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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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    考虑弱势群体疏散行为特征的高层住院楼疏散仿真及优化

    刘晓然丰慧曾德民张略淼...
    715-722页
    查看更多>>摘要：为有效提高高层住院楼内人员安全疏散效率,选取某综合医院高层住院楼为研究对象,重点考虑高层住院楼内弱势群体疏散行为特征,结合视域分析法对住院楼内部空间进行适弱化分析,应用AnyLogic软件对建筑内部人员开展多情景疏散仿真.结果表明,进行紧急疏散时,建筑内的空间布局会诱使疏散压力集中在建筑内某一区域;依据住院楼内人员的生理和行为特征进行分类,将不同类别人员组合并进行分梯疏散,最优方案下整体疏散效率提高了 15.95%.可见考虑弱势群体的疏散行为特征,对人员进行合理的分组分梯疏散能有效提高高层住院楼整体疏散效率.

    高层住院楼空间句法弱势群体疏散行为Anylogic分组分梯

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    Q460高强钢简支梁整体稳定极限弯矩计算式研究

    李生银刘占科马张永
    723-732页
    查看更多>>摘要：为揭示《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)、《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483-2020)中Q460 高强钢梁整体稳定设计方法的差异,提出精确的Q460 高强钢梁整体稳定极限弯矩计算式,通过梳理现有文献,提出了钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式的一般计算式;根据GB 50017-2017 的规定,提出了其稳定系数的统一计算式及对应的"稳定系数-正则化长细比"曲线表达式;提出了理想受弯构件的"稳定系数-正则化长细比"曲线表达式.对比了GB 50017-2017 和JGJ/T 483-2020的"稳定系数-正则化长细比"曲线,归纳了其特点,并分析了现有钢梁整体稳定的指数形式极限弯矩计算式存在的问题.基于GB 50017-2017 的基准弯矩,提出了Q460 高强钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式计算式,解决了JGJ/T 483-2020 无法直接确定正则化长细比的问题,并采用14 个双轴对称、单轴对称工字形截面简支梁的试验数据验证了本文建议公式的精度.研究表明,对于Q460/Q460GJ高强钢简支梁整体稳定的极限弯矩,本文建议的指数形式计算式较现行标准GB 50017-2017、JGJ/T 483-2020 中的计算式具有更高的精度.

    Q460高强钢梁指数形式极限弯矩计算式正则化长细比基准弯矩φb-λn,b曲线

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    基于离散元的边坡弯曲倾倒渐进破坏特征分析

    张允宗雪梅霍旭挺王博...
    733-739页
    查看更多>>摘要：发生弯曲倾倒的边坡一般存在一组优势的陡倾不连续面,岩层在自重或外力作用下向临空面弯曲变形,表现出明显的柔性特征.基于物理模型试验建立了相应的离散元计算模型,模拟了边坡弯曲倾倒的渐进失稳过程,系统剖析了岩体弯曲倾倒的力学机制和破坏特征.结果显示,塑性区贯通是边坡弯曲倾倒失稳的必要非充分条件,悬臂岩柱在弯折过程中其内部应力表现出明显的不均匀性.进一步探讨了关键力学参数对倾倒破坏面的影响规律,具体表现为破坏面倾角随节理摩擦角的增大而增大,而节理黏聚力和岩体抗拉强度对其影响并不显著.研究成果可为倾倒边坡的分析设计提供科学参考.

    弯曲倾倒岩质边坡离散元破坏机制

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    注浆长度与套管类型对扩大头锚索性能的影响

    刘凯孙伟青李文辉耿林...
    740-747页
    查看更多>>摘要：扩大头锚索因具有抗拔承载力大、支护效率高等优点在岩土工程中应用广泛,而注浆段落的长度和自由段保护套管的类型将对锚索受力变形特性产生影响.为此,依托实际工程开展了锚固段注浆+ PE波纹管(设计方案)、全长注浆+聚乙烯(polyethylene,PE)波纹管(实际施工常用方案)、锚固段注浆+高密度聚乙烯(high density polyethylen,HDPE)套管、全长注浆+HDPE套管等四种不同工况扩大头锚索的现场拉拔试验,对比分析了不同工况下锚索的拉拔荷载-位移(Q-s)曲线、荷载-弹性位移(Q-se)曲线与荷载-塑性位移(Q-sp)曲线、自由段伸长量比例、刚度系数等受力变形特征.试验结果表明,相同注浆长度条件下,采用HDPE套管相比PE波纹管能够更好地发挥对自由段的隔离保护作用,保证自由段的变形性能;而采用相同套管类型时,注浆长度的增加会导致自由段伸长量值的减小,并会增大锚索刚度系数.在试验研究的基础上,提出现场锚索施工采用锚固段注浆+HDPE套管或全长注浆+HDPE套管的建议方案,从而保证锚索受力变形性能均达到设计预期.

    扩大头锚索现场试验受力变形特性注浆长度套管类型

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    基于序贯高斯模拟法的水利工程坝址区速度建模

    李伟周怀来刘兴业王元君...
    748-756页
    查看更多>>摘要：水利工程坝址的选取不仅关系着安全性,也影响着后期的投入使用以及稳定运行.通常坝址区选择需要对区域的速度和岩性进行分析,其中高精度的速度建模至关重要.针对水利坝址选取,提出了一种地震信息约束的地质统计学建模方法对坝址区进行高精度速度建模,在此基础上分析坝址选取的安全性及合理性.通过地质统计学理论,分析坝址区速度的区域变异性,利用地震层位的横向信息以及测井资料的纵向信息联合进行序贯高斯模拟,从而建立速度模型,建模结果更加符合实际情况,能有效反映速度的空间分布情况.最后通过建立的速度模型合成地震记录,与实际地震记录相对比,吻合程度较高,表明建立的模型能反映坝址区的速度分布情况,能基于此圈定出有利于修建坝址的区域,验证了方法的可行性.

    水利坝址区速度建模地质统计学序贯高斯模拟地震约束

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    锚杆支护下两向不等压深埋隧洞受力与变形弹性分析

    王惠贤吴庆良鲍安红唐彬雪...
    757-765页
    查看更多>>摘要：为了给引水隧洞隧址选择和支护参数设计提供理论参考,采用均匀化方法,基于复变函数理论,推导了非均匀应力场下锚杆支护时深埋圆形隧洞的应力及位移弹性解析解,并给出了洞周切向应力及径向位移随围岩弹性模量、侧压力系数、锚杆长度、半径和环向间距等参数的变化规律.通过算例分析,得出以下结论:随着围岩弹性模量的增大,隧洞洞周各点的切向应力和径向位移均减小,且对围岩弹性模量在[5,10]区间最敏感;侧压力系数在(0,1]区间时,洞周最大切向应力和径向位移随其增大而减小;在[1,2]区间则相反,并对侧压力系数在[1,2]区间更敏感;随着锚杆长度的增大,洞周的切向应力和径向位移逐渐减小;随着锚杆半径增大,洞周的切向应力逐渐增大,径向位移逐渐减小;而随着锚杆环向间距的增大,洞周应力和位移的变化趋势与锚杆半径的规律相反.

    深埋隧洞锚杆支护弹性分析复变函数理论

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    基于车轨耦合动力学分析的地铁e型弹条扣件疲劳寿命预测

    陈金明钟盛华刘逸平彭睿...
    766-772页
    查看更多>>摘要：地铁是城市交通的重要组成部分,而扣件系统是地铁轨道结构的关键部件,起到固定钢轨、减振降噪的作用.为分析地铁e型弹条扣件的疲劳性能,基于车辆轨道动力学理论,通过多体动力学软件UM建立了车轨耦合模型,研究了车辆速度、轨道不平顺类型以及曲线半径与钢轨动力学响应的关系;并通过有限元软件ABAQUS对扣件系统进行了仿真计算,将车轨耦合动力分析得到的钢轨位移作为疲劳荷载,采用应力疲劳计算的方法对弹条的疲劳寿命进行了预测和分析.结果表明:钢轨位移响应受不平顺类型和车辆速度的影响较小,而加速度响应对两者则比较敏感;轨道曲线半径的改变,对内轨位移的影响相对明显,随着半径的减小,内轨的位移时程曲线出现明显的上移,同时对加速度的影响也增大,内轨加速度峰值呈增大趋势;基于此模型计算的弹条疲劳寿命为2.14×107次,寿命最低处位于弹条后拱小圆弧段,与实际断裂位置相吻合;弹条初始安装扣压力对弹条疲劳寿命的影响很大,随着初始安装扣压力的增大,弹条的疲劳寿命不断减小,且减小的速度趋于增大,为确保弹条扣件处于良好的工作状态,初始扣压力应当控制在11～15 kN范围内.

    扣件系统e型弹条车轨耦合动力学疲劳寿命

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    不同加固方式下的软硬过渡段隧道基底受列车动载影响规律

    段忠辉王脉章慧健赵岩...
    773-781页
    查看更多>>摘要：在高速铁路列车动载作用下,隧道穿越软硬岩过渡段时易使隧道结构发生损害,而对于此类工程的动力研究及相关减隔振措施还鲜有涉及.鉴于此,依托广湛铁路相思山隧道工程实例,采用数值计算方法,对比分析无加固以及不同桩板结构加固下隧道穿越软硬岩过渡段时结构的动力响应特性.研究结果表明:在列车荷载作用下,位于交界面软岩侧隧道结构的加速度、动位移和动应力响应与硬岩侧隧道结构的动力响应差异很大,导致隧道交界面附近过渡效果较差,不利于结构的稳定.经三种不同桩板结构加固后,软岩段的隧道结构的动力响应有所减小,且与硬岩段隧道结构的动力响应更接近,过渡效果十分显著.在对比之下,桩板结构1(即承载板+托板+钻孔桩)的减振作用与过渡效果最佳.

    加固方式过渡段隧道列车动载减振作用

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    道路路基脱空病害雷达波场数值模拟与瞬时属性分析

    隋昕展杜衍庆师海王新岐...
    782-788页
    查看更多>>摘要：针对道路路基脱空病害的快速识别,采用时间域有限差分法进行病害的雷达波长数值模拟,模拟了脱空病害不同大小、长度、位置及填充的差异,并通过图像增益和复信号分析技术提取雷达波场的振幅、相位和频率等瞬时属性特征,分析了不同脱空地质的雷达波场响应特征.研究结果表明:根据路基脱空病害的地质雷达瞬时振幅图像和单道波归一化幅值可推算出脱空病害上界面信息和脱空区域介质类型;根据充气脱空病害和充水脱空病害瞬时相位图像特征,可判断出路基结构层间信息和脱空病害区域和边界位置;根据充水脱空病害和充气脱空病害瞬时频率图像,可判断出高频和低频电磁波存在位置.此外,根据充水脱空病害单道波瞬时频率图,可得到正向电磁波存在位置,并作为脱空病害下界面位置判断依据.研究成果可为道路病害的智能识别和快速判识提供理论依据.

    脱空病害数值模拟瞬时属性时间域有限差分法病害识别

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    碱激发矿渣加固淤泥的物理力学性能与机理

    陈林李彬陈胜邦徐仰龙...
    789-796页
    查看更多>>摘要：为绿色低碳处置渣土并进行资源化利用,通过碱激发高炉矿渣(ground granulated blast-furnace slag,GGBS)作为绿色固化剂固化淤泥质工程渣土进行路基填料应用,探究不同固化剂掺量对固化土的综合性能影响规律,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)对固化效果进行微观表征,用分形理论阐述微观孔隙特征揭示碱激发GGBS固化淤泥质渣土机理.结果表明:固化剂增加了固化土液塑限,降低了塑性指数,最优含水率随固化剂掺量增加呈现先减少后增大的趋势,最大干密度与之相反.掺入固化剂提高了渣土力学性能和水稳性,10%的掺量的固化渣土,强度、加州承载比(California bearing ratio,CBR)、水稳性以及渗透性分别为2.36 MPa、210.7%、81.3%和1.36×10-7 cm/s,各项指标均能满足路基填筑强度要求.微观机理表明,改良土的主要水化产物为(N,C)-A-S-H以及钙矾石Aft,固化体主要孔隙数量减少,10%的掺量的固化渣土,中孔隙减少了14.7%,孔隙分布分维数由1.23减小为1.06.通过碱激发GGBS固化淤泥质工程渣土,改善了渣土的稳定性,具有较好的应用前景.

    淤泥质工程渣土绿色胶凝材料固化处置路基填料微观机理

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