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新型预制节段拼装桥墩抗震性能及塑性铰区变形分析

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土木工程学报 2024年第9期57卷 68-83页

作者：熊二刚巩忠文于顺尧时奇长安大学陕西西安710061

为探究采用两种不同连接方式(Fiber Reinforced Concrete(FRC)+锥套锁紧纵筋和Ultra-High Performance Concrete(UHPC)+纵筋错位搭接)预制节段拼装桥墩塑性铰性能,设计并制作了4组大比例缩尺(1∶2.5)桥墩。通过拟静力试验,采用数字图像... 详细信息

为探究采用两种不同连接方式(Fiber Reinforced Concrete(FRC)+锥套锁紧纵筋和Ultra-High Performance Concrete(UHPC)+纵筋错位搭接)预制节段拼装桥墩塑性铰性能,设计并制作了4组大比例缩尺(1∶2.5)桥墩。通过拟静力试验,采用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术得到应变场和位移场,利用应变场和位移场捕捉并计算4个桥墩试件塑性铰区的裂缝发展趋势和宽度。结果表明:在大比例尺试件上,采用DIC技术测量位移具有较高的可靠性。4个桥墩试件加载至中高水平荷载时塑性铰区位移呈现非线性变化,具有明显的塑性位移发展趋势;两种连接方式接缝处裂缝宽度约为其他部位的2~8倍,表明接缝处为预制节段拼装桥墩变形的主要集中区域。

关键词：节段拼装桥墩新型连接 DIC技术塑性铰

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钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律及运移计算

应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1080-1093页

作者：刘禹阳安驰来弘鹏谢门东王耕长安大学建筑工程学院陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

为阐明钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律,明确通风条件下粉尘颗粒运移计算方法,基于粉尘与呼吸性粉尘现场浓度监测数据,分析了其分布特征与规律,优化了颗粒自由沉降末速计算方法,提出了粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法.... 详细信息

为阐明钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律,明确通风条件下粉尘颗粒运移计算方法,基于粉尘与呼吸性粉尘现场浓度监测数据,分析了其分布特征与规律,优化了颗粒自由沉降末速计算方法,提出了粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法.研究表明:时间尺度而言,出渣过程中隧道纵向不同测点粉尘浓度变化规律基本一致,衬砌台车对粉尘纵向扩散有一定阻碍作用;空间尺度而言,从掌子面至二衬台车,粉尘浓度高度分布由“上小下大”型逐渐转为“下小上大”型;不同时刻下,呼吸性粉尘占比始终大于0.6,且在远离掌子面方向显著增大,出渣过程中,呼尘占比变化不大,出渣影响较小;粉尘粒径决定颗粒消散途径,大颗粒粉尘以洞内沉降为主,小颗粒粉尘以洞外扩散为主,相比备受关注的掌子面作业区粉尘控制,通勤区与洞口附近的呼吸质量问题同样值得关注;现场监测与尘样测试结果对比表明,基于颗粒自由沉降末速优化算法的粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法具有较高合理性.

关键词：隧道施工钻爆法现场监测粉尘浓度呼吸性粉尘颗粒沉降速度粒径分布

PVA-ECC高温冷却后力学特性与微观损伤机理

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哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 140-149页

作者：武芳文何岚清段钧淇王广倩刘来君杨飞长安大学公路学院西安710064 长安大学建筑工程学院西安710061

为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗... 详细信息

为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗压和抗折性能试验,并结合扫描电镜分析了ECC微观结构损伤特征以及探究了ECC高温后损伤机理。实验结果表明:高温后ECC表面未发生剥落,500℃以内未见爆裂现象,随着温度升高,纤维由混凝土表面逐渐向内部熔化,且失水增多,最大烧失率13.9%;力学性能方面,ECC自然冷却后抗压强度随温度升高呈现先降低后升高再降低的现象,而喷水冷却后抗压强度随温度的升高单调降低,且强度降低显著;高温后抗折强度随温度升高逐步下降,自然冷却降低幅度较喷水冷却显著;结合微观结构变化,ECC经历高温时,纤维部分熔化导致纤维与基体的黏结性能减弱;随着温度升高水化产物之间逐渐呈现独立存在的分散体,但喷水冷却后未水化颗粒二次水化现象明显,使ECC抗折强度较自然冷却提升17%。ECC具有良好的热稳定性,且冷却方式影响ECC材料的表观特性、力学性能和微观特征。

关键词：桥梁工程力学特性高温试验 ECC 微观结构冷却方式

SFCC现场导热系数与温度场实测及预测方法研究

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建筑材料学报 2024年第3期27卷 245-252,282页

作者：牛艳伟匡笑艳郑军涛党王辉汤颖颖长安大学公路学院陕西西安710064 深圳中铁二局工程有限公司广东深圳518000 长安大学未来交通学院陕西西安710064

为确定钢纤维页岩陶粒混凝土(SFCC)现场实际的导热系数,与桥面板施工同步制作了不同钢纤维体积分数的SFCC试件,采用热板法进行测定,校核并扩展了导热系数预测公式,并且对高温沥青摊铺时SFCC桥面板的温度场进行了实测和数值模拟.结果表明... 详细信息

为确定钢纤维页岩陶粒混凝土(SFCC)现场实际的导热系数,与桥面板施工同步制作了不同钢纤维体积分数的SFCC试件,采用热板法进行测定,校核并扩展了导热系数预测公式,并且对高温沥青摊铺时SFCC桥面板的温度场进行了实测和数值模拟.结果表明:环境湿度为67%时,SFCC的实测导热系数为0.915~1.409 W/(m·K),增加钢纤维体积分数可提高SFCC导热系数;考虑湿度和钢纤维影响后的扩展Maxwell公式预测值与实测值吻合良好;高温沥青摊铺时桥面板SFCC混凝土内的温度梯度可达20.5℃,超过规范日温差,采用数值模拟可有效计算桥面板温度场.

关键词：钢纤维页岩陶粒混凝土组合桥面导热系数高温沥青摊铺温度场

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集成学习框架下的车辆跟驰行为建模

哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 46-55页

作者：李立李仕琪徐志刚李光泽汪贵平长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据... 详细信息

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据驱动的长短时记忆(LSTM)网络和门控循环单元(GRU)网络作为跟驰行为特征的一级学习算法,选择3种线性和8种非线性回归方法作为备选二级学习算法来融合一级学习器的输出特征。通过对比使用实际车辆轨迹数据计算的模型预测精度,确定了最优模型。研究结果表明:包含车辆队列和周围行驶条件变量的数据驱动跟驰模型比IDM模型的预测精度更高;多数情况下采用非线性二级学习算法的融合跟驰模型的预测精度高于IDM模型、数据驱动跟驰模型以及采用线性二级学习算法的融合跟驰模型;分别采用GBRT回归和随机森林回归作为二级学习算法的IDM-LSTM-stacking模型和IDM-GRU-stacking模型具有最高的预测精度;外界干扰下的融合跟驰模型稳定性优于单一的理论和数据驱动跟驰模型。集成学习为驾驶行为建模提供了新方法。

关键词：交通工程跟驰模型集成学习理论驱动模型数据驱动模型

基于电动汽车大数据的多等级充电站选址与服务能力研究

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中国公路学报 2024年第4期37卷 48-60页

作者：孙健宋茂星邱果刘占文长安大学未来交通学院陕西西安710064 长安大学运输工程学院陕西西安710064 长安大学信息工程学院陕西西安710064

电动汽车充电站规划对设施建设成本、后期盈利以及用户满意度具有重要影响。提出一个多等级充电站双目标优化选址模型,包含2个不可相互转换的优化目标——最小化充电站建设总成本和车辆行驶成本,考虑不同等级充电站的建设成本和服务能... 详细信息

电动汽车充电站规划对设施建设成本、后期盈利以及用户满意度具有重要影响。提出一个多等级充电站双目标优化选址模型,包含2个不可相互转换的优化目标——最小化充电站建设总成本和车辆行驶成本,考虑不同等级充电站的建设成本和服务能力。首先,通过分析已有车辆运行轨迹大数据,提出车辆停驻状态分析方法,基于改进K-means聚类算法获取电动汽车的潜在充电需求,进行充电站初次选址;然后,构建电动汽车多等级充电站选址模型,分析充电需求,并基于禁忌搜索(Tabu Search, TS)算法进行求解和充电站二次选址;最后,基于排队论建立充电设备定容优化模型,并利用成都市电动出租车GPS轨迹大数据进行实证分析,分别基于K-means聚类和多等级选址模型2种方案对充电站进行选址,从服务能力及经济性方便性等方面对比选址结果。研究结果表明:2种选址方案均具有较好可行性,基于多等级选址模型方案的2.5 km服务半径覆盖率为91.2%,虽较K-means聚类选址方案的93.6%略差,但均超过90%覆盖率。经济效益方面,基于多等级选址模型方案明显优于K-means聚类选址;该方案在建设成本降低了11.7%的前提下,总盈利提高14.4%,利润率提升23.4%;表明提出的电动汽车充电设施选址定容方法可有效降低充电设施建设成本,提升设施盈利水平以及用户充电体验,进而获得良好的社会效益。

关键词：交通工程多等级充电站选址选址定容优化电动汽车大数据 K-means聚类算法禁忌搜索算法排队论

采用融合遗传算法的高速公路服务区综合能源系统优化调度研究

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 200-211页

作者：李杰高爽袁博兴张懿璞长安大学能源与电气工程学院西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风... 详细信息

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风电、光伏出力日前预测和多能负荷日前消耗为输入,各能源设备出力及购能分配为输出,以总成本最低为目标函数,考虑能量平衡、设备安全、运行状态等约束,建立了高速公路服务区综合能源系统优化调度模型。针对高速公路服务区综合能源系统调度问题,设计了遗传-序列二次规划融合优化算法,并以某服务区夏季典型日为例进行验证。结果表明:所构建的调度系统能够有效消纳可再生能源出力,协调外部购电、购气的比例,最终达到降低成本的效果;所提融合算法的调度结果与传统遗传算法、传统序列二次规划算法相比,在成本上分别降低了11.52%、0.70%,求解耗时仅为传统遗传算法的6.7%,独立性相比传统序列二次规划算法得到了提高。

关键词：高速公路服务区新能源遗传-序列二次规划算法优化调度电转气

空间异质下地铁建成环境与站点覆盖客流吸引度关系研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 253-262页

作者：陈红李晨光王铎段超杰姚振兴长安大学运输工程学院西安710064

机器学习模型广泛应用于探究建成环境与客流的交互关系。然而,机器学习考虑的是全局关系,无法捕捉空间变化,为解决这一问题,本文从密度、多样性、设计、目的地可达性、可获得性和网络连通性等方面构建了11种建成环境指标,提出一种轻量... 详细信息

机器学习模型广泛应用于探究建成环境与客流的交互关系。然而,机器学习考虑的是全局关系,无法捕捉空间变化,为解决这一问题,本文从密度、多样性、设计、目的地可达性、可获得性和网络连通性等方面构建了11种建成环境指标,提出一种轻量级梯度提升机(LightGBM)与地理加权回归(GWR)的集成综合分析模型(SLightGBM),以探究建成环境对站点覆盖客流吸引度的空间异质性和非线性影响,并将该模型与LightGBM,普通最小二乘法(OLS)和GWR进行比较,以揭示SLightGBM模型在回归效果上的优势。针对西安市的研究结果表明:SLightGBM模型的R2、MAE与RMSE分别达到了0.68、8379.16和11797.19,显著优于对比模型;建成环境因素存在空间异质性,工作人口密度和公交站点密度在中心区域最为重要,而餐饮密度在南部区域更显著;工作人口密度和餐饮密度与客流吸引度呈正相关,而最小换乘次数与客流吸引度呈负相关关系,且具有明显的协同作用。研究表明,影响因子空间差异性和阈值分析结果对于指导城市建设和改善公共交通系统具有重要的启示意义。

关键词：城市交通空间特性 SLightGBM 地铁客流阈值分析

壳聚糖改性生物炭的制备及其对水溶液中Cd^(2+)的吸附机制

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环境科学 2024年第2期45卷 873-884页

作者：姜凌安靖玥岳小琼李亚雄夏秋乐祝婷文佳柴丽红长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学土地工程学院西安710054

以猕猴桃枝为原料,壳聚糖作为胺基表面改性剂,制备了一种绿色环保、对环境中重金属有良好吸附效果的功能性生物炭材料.采用批量吸附实验研究了改性前后生物炭的吸附性能.借助SEM-EDS、FTIR和XPS表征方法,分析了改性前后生物炭的形貌结... 详细信息

以猕猴桃枝为原料,壳聚糖作为胺基表面改性剂,制备了一种绿色环保、对环境中重金属有良好吸附效果的功能性生物炭材料.采用批量吸附实验研究了改性前后生物炭的吸附性能.借助SEM-EDS、FTIR和XPS表征方法,分析了改性前后生物炭的形貌结构和官能团变化,探究了其对溶液中Cd^(2+)的吸附机制.结果表明,改性后的生物炭表面,引入了羟基(—OH)、羰基(—C=O)和氨基(—NH_(2))等基团,显著提高了吸附性能,对Cd^(2+)的吸附量较改性前增加107.12%.Lagergren准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程能较好地描述吸附过程,说明吸附速率由材料表面活性位点决定,吸附过程以化学吸附为主.对Cd^(2+)的吸附机制主要是配位作用、表面沉淀作用、离子交换作用和阳离子—π键作用,吸附过程为自发的吸热过程.经过5次吸附-解吸循环后,改性后生物炭对Cd^(2+)的吸附容量仍保持在初始吸附量的80%以上,表现出良好的可重复利用性.研究成果体现绿色化学的理念,所制备的壳聚糖改性生物炭可应用于镉污染水体和土壤的修复.

关键词：生物炭壳聚糖吸附剂镉(Cd)污染吸附机制