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基于区域协调发展理念的西部山区线路方案优选算法研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2476-2487页

作者：刘泽龙韩峰王成祥兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

西部山区的地理环境复杂、生态环境脆弱,因此西部山区铁路选线工作尤其需要注重环保和建设运维成本的问题。在设计阶段应尽可能地考虑铁路和区域环境的协同可持续发展,对两者的协同机制进行研究是必要的。同时,新时期双碳目标背景下绿... 详细信息

西部山区的地理环境复杂、生态环境脆弱,因此西部山区铁路选线工作尤其需要注重环保和建设运维成本的问题。在设计阶段应尽可能地考虑铁路和区域环境的协同可持续发展,对两者的协同机制进行研究是必要的。同时,新时期双碳目标背景下绿色铁路建设也需要从线路与区域环境协调发展视角进行深入研究。为此,开展了基于区域环境协调发展理念的西部山区线路方案优选算法研究。以西部山区铁路工程子系统的工程和经济要素以及周边区域环境子系统的经济环境、生态环境和社会环境要素为切入点,建立“2子系统-5要素-33指标”的西部山区铁路工程与周边区域环境协调发展指标体系。运用相对熵组合赋权法进行主客观权重的权衡优化,确定了指标的组合权重。结合耦合理论构建了西部山区铁路工程与周边区域环境耦合协调评价模型,通过该模型定量化分析两者的相互作用程度。基于耦合协调评价模型设计了西部山区线路方案优选算法。以成贵铁路宜宾至威信段线路方案优选为例进行应用验证。优选算法的计算结果与既有研究结果相符,耦合协调模型将各线路方案与相关区域环境的协调程度简洁直观地呈现了出来。该算法提高了西部山区线路方案优选的科学性和适用性。研究成果可为未来西部山区线路方案优选问题提供一定的参考。

关键词：西部山区铁路区域环境相对熵耦合协调模型线路方案优选

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预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

中国铁道科学 2024年第1期45卷 79-88页

作者：丁明波邹诚鲁锦华李竞宇邢斯宇王芳军兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作... 详细信息

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明:局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。

关键词：铁路重力式桥墩预制拼装局部无黏结抗震性能破坏模式拟静力试验

组织文化认同对铁路工程企业员工建言行为的影响研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 2059-2071页

作者：谢斌王振宇许怡灵崔利兵兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为激发铁路工程企业员工建言行为的发生,研究以组织文化认同为切入点,在文献理论分析基础上,基于社会认同理论和自我决定理论,引入情感投入和感知组织支持作为组织文化认同和建言行为间关系的中介变量和调节变量,探究组织文化认同对铁... 详细信息

为激发铁路工程企业员工建言行为的发生,研究以组织文化认同为切入点,在文献理论分析基础上,基于社会认同理论和自我决定理论,引入情感投入和感知组织支持作为组织文化认同和建言行为间关系的中介变量和调节变量,探究组织文化认同对铁路工程企业员工建言行为影响机理。使用组织文化认同和建言行为等成熟量表,以中国铁道建筑总公司、中国铁路工程总公司,中国交通建设集团有限公司企业员工为研究对象进行问卷调查;运用Mplus8.0和SPSS27.0等分析软件对收集数据进行验证性因子分析、相关性分析;在验证性因子分析和相关性分析的基础上,将建立的结构方程模型通过运用Mplus8.0进行路径假设检验;运用fsQCA3.0进行前因变量对建言行为模糊定性比较分析。结构方程模型检验结果表明,组织文化认同显著正向影响情感投入;情感投入正向影响建言行为;即情感投入在组织文化认同和建言行为影响关系中起中介作用;组织文化认同显著正向影响建言行为;感知组织支持显著正向调节情感投入对建言行为的影响。fsQCA分析结果表明,有5种组态可以发生建言行为,其中组织文化认同3个维度为核心存在条件,与结构方程模型检验结果相符合。以上结果丰富了建言行为边界机制和作用条件,基于“想做”和“能做”二元视角,揭示了组织工作氛围中,组织文化认同对员工产生“想建言”的心理动机产生重要影响,感知组织支持(“能建言”)正向促进了员工将建言的动机转化为实际的建言行为,为铁路工程企业管理者在实践中提供建议和启示。

关键词：组织文化认同建言行为情感投入感知组织支持结构方程模型模糊集定性比较分析

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公路桥梁物化阶段环境影响货币化分析

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1222-1231页

作者：王琳谢雨蕾李晓钟兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为科学定量地评估公路桥梁物化阶段环境影响,并明确降低桥梁工程负面环境影响的关键着力点,基于生命周期评价方法引入支付意愿理论建立公路桥梁物化阶段环境影响货币化分析模型,将环境影响评价结果统一到经济维度,使其兼具环境和经济含... 详细信息

为科学定量地评估公路桥梁物化阶段环境影响,并明确降低桥梁工程负面环境影响的关键着力点,基于生命周期评价方法引入支付意愿理论建立公路桥梁物化阶段环境影响货币化分析模型,将环境影响评价结果统一到经济维度,使其兼具环境和经济含义。应用该模型对渝湘高速五布河特大桥进行分析,从时间和空间2个维度出发研究桥梁基础结构、下部结构、上部结构和桥面系4个部分环境影响值分布特征,并采用MATLAB软件开展蒙特卡洛模拟,对各具体施工环节环境影响值进行不确定性分析。研究结果表明:桥梁材料生产阶段是物化阶段环境影响控制的重点,该阶段各影响类型中由于全球变暖造成的环境影响尤为明显。基础、下部和上部结构在材料生产阶段的环境影响值自下而上呈递增趋势,在施工建造阶段呈递减趋势。打桩钻孔机械、起重及垂直运输机械和泵类机械被确定为关键机械类型,是施工建造阶段环境影响值的主要贡献来源。桥墩-混凝土和主梁-混凝土2个施工环节的总体不确定度最大,以变异系数作为衡量指标,钢筋施工环节总环境影响不确定度小于混凝土施工环节,各环节总环境影响不确定度小于各类环境影响不确定度。研究结果符合工程实际,验证了模型的适用性,可为公路桥梁环境影响评价工作提供科学依据和有益参考。

关键词：桥梁工程生命周期理论支付意愿理论环境影响蒙特卡洛模拟

基于ANN和XGB算法的锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度预测方法

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工程力学 2024年第S01期41卷 300-309页

作者：刘廷滨黄滔欧嘉祥李云霞艾岩任正熹兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为准确评估锈蚀钢筋混凝土(CRC)结构在突发火灾下的结构承载力,锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度的统一预测方法研究亟待开展。然而,粘结退化机理复杂,粘结因素众多,实验方法不能考虑所有粘结因素的相关复杂关系的影响。在现有大量试验数据... 详细信息

为准确评估锈蚀钢筋混凝土(CRC)结构在突发火灾下的结构承载力,锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度的统一预测方法研究亟待开展。然而,粘结退化机理复杂,粘结因素众多,实验方法不能考虑所有粘结因素的相关复杂关系的影响。在现有大量试验数据的基础上,采用机器学习方法可以有效地通过数据建立输入和输出特征之间的回归关系。该文利用ANN和XGB两种机器学习算法建立了一个统一的锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度预测模型。基于612组高温锈蚀钢筋混凝土的试验研究数据,进行模型训练和测试。结果表明:ML模型的预测结果与实验结果十分吻合。此外,针对机器学习算法本身存在的黑盒子问题,使用SHAP方法来解决锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度预测过程中的模型可解释性问题。同时,还将ML模型的计算结果与三种理论计算公式的结果进行了比较,结果表明:ML模型具有明显的优势。新构建的混合机器学习模型很有可能成为准确评估CRC结构经受高温后的损伤程度问题的新选择。

关键词：人工神经网络(ANN) 极端梯度提升树(XGB) 锈蚀钢筋混凝土高温粘结强度 SHAP方法

弹簧地基上大直径单桩海上风机的一阶自振频率

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计算力学学报 2024年第2期41卷 383-389页

作者：余云燕许蓉孔嘉乐兰州交通大学土木工程学院兰州730070

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一,计算精度要求极高,而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前,针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型,为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度,本文采用回传射线矩阵法,建立... 详细信息

自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一,计算精度要求极高,而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前,针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型,为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度,本文采用回传射线矩阵法,建立固定端、单弹簧、双弹簧和三弹簧这4种地基简化模型,基于Bernoulli-Euler梁理论和Timoshenko梁理论,求解风机系统的自振频率,并与风机基频实测值作对比,进一步分析三弹簧简化地基模型中地基旋转刚度、地基耦合刚度和地基水平刚度对风机系统基频的影响。研究结果表明,桩-土相互作用不可忽略,三弹簧地基简化模型计算风机系统基频精度最高;地基刚度对风机系统基频的敏感性次序为,地基耦合刚度>地基旋转刚度>地基水平刚度;当地基旋转(水平)刚度较小时,地基耦合刚度与地基旋转(水平)刚度的耦合效应对风机系统的基频影响较大;地基耦合刚度与地基旋转刚度的耦合效应对风机系统基频的影响程度大于地基耦合刚度与地基水平刚度的耦合效应。

关键词：海上风机弹簧地基自振频率回传射线矩阵法单桩基础

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时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结特性研究

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力学学报 2024年第3期56卷 682-690页

作者：王立安余云燕孙建忠陈辉兰州交通大学铁道技术学院兰州730070 兰州交通大学土木工程学院兰州730070

基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解... 详细信息

基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解,利用数值反演得出时空域解.通过算例分析,对模型和计算方法的有效性进行验证,并研究了3种时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结行为和参数影响规律.结果表明,饱和黏土的次固结沉降更为显著.土骨架流变性对孔隙水渗透具有抑制作用,使土体在主固结阶段沉降速率减缓,次固结阶段沉降速率加快,而且长期沉降量增大.加载速率越大,孔隙压力峰值越大.卸载阶段土体发生变形恢复,土骨架弹性扩张产生负孔压,卸载速率越大,产生的负孔压越大.土骨架流变性越强,变形恢复量越小,产生的负孔压也越小.载荷类型和加载路径主要影响固结过程中位移和孔压随时间的变化形态,而土骨架流变性影响土体的长期沉降量.

关键词：时变载荷流变性饱和黏土固结 Hankel–Laplace联合变换

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波形钢腹板梁焊接残余应力分布及试验验证

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 289-297页

作者：冀伟刘勇湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究波形钢腹板梁焊接残余应力的分布规律,通过有限元软件建立其三维热弹塑性模型,利用热-力耦合分析技术对其焊接温度场和应力场进行有限元数值仿真,采用双椭球体热源和修改单元材料属性的方法实现能量输入和焊缝填充,并将模拟计算... 详细信息

为研究波形钢腹板梁焊接残余应力的分布规律,通过有限元软件建立其三维热弹塑性模型,利用热-力耦合分析技术对其焊接温度场和应力场进行有限元数值仿真,采用双椭球体热源和修改单元材料属性的方法实现能量输入和焊缝填充,并将模拟计算结果与实测值进行对比分析.结果表明:有限元预测的波形钢腹板梁残余应力分布与实测结果具有相同趋势,在波形钢腹板梁焊缝的弯折角处,残余应力发生一定幅度的连续应力波动;底板和腹板的残余应力峰值均出现在焊缝中心区域,其值分别为材料屈服强度的1.30倍和1.26倍;底板纵向残余拉应力在焊缝中心线两侧78 mm范围内急速下降后缓慢过渡为压应力,在底板较窄一侧压应力线性增大,最大值约为材料屈服强度的0.61倍;在底板较宽一侧压应力线性减小,并在边缘处转化为拉应力;焊接速度对残余应力分布扰动不大,而对残余应力峰值影响较显著;当焊接速度从150 mm/min增加至250 mm/min时,横向和纵向的残余应力最大值分别增加了27.11%和5.88%.

关键词：波形钢腹板梁焊接残余应力热力学数值模拟焊接速度

波形钢腹板梁T形接头焊接仿真分析与试验研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 691-698页

作者：冀伟张鹏湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为了解决波形钢腹板梁焊接温度场和残余应力分布尚不明确的问题,本文基于Simufact Welding软件建立三维有限元模型,对其T形接头的焊接温度场和残余应力进行了预测,并对模拟结果进行了试验验证。波形钢腹板梁的焊接温度场分布与熔池中心... 详细信息

为了解决波形钢腹板梁焊接温度场和残余应力分布尚不明确的问题,本文基于Simufact Welding软件建立三维有限元模型,对其T形接头的焊接温度场和残余应力进行了预测,并对模拟结果进行了试验验证。波形钢腹板梁的焊接温度场分布与熔池中心距离有关,距离熔池中心越近,温度梯度越大;焊接残余应力以纵向残余拉应力为主,而横向残余应力的应力水平相对较低,拉压应力共存;焊接速度和底板厚度的改变只会影响残余应力的峰值大小,不会影响残余应力的分布规律。结果表明:数值模拟结果和试验实测值吻合良好,数值模拟可靠。

关键词：桥梁工程波形钢腹板梁 T形接头焊接温度场焊接残余应力参数分析焊接速度腹板厚度

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