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典型箱梁竖向涡激气动力行波效应与抑振机理

振动工程学报 2024年

作者：胡传新戴钢赵林王相龙葛耀君武汉科技大学城市建设学院武汉科技大学城市更新湖北省工程研究中心同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室

为研究增设检修轨道导流板、人行道栏杆抑流板等气动措施抑振机理，开展了大尺度节段模型测振测压风洞试验。基于表面压力时空分布特征及其统计特性提出了气动行波假设，结合谱本征正交分解（Spectral Proper Orthogonal Decomposition,... 详细信息

为研究增设检修轨道导流板、人行道栏杆抑流板等气动措施抑振机理，开展了大尺度节段模型测振测压风洞试验。基于表面压力时空分布特征及其统计特性提出了气动行波假设，结合谱本征正交分解（Spectral Proper Orthogonal Decomposition,SPOD）方法进行验证，并提出气动力时空能量图谱，进一步量化与解构了复杂的时空压力场，揭示了流线型箱梁涡振机理及气动措施抑振机理。研究表明：原始断面在试验风速内存在3阶竖向涡振锁定区间，其中第3阶锁定区振幅最大。增设检修轨道导流板后，断面最大振幅减小53.1%，增设人行道栏杆扶手抑流板后涡振消失。断面表面复杂压力场可表达为多个不同激励源诱发的气动力时空分布模式的线性叠加。原始断面表面压力场由断面振动基频处1阶SPOD模态对应压力时空分布主导，同时上表面模态压力时空分布占主导地位。上表面主导模态压力沿下游呈现行波式演变，贡献值呈波浪式分布，统称为“气动行波”效应。上表面气动行波作用强度远大于下表面。气动行波传播可由分布气动力与涡激力相位差单调递减表征。原始断面上表面气动行波波长与贡献值空间分布波长基本一致，约等于前后缘防撞栏杆之间距离。增设导流板后，上表面主导气动行波传播模式基本不变，作用强度减小，从而涡振幅值减小。增设抑流板使得上表面能量分布呈宽带分布特征，锁频现象消失，故而不发生涡振。研究提炼了涡振时断面表面复杂压力场中的关键和主导气动力时空演变模式——气动行波，为桥梁主梁断面涡振机理分析和涡激力数理模型构建提供了思路。

关键词：桥梁工程气动措施气动行波效应涡振抑振机理涡激振动流线型闭口箱梁

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典型桥梁主梁涡振机理分析的简化涡方法

中国公路学报 2024年

作者：胡传新王相龙赵林葛耀君同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室武汉科技大学城市建设学院同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室武汉科技大学城市更新湖北省工程研究中心

旋涡脱落和漂移是桥梁断面涡振发生的共同流场特征，主梁表面压力时空分布与旋涡漂移密切关联。本文基于主梁表面时空压力场，系统分析了涡激气动力统计参数（相关系数、贡献值、无量纲功等）的空间分布特征，建立了简化涡基本理论，提... 详细信息

旋涡脱落和漂移是桥梁断面涡振发生的共同流场特征，主梁表面压力时空分布与旋涡漂移密切关联。本文基于主梁表面时空压力场，系统分析了涡激气动力统计参数（相关系数、贡献值、无量纲功等）的空间分布特征，建立了简化涡基本理论，提出了典型桥梁主梁涡振机理分析的简化涡方法。该方法可推演关键流场特征及其主导同步气动力时空演变模式，从而揭示涡振机理。以典型箱梁为例，结合气动力时频特征、数值流场与谱本征正交分解（Spectral Proper Orthogonal Decomposition，SPOD），验证了简化涡方法。研究表明：发生竖向（扭转）涡振时，相关系数、贡献值和无量纲功为脉动压力与涡激力（矩）之间相位差的类简谐函数。当相位差单调变化时，上述统计参数呈波浪式分布，且对应主导涡激气动力沿流向呈行波式演变，统称为气动行波模式。该模式与对应简化涡模式互为映射，共同构成简化涡模态。竖向涡振时，上表面旋涡前缘分离至尾缘处漂移距离约为k个波长，耗时k个断面振动周期，即由分离点诱发的k阶竖向简化涡模态主导；扭转涡振上表面旋涡前缘分离至尾缘处漂移距离约为（k+0.5）个波长，耗时（k+0.5）个断面振动周期，即由分离点诱发的k阶扭转简化涡模态主导；其中k为正整数。典型箱梁上表面气动力主导SPOD模态沿流向呈行波式演变，相关系数呈波浪式分布，且波涡模式互为映射，较好验证了简化涡方法。本文系统建立了简化涡基本理论，构建了以与振动效应关联多尺度气动力时空演变特征为“一体”、以推演关键流场特征的简化涡模式和以精确模拟气动力时空演变特征的气动行波模式为“两翼”的简化涡方法体系，为桥梁主梁涡振物理机制分析、涡激力数理模型构建及涡振抑振措施比选提供新的理论依据。

关键词：简化涡方法涡振桥梁主梁旋涡漂移气动力行波

中央开槽箱梁扭转涡振全过程简化涡绕流模式演变特性与锁定机制

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中国公路学报 2024年

作者：胡传新陈帅匡赵林刘圣源葛耀君武汉科技大学城市建设学院同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室武汉科技大学城市更新湖北省工程研究中心同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

中央开槽箱梁因其良好的颤振稳定性而在工程实践中得以广泛应用，但其涡振性能仍待优化，且既有研究尚未深入揭示中央开槽箱梁涡振锁定机制。以典型中央开槽箱梁为研究对象，基于同步测压测振风洞试验，研究+3°攻角箱梁扭转涡振全过程... 详细信息

中央开槽箱梁因其良好的颤振稳定性而在工程实践中得以广泛应用，但其涡振性能仍待优化，且既有研究尚未深入揭示中央开槽箱梁涡振锁定机制。以典型中央开槽箱梁为研究对象，基于同步测压测振风洞试验，研究+3°攻角箱梁扭转涡振全过程典型风速（起振点、上升区、振幅极值点、下降区和结束点）断面表面气动力时频特性，推演断面周围简化涡绕流模式，揭示中央开槽箱梁扭转涡振诱发机理以及涡振全过程气动力与振动效应同步演变机制。研究表明：中央开槽箱梁涡振过程中表面旋涡漂移特征存在明显的演化现象。旋涡漂移存在区域由起振时的下游箱梁下表面底板（气流在下游箱梁下表面与槽间转角处撞击形成的分离涡沿底板向下游漂移）和斜腹板（下游箱梁检修轨道形成的分离涡沿斜腹板表面向下游漂移），随风速增加拓展至上游箱梁下表面底板（上游箱梁检修轨道处的分离涡沿底板向下游漂移）和下游箱梁上表面（下游箱梁上表面前缘栏杆处形成的分离涡沿上表面向下游漂移）。旋涡由下游箱梁下表面底板前缘匀速漂移至斜腹板尾缘，诱导箱梁发生扭转涡振。下游箱梁上、下表面和上游箱梁下表面气动力做功与振幅存在明显的同步演变特性，且与表面旋涡强度密切相关。涡振锁定区间内，中央开槽箱梁上游箱梁下表面、下游箱梁上下表面气动力做功对涡振起主导作用，涡振振幅与上述区域表面气动力做功大小呈正比，亦与旋涡协同作用强度成正比。旋涡协同作用是影响涡振振幅大小的主要因素，而下游箱梁下表面斜腹板表面旋涡的诱导作用是涡振发生的必要因素，这两个因素共同主导涡振锁定，且箱梁下表面检修轨道的存在与断面涡振现象的发生具有较大的关联性。该研究深入探究了断面周围绕流场演变特性及旋涡协同作用演化机制，揭示了中央开槽箱梁扭转涡振诱发机理及锁定机制，为大跨度桥梁的气动稳定性研究提供参考。

关键词：扭转涡振中央开槽箱梁简化涡方法分布气动力演化特性

我国城市轨道交通运营线路旅行速度和速度效率分析

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都市快轨交通 2024年第4期37卷 38-45页

作者：高国飞杨运泽闫亚娜杜港德北京城建设计发展集团股份有限公司技术研究院北京100037 城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心北京100037 北京交通大学交通运输学院北京100044 北京交通运输职业学院城市轨道交通系北京100096

为衡量城市轨道交通线路的旅行速度所发挥的效率,提出速度效率的概念。基于我国170条城市轨道交通线路的运营数据,涵盖全封闭运行的地铁、轻轨、单轨等系统,只考虑站站停的列车运行模式,从平均站间距和线路设计速度两个方面对旅行速度... 详细信息

为衡量城市轨道交通线路的旅行速度所发挥的效率,提出速度效率的概念。基于我国170条城市轨道交通线路的运营数据,涵盖全封闭运行的地铁、轻轨、单轨等系统,只考虑站站停的列车运行模式,从平均站间距和线路设计速度两个方面对旅行速度和速度效率进行分析,结果表明:大部分线路(约64%)设计速度为80 km/h,平均站间距为1.0~2.5 km,其中约90%的线路旅行速度为30~40 km/h,速度效率为37.5%~50.0%。此外,量化分析旅行速度和平均站间距、设计速度正相关的变化关系,以及速度效率与平均站间距正相关、与设计速度负相关的变化关系。最后,基于实际数据拟合的旅行速度和速度效率公式,计算得到平均站间距、设计速度、旅行速度和速度效率的对应分布值,可为衡量城市轨道交通线路旅行速度和速度效率的合理范围提供参考。

关键词：城市轨道交通线路设计速度平均站间距旅行速度速度效率

基于数字图像相关技术的膨胀土三维裂隙扩展特性研究

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岩土力学 2024年第S1期 309-323页

作者：张红日杨济铭徐永福肖杰韩仲汪磊林宇亮广西交科集团有限公司上海交通大学土木工程系中山大学土木工程学院长沙理工大学交通运输工程学院武汉大学土木建筑工程学院上海工程技术大学城市轨道交通学院中南大学土木工程学院

为探究膨胀土三维裂隙动态扩展特性及机制，搭建恒温恒湿环境箱，通过双目相机实时采集4、8、16mm厚度下矩形和圆形膨胀土裂隙图像，基于三维数字图像相关技术重建裂隙三维形态，量化裂隙扩展机制和发育特性。结果表明：三维裂隙动态拓... 详细信息

为探究膨胀土三维裂隙动态扩展特性及机制，搭建恒温恒湿环境箱，通过双目相机实时采集4、8、16mm厚度下矩形和圆形膨胀土裂隙图像，基于三维数字图像相关技术重建裂隙三维形态，量化裂隙扩展机制和发育特性。结果表明：三维裂隙动态拓展特征方面，土体开裂时存在时空各异的收缩中心，收缩中心的数量随着试样厚度的增加而减少，收缩中心数量越多，裂隙网络形态越复杂；收缩中心运动形式呈纵向沉降，沉降量与裂隙土块含水率相关；裂隙土块周围颗粒运动矢量呈碗状朝收缩中心运动。各收缩中心空间分布存在差异，土体收缩时产生剪切应力，部分裂隙发育方向发生偏转，导致裂隙网络衔接呈多样性。膨胀土开裂过程中往往伴随着裂隙土块的翘曲，裂隙土块翘曲形成及运动机制如下：裂隙土块发育形成后，土块整体呈现“外干内湿”湿度差，随之产生的剖面基质吸力差引起了垂直方向收缩变形梯度，进而产生驱动裂隙土块上凹的曲卷力矩并朝着收缩中心聚拢，促使土块翘曲形成。该试验和分析结果可以为膨胀土裂隙发育规律认知、分析和预测方法提供参考。

关键词：膨胀土裂隙三维动态拓展三维数字图像相关技术干燥翘曲

基于GIS的城市应急避难场所空间区划——以成都市主城区为例

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中国安全生产科学技术 2024年第2期20卷 153-160页

作者：张小莹江惠华吕伟李承旭马剑海南科技职业大学财经学院海南海口571126 武汉理工大学安全科学与应急管理学院湖北武汉430070 西南交通大学交通运输与物流学院四川成都611756

为提升灾后城市整体应急避难服务能力,在综合考虑人口分布、交通网络、服务容量、建设成本和路网可达性等多因素的基础上,运用GIS空间分析技术,对四川省成都市主城区开展应急避难空间区划研究,提出高效、公平和经济的应急避难场所空间... 详细信息

为提升灾后城市整体应急避难服务能力,在综合考虑人口分布、交通网络、服务容量、建设成本和路网可达性等多因素的基础上,运用GIS空间分析技术,对四川省成都市主城区开展应急避难空间区划研究,提出高效、公平和经济的应急避难场所空间区划方案,形成1套科学的方案制定方法和流程。研究结果表明:成都市主城区可划分成10个应急避难分区,并确立14个最佳避难场所来满足区域内的应急避难需求;同时对实验外国语学校、丽都公园进行容量扩建,并升级浣花溪公园周边交通配套设施来优化应急避难场所空间区划,以此提升成都市主城区整体应急避难服务能力。研究结果可为城市人口转移避难安置工作规划和决策实施提供技术支持。

关键词：应急避难场所服务能力空间区划 GIS 位置分配

基于时序聚类CEEMDAN-LSTM的轨道短时客流预测

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安徽科技学院学报 2024年第5期38卷 73-83页

作者：朱永霞刘洋肖赟安徽交通职业技术学院城市轨道交通与信息工程系安徽合肥230051 长安大学运输工程学院陕西西安710064 合肥大学城市建设与交通学院安徽合肥230601

目的:高效精确的短时客流预测是城市轨道交通运营管理的重要前提,为提高短时客流预测精度,提出一种基于时序聚类的CEEMDAN-LSTM组合模型。方法:以DTW距离为度量标准,采用Kmeans算法对客流时序进行分类,在此基础上通过CEEMDAN算法进行时... 详细信息

目的:高效精确的短时客流预测是城市轨道交通运营管理的重要前提,为提高短时客流预测精度,提出一种基于时序聚类的CEEMDAN-LSTM组合模型。方法:以DTW距离为度量标准,采用Kmeans算法对客流时序进行分类,在此基础上通过CEEMDAN算法进行时序分解以弱化样本噪声干扰,再将分量输入到LSTM模型中进行预测。结果:CEEMDAN-LSTM模型在3类客流时序下的预测误差均小于其他4个基线模型,并能有效反映短时客流的变化趋势;考虑时序聚类的预测模型的预测精度与时效性均优于不分类下的预测模型。结论:以合肥南站地铁的短时进站客流数据为例进行实证分析,证实客流时序聚类对预测精度提升的贡献,并与SARIMA、RF、XGBoost、LSTM等4个预测模型比较,CEEMDAN-LSTM模型具有较高的预测精度,且能有效反映实际客流曲线的变化趋势。

关键词：城市轨道交通短时客流预测时序聚类 CEEMDAN算法长短期记忆神经网络

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现代道路交通系统交通安全状况变化特性探析

中国安全科学学报 2004年第5期14卷 42-46页

作者：郑安文武汉科技大学城市建设学院交通运输系

以日本现代道路交通系统发展过程为例 ,通过对其发展过程中不同时期道路交通安全状况特征、内在原因的深入分析 ,探讨了以汽车为主要交通工具的现代道路交通安全系统道路交通安全状况的变化特性。笔者认为 ,准确把握现代道路交通安全系... 详细信息

以日本现代道路交通系统发展过程为例 ,通过对其发展过程中不同时期道路交通安全状况特征、内在原因的深入分析 ,探讨了以汽车为主要交通工具的现代道路交通安全系统道路交通安全状况的变化特性。笔者认为 ,准确把握现代道路交通安全系统发展过程中道路交通安全状况的变化特性对改善我国当前道路交通安全状况、进一步提高道路交通管理水平将具有积极意义。

关键词：交通系统交通安全交通管理安全生产安全管理汽车

新型环面节流静压气体球轴承压力分布的有限元计算

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摩擦学学报 2004年第6期24卷 531-535页

作者：郭良斌王祖温包钢李军武汉科技大学城市建设学院交通运输系湖北武汉430070 哈尔滨工业大学气动技术中心黑龙江哈尔滨150001

环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝,是静压气体球轴承的一种新结构形式.通过引入流场驻点附近的无穷小邻域,使得处理该轴承在球面坐标系中球窝中心点保角变换不存在这一数学难题成为可能,并给出了用伽辽金加权余量法进行有限元离散时... 详细信息

环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝,是静压气体球轴承的一种新结构形式.通过引入流场驻点附近的无穷小邻域,使得处理该轴承在球面坐标系中球窝中心点保角变换不存在这一数学难题成为可能,并给出了用伽辽金加权余量法进行有限元离散时边界条件的数学描述.计算结果表明,尽管边界条件不同,"比例分割算法"对闭式气体球轴承气膜压力场的求解仍然有效,只是迭代时间稍长.环面节流多孔闭式球轴承在气膜中心区域存在流动滞止区,滞止区压力基本相等且高于远离供气孔的其它气膜区域的压力.

关键词：静压气体球轴承环面节流压力分布有限元伽辽金加权余量法