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基于最小熵值的地下交通枢纽数字化设计方法

隧道建设（中英文） 2024年第8期44卷 1652-1659页

作者：汪国良中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

为科学实现城市中心节点交通功能最优化、资源利用集约化、施工安全便利化的方案设计,结合光谷综合体地下交通枢纽工程实践,提出基于最小熵值的地下交通枢纽数字化设计方法。首先,结合BIM及有限元仿真交互的数字化方法,对建造方案进行... 详细信息

为科学实现城市中心节点交通功能最优化、资源利用集约化、施工安全便利化的方案设计,结合光谷综合体地下交通枢纽工程实践,提出基于最小熵值的地下交通枢纽数字化设计方法。首先,结合BIM及有限元仿真交互的数字化方法,对建造方案进行仿真模拟、可视化推演、迭代优化;其次,基于各专业主要设计要求对提出的关键控制指标、特征指标等评价参数进行层次分析、归一化取值,建立熵值计算量化分析体系;最后,通过数字化方法进行交通枢纽建造方案迭代优化,基于最小熵值原则,获得交通枢纽最优建造方案。基于最小熵值的地下交通枢纽数字化设计方法,实现了交通枢纽建造方案在多专业不同影响因素中优化的量化平衡,获得可量化考察的最优方案。

关键词：地下交通枢纽最小熵值数字化层次分析量化分析最优方案

特长跨海公路隧道联络烟道间距优化设置研究——以青岛第二海底隧道为例

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隧道建设（中英文） 2024年第9期44卷 1874-1882页

作者：刘健中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

青岛第二海底隧道通过在隧道的南北线排烟道上纵向间隔设置联络烟道,将南北线烟道联通。由于目前尚无公路隧道设置联络烟道的案例可供参照,为研究联络烟道对公路隧道防排烟效果的影响,亟需明确在不同联络烟道间距下隧道内火灾温度场、... 详细信息

青岛第二海底隧道通过在隧道的南北线排烟道上纵向间隔设置联络烟道,将南北线烟道联通。由于目前尚无公路隧道设置联络烟道的案例可供参照,为研究联络烟道对公路隧道防排烟效果的影响,亟需明确在不同联络烟道间距下隧道内火灾温度场、烟气蔓延情况、系统阻力等的分布规律,确定最优联络烟道间距。在现有评价指标烟气蔓延长度l_(60)、排烟效率η的基础上提出阻力削减率ξ,构建基于性能化的联络烟道间距优化评估模型;在调研全国各种隧道横通道间距设置配合形式后,采用Fluent软件模拟不同联络烟道间距下的烟流特性及数据。结果表明:1)联络烟道能有效降低排烟系统的阻力;2)随着联络烟道间距的缩短,烟气蔓延长度l_(60)由260 m缩小至180 m,排烟效率η由93.39%提升至97.80%,阻力削减率ξ由15.42%减小至2.20%;3)联络烟道间距为750 m和1500 m混合的设置方式能起到较好的排烟效果,此时继续缩短联络烟道间距对系统排烟能力提升有限。

关键词：海底隧道联络烟道阻力削减率排烟系统阻力

干湿循环作用下云母石英片岩抗剪性能劣化规律及机理

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地球科学 2024年第3期49卷 1028-1038页

作者：李志刚叶宏林代云云徐光黎盛逸凡马郧扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 核工业湖州勘测规划设计研究院股份有限公司浙江湖州313000 中国地质大学工程学院湖北武汉430074 中南勘察设计院集团有限公司湖北武汉430074

在干湿循环作用下,片岩的抗剪性能劣化对片岩边坡长期稳定性具有重要影响.以鄂西北广泛分布的云母石英片岩为研究对象,通过开展一系列室内试验,揭示其抗剪性能劣化规律及机理.吸水性试验及直剪试验结果表明,云母石英片岩的吸水率随着干... 详细信息

在干湿循环作用下,片岩的抗剪性能劣化对片岩边坡长期稳定性具有重要影响.以鄂西北广泛分布的云母石英片岩为研究对象,通过开展一系列室内试验,揭示其抗剪性能劣化规律及机理.吸水性试验及直剪试验结果表明,云母石英片岩的吸水率随着干湿循环次数增加呈逐渐上升的趋势,抗剪强度及残余抗剪强度随干湿循环次数的增加呈逐渐下降的趋势,抗剪性能劣化效应明显.结合扫描电镜测试所得云母石英片岩微观结构变化规律,揭示其抗剪性能劣化机理:干湿循环作用下,云母石英片岩片理面逐渐扩展开裂,内部矿物颗粒强度软化,颗粒间胶结弱化,岩石骨架变得松散;粘聚力主要受矿物颗粒之间的胶结程度影响,劣化速率较快;内摩擦角主要受矿物颗粒嵌固程度和颗粒本身强度的影响,劣化速度相对较慢.

关键词：云母石英片岩干湿循环抗剪强度劣化机理工程地质

长江宜昌至大埠街段砂卵石河床疏浚对航槽动力影响研究

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水电能源科学 2024年第4期42卷 192-196页

作者：余文钧王江长江航道勘察设计院(武汉)有限公司湖北武汉430010

为研究长江宜昌至大埠街段砂卵石河床疏浚对航槽动力环境的影响,采用基于非结构网格的二维水流模型,充分考虑下游沙质河床水位下降溯源作用,分析出口水位下降与疏浚共同影响下的航槽内水流动力特征变化。结果表明,在河床保持稳定的前提... 详细信息

为研究长江宜昌至大埠街段砂卵石河床疏浚对航槽动力环境的影响,采用基于非结构网格的二维水流模型,充分考虑下游沙质河床水位下降溯源作用,分析出口水位下降与疏浚共同影响下的航槽内水流动力特征变化。结果表明,在河床保持稳定的前提下,下游沙质河段水位下降2 m,水位下降向上传递沿程递减,至陈二口处水位降幅降至0.004 m,至宜昌水位降幅降至0.001 m以内,比降的影响表现为局部比降增大,增大区域主要集中在姚港以下;疏浚能提升航道水深,缓解航槽内的坡陡现象,但也会降低沿程河段的水位控制强度,下游水位下降2 m结合疏浚后,水位下降0.004 m将上延至周家河,宜昌水位降幅将增大至0.002 m。研究成果可为长江干线砂卵石河段航道尺度提升、航道维护等提供技术支撑。

关键词：砂卵石河段疏浚水位航道

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基于模型嵌入循环神经网络的损伤识别方法

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第7期51卷 21-29页

作者：翁顺雷奥琦陈志丹于虹颜永逸余兴胜华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

目前,绝大多数基于深度学习的结构损伤识别方法依靠深度神经网络自动提取结构的损伤敏感特征,并通过损伤状态之间特征的差异实现模式分类识别.然而,这些方法面临着损伤量化难度大的挑战,并且需要大量的模型训练数据.本文提出基于模型嵌... 详细信息

目前,绝大多数基于深度学习的结构损伤识别方法依靠深度神经网络自动提取结构的损伤敏感特征,并通过损伤状态之间特征的差异实现模式分类识别.然而,这些方法面临着损伤量化难度大的挑战,并且需要大量的模型训练数据.本文提出基于模型嵌入循环神经网络(Model-Embedding Recurrent Neural Network,MERNN)的损伤识别方法.首先,通过数据驱动的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)建立荷载-响应之间的映射关系,然后,利用龙格库塔法改进传统的循环神经网络,建立基于循环神经网络架构的数值计算单元.最后,基于结构响应计算值与实测响应残差构成的损失函数与神经网络的自动微分机制来实现结构刚度参数的更新,进而实现结构损伤识别.数值模拟框架与实验室的3层剪切型框架的损伤识别结果表明,本文提出的方法能基于少量响应数据准确量化结构损伤.

关键词：循环神经网络龙格库塔法损伤识别

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桩端岩溶三维超声成像方法及应用研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 26-32,37页

作者：孙红林张邦刘铁华刘铁化希瑞陈健汪文刚中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 国科(重庆)仪器有限公司重庆400713

研究目的:岩溶地区大直径桩基础受桩端岩溶的威胁大,探查不清或处理不当时可能会出现桩基承载力不足等严重工程质量问题,现有探测方法难以在桩底复杂泥水环境下实现桩端三维精细化探测。本文基于超声相控阵全聚焦成像原理,提出一种全新... 详细信息

研究目的:岩溶地区大直径桩基础受桩端岩溶的威胁大,探查不清或处理不当时可能会出现桩基承载力不足等严重工程质量问题,现有探测方法难以在桩底复杂泥水环境下实现桩端三维精细化探测。本文基于超声相控阵全聚焦成像原理,提出一种全新的桩端岩溶三维探测方法,以实现对桩端一定范围内地质结构进行三维高精度成像。研究结论:(1)本方法和装备在桩底采集超声数据并成像,可对桩端一定深度和冲切角范围内岩溶三维高精度成像;(2)足尺模型试验表明本装备可探测桩端10 m以内溶洞且探测精度优于0.1 m;(3)工程实践表明本装备可有效查明桩端岩溶、破碎裂隙,探测结果准确可靠;(4)本装备能适应桩底各种恶劣的环境,探测过程简单高效,时效性强,对保障岩溶区桩基施工安全与质量控制具有重要的意义。

关键词：大直径桩岩溶探测超声相控三维成像高精度

大跨PK断面钢箱梁斜拉桥涡振性能及优化措施研究

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世界桥梁 2024年第3期52卷 90-96页

作者：王存国中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

红莲大桥主桥为主跨580 m的双塔斜拉桥,中跨主梁采用PK断面钢箱梁,该类主梁断面易发生涡振,需对其涡振性能及抑振措施进行研究。基于该桥有限元动力特性分析结果,制作PK断面钢箱梁1∶60缩尺比节段模型进行测振风洞试验,研究桥梁原始设... 详细信息

红莲大桥主桥为主跨580 m的双塔斜拉桥,中跨主梁采用PK断面钢箱梁,该类主梁断面易发生涡振,需对其涡振性能及抑振措施进行研究。基于该桥有限元动力特性分析结果,制作PK断面钢箱梁1∶60缩尺比节段模型进行测振风洞试验,研究桥梁原始设计断面主梁的涡振性能,讨论增加结构阻尼比(增加至0.010和0.027)措施的涡振抑振效果,并对增设稳定板、水平导流板、部分封闭桥面栏杆等不同气动优化措施及组合对主梁涡振性能的影响进行分析。结果表明:原始设计PK断面钢箱梁的涡振振幅明显超过规范限值;增大结构阻尼比虽然可以有效抑制涡振响应,但阻尼比增加至0.027时竖弯涡振振幅仍然显著;在桥面检修栏杆上缘外挑1.6 m宽水平导流板可将涡振振幅降低到可忽略的水平;采用在检修栏杆上缘外挑1.1 m宽水平导流板、优化桥面燃气管道位置、调整防撞护栏下部封闭高度为0.42 m,或移除检修道栏杆底座、错列布置封闭检修道栏杆和防撞护栏等组合措施,虽不足以完全抑制涡振的发生,但可将涡振振幅控制至明显小于规范限值。

关键词：斜拉桥 PK断面钢箱梁涡振阻尼比气动措施节段模型风洞试验

铁离子活化亚硫酸盐降解水中十溴二苯醚效果及机理研究

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水处理技术 2024年第7期50卷 91-96,102页

作者：刘飞中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

十溴二苯醚(DBDPO)是一种广泛使用的具有环境持久性和生物累积性的溴代阻燃剂,严重危害水环境及用水安全。本论文系统研究了铁离子活化亚硫酸盐(Fe^(3+)/SO_(3)^(2−))降解水中DBDPO的效果及机理。研究结果表明,Fe^(3+)/SO_(3)^(2−)能够... 详细信息

十溴二苯醚(DBDPO)是一种广泛使用的具有环境持久性和生物累积性的溴代阻燃剂,严重危害水环境及用水安全。本论文系统研究了铁离子活化亚硫酸盐(Fe^(3+)/SO_(3)^(2−))降解水中DBDPO的效果及机理。研究结果表明,Fe^(3+)/SO_(3)^(2−)能够有效降解水中的DBDPO,其去除率可达到70%以上;硫酸根自由基(SO_(4)•^(−))在DBDPO的降解过程中发挥主导作用,且溶解氧为必需条件;DBDPO降解率随着SO_(3)^(2−)投量和Fe^(3+)投量升高均呈现出先增高后降低趋势;底物浓度与DBDPO降解率负相关,该体系降解DBDPO的最优pH范围为4.0~6.0;HCO_(3)−和HA均能够显著抑制DBDPO降解,而Cl^(-)对DBDPO降解的抑制作用较小;DBDPO在Fe^(3+)/SO_(3)^(2−)体系降解的初始反应为苯环上溴元素的羟基化取代和两个苯环连接键的断裂;Fe^(3+)/SO_(3)^(2−)处理能够有效降低DBDPO溶液的急性毒性。

关键词：铁离子亚硫酸盐十溴二苯醚高级氧化硫酸根自由基

配电网负荷预测中信号分解和预测模型组合的双层优化策略

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智慧电力 2024年第9期52卷 104-111页

作者：张扬中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430000

负荷时间序列的波动性和非线性特征的加剧对负荷预测方法提出了更高的要求,而常规组合预测方法针对海量负荷数据存在应用局限性问题。为此,提出了配电网负荷预测中时序分解方法和预测模型组合的双层优化策略。首先针对某一负荷预测数据... 详细信息

负荷时间序列的波动性和非线性特征的加剧对负荷预测方法提出了更高的要求,而常规组合预测方法针对海量负荷数据存在应用局限性问题。为此,提出了配电网负荷预测中时序分解方法和预测模型组合的双层优化策略。首先针对某一负荷预测数据,在时序信号分解层配置权重,以负荷均方根误差最小寻优各分解方法的权重系数,进而获得各时序信号分解方法的最优组合;在此基础上,在预测模型层进行组合方案寻优,通过配置权重系数以获得各预测模型的最优组合,进一步提升负荷预测的精度。仿真结果表明,所提策略可根据预测对象的特征优化组合各信号分解方法和预测模型,降低了配电网负荷序列的非平稳性对预测精度的影响。

关键词：配电网预测模型时序信号分解双层优化组合预测