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3D打印混凝土弯曲疲劳性能研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：杜仕朝康春霞邬晓光刘仲洋北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室交通运输部公路科学研究院长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室河北建筑工程学院经济管理学院河北建筑工程学院土木工程学院

为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能，通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验，分析不同钢纤维体积率ρf和纤维长度lf对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律，基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式，提出不同失效... 详细信息

为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能，通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验，分析不同钢纤维体积率ρf和纤维长度lf对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律，基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式，提出不同失效概率下的疲劳方程lg S=lg a-b lg N，并进一步分析钢纤维ρflf/df对构件疲劳性能的影响规律。研究结果表明：3D打印混凝土构件疲劳破坏实际是钢纤维发挥阻裂作用的过程，在裂缝产生、扩展、收缩、再扩展、再收缩直至破坏的过程中，裂缝的宽度、长度和深度一直在发生变化，从宏观角度是材料强度和弹性模量不断下降的过程，而微观角度是材料内部组织结构不断劣化的过程；3D打印构件中掺入的钢纤维能够有效阻止横向裂缝的产生和扩展，显著提升混凝土构件的抗弯拉强度、阻裂能力和耐疲劳性能，使其破坏形式由突然脆性破坏过渡为具有韧性的塑性破坏；钢纤维ρflf/df是影响构件抗弯拉疲劳性能的重要因素，在相同的应力比S=0.65作用下钢纤维ρflf/df由0.00增至0.60时构件疲劳次数N提高了252%，相同的疲劳次数N=106作用下钢纤维ρflf/df由0增至0.60时应力比提高了9.15%;3D打印混凝土试件中钢纤维体积率ρf比钢纤维长度lf对疲劳性能的影响程度更明显。研究结果为进一步推动3D打印技术在道路、桥梁等基础设施领域的应用、促进交通行业智能化、工业化发展具有重要意义。

关键词： 3D打印试件弯曲疲劳性能 Weibull分布钢纤维塑性破坏

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风险中性下降水指数测度及其衍生品定价研究

系统工程理论与实践 2024年

作者：贝泓涵胡敬怡杨婉玉盖兆亿大连海事大学航运经济与管理学院上海大学管理学院

随着气候变化加剧和极端降水天气事件频发，如何有效降低降水不确定性带来的风险损失成为我国经济社会发展亟待解决的难题. 本文构建了 “马尔可夫-耿贝尔” 降水指数测度理论模型，结合风险中性理论提出降水指数衍生品定价方法，并... 详细信息

随着气候变化加剧和极端降水天气事件频发，如何有效降低降水不确定性带来的风险损失成为我国经济社会发展亟待解决的难题. 本文构建了 “马尔可夫-耿贝尔” 降水指数测度理论模型，结合风险中性理论提出降水指数衍生品定价方法，并利用我国河南省郑州市、江苏省徐州市等地区的日度降水数据对模型进行验证分析. 结果表明，本文提出的降水指数测度方法在灵活度、季节特性捕捉等方面具有明显优势; 基于风险中性的降水衍生品定价模型，可以通过风险中性处理机制得到更加集中和稳定的定价结果，显著提升定价精确度. 本文研究成果不仅为降水指数测度及其衍生品的应用提供了新思路，而且为有效对冲降水不确定性风险提供了理论和实践指导.

关键词：天气衍生品降水指数衍生品风险中性定价降水测度模型

对旋轴流通风机叶轮内能量传递过程与演变特性

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煤炭科学技术 2024年

作者：陈永平刘荣华陈世强刘东李洋溢王潇广西交通设计集团有限公司贵州中烟工业有限责任公司湖南科技大学资源环境与安全工程学院广西交通投资集团有限公司桂林航天工业学院能源与建筑环境学院

叶轮旋转将能量传递给风流，如何实现能量高效转化是工程领域内关键问题，掌握叶轮内能量传递过程是实现能量高效转化的前提与基础。为明确通风机叶轮内能量传递机理，以对旋轴流通风机为研究对象，采用数值模拟和实验方法获得了叶轮内... 详细信息

叶轮旋转将能量传递给风流，如何实现能量高效转化是工程领域内关键问题，掌握叶轮内能量传递过程是实现能量高效转化的前提与基础。为明确通风机叶轮内能量传递机理，以对旋轴流通风机为研究对象，采用数值模拟和实验方法获得了叶轮内部流场。基于叶轮机械能量转换理论，探明了叶轮内风流流动角、轴向速度和叶轮局部理论全压升等参数演变规律，揭示了叶轮内能量演变特性和流动损失过程。结果表明，当流量大于0.7QBEP时，前级叶轮效率明显高于后级，在最高效率工况，两级叶轮效率差值约26.5%，当流量等于1.22QBEP时，效率差值高达66.6%，表明后级叶轮效率偏低是导致通风机整机效率降低的主因；在流动方向(STL)，后级叶轮流动损失集中在STL=0.0～0.3内，降低该区域的流动损失是提升后级叶轮效率的关键；实际风流全压升曲线驼峰特性是叶轮理论全压升和流动损失共同作用的结果，但主要与前级叶轮出口和后级叶轮入口理论全压有关；流动角在叶展方向(SPN)急剧减小或增大将引起轴向速度显著减小，进而导致前级叶轮进出口和后级叶轮进口在SPN=0.8～1.0内产生回流，最终影响叶轮内理论全压升的大小，因此流动角和轴向速度共同作用并改变叶轮内能量演变规律；两级叶轮局部理论全压升均在叶轮中部区域获得较大提升，而在叶轮进出口区域变化甚微，局部理论全压升增长率是决定叶轮理论全压升大小的关键因素。

关键词：对旋轴流通风机能量传递过程能量转换理论流动角局部理论全压升流动损失

不同建筑固废再生骨料取代率下粗粒土填料永久变形特性及安定行为研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1008-1022页

作者：肖源杰王政 AMINU Umar Faruk 王萌李昀博孔坤锋陈宇亮周震李志勇中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410075 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 湖南省交通科学研究院有限公司湖南长沙410015 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广东广州510440

为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性,开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验,定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的... 详细信息

为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性,开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验,定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的影响规律。基于半对数坐标下累积塑性应变发展的多阶段特征,分别考虑不同阶段塑性变形累积速率以及相邻两阶段的塑性变形累积速率的差异,提出适用于建筑固废再生骨料路基填料的新型安定行为判定准则。研究结果表明:再生骨料路基填料试样的累积塑性应变随含水率和剪应力比的增大而增大,当再生骨料路基填料试样在剪应力比为0.3和0.5时,抗累积变形性能与天然骨料路基填料试验所得的抗累积变形性能接近,综合考虑抗剪强度和累积塑性变形特性的再生骨料路基填料最优取代率为85%;新安定行为判定准则具有较高的准确性,可为相似路基填料的长期路用性能评定提供理论依据。

关键词：道路工程建筑固废再生骨料永久变形安定行为

臂架起重机标准体系分析及标准国际化实施策略研究

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机械设计与制造 2024年第3期 349-352页

作者：赵溦交通运输部水运科学研究院北京100088

臂架起重机是起重机分类中最重要的类型之一,被广泛应用于港口装卸、水利水电建设、核电建设、设备制造、造船、铁路、建筑、冶金等行业的大型物件吊装作业。我国是臂架起重机制造大国、使用大国和出口大国,了解和掌握中外臂架起重机技... 详细信息

臂架起重机是起重机分类中最重要的类型之一,被广泛应用于港口装卸、水利水电建设、核电建设、设备制造、造船、铁路、建筑、冶金等行业的大型物件吊装作业。我国是臂架起重机制造大国、使用大国和出口大国,了解和掌握中外臂架起重机技术要求和标准体系差异十分重要。在差异分析的基础上,重点梳理与研究了国际标准体系的缺失项,并结合臂架起重机标准化工作实际情况,提出了包含开展系统性调研、持续跟踪中外标准技术内容、建立标准研究平台、推进重点项目国家标准制定和国家标准英文版翻译工作、加强专业人才培养、增强国际合作在内的六项标准国际化实施策略。

关键词：臂架起重机技术要求标准体系国际化

透水型建筑固废再生水稳材料疲劳性能试验及预测模型

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：杨涛肖源杰陈宇亮李昀博何庆宇周震李鼎硕湖南省交通科学研究院有限公司广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司中南大学土木工程学院重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学)

为探讨建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的应用和耐久性强化问题，以建筑固废再生骨料部分替代天然碎石制备透水型再生水泥稳定碎石试样，开展无侧限抗压和四点弯曲疲劳试验；基于能量理论分析透水型再生水泥稳定... 详细信息

为探讨建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的应用和耐久性强化问题，以建筑固废再生骨料部分替代天然碎石制备透水型再生水泥稳定碎石试样，开展无侧限抗压和四点弯曲疲劳试验；基于能量理论分析透水型再生水泥稳定碎石材料在疲劳加载过程中的耗散能变化规律，并建立基于耗散能的疲劳损伤预估模型，进而分析透水型建筑固废再生水稳碎石材料的疲劳损伤演化规律。研究结果表明：透水型建筑固废再生水稳碎石材料其抗压强度和渗透系数满足我国大多数公路基层的使用要求；试样累积耗散能随疲劳应力加载峰值的上升呈指数级增长，并且单次疲劳应力加卸载循环中产生的耗散能量与疲劳应力比具有较强关联，疲劳应力比为0.75和0.85的试样在每个疲劳加载循环中的耗散能相较于0.55的试样整体分别提高了50%和200%；随着试样中再生骨料占比的提升，试样在单次加载中产生的耗散能降低，试样疲劳损伤变量和疲劳损伤相对变化速率均有不同程度的增大；基于疲劳应力峰值和损伤演化规律提出的疲劳寿命预测模型可较好地预估不同疲劳应力水平下材料的疲劳寿命。研究结果可为建筑固体废弃物再生骨料在透水型公路水泥稳定碎石基层中的高效应用及长期服役性能提升提供理论依据和技术参考。

关键词：透水型基层建筑固废再生水泥稳定材料疲劳损伤疲劳寿命

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半挂液罐车弯道安全车速优化控制

科学技术与工程 2024年第14期24卷 6063-6071页

作者：姜慧夫秦箫周炜交通运输部公路科学研究院汽车运输研究中心北京100088

为降低半挂液罐车驶过弯道路段过程中的侧翻事故风险,提出了基于最优控制的半挂液罐车弯道安全车速优化控制方法。该控制方法以侧翻事故防控为优先目标,以高效通行为辅助目标,帮助半挂液罐车在驶向弯道时提前获得无横向失稳隐患的最优... 详细信息

为降低半挂液罐车驶过弯道路段过程中的侧翻事故风险,提出了基于最优控制的半挂液罐车弯道安全车速优化控制方法。该控制方法以侧翻事故防控为优先目标,以高效通行为辅助目标,帮助半挂液罐车在驶向弯道时提前获得无横向失稳隐患的最优车速控制方案,实现“预防式”的车辆主动安全控制。同时为提高控制方案有效性,利用正弦波动方程拟合罐内液体纵向转移过程,结合基于改进准静态法的罐内液体横向偏移规律,构建了具有纵横双维度描述能力的罐内液体晃动模型,提高了最优控制问题成本函数中半挂液罐车横向稳态表征指标的准确性。仿真结果表明:受控半挂液罐车驶过弯道过程中的瞬时横向载荷转移率始终处于[-0.7,0.7]的安全范围内;不同弯道半径下车辆瞬时横向载荷转移率均有下降,且在弯道半径61 m时降幅最大;受控半挂液罐车最大瞬时横向载荷转移率最大降幅达到0.07;车速控制对道路通行效率的负面影响较小。该控制方法帮助半挂液罐车避免侧翻事故,适用于多种不同半径的弯道路段。

关键词：半挂液罐车弯道路段液体晃动侧翻事故防控最优控制

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钢板-UHPC组合腹板抗剪性能试验研究

中国公路学报 2024年

作者：邵旭东刘淦李盼盼涂磊湖南大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室湖南大学土木工程学院

为了研究钢内芯-UHPC组合箱梁的抗剪性能，通过3点加载的方式对5个钢板-UHPC组合腹板试件进行试验测试，采用DIC对试件的裂纹演变全过程进行观测，分析了配箍率和钢腹板高度占比对组合腹板抗剪性能的影响。试验结果表明：纯UHPC腹板、半... 详细信息

为了研究钢内芯-UHPC组合箱梁的抗剪性能，通过3点加载的方式对5个钢板-UHPC组合腹板试件进行试验测试，采用DIC对试件的裂纹演变全过程进行观测，分析了配箍率和钢腹板高度占比对组合腹板抗剪性能的影响。试验结果表明：纯UHPC腹板、半钢+UHPC组合腹板、全钢+UHPC组合腹板发生剪切破坏，配箍筋UHPC腹板、全钢+配箍UHPC组合腹板发生弯曲破坏；钢腹板高度占比的提高对钢板-UHPC组合腹板剪切性能有着显著影响，当钢腹板高度从0分别增加到300mm和600mm时，组合腹板的极限承载力分别提升了9.3%，57.6%；增配箍筋能够有效抑制腹板斜裂缝的发展，使组合腹板的破坏模式从剪切破坏向弯曲破坏转变。基于材料力学理论，提出了钢板-UHPC组合腹板开裂荷载的计算方法，所得计算值与试验值相对误差的平均值在6%以内。基于法国规范计算的剪切破坏组合腹板抗剪承载力与试验值相对误差为3%-13%。研究结果可为钢内芯-UHPC组合箱梁的设计与工程应用提供参考。

关键词：桥梁工程钢内芯-UHPC组合箱梁钢板-UHPC组合腹板试验研究超高性能混凝土抗剪性能

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基于车联网大数据的重型货车载重估计方法

北京理工大学学报 2024年第7期44卷 712-721页

作者：李彬金昊宁宋瑞靳廉洁长安大学汽车学院陕西西安　710018 长安大学都柏林国际交通学院陕西西安　710018 交通运输部规划研究院北京　100028

针对当前货车载重计算方法普遍存在的成本高昂及泛化性能不明确的问题，提出一种创新的重型货车载重估计方法，方法融合了车辆行驶动力学理论与机器学习算法，通过有监督学习，利用高速通行大数据对模型进行训练与验证. 首先采用聚类分... 详细信息

针对当前货车载重计算方法普遍存在的成本高昂及泛化性能不明确的问题，提出一种创新的重型货车载重估计方法，方法融合了车辆行驶动力学理论与机器学习算法，通过有监督学习，利用高速通行大数据对模型进行训练与验证. 首先采用聚类分析，确定车辆空、半、满载判断阈值，为后续的计算提供了重要依据. 随后，利用随机森林算法训练分类模型，用以判断车辆在一段行驶过程中的基本载重情况. 在此基础上，进一步在车辆行驶数据中筛选出稳定行驶的小片段，根据车辆系统动力学理论，对这些小片段车重进行计算. 最后，根据载重状态的判断结果，对小片段车重结果进行筛选与计算，得到最终车辆载重计算结果. 研究表明，在高速通行大数据的验证下，该方法对于空载及满载状态下趟次车重计算结果的整体平均绝对百分比误差(mean absolute percent error，MAPE)均可控制在10%以内，展现了较高的准确性. 相比于现有技术，由于该方法无需安装额外传感器，对数据采集、存储、运算设备的要求也相对较低，因此在成本方面具有显著优势. 在交通监管、物流运输、基于大数据的产品开发方面具有快速广泛推广的潜力.

关键词：交通工程货车载重估计随机森林车联网数据贝叶斯优化