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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    干湿循环作用下伊犁黄土的强度及微观特性

    刘叶周志军谢宏丽任玉波...
    5500-5510页
    查看更多>>摘要：为探讨干湿循环作用下伊犁黄土的强度劣化规律和微观结构特性,进行了 5种干湿循环路径下的三轴剪切试验及扫描电镜测试,分析了不同干密度、干湿循环幅度和次数对伊犁黄土抗剪强度的影响和微观孔隙分布的演化规律,并进行了宏观强度和微观孔隙损失机制之间的探讨.结果表明:干湿循环幅度越大、循环次数越多,伊犁黄土抗剪强度的衰减速度越快,衰减幅度越大,原状土在5次干湿循环后的三轴剪切强度接近重塑黄土;同种干密度的伊犁黄土的黏聚力随循环次数的增加而降低,同一干湿循环路径下干密度为1.55 g/cm3时,伊犁黄土的黏聚力劣化最显著,而干湿循环对内摩擦角有轻微影响.另外黏聚力的劣化与孔隙面积比和孔隙特征参数的变化有关,干湿循环后孔隙面积比和孔隙特征参数增加率越大,黏聚力劣化越明显;内摩擦角的变化与孔隙分形维数的变化趋势相近,但变化不显著.

    岩土工程干湿循环伊犁黄土抗剪强度微观结构

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    无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法

    温书亿阳卫卫孔娟王潘...
    5511-5515页
    查看更多>>摘要：为完善无筋钢纤维混凝土管片的设计方法,加速其在城市轨道交通中的应用,提出一种新的无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法.根据已有对钢纤维混凝土本构关系的研究成果,依据地铁管片的受力特点,分析了影响地铁管片正截面承载力的主要因素.依据无筋钢纤维混凝土管片极限拉应变与钢筋混凝土的极限拉应变不在一个数量级上的差异,结合现行混凝土规范,采用平面假设,把应力和应变作为无筋钢纤维混凝土管片设计的特征值;用钢纤维混凝土应变的取值范围对应不同的设计工况,将不同工况下的无筋钢纤维混凝土管片的设计验算结果归结到同一张应力应变图中.论述了采用轴力-弯矩包络图进行正截面设计验算的主要流程,并通过一个工程实例展示不同工况下无筋钢纤维混凝土轴力-弯矩包络图的相互关系.计算结果表明:在正常使用极限状态下,强度是影响承载能力的主要因素;而承载能力极限状态下,特别是偶然荷载作用下,无筋钢纤维混凝土的韧性是影响承载能力的主要因素.

    无筋钢纤维混凝土正截面结构设计正常使用极限状态承载能力极限状态

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    急速增湿条件下湿陷性黄土中桩基的承载性状

    任文博李佳佳刘云龙蒋师朋...
    5516-5524页
    查看更多>>摘要：入渗增湿条件下,湿陷性黄土地区中桩基的承载性状会因桩周土基质吸力减小和湿陷变形而显著劣化,进而诱发一系列的工程问题.为了研究浸水前后湿陷性黄土中桩基承载性状的变化规律,进行模型桩的入渗试验,同时对桩周土体的变化(包括沉降、体积含水率、基质吸力)以及桩基承载性状的变化(包括桩顶沉降、桩侧摩阻力和桩端承载力)进行监测.将入渗过程中桩周黄土基质吸力变化与桩基承载性状的变化相关联,从非饱和土力学的角度阐明入渗前后桩基承载性状的变化规律和变化机理.研究结果表明,入渗过程中的桩顶沉降和桩端承载力不断增加,桩身轴力大致呈"D"字形分布,最大轴力出现在入渗过程中.入渗过程中桩周黄土的基质吸力减小,产生湿陷变形,使桩侧摩阻力大小和方向发生改变,进而导致桩基承载性状的变化.基于非饱和土力学原理对传统的剪切位移法进行简化和修正,提出考虑桩周黄土湿陷变形影响的单桩沉降预测模型,并结合试验结果对理论模型进行验证.研究成果有助于进一步完善复杂环境荷载作用下湿陷性黄土地区的桩基设计理论和工程性状评估.

    湿陷性黄土桩基承载性状湿陷变形基质吸力

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    基于随机森林预测的矩形消力井体型

    邱勇黄梓涵和云秋普进兵...
    5525-5530页
    查看更多>>摘要：泄水建筑物出口无法正对河道,地形条件难以满足传统底流消能的池长要求时,增加池深与池宽形成矩形消力井是一种可行的选择.基于水工模型试验数据,通过随机森林算法底板动水压强预测模型,研究入射水流动能变化条件下的矩形消力井体型.研究结果表明:预测模型可以得到矩形消力井几何边界重要程度,从大到小依次为井深、井长、井宽;进而给出了不同傅汝德数入射水流适宜井宽条件下,底板动水压强能够满足消能要求的井深、井长组合关系;在分析入射水流动能(傅汝德数)所对应的多组消能水体容积基础上,得出了满足消能效果的最小消能水体容积和边界取值.

    最小容积体型研究边界重要性随机森林预测矩形消力井

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    考虑乘客滞站的相交线路公交时刻表优化模型

    梁晓辉高姝敏陈松利冬梅...
    5531-5537页
    查看更多>>摘要：为了分析公交线路发车时刻优化问题,以相交且发生换乘的两条公交线路作为研究对象,在考虑乘客滞站的前提下,以候车总时间、换乘等待时间和非换乘乘客候车时间最短为目标函数,构建公交时刻表优化模型.并选择了呼和浩特市4路公交"金隅环球中心—医科大学附属医院"段、78路"呼市公交公司—赛罕区教育局"段两条线路作为研究对象,利用构建的优化模型通过遗传算法进行求解.结果显示:应用所提出的公交时刻表优化方案,乘客换乘等待时间和乘客总候车时间分别节省了 18.1％和10.7％.可见,所提出的优化模型可以有效提高相交线路的运行效率.

    城市公交乘客滞站发车间隔换乘等待时间遗传算法

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    基于时空特征组合模型的转辙机故障诊断

    刘琦李建国
    5538-5545页
    查看更多>>摘要：为解决转辙机故障诊断领域中存在的单一特征信息提取不足、单一诊断方法难以避免因方法局限性造成的分类误差,同时其存在一定程度的过拟合,以及泛化能力、鲁棒性不足的问题,提出了一种基于时空特征组合模型的故障诊断方法.首先,在ZYJ7电液转辙机的8种故障模式和正常模式所对应的油压曲线上提取时频域小波系数作为原始数据集,采用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)和长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)提取其空间、时间特征,之后基于ADD(addition)思想构建时空特征集.其次,对卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、LSTM两分类器关键参数寻优后分别进行故障诊断,得到各个故障类型的概率值和误差系数.最后,利用误差倒数法对两分类器各个故障类型的概率值赋予权重,得到最终输出结果.仿真结果表明:CNN-LSTM组合模型诊断准确率达98.14％,较单一多层感知机(multi-layer perceptron,MLP)、CNN、LSTM模型准确率分别提升7.40％、5.55％、1.85％.可见此方法有效提高了转辙机诊断准确率,为集成学习模型在转辙机故障诊断领域的应用提供了一种思路.

    故障诊断组合模型ZYJ7电液转辙机深度学习集成学习

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    基于模型试验和数值模拟的土工格室加固高填路堤稳定性:以新疆G216线民丰段为例

    王燕刘杰蔡延山王艳坤...
    5546-5554页
    查看更多>>摘要：为研究土工格室加固高填路堤的稳定性,通过开展室内模型试验,分析了在持续荷载作用下素土边坡和土工格室加固高填路堤边坡的沉降量和最大水平位移;基于室内模型试验,建立有限元模型,分析了不同加固条件下的坡顶沉降量、最大水平位移及土工格室应变,研究了土工格室高度、铺设间距以及不同铺设部位对高填路堤稳定性的影响.结果表明:铺设土工格室能降低边坡土体的沉降量和最大水平位移,进而提高边坡的承载力;素土边坡剪应变自坡顶至坡脚形成贯通的滑移带,铺设土工格室后,滑移带的位置由边坡表层深入坡体内部,且滑移带未完全贯通;增加土工格室的高度,边坡的沉降量和最大水平位移先减小后趋于稳定,安全系数先增大后逐渐平缓;边坡的沉降量、最大水平位移随土工格室铺设间距的增大而增大;减小土工格室铺设间距0.6～0.7倍,最大水平位移降低1.5～2倍,坡顶沉降量减小1.5～1.8倍,安全系数增大1.1～1.3倍.高填土路堤的侧向位移主要发生在边坡底部H/3处(H为边坡的高度),在边坡底部H/3处减小土工格室的铺设间距、增加土工格室的高度能更好约束侧向位移和沉降量,是提高路堤稳定性更为经济合理的加筋方案.

    道路工程边坡稳定性土工格室高填路堤数值模拟

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    多轮荷载作用下的高模量沥青道面力学响应特性

    钟科卢铸孙明志徐浩...
    5555-5565页
    查看更多>>摘要：飞机起落架多轮荷载作用下,道面内部应力应变等力学响应将产生叠加与干涉.针对高模量沥青机场道面,通过ABAQUS有限元软件开展道面结构力学响应计算,分析飞机多轮荷载对道面力学响应敏感性,研究高模量沥青混合料在机场道面中的应用效果.结果表明:在飞机主起落架的六轮荷载作用下,道面结构层中产生的应力与路表弯沉的峰值最大,且道面的疲劳寿命最小,在进行道面结构计算与材料组成设计时,应以六轮荷载作为最不利荷载工况;机轮荷载分布的对称性越强,结构内应力与路表弯沉的峰值点位置越靠近荷载包围区域中心;沥青道面变形有一定的时间滞后,卸载后路表弯沉不能立即恢复并存在残余变形,且主起落架轮数越多,滞后时间越长,保留的残余变形越大;中面层采用的高模量沥青混合料可降低道面各层拉应力、压应力、剪应力的应力水平,进而有效地减少机场沥青道面轮辙与疲劳开裂.

    机场道面多轮荷载有限元仿真高模量沥青混合料力学响应特性

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    水泥预加固-人工冻结联合工法加固地层冻胀特性

    王帅儒金修伟陈士军鹿庆蕊...
    5566-5576页
    查看更多>>摘要：以广州地铁十四号线一个联络通道冻结工程为背景,采用联合工法施工,通过有限元软件建立联络通道冻胀位移场三维数值模型,研究了盐水温度和水泥掺量对土体冻胀位移的影响,并计算不同冻结壁厚度下地表冻胀位移量以及联络通道开挖土体的塑性区域,在满足施工安全的前提下,进一步对冻结壁设计参数进行优化,以减小土体冻胀位移.结果表明:采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,当水泥掺量设定为12％,盐水温度控制在-31～-25℃时,积极冻结末期,地表冻胀位移能够满足工程监测要求;水泥掺量设定为12％,冻结壁厚度设定在1.8 m,盐水温度控制在-31 ℃.可见相对于原施工方案,采用联合工法施工,积极冻结末期地表冻胀量减小了 73％.

    联合工法冻胀位移数值模拟冻结水泥

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    新建隧洞下穿爆破对公路隧道结构的影响:以温州市瓯江引水工程为例

    王昊庄一舟陈俊清
    5577-5582页
    查看更多>>摘要：为了探寻爆源逐步接近既有隧道情况下衬砌受爆破振动的响应规律、爆破荷载作用下的应力分布状态,结合温州市瓯海区西山隧洞工程,根据施工现场爆破监测数据和数值模拟结果对新建隧道爆破施工时相交隧道的安全性进行研究.研究结果表明,振速主要受到爆心距和装药量的影响,爆心距越小,装药量越大,振速峰值越高;爆心距决定隧道衬砌合速度峰值发生位置;衬砌合速度峰值位置同时是最大拉应力点;随爆心距的缩进,危险点从拱腰位置移动到拱脚.

    隧道工程数值模拟爆破施工交叉隧道

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