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橡胶颗粒及EICP技术改良黄土动力特性试验

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 134-146页

作者：柴少波李显鹏李轶楠刘晋豪权登州范智双长安大学建筑工程学院陕西西安710064 四川大学四川大学学报(工程科学版)编辑部四川成都610065

为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对黄土动力特性的改良效果,以西安地区黄土为研究对象,分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响... 详细信息

为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对黄土动力特性的改良效果,以西安地区黄土为研究对象,分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响,并对其加固机理做出阐述。结果表明:相比于素土,适当掺量的橡胶颗粒能有效改善土体孔隙结构,提高土体骨架,但不同粒径橡胶颗粒在土体中的分布形式及作用形式均不相同,因此两种改良方式下,试样动强度随橡胶掺量的增加先增大后减小,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而增大;动强度峰值所对应的橡胶掺量为7%。考虑到不同掺量及不同粒径的橡胶颗粒均对EICP技术起抑制作用,导致生成碳酸钙晶体的沉淀量及碳酸钙晶体在土体中的分布形式存在差异,因此动强度增长率随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增大先增大后减小,且当橡胶粒径为(1,2]mm时,试样动强度增长率峰值为29.51%。橡胶颗粒及EICP技术均对黄土动力特性有较大影响,试样动剪切模量随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增加先减小后增大,随围压的增加而增大;动剪切模量比的变化规律可用修正的Hardin-Drnevich双曲线模型较好拟合。阻尼比随橡胶掺量的增加而增大,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而减小。采用橡胶颗粒及EICP联合技术对黄土进行改良时,不仅增加了黄土的动力特性,还弥补了因掺入橡胶颗粒而减少的部分抗压强度,试验结果可为黄土地区抗震性能的提高提供科学依据,同时可为废轮胎的无公害处理提供途径。

关键词：橡胶颗粒 EICP技术动强度动剪切模量阻尼比改良黄土

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可“临-永”转换抢修钢墩设计及应急使用稳定性

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铁道学报 2024年第8期46卷 152-160页

作者：刘子玉陈士通支墨墨张红涛张凯石家庄铁道大学大型基础设施性能与安全省部共建协同创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通应急保障工程技术创新中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系河北石家庄050041

为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力... 详细信息

为解决既有桥墩抢修器材仅适用于临时抢修、不能与永久恢复有效结合的问题,提出一种可“临-永”转换抢修钢墩,并介绍其结构组成和结构特点。针对应急使用阶段,基于Abaqus建立空间模型开展结构稳定分析,考虑列车活载、横向风载、制动力、平面扭转、初始缺陷等影响因素,分别从线弹性和非线性两个层面系统研究应急使用状态结构稳定性能。研究表明:线弹性分析时,随着横向风压增大,钢墩临界荷载呈减小趋势,下降速率与列车荷载强度及活载加载图式相关;钢墩临界荷载随着平面扭角增大呈减小趋势,具体使用时宜将扭转角度控制在0.5°以内,此外,平面扭转发生位置越低,对结构稳定影响越明显;钢墩临界荷载随几何初始缺陷增大呈下降趋势,不同类型缺陷对钢墩稳定的影响程度由大到小为双向缺陷、横向缺陷、纵向缺陷;考虑非线性影响时,双重非线性影响最大,材料非线性次之,几何非线性最小。

关键词：桥梁工程抢修钢墩稳定性 “临-永”转换应急使用线弹性非线性

变转速工况下基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障诊断

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铁道学报 2024年第5期46卷 38-47页

作者：刘文朋杨绍普刘泽潮刘永强顾晓辉石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

由于受到轮轨激励的干扰,轮对轴承故障特征易被背景噪声所淹没,且在变转速模式下故障特征具有时变性,进一步加剧了提取难度。为此,提出一种基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障特征提取方法。根据频谱趋势将频谱划分为若干子带,采用... 详细信息

由于受到轮轨激励的干扰,轮对轴承故障特征易被背景噪声所淹没,且在变转速模式下故障特征具有时变性,进一步加剧了提取难度。为此,提出一种基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障特征提取方法。根据频谱趋势将频谱划分为若干子带,采用Meyer小波构造带通滤波器,计算每个窄带滤波信号的平均峭度并构造快速谱平均峭度图;选取最优频带进行解调,消除背景噪声的影响;通过相位函数对滤波信号进行迭代广义解调,解决时变故障冲击间隔带来的频谱模糊问题。仿真和试验分析结果表明所提方法有效克服了强背景噪声和时变故障特征的干扰,为变转速工况下轮对轴承故障特征提取提供了新的解决策略。

关键词：轮对轴承故障诊断变转速平均峭度迭代广义解调

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基于长脉冲热激励的红外序列图像处理方法

光学学报 2024年第8期44卷 63-73页

作者：魏延杰肖瑶石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043

针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题,本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法,该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理,再利用... 详细信息

针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题,本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法,该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理,再利用傅里叶变换将试样表面的红外辐射信息转化为相位信息,频域相位积分处理可以将不同频率下缺陷的相位信息整合至一幅相位积分图中,最后通过保边滤波器及自适应伽马变换对积分图像进行增强和量化。该算法克服了传统方法需要人工从多张频率或成分图中甄别出最优检测结果的缺点,并且可以消除加热不均匀的影响,改善缺陷的可视化。试验结果从定性和定量两个角度验证评估了该算法的有效性,并讨论了采集参数的影响。

关键词：长脉冲热像法傅里叶变换相位增强复合材料

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地基中混凝土排桩主动隔振研究

地震工程与工程振动 2024年第3期44卷 164-173页

作者：刘晶磊陈岩陈丰泽李秀欣梅名彰尹姜鳗河北建筑工程学院河北张家口075000 河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室河北张家口075000 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的... 详细信息

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的有限元模型,分析在列车荷载作用下排桩的各参数变化对隔振效果的具体影响规律。研究结果表明:桩长参数对隔振效果影响较为明显,随着参数增大,隔振效果越理想,当桩长参数为10.5以后,继续增加比值,隔振效果提升不显著;随着桩间距参数越大,隔振效果越不理想,较小的桩间距可获得理想的隔振效果;埋深参数对隔振效果影响显著,参数越大,隔振效果越不理想,当参数为3.5时,隔振效果已很不理想,较浅埋深能获得较理想的隔振效果。

关键词：混凝土排桩主动隔振有限元列车荷载

融合注意力机制和新型卷积神经网络的市政道路病害识别

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科学技术与工程 2024年第20期24卷 8663-8672页

作者：任泳洁吴立朋石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

环境和荷载协同作用导致的路面病害对道路使用性能和安全性能的影响日益突出。现有图像智能识别算法难以实现处理速度和计算量的平衡。针对道路病害快速准确实时识别的需求,对石家庄损伤较为严重的路面进行实地拍照,结合已有图片,采用... 详细信息

环境和荷载协同作用导致的路面病害对道路使用性能和安全性能的影响日益突出。现有图像智能识别算法难以实现处理速度和计算量的平衡。针对道路病害快速准确实时识别的需求,对石家庄损伤较为严重的路面进行实地拍照,结合已有图片,采用数据增强技术构建了市政道路病害数据集,并且提出了一种基于MobileNetV3网络的轻量化道路病害识别网络模型GEM-MobileNetV3。该模型首先使用Ghost模块代替MobileNetV3网络基本单元中的1×1卷积;然后结合改进后的高效通道注意力机制(efficient channel attention,ECA)模块提取病害目标的重要特征;最后将网络浅层的ReLU激活函数替换为泛化能力更强的Mish激活函数,提高模型的整体性能。通过消融实验与对比实验,验证了新模型的有效性。实验结果表明,新模型准确率达到96.33%,其参数量与计算量较MobileNetV3模型分别降低了37.9%和36%。提出的新模型在保持较高识别准确率的同时有效降低了模型复杂度,为在低成本计算平台上实现高准确率实时识别提供了新途径。

关键词：注意力机制深度学习卷积神经网络(CNN) 道路病害识别

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高铁防水封闭层沥青混凝土冻融损伤演化模型

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 281-288页

作者：李进石越峰肖鑫楼梁伟蔡德钩肖飞鹏同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

为研究高速铁路防水封闭层用沥青混凝土(简称铁路沥青混凝土)的冻融损伤演化,制备了选用不同沥青和不同目标级配的4种聚合物复合改性铁路沥青混凝土,分析重复冻融循环作用下多温域宏观力学性能的劣化规律.构建针对冻融损伤演化模型,并... 详细信息

为研究高速铁路防水封闭层用沥青混凝土(简称铁路沥青混凝土)的冻融损伤演化,制备了选用不同沥青和不同目标级配的4种聚合物复合改性铁路沥青混凝土,分析重复冻融循环作用下多温域宏观力学性能的劣化规律.构建针对冻融损伤演化模型,并对反复冻融循环作用下的损伤度进行计算.研究发现:4种铁路沥青混凝土在10次冻融循环作用后,各项力学性能指标的残留率均在80%以上;低温断裂能指标对冻融循环次数的增加最为敏感,更能及时反映铁路沥青混凝土的力学性能劣化;基于统计可靠度理论构建的铁路沥青混凝土冻融损伤演化模型的拟合优度值均接近0.99.

关键词：高速铁路防水封闭沥青混凝土冻融循环损伤演化模型

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多频锁相融合的复合材料无损检测方法

光学学报 2024年第11期44卷 74-84页

作者：魏延杰肖瑶石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省工程力学基础学科研究中心河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043

红外锁相热波检测技术在单一的热波激励频率下仅能够检测到一定深度范围内的缺陷,当试样内部缺陷深度的跨度范围过大时,检测人员使用该技术易出现缺陷的漏检和误检。为了克服传统锁相热波检测技术中缺陷检测深度范围受限的缺点,提出了... 详细信息

红外锁相热波检测技术在单一的热波激励频率下仅能够检测到一定深度范围内的缺陷,当试样内部缺陷深度的跨度范围过大时,检测人员使用该技术易出现缺陷的漏检和误检。为了克服传统锁相热波检测技术中缺陷检测深度范围受限的缺点,提出了一种多频锁相融合方法。该方法首先根据锁相激励的理论解公式确定最优的热波激励频率和检测次数,再利用双路锁相相关及相位增强技术提取出不同频率下的相位图像,最后使用基于主成分分析的图像融合方法将所有相位图像重构为一幅融合图像。实验对含有不同深度和尺寸缺陷的玻璃纤维复合材料层压板进行检测,检测结果表明基于锁相热激励的多频融合方法相对于在单一热波激励频率下的检测能够扩大缺陷深度的可检测范围,检测图像的质量与其他传统的序列图像处理方法相比有较大的提升。

关键词：无损检测锁相热像法复合材料相位图像多频融合

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热能转化式路基冻胀控制效果现场试验研究

铁道工程学报 2024年第3期41卷 17-22页

作者：胡田飞张宗凯岳祖润袁一飞赵李旗石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:为解决季节冻性土区铁路路基冻胀问题,提出一种新型热能转化式路基。通过专用地源热泵系统,收集路基附近地基稳定层的低位地温能,并转化为高位热能,然后传递至路基冻胀层,以实现对路基的主动供热和温度控制,根除冻胀。在准池... 详细信息

研究目的:为解决季节冻性土区铁路路基冻胀问题,提出一种新型热能转化式路基。通过专用地源热泵系统,收集路基附近地基稳定层的低位地温能,并转化为高位热能,然后传递至路基冻胀层,以实现对路基的主动供热和温度控制,根除冻胀。在准池铁路某冻胀区段,建设1段20 m长的热能转化式路基试验段,在2021—2022年冬季测试热泵供热温度、试验段路基和天然路基的温度场、冻结深度、轨道冻胀量等指标的变化情况。研究结论:(1)热泵供热温度峰值可达59.4℃,间歇运行时的日均供热温度达25.2℃以上,热源品位高,起到有利的热源作用;(2)天然路基冻结期持续141 d,试验段路基相比减小了20 d;试验段轨道中心、路肩及坡脚位置的最大冻结深度分别为88 cm、75 cm、58 cm,相比天然路基分别减少了60 cm、122 cm、78 cm,将冻结深度控制在有害临界值以内;(3)天然条件下轨道冻胀量峰值为9.4 mm,形成有害冻胀;而试验段轨道变形量小于±3 mm,未超出经常保养管理值;(4)热能转化式路基对于低路堤、路堑基床、岔区、涵顶等重要部位的顽固性冻胀病害是一种有效的防控手段。

关键词：路基冻胀地温能热泵供热温度温度场冻结深度冻胀量