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局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究

局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究

作者：邵帅西南交通大学

学位级别：硕士

泰州长江公路大桥为三塔两跨悬索桥,中塔基础是多跨悬索桥的重要结构部分,在深厚覆盖层地区,中塔基础在竖向荷载作用下,地基变形较大。针对泰州大桥中塔沉井基础具有水位深、覆盖层厚、易冲刷以及船碰力大等特点,本文采用理论分析和数... 详细信息

泰州长江公路大桥为三塔两跨悬索桥,中塔基础是多跨悬索桥的重要结构部分,在深厚覆盖层地区,中塔基础在竖向荷载作用下,地基变形较大。针对泰州大桥中塔沉井基础具有水位深、覆盖层厚、易冲刷以及船碰力大等特点,本文采用理论分析和数值计算相结合的研究方法,探讨局部冲刷影响下泰州大桥中塔水中沉井基础的承载性能,为评价水中沉井基础的承载能力提供参考。主要研究内容和结果有：（1）基于大尺寸沉井基础沉降计算的分层总和法,为精确求得地基附加应力,以半空间体内部受集中力的Mindlin解为基本解,推导了矩形截面基底受均布荷载作用下地基附加应力的解析解;当基底受非均布荷载时,将荷载作用区域细分为若干子区域,探讨了一种求解地基附加应力的半解析方法。最终用分层总和法求得沉井基础沉降位移为5.18cm。（2）利用FLAC3D软件进行数值分析,土体采用Morh-Coulomb弹塑性计算模型,分别针对泰州大桥中塔沉井基础仅考虑竖向设计荷载作用和计入水平船碰力作用的两种情况,进行三维数值模拟计算。基于沉井基础的位移、基底土应力以及地基的塑性区分布规律,研究了船碰力对水中沉井基础承载性能的影响。并将数值模拟计算结果（仅考虑竖向设计荷载作用沉降为4.5cm,当同时计入水平船碰力作用时沉降为6.0cm）与现场实测的基础沉降位移（5.1cm～6.7cm）进行对比,验证了数值模拟的结果。（3）基于由模型试验得到的20年一遇和300年一遇的洪水冲刷坑形态,建立了FLAC3D数值计算模型。将冲刷土体过程看作开挖土体的过程进行模拟计算,给出在冲刷边界面上由于土体初始应力释放引起增量形式的等效结点荷载。通过数值计算的方法得到20年一遇的冲刷下基础的沉降位移为6.14cm,300年一遇的冲刷下基础沉降位移为5.74cm,探讨了局部冲刷对水中沉井基础承载性能的影响。（4）以泰州大桥中塔沉井基础为研究对象,分别针对不考虑冲刷和考虑冲刷两种情况,采用超载的方式,基于数值模拟的结果,结合中塔沉井基础的变形控制要求,研究中塔沉井基础的变形随竖向荷载超载系数的变化情况,最终得到不考虑冲刷作用时沉井基础的超载安全度为2.56,考虑20年一遇的洪水冲刷下沉井基础的超载安全度为2.10,考虑300年一遇的洪水冲刷下沉井基础的超载安全度为2.04,进而探讨了局部冲刷对水中沉井基础超载安全度的影响。

关键词：悬索桥沉井基础局部冲刷承载性能分层总和法超载安全度

稀土掺杂NaYF4的合成、表面修饰及生物应用研究

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稀土掺杂NaYF4的合成、表面修饰及生物应用研究

作者：邵帅长春理工大学

学位级别：硕士

以NaYF为主体的镧系掺杂上转换纳米材料,具有多色发射、反斯托克斯位移大、细胞毒性低、光稳定性好、组织穿透能力深、背景荧光小等优点,在生物传感、标记、成像和治疗等方面具有潜在的医学应用价值。但是,由于材料表面疏水性使其生物... 详细信息

以NaYF为主体的镧系掺杂上转换纳米材料,具有多色发射、反斯托克斯位移大、细胞毒性低、光稳定性好、组织穿透能力深、背景荧光小等优点,在生物传感、标记、成像和治疗等方面具有潜在的医学应用价值。但是,由于材料表面疏水性使其生物领域的应用受限。基于此,本研究设计合成了大孔径介孔二氧化硅包覆上转换纳米粒子(UCS),并进一步负载双羧基顺铂(DSP)和毒性蛋白核糖核酸酶A(RNase A),从而构建了纳米药物传送载体(UCS-Pt-RNase A),研究了其体内和体外核磁和上转换荧光成像及医学抗肿瘤方面的应用。利用高温热分解法合成了核壳结构的2%Er,20%Yb:NaYF@NaGdF(UCNPS@NaGdF)上转换纳米粒子,并测试了其结构、粒子尺寸和形貌,得出UCNPS@NaGdF晶格间距为0.52 nm,粒径为50 nm左右,是由多晶畴构成的均一、单分散的核壳结构的纳米粒子。利用表面烷基化法,合成了大孔径介孔二氧化硅包覆上转换纳米粒子UCS。并对其进行形貌表征和性能分析,得出UCS的粒径大小为80 nm左右,平均孔径为3.4 nm,平均孔体积为1.5 c/g,平均比表面积为479.8 m/g,是具有核磁成像功能和上转换荧光性质的形貌均匀、单分散、大孔径介孔复合纳米粒子。利用UCS表面的共价键和静电吸附作用,实现DSP和RNase A的负载,并对其进行负载效率测试,得出Pt和RNase A的平均负载效率分别为2.90%和15.75%。利用UCS-Pt-RNase A作为纳米药物传送载体,通过细胞对其内吞作用,实现药物在细胞内传递。在药物的协同作用下,破坏癌细胞中的DNA和RNA结构,诱导肝癌细胞凋亡,从而抑制肿瘤细胞的生长。与此同时,在980 nm近红外光照射下可以实现上转换荧光体内/体外成像,并与核磁共振成像相结合实现双模式成像。最后,将UCS-Pt-RNasae A纳米药物载体应用到活体小鼠肿瘤模型中,通过药物协同作用实现了抗肿瘤治疗和双模式成像一体化的治疗和诊断体系,并取得了良好的抗肿瘤效果,有望应用于医学抗肿瘤生长和诊疗中。

关键词： UCNPS@NaGdF4 大孔径二氧化硅双模式成像双药物传递载体抗肿瘤

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基于CUDA的符号回归算法并行设计与实现

基于CUDA的符号回归算法并行设计与实现

作者：邵帅西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息存储的急剧增长，人们迫切需要从海量数据中提取有用的信息与知识，并将获取的有用经验广泛用于商务管理、生产控制、市场分析、工程设计和科学探索等。而符号回归算法则是数据挖掘在科学计算领域的一个重要研究方向与课题。简... 详细信息

随着信息存储的急剧增长，人们迫切需要从海量数据中提取有用的信息与知识，并将获取的有用经验广泛用于商务管理、生产控制、市场分析、工程设计和科学探索等。而符号回归算法则是数据挖掘在科学计算领域的一个重要研究方向与课题。简单地说，符号回归即是在一组大量的相关变量的数据样本中，搜索出一个符号形式的数学公式，来以指定的精度拟合数据。目前解决该问题的方法多是基于遗传规划算法来实现的，但由于其编码的复杂性与变异过程的不易操作性，本文采用基于基因表达式程序设计(GEP)的新型进化算法，它结合了遗传算法定长线性编码方式与遗传规划算法易于表达复杂结构的优势，使得其在实际应用尤其是符号回归问题上表现的相当出色。为了改进传统GEP算法的性能与精度，本文选用GPU作为并行计算平台，使用Nvidia公司推出的统一计算设备架构CUDA这一编程模型，将GEP遗传算法中计算量最大的适应度值求解过程放在GPU上并行处理，充分发挥了GPU的计算性能，并得到了满意的加速效果。而在算法正确性方面，本文在个体的进化算法过程中融入了本地搜索算法，最小二乘方法(MLS)，旨在个体每次进化出固定结构后，不断地优化常系数，使其最大精度的满足实验样本数据，从而改善每个染色体的适应度值。本文实验部分，选取了30组从国外文献中摘取出来的，具有代表意义的实验样例，分别从算法性能与成功率两方面进行实验。在速度对比实验中，基于CUDA的符号回归算法性能相对于串行程序能够达到250倍的加速比;而在搜索结果正确率比对实验中，嵌入MLS常系数生成算法的符号回归算法，无论在最优残差还是在平均残差的参量上都要优于其他几种常系数生成算法，进化搜索出来的公式能够更精确的拟合实验样本数据。

关键词：符号回归基因表达式编程 CUDA GPU 最小二乘法

平面S波在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量传输特性

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岩石力学与工程学报 2023年第4期42卷 976-992页

作者：蒋汇鹏马强邵生俊邵帅青海大学土木工程学院青海西宁810016 西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

基于冻结饱和多孔介质与单相弹性介质中弹性波的传播理论,研究平面S波入射在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量传输问题。根据分界面上的边界条件和利用Helmholtz矢量分解定理,推导获得透反射振幅比和能量率的解析表达式。通过数值... 详细信息

基于冻结饱和多孔介质与单相弹性介质中弹性波的传播理论,研究平面S波入射在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量传输问题。根据分界面上的边界条件和利用Helmholtz矢量分解定理,推导获得透反射振幅比和能量率的解析表达式。通过数值分析研究S波入射在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量率与入射角度、入射频率、胶结参数、孔隙率、饱和度以及接触参数的关系。研究结果表明:随入射角度的增加将引起透射P1,P2,P3,S1和S2波的能量率增大,当达到临界角时反射P波消失以及透射P1,S1波出现明显的脉冲。透射波间的能量相互作用率仅随饱和度的增加而减小,受其余参数的增加而增大。透射S1波的能量率占各透反射波能量率之和的90%以上,各类参数的增大均引起透射S1波能量率的增大。此外入射频率、胶结参数、孔隙率和接触参数的变化对能量比例系数均有显著影响。

关键词：土力学饱和冻土波的传播透反射振幅比透反射能量率