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路基湿度测量方法、演化规律及调控技术研究进展

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中国公路学报 2024年第6期37卷 1-33页

作者：崔新壮张小宁王艺霖曾浩高上曹天才吕伟韩柏林重庆大学土木工程学院重庆400045 香港城市大学建筑与土木工程系中国香港999077 山东大学土建与水利学院山东济南250061

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了... 详细信息

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面,系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明,在路基湿度测量方法上,传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代,时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法,但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上,理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段,并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响,具有明显的时空效应,目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上,传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果,但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移,其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控,但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控,未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。

关键词：路基工程湿度综述测量方法演化规律调控技术

起讫点建成环境对轨道交通高峰时段网络客流的作用机制分析

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地理科学进展 2024年第9期43卷 1785-1797页

作者：庞磊任利剑姜宇逍运迎霞天津大学建筑学院香港城市大学建筑与土木工程系

建成环境与轨道交通客流之间联系密切。然而既有研究主要致力于探究建成环境对轨道交通站点客流的影响，对网络客流的影响分析较少。与站点客流不同，网络客流的矢量性受起讫点建成环境的双重作用。论文基于多源地理空间数据构建“5D+N... 详细信息

建成环境与轨道交通客流之间联系密切。然而既有研究主要致力于探究建成环境对轨道交通站点客流的影响，对网络客流的影响分析较少。与站点客流不同，网络客流的矢量性受起讫点建成环境的双重作用。论文基于多源地理空间数据构建“5D+N”维度的建成环境指标体系，采用可解释轻量级梯度提升机机器学习模型(LightGBM-SHAP)从特征贡献度、单变量非线性关系、双变量交互效应三个方面解析起讫点建成环境对高峰时段网络客流的影响。针对天津的案例研究表明：(1)对早高峰网络客流重要度排序前5位的建成环境因素综合贡献达到13.22，其中讫点距市中心距离贡献度最大，从起讫点双重视角来看，讫点建成环境贡献度(20.86)大于起点建成环境贡献度(18.30)；(2)建成环境因素与早高峰网络客流的非线性关系差异显著，存在非线性正相关、非线性负相关等多种关系，阈值效应也存在单端阈值、多段阈值等多种情况；(3)对于早高峰网络客流，起点或讫点公交站点密度分别与讫点中介中心性有显著交互作用，公交站点密度在两者交互效应中处于主导地位。研究结果对引导站域建成环境更新及提升轨道交通客流效能提供了精准有效的策略指引。

关键词：城市轨道交通早高峰网络客流建成环境 LightGBM-SHAP 非线性交互效应天津

使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络预测盾构隧道施工引起的地面沉降

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 166-171页

作者：黄茂庭徐金明上海大学土木工程系上海200444

[目的]地铁盾构隧道施工会引起周围地面沉降,影响周围环境。传统地面沉降预测方法难以综合考虑沉降影响因素,对此,为提高地面沉降的预测精度,使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络,对盾构隧道施工引起的地面沉降进行预测... 详细信息

[目的]地铁盾构隧道施工会引起周围地面沉降,影响周围环境。传统地面沉降预测方法难以综合考虑沉降影响因素,对此,为提高地面沉降的预测精度,使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络,对盾构隧道施工引起的地面沉降进行预测。[方法]以某地铁施工区间地面沉降监测数据为研究对象,使用CNN对影响参数(压缩模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比、土层厚度、隧道埋深和施工参数)与地面沉降监测值进行连接,使用LSTM神经网络对地面沉降进行分析,建立了基于CNN-LSTM联合神经网络的地面沉降预测模型,探讨了同时考虑多个因素对地面沉降预测值的影响。[结果及结论]使用CNN对地面沉降相关的影响参数特征提取效果较好;所建CNN-LSTM模型的准确率比单独使用LSTM模型的准确率提高了3%、比传统BP(反向传播)神经网络模型准确率提高了9%;所建CNN-LSTM模型,对单测点短时间地面沉降预测准确率达到93%,预测值与监测值吻合较好。

关键词：盾构隧道施工地面沉降预测卷积神经网络长短期记忆神经网络

不同应力水平下给定含水率混凝土低温有效预压性能试验研究

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低温工程 2024年第2期 28-35页

作者：时旭东田在旭韩源海田佳伦清华大学土木工程系北京100084

为评估低温储罐类预应力混凝土结构设计及安全性能,通过对混凝土施加各种初始预压应力水平(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及0.7)并在-160℃低温作用下的试验,系统地探讨其有效预压性能变化规律,同时比较较高和正常两种较为典型混凝土含水率... 详细信息

为评估低温储罐类预应力混凝土结构设计及安全性能,通过对混凝土施加各种初始预压应力水平(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及0.7)并在-160℃低温作用下的试验,系统地探讨其有效预压性能变化规律,同时比较较高和正常两种较为典型混凝土含水率情况对其影响差异。结果表明,随施加的初始预压应力水平提高,混凝土降温点和温均点时的有效预压应力损失率均呈下降的变化趋势,而其降温段和恒温段时的有效预压应力变化率的变化较为复杂;混凝土达其降温点后恒温阶段的有效预压应力损失均有所恢复,且随初始预压应力水平的提高其恢复程度更加明显;含水率对不同初始预压应力水平混凝土低温作用下降温点和恒温点时的有效预压应力损失率变化趋势未产生影响,仅使其变化程度有较明显的差异。

关键词：预应力混凝土初始预压应力水平低温含水率有效预压性能

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国外石砌民居抗震研究综述

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 586-598页

作者：陈再现王超余子聪哈尔滨工业大学(威海)土木工程系威海264209 哈尔滨工业大学(威海)山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室威海264209

为对国外石砌民居抗震研究成果进行综述,首先从Web of Science核心数据集中筛选相关文献205篇,应用CiteSpace软件进行计量分析.随后从试验研究、数值模拟和抗震加固3个方面进行概述.以文献中整理的123组试验数据为例进行统计分析,并对... 详细信息

为对国外石砌民居抗震研究成果进行综述,首先从Web of Science核心数据集中筛选相关文献205篇,应用CiteSpace软件进行计量分析.随后从试验研究、数值模拟和抗震加固3个方面进行概述.以文献中整理的123组试验数据为例进行统计分析,并对数值模拟模型盲预测能力进行概述.结果表明:国外石砌民居抗震研究过程可分为起步、上升和发展3个阶段,现有承载力计算公式和数值模型均不能准确预测试验结果,力学模型的可靠度需通过试验数据库进行提升,数值模拟中材料和模型的不确定性问题亟待解决;提高石砌民居整体性的构造措施是很好的加固手段,但加固机理和量化还需进一步研究.最后对试验数据库应用、模型不确定性解决方案及抗震加固研究发展方向进行展望.

关键词：石砌体历史民居面外响应抗震加固可视化分析

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超协调元

工程力学 2024年第S01期41卷 7-14页

作者：傅向荣王钰赵阳陈璞孙树立中国农业大学土木工程系北京100083 北京大学力学与工程科学系北京100871

该文提出一类超协调的单元理论。不同于在普通协调元中采用的线位移协调插值格式,超协调元的单元插值函数首先引入转角自由度等线位移导数的高阶协调假设,并通过积分推导,进而获得超协调的线位移模型。基于超协调元理论,该文构造了一类... 详细信息

该文提出一类超协调的单元理论。不同于在普通协调元中采用的线位移协调插值格式,超协调元的单元插值函数首先引入转角自由度等线位移导数的高阶协调假设,并通过积分推导,进而获得超协调的线位移模型。基于超协调元理论,该文构造了一类新型的三结点三角形平板壳元SCT。数值算例表明:与其他类型单元相比,基于超协调元理论的单元具有计算精度高和计算效率好的优势。该文所提出单元理论构造简单,超协调元理论可以成为构造高性能数值算法的一种新的通用理论。

关键词：超协调理论壳单元转角自由度有限单元法高阶分片检验

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惯容减震系统的速度最小化设计原理

振动工程学报 2024年

作者：潘超姜明月张瑞甫逯静洲烟台大学土木工程系同济大学结构防灾减灾工程系

惯容减震系统是新型高效复合动力吸振装置，可对结构的多种振动指标进行控制。现有惯容系统减震设计方法主要考虑对结构位移响应进行控制，不能显式发挥惯容系统多指标控制的作用。考虑到速度是体现结构振动强弱的重要指标，本文提出以... 详细信息

惯容减震系统是新型高效复合动力吸振装置，可对结构的多种振动指标进行控制。现有惯容系统减震设计方法主要考虑对结构位移响应进行控制，不能显式发挥惯容系统多指标控制的作用。考虑到速度是体现结构振动强弱的重要指标，本文提出以结构位移响应和速度响应同时作为惯容减震系统的设计指标：即在满足结构位移减震需求的条件下，令结构的速度响应最小。推导了惯容减震结构随机振动响应的解析表达式，进而得出惯容减震系统基于速度最小化原则的解析设计公式，并提出了单自由度惯容减震结构基于速度最小化原则的性能需求导向设计方法。利用减震主自由度原理将单自由度惯容减震结构的设计公式推广至多自由度结构。设计算例分析验证了所提出设计原理与方法简便可行，能有效实现地震作用下惯容减震结构位移响应和速度响应的控制，并验证了设计原则和公式的合理性与准确性。

关键词：惯容系统速度最小化结构振动控制随机振动多自由度体系

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惯容减震系统目标耗能增效解析公式

工程力学 2024年

作者：潘超梁丽倩张瑞甫逯静洲烟台大学土木工程系同济大学结构防灾减灾工程系

惯容减震系统可以增强其内部阻尼元件的耗能效率，但过度利用惯容减震系统的耗能增效机制可能会导致较大的控制力，因此应适当控制惯容减震系统的耗能增效程度。已有耗能增效控制方法需要求解复杂的非线性方程组，导致使用不便。为了能... 详细信息

惯容减震系统可以增强其内部阻尼元件的耗能效率，但过度利用惯容减震系统的耗能增效机制可能会导致较大的控制力，因此应适当控制惯容减震系统的耗能增效程度。已有耗能增效控制方法需要求解复杂的非线性方程组，导致使用不便。为了能简洁有效地控制惯容减震系统的耗能增效程度，本文以实现预设的耗能增效目标为设计原则，推导出惯容减震系统设计公式的解析形式。首先基于随机振动理论推导出惯容减震单自由度体系随机振动响应及耗能增效比的解析表达式。然后考虑减震性能需求，结合目标耗能增效设计原则与耗能增效原理推导出惯容减震系统惯质比、刚度比以及名义阻尼比最优解的解析形式，并使用所推导公式进行单自由度惯容减震结构的设计，多工况系列动力时程分析结果证明了惯容减震系统目标耗能增效设计公式的正确性、可靠性与高效性，在满足性能需求的前提下可以实现惯容减震系统耗能增效程度的控制。最后结合主自由度理论，提出了基于本文解析公式的多自由度惯容减震结构设计方法，并通过算例验证了方法的有效性。

关键词：惯容减震系统耗能增效解析公式随机振动响应多自由度

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一维自由边界问题的自适应有限元新算法

工程力学 2024年

作者：袁驷刘海阳王亦平清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室

本文以弹性弦或梁与地基接触的一维自由边界问题为例，利用自由边界变分导出该类问题所需的所有定解条件，合理放松交界点处的约束条件，将问题转化为一系列固定边界的两点边值问题，从而方便地实施基于EEP（单元能量投影）技术的自适... 详细信息

本文以弹性弦或梁与地基接触的一维自由边界问题为例，利用自由边界变分导出该类问题所需的所有定解条件，合理放松交界点处的约束条件，将问题转化为一系列固定边界的两点边值问题，从而方便地实施基于EEP（单元能量投影）技术的自适应有限元求解，进而采用基于割线法的C迭代法精准给出交界点位置，得到按最大模满足用户指定误差限的有限元位移解和交界点位置解。数值算例表明该算法具有优先确定交界点位置、方便适用于高次元及可灵活求解各类问题等优势。

关键词：自由边界变分有限元法(FEM) 单元能量投影(EEP) 超收敛自适应