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期刊信息/Journal information
北京交通大学学报
北京交通大学
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北京交通大学

孙守光

双月刊

1673-0291

bfxb@bjtu.edu.cn

010-51688053

100044

北京西直门外上园村3号

北京交通大学学报/Journal Journal of Beijing Jiaotong UniversityCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是理工类综合性学术刊物，主要刊登北京交通大学的通信工程、交通信号控制、光纤技术、信息工程、计算机技术和软件及应用、土木工程、桥梁工程、建筑学、机械与电子控制、铁道机车车辆、电气工程、交通运输工程、运输管理，及应用数学物理化学等。读者对象为从事理论研究、工程开发的科研人员及相应的管理人员、有关高校的教师、研究生等。
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    考虑围岩膨胀特性的深埋圆形隧道弹塑性统一解

    沈英男徐永涛
    100-108页
    查看更多>>摘要：针对隧道及地下工程中围岩吸水膨胀导致应力与位移场变化难以量化的问题,基于弹塑性与湿度应力场理论,采用统一强度理论与非关联流动法则,推导考虑中间主应力效应与围岩吸水膨胀特性的深埋圆形隧道弹塑性统一解.首先,结合考虑湿度变化的平衡方程与本构方程,获得围岩弹性状态下的应力与位移解;然后,提出围岩弹塑性状态的判定方法,并基于统一强度理论推导围岩塑性状态下的解析解;最后,通过算例对比分析验证本文所推统一解的准确性,并进一步探究中间主应力、湿度膨胀系数以及含水率变化对围岩应力场与塑性区半径的影响规律,研究结果表明:本文与已有文献所求塑性区半径偏差仅为0.136％,验证了本文所推统一解的合理性;在所提供支护抗力相同的前提下,考虑围岩膨胀特性计算所得塑性区半径扩大,弹-塑性界面的环向应力增加,考虑围岩膨胀特性所得塑性区半径与环向应力是不考虑膨胀特性的1.06倍;当统一强度理论参数从0.0增加到1.0时,弹-塑性界面的环向应力增幅为6.6％,塑性区半径降幅为13.9％,隧道洞壁位移降幅为16.0％;当湿度膨胀系数分别取值0.00与0.10时,由于湿度膨胀系数影响引起的弹-塑性界面环向应力与塑性区半径增量分别达17.98％与27.4％;当最大含水率从0.00增加到0.06时,弹-塑性界面的环向应力增幅为16.9％,塑性区半径增幅为23.1％,隧道洞壁位移增幅为100％.研究成果可为膨胀岩隧道结构设计提供理论依据.

    深埋隧道膨胀应力湿度场统一强度理论弹塑性解

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    深埋四孔小净距隧道围岩压力的计算方法

    王允刘江李鹏飞张素磊...
    109-119页
    查看更多>>摘要：随着工程建设的不断发展,隧道开挖孔洞数量增多的同时,多孔洞隧道相应围岩压力计算理论并不完善.针对四孔小净距隧道,以普氏理论为基础,参考已有研究中的荷载计算模型,结合四孔隧道位置特征,将深埋四孔小净距隧道计算荷载简化,综合考虑隧道开挖顺序与中岩柱所发挥作用,提出深埋条件下的围岩压力计算方法,利用该方法,结合余姚市某四孔公路隧道进行计算,并分析隧道间净距、隧道开挖跨度与中岩柱承载能力对围岩压力的影响规律.结果表明:隧道净距会影响隧道围岩压力附加承载拱的形成,净距越大各隧道偏压程度越弱,且两中洞间净距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大;当隧道间净距不变时,增大隧道开挖跨度,隧道洞室所承载围岩压力逐渐增大,且内侧竖向围岩压力变化均强于外侧;围岩承载能力越强,相同中土柱厚度条件下隧道开挖相互影响越小,其分担来自隧道上方附加平衡拱内松散围岩压力的效果越好,隧道支护结构所承受围岩压力越小;四孔小净距隧道中洞间距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大,隧道偏压特性随间距的增大而逐渐减小.

    四孔小净距隧道围岩压力深埋隧道普氏理论

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    考虑盾构机参数主动控制的隧道掘进地表沉降智能预测方法

    高修强彭达王国光李启明...
    120-129页
    查看更多>>摘要：针对盾构工程中合理的盾构机参数需要依靠大量工程经验进行选取以满足地表沉降的问题,提出一种考虑盾构机参数主动控制的盾构隧道掘进地表沉降智能预测模型.首先,根据工程的实际特性与时空特征,将盾构掘进地表沉降的影响因素划分为几何参数、地质参数、掘进段盾构机参数以及未掘进段控制参数.然后,针对输入数据的不同结构特征,综合采用不同的神经网络模型分别提取不同输入参数的特征,从而构建符合现场盾构掘进数据特征的混合神经网络模型.最后,利用杭州地铁3号线3个区间盾构隧道工程的施工数据库对模型预测性能进行验证,同时将本文模型与其他传统机器学习算法进行对比.研究结果表明:相较于随机森林模型与长短时记忆神经网络模型,混合神经网络模型预测性能提升近50％与30％;多种输入参数中未掘进段盾构机主动控制参数对模型的重要性最高,对结果的影响最大.研究成果可为盾构隧道掘进中的沉降预测与盾构机参数决策提供参考.

    盾构隧道地表沉降人工智能深度学习

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    带定位榫盾构隧道管片接头剪切力学行为研究

    林刚易丹罗世培晏启祥...
    130-139页
    查看更多>>摘要：外套于盾构隧道管片螺栓的空心圆锥筒定位抗剪构件定位榫能有效控制盾构管片错台量和错台值,与管片、螺栓共同形成"管片-定位榫-弯螺栓"接头.为探明盾构隧道管片受压工况、"管片-定位榫-弯螺栓"接头在剪切荷载作用下的结构力学特征和破坏机理,以内径7.5 m、外径8.3 m、弯螺栓连接的盾构隧道衬砌环的纵向接头为例,首先,建立三维有限元模型,对轴力分别为196、392、588和784 kN4种工况的接头剪切破坏全过程进行数值模拟;然后,对接头剪切破坏过程、定位榫和螺栓力学及变形特征、管片接缝面变形破坏特征进行分析;最后,采用原型剪切破坏试验对数值模拟结果进行印证和补充研究.研究结果表明:盾构隧道"管片-定位榫-弯螺栓"接头剪切破坏全过程分为接触面静摩擦、定位榫弹性变形、定位榫塑性错动和螺栓剪切破坏4个阶段;定位榫弹性变形阶段,定位榫表现为"压扁"形态,定位榫塑性错动阶段,定位榫拱顶外侧首先出现塑性屈服区,随着剪切荷载的增加,塑性区将扩展到定位榫端部和横断面内大部分区域,塑性破损过程中定位榫将超过其承载能力的外部剪切荷载转移给螺栓;螺栓杆体受力从定位榫塑性错动阶段开始,最终加载侧杆体将发生"拉直"破坏、固定侧杆体将发生弯剪破坏;管片接缝面混凝土从定位榫塑性错动阶段后期出现塑性区,初始位于榫槽内水平两侧,随着剪力增加,塑性区将向周边扩展,最终与管片内弧面手孔塑性区连通,形成"手孔-螺栓孔-手孔"塑性破坏域.

    盾构隧道定位榫管片接头力学行为数值模拟原型试验

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    典型软土地层管廊基坑垫层换撑可行性研究

    周志鸿王柄锐谭贵王子珺...
    140-151页
    查看更多>>摘要：针对基坑传统换撑方法换撑工序复杂,对管廊结构施工延续性及施工效率影响较大的问题,基于典型软土地层,以广东中山某管廊深基坑工程为背景,提出了利用垫层换撑的新方法.首先,对基坑进行三维Abaqus数值模拟并与实测数据进行对比分析;然后,提出垫层换撑方法并进行数值模拟正交试验,探究采用垫层换撑方法在拆撑后不同因素对基坑围护结构变形影响情况;最后,通过现场试验验证管廊深基坑垫层换撑新方法的合理性和可行性,并将垫层换撑方法与传统换撑方法对于围护结构水平位移影响进行对比.研究结果表明:影响围护结构变形的3个主要因素为垫层改良区域(垫层梁)厚度、混凝土强度等级和纵向钢筋直径,其中垫层改良区域(垫层梁)的厚度极差最大,为影响围护结构变形最显著的因素;垫层换撑现场实验在拆除底部横撑后,围护结构最大水平位移平均实测值仅为21.79 mm,有效解决了软土区围护结构易变形过大的问题,验证了垫层换撑方法的适用性;在基坑地层及开挖条件相同情况下,采用垫层换撑方法围护结构最大水平位移约为传统方法的84％,相较于传统换撑方法能够更好地控制基坑变形.

    软土深基坑Abaqus数值模拟垫层换撑现场监测围护结构变形

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    无砟轨道区段维修时间识别与劣化速率分析

    何庆邓亚杰孙华坤李坤...
    152-160页
    查看更多>>摘要：针对运营前期信息化程度不足导致的高速铁路线路历史维修记录缺失进而影响后期高速铁路运维合理规划的问题,建立基于信息熵和数值滤波的高速铁路高低不平顺维修时间识别模型.首先,基于挖掘长时间跨度下的轨道动检数据,获取精确的维修信息并揭示线路维修与不平顺劣化速度的关系.然后,将模型提取时间节点与某CRTSΙ型板式无砟轨道的综合检测列车历史维修数据对比,分析模型提取效果.最后,采用线性回归进行不同劣化时间段劣化速率预测和分析.结果表明:维修作业方案的改善程度不同,18％的维修方案能够实现高低不平顺原始数据70％的改善量,75％的维修方案能够实现高低不平顺原始数据30％的改善量;对比不同轨下结构类型,劣化速率最大的10％个线路区段所需平均维修周期隧道段最长,为28个月,桥梁段最短,为9个月;未开展维修的线路区段占整体线路的18％,高低不平顺标准差劣化速率分布较为集中,不超过0.01 mm/月;自2016年1月起,依靠日常检养修工作,预计下次维修时间最早为82个月后.

    高速铁路轨道不平顺数据分析信息熵时间识别

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    四足机器人腾空跳跃的轨迹优化与控制方法

    张秀丽赵浩宇吴佳宁许鹏...
    161-170页
    查看更多>>摘要：针对四足机器人难以跨越大尺寸障碍物的问题,提出了一种仿生腾空跳跃的轨迹优化控制方法.首先,对马里努阿犬的越障运动进行测试和仿生学分析,得到腾空跳跃的参考轨迹.其次,根据摩擦锥、轨迹平滑、运动学和动力学等约束条件,基于轨迹优化的方法对仿生参考轨迹进行离线优化,生成四足机器人的期望跳跃轨迹,得到跳跃所需的足端位置、关节力矩和关节角度序列.再次,设计分阶段的跳跃控制器,采用关节和质心PD(Proportional Derivative)的组合控制策略,实现对期望跳跃轨迹的跟踪,采用变刚度虚拟模型控制实现对落地姿态的调整和足底力的缓冲.最后,在Webots仿真环境中完成了1 m高度的自由落地和跳跃0.75 m高度桌子的仿真实验.研究结果表明:仿生轨迹优化与控制算法能够使四足机器人跳跃大尺寸障碍物并且具有平稳落地的效果,对于提高四足机器人的高性能运动能力以及拓展其应用环境具有参考价值.

    四足机器人仿生学轨迹优化跳跃虚拟模型控制

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    2P6R拼装机械臂的运动学分析

    张浩文
    171-182页
    查看更多>>摘要：目前隧道管片修复加固工作自动化程度低,存在施工安全隐患大、效率低、成本高、工人劳动强度大等问题.为实现隧道管片加固钢板的自动化拼装,首先,提出一种2P6R拼装机械臂方案,建立机械臂正运动学模型.其次,采用解析法对机械臂进行逆向运动学求解,以限制关节超限作为代价函数进行冗余解的选取,并在Beckhoff C6030-0080的TwinCAT 3平台进行逆运动学求解测试,验证算法具有较好的实时性.再次,利用微分变换法求得机械臂的雅可比矩阵,识别并列举边界奇异及内部奇异位形示例.最后,利用图解法绘制出机械臂可达工作空间截面及完整的三维可达工作空间,并进一步对机械臂进行灵活度分析,绘制出灵活度分布图.研究结果表明:2P6R拼装机械臂可以满足隧道管片加固钢板自动化拼装需求,为机械臂的应用提供理论基础.

    隧道管片加固冗余自由度机械臂运动学雅可比矩阵奇异性

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    《北京交通大学学报》征稿简则

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