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基于地质雷达的巷道松动圈探测图像优化分析及支护改进

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煤炭技术 2025年第1期44卷 93-98页

作者：路燕泽马宁于庆磊张金鹏王社光刘阳河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司河北邢台054100 河北省复杂铁矿低碳智能高效开采技术创新中心河北邢台054100 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819

以河北中关铁矿井下巷道为工程背景,开展松动圈探测及图像处理优化分析及支护改进。首先依据雷达探测原理,提出了针对金属矿山井下巷道的松动圈探测方案,并优化了雷达探测图像处理方法;然后对探测结果进行了详细分析,讨论了不同岩性及... 详细信息

以河北中关铁矿井下巷道为工程背景,开展松动圈探测及图像处理优化分析及支护改进。首先依据雷达探测原理,提出了针对金属矿山井下巷道的松动圈探测方案,并优化了雷达探测图像处理方法;然后对探测结果进行了详细分析,讨论了不同岩性及不同埋深水平对巷道松动圈范围的影响。研究结果表明:采用探地雷达可以有效测得井下巷道松动圈范围,中关铁矿井下巷道松动圈分布复杂多变,巷道岩性越差,埋深越大,松动圈范围越大,反之亦然。依据松动圈范围和锚杆作用机理,在岩性较差的围岩段,松动圈厚度范围超过2.5 m,应优化支护方案采用长度更长的锚杆并加密锚杆间距。

关键词：地质雷达巷道围岩松动圈探测图像优化分析支护优化

强震区隧道洞口段新型墙-板抗减震措施的效果分析

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太原学院学报（自然科学版） 2025年第1期43卷 9-16页

作者：韩健松崔光耀王道远北方工业大学土木工程学院北京100144 河北交通职业技术学院路桥工程系河北石家庄050091 河北省季冻区公路服役安全与预警技术创新中心河北石家庄050091

为了进一步提高强震区铁路隧道的安全以及抗震性能,依托包银铁路甘德尔山隧道,运用数值模拟软件FLAC 3D,针对强震区隧道洞口段墙-板和墙-板-减震层的抗减震作用效果进行研究。研究结果表明,与不采用抗减震措施相比较,采取墙-板抗震措施... 详细信息

为了进一步提高强震区铁路隧道的安全以及抗震性能,依托包银铁路甘德尔山隧道,运用数值模拟软件FLAC 3D,针对强震区隧道洞口段墙-板和墙-板-减震层的抗减震作用效果进行研究。研究结果表明,与不采用抗减震措施相比较,采取墙-板抗震措施后,横向位移减小了5.95%,竖向位移减小了45.87%,最小安全系数增大了40.91%~49.25%,最大主应力的抗震作用效果达到了63.56%,最小主应力的抗震作用效果为4.04%,最大剪应力抗震作用效果为8.35%;采取墙-板-减震层减震措施后,横向位移减小了13.11%,竖向位移减小了43.88%,最小安全系数增大了65.82%~74.50%,最大主应力的减震作用效果达到了75.11%,最小主应力的减震作用效果为10.21%,最大剪应力减震作用效果为12.80%。采用墙-板-减震层的抗减震措施优于墙-板结构。推荐采用墙-板-减震层措施对甘德尔山隧道进行抗减震加固设计。

关键词：隧道工程强震区洞口段墙-板-减震层抗减震措施

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钢箱梁桥腹板螺栓群偏心剪切力学仿真分析

铁道工程学报 2023年第5期40卷 58-63页

作者：杨三强康义彤河北大学河北省土木工程监测与性能评估技术创新中心保定071000

研究目的:长期以来,钢箱梁连接处螺栓群是钢桥连接处结构受力变形的研究热点,螺栓群的破坏模式与力学分析是研究难点。本文依托国道G102线秦皇岛市区段钢箱梁桥,对腹板连接处的高强度螺栓群进行在偏心剪切力作用下的受力分析,以提高钢... 详细信息

研究目的:长期以来,钢箱梁连接处螺栓群是钢桥连接处结构受力变形的研究热点,螺栓群的破坏模式与力学分析是研究难点。本文依托国道G102线秦皇岛市区段钢箱梁桥,对腹板连接处的高强度螺栓群进行在偏心剪切力作用下的受力分析,以提高钢桥螺栓群节点的安全性。研究结论:(1)在偏心剪力作用下改变偏心距时,腹板处连接的螺栓群中每排螺栓所受应力的分布具有相似性,但对于螺栓群变形有较大影响,偏心距越大,受影响的螺栓变形量越大,且每增加1 mm偏心距,受影响的螺栓变形增加7.32%;(2)在无支撑条件下的梁段连接处的高强度螺栓群最不利受力位置为偏心剪力同侧;(3)在确保结构安全的条件下,可以适当减少连接板中部的螺栓排数;(4)通过研究得出了钢箱梁腹板螺栓群在各工况下的受偏心剪切力状态,研究成果可为钢箱梁桥腹板螺栓群设计、施工与监测提供理论支撑与应用价值。

关键词：钢箱梁桥高强螺栓群偏心剪切力仿真分析

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基于共享氢储能服务的售电公司双层优化运行

热力发电 2025年第1期 99-107页

作者：周建新孙腾浩张力洪华北理工大学电气工程学院河北省风光氢储安全监测与智能运行技术创新中心

随着氢储能技术的发展和共享理念的普及，共享氢储能正逐渐成为应对新能源消纳和用户长时储能需求的新方式。以售电公司和产销用户为研究对象，建立了基于共享氢储能服务的售电公司双层优化经济模型，上层模型负责求解售电公司长时间尺... 详细信息

随着氢储能技术的发展和共享理念的普及，共享氢储能正逐渐成为应对新能源消纳和用户长时储能需求的新方式。以售电公司和产销用户为研究对象，建立了基于共享氢储能服务的售电公司双层优化经济模型，上层模型负责求解售电公司长时间尺度氢储能配置和收益问题，下层模型负责求解产销用户短时间尺度运行成本问题；其次，利用KKT（卡罗需-库恩-塔克）条件和Big-M法转换为混合整数线性规划问题进行求解；最后，通过设立不同场景对所提模型的可行性进行仿真验证。结果显示：与产销用户自建氢储能相比，售电公司建立共享氢储能电站在满足用户储能需求的约束条件下，减小了氢储能配置规模，同时其日运营收益提高了66.71%，产销用户的日运行成本降低了34.90%，实现了售电公司与产销用户之间的互利共赢。

关键词：共享氢储能售电公司双层优化 KKT条件 Big-M法

基于整体易损性的猫头型输电塔抗倒塌能力分析

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计算力学学报 2023年第5期40卷 710-717页

作者：宋鹏彦赵仰康杨保卫河北大学建筑工程学院保定071002 河北省土木工程监测与评估技术创新中心保定071002

作为输电线路的主要组成部分,输电塔结构对地震作用非常敏感。本文以中国输电线路中常采用的猫头型输电塔结构为例,开展了输电塔结构整体抗地震倒塌能力分析。以某一实际单回路3个不同高度的直线塔为研究对象,基于OpenSees平台建立输电... 详细信息

作为输电线路的主要组成部分,输电塔结构对地震作用非常敏感。本文以中国输电线路中常采用的猫头型输电塔结构为例,开展了输电塔结构整体抗地震倒塌能力分析。以某一实际单回路3个不同高度的直线塔为研究对象,基于OpenSees平台建立输电塔结构三维有限元模型,定义4个倒塌极限状态依据,选取20条远场地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法,得到4个倒塌极限状态依据下输电塔结构的倒塌点,进一步获得输电塔结构的倒塌易损性曲线及其潜在失效杆件,并评估其在不同水平设计地震作用下的倒塌裕度比。研究结果表明,猫头型输电塔的地震损伤主要集中在塔头位置;随着塔体高度的增高,猫头型输电塔抗地震倒塌能力减弱;猫头型输电塔在巨震作用下存在一定的倒塌风险。

关键词：猫头型输电塔结构倒塌极限状态潜在失效杆件抗倒塌能力倒塌易损性

基于递归本征正交分解与强跟踪扩展卡尔曼滤波的结构损伤识别

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振动工程学报 2023年

作者：杨少冲姚远刘家亮雷振方有亮河北大学建筑工程学院河北省土木工程监测与评估技术创新中心

针对目前已有损伤识别方法难以实时跟踪结构损伤且计算量大的问题，提出了一种基于递归本征正交分解（Recursive Proper Orthogonal Decomposition,RPOD）与强跟踪扩展卡尔曼滤波（Strong Tracking Extended Kalman Filter,STEKF）相结... 详细信息

针对目前已有损伤识别方法难以实时跟踪结构损伤且计算量大的问题，提出了一种基于递归本征正交分解（Recursive Proper Orthogonal Decomposition,RPOD）与强跟踪扩展卡尔曼滤波（Strong Tracking Extended Kalman Filter,STEKF）相结合的模型降阶与结构损伤在线识别方法，对动载荷作用下的结构损伤识别进行了研究。利用RPOD方法在线更新并实时建立反映结构状态的降阶模型，解决未知载荷作用下多自由度结构动力分析计算量大且难以收敛的问题，同时跟踪损伤的演化并对其进行定位；通过S TEKF方法跟踪降阶模型的状态向量，识别因损伤退化的降阶模型参数。分别采用六层剪切型框架的数值模拟与三层钢框架的模型试验验证了该方法的可行性，结果表明，所提出的方法能够准确建立降阶模型并跟踪降阶模型参数的时变历程，同时可以有效地识别出剪切型建筑结构损伤的位置和程度，即使在处理高程度噪声时仍有较高的精度。

关键词：损伤识别模型降阶递归本征正交分解强跟踪扩展卡尔曼滤波数据驱动

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确定砂土动剪切模量和阻尼比的方法对比

吉林大学学报（地球科学版） 2021年第5期51卷 1366-1380页

作者：宋东松冯震金红山孙逸涵河北大学河北省土木工程监测与评估技术创新中心河北保定071002 河北大学建筑工程学院河北保定071002 91144部队辽宁大连116041

确定土体动剪切模量的常用方法有规范法、Kumar法和自相关函数法,确定相应阻尼比的方法有规范法、Das and Luo法、Kokusho法、Kumar法和互相关函数法,为了分析不同方法所产生差异,实现定量化对比分析,笔者以福建标准砂(粒径为0.5~1.0 mm... 详细信息

确定土体动剪切模量的常用方法有规范法、Kumar法和自相关函数法,确定相应阻尼比的方法有规范法、Das and Luo法、Kokusho法、Kumar法和互相关函数法,为了分析不同方法所产生差异,实现定量化对比分析,笔者以福建标准砂(粒径为0.5~1.0 mm)为研究对象,采用不排水的应力控制动三轴试验,探讨不同的确定土体动剪切模量和阻尼比方法的差异性,并给出了不同土体条件建议选用的方法。结果表明:1)3种方法确定动剪切模量的结果有一定的差异,随剪应变的增大结果的差异逐渐增大,有效围压对结果的差异性有所影响,当剪应变为4×10^(-3),有效围压为100 kPa时,3种方法差异显著,相对误差最大接近20%;2)而5种方法确定阻尼比的结果差异显著,随着剪应变的增大,5种方法确定的阻尼比相对误差大体上均在迅速减小,只有规范法在有效围压为100 kPa时,其相对误差有较小的增大趋势;5种方法中,Kumar法确定的阻尼比最接近平均阻尼比,互相关函数法远高于平均阻尼比,Das and Luo法和Kokusho法确定的阻尼比基本一致但低于平均阻尼比。建议以后的工程应用中,加载方式为应力控制时,可采用自相关函数法确定动剪切模量,采用Kumar法确定阻尼比,二者确定的动剪切模量和阻尼比均最接近平均值。

关键词：规范法 Kumar法自相关函数法 Das and Luo法 Kokusho法互相关函数法动剪切模量阻尼比砂土

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横隔数目对猫头型输电塔抗震性能的影响

防灾减灾工程学报 2022年第6期42卷 1287-1293页

作者：赵仰康王晨宋鹏彦河北大学建筑工程学院河北保定071002 河北省土木工程监测与评估技术创新中心河北保定071002

输电塔是输电线路中的重要支撑结构。为了探究横隔数目对输电塔结构非线性地震响应的影响,以某一实际单回路直线塔中的猫头型输电塔为研究对象。基于OpenSees平台建立4个横隔数目不同的输电塔三维有限元模型,考虑材料和几何非线性,分析... 详细信息

输电塔是输电线路中的重要支撑结构。为了探究横隔数目对输电塔结构非线性地震响应的影响,以某一实际单回路直线塔中的猫头型输电塔为研究对象。基于OpenSees平台建立4个横隔数目不同的输电塔三维有限元模型,考虑材料和几何非线性,分析猫头型输电塔的动力特性。选取20条远场地震动记录,利用非线性有限元动力分析技术,研究不同横隔数目对输电塔结构远场地震作用下的响应问题。结果表明:随着横隔数目的增加,输电塔的自振周期减小,在一定程度上增加了其抗侧刚度。在大震、巨震作用下,横隔数目的增加,输电塔结构的顶点位移减小,基底剪力增大,层间位移的影响非常小且结构的变形始终在我国现行规范范围内,未超过其限值。

关键词：猫头型输电塔结构横隔数目抗震性能时程分析

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隧道开挖超小变形监测与数值仿真分析

科学技术与工程 2023年第1期23卷 369-375页

作者：杨三强曹亚文张丹河北大学建筑工程学院河北省土木工程监测与评估技术创新中心保定071002

为有效预测和控制隧道开挖引起的地表超小变形,首先基于随机介质理论和MATLAB软件编写反分析程序,对地表沉降的实测数据进行拟合,反演断面收敛面积ΔA和地层影响角β,并研究ΔA与隧道埋深Z以及ΔA与tanβ的关系。其次,基于滚动预测的方... 详细信息

为有效预测和控制隧道开挖引起的地表超小变形,首先基于随机介质理论和MATLAB软件编写反分析程序,对地表沉降的实测数据进行拟合,反演断面收敛面积ΔA和地层影响角β,并研究ΔA与隧道埋深Z以及ΔA与tanβ的关系。其次,基于滚动预测的方法建立反向传播(back propagation,BP)神经网络,并预测隧道断面DM-1未来的地表超小变形值。结果表明:ΔA的取值较离散,随着隧道埋深Z的增加,ΔA呈逐渐减小趋势,地层损失也随之减小,当隧道埋深约为20.53 m时,收敛面积ΔA接近0。随着ΔA的逐渐增大,tanβ逐渐减小,当隧道埋深约为20.53 m时,tanβ约为0.447。通过滚动预测的方法建立的BP神经网络误差值较小,可以很好地预测隧道开挖引起的地表超小变形值,对类似的工程具有较好的指导意义。

关键词：浅埋隧道地表超小变形随机介质理论 BP神经网络