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基于图像分析的TBM掘进参数与岩碴特征关系研究

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岩土力学 2024年第4期45卷 1142-1153页

作者：周小雄肖禹航龚秋明刘晓丽刘俊豪刘东鑫重庆交通大学土木工程学院重庆400074 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国建设基础设施有限公司北京100037 北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124

岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试... 详细信息

岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试验,并通过搭载的岩碴图像分析系统对岩碴图像进行采集和分析。结果表明,岩碴图像的中位粒径d50、最大粒径dmax和粗糙度指数CI与推力、扭矩和贯入度之间均表现出正相关,与现场贯入指数FPI和工程比能SE之间均呈现出良好的负相关。当推力超过破岩临界值后,推力的提升将显著提高岩碴的d50和CI,而只有当推力进一步增大到一定水平后dmax才显著增大。此外,随着推力的提升,大岩片的二维形状逐渐呈现出长条形,其平均长短轴比也将增加,但是推力超过一定水平后,大岩片长短轴将保持不变。上述研究结果表明,岩碴粒径和形状参数均反映出破岩效率,可作为实时TBM掘进参数优化的评价指标。

关键词：隧道掘进机掘进试验掘进参数岩碴掘进性能

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Venlo型温室柱脚螺栓节点力学性能

农业工程学报 2024年第3期40卷 240-250页

作者：李雄彦徐航徐开亮闫冬梅张秋生曹楠北京工业大学城市建设学部北京100124 军事科学院国防工程研究院北京100850 农业农村部规划设计研究院北京100125 农业农村部农业设施结构设计与智能建造重点实验室北京100125

为研究连栋温室柱脚节点尺寸对节点承载力的影响,依托珠海某Venlo型温室项目,基于《混凝土结构设计规范》《化工设备基础设计规定》以及《混凝土结构构造手册》对中柱基础短柱和边柱柱脚节点的构造进行设计,通过数值模拟和节点试验研究... 详细信息

为研究连栋温室柱脚节点尺寸对节点承载力的影响,依托珠海某Venlo型温室项目,基于《混凝土结构设计规范》《化工设备基础设计规定》以及《混凝土结构构造手册》对中柱基础短柱和边柱柱脚节点的构造进行设计,通过数值模拟和节点试验研究了中柱基础短柱柱脚节点的抗弯性能、边柱柱脚节点的抗剪性能以及破坏机理。结果表明:2种节点的屈服荷载和极限荷载随着节点构造尺寸的减小而降低,其破坏过程可划分为3个阶段:弹性阶段、屈服阶段、极限承载力阶段。中柱基础短柱柱脚节点破坏模式为受拉侧混凝土锥形破坏,边柱柱脚节点的破坏模式为混凝土楔形体破坏,研究结果可为连栋温室柱底地脚螺栓节点设计提供参考。

关键词：温室荷载力学性能连栋温室柱脚节点优化分析

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考虑交通和环境效益的公交优先信号配时研究

公路交通科技 2024年第2期41卷 212-222页

作者：赵慧雄陈艳艳张斌潘芋燕北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124 河北省公安厅交通科研所河北石家庄050052

为了在实现城市信号交叉口公交优先的同时,提高交叉口的交通运行效益和环境效益,综合考虑反映公交优先效益的人总延误,反映环境效益的尾气排放,以及反映交通运行效益的停车次数和通行能力性能指标,提出一种以有效绿灯时间改变值为决策... 详细信息

为了在实现城市信号交叉口公交优先的同时,提高交叉口的交通运行效益和环境效益,综合考虑反映公交优先效益的人总延误,反映环境效益的尾气排放,以及反映交通运行效益的停车次数和通行能力性能指标,提出一种以有效绿灯时间改变值为决策变量的公交优先信号配时优化方法。首先,选取各交通和环境指标模型,并对经典性能指标权重系数进行修正,确定模型约束条件,构建能适应繁忙交通流状态的公交优先信号配时优化模型。其次,构建寻优算法逻辑框架,基于遗传算法对多目标函数模型进行求解。最后,选取广州大学城某一典型交叉口作为模型和算法的验证对象,将Webster模型和优化方法进行对比,构建经过参数标定的交叉口仿真模型,通过仿真评价验证优化方法的适用性和有效性。结果表明:公交优先配时模型的优化方案在提供优先通行权给公交车的同时,也兼顾了小汽车的通行效益;在人总延误、尾气排放和停车次数方面相比于现状的降幅分别为12.8%,6.8%和2.5%,并在通行能力方面有显著提高,相比于现状的增幅为12%。可见,提出的综合考虑交通运行效益和环境效益的公交优先信号配时优化方法适用于改善城市信号交叉口的运行状况,且改善效果整体优于Webster模型。

关键词：智能交通公交优先信号配时优化遗传算法信号交叉口 Webster模型 VISSIM仿真

ECC壳-RC组合墩柱抗震性能及塑性铰形成机制

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3689-3703页

作者：王瑾许维炳杜修力丁梦佳陈彦江方荣闫晓宇华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 北京工业大学城市建设学部北京100124 国家开放大学理工教学部北京100039

为提升钢筋混凝土(RC)墩柱的抗震性能并充分利用工程水泥基复合材料(ECC)的力学性能,提出了ECC壳-RC组合墩柱的构造;基于ABAQUS有限元软件建立了现浇ECC壳-RC组合墩柱数值分析模型,并基于既有试验结果验证;进而探究了ECC节段高度、ECC... 详细信息

为提升钢筋混凝土(RC)墩柱的抗震性能并充分利用工程水泥基复合材料(ECC)的力学性能,提出了ECC壳-RC组合墩柱的构造;基于ABAQUS有限元软件建立了现浇ECC壳-RC组合墩柱数值分析模型,并基于既有试验结果验证;进而探究了ECC节段高度、ECC壳厚度、纵筋配筋率、体积配箍率、轴压比等参数对组合墩柱抗震性能的影响规律。在此基础上,探讨了该型组合墩柱塑性铰形成机制。结果表明:相较于RC墩柱,ECC壳-RC组合墩柱的承载能力、延性和耗能能力均有所提高。增加ECC节段高度,组合墩柱的峰值荷载有所增加,ECC节段高度达到1.4h(h为截面高度)后组合墩柱的抗震性能接近全高度ECC墩柱的抗震性能;增加ECC壳厚度及纵筋配筋率可同时提高组合墩柱的峰值荷载及延性,ECC壳厚度达到1/5h后继续增加ECC壳厚度对提升组合墩柱抗震性能效果不明显;增加轴压比可使试件初始刚度和峰值荷载增加,但对延性产生不利影响;减小塑性铰区域的体积配箍率试件延性明显降低,而承载力变化不明显;组合墩柱的塑性铰形成机制受ECC壳-RC组合节段高度影响显著,存在一个组合节段临界高度使该组合柱的塑性铰区不发生转移。

关键词：抗震性能数值模拟 ECC壳 ECC壳-RC组合墩柱塑性铰

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考虑心理偏好的枢纽抵站旅客接续出行方式选择模型

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北京交通大学学报 2024年

作者：翁剑成马靖媛潘晓芳孙宇星柴娇龙北京工业大学交通工程北京市重点实验室烟台大悦城有限公司北京市运输事业发展中心

为掌握枢纽抵站旅客的出行方式选择特征，解决接续运输运力配置协同优化与效率提升问题，基于高铁枢纽接续出行问卷调查数据，引入上次接续属性、接续方式主观重要度、枢纽服务满意度、接续出行选择倾向特征等潜在变量因素，构建考虑心... 详细信息

为掌握枢纽抵站旅客的出行方式选择特征，解决接续运输运力配置协同优化与效率提升问题，基于高铁枢纽接续出行问卷调查数据，引入上次接续属性、接续方式主观重要度、枢纽服务满意度、接续出行选择倾向特征等潜在变量因素，构建考虑心理倾向的结构方程模型（Structural Equation model，SEM）和抵站旅客接续出行方式选择多项Logit模型（Multinomial Logit model，MNL）相融合的SEM-MNL模型，定量计算枢纽抵站旅客接续出行分方式选择效用函数，预测不同时段旅客接续出行方式选择概率，并对比分析了SEM-MNL模型与MNL模型命中率。结果表明：引入心理倾向潜在变量使得模型的整体命中率提升了4.6%；对枢纽环境服务满意度越高、接续方式服务重视程度越高、上次出行的时间和距离更短且使用公共交通的出行者，则更倾向于选择公共交通方式。通过方式选择模型预测分方式的接续出行需求，开展对外客运枢纽接续运输保障和多模式运力的协调调度，对于实现枢纽接续客流与运力资源的供需平衡，继而提升接续服务质量具有重要意义。

关键词：城市交通出行方式选择结构方程模型接续运输城市客运枢纽

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不同地震波作用一体化地铁车站地震响应分析

铁道科学与工程学报 2024年

作者：史明陶连金王志岗北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

随着城市轨道交通的发展，地铁车站不但要完成交通功能，而且还要兼顾其它城市功能。地下一体化车站以集约化发展为目标，将地铁车站与周围地下建筑作为整体进行考虑，统一设计，统一施工，从而提高了资源利用率和经济社会效益。采用汶... 详细信息

随着城市轨道交通的发展，地铁车站不但要完成交通功能，而且还要兼顾其它城市功能。地下一体化车站以集约化发展为目标，将地铁车站与周围地下建筑作为整体进行考虑，统一设计，统一施工，从而提高了资源利用率和经济社会效益。采用汶川地震中记录的名山波（主频15.9Hz）、唐山地震中记录的北京饭店波（主频0.7Hz）和施工场地安评报告提供的人工波（主频5.2Hz），模拟了不同频率和不同幅值（0.1g～0.5g）的地震环境。通过开展大型振动台试验，评估在不同频率、不同峰值加速度（PGA）的地震波作用下，地下一体化地铁车站结构的地震响应规律。试验结果表明，车站结构两侧土体下沉，土-结交界面处的土体出现破坏。土体的加速度响应对北京饭店波的敏感程度随PGA的增大而增强。以PGA=0.3g为分界线，当PGA北京饭店波对车站结构的影响较小，当PGA>0.3g时，北京饭店波对车站结构的影响增大。对车站结构中柱应变幅值而言，负一层中柱顶端的应变幅值最大；负三层中柱底端的应变幅值最大。由此得到结论包括：（1）土-结交界面属于材料刚度突变位置，刚度较小的土体会出现破坏现象。（2）低频波作用下，模型体系的地震响应随PGA的增加而逐渐增强。（3）车站结构负一层中柱顶端和负三层中柱底端为抗震最不利部位，建议地下一体化地铁车站在设计和施工过程中应更加注重这些位置的抗震性能优化，尤其是在高地震活动区域。

关键词：不同的地震波不同的峰值加速度地下一体化地铁车站振动台试验加速度响应

城市污水处理厂AO工艺NO产生、关键影响因素与减排策略

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环境科学 2024年

作者：黄松庆刘秀红曹馨月吕觊凯黄晨铎北京工业大学城市建设学部城市污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室

为实现城市污水处理厂非二氧化碳温室气体减排与控制，对北京市某大型城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺进行了为期1a的氧化亚氮(N2O)长期监测。结果表明城市污水处理厂A2O工艺厌氧区和缺氧区能够有效去除回流污泥中含有的溶解态N2... 详细信息

为实现城市污水处理厂非二氧化碳温室气体减排与控制，对北京市某大型城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺进行了为期1a的氧化亚氮(N2O)长期监测。结果表明城市污水处理厂A2O工艺厌氧区和缺氧区能够有效去除回流污泥中含有的溶解态N2O，而好氧区是N2O产生和排放的主要区域，其产生途径可能以氨氧化菌(AOB)反硝化为主。城市污水处理厂冬季和夏季N2O产生有显著差距，其N2O释放通量平均值相差可达7.6倍，冬季N2O排放量平均值为32.75kg·月-1，明显高于夏季的6.06kg·月-1。研究发现亚硝酸盐氮(NO2--N)积累和溶解氧(DO)浓度对N2O产生均有显著影响，因而为实现A2O工艺N2O减排，好氧区在冬季和夏季ρ(NO2--N)应分别控制在0.40mg·L-1和0.10mg·L-1以下；而ρ(DO)应维持在1.2mg·L-1以上.

关键词：城市污水处理厂厌氧-缺氧-好氧(A O) 氧化亚氮(N O) 关键影响因素减排策略

反拉式顶管法施工联络通道对地铁盾构隧道力学性能影响

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隧道建设（中英文） 2024年第6期44卷 1165-1173页

作者：张明聚康博李鹏飞庞跃魁王锡军吴昊北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124 北京建工土木工程有限公司北京100015

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特... 详细信息

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特殊管片应力及变形、螺栓受力的影响,并分析反力模式对主隧道管片力学特性的影响。结果表明:1)始发管片破除对主隧道力学性能影响较大,随着联络通道进一步开挖,主隧道受力和变形缓慢增大。2)管片间最大错台位移为1.17 mm,发生在特殊管片与普通管片接缝底部。特殊管片最大拉应力为18.6 MPa,出现在开口的顶、底部;最大压应力为27.0 MPa,出现在开口的腰部;最大横向扩张位移和竖向收敛位移分别为2.13 mm和4.56 mm。主隧道管片环间螺栓最大拉应力为213 MPa。3)背推式反力模式更利于控制开口处的横、竖向位移,反拉式反力模式更利于控制开口对面管片应力变形及其接缝处错动位移。

关键词：地铁盾构隧道联络通道反拉式顶管法机械法力学性能

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基于注意力卷积神经网络的视觉里程计

控制工程 2024年第6期31卷 1060-1066页

作者：高学金牟雨曼任明荣北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学数字社区教育部工程研究中心北京100124 北京工业大学城市轨道交通北京实验室北京100124 北京工业大学计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124

传统的视觉里程计(visual odometry,VO)要求图像含有大量的纹理信息,且求解过程较为复杂。针对以上问题提出基于注意力卷积神经网络的视觉里程计,对相机进行端到端的位姿估计,利用注意力机制提高模型估计轨迹的精度。首先,使用注意力-... 详细信息

传统的视觉里程计(visual odometry,VO)要求图像含有大量的纹理信息,且求解过程较为复杂。针对以上问题提出基于注意力卷积神经网络的视觉里程计,对相机进行端到端的位姿估计,利用注意力机制提高模型估计轨迹的精度。首先,使用注意力-卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)模块提取图像特征;然后,将特征输入到门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)学习图像的时序连接性;最后,通过全连接层降维输出相机位姿。在KITTI数据集上完成实验,并与其他方法进行对比,结果表明卷积网络中加入注意力机制可以有效提高轨迹估计的精度,且误差低于其他视觉里程计算法。

关键词：视觉里程计注意力机制卷积神经网络门控循环单元