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阵列式监测传感器研究及算法实现

铁道工程学报 2024年第4期41卷 84-89页

作者：薛骐中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对... 详细信息

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对设备监测过程中发生的旋转误差问题研究多轴实时矫正算法,以实现实时、自动化、高精度监测。研究结论:(1)本文通过软硬件结构设计,将加速度传感芯片、磁力传感芯片和温度传感芯片等高度集成,研发了MEMS三维形变监测仪;(2)本文针对各芯片的输出数据进行解算,开发了各节段位移计算方法;(3)本文利用三轴加速度计和三轴磁力计研发了组合旋转角度计算方法,测试证明了在单节段0.5 m条件下,单节绝对精度优于0.1 mm,系统稳定性优于0.2 mm,航向角绝对精度优于0.5°,航向角稳定性优于0.1°;(4)本文研究可为自动化监测领域提供一种新型设备及自动化监测方法。

关键词：阵列式传感器自动化监测旋转角

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铁路线站设计用几何计算内核的构建与应用

铁道工程学报 2024年第2期41卷 86-92,99页

作者：许胜博中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立... 详细信息

研究目的:传统铁路线站设计软件高度依赖于特定的图形平台,限制了软件的可移植性和独立性,不利于铁路线站设计软件的自主发展。为此,本文通过对线站设计用几何计算内核架构、几何算法及第三方图形平台解耦机制的研究,旨在构建一个独立于图形平台的铁路线站设计用几何计算内核,使得线站设计业务逻辑与特定图形平台解绑,使其能够适应不同的操作系统和图形平台,从而提高铁路线站设计软件研发的自主性。研究结论:(1)本文提出的几何计算内核架构可扩展性强,核心算法通用度高,能够满足各类铁路线站设计场景;(2)与第三方图形平台相比,本文提出的几何计算内核在铁路线站线型支持、绘制方法、计算精度、计算效率、跨平台移植方面具有明显优势;(3)通过在实际生产项目上的应用,证明了本文提出的几何计算内核可作为线站设计软件研发的底层内核,同时通过对线型定义层的拓展,几何内核构建方法及相关解耦机制也可为其他线性工程设计软件的自主研发提供借鉴。

关键词：铁路线站设计软件几何计算内核缓和曲线算法图形平台解耦

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软土地区双线盾构下穿机场跑道沉降规律研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 68-73页

作者：焦忺玥董秀竹林森斌中国铁路设计集团有限公司天津300142

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深... 详细信息

研究目的:本文依托天津地铁Z2线下穿滨海机场工程,在考虑机场不停航的情况下,对软土地区双线盾构隧道下穿机场飞行区引起的跑道沉降进行分析,探究盾构埋深及深孔注浆圈厚度对跑道沉降的影响,以得到合适的盾构埋深及深孔注浆圈厚度,并深入分析其对跑道沉降影响的规律特性。研究结论:(1)增大盾构隧道覆土厚度和管片周围深孔注浆圈厚度能有效地减小跑道沉降及差异沉降率,但对沉降的减小效果并非随注浆圈厚度增加而愈加有效;(2)双线隧道开挖完成后,道面横向沉降曲线呈现“V”形沉降槽,由于前后线施工叠加效果,最大沉降位置偏向后施工隧道一侧;(3)同一埋深下,后线施工对跑道最大沉降的影响小于前线隧道对跑道沉降的影响,且随着注浆圈厚度的增加,后线施工对跑道沉降的影响越来越小;(4)随着双线隧道先后掘进,机场道面的差异沉降率呈现先增大、再减小的趋势,后趋于稳定;(5)本研究结论可为软土地区双线盾构下穿机场跑道类似工程中的盾构埋深及深孔注浆设计提供参考依据、施工指导。

关键词：软土双线盾构隧道下穿机场跑道不停航注浆圈厚度沉降规律

基于TSI的匈塞铁路塞段站场主要技术标准研究

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铁道工程学报 2024年第6期41卷 98-103页

作者：秦宝来张立阳倪家浩中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方... 详细信息

研究目的:为指导匈塞铁路塞尔维亚段站场工程设计、施工,并便于建成后的运输组织和养护维修,结合项目所在国铁路运输、设备维护及管理需要,基于欧盟铁路互联互通(TSI)条件,对线间距、到发线有效长度、客运设备及车辆设备、站线轨道四方面技术标准展开对比研究。研究结论:(1)车站线间距的规定推荐采用塞尔维亚标准;(2)接发客货列车的到发线有效长度一般为650 m,每隔20~25 km车站到发线有效长度满足750 m;仅接发客车的到发线有效长度:临靠400 m长度站台的到发线,有效长度不小于530 m,临靠220 m长度站台的到发线,有效长度不小于350 m;(3)停靠国际列车的站台长度不少于400 m,仅停靠国内列车的站台长度不少于220 m,侧式站台宽度为4 m,岛式站台宽度为6.66 m,站台高度采用0.55 m;(4)正线和到发线采用60E1型,R260品质钢轨;其余站线轨道采用49E1型,R260品质钢轨;道岔选用UIC道岔系列,根据通过速度选择不同型号;(5)本研究成果对其他欧洲铁路项目站场主要技术标准的选择及国内铁路设计具有借鉴意义。

关键词：匈塞铁路站场技术标准欧盟铁路互联互通

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变透水边界与起始坡降下软土路基固结模型

铁道工程学报 2024年第6期41卷 40-44,51页

作者：杨强魏征中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡... 详细信息

研究目的:路基沉降问题是引起铁路、公路等基础设施发生工程事故的主要原因。为提高软土地区路基土沉降预测水平,本文考虑土体的非达西渗流效应、土体边界透水能力的变化以及变形非线性特征,建立相应的分段线性化固结模型。其中,起始坡降渗透模型用来反映土体的非达西渗流过程,连续排水边界用来描述土体边界透水性能的变化,e-lg(av0)关系用来表示土体的非线性变形特征。然后,应用一些算例分析探讨边界透水性能变化、土体非线性变形以及非达西效应下土体的固结行为,以期为软土路基工程工后沉降预测提供理论支撑。研究结论:(1)土体的非达西效应越强(即起始坡降值越大),边界透水性能越差(即连续排水界面参数越小),相同时刻下的固结滞后现象越明显;(2)起始坡降值能同时影响固结过程及最终结果;(3)连续排水边界和起始坡降下初始压缩系数对沉降过程的影响比较显著;(4)本文固结模型可模拟深厚软土路基的沉降过程,相关结论可应用于深厚软土的堆载排水加固过程。

关键词：软土路基固结起始坡降连续排水边界

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近海工程多道地震高分辨率处理技术应用研究

铁道工程学报 2024年第6期41卷 17-22页

作者：刘振明周学明祁晓雨中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:跨海大桥、海底隧道等重大工程建设需要通过多道地震方法查明海域沉积层结构与厚度、断裂分布与活动性特征、基岩起伏与风化层厚度,以及特殊地质体分布范围等。但是在近海海域多道地震施工的条件受到诸多限制,如水深较浅、流... 详细信息

研究目的:跨海大桥、海底隧道等重大工程建设需要通过多道地震方法查明海域沉积层结构与厚度、断裂分布与活动性特征、基岩起伏与风化层厚度,以及特殊地质体分布范围等。但是在近海海域多道地震施工的条件受到诸多限制,如水深较浅、流速大、养殖区和渔业活动密集等,进而导致采集电缆较短且缺乏姿态控制,同时由于采集电缆较短产生覆盖次数少、速度分析困难等问题。最终获得的地震资料品质相对较差,存在信噪比低、多次波发育、电缆姿态不好等问题,需要进行针对性地分析和处理。研究结论:(1)地震数据经过联合噪声压制、多次波组合压制、提高覆盖次数、电缆时差校正等技术处理,显著提高了地震剖面的分辨率和信噪比;(2)处理后的地震剖面自浅至深各主要反射层的产状和构造形态清晰,地质现象清楚;(3)针对数据处理中遇到的噪声类型复杂、多次波压制难度大、速度分析困难等难点和挑战,总结出了一套适用于近海工程的多道地震数据处理技术流程,对后续近海工程高分辨率多道地震探测的数据处理工作具有一定的指导意义。

关键词：近海工程多道地震噪声压制多次波

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给水厂典型工艺碳排放特征与影响因素

环境科学 2024年第1期45卷 123-130页

作者：张翔宇胡建坤马凯高欣慰魏月华韩宏大李克勋天津水务集团有限公司天津300042 南开大学环境科学与工程学院天津300350 天津市自来水集团有限公司天津300040 天津市自来水集团有限公司凌庄水厂天津300381

基于实际运行工况和数据监测基础,对天津市给水厂典型工艺的碳排放特征进行研究.给水厂总碳排放强度(以CO_(2)-eq计)为0.254 kg·m^(-3),其中电耗和药耗碳排放占比分别为81.76%和9.15%.给水厂的关键电耗碳排放环节为送水泵房、超滤膜工... 详细信息

基于实际运行工况和数据监测基础,对天津市给水厂典型工艺的碳排放特征进行研究.给水厂总碳排放强度(以CO_(2)-eq计)为0.254 kg·m^(-3),其中电耗和药耗碳排放占比分别为81.76%和9.15%.给水厂的关键电耗碳排放环节为送水泵房、超滤膜工艺和进水泵房,分别占总电耗碳排放的50.99%~73.51%、17.64%~20.70%和17.97%~22.40%.次氯酸钠对药耗碳排放的贡献率为89.12%~90.30%,其余依次为三氯化铁、聚合氯化铝和硫酸铵.传统净水工艺单元的电耗碳排放强度依次为:进水泵房>快滤池>沉淀池,在深度处理工艺线中依次为:进水泵房>超滤膜>机械混凝>澄清池.快滤池工艺线和超滤膜工艺线的碳排放强度分别为0.0709 kg·m^(-3)和0.1090 kg·m^(-3).超滤膜工艺能节约23%的药剂用量,而电耗碳排放是传统处理工艺的2倍.对关键环节的碳排放影响因素分析结果表明,浊度、pH、氨氮和温度等原水水质参数与次氯酸钠碳排放强度显著相关;出厂水压力、日送水量与送水泵房碳排放强度呈显著的线性回归关系,相关水质和水压调控措施可以有效减少给水厂碳排放.

关键词：碳排放给水厂超滤膜快滤池电耗药耗

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基于大刚度支护体系的新型暗挖技术

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1332-1338页

作者：聂子云谭小兵朱占国关永平中国铁路设计集团有限公司天津300251 台州市交通投资集团有限公司浙江台州318000

传统暗挖技术存在施工风险大、施工效率低、对周边环境影响大、工程投资大等问题,很难适用于软弱地层或复杂环境下大型地下结构暗挖施工。为解决以上问题,提出一种基于大刚度支护体系的新型暗挖技术。新型暗挖技术利用纵向管幕、顶横梁... 详细信息

传统暗挖技术存在施工风险大、施工效率低、对周边环境影响大、工程投资大等问题,很难适用于软弱地层或复杂环境下大型地下结构暗挖施工。为解决以上问题,提出一种基于大刚度支护体系的新型暗挖技术。新型暗挖技术利用纵向管幕、顶横梁和中间立柱构筑大刚度支护体系,支护体系各构件通过非开挖方式或者在管幕保护下利用小空间构筑,保证施工安全的同时,防止地层出现较大应力释放,支护体系构筑完成后即可进行大面积暗挖施工。新型暗挖技术工序简单、施工效率高、风险低、对周边环境影响小、工程投资小。数值分析和工程实例验证了新型暗挖技术的可行性和实用性,新技术为大型地下结构暗挖技术提供了新的思路。

关键词：大型地下结构暗挖大刚度支护体系数值分析

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高速地铁隧道洞口及风井对压力波的影响研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 90-95,101页

作者：那艳玲牟野叶天震卜永和江崇旭中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津大学天津300350

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓... 详细信息

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓冲结构工况对地铁隧道的空气动力学效应的影响。研究结论:(1)中间风井位置的不合理设置会导致膨胀波叠加使车厢内压力梯度不满足要求,可根据列车长度、列车运行速度等因素计算出中间风井的合理位置;(2)隧道洞口采取断面扩大型和喇叭型缓冲结构分别能使车厢表面压力梯度最大值下降29.3%和38.2%;(3)按照现行标准中人体舒适性的考核指标进行评价,140 km/h高速磁浮列车系统隧道口缓冲结构缓压段的长度设置为2倍的隧道断面水力直径更合理;(4)本文研究可以为优化高速地铁列车驶入隧道洞口时的气动效应问题提供参考。

关键词：高速地铁列车空气动力学压力波风井位置缓冲结构