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高速列车行驶速度对隧道壁面气动压力影响的数值模拟

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科学技术与工程 2024年第4期24卷 1635-1644页

作者：苗宝栋王琛杜建明张翾吕竟铭中国交建总承包经营分公司北京100088 交通运输部公路科学研究所桥梁隧道研究中心北京100088

壁面气动压力长期循环作用是高速铁路隧道衬砌掉块的重要诱因,为研究高速列车行驶速度对壁面气动压力基本特征的影响规律,采用三维数值仿真模拟对隧道典型位置(入口段、洞身段以及出口段)壁面气动压力进行研究。结果表明:列车车头经过... 详细信息

壁面气动压力长期循环作用是高速铁路隧道衬砌掉块的重要诱因,为研究高速列车行驶速度对壁面气动压力基本特征的影响规律,采用三维数值仿真模拟对隧道典型位置(入口段、洞身段以及出口段)壁面气动压力进行研究。结果表明:列车车头经过使得监测横断面气动压力差异性增强,表现出显著的三维特征。隧道入口段气动压力三维特征主要受压缩空气所占体积大小以及与隧道入口之间距离的影响,气动压力三维特征随着进入隧道入口距离的增加而减弱,并逐渐向一维特征转变。列车车头驶入隧道入口后,车尾驶出隧道出口前,洞身段不同测点位置的气动压力正峰值主要受车头进入隧道入口诱发压缩波的影响,纵轴中断面测点气动压力负峰值与峰峰值大于洞口段。车尾驶出隧道出口后,出口段测点气动压力负峰值大于入口段,正峰值小于入口段。隧道出口段气动压力三维特征与入口段相似,但列车行驶速度以及测点与隧道出口之间距离对气动压力三维特征的影响机制更为复杂。

关键词：高速列车行驶速度气动压力数值模拟

知识-数据驱动的沉管隧道接头安全状态分析方法

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隧道建设(中英文) 2024年

作者：丁浩周陈一郭鸿雁周云腾招商局重庆交通科研设计院有限公司公路隧道国家工程研究中心

为解决沉管隧道接头薄弱环节安全状态不断演变且难以直接感知的技术难点，本文以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程背景，通过分析既有监测数据，总结了管节接头的变形模式，揭示了管节接头张合变形与结构温度的强相关性，明确了潮位变化对... 详细信息

为解决沉管隧道接头薄弱环节安全状态不断演变且难以直接感知的技术难点，本文以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程背景，通过分析既有监测数据，总结了管节接头的变形模式，揭示了管节接头张合变形与结构温度的强相关性，明确了潮位变化对接头剪切变形的显著影响。在此基础上提出了一种知识-数据驱动的沉管隧道接头变形快速推演方法：通过建立沉管隧道精细化有限元模型，开展海量典型变形模式下力学行为分析，构建沉管隧道变形服役行为数据集；利用BP神经网络，建立了基于仿真接头服役行为特征的沉管隧道接头全断面变形推演模型，实现了基于有限实测数据的接头全断面变形快速重构。该方法在港珠澳大桥沉管隧道的现场管养中得到成果应用，以2023年台风“苏拉”为例，基于台风登陆过程中接头的局部位移实测数据，推演了接头剪力键及止水带关键点位处管节接头的变形情况，结果表明，该沉管隧道接头系统整体受台风影响较小。所提出的分析方法能够一定程度上替代复杂、耗时的仿真分析，弥补沉管隧道接头薄弱环节的感知空白，提升实测数据对沉管隧道结构状态评估的指导意义。

关键词：知识-数据驱动沉管隧道管节接头安全状态仿真分析神经网络

Aspha-Min沸石对SBS改性沥青-填料交互作用的影响

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建筑材料学报 2024年第2期27卷 181-188页

作者：刘宁刘黎萍黄颂昌陆青清程志强同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 交通运输部公路科学研究所道路结构与材料交通行业重点实验室(北京) 北京100088 上海公路桥梁(集团)有限公司上海200082 上海绿色路面材料工程技术研究中心上海200082

沸石作为制备泡沫沥青温拌混合料的发泡剂,其释放的沸石水和残留的沸石矿物对沥青-填料交互作用有着不同影响.通过流变学试验,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青及其胶浆流变特性的影响.试验发现,在沥青或胶浆中添加沸石或沸... 详细信息

沸石作为制备泡沫沥青温拌混合料的发泡剂,其释放的沸石水和残留的沸石矿物对沥青-填料交互作用有着不同影响.通过流变学试验,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青及其胶浆流变特性的影响.试验发现,在沥青或胶浆中添加沸石或沸石矿物可使其弹性增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.进一步,利用基于流变特性的交互作用评价指标[η]、Palierne-C-G*和Luis Ibrarra-A-δ,研究了沸石、沸石矿物和沸石水对SBS改性沥青-填料交互作用的影响.研究表明,胶浆中添加沸石或沸石矿物可使沥青-填料交互作用增大,且随其掺量的增加而增大,沸石水则与之相反.

关键词： SBS改性沥青沸石流变特性沥青-填料交互作用

自然老化服役后板式橡胶支座摩擦滑移性能试验研究

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桥梁建设 2024年第3期54卷 31-38页

作者：贾俊峰顾冉星程寿山樊平李茂昌北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 交通运输部公路科学研究所桥梁隧道研究中心北京100088 山东省淄博市公用事业服务中心山东淄博255090

为了解自然老化服役后板式橡胶支座的摩擦滑移性能,取实际桥梁中服役10年的7个板式橡胶支座进行摩擦滑移试验,分析不同竖向压应力下支座摩擦滑移规律,研究自然老化板式橡胶支座的水平弹性刚度、摩擦系数及耗能能力等,并对比人工热老化... 详细信息

为了解自然老化服役后板式橡胶支座的摩擦滑移性能,取实际桥梁中服役10年的7个板式橡胶支座进行摩擦滑移试验,分析不同竖向压应力下支座摩擦滑移规律,研究自然老化板式橡胶支座的水平弹性刚度、摩擦系数及耗能能力等,并对比人工热老化支座的相关性能。结果表明:相同服役年限的自然老化板式橡胶支座老化程度并不相同;自然老化板式橡胶支座摩擦系数随着竖向压应力的增大而减小,水平弹性刚度随着竖向压应力的增大而增大;压剪作用对老化板式橡胶支座的耗能能力影响较小,但需要注意累积的摩擦滑移会使支座耗能能力降低。自然老化板式橡胶支座(试验值)相较于未老化支座(理论值)的表面摩擦系数有所降低,但水平弹性刚度明显增大;自然老化板式橡胶支座水平弹性刚度增大幅度远高于人工热老化的板式橡胶支座,人工热老化研究严重低估了自然老化对板式橡胶支座的危害。

关键词：板式橡胶支座自然老化水平弹性刚度摩擦系数耗能能力摩擦滑移试验

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寒区特长隧道斜井对隧道内温度影响实测研究

铁道工程学报 2024年第1期41卷 67-75页

作者：刘杰朱小明李晓民张坤樊江曹贵穆彦虎郑波甘肃省公路交通建设集团有限公司兰州730000 甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司兰州730030 西北民族大学兰州730124 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730030 中铁西南科学研究院有限公司成都611731

研究目的:寒区隧道内温度分布是保温设计和冻害防治的关键和前提,其影响因素可归纳为三类,即环境气象、工程结构以及交通因素。相较于环境气象和交通因素,目前针对工程因素,尤其特长隧道通风设施对隧道内温度分布影响的研究不足。结合... 详细信息

研究目的:寒区隧道内温度分布是保温设计和冻害防治的关键和前提,其影响因素可归纳为三类,即环境气象、工程结构以及交通因素。相较于环境气象和交通因素,目前针对工程因素,尤其特长隧道通风设施对隧道内温度分布影响的研究不足。结合青藏高原东南缘某高速公路特长隧道,系统开展了隧址区环境气象与不同建设阶段隧道内气温的空间分布与季节变化的连续观测,重点论述了通风斜井对隧道内温度环境的影响。研究结论:(1)隧道贯通前,洞内通风差,环境气温对隧道内温度的影响进深为300~400 m,隧道洞口段气温年平均值和振幅随进深增加呈指数形式增加和减小;(2)隧道开挖至斜井并与其连通后,在烟囱效应作用下,冷季时自进口至斜井形成稳定的单向风,洞内气温基本呈线性分布,梯度约为0.5℃/100 m;(3)隧道贯通后,冷季时斜井烟囱效应引发隧道内形成稳定的自进口、出口至斜井的双向通风,洞内温度呈现基本以斜井为中心的对称分布,全隧道范围内出现显著负温;(4)通风斜井对隧道内温度分布规律及负温段长度均有显著的影响,在寒区隧道保温设防和冻害防治中应予以考虑。

关键词：寒区隧道通风斜井温度分布烟囱效应现场监测

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基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机模型

哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 56-67页

作者：贺敏梁鹏刘玖贤杨凡刘杰长安大学公路学院西安710064 公路大型结构安全教育部工程研究中心(长安大学) 西安710064

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引... 详细信息

为准确模拟桥址随机车流荷载,提出基于可变元胞与跟驰理论的元胞自动机(cellular automata,CA)模型。首先,重新定义元胞构成,提出以车辆为核心的动态可变元胞,并将精确的轴间距和轴重信息融入车辆元胞,实现车辆荷载的精确模拟;然后,引入跟驰理论,提出基于跟驰理论的状态演化规则,推导每辆车的专有加速度,实现车辆微观交互的模拟;最后,提出基于实测动态称重系统(weigh in motion,WIM)数据的发车规则,依据WIM数据,重构任意时段的实际车队,并建立基于车头时距的发车规则,重现车辆通过WIM时的运动状态。基于所提出的发车规则和动态演化规则,实现车辆从进入道路到驶离道路全过程时空位置的准确模拟,结合融入精确轴载的车辆元胞,实现随机车流荷载的模拟。基于实测WIM数据验证所提模型的可行性和先进性。结果表明:可变元胞可以精确模拟车辆荷载;提出的状态演化规则可以根据不同车辆的运动状态计算得到每辆车的专属加速度,准确模拟每辆车在自由行驶和跟驰行驶时的不同运动状态;新发车规则可以重构任意时段的实测车队,结合新状态演化规则,可以实现桥址任意时段随机车流的模拟。结合精细化车辆荷载模拟和合理的车流模拟,可实现桥址随机车流荷载模拟。

关键词：桥梁工程随机车流模拟新型元胞自动机轴载跟驰理论转换规则

振动标线设置对连续梁桥的挠度冲击系数影响研究

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振动与冲击 2024年第1期43卷 265-275页

作者：张恒周勇军王业路范凯翔赵煜薛宇欣长安大学公路学院西安710064 长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心西安710064

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置... 详细信息

为了研究振动标线设置对长大坡桥梁结构挠度冲击系数的影响,以30 m连续箱梁桥和五轴车辆为研究对象,基于实际振动标线结构形式进行不平顺度模拟,建立车桥耦合振动方程。借助ANSYS及APDL语言,采用直接积分法进行求解,得到了不同跨中位置挠度时程曲线和冲击系数,研究了振动标线数量、组间距和位置对连续梁桥不同跨中截面挠度冲击系数的影响。结果表明,设置振动标线后连续梁桥挠度冲击系数均大于规范值,且最大值为规范值的2.40倍;振动标线组数增加对下坡方向第一跨跨中位置挠度冲击系数影响不大,但对第二跨跨中挠度冲击系数有较大影响;随着振动标线组组间距增大,不同跨中截面挠度冲击系数变化规律不同;振动标线设置位置对不同跨中截面挠度冲击系数有一定影响;当振动标线组数为6时,首条振动标线宜选择距梁端距离4 m位置,振动标线组间距宜为4.5 m,当振动标线组数为4或5时,需根据不同跨径布置选择相应的振动标线设置形式。研究结论可为桥梁结构中振动标线的设置提供参考。

关键词：桥梁工程连续梁桥振动标线(DLA) 冲击系数车-桥耦合时程曲线

基于ELM神经网络的高速公路隧道运营风险评估模型

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交通运输研究 2024年第1期10卷 36-44页

作者：李然朱本成郭云鹏李凯伦交通运输部科学研究院交通运输安全研究中心北京100010

为克服传统高速公路隧道运营安全风险评估方法计算过程繁琐、运算效率低及泛化能力差等问题,采用极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)神经网络模型对高速公路隧道运营风险进行评估。首先,基于系统工程理论,分析了高速公路隧道运... 详细信息

为克服传统高速公路隧道运营安全风险评估方法计算过程繁琐、运算效率低及泛化能力差等问题,采用极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)神经网络模型对高速公路隧道运营风险进行评估。首先,基于系统工程理论,分析了高速公路隧道运营风险影响因素,构建了运营风险评估指标体系。然后,以全国126个隧道典型运营事故数据为样本集,基于ELM神经网络算法,对比不同激活函数模型的分类准确率和测试时间指标,选定Sigmoid作为激活函数,训练得到高速公路隧道运营风险评估模型。最后,以该模型为核心算法开发了隧道运营风险评估系统,并依托广东省某高速公路隧道路段开展了工程应用。结果表明,所构建的风险评估模型简化了人工计算过程,可提升高速公路隧道运营风险评估的及时性和有效性。

关键词：交通工程隧道运营安全极限学习机风险评估风险管控

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高速公路穿越既有尾矿库相互影响安全性分析

公路 2024年第6期69卷 258-262页

作者：刘艳强山西交通科学研究院集团有限公司太原市030006

以繁五高速公路建设工程为依托,根据尾矿库与路线之间的空间关系建立平面二维水动力数值模型,反演了尾矿库溃坝过程,得到了尾矿流淹没范围、淹没深度及流速等参数,并参考规范对隧道施工爆破引起的尾矿库库区地表震动参数进行了验算,据... 详细信息

以繁五高速公路建设工程为依托,根据尾矿库与路线之间的空间关系建立平面二维水动力数值模型,反演了尾矿库溃坝过程,得到了尾矿流淹没范围、淹没深度及流速等参数,并参考规范对隧道施工爆破引起的尾矿库库区地表震动参数进行了验算,据此分析公路工程建设及运营与尾矿库之间的相互影响关系,为安全性量化评估提供参考。结果表明:尾矿库溃坝后形成的尾矿流将浸没下游高速公路路基,飞溅高度超出桥面和隧道出口高程,其最大流速产生的冲击力将达到508.3 kN/m^(2);岩头隧道采用常规装药量爆破施工产生的地表震动烈度位于6度和7度之间,大于尾矿库的抗震设防烈度;鉴于工程建设及运营与尾矿库之间的相互影响巨大,建议采取尾矿库搬迁或加固以及对路基和桥梁设置防护等措施,以减小尾矿库对本项目造成的安全威胁。

关键词：公路工程尾矿库安全性分析水动力分析爆破震动