重庆交通大学学报(自然科学版)
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2018年 37卷 07期
刊出日期:2018-07-09

桥梁与隧道工程
载运工具与机电工程
交通运输工程
道路与铁道工程
港口航道·水利水电·资源环境
 
 
       桥梁与隧道工程
1 中承式系杆拱桥体系冗余度分析
朱劲松1,2,盛荣荣1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.01
为了降低局部构件破坏导致中承式系杆拱桥连续倒塌的风险,以一座典型中承式系杆拱桥为例,研究了将桥梁结构冗余度应用于设计优化 和运营养护的结构分析方法。采用美国国家公路合作研究项目报告中的确定性准则与确定性分析方法,利用有限元软件ANSYS求得桥梁完好状态与 局部破坏状态的荷载-位移曲线,分析不同局部破坏模式对桥梁结构承载能力与正常使用的影响及冗余度计算结果,提出设计优化与运营养护建议 。结果表明:拱脚处中墩支座破坏、一般吊杆或长吊杆的断裂导致系杆拱桥极限承载能力下降约30%,整体失效时主梁最大挠度减小10%至30%;正 常使用冗余率rf与桥梁结构刚度有关,极限承载冗余率ru与不同加载方式下桥梁整体失效模式相关,局部破坏冗余率rd与破坏构件在桥梁结构中 所处边界条件相关;从设计优化角度,应适当提高中跨桥面系刚度与吊杆强度,从运营养护角度,应提高养护水平,加强对超载行为的管制,并 对吊杆重点养护。
2018 Vol. 37 (07): 1-8 [摘要] ( 7 ) PDF (880 KB)  ( 14 )
9 混凝土拱桥悬臂浇筑施工力学性能研究
周倩1,2,周水兴1,李晓庆1,冯雨实2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.02
为控制悬臂浇筑混凝土拱桥施工内力及变形,运用大型有限元分析软件ANSYS自带的零阶优化法,基于扣索一次张拉法开展混凝土拱桥悬浇 施工力学性能研究,主要分析了悬浇长度、挂蓝构造形式、预应力、扣索锚固位置对拱圈施工内力及变形影响。结果表明:改变节段长度和扣索 锚固位置对拱圈施工内力影响不大,在拱圈顶板设置预应力能有效减小施工内力,但对施工变形影响不大,挂篮构造形式对主拱圈施工内力及变 形影响均较大,悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥建议采用前支点挂篮施工。
2018 Vol. 37 (07): 9-13 [摘要] ( 10 ) PDF (766 KB)  ( 9 )
14 各向异性地基中盾构隧道开挖面稳定性分析
刘文洁1,王同华2,肖建勋3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.03
将盾构开挖面卸荷引起的主应力轴旋转考虑到“楔形体-棱柱体”极限平衡模型中,基于Casagrande各向异性强度公式,推导得到各向异性 地基中盾构开挖面极限支护压力的极限平衡解,最后结合算例分析了各计算参数对极限支护压力的影响。算例分析表明:盾构开挖面极限支护压 力随各向异性比的增大而线性减小,在各向异性比小于1时,若不考虑土体强度的各向异性会偏于不安全;在各向异性比大于1时,盾构开挖面极 限支护压力随埋深比的增大而先减小后稳定,在各向异性比小于1时,规律则相反,且土体强度各向异性越明显,其变化的幅度越大;盾构开挖面 极限支护压力随土体黏聚力的增大而线性减小,随土体内摩擦角的增大而非线性减小。
2018 Vol. 37 (07): 14-19 [摘要] ( 4 ) PDF (678 KB)  ( 9 )
20 成都地铁4号线下穿铁路桥三维数值模拟分析
房 师 涛
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.04
成都地铁4号线二期工程万年场站~东三环站区间为双线盾构隧道,区间盾构隧道下穿包括无砟轨道、有砟轨道及桩基础形式铁路桥的铁路 群。以数值模拟为手段,采用 Flac3D软件,建立盾构下穿铁路桥的三维有限差分模型,对盾构掘进中造成的地表沉降、周围土体变形及铁路桥墩 的沉降变化进行了分析,评价了上部铁路桥的安全性,并提出了相应的安全控制措施。基于土体加固措施,对加固与不加固工况进行了对比分析 。结果表明:铁路桥与盾构隧道间土体加固后,桩基最大水平位移和竖向沉降分别减少了58%和79%,桥墩沉降满足安全控制标准,盾构施工对铁 路桥运营的影响在安全范围内。
2018 Vol. 37 (07): 20-27 [摘要] ( 6 ) PDF (2316 KB)  ( 6 )
       道路与铁道工程
28 混凝土表面构造特征图像测量法研究
孔令云1,2,孙瑞2,李金桥2,刘晓霞3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.05
为了更加方便准确地测量水泥混凝土表面构造特征,依托广东省汕头-湛江高速公路(简称汕湛高速),借助数字图像处理技术实现了现场快速取样、后期计算分析,研究了在测量过程中光照强度、拍摄角度和距离、图像处理计算法则及混凝土表面整洁度等因素对测量结果的影响。结果表明:对拍摄的初始图像进行混凝土表面构造特征识别之前应先进行滤波去噪处理;当拍摄角度为正面拍摄时,拍摄距离对灰度值测量结果影响较小;随着光照强度的增大灰度值整体呈现先增加后减小趋势;混凝土表面杂物会反映在所拍摄图像上,从而对混凝土表面构造特征的判断造成干扰,因此在测量过程中应通过试验选择合适的光照强度,并在整个测量过程中保持稳定,同时要保证被测混凝土表面整洁。
2018 Vol. 37 (07): 28-32 [摘要] ( 5 ) PDF (1843 KB)  ( 11 )
33 不同边界和初始条件下非饱和软土路基一维固结
阴可1,2,姚舜禹2,顾洋洋2,姜道旭2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.06
为解决非饱和软土路基在长期荷载作用下的沉降问题,将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为一个新的非线性黏弹性蠕变模型,来描述非饱和土路基的应力应变关系。结合孔隙水和孔隙气体的控制方程,推导出非饱和软土路基一维条件下的固结-蠕变耦合方程,可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力和沉降量,并考虑了长期荷载作用下路基的蠕变变形。结合工程实例对方程进行了验证,计算结果与实际工程有良好的吻合性。利用推导出的一维固结-蠕变耦合方程,对非饱和土固结的边界条件和初始孔隙水压力分布对其固结的影响进行讨论,发现其边界的排水条件对孔隙压力的消散速度有明显的影响,并且非饱和软土在固结过程中的孔隙压力并不一定是单调递减的,固结过程中可能出现负孔隙水压力。
2018 Vol. 37 (07): 33-39 [摘要] ( 5 ) PDF (745 KB)  ( 3 )
40 橡胶混凝土冻融损伤分析
郭琦,崔胜超,仵晗
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.07
为揭示橡胶混凝土在冻融循环作用下的损伤规律,将3种粒径(20、40、80目)的橡胶粉等体积(10%、20%、30%)取代混凝土细骨料制成的橡胶混凝土同普通混凝土进行快速冻融试验。选取质量损失率和冻融损伤量两个指标进行分析。结果表明:橡胶粉的粒径在低掺量(10%)时对质量损失率的影响较小,在较高掺量(20%、30%)时与质量损失率成反比;同橡胶粉粒径下的冻融损伤量与橡胶粉掺量成反比,而高掺量、小粒径(30%-80目)的橡胶粉排斥此规律。综合分析可得:在掺量为10%~30%、粒径为80~20目范围内,橡胶粉掺量和粒径为30%-20目的橡胶混凝土抗冻性最佳。由回归分析得到拟合度较高的橡胶混凝土质量与冻融循环次数的函数关系;通过对混凝土冻融损伤量模型的验证,给出了一元二次方程模型,为橡胶混凝土冻融损伤定量化分析奠定基础。
2018 Vol. 37 (07): 40-45 [摘要] ( 4 ) PDF (637 KB)  ( 5 )
46 模拟自然条件下UHPC-TPO复合构件耐老化性能研究
李嘉1,2,赵昭1,王万鹏1,陈卫1
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.08
为研究环境因素对UHPC(ultra-high performance concrete)-TPO(thin polymer overlay)复合构件耐老化性能的影响,分别基于“紫外光照”、“紫外光照+水浸泡”、“紫外光照+10%NaCl溶液浸泡”、“紫外光照+高温”这4种条件对复合试件进行模拟,并采用拉拔试验和剪切试验,分析了不同环境因素对层间黏结性能影响;采用渗水试验和表面构造深度测试,探讨环境条件对透水性和表面粗糙度等路用性能影响。试验结果表明:对UHPC-TPO复合构件层间黏结性能影响程度排序:紫外光照+高温>紫外光照+氯盐浸泡>紫外光照+水浸泡>紫外光照;层间黏结强度劣化规律可用指数函数表征;经历4种模拟后,UHPC-TPO层间黏结强度分别为3.56、3.48、2.96、2.80 MPa,斜剪强度分别为10.32、9.95、9.18、8.59 MPa;环境因素对复合构件渗水性及表面构造深度的影响可忽略。
2018 Vol. 37 (07): 46-53 [摘要] ( 5 ) PDF (922 KB)  ( 5 )
       港口航道·水利水电·资源环境
54 从江船闸闸底长廊顶缝出水输水系统水力学模型试验研究
周家俞,徐奎,陈亮,张绪进
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.09 从江船闸闸底长廊顶缝出水输水系统
都柳江航电枢纽从江船闸采用闸底长廊道顶缝出水盖板消能输水系统。为使设计更趋合理,开展了从江船闸输水系统水力学模型试验的研究;探讨了该输水系统在中高水头分散式输水船闸中的应用效果;通过测定闸室充、泄水水力特性、输水廊道阻力和压力、各部位流态及船舶停泊条件等各项指标,说明闸底长廊道顶缝出水盖板消能输水系统具有减小输水系统的阻力系数、缩短输水时间、改善闸室停泊条件、减少闸室悬移质的淤积、降低输水系统的施工难度等优点,能够满足中高水头船闸安全运行要求,可供类似船闸输水系统设计借鉴。
2018 Vol. 37 (07): 54-59 [摘要] ( 2 ) PDF (975 KB)  ( 5 )
60 昔格达地层岩土颗粒组成及分形特征研究
向贵府1,2,许模1,崔杰2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.10
通过对昔格达地层中砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩等岩类颗粒的筛分试验,获得了各岩类的粒组结构及粒径级配曲线,分析发现各岩类颗粒组成具有明显的分形特征,运用分形理论,确定了昔格达地层中各岩类的分形维数,并建立了维数与表征填料工程性质的不均匀系数Cu、曲率系数Cc及含水量ω(%)、干密度ρd(g/cm3)等指标的相关性,研究表明颗粒分形维数与填料工程性能之间具有较好的相关关系。因此,可以借助填料颗粒组成的分形维数来判定填料的工程适宜性。
2018 Vol. 37 (07): 60-63 [摘要] ( 5 ) PDF (364 KB)  ( 5 )
64 基于数据子空间的探地雷达图像岩体结构分析
左杰1,欧加利1,刘金莲2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.11
地下岩体结构探地雷达探测方法是一种行之有效的方法,探测中探地雷达向地下发射电磁波并记录回波,地下地质结构信息以探地雷达记录的回波图像数据表示。由于环境的复杂性、雷达回波记录信号在传输过程中能量衰减,使得有用的小目标弱回波信号被杂波、噪声等干扰与掩埋,探地雷达记录信号中地下小目标结构特征难于识别,地质解译困难。研究信号子空间多信号分类的数值分析方法,分析处理探地雷达图像剖面数据,并以模拟实验和探地雷达在隧道超前地质预报场地实验中采集的数据为例,验证本方法的有效性,得到了好的效果,实验证明本方法可行。
2018 Vol. 37 (07): 64-68 [摘要] ( 4 ) PDF (1237 KB)  ( 4 )
       交通运输工程
69 基于AHP法的驾驶员反应时间影响因素评价研究
张智勇,贾建林,张丹丹,梁天闻
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.12
驾驶员反应时间是研究驾驶行为的1项重要参数,影响驾驶员反应时间的因素较多,各个因素之间存在差异性,正确判断各个影响因素的重要程度有助于完善辅助驾驶系统的预警距离模型。通过分析,选取了13个影响因素进行研究,这些影响因素主要通过驾驶员自身状况、道路状况以及环境状况3个方面影响驾驶员反应时间。通过问卷调查,利用AHP对影响因素的3个准则13个指标进行重要度排序。在准则层中,驾驶员自身状况的影响最大,其权重值为0.637;在指标层中,天气状况因素影响最大,其权重值为0.252;驾驶经验影响因素次之,其权重值为0.203。并通过驾驶模拟舱平台对影响因素重要度排序进行验证,结果与AHP法得出的结论相吻合。
2018 Vol. 37 (07): 69-75 [摘要] ( 10 ) PDF (520 KB)  ( 7 )
76 智能交通系统中故障精确定位方法研究
刘尊民1,刘庆元2,曲大义1,陈秀锋1,3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.13
针对目前智能交通运维系统中故障诊断误报率高,人工排查工作量大的问题,提出了一种基于双层链路的故障精确定位方法。根据设备历史数据采集频率特征,自动计算时间间隔阈值,并判断是否已超过故障阈值,超过后启动故障诊断程序。通过开辟针对网络链路与数据链路的监测线程,对硬件及软件接口进行多维度诊断处理,实现智能交通系统中故障状态的精准定位。该方法已在智能交通运维项目中应用,结果表明该方法精度高、误报率低、人工参与少,满足应用要求。
2018 Vol. 37 (07): 76-79 [摘要] ( 5 ) PDF (377 KB)  ( 8 )
80 基于GIS技术的小间距互通交织区交通特性研究
陈宽民,田甜,夏立品
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.14
利用ArcGIS技术对城市快速路和高速公路小间距互通上的出租车GPS数据进行分析,研究了小间距互通交织区纵向速度分布特性及分、合流区对主线交通流影响的范围。提出了划分单元路段连续分析的思想,并以各单元路段的平均速度及单元路段内各样本速度的标准差为约束条件来界定小间距互通的影响范围;在西安市东三环快速路、绕城高速上选择符合条件的小间距互通,进行出租车GPS数据分析。研究表明:小间距互通匝道出、入口范围内,交通流速度受交通量影响,交通量越大,交通流速度越小;分、合流区速度相对主线速度的下降幅度基本稳定,与交通量大小没有太大关系;分流区受分流车辆的影响程度要比合流区受合流车辆的影响程度大,影响程度体现在车速下降幅度、对主线车流的影响范围。
2018 Vol. 37 (07): 80-84 [摘要] ( 7 ) PDF (691 KB)  ( 5 )
85 网联环境下基于站点时刻表的公交信号优先方法
柏海舰,任桂香,董瑞娟,卫立阳
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.15
为了提高公交车准点率,考虑到网联交通环境下车辆信息可知,根据公交车旅行时间及预测到达交叉口的时间建立公交车优先通行策略选择模型;根据公交车到达停车线时间、延误时长和到达时刻在绿灯相位的位置计算生成新的配时方案。通过仿真计算,结果表明:运用建立的优先通行策略选择模型,公交车的平均准点率可提高26.67%,总平均旅行时间可减少27.41%,且可通过少量增加交叉口社会车辆延误大幅度减少交叉口公交车的人均延误。
2018 Vol. 37 (07): 85-91 [摘要] ( 6 ) PDF (467 KB)  ( 10 )
92 城市出租车规模预测研究
任其亮,苏莉晓,吴丽霞,金磊
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.16
通过分析城市出租车发展规模的影响因素,在修正后的系统动力学模型和实载率控制法优缺点分析基础上,将两种方法进行组合,并结合 重庆市主城区2011—2015年出租汽车发展相关数据,分析得出系统动力学模型参数,同时应用3种预测方法对2011—2015年出租车拥有量进行检验 。结果表明:组合预测模型预测精度高于系统动力学模型和实载率控制法的预测精度,说明组合预测模型具有有效性和可行性,对城市出租汽车 合理规模的确定有重要的参考价值。
2018 Vol. 37 (07): 92-99 [摘要] ( 7 ) PDF (495 KB)  ( 9 )
100 面向低空飞行安全监视的ADS-B地面站空间布局规划方法
覃睿1,史娅琪2,王明科3
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.17
为了提高区域低空空域飞行安全保障能力和ADS-B布局规划建设效率,根据中国民航局空管局公布的ADS-B最低性能标准,构建了ADS-B信号 覆盖模型,明确了ADS-B布局原理,提出了ADS-B空间规划布局算法。以重庆市行政区划内ADS-B地面站规划布局为例进行算法验证发现,所提出的 ADS-B地面站空间布局规划算法能够较好地为ADS-B地面站空间布局规划建设提供依据。
2018 Vol. 37 (07): 100-105 [摘要] ( 4 ) PDF (1124 KB)  ( 3 )
106 自动化集装箱码头岸桥-堆场作业均衡调度研究
丁一,张琼,林国龙
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.18
为解决岸桥调度中堆场箱区间作业量不均衡问题,以最小化船舶装卸完工时间及均衡各时段内堆场箱区间作业量为目标,考虑岸桥冲突、 安全距离和堆场箱区作业量均衡因素,建立了自动化集装箱码头多船情形下岸桥调度问题(quay crane scheduling problem, QCSP)的混合整数 规划模型,应用CPLEX编程求解。在算例分析中,为进一步研究箱区间作业量均衡对岸桥调度的影响,将均衡约束松弛,对两个调度方案进行比较 。结果表明:在岸桥调度过程中考虑堆场箱区间作业量均衡有助于缩短总作业时间,且各时段箱区间作业量不均衡度都有不同程度的降低,从2% 到15%不等,验证了模型在岸桥调度中均衡优化堆场箱区间作业量的有效性。
2018 Vol. 37 (07): 106-112 [摘要] ( 3 ) PDF (541 KB)  ( 4 )
       载运工具与机电工程
113 基于数值分析的船舶斜航运动水动力研究
廉静静1,杨晓1,尹勇2
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.19
以ITTC操纵性技术委员会组织的船舶操纵性比较研究中推荐的KVLCC2为研究对象,通过求解不可压缩黏性流体的RANS方程,对该船模的斜 航运动的黏性流场进行了数值模拟,得到作用在该船模下不同漂角下的纵向水动力、横向水动力和艏摇力矩,分析了船体表面的压力系数分布和 船体周围漩涡流场分布,将计算结果与实验数据进行对比,吻合较好,同时,采用最小二乘法进行曲线拟合,求得船舶操纵水动力导数,通过对 结果分析可得,采用数值分析的方法求解船体斜航运动可满足工程计算要求。
2018 Vol. 37 (07): 113-117 [摘要] ( 7 ) PDF (1595 KB)  ( 10 )
118 基于SHIPFLOW内河船阻力预报研究
杨敬东,刘永臻,雷林
DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2018.07.20
基于SHIPFLOW软件模拟内河船舶周围流场,考虑流体黏性及自由表面影响,预报船舶阻力,选择3种船体网格(CC,MM,MF)进行船体表面网格 划分,采用势流理论与黏流理论的分区分步计算方法(ZONAL法),将数值计算的船舶总阻力与根据艾亚法经验公式估算出的总阻力对比,计算结果 表明:网格划分形式MM的计算结果与经验法最为接近,同时验证了SHIPFLOW软件求解技术的可靠性并提高了换算效率,最后选择MM网格化分形式 ,对该船进行阻力预报。
2018 Vol. 37 (07): 118-122 [摘要] ( 7 ) PDF (525 KB)  ( 9 )
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