨垂向振动加速度信号;随后,对采集到的钢轨垂向振动加速度信号进行 7 层 dB40 小波包分解,获取各工况下对应的小波包节点能量比数据信息,在此基础上,从距离和维度两个角度出发,设计了一个向量相异系数指标(VDC)用以实现松脱扣件的定位;此外,依据数据特征,采用粒子群优化算法对 BP 神经网络进行改进,构建 PSO-BP 铁路扣件松脱程度检测模型,并进行参数敏感性分析。 研究结果表明:健康状态下铁路扣件的 VDC 最小值为 0.17,最大值为 0.41,明显小于各松脱状态下铁路扣件的 VDC 值,据此,可实现对单个和多个松脱扣件的准确定位;构建的 PSO-BP 铁路扣件松脱程度检测模型可以实现扣件松脱程度的准确检测,且当隐含层中神经元数目设置为 20 时,模型检测效果最优,对应识别准确率为 98.66%。

    • >载运装备运维
    • Ti5Si3含量对SiCp/2009Al激光填粉焊接头组织性能的影响

      2023, 40(6):79-85. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.010 CSTR:

      摘要 (207) HTML (0) PDF 2.08 M (1324) 评论 (0) 收藏

      摘要:SiC 颗粒增强铝基复合材料在轨道交通领域拥有广阔的应用前景。 但是该材料在熔化焊接过程中极易产生脆性相影响接头质量,这制约了 SiC 颗粒增强铝基复合材料的发展。 运用 Ti,Si 元素补偿对 Al4C3 脆性相的抑制作用,对 SiCp/2009Al 复合材料进行激光填粉焊,并运用 SEM,XRD 分析焊接接头的微观结构,应用维氏硬度计、万能试验机分别测试接头的硬度和拉伸性能,以此分析 Ti5Si3 含量对接头组织及力学性能的影响。 结果表明:Ti5Si3 的加入对于抑制 Al4C3 脆性相的生成有显著作用,焊缝中未发现 Al4C3 脆性相;随着 Ti5Si3 含量的提高,焊缝组织中 Al3Ti 的分布密度和尺寸先减小后增大,熔合区形态完整度先增加后降低,热影响区宽度先减小后增大;焊缝平均硬度随 Ti5Si3 含量提高而增加,接头的抗拉强度呈现先增大后减少的趋势,其中添加 20%Ti5Si3 粉末的焊接接头抗拉强度是添加 50% Ti5Si3 粉末的焊接接头强度的 2.8 倍。

    • 磁流变半主动空气悬架及复合控制研究进展

      2023, 40(6):86-95. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.006 CSTR:

      摘要 (266) HTML (0) PDF 2.06 M (1646) 评论 (0) 收藏

      摘要:车辆悬架是车辆行驶系统的重要组成之一,主要功能是承受车身的重量和减少来自路面的激励,其性能的好坏直接影响到乘用车的乘坐舒适性,并且间接影响到车辆行驶的安全性和操纵稳定性。 传统的被动悬架结构参数固定,减振效果受到限制,半主动悬架可以通过控制算法改变悬架的阻尼和刚度,可以达到和主动悬架一样的控制效果,结构相比于主动悬架更为简单且成本更低。 空气弹簧和磁流变阻尼器(MRD)可以分别改变磁流变半主动空气悬架的刚度和阻尼,是半主动悬架减振的重要研究对象。 该文在介绍磁流变半主动空气悬架的工作原理及单一控制策略的基础上,结合国内外最新的研究成果,重点综述磁流变半主动空气悬架的复合控制策略,最后探讨磁流变半主动空气悬架的发展趋势以及面临的问题,为磁流变半主动空气悬架的技术发展作进一步参考。

    • 电动汽车快换电池锁止装置设计及仿真分析

      2023, 40(6):96-102. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.004 CSTR:

      摘要 (297) HTML (0) PDF 2.00 M (2388) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电动汽车底盘换电的电池包,设计了一种快速换电的锁止装置,以实现对电池的快速锁止和解锁。 为了验证该装置的结构安全性,通过有限元 ANSYS 软件分析了该装置在两种典型极限工况下的静态特性和模态特性。 结果表明:该装置在两种工况下的最大应力位于上锁体处,其最大应力值分别为 207.63 MPa 和 264.18 MPa,满足所选材料的强度设计要求;该装置的前 6 阶模态固有频率均大于电动汽车所受的激励频率,汽车在行驶过程不会与该装置发生共振。

    • 基于能量法的橡胶浮置板轨道结构弹性波分析

      2023, 40(6):103-109. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.009 CSTR:

      摘要 (286) HTML (0) PDF 2.10 M (1467) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对城市轨道交通日益严重的环境振动问题,以橡胶浮置板这一城市轨道交通中常用隔振措施为研究对象,从弹性波的角度研究并提升其低频调控的性能。 采用平面波级数模拟钢轨的周期性边界条件,用能量法计算了满铺式、条铺式和点铺式橡胶浮置板轨道结构的能量泛函,扫描波数变分得到橡胶浮置板的带隙特性,采用有限元法验证了提出方法的准确性。 结果表明:满铺式第一阶带隙截止频率最大;条铺式与点铺式具有更低的截止频率和更宽的通带带宽,且第一阶带隙截止频率随着橡胶垫刚度的增大而提高;浮置板动力吸振器对弹性波的精准调控,为橡胶浮置板轨道低频振动控制的应用提供新的思路和方法。

    • >交叉学科前言
    • 稳态非线性热传导问题的比例边界有限元法

      2023, 40(6):110-114. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.007 CSTR:

      摘要 (305) HTML (0) PDF 1.76 M (1445) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于比例边界有限元法和 Kirchhoff 变换求解稳态非线性热传导问题的数值方法。 为了消除导热系数随温度变化引起的非线性,引入 Kirchhoff 变换将非线性的偏微分控制方程简化为 Laplace 方程,因而可消除迭代计算。 作为一种兼顾了有限元法和边界元法优势的半解析数值方法,比例边界有限元法只需在计算域的边界上划分网格且不需基本解。 在变换空间采用比例边界有限元法求得高精度的数值解之后,借助 Kirchhoff 反变换可求得温度场。数值结果表明,所提的稳态非线性热传导问题分析方法是行之有效的。

    • 单一4-边形环己烷类分子图的l1-嵌入性

      2023, 40(6):115-120. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2023.06.008 CSTR:

      摘要 (301) HTML (0) PDF 1.87 M (1320) 评论 (0) 收藏

      摘要:图的度量空间与 l1-空间的某个子空间同构的图称为 l1-嵌入的。 单一 4-边形环己烷类分子图是指嵌入到平面上恰有 1个四边形面,其他都是六边形面,且内点度为 3,边界点度为 2 或 3 的 2 连通平面图。 证明了当 4-边形上只有 2 个相邻 3 度点时, 单一 4-边形环己烷类图是 l1-嵌入的,其他的都不是。

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