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基于双层LSTM的泥水盾构掘进运行状态监测方法研究与应用

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隧道建设（中英文） 2024年第8期44卷 1576-1586页

作者：刘四进中铁十四局集团有限公司山东济南250101

为降低盾构隧道施工过程中对施工人员经验的依赖程度,提高施工的安全性和稳定性,提出基于双层长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的盾构掘进运行状态监测方法。首先,在建模之前对数据进行预处理,结合极致梯度提升(XGBoost)算... 详细信息

为降低盾构隧道施工过程中对施工人员经验的依赖程度,提高施工的安全性和稳定性,提出基于双层长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的盾构掘进运行状态监测方法。首先,在建模之前对数据进行预处理,结合极致梯度提升(XGBoost)算法和经验知识,从运行变量中筛选出推力、贯入度、转矩、推进速度等各模块重要的特征变量及其相关变量,以此作为盾构掘进运行状态监测模型的输入,并以盾构关键特征变量作为监测模型的输出;然后,采用深度学习方法,建立双层LSTM故障监测模型,提取环内以及环间的时序关联特征,构建监测统计量T2和Espe,对不同情况下的数据设定不同的监测策略;最后,将模型应用于济南黄河隧道东线工程中,对本文所建立的模型进行验证,并与无时序特征学习的自动编码器模型AE(auto encoder)、单层LSTM模型以及其他算法的监测效果进行比较。研究结果表明:对于正常掘进环,双层LSTM方法的误报率<1.25%;对于掘进状态异常环,双层LSTM的监测准确率达到91.6%,验证了本文方法对于盾构隧道掘进运行状态监测的有效性。

关键词：泥水盾构掘进运行状态时序关联分析双层LSTM

基于协同优化策略和人工蜂群算法的轨道电路邻线干扰防护研究

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 178-189页

作者：代萌中国铁路济南局集团有限公司济南电务段山东济南250001

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;... 详细信息

高速铁路车站运营场景复杂,易引发轨道电路邻线干扰,造成信号误解码和误显示,影响列车安全高效运行。基于空间耦合和传导耦合原理,根据高速铁路轨道电路特点和结构,分别建立传输线路阻抗平衡和不平衡条件下的复杂场景邻线干扰计算模型;考虑机车动态运行条件,完成最不利情况下邻线干扰量值的定量计算,并利用ANSYS平台完成计算结果的有限元仿真验证;针对邻线干扰还受到发送电平等级、补偿电容数量和容值、线路并行长度、道床电阻、分路电阻、线路间距等参数叠加和相互制约的影响,采用人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)智能算法,提出基于多参数协同优化策略的邻线干扰防护对策,给出各参数相应最优取值及其对信干比(Signal-to-Interference Ratio,SIR)影响重要度。结果表明:邻线干扰量值超过车载机车信号灵敏度将导致解码错误;应用提出的防护对策对现场邻线干扰工程案例中线路并行长度和发送电平等参数进行优化,SIR可提升14.6 dB。研究结论可用于高速铁路轨道电路配置及优化实践,为防护邻线干扰提供工程参考和分析验证。

关键词：高速铁路轨道电路邻线干扰人工蜂群算法干扰防护协同优化

选区激光熔化TiC/AlMgSc复合材料组织及性能研究

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 382-390页

作者：丁惟云司福贵夏长庚孙德志徐亚坤徐英翠程浩杰王孟志季伟中国重型汽车集团有限公司山东济南250101 中国重型汽车集团有限公司汽车研究总院山东济南250101

基于选区激光熔化(SLM)成形工艺制备了亚μm TiC颗粒增强AlMgSc复合材料,研究了TiC/AlMgSc复合材料的物相组成、显微组织和力学性能。研究结果表明:采用优化后的SLM成形工艺参数获得了高致密度(99.73%)的TiC/AlMgSc复合材料;SLM成形中Ti... 详细信息

基于选区激光熔化(SLM)成形工艺制备了亚μm TiC颗粒增强AlMgSc复合材料,研究了TiC/AlMgSc复合材料的物相组成、显微组织和力学性能。研究结果表明:采用优化后的SLM成形工艺参数获得了高致密度(99.73%)的TiC/AlMgSc复合材料;SLM成形中TiC颗粒与AlMgSc基体之间没有发生反应,TiC颗粒提供了高密度的有效形核点,促使复合材料组织向等轴晶转变,晶粒发生细化,并且减弱了织构强度;添加TiC颗粒后,复合材料抗拉强度提升了9.9%,达到了611 MPa,延伸率下降为10.02%;材料的断裂机制主要为韧脆混合断裂,在断口表面处留存着尺寸为3~8μm的TiC团簇颗粒,并黏附在铝基体中。

关键词：激光技术选区激光熔化铝基复合材料微观组织拉伸性能

采用支点位移法施工的斜拉桥钢-UHPC组合梁受力分析

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桥梁建设 2024年第2期54卷 64-69页

作者：李利军张国民山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东省路桥集团有限公司山东济南250014

为了解采用支点位移法施工对大跨度斜拉桥钢-UHPC组合梁负弯矩区力学性能的改善情况,以主跨442 m的沾临高速公路黄河特大桥主桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥三维有限元模型进行受力分析。计算无应力索长及成桥状态钢-UHPC组合梁... 详细信息

为了解采用支点位移法施工对大跨度斜拉桥钢-UHPC组合梁负弯矩区力学性能的改善情况,以主跨442 m的沾临高速公路黄河特大桥主桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥三维有限元模型进行受力分析。计算无应力索长及成桥状态钢-UHPC组合梁线形,并在二者保持不变的基础上,分别对采用、未采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁成桥及运营状态下的弯矩、梁底应力、UHPC桥面板顶(底)缘应力进行对比分析。结果表明:相比于未采用支点位移法,采用支点位移法施工的钢-UHPC组合梁斜拉桥可减小或者消除辅助墩处组合梁的负弯矩,显著增加辅助墩处负弯矩区UHPC桥面板的压应力储备,达到施加预应力的效果,显著改善了负弯矩区钢-UHPC组合梁的力学性能,应用效果良好。

关键词：斜拉桥钢-UHPC组合梁支点位移法无应力索长成桥线形力学性能有限元法

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高速公路多联连续梁桥隔震研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 682-690页

作者：李超牟江亭张宇田利山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东高速工程建设集团有限公司山东济南250014

针对高速公路多联连续梁桥的抗震问题,本文对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座进行了隔震效应分析与设计优化。本文基于多联有限元模型和非线性时程分析方法,分析了多联体系下各墩地震响应的差异,及铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的隔震和耗能效果,... 详细信息

针对高速公路多联连续梁桥的抗震问题,本文对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座进行了隔震效应分析与设计优化。本文基于多联有限元模型和非线性时程分析方法,分析了多联体系下各墩地震响应的差异,及铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的隔震和耗能效果,并对隔震支座的参数布置进行了优化。结果表明:多联桥梁交界墩的地震响应较联内墩一般增大20%以上,交界墩上部结构跨径差异较大时甚至可达75%。铅芯橡胶支座位移限制能力和大震耗能更好,且屈服前刚度越大、屈服强度和屈服后刚度越小,滞回耗能能力越强;摩擦摆支座小震时即可发挥其隔震效果,且滑动摩擦系数越小、曲率半径越大,隔震效果越好。通过在交界墩布置更多隔震支座可在保证一定隔震率的同时改善桥墩受力不均匀的问题,具有一定的工程参考价值。

关键词：高速公路桥多联连续梁桥桥梁隔震隔震支座铅芯橡胶支座摩擦摆支座支座布置优化

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退火工艺对T4003高强度铁素体不锈钢组织和性能的影响

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金属热处理 2024年第1期49卷 198-201页

作者：李志平王宏霞赵刚王俊海山东泰山钢铁集团有限公司山东济南271100

在实验室利用箱式炉对T4003高强度铁素体不锈钢进行640~850℃的退火处理,通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验等测试手段,对试验钢的组织和力学性能进行分析。结果表明,退火后基体组织均主要为铁素体和少量的细小碳化物颗粒;退火温度在... 详细信息

在实验室利用箱式炉对T4003高强度铁素体不锈钢进行640~850℃的退火处理,通过光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验等测试手段,对试验钢的组织和力学性能进行分析。结果表明,退火后基体组织均主要为铁素体和少量的细小碳化物颗粒;退火温度在640℃时,晶粒大小不均现象较明显;680~780℃退火时,仍有晶粒大小不均现象,但细小晶粒的数量随退火温度升高增多;830℃和850℃退火时,发生奥氏体相变,得到细小的再结晶晶粒。热轧态试验钢的强度高、塑性低;随着退火温度升高,强度呈先下降后上升的趋势,断后伸长率则呈先升高后下降的趋势。640℃退火时试验钢的屈服强度略低于高强度不锈钢的要求(R_(p0.2)≥350 MPa),其它退火温度下屈服强度均满足高强钢要求,可根据强度级别需求选择合理的退火温度。

关键词：铁素体不锈钢退火显微组织力学性能

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浅议涵闸改建工程施工质量管理

人民黄河 2024年第S1期 135-136+139页

作者：崔建忠赵硕刘学振山东恒泰工程集团有限公司山东黄河工程集团有限公司

黄河下游引黄涵闸改建工程以及黄河下游“十四五”防洪工程作为国务院确定2023年重点推进的55项重大水利工程，是黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略以来山东黄河首批重大水利工程建设项目，也是“十四五”时期山东黄河重... 详细信息

黄河下游引黄涵闸改建工程以及黄河下游“十四五”防洪工程作为国务院确定2023年重点推进的55项重大水利工程，是黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略以来山东黄河首批重大水利工程建设项目，也是“十四五”时期山东黄河重点实施的基本建设项目。从影响涵闸改建工程施工质量管理的3个因素着手，提出建立科学的质量管理系统、切实做好施工前的准备工作、优化施工组织设计、严格控制施工现场、确保材料供应质量、加强施工机械设备管理等六项措施，全面提升涵闸工程施工质量，保证涵闸改建工程项目的顺利进行。

关键词：涵闸改建工程施工质量管理黄河下游

考虑纹理重构的道路养护吸能封层制备调控与功能评价

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中国公路学报 2024年

作者：王朝辉陈谦李彦伟左志武冯雷黄帅长安大学公路学院太行城乡建设集团有限公司山东高速集团有限公司

为进一步开拓吸能材料在道路养护领域的全新应用、赋予预防养护封层兼顾路表功能改善与既有路面结构承载力提升的双重功效，以新型路用吸能材料为载体、“夹芯式”封层结构为框架，考虑纹理重构，设计并制备了道路养护吸能封层；采用图... 详细信息

为进一步开拓吸能材料在道路养护领域的全新应用、赋予预防养护封层兼顾路表功能改善与既有路面结构承载力提升的双重功效，以新型路用吸能材料为载体、“夹芯式”封层结构为框架，考虑纹理重构，设计并制备了道路养护吸能封层；采用图像处理技术和加速加载试验，分析了道路养护吸能封层表面纹理特征与路表功能的衰变规律，明确了其耐久性；借助轮碾连续加载试验，评价了道路养护吸能封层对沥青混凝土板底应变的消减效果，探明了其耐荷缓力功效；基于动态热机械分析，阐释了道路养护吸能封层微观吸能特性及阻尼行为，揭示了其缓力机理；最终为道路养护吸能封层的深入探索与推广应用奠定坚实基础。结果表明：基于封层表面纹理及耐磨、抗滑等表面功能变化规律，确定集料覆盖率为40%，2.36～4.75 mm和1.18～2.36 mm两挡集料的比例为25:75，吸能材料洒布方案为上层1.0 kg/m2+下层2.0 kg/m2；加载磨耗4万次后，道路养护吸能封层表面纹理轻微衰减，表面功能耐久性良好；道路养护吸能封层有效降低沥青混凝土板底部的纵向与横向应变，可使原始拉应变转化为压应变，或者降低原始拉/压应变数值30%～50%以上；吸能封层材料损耗因子(tan δ)维持在0.1～0.3，能够在-50℃～200℃、10-4～108Hz较宽温度域与频率域中表现优异阻尼性能。

关键词：道路工程吸能封层制备缓力纹理机理

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煤矿覆岩主控致灾层位危险识别及现场应用

煤炭学报 2024年第6期49卷 2589-2603页

作者：马玉镇朱斯陶潘俊锋高永涛张修峰姜福兴刘金海王冰陈洋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 山东能源集团有限公司山东济南250014 陕西彬长矿业集团有限公司陕西咸阳711300

针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题,以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景,采用理论分析、微震监测、现场调研等方法,揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理,分... 详细信息

针对煤矿地面水力压裂技术施工中工作面覆岩主控致灾层位难以准确辨识的难题,以孟村煤矿401102工作面地面水力压裂工业试验为背景,采用理论分析、微震监测、现场调研等方法,揭示了煤矿厚硬覆岩运动诱发矿震和冲击地压的动力灾害机理,分析了基于载荷三带理论的厚硬覆岩分区运动特征与诱发动力灾害之间的关系,建立了基于关键层运动状态的矿震能量预测模型与采场等效附加应力估算模型,提出了基于K-means聚类算法和肘部法则的煤矿覆岩主控致灾层位识别技术方法,确定了现场压裂施工层位并进行工业试验,根据现场微震监测数据及理论分析结果进行了效果验证,得到结论如下:孟村煤矿401102工作面致冲关键层及矿震关键层均为距离煤层66 m的安定组关键层R9,其初次破断运动采场等效附加扰动应力理论值为7.23 MPa,初次破断运动释放矿震能量理论值为6.08×105 J,致灾危险性较强;震−冲关键层压裂后,矿震能量理论值降幅94%,采场等效附加扰动应力理论值降幅76%,工作面上方5×10^(3)J大能量微震事件出现明显上移趋势,上移量约为15 m;10^(3)J及以上能级微震事件频次占比显著下降,由60.39%降至17.89%,最大微震事件能量由6.65×10^(5)J降至9.75×10^(3)J;10^(2)J及以下能级微震事件频次占比显著上升,由39.61%增至82.11%。

关键词：地面水力压裂冲击地压矿震覆岩主控致灾层位识别方法