检索结果-南通市图书馆

作者：张卫恒石家庄铁道大学

学位级别：硕士

由于具有良好的地形适应性能,能够满足城市化建设对复杂交通路网的需求,匝道弯桥在我国交通网络中的应用日益广泛。匝道弯桥具有纵坡与平弯的复杂空间特征,其必将呈现出与常规直桥不同的地震响应特性,因此对于应用不同抗震体系的匝道弯... 详细信息

由于具有良好的地形适应性能,能够满足城市化建设对复杂交通路网的需求,匝道弯桥在我国交通网络中的应用日益广泛。匝道弯桥具有纵坡与平弯的复杂空间特征,其必将呈现出与常规直桥不同的地震响应特性,因此对于应用不同抗震体系的匝道弯桥进行地震反应及抗震性能的研究具有重要意义。本文以华北地区一座典型连续匝道弯桥为背景,构建延性体系、减隔震体系和摇摆体系等三种类型匝道弯桥,研究在粘土地基中桩土作用对于匝道弯桥结构动力特性的影响,探析不同体系匝道弯桥地震反应特征,评估地震作用下匝道弯桥的抗震性能。研究内容如下:(1)介绍依托工程概况,给出有限元模型建立具体步骤,研究匝道弯桥结构自振特性,探析粘土地基中桩土作用对于匝道弯桥结构动力特性的影响,结果表明:无论是延性体系、减隔震体系,还是摇摆体系匝道弯桥,相比未考虑桩土耦合作用,考虑桩土耦合作用时连续匝道弯桥的自振频率均减小但振型次序未发生改变。此外,在延性体系、减隔震体系、摇摆体系中,相比考虑桩土作用,未考虑桩土作用时结构的第一阶自振周期分别下降了29.9%、14.6%、15.2%。(2)首先确定地震波的选取方式、输入方向、塑性铰的长度确定方法等关键问题,在此基础上,探讨采用延性抗震体系的匝道弯桥在地震中的响应特征,分析不同曲率半径和不同纵坡对匝道弯桥地震响应的影响,结果表明:在纵向地震动作用下,随着曲率半径增加,延性抗震体系匝道弯桥切向内力呈现递增趋势,径向内力、径向内力与切向内力的比值以及主梁扭矩呈现递减趋势,墩柱的双轴耦合现象逐渐弱化。此外,无论是纵向地震动,还是横向地震动,相同条件下纵坡从0%增加到5%时,墩底切向弯矩与径向弯矩随纵坡增大变化幅度在均7%～9%之间。(3)采用高阻尼橡胶减隔震支座,构建减隔震体系连续匝道弯桥,考虑不同曲率半径和不同纵坡等因素影响,开展减隔震体系匝道弯桥在地震动作用下的响应特性,进一步评估匝道弯桥在地震动下的抗震性能,结果表明:在纵向地震作用下,与延性体系匝道弯桥相比,减隔震体系随曲率半径的变化存相似规律,而且相比于延性体系匝道弯桥,曲率半径从108m增加到曲率半径无穷大时,减隔震体系固定墩弯矩安全系数增加0.322。此外,相同条件下纵坡从0%增加到5%时,相比于延性体系的匝道弯桥,减隔体系桥墩墩底弯矩随纵坡增大切向弯矩与径向弯矩变化幅度均在4%～6%之间。(4)以无粘结的预应力钢筋及弹簧连接,构建摇摆体系的连续匝道弯桥,分析桩土作用对匝道弯桥自振特性的影响,考虑曲率半径、纵坡等因素影响,研究摇摆体系匝道弯桥在地震动作用下的响应特性及性能评估,结果表明:在纵向地震作用下,随曲率半径的变化,摇摆体系匝道弯桥与延性体系、减隔震体系匝道弯桥变化规律相似,且曲率半径从108m增加到曲率半径无穷大时,摇摆体系弯矩固定墩安全系数增加0.371。此外,无论是纵向地震动,还是横向地震动作用下,纵坡从0%增加到5%时,相比与延性体系和减隔震体系匝道弯桥,摇摆体系匝道弯桥的墩底弯矩均随纵坡增加而增大,切向弯矩变化幅度在1%～3%之间,径向弯矩变化幅度在6%～7.5%之间。

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应答器报文数据校验方法研究及软件设计

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作者：彭继宇西南交通大学

学位级别：硕士

中国列车运行控制系统CTCS(Chinese Train Control System,简称:列控系统)作为一个复杂的安全苛求系统,对系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性都提出了很高的要求。应答器作为CTCS-2级列控系统地面设备的重要组成部分,在其投入运行... 详细信息

中国列车运行控制系统CTCS(Chinese Train Control System,简称:列控系统)作为一个复杂的安全苛求系统,对系统的可靠性、可用性、可维护性和安全性都提出了很高的要求。应答器作为CTCS-2级列控系统地面设备的重要组成部分,在其投入运行前必须对应答器报文数据进行严格的校验。现有的应答器报文数据校验主要包括计算机辅助校验、动态仿真和现场测试三个阶段。计算机辅助校验是使用计算机提取报文数据与相应列控工程数据进行直接比对,这种方法虽然能够校验出应答器报文与工程数据表数据不一致的情况,但容易忽略报文数据之间存在的关联性以及某些报文数据的规范性,导致数据验证不充分;动态仿真是通过编写报文脚本在仿真平台进行校验,由技术人员对运行数据返回的告警信息进行分析处理,但应答器报文往往数据量庞大且逻辑关系复杂,致使人工审核效率低下、容易出错;现场测试是线路开通运营前联调联试阶段进行的测试,列车以不同驾驶模式和不同速度通过被测试区段,通过收集列车运行数据与期望数据相比较,以检验应答器报文能否满足行车需求,但该方法效率较低、成本较高且如果应答器报文错误还存在一定测试安全隐患。因此,在现场测试之前对数据量庞大且繁杂的应答器报文进行完备的智能化校验,对减少校验成本、提高校验效率和保障行车安全意义重大。本论文的研究内容主要包括:(1)为了保证报文数据输入正确性,对列控工程数据进行校验。根据《列控数据管理暂行办法》,通过分析列控工程数据特性以及制表规范,总结数据校验规则,使用正则表达式和逻辑运算等方法对列控工程数据进行值域规则和逻辑规则校验,保证工程数据正确性、完备性。而后解析应答器报文,对列控工程数据与报文数据进行一致性校验。(2)为了提高报文数据校验准确率,总结提取应答器报文数据校验规则。根据《1076 TB 3484-2017列控系统应答器应用原则》技术规范,结合专家经验和工程经验,从数据合法性、一致性和规范性三方面提取应答器报文数据校验显性规则。使用Apriori关联规则算法对武广线报文数据挖掘分析,通过数据预处理、数据挖掘和评估总结等步骤,结合工程经验提取应答器报文数据校验隐性规则,将校验结果分为错误、异常和警惕三个等级,实现对存在错误以及可能存在数据风险的报文数据提醒预警。最终构建的应答器报文数据校验规则库包含显性校验规则19条、隐性校验规则11条。(3)为了提高报文校验效率和质量,本文设计并实现了应答器报文数据智能校验工具。该工具不仅集成了应答器报文数据校验规则库,可以对应答器报文数据进行自动化验证,而且实现了应答器报文用户信息包可视化,技术人员结合校验报告可以快速、准确、直观地发现报文错误位置和原因,提高了应答器报文校验效率,为应答器报文校验提供工具支持。

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CTCS-2级列控系统车载设备组合测试用例约简与实例化方法研究

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作者：黄睿西南交通大学

学位级别：硕士

CTCS-2级列车运行控制系统是中国高铁信号系统的重要组成部分,能够保障列车安全高效运行。作为列控系统核心设备之一,车载设备承担了监控列车速度、防止列车越过行车许可终点等安全功能,一旦发生功能失效,有可能造成重大行车事故。因此... 详细信息

CTCS-2级列车运行控制系统是中国高铁信号系统的重要组成部分,能够保障列车安全高效运行。作为列控系统核心设备之一,车载设备承担了监控列车速度、防止列车越过行车许可终点等安全功能,一旦发生功能失效,有可能造成重大行车事故。因此需要对车载设备进行细致的测试,确保车载设备可以满足各种场景下的安全需求。由于车载设备软件交互信息众多、接口复杂,输入信息存在不同的组合,这些组合涵盖了有可能引发软件失效的各种输入情况,若采用穷举组合往往容易造成测试空间爆炸,导致测试不可行,因此如何保证快速有效的对各种输入组合进行测试,就显得尤为重要。组合测试围绕系统输入模型,分析对系统带来影响的所有输入信息的交互组合,可以在保障组合覆盖率的前提下精简测试集规模,提高测试效率。然而在目前车载设备组合测试优化的研究中,存在许多问题。一方面,在约简多个组合测试用例集的时候,未考虑不同测试集对应的测试场景对安全性的要求,另一方面,抽象的测试用例实例化过程繁琐,人工实例化时间成本较高。针对以上问题,本文展开了车载设备组合测试用例集约简和实例化的研究,主要完成的工作如下。(1)将测试场景的安全性应用到组合测试集约简过程中,提出了基于场景安全性的组合测试用例约简方法。该方法采用HAZOP与风险矩阵法评价测试场景的安全性等级,改进了基于需求覆盖的GRE与蚁群算法,在保证测试集组合覆盖的前提下,保留较高安全性场景中的测试用例,约简较低安全性场景中的冗余用例,同时尽可能降低测试集的执行成本。结果表明,将改进的GRE与蚁群算法结合可以有效移除低安全性的冗余测试用例,降低测试成本。(2)研究组合测试用例实例化为测试案例和测试脚本的方法,提出了基于关系映射表的实例化方法。该方法首先提取测试案例和测试脚本的特征项,然后进行组合测试参数等价类的实例化,建立参数等价类取值与特征项的关系,即用例-案例、用例-脚本关系映射表。通过关系映射表将参数实例化结果映射到案例和脚本文档中,实现测试用例的实例化。(3)设计并实现了组合测试用例约简与实例化辅助工具。该工具可以导入组合测试用例集信息,使用三种算法进行用例约简,编辑测试案例和测试脚本信息,自动生成测试案例和测试脚本。降低了人工编制案例和脚本的难度,有效提高了测试效率。

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考虑动态切换成本的CTCS-2级列控车载设备测试序列优化生成方法研究

考虑动态切换成本的CTCS-2级列控车载设备测试序列优化生成方法研...

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作者：付晨静西南交通大学

学位级别：硕士

CTCS-2(Chinese Train Control System Level 2)级列控车载设备属于安全苛求系统,须经严格的测试以确保系统安全才可投入使用。测试案例是测试工作能顺利进行的基础和指导性文件并依赖于状态,其外在表现就是从一个状态向另一个状态的切... 详细信息

CTCS-2(Chinese Train Control System Level 2)级列控车载设备属于安全苛求系统,须经严格的测试以确保系统安全才可投入使用。测试案例是测试工作能顺利进行的基础和指导性文件并依赖于状态,其外在表现就是从一个状态向另一个状态的切换,有些测试案例的输入条件需要在执行其他测试案例之后才能达到。如果测试案例被单独执行,需专门设置其执行的初始条件,增加了工作量,因此现阶段的测试工作就将状态匹配的测试案例依据一定的规则构造测试序列。然而,不同测试案例之间为了达到状态匹配的原则通常存在动态切换成本,该成本随着测试过程的执行状态变化而发生动态改变,如控制列车加速/减速的成本等。现有关于测试序列优化生成方面的研究未能考虑测试案例间的动态切换成本,造成了测试效率低等问题。本文针对上述问题,考虑了测试案例间的动态切换成本,对测试序列的优化生成问题展开研究,完成的主要工作如下:1、为了实现任意两个测试案例间的最优动态切换成本计算,提出了测试案例动态切换成本估计方法。首先,介绍了执行测试案例所带来的列车状态演变原理;然后,根据仿真测试过程中列车状态变换特征,定义了列车状态转换的约束规则以及成本计算规则。其次,根据状态转换约束规则和成本计算规则,考虑所有可能的状态转换,构建了列车状态转换决策的网络模型。最后,提出了测试案例切换成本估算算法,对测试案例之间的最小切换成本进行有效估计。实验结果表明,本方法可以对各种测试案例所对应的列车状态切换情况进行全覆盖,快速有效计算得到任意两个测试案例之间的动态切换成本估算的结果。2、在上述研究点1的基础上,提出了考虑动态切换成本的测试序列优化生成方法,构造总测试成本最小的测试序列。首先基于有向图理论,将待测的测试案例作为节点,将测试案例间的动态切换成本作为节点间相互连接的边的权重,根据测试过程中执行状态动态变化的特点构建测试过程的有向图模型。其次以测试案例间的切换总成本最小为目标,设计旅行商-粒子群算法(Traveling Salesman Problem-Particle Swarm Optimization,TSP-PSO)对测试序列生成问题进行优化求解。最后,对CTCS-2级列控车载设备待测案例进行优化串接,验证了此方法的有效性。3、基于上述工作,为了提高仿真测试的效率,设计并实现了CTCS-2级列控车载设备测试序列优化生成工具软件。该工具具有测试案例管理、测试成本计算以及测试序列生成等功能,能够有效提高CTCS-2级列控车载设备仿真测试过程中测试序列的生成效率和质量,降低测试成本。

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铁路车务段生产调度指挥系统服务端设计与实现

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作者：刮岱文西南交通大学

学位级别：硕士

随着中国铁路企业化、市场化改革的不断深入,铁路的内部企业管理和外部运输管理对信息化需求愈加强烈。我国的铁路信息化经历了四十多年的建设,已经逐渐覆盖到铁路的各个调度层级和各个业务生产单位。车务段是主管车务运输业务的重要单... 详细信息

随着中国铁路企业化、市场化改革的不断深入,铁路的内部企业管理和外部运输管理对信息化需求愈加强烈。我国的铁路信息化经历了四十多年的建设,已经逐渐覆盖到铁路的各个调度层级和各个业务生产单位。车务段是主管车务运输业务的重要单位,主要负责列车运营控制指挥以及管理车站货运等业务。近年来随着车务段安全生产指挥中心的建设在全路不断推进,车务段新增了辅助铁路局调度所进行调度指挥的职能。以往车务段一般是通过优化管理模式以及运输组织方式来提高车务段的生产作业效率和保障生产作业安全,亟需通过计算机技术和信息化手段对车务段管辖范围内货运车站进行集中化调度指挥,并实现车务段与路局调度所进行直接数据交互。现有的车务段管理系统只具备信息汇总或安全分析等功能,不具备对现场作业进行指挥、管控和监督的能力。在此背景下,开发了车务段生产调度指挥系统,系统由车站客户端、调度室客户端和服务端组成,服务端为整个系统的运行提供了数据和网络等服务。本论文主要对车务段生产调度指挥系统的服务端分析、设计与实现过程进行论述,主要研究内容有:(1)针对车务段安全生产指挥中心的安全管控、运输调度指挥和生产统计分析等职能,以及当前车务段存在的管理系统功能不全和信息化手段落后等问题,对生产调度指挥系统进行功能需求分析,设计系统的整体框架和层次结构,从系统的功能与框架中提取了服务端的功能需求和性能需求。(2)为了满足系统可移植性和可扩展性的需求,对车务段生产作业过程以及实现系统功能所需要的数据进行归纳与整理,设计生产调度指挥系统服务端数据库,存放调度指挥计划、现车和站场结构等动态生产数据和静态配置数据,使生产指挥调度系统适用于大多数车务段。并在服务端数据库中采用了分表技术、设计了历史表,提高数据存取效率。同时服务端设计数据库管理模块对生产数据进行管理,在此基础上建立了本地数据库,减少数据查询的时间,提高服务端响应速度。(3)在服务端中设计业务功能模块,其实现了生产调度指挥系统如下业务功能:现车统计、生产计划兑现率统计、自动过表、消息提示生成、装卸作业预警、生产数据查询、作业监督。另外,针对生产调度指挥系统的通信需求以及车站客户端、调度室客户端数据同步的需求,基于socket设计了网络通信,实现单播和定向广播。(4)通过生产调度指挥系统客户端功能测试对服务端的功能和性能进行了现场测试,验证了其功能与性能满足系统需求,服务端支撑了生产调度指挥系统实现:指挥生产作业、监督生产作业、生产数据分析与统计、安防设备管控四大核心功能,促进了车务段运输组织信息化、调度指挥集中化、调度决策智能化、管理控制一体化。

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带耗能横梁的双薄壁摇摆桥墩拟静力试验及抗震韧性分析

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作者：孙若津石家庄铁道大学

学位级别：硕士

双薄壁桥墩具有良好的承载能力和施工便利性,经常应用于高墩连续刚构桥。然而,双薄壁墩柱在地震作用下可能形成塑性铰,产生的损伤难以修复,因此该结构抗震性能、特别是震后易于修复性亟需进一步提升。以往的研究证明,预应力摇摆桥墩可... 详细信息

双薄壁桥墩具有良好的承载能力和施工便利性,经常应用于高墩连续刚构桥。然而,双薄壁墩柱在地震作用下可能形成塑性铰,产生的损伤难以修复,因此该结构抗震性能、特别是震后易于修复性亟需进一步提升。以往的研究证明,预应力摇摆桥墩可以有效减少地震作用下墩柱的损伤和残余变形。然而,常规的自复位结构形式依然存在耗能能力不足以及可修复性较差的问题,还有待进一步改进。本文基于摇摆桥墩的自复位机理,通过拟静力试验和数值模拟分析,针对一种更具抗震韧性的摇摆双柱式桥墩结构开展了研究,并为实际的工程应用提供了依据。本文主要研究工作如下:(1)总结国内外学者对自复位摇摆桥墩的设计改进方法、相关试验测试、有限元分析以及实际应用情况等不同方面的研究工作和成果,了解自复位摇摆桥墩的工作机制和受力特点,提出了一种新的更具抗震韧性的摇摆桥墩结构形式。(2)以公路桥中一座典型的的双柱墩为原型,设计并制作了带有耗能横梁的双薄壁摇摆桥墩和双薄壁固结桥墩,两个桥墩采用相同尺寸和配筋以进行对照。通过拟静力试验比较桥墩试件的破坏现象和损伤演化过程,根据试验中采集的数据所得到的滞回曲线、耗能能力、残余变形等性能指标,对两个试件的抗震性能进行了评估。加载至破坏时,双薄壁固结桥墩的塑性铰区混凝土脱落且纵筋断裂,而双薄壁摇摆桥墩的损伤集中在耗能横梁上;双薄壁固结桥墩的滞回曲线形状饱满,而双薄壁摇摆桥墩的曲线呈旗帜形,其耗能总量达到双薄壁固结桥墩的77.2%,最大残余位移是双薄壁固结桥墩的44.2%。拟静力试验结果表明,双薄壁摇摆桥墩拥有良好的耗能能力和自复位能力。(3)研究双薄壁摇摆桥墩的震后可修复性能。在拟静力试验中对摇摆桥墩的耗能横梁进行更换以实现快速修复,更换时间在2小时内并将更换时墩柱的最大残余转角控制在了0.004rad。再次进行拟静力加载,对其修复后的功能恢复情况进行评价,结果表明修复后的试件,其耗能能力与修复前近似度为94.4%,最大残余位移增加了10.1%,证明该结构具备良好的可修复性。(4)基于结构力学原理对双薄壁摇摆桥墩在水平加载过程中弹性阶段和摇摆阶段的自复位机理平衡公式进行了推导,并通过试验结果验证了平衡公式的正确性。根据旗帜形滞回模型组成关系,结合算例求解基于自复位构件与耗能构件的刚度贡献叠加关系的双薄壁摇摆桥墩滞回特征模型,由该模型得到的力学规律表明,增大横梁屈服剪力和刚度,减小预应力刚度,均会导致结构残余位移增大;结构的耗能能力会随横梁的抗剪能力的增强而增大,该规律在理论公式方面为自复位结构的抗震韧性设计提供参考。(5)提出双薄壁摇摆桥墩试件的Open Sees数值建模方法,与试验滞回结果和理论公式计算结果的对比证明了数值模型的正确性。对模型的自复位构件和耗能构件进行参数分析,结果表明增大桥墩的初始预张拉力能够提高结构承载力,减小残余变形,对耗能没有影响;增大横梁抗剪屈服能力可以增强结构的耗能能力和抗侧承载力,同时残余位移也会增大。引入自复位系数λ评价了预应力和横梁屈服抗剪能力的共同作用对桥墩抗震性能的影响规律,结果表明λ值取1-1.5是协调自复位和残余变形的最优系数范围。

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UHPC后浇连接的预制桥梁墩柱抗震性能研究

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作者：李源浩石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程的加快,采用标准化的预制装配施工已成为一种趋势。而预制装配桥墩以其节能环保、质量可靠、劳动力要求低、对交通干扰小等优点在各类桥梁建造中已得到广泛应用。但预制拼装桥墩仍存在着一些问题,如施工技术要求严格... 详细信息

随着我国城市化进程的加快,采用标准化的预制装配施工已成为一种趋势。而预制装配桥墩以其节能环保、质量可靠、劳动力要求低、对交通干扰小等优点在各类桥梁建造中已得到广泛应用。但预制拼装桥墩仍存在着一些问题,如施工技术要求严格、施工精度要求较高、波纹管及套筒质量问题及内部的灌浆密实度难以把控等。本文针对这些问题提出一种新型UHPC后浇连接形式的预制拼装桥墩,这种墩柱具有施工简便、抗震性能优良、震后便于修复的优点。本文通过拟静力试验与数值模拟计算,对新型UHPC后浇连接的预制拼装墩柱的力学行为和抗震性能进行研究,为在实际工程中应用提供依据。本文主要研究内容如下:(1)对国内外学者在桥墩预制拼装技术上的研究及超高性能混凝土(UHPC)在桥梁建造中的应用进行了总结,了解了预制拼装墩柱的损伤发展过程及破坏形式、UHPC的性能、UHPC用于预制拼装墩柱的试验方式及施工过程,并充分总结了国内外学者在预制拼装墩柱的数值模拟计算方法上的研究,为后文的试验过程和数值计算提供理论依据。(2)为研究UHPC后浇连接预制拼装墩柱的抗震性能,开展了拟静力试验。通过比较试验过程中墩柱的破坏现象和损伤部位以及由试验中采集的数据所得到的滞回曲线、延性性能、耗能能力、残余变形等性能指标,对UHPC后浇连接墩柱、灌浆波纹管连接墩柱和承插式连接墩柱的抗震性能进行了详细描述。试验结果表明,UHPC连接墩柱比其他两种连接方式墩柱柱身损伤程度较轻,峰值承载力比承插式连接墩柱高11%,比波纹管连接墩柱高27%,且极限位移约为其他两个墩柱的1.5倍,耗能能力超过其他两个墩柱,但残余变形与其他两个墩柱相当。上述结论验证了新型UHPC后浇连接墩柱具有较强的抗震性能、施工更便利、局部损伤小更便于修复,同时这种连接方式是安全可靠的,可以应用于实际工程中。(3)为研究UHPC后浇连接墩柱的抗震性能,基于OPENSEES有限元软件进行建模分析,并对数值模拟计算方法进行总结。在OPENSEES有限元软件中对UHPC后浇连接试件进行纤维建模分析,通过在柱底接缝处设置一零长度单元并赋予其Bond＿SP01 Material模拟钢筋与混凝土间的粘结滑移,对前述模拟曲线进行校正,校正后的模拟曲线与实测曲线拟合度较高,这种模拟方法可以为同类研究提供参考。随后对现浇墩柱进行建模分析,将其模拟所得的骨架曲线与三个试验墩柱的计算结果进行对比,验证了UHPC后浇连接墩柱的抗震性能近似于现浇墩柱。并在此基础上,通过改变UHPC后浇带高度、轴压比、配筋率这些参数,对UHPC后浇连接墩柱的抗震性能进行深入研究,为墩柱设计提供依据。通过上述研究,验证了UHPC后浇连接形式的预制拼装墩柱具有施工便利、性能可靠、便于修复的特点,与目前常应用于实际工程中的承插式连接桥墩和灌浆波纹管连接桥墩相比性能更优,因此这种连接方式可应用于预制拼装桥墩的连接。

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设置不同耗能横梁的双薄壁摇摆桥墩抗震性能试验研究及其易损性评价

设置不同耗能横梁的双薄壁摇摆桥墩抗震性能试验研究及其易损性评...

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作者：孙鹤松石家庄铁道大学

学位级别：硕士

双薄壁桥墩具有良好的承载能力和施工便利性,经常应用于高墩连续刚构桥。摇摆形式可降低地震作用的影响并满足结构延性设计需求,能够减小结构损伤。在双薄壁摇摆桥墩这种结构形式中,可以充分利用其框架效应,设置易于更换的耗能横梁作为... 详细信息

双薄壁桥墩具有良好的承载能力和施工便利性,经常应用于高墩连续刚构桥。摇摆形式可降低地震作用的影响并满足结构延性设计需求,能够减小结构损伤。在双薄壁摇摆桥墩这种结构形式中,可以充分利用其框架效应,设置易于更换的耗能横梁作为地震牺牲构件有效提升结构阻尼,从而减小主体结构发生损伤。本文针对这种结构形式,从损伤集中和分散耗能的角度出发,设计了三种不同形式的可更换耗能横梁。然而不同形式的横梁结构其抗震性能及对主体结构的贡献也不尽相同。为了比较三种可更换横梁的抗震性能,基于双薄壁摇摆桥墩结构,通过拟静力试验和数值模拟对结构的损伤演化过程、耗能能力等进行分析,并为相关研究及工程应用提供参考。其主要工作包括以下几个方面。(1)基于之前学者对可更换横梁的研究,在双薄壁摇摆桥墩中引用了施工简便、成本低廉、震后易于更换的三种不同形式的耗能横梁。横梁的形式分为剪切型、摩擦型和弯曲型。之后通过拟静力试验对三种不同形式耗能横梁的破坏形态、耗能特性、修复时间及限值进行分析。试验结果显示三种横梁修复所用时间为1.02 h,同时以残余转角作为指标得到连梁的修复限值为0.008 rad,由此表明三种横梁能够满足可更换要求,可以提高结构的震后恢复能力。(2)对试验数据进行整理,绘制得到滞回曲线、耗能能力曲线、骨架曲线等量化指标,以上述性能量化指标为依据对三个横梁的性能进行分析评估。同时对不同耗能横梁对双薄壁墩柱抗震性能的影响进行分析,结果表明耗能横梁能够有效的分散地震能量,具有保证主体结构安全、提高墩柱震后可修复能力的作用。(3)在三种不同形式耗能横梁的性能对比中发现,在横梁的设计承载力基本相同的情况下,剪切型连梁的消能段耗能能力是摩擦型连梁消能段的6.4倍,是弯曲型消能梁段的1.8倍;相同层间位移角下剪切型横梁的极限承载力是摩擦型的3.2倍,是弯曲型的1.8倍。由此表明剪切型横梁的极限承载力及耗能能力均高于弯曲型及摩擦型,更有利于提高主体结构的抗震性能,可为实际工程应用提供参考。(4)通过OpenSees有限元软件建立带有不同耗能横梁双薄壁摇摆桥墩的数值模型。并对滞回曲线中的滑移现象进行分析模拟,最后通过试验数据结果对有限元模型进行验证,从而得到一种适合带有不同耗能横梁的双薄壁摇摆墩柱的建模方法,为相关横梁建模提供参考,并保证后续易损性分析的顺利进行。(5)采用易损性分析方法对带有不同耗能横梁的桥梁进行易损性评价。通过对三种结构在不同损伤等级下的超越概率的比较中发现,在地震作用下耗能横梁能够优先参与耗能,减小主体结构极限状态发生的概率。同时带有剪切型和弯曲型横梁的桥梁发生严重损伤的概率分别是摩擦型的0.03和0.27,由此可确定相较于摩擦型横梁,剪切型横梁与弯曲型横梁在减小地震作用,保护结构主体安全等方面的效果更好,更适合应用于实际工程。

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钢筋与纤维增强混凝土的搭接-滑移力学模型研究

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作者：盛昊石家庄铁道大学

学位级别：硕士

基于纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)的钢筋搭接构造在保证钢筋传力性能的基础上可以大幅度减少湿接缝的长度、加快施工进度,广泛用于装配式结构中。其次,纤维增强混凝土优秀的抗拉性能和韧性可以增大对钢筋的握裹力,使... 详细信息

基于纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)的钢筋搭接构造在保证钢筋传力性能的基础上可以大幅度减少湿接缝的长度、加快施工进度,广泛用于装配式结构中。其次,纤维增强混凝土优秀的抗拉性能和韧性可以增大对钢筋的握裹力,使混凝土中的搭接钢筋具有更好的传力性能。混凝土中钢筋良好的传力性能是保证钢筋混凝土搭接构件正常工作的基础,决定着钢筋混凝土结构服役期间各个受力阶段的力学性能。以往的研究证明,传统的粘结-滑移力学模型可以较好的预测出钢筋和混凝土的粘结性能,但大部分是根据拉拔试验或者梁式试验数据得到的半经验半理论公式,并没有考虑钢筋搭接间距的影响,因此不能准确反映混凝土中钢筋的传力特性。本文进行了28组钢筋搭接对拉试验,分别使用拟合公式法和遗传算法(GA)BP神经网络的方法建立了融合钢筋搭接间距的钢筋/纤维增强混凝土的搭接-滑移力学模型,并使用其他文献数据对建立的力学模型的预测能力和泛化能力进行验证。主要工作内容如下:(1)以钢筋搭接长度、钢筋搭接间距、纤维体积掺量和混凝土保护层厚度为试验参数,对28个钢筋搭接对拉试件进行对拉试验,整理分析试验结果并总结各试验参数对混凝土中钢筋搭接性能的影响规律。结果表明:相比于普通混凝土,ECC可以有效提升混凝土中钢筋的残余性能,且在正常混凝土保护层厚度下可以保证构件不发生混凝土劈裂破坏;混凝土中钢筋的搭接应力和混凝土保护层厚度和纤维体积掺量成正比,和钢筋搭接长度成反比;钢筋搭接间距每增加10mm,其搭接应力增加约40%。(2)根据上文总结出的各参数对搭接性能的影响规律,分别使用传统的拟合公式法和新兴的GA-BP神经网络建立融合钢筋搭接间距的钢筋/纤维增强混凝土搭接-滑移力学模型,并对钢筋搭接间距这一因素进行敏感性分析。结果表明:基于拟合公式法和GA-BP神经网络建立的搭接-滑移力学模型具有较好的预测能力和泛化能力,验证样本试验值和预测值的相关系数都在0.85以上;加入钢筋搭接间距这一影响因素可以有效提升搭接-滑移力学模型的预测能力,提升幅度在5%左右;在各影响因素的全样本敏感性分析中,钢筋搭接间距的敏感性系数为0.47,位列第二。(3)基于本文拟合公式法建立的搭接-滑移力学模型,使用ABAQUS软件对ECC/钢筋的搭接对拉试验进行数值建模。使用弹簧单元模拟混凝土和钢筋之间的粘结滑移,并使用试验数据对该建模方法进行可靠性验证,最后对混凝土强度、钢筋搭接长度、钢筋搭接间距和混凝土保护层厚度等因素进行参数分析。结果表明:使用弹簧单元模拟钢筋混凝土之间滑移的建模方法可行性较高,且各影响因素的参数分析结果完全符合试验规律。

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基于变异测试的CTCS-3级列控系统临时限速场景测试案例生成

引用

作者：温昕西南交通大学

学位级别：硕士

CTCS-3级列控系统是目前我国广泛应用的列控系统,是保障列车安全运行的重要控制系统,对其安全性的要求日益严峻。在投入应用之前,需要进行全面、严密的安全功能测试。列控系统安全功能测试通过输入特定测试案例集,比较输出行为与运营场... 详细信息

CTCS-3级列控系统是目前我国广泛应用的列控系统,是保障列车安全运行的重要控制系统,对其安全性的要求日益严峻。在投入应用之前,需要进行全面、严密的安全功能测试。列控系统安全功能测试通过输入特定测试案例集,比较输出行为与运营场景具体表述开展。对特殊状态下系统场景进行测试更有助于优化列控测试完备性和代表性。临时限速场景描述了在特殊状态下列控系统控车行为,但工作模式并非连续,且相关调度命令只在一定周期内生效。其场景的特殊性对测试案例的生成效率和故障覆盖度提出更高要求。目前临时限速场景测试用例生成方法大多基于专家经验和工程经验,在生成方法效率和案例的完备性上可以进一步提升。基于此,本文将安全分析、形式化建模理论与变异测试理论深度结合,设计了一种基于变异测试的临时限速场景测试案例生成方法。本文工作主要分为以下三点:(1)为了全面分析临时限速场景内系统交互对整体安全性影响,本文运用STPA安全分析方法,明确临时限速场景对人、环境系统级危险,构建场景分层控制结构框图,结合STPA引导词分辨不安全控制行为,选取恰当控制过程模型并以其中某一不安全控制行为分析控制缺陷,最后提出场景安全约束。(2)为了精简场景描述,本文结合分层控制结构内各主要控制器及其信息交互,运用时间自动机理论和UPPAAL环境建立各控制器的时间自动机模型,然后对所有成员模型求积构建时间自动机网络模型,随后模拟模型的动态执行并验证模型的安全性和活性。随后将安全约束与系统建模、验证深度融合,构建注入安全约束的临时限速场景时间自动机网络模型。(3)为了完备测试案例集,提升测试案例故障覆盖度,本文基于变异测试技术和符合系统规范的时间自动机模型,在已知故障集基础上,衍生新的测试案例集。首先设计符合功能且无语法错误的变异算子并给出其在时间自动机中形式化描述。其次,注入变异算子生成变异体,并与原场景对应模型间校验一致性,然后利用有界模型检验技术遍历非等价变异体最长路径上包含的所有可观测行为,生成原始测试案例。最后对测试案例完成筛选、划分和合并,得到若干条临时限速场景相关测试案例。本文提出的测试案例生成方法更加直观地描述系统交互逻辑及相关行为,生成可复用的模型,进而提升测试效率,同时基于其他测试未检测到的细小缺陷生成测试案例,进一步提升测试案例完备性。

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