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基于情景模拟的街区海绵设施管控方案效能评估

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防灾减灾工程学报 2024年第4期44卷 762-771,808页

作者：董书畅马东辉张博骞王娜王威北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学北京城市与工程安全减灾中心北京100124

为精准评估海绵设施内涝防控效能,探究海绵设施合理建设规模,增强城市街区雨洪风险管理能力,构建了SWMM降雨径流动态模型,并设计多重现期降雨情景和多水准管控情景,全面分析了海绵设施的雨洪风险防控效能。依据历史内涝灾害情况、内涝... 详细信息

为精准评估海绵设施内涝防控效能,探究海绵设施合理建设规模,增强城市街区雨洪风险管理能力,构建了SWMM降雨径流动态模型,并设计多重现期降雨情景和多水准管控情景,全面分析了海绵设施的雨洪风险防控效能。依据历史内涝灾害情况、内涝风险现状选定三个研究街区,选用绿色屋顶、透水铺装、雨水花园、植草沟作为雨水管控措施,对多水准情景的交叉模拟结果,从防控能力衰减指数及参量削减率两方面,类比分析降雨径流的控排关系,量化评估不同降雨重现期下各管控措施方案的雨洪风险防控效能。结果表明:(1)海绵设施管控方案具有控制街区内涝风险的作用,对低重现期降雨效果良好,但在面对高重现期降雨时存在管控缺口,需补充其他防治手段;(2)高布设率管控方案的雨洪防控效果提升并不大,针对各参量的防控能力衰减更多。

关键词：效能评估内涝风险海绵设施城市街区

附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 61-71页

作者：张爱林华兴尚姜子钦康轶涛杨晓峰北京工业大学城市建设学部北京100124 北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心北京100124 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044

基于塑性损伤控制、耗能元件可更换以及抗侧刚度分离等设计理念,提出了一种附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点,由底部铰接方钢管柱与抗侧耗能装置通过高强螺栓群拼装而成。为考察柱脚节点的抗震性能、震后修复性能以及低周疲... 详细信息

基于塑性损伤控制、耗能元件可更换以及抗侧刚度分离等设计理念,提出了一种附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点,由底部铰接方钢管柱与抗侧耗能装置通过高强螺栓群拼装而成。为考察柱脚节点的抗震性能、震后修复性能以及低周疲劳性能,对3个边柱柱脚节点和1个中柱柱脚节点进行拟静力试验研究,获得了滞回曲线、骨架曲线、应力变化曲线、延性及耗能能力等性能指标。研究结果表明:柱脚节点具备良好的承载能力、耗能能力、抗震性能及震后修复性能,可以将结构的塑性损伤集中于抗侧耗能装置处,震后只需更换柱脚的抗侧耗能装置及高强螺栓即可恢复节点的使用功能;修复后的柱脚节点具备与原节点相似的力学性能,为多次修复提供了可能性;同时,柱脚节点经过30次循环低周疲劳加载后性能稳定,附加抗侧耗能装置可以作为位移相关型阻尼器使用;中柱柱脚节点的抗震性能相较边柱柱脚节点更佳,但应保证方钢管柱节点域处的焊缝质量。

关键词：装配式柱脚节点抗侧耗能装置可恢复功能抗震性能

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数据驱动的信号交叉口排队尾车驶离状态预测

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：卢凯明陈艳艳仝瑶张健李永行罗莹北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京工业大学城市建设学部

传统基于交通波/运动学理论构建的排队尾车驶离状态预测模型适用于稳态同质交通流，难以适应排队消散的不确定性。为了解决上述问题，本文提出一种轨迹数据驱动的排队尾车驶离状态预测模型。分析排队消散轨迹形态及潜在影响因素，以揭... 详细信息

传统基于交通波/运动学理论构建的排队尾车驶离状态预测模型适用于稳态同质交通流，难以适应排队消散的不确定性。为了解决上述问题，本文提出一种轨迹数据驱动的排队尾车驶离状态预测模型。分析排队消散轨迹形态及潜在影响因素，以揭示排队尾车驶离状态的不确定性。从排队等待和车辆启动两个阶段入手，提出排队尾车驶离状态影响特征集。基于极端梯度提升（XGBoost）算法构建排队尾车驶离状态预测模型，引入SHAP可解释机器学习框架解析所有特征的贡献度，并确定最优特征组合及模型参数。研究结果表明，所提出的基于XGBoost的尾车驶离时间预测模型平均绝对百分比误差（MAPE）为5.74%，比运动学模型预测精度提升约10%；尾车驶离速度预测模型MAPE为9.98%，比运动学模型预测精度提升约6%，且预测性能均优于随机森林、决策树和多层感知机神经网络三种常用的机器学习方法。研究成果可为车路协同环境下交叉口信号相位最小绿灯时间调节与网联车辆生态驾驶提供技术支撑。

关键词：交通工程排队消散特性排队尾车驶离时间排队尾车驶离速度 XGBoost SHAP

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基于照度均匀度优化的教室侧窗设计研究

低温建筑技术 2024年第5期46卷 55-59,68页

作者：姚昕愉陈秋燕陈硕北京工业大学城市建设学部建筑系北京100124

自然光照对室内物理环境影响显著,尤其在教学建筑中,光分布的不均匀导致教学设施,如黑板、桌面等出现部分受光不足而强光处眩光的情况,长期处在这种环境对使用者的体验感和学生的身体状况存在影响。研究关注北京地区公共教室的自然采光... 详细信息

自然光照对室内物理环境影响显著,尤其在教学建筑中,光分布的不均匀导致教学设施,如黑板、桌面等出现部分受光不足而强光处眩光的情况,长期处在这种环境对使用者的体验感和学生的身体状况存在影响。研究关注北京地区公共教室的自然采光均匀度问题,文中以北京工业大学第一教学楼公共教室为例,通过对公共教室室内采光的实测以及参数化模拟,探索侧窗采光设计中的关键影响因子,发现开窗数、开窗面积和窗台高度在一定范围内,对室内照度均匀度影响显著,以此提出教学建筑侧窗采光设计的优化策略,改善教学建筑室内自然光环境。

关键词：照度均匀度教学建筑侧窗优化公共教室

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高速公路交通事故影响因素及异质性分析

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 987-995页

作者：赵晓华刘畅亓航欧居尚姚莹郭淼杨海益北京工业大学城市建设学部北京100124 四川警察学院智能警务四川省重点实验室成都646000

本文采用随机参数logit模型,重点考虑未观察到的数据异质性,从道路线形条件、交通运行状态、气象环境条件和激进驾驶行为4个方面分析了高速公路交通事故的影响因素。结果表明,平面线形、纵面线形、拥堵指数、速度变异系数、天气条件、... 详细信息

本文采用随机参数logit模型,重点考虑未观察到的数据异质性,从道路线形条件、交通运行状态、气象环境条件和激进驾驶行为4个方面分析了高速公路交通事故的影响因素。结果表明,平面线形、纵面线形、拥堵指数、速度变异系数、天气条件、风力等级、急加速行为频率和急减速行为频率均对高速公路交通事故有显著影响;同时,在纵面线性、拥堵指数、急加速行为频率和急减速行为频率4个变量中发现了未观察到的异质性,且急减速行为频率与拥堵指数、急加速行为频率与急减速行为频率之间存在交互作用。本文对高速公路交通事故发生的原因做出科学合理的解释,为高速公路事故的科学治理提供理论支撑。

关键词：交通运输规划与管理高速公路安全分析影响因素驾驶行为未观察到的异质性

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汽车路面附着系数融合观测方法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：雍加望董懿瑶李岩松陈艳艳冯能莲中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京工业大学城市建设学部北京工业大学城市环境与生命学部

路面附着系数（TRFC，Tire-Road Friction Coefficient）是影响汽车行驶稳定性与动力学控制的关键因素，而采用非线性模型的无迹卡尔曼滤波（UKF，Unscented Kalman Filter）TRFC观测器在车辆起步或路面条件发生突变时收敛较慢，采用线... 详细信息

路面附着系数（TRFC，Tire-Road Friction Coefficient）是影响汽车行驶稳定性与动力学控制的关键因素，而采用非线性模型的无迹卡尔曼滤波（UKF，Unscented Kalman Filter）TRFC观测器在车辆起步或路面条件发生突变时收敛较慢，采用线性模型的强跟踪卡尔曼滤波（STKF，Strong Tracking Kalman Filter）TRFC观测器在较大侧向加速度工况下精度显著降低。因此，提出一种基于UKF和STKF融合的TRFC观测方法。建立了面向控制的线性2自由度和非线性3自由度车辆模型、Dugoff轮胎模型；基于线性车辆模型并引入时变渐消因子，设计了STKF-TRFC观测器；基于非线性车辆模型和轮胎模型建立了UKF-TRFC观测器；探索轮胎侧向线性区域与非线性区域之间的临界点，在临界区域利用渐消记忆加权最小二乘法对两种观测器结果进行融合。硬件在环仿真试验结果表明：所提出的融合观测方法对车速与路面条件变化表现出较强的鲁棒性与精确性，相比单一STKF-TRFC观测器和UKF-TRFC观测器，其平均绝对误差最高分别降低了94.9%和78.1%，其均方根误差最高分别降低了59.2%和56.9%。

关键词：路面附着系数融合观测强跟踪卡尔曼滤波无迹卡尔曼滤波

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小净距隧道掘进爆破及其振动响应规律研究

爆破 2024年第2期41卷 194-202页

作者：李小帅高文学宿利平张小军胡宇薛睿北京工业大学城市建设学部北京100124 北京市政路桥股份有限公司北京100045

为了研究爆破荷载作用下小净距隧道中夹岩区的动力稳定性问题,依托小龙门隧道爆破工程,开展了现场爆破振动监测试验。通过改进的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与多尺度排列熵(multi-scale permutation entropy,MPE... 详细信息

为了研究爆破荷载作用下小净距隧道中夹岩区的动力稳定性问题,依托小龙门隧道爆破工程,开展了现场爆破振动监测试验。通过改进的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与多尺度排列熵(multi-scale permutation entropy,MPE)算法对爆破振动信号进行消噪处理,基于此分析了掏槽孔与周边孔爆破在后行洞左拱腰(非中夹岩区)、右拱腰(中夹岩区)中产生的振动特征差异。结果表明:采用改进的自适应VMD-MPE算法可以有效消除振动信号中的噪声,并降低了主观决策的影响;此外,相对于非中夹岩区,中夹岩对爆破振动具有明显的放大效应,其质点峰值振速明显大于非中夹岩区,但中夹岩区的振动衰减速度更快;同时,通过对比非中夹岩区与中夹岩区各测点振动频率特征可以发现,中夹岩区小于40 Hz的低频振动能量占比较大,更易引起支护结构的共振,发生损伤与破坏的风险更高,应重点关注;受“转角削弱”作用以及地震波传播路径的影响,在比例距离SD小于等于11.57 m·kg^(1/3)范围内,周边孔爆破在掌子面后方围岩中产生的振速大于掏槽孔。

关键词：中夹岩小净距隧道爆破振动效应变分模态分解多尺度排列熵

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基于生活圈的城乡一体化防灾空间构建方法研究

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灾害学 2024年第4期39卷 8-14,32页

作者：王志涛王影倪乐郭小东杨雅婷北京工业大学城市建设学部北京100124 河北科技师范学院城市建设学院河北秦皇岛066000

为推进城市与乡村防灾减灾救灾能力同步提升,以生活圈理论为指导构建城乡一体的防灾空间布局,推动城乡防灾设施配置一体化发展。首先,该文按照中灾正常、大灾可控、巨灾可救的目标,明确应对不同水准灾害影响的防灾生活圈层级对应关系;其... 详细信息

为推进城市与乡村防灾减灾救灾能力同步提升,以生活圈理论为指导构建城乡一体的防灾空间布局,推动城乡防灾设施配置一体化发展。首先,该文按照中灾正常、大灾可控、巨灾可救的目标,明确应对不同水准灾害影响的防灾生活圈层级对应关系;其次,从“常态中心性”和“灾害危险性”两个维度出发建立各村镇单元的防灾重要性评价指标体系,由此确定城乡各级防灾中心节点。在此基础上,利用防灾中心地、服务半径法和泰森多边形等方法构建“基础—拓展—综合”三级防灾生活圈,以此为依托并结合不同圈域城乡防灾目标要求,按照分类分级和平灾结合原则对各级生活圈进行防灾设施一体化配置,并以某县为例进行实证分析,为我国城乡防灾减灾一体化建设提供参考。

关键词：生活圈防灾规划城乡一体化防灾空间中心性评价

反倾层状岩质边坡块状–弯曲倾倒变形演化过程试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第10期 2497-2510页

作者：龚逸非姚爱军李彦霖朱淳李慧北京工业大学城市建设学部河海大学地球科学与工程学院

为研究三江并流地区某反倾岩质边坡在复杂内外动力共同作用下的倾倒变形破坏机制，开展相似材料物理模型试验并着重研究反倾岩质边坡在构造应力、河流快速下切以及降雨条件下发生块状–弯曲倾倒变形失稳的各阶段演化过程。结合离散元数... 详细信息

为研究三江并流地区某反倾岩质边坡在复杂内外动力共同作用下的倾倒变形破坏机制，开展相似材料物理模型试验并着重研究反倾岩质边坡在构造应力、河流快速下切以及降雨条件下发生块状–弯曲倾倒变形失稳的各阶段演化过程。结合离散元数值试验分析边坡岩层在各工况下的宏观变形特征、关键点的位移变化规律、最大弯折面的演化、岩层塑性区的分布等。结果表明：(1)试验与模拟结果吻合较好，倾倒变形演化过程分为坡趾剪切弯曲→出现最大弯折面→弯折面上部岩层弯曲倾倒→主破裂面贯通4个阶段；(2)坡趾区域首先发生浅层块状倾倒，伴随最大弯折面的贯通，弯折面上部岩层呈现叠网状的深层弯曲倾倒，下部岩层则相对稳定，体现反倾岩层的自稳性特征；(3)河流下切作用是反倾岩质边坡形成弯曲倾倒变形的前提条件，而降雨作用加快了倾倒体从蠕变阶段向累进破坏阶段的过渡，最终导致岩层发生倾倒失稳。

关键词：边坡工程反倾岩质边坡块状–弯曲倾倒外部加载演化过程破坏机制

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