期刊,科学技术与工程 2024年卷20期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

科学技术与工程

主　　编：明廷华

出版周期：旬刊

国际刊号：1671-1815

电子邮箱：ste@periodicals.net.cn

电　　话：010-62103284

邮政编码：100081

地　　址：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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砾石地层中自钻式锚杆锚固特性现场试验与数值仿真

陈向琳王超圣许战波孙晓刚...

8655-8662页

查看更多>>摘要：自钻式锚杆为集钻进、注浆、锚固功能为一体的新型锚杆,能够克服卵砾石地层易塌孔及套管施工效率低的难题,拥有施工效率高、综合经济效益良好等优点,具有广阔的工程应用前景.基于洛阳某卵砾石场地现场拉拔试验与ABAQUS数值模拟相结合的方法,探讨了自钻式锚杆在砾石地层中的锚固特性和荷载传递规律.结果表明:自钻式锚杆在砾石地层中的锚固性能优异,能够满足工程需求.锚固体-土体界面平均黏结强度随锚固长度的增加逐渐降低;锚杆轴应力、剪应力和锚固体轴应力沿锚固深度呈指数分布;锚固体剪应力随锚固深度的增加先快速上升后逐渐下降,剪应力峰值随荷载的增加不断增大,但峰值点位置基本不变;随着拉拔荷载增加,锚杆对周围土体应力的径向影响范围增大,而深度方向影响范围维持在一定数值附近.

关键词：

自钻式锚杆砾石地层锚固特性有限元应力分布

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融合注意力机制和新型卷积神经网络的市政道路病害识别

任泳洁吴立朋

8663-8672页

查看更多>>摘要：环境和荷载协同作用导致的路面病害对道路使用性能和安全性能的影响日益突出.现有图像智能识别算法难以实现处理速度和计算量的平衡.针对道路病害快速准确实时识别的需求,对石家庄损伤较为严重的路面进行实地拍照,结合已有图片,采用数据增强技术构建了市政道路病害数据集,并且提出了一种基于MobileNetV3网络的轻量化道路病害识别网络模型GEM-MobileNetV3.该模型首先使用Ghost模块代替MobileNetV3网络基本单元中的1 ×1卷积;然后结合改进后的高效通道注意力机制(efficient channel attention,ECA)模块提取病害目标的重要特征;最后将网络浅层的ReLU激活函数替换为泛化能力更强的Mish激活函数,提高模型的整体性能.通过消融实验与对比实验,验证了新模型的有效性.实验结果表明,新模型准确率达到96.33％,其参数量与计算量较MobileNetV3模型分别降低了 37.9％和36％.提出的新模型在保持较高识别准确率的同时有效降低了模型复杂度,为在低成本计算平台上实现高准确率实时识别提供了新途径.

关键词：

注意力机制深度学习卷积神经网络(CNN)道路病害识别

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水下凿岩冲击对邻近堤岸影响的现场试验

欧振锋魏立新杨春山刘东东...

8673-8680页

查看更多>>摘要：水下凿岩棒法是一种简便高效的破岩清礁技术,然而凿岩冲击强大能量的瞬间释放引起的岩土层振动将波及邻近建(构)筑物,进而削弱其正常服役能力.依托广州液化天然气应急调峰气源站配套码头工程取水口凿岩清礁项目,通过现场实测,探索水下凿岩冲击作用下堤岸振动响应规律.试验结果表明:水下凿岩冲击作用下堤岸振速响应很快达到峰值后逐渐衰减,单次凿岩堤岸振动持续时间0.2～0.5 s,距离凿岩点越近,振动响应越及时,响应衰减得也越快;堤岸振速峰值随凿岩点距增大而衰减,其中竖向衰减最显著,垂直堤岸方向衰减较弱,此外堤岸呈现出整体向垂直堤岸方向运动趋势;堤岸峰值振速随落锤高度增大而增大,但当落锤高度增大至一定时,继续增大落锤高度,堤岸振动响应增大并不明显.参考水下爆破安全距离计算方法,通过求解凿岩锤水下运动方程,给出了水下凿岩邻近结构振动速度峰值实用计算方法.

关键词：

水下凿岩堤岸动力响应现场试验振动传播规律实用计算方法

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充气式橡胶坝的模型试验及有限差分研究

郭伟戴磊高鑫郭文芳...

8681-8691页

查看更多>>摘要：橡胶坝的挡水性能优越,兼具实用性与景观性,被广泛用在城市河流挡水闸坝和溢流坝等领域.充气式橡胶坝相比充水橡胶坝,安装和拆卸更为方便,但目前充气式橡胶坝采用查表法进行粗略设计,过程复杂且存在误差.鉴于此,设计大比尺模型试验测试充气式橡胶坝在充气、挡水条件下的坝袋截面形状和袋体张拉力分布特点.基于有限差分软件建立充气式橡胶坝的力学模型,通过大比尺模型试验和现行设计规范验证了该模型的准确性.分析充气式橡胶坝在挡水过程中横截面几何形状及尺寸、张拉力与上游水位及内部气压之间的关系.结果表明:坝袋宽度B、接地宽度6随上游水位增大呈非线性增加;坝袋高度H、横截面面积A随上游水位增大呈非线性减小.设计工况下,坝袋高度H、横截面面积A随气压增加呈非线性增大,坝袋宽度B、接地宽度6随气压增大呈非线性减小;坝袋张拉力与气压呈正比关系.基于Chapman-Richard曲线模型对设计工况下的几何尺寸、张拉力与内部气压间的关系进行拟合,提出橡胶坝简化设计计算公式,可用于充气式橡胶坝的设计计算.

关键词：

橡胶坝充气式橡胶坝挡水性能模型试验有限差分法简易设计公式

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转向限制网络下考虑订单平均配送时间的取送货路径优化

付德强薛欢欢吴腾宇缪文一...

8692-8698页

查看更多>>摘要：研究考虑城市通行限制的即时配送策略对减少订单平均配送时间,提高配送时间一致性及客户满意度具有重要意义.通过设置可转向节点构建转向限制性配送网络,以平均配送时间最小化为目标,在具有转向限制的配送网络下,建立考虑订单动态性的多车辆实时取送货路径优化模型,并基于滚动时域设计IGNORE和W&R(wait & return)两种延迟配送策略.在算例分析中,调整可转向节点个数及距离模拟密集型、稀疏型两种道路网络.通过数值仿真及遗传算法求解,验证了模型的稳定性及策略的适用性,得到了 IGNORE和W&R策略分别在这两种网络及不同订单数量、配送员人数和滚动时域的时长下的平均配送时间,并分析了平均配送时间波动的原因.结果表明:IGNORE策略适用于网络小订单少的情形,且随着滚动时域时长缩短,订单平均配送时间减少;W&R策略适用于配送网络较大的情形,网络可转向节点数越多,订单平均配送时间减少.研究结论对即时配送平台优化配送策略和提升客户满意度有一定的参考意义.

关键词：

物流工程车辆路径问题遗传算法(GA)转向限制网络客户满意度实时取送货

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复杂环境下城际铁路大直径双模盾构选型技术及应用

王振华彭勇王忠钊王少勇...

8699-8706页

查看更多>>摘要：为研究复杂地质环境下大直径双模盾构选型技术及应用效果,以深大城际机场东站—黄麻布站区间为依托,首先分析了该区段的工程重难点和施工风险,结果表明:该区间需穿越长距离硬岩地层和部分软土地层,下穿多处重要建构筑物和穿越多条构造破碎带和节理密集带,施工风险高、难度大.因此,为兼顾盾构机在硬岩地层的掘进效率和软土及不良地质条件下的地层稳定,综合选用EPB(earth pressure balance)/TBM(tunnel boring machine)双模盾构机,并根据施工重难点对盾构机结构和功能系统进行了针对性设计.最终,对该盾构的现场工程应用进行了效果评价.结果表明:所选的EPB/TBM双模盾构能较好地满足工程需求,确保了盾构机掘进的安全性和高效性.研究成果可为其他类似条件下的双模盾构机选型提供参考和指导.

关键词：

盾构选型EPB/TBM双模工程应用效果评价

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长轨运输车极小半径曲线运行安全性分析

申阳陈琪许广泰熊新...

8707-8714页

查看更多>>摘要：长轨运输车运载长钢轨通过半径R为65 m的极小半径曲线段时,由于曲线半径极小和长钢轨通过曲线段时对车辆产生支反力的共同影响,车辆的运行安全性差.为确保所设计的长轨运输车能安全通过该曲线段进行轨道作业时,首先对长轨运输车的曲线通过能力进行理论分析,然后计算所运载的长钢轨对车辆产生的支反力,建立长轨运输车动力学仿真模型,计算长轨运输车空载、重载低速动态通过曲线段的运行安全性指标,并叠加支反力后依据《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》(GB/T 17426-1998)进行安全性评定,最后通过实车试验验证理论计算和仿真分析.结果表明:所设计的长轨运输车有通过R65 m极小半径曲线段的能力,其重载工况动态通过该曲线段时的极限速度高于空载工况,且长轨运输车空载、重载以5～15 km/h速度动态通该曲线段时运行安全性能良好,具有一定的安全裕值,满足实际轨道作业的速度需要.

关键词：

长轨运输车长钢轨运输极小半径曲线支反力运行安全性

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应答器上行链路信号自适应解调方法的FPGA实现

李建国薛千树陈明福

8715-8722页

查看更多>>摘要：为降低电磁干扰对信号传输的影响,分析了应答器上行链路信号传输过程及其易遭受干扰信号的特点,设计了基于符号最小均方误差(least mean square,LMS)算法的自适应解调方法.为在硬件平台中实现该解调方法,通过仿真计算,确定LMS算法的自适应算法中间变量变化范围,使用截位操作完成权值系数的更新,设置均衡器长度、步长因子、中值滤波系数分别为1、1/64、16,可在不占用过多硬件资源情况下获得良好的解调性能.解调算法在现场可编程门阵列(field programmable gata array,FPGA)上予以验证,实验表明,当信噪比为6 dB时,FPGA中自适应解调误码率为0.000 001,在信噪比大于等于6 dB时,实测误码率与仿真分析误码率基本一致;FPGA自适应解调方法在列车不同速度等级下误码率均小于10-6.

关键词：

应答器自适应解调最小均方误差(LMS)算法现场可编程门阵列(FPGA)信噪比误码率

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高地应力特大断面隧道的适宜施工工法

王义乾刘远明田娇杜碧涛...

8723-8732页

查看更多>>摘要：为探索高地应力特大断面软岩隧道的适宜施工方法,以桐梓隧道为工程背景,通过现场监测和数值模拟,探索不同高地应力下的3种施工工法[三台阶、CD(cross diaphragm)法、双侧壁导坑法]的适宜性,从围岩变形、施工成本以及施工进度等方面评价施工方法的优劣.结果表明:V级围岩:当隧道埋深为300、400 m时,适用三台阶法施工;当埋深为500 m时,适用CD法施工;当埋深为600 m时,适用双侧壁导坑法施工.Ⅳ级围岩:当隧道埋深为300-600 m时,都适用三台阶法施工.

关键词：

高地应力隧道特大断面施工工法数值模拟适宜性

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基于参数化建模方法的复合式盾构机刀盘力学性能分析与结构优化

刘鑫宇张家年张超朱杭运...

8733-8745页

查看更多>>摘要：刀盘是盾构机的核心部件之一,合理的刀盘结构设计是安全高效掘进的基础.为了快速高效建立刀盘有限元模型并分析其力学性能,采用基于APDL(ANSYS parametric design language)命令流开发的参数化建模方法,建立某型号复合式盾构机刀盘的数字模型.对刀盘施加极限工况下的推力和扭矩,通过静力学分析得到刀盘的应力分布和变形分布,确定最大应力和最大变形位置,校核刀盘的静强度和静刚度.进一步以刀盘总质量为优化目标,以刀盘强度和刚度为约束条件建立基于参数化建模的刀盘结构优化方法,提出刀盘结构优化流程.通过参数敏感性分析确定刀盘优化参数,探究相关参数对刀盘强度和刚度的影响.对复合式盾构机刀盘的关键参数进行优化.结果表明:优化后刀盘的最大应力降低了 12％,最大变形降低了 20％,质量减轻了 119 kg.因此,基于参数化建模的优化方法可以提供刀盘的强度与刚度,并同时降低刀盘质量.研究成果可为后续多目标刀盘结构优化提供参考.

关键词：

盾构刀盘参数化建模有限元分析参数敏感性分析结构优化

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