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结构失效概率分析的球层抽样方法

西南交通大学学报 2024年第3期59卷 691-699页

作者：白冰交通运输部公路科学研究所北京100088

传统Monte Carlo抽样方法应用于小失效概率等复杂可靠度问题时,存在效率低下、精度有限等不足,针对这一问题提出一种球层抽样分析方法.首先,通过分离距离与方向参量,对标准正态随机向量进行重构,并验证其标准正态性与相互独立性;然后,... 详细信息

传统Monte Carlo抽样方法应用于小失效概率等复杂可靠度问题时,存在效率低下、精度有限等不足,针对这一问题提出一种球层抽样分析方法.首先,通过分离距离与方向参量,对标准正态随机向量进行重构,并验证其标准正态性与相互独立性;然后,采用分层抽样策略,将半径大于一阶可靠度指标外的正态空间划分为多个球层,进而利用所重构的向量逐层进行抽样,并结合全概率公式,形成估计结构失效概率的球层抽样算法;最后,通过对3个典型算例进行对比分析,验证算法性能.分析表明:所提出算法具有较高的抽样效率与收敛性能,算例计算结果误差在3%以内;与其他算法相比,其估计方差更小,且可有效解决多设计验算点等复杂可靠度问题;算法在抽样效率、适用范围以及稳定性等方面具有优势,更适用于实际复杂结构可靠度的求解分析.

关键词：结构失效概率抽样方法变量构造球层子区域条件概率抽样

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导电沥青混凝土研究进展

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 1-21页

作者：王壮冯振刚姚冬冬崔奇沈若廷李新军长安大学公路学院西安710064 吉林省交通科学研究所长春130012

为厘清国内外导电沥青混凝土技术的研究进展,系统梳理了导电材料的分类及其在导电沥青混凝土中的应用现状,分析了不同类型导电沥青混凝土的导电性能和路用性能,论述了导电沥青混凝土的作用机理(导电机理、压阻机理和电热机理),探讨了导... 详细信息

为厘清国内外导电沥青混凝土技术的研究进展,系统梳理了导电材料的分类及其在导电沥青混凝土中的应用现状,分析了不同类型导电沥青混凝土的导电性能和路用性能,论述了导电沥青混凝土的作用机理(导电机理、压阻机理和电热机理),探讨了导电沥青混凝土自诊断、自感知、感应加热自愈合、融雪化冰等功能特性,介绍了其在实际工程中的应用现状,并对导电沥青混凝土的未来发展方向进行了展望。

关键词：道路工程导电沥青混凝土导电材料导电性能机理功能特性

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沥青胶结料应变延迟恢复特性的动态剪切流变试验表征

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材料导报 2024年第4期38卷 88-94页

作者：兰添晖刘旭贾存兴王凌一张军朝马国伟张默河北工业大学土木与交通学院天津300401 交通运输部公路科学研究所北京100088 河北省高速公路京雄筹建处河北保定071799

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvi... 详细信息

沥青胶结料在中、高温条件下的变形恢复特性直接影响沥青混合料的抗车辙性能。传统的经验指标(针入度、软化点等)以及一些基于复数模量的力学性能指标在表征沥青的应变延迟恢复特性方面存在不足。本工作基于串联Maxwell模型和并联Kelvin模型所描述的力学行为差异及粘弹性力学参数的频率响应特征,提出了采用相位角频域曲线的斜率来表征沥青胶结料应变延迟恢复特性的方法。本研究综合分析了三种不同针入度水平的基质沥青和两种SBS改性沥青在30~70℃下的复数模量和相位角参数,发现相位角频域主曲线相比复数模量主曲线可以更清晰地反映不同类型沥青胶结料的粘弹力学特性差异。试验结果表明,SBS改性沥青的相位角并非如基质沥青随角频率增加单调降低,而是会在特定的温度、频率区间呈现增长趋势。此规律可用于表征沥青胶结料的应变延迟恢复特性,并用于评价材料在特定温度范围的抗车辙性能。

关键词：道路工程应变延迟恢复动态剪切流变(DSR) 沥青胶结料抗车辙性能

基于环带视觉扫描的墩柱结构表观病害攀爬检测作业机器人系统

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中国公路学报 2024年第2期37卷 40-52页

作者：王会峰杜浩高荣仝亚雄彭璐赵煜黄鹤长安大学电子与控制工程学院陕西西安710064 交通运输部公路科学研究所北京100088 长安大学公路学院陕西西安710064

针对现有爬壁机器人在高墩柱结构表观病害检测过程中存在的局限性,提出了一种基于环带视觉扫描的高墩柱结构表观病害攀爬检测作业机器人系统。首先,根据攀爬作业机器人的功能需求,设计了一种多足协同的攀爬检测作业机器人平台。其可通... 详细信息

针对现有爬壁机器人在高墩柱结构表观病害检测过程中存在的局限性,提出了一种基于环带视觉扫描的高墩柱结构表观病害攀爬检测作业机器人系统。首先,根据攀爬作业机器人的功能需求,设计了一种多足协同的攀爬检测作业机器人平台。其可通过上位机设定机器人作业过程中的运行参数,攀爬过程中利用安装在环形框架上的多个倾角传感器实时采集机器人的姿态信息,并通过所设计的系统算法实时校正其爬行姿态和精度。其次,设计了一种可搭载于作业平台的环形轨道及视觉扫描小车,其可携带工业相机、照明系统和高精度编码器实现对轨道方向的病害视觉扫描。最后,利用所采集的图像进行表观病害识别和测量,并以此为基础实现了表观病害的数字化档案。为测试验证其有效性,利用所搭建的样机,在西安广运桥和淮南寿春桥进行了现场试验,结果表明:本机器人系统可以实现墩柱结构的全域扫描,可以获取墩柱结构表观病害的高精度视觉图像,并能够准确地对其病害进行识别和量化,实现了墩柱结构表观病害的智能检测。

关键词：桥梁工程桥墩表观病害检测环形攀爬作业机器人机器视觉 FPGA 环带视觉扫描

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单组分湿固化型聚氨酯混合料的体积膨胀特性

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 200-207页

作者：徐剑王杰王鹏交通运输部公路科学研究院道路研究中心北京100088

为研究单组分湿固化型聚氨酯混合料的体积膨胀特性,提出了基于游标卡尺的体积膨胀特性表征方法,分析了体积膨胀后的宏微观形貌,研究了不同因素作用下体积膨胀的变化规律,以及体积膨胀对空隙率的影响,并提出了抑制体积膨胀的方法.结果表... 详细信息

为研究单组分湿固化型聚氨酯混合料的体积膨胀特性,提出了基于游标卡尺的体积膨胀特性表征方法,分析了体积膨胀后的宏微观形貌,研究了不同因素作用下体积膨胀的变化规律,以及体积膨胀对空隙率的影响,并提出了抑制体积膨胀的方法.结果表明:聚氨酯混合料会因空隙率较小,致使固化反应产生的二氧化碳气体难以完全逸出,在混合料内部会产生数量较多的宏微观气孔结构,1个马歇尔试样可产生高达1.5 mm的膨胀变形;提高压实温度、采用二次压实或添加氢氧化钙,均会显著降低混合料的体积膨胀,且对路用性能也有一定提升;增大胶石比,混合料的体积膨胀单调递增,空隙率则先减小后增大.为控制体积膨胀,建议压实温度为45~65℃,且胶石比不宜过大,添加氢氧化钙时,其质量分数不宜超过1%.

关键词：聚氨酯混合料体积膨胀压实温度二次压实胶石比氢氧化钙

辽河流域氮素时空分布及其对土地利用和降雨的响应

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环境科学 2024年第4期45卷 2373-2384页

作者：周波李晓光童思陈吕旭波郭朝臣雷坤重庆交通大学河海学院重庆400074 中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨... 详细信息

为了制定更有效的氮污染治理措施,基于辽河流域2016~2022年国控断面水质数据,利用Spearman相关性分析和非线性拟合的分析方法并结合2020年水文气象和土地利用遥感数据,对辽河流域的氮素时空分布特征及其对不同尺度下土地利用类型和降雨的响应进行了研究.结果表明:(1)在时间上,7年来总氮浓度整体呈上升趋势,氨氮浓度呈下降趋势.总氮和氨氮浓度呈明显季节规律,其中总氮浓度在秋冬季节高,在春夏季节低;氨氮浓度在春冬季节高,在夏秋季节低.(2)空间上,总氮浓度呈西高东低分布;氨氮浓度呈中间高四周低分布.汇入支流和上游发源地总氮浓度过高,可能分别是辽河流域西部小凌河流域和饶阳河流域总氮浓度高的原因.(3)农田和城市用地是氮素升高的主要影响因素,森林对氮素具有净化作用.土地结构对总氮在小尺度、枯水有更好的解释能力,而氨氮在大尺度、丰水有更好的解释能力.(4)强降雨发生之后,氮素浓度通常在当天或雨后1~5 d内达到峰值.随着降雨强度的增加,氮素浓度呈现先增加后减少的趋势.

关键词：辽河流域总氮氨氮土地利用强降雨

碳纳米管修饰气体扩散电极高效电化学还原CO_(2)

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 494-499页

作者：钟立阳邓雨荷付乾李俊张亮朱恂廖强重庆大学低品位能源利用及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学工程热物理研究所重庆400030

电化学还原CO_(2)可利用可再生能源实现CO_(2)转化,是实现碳中和目标的重要支撑,但目前其反应器存在法拉第效率较低和槽电压较高等问题,严重制约其发展。本文用碳纳米管修饰催化层从而构建了新型气体扩散电极,研究发现添加碳纳米管后电... 详细信息

电化学还原CO_(2)可利用可再生能源实现CO_(2)转化,是实现碳中和目标的重要支撑,但目前其反应器存在法拉第效率较低和槽电压较高等问题,严重制约其发展。本文用碳纳米管修饰催化层从而构建了新型气体扩散电极,研究发现添加碳纳米管后电极在200 mA·cm^(-2)的电流密度下CO法拉第效率最高可达93%,槽电压仅为-2.42 V,相较未添加碳纳米管的电极法拉第效率提高了13.7%,槽电压降低了240 m V,传荷阻力减小了29.4%。其主要原因是碳纳米管交错所形成的疏水三维骨架网络不仅有利于催化剂颗粒的分散,还有利于催化层孔隙率的提升和CO_(2)传输的增强。

关键词：电化学还原CO_(2) 气体扩散电极流动式反应器碳纳米管

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溶剂气氛调控制备TATB

火炸药学报 2024年第4期47卷 324-333页

作者：蔺楠楠宫正韦承莎睢贺良孙杰中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074

为调控制备不同粒径TATB,提出了一种基于溶剂气氛诱导的试验方法,将纳米TATB暴露在溶剂二甲基亚砜(DMSO)气氛中,利用溶剂气氛诱导控制TATB粒子成长;利用场发射扫描电子显微镜观察了制备的TATB晶体形貌;利用拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变... 详细信息

为调控制备不同粒径TATB,提出了一种基于溶剂气氛诱导的试验方法,将纳米TATB暴露在溶剂二甲基亚砜(DMSO)气氛中,利用溶剂气氛诱导控制TATB粒子成长;利用场发射扫描电子显微镜观察了制备的TATB晶体形貌;利用拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变换红外光谱仪测量了TATB的特征峰变化;利用差示扫描量热-热重联用仪(TG-DSC)分析了TATB的热分解性能;研究了溶剂气氛、试验温度以及反应时间对TATB粒径形貌的影响。结果表明,溶剂气氛试验法可诱导纳米TATB生长,调控微观形貌,制备出粒径范围1~17μm的TATB;同时,溶剂气氛试验法制备TATB残余溶剂脱附量较小,仅为4.7mg/g,同溶剂重结晶法制备TATB相比,约为其残余溶剂脱附量的1/21;试验温度和溶剂溶解度是调控纳米TATB晶体生长的两个关键控制条件,通过调控试验温度和溶剂溶解度,可实现TATB粒径的控制生长;拉曼光谱结果显示TATB物相结构未发生变化;热分解结果表明随着TATB平均粒径从3μm增至17μm,其对应的热分解表观活化能E_(a)从208.366kJ/mol增至211.753kJ/mol。

关键词：物理化学纳米TATB 溶剂气氛诱导 DMSO 微结构粒径调控

基于RF建立的双层桥墩矢量式损伤极限状态能力模型

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 658-667页

作者：郭威佐王克海东南大学交通学院南京211189 交通运输部公路科学研究院北京100088

为了确定双层桥墩的抗震能力,基于随机森林(RF)算法构建了双层桥墩的矢量式损伤极限状态能力模型.将地震动激励角视作为一个符合均匀分布的随机变量,通过大量推倒(Pushover)分析构建双层桥墩的能力样本数据库,以训练其能力值预测模型,... 详细信息

为了确定双层桥墩的抗震能力,基于随机森林(RF)算法构建了双层桥墩的矢量式损伤极限状态能力模型.将地震动激励角视作为一个符合均匀分布的随机变量,通过大量推倒(Pushover)分析构建双层桥墩的能力样本数据库,以训练其能力值预测模型,并利用SHAP进行特征重要性分析.结果表明:双层桥墩的能力阈值不服从对数正态分布,且分布参数明显不同于以往研究的建议值;矢量式损伤极限状态能力模型能有效识别双层桥墩能力的分层现象,决定系数R^(2)>0.95,具有良好的预测性;地震动激励角显著影响双层桥墩的抗震能力.相比于上层墩柱,双层桥墩严重损伤极限状态的目标值更容易受到下层墩柱特征参数的影响,可适当关注下层墩柱属性以增强双层桥墩整体的抗震性能.

关键词：桥梁工程双层桥墩地震动激励角随机森林(RF) 可解释性