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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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    不同边界条件下隔震橡胶支座的力学性能和稳定性

    杨静潘文赖正聪
    15174-15186页
    查看更多>>摘要：在大跨度空间结构、高层建筑和桥梁等工程中,隔震橡胶支座端部的柔性约束或倾斜对其力学性能和稳定性有着显著影响.基于支座两端有任意转角和相对位移的理论,并结合固端约束条件下的试验结果进行非线性响应分析.研究发现:在特定状态下支座水平位移的理论解和试验结果高度一致.继而,通过在四种边界条件下对支座进行对比分析,进一步探讨了支座在最不利边界条件下的力学性能.分析表明:随着顶部转角的增大,支座顶部弯矩由抗倾覆变为倾覆弯矩.此外,支座P-Δ(轴压-水平位移)效应为:随着轴压的增加,支座倾覆临界角增加.然而,无论是顶部转角还是轴压增加,均会导致支座内力增大、变形加剧以及水平刚度下降,尤其是底部弯矩的显著增加,容易引起支座内部橡胶局部破裂,从而导致支座整体的失稳.

    隔震橡胶支座边界条件倾覆临界角转动效应P-Δ效应

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    软土隧道地震易损性分析中地震动强度参数选取

    黄忠凯朱锐张冬梅杨光...
    15187-15195页
    查看更多>>摘要：地震易损性是指在不同地震强度下结构发生不同程度破坏的概率.为考虑到地震动的随机性,且影响隧道动力响应的地震动强度参数(intensity measure,IM)众多,选择合适的地震动强度参数对隧道抗震设计和易损性分析具有重要意义.以软土地区浅埋及深埋隧道为例,基于增量动力分析方法(incremental dynamic analysis,IDA),展开了大量非线性动力计算,通过对18个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏参数(damage measure,DM)进行对数线性回归分析,分别从有效性、实用性和效益性这三个方面,对地震动强度参数与隧道破坏参数进行分析评价.研究结果表明:地表峰值加速度(peak ground accelera-tion,PGA)是浅埋隧道地震易损性分析的最优地震动强度参数(IM),其次是地表峰值速度(peak ground velocity,PGV).对于深埋隧道地表峰值速度(PGV)是地震易损性分析的最优地震动强度参数(IM),其次是速度反应谱密度(velocity spectrum in-tensity,VSI).上述研究成果为不同工况条件下隧道抗震性能的评价方法提供了依据,也为后续进一步开展不同服役期、不同结构形式隧道结构易损性计算奠定了基础.

    隧道地震易损性分析地震动强度参数非线性增量动力分析

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    固体废弃物代替护坡种植土的微观分析及影响机理

    王海涛刘琳琳张宇辛悦...
    15196-15206页
    查看更多>>摘要：为减少固体废弃物对环境造成污染,并实现提高固体废弃物利用率使其变废为宝.通过X射线衍射(X-ray diffrac-tion,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、直接剪切等试验方法从宏观、微观角度研究了配置基材中粉煤灰、污泥、水泥对其理化性质、力学性能及植生性能的影响作用.结果表明:粉煤灰、污泥及水泥加入的种植土较普通种植土的性能更优,并无毒性影响.粉煤灰微粉的颗粒粒径分布在0～30 μm范围内的粒径占95％以上时能使基材颗粒间孔隙率降低;随着粉煤灰含量的增加,基材的电导率(electrical conductance,EC)值呈线性增加的趋势;植生性能更好且粉煤灰能够使植物叶片持绿时间延长.加入污泥后出现被胶凝物质包裹形成团聚颗粒的纺锤状微生物,随着污泥含量的增加,基材pH呈线性降低的趋势;内摩擦角呈线性降低的趋势;电导率(EC)值呈线性增加的趋势.水泥水化降低了基材的孔隙率,随着水泥含量的增加,基材pH、黏聚力及内摩擦角都存在线性增加的趋势;水泥提供的碱性环境有利于对污泥、粉煤灰中重金属的固定.可见粉煤灰、污泥和水泥作为基材材料代替部分护坡种植土不仅减少环境污染、针对其优势发挥最大利用价值,还能从理化性质、力学性能及植生性能提高生态护坡的景观效益及稳定性.

    固废利用基材配比微观分析种植土影响机理

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    视觉感知下大兴安岭地区国家森林公园对个体压力恢复的作用

    丁云翮毛靓
    15207-15214页
    查看更多>>摘要：现代生活方式导致的健康问题可以通过环境恢复,国家森林公园对人体身心健康的影响有待研究,为探讨视觉感知下国家森林公园对个体压力恢复的影响,以大兴安岭地区国家森林公园16个场地为样本,借助主观评价、生理指标分析不同空间场景类型的恢复性差异,以眼动追踪技术评估环境注意力偏好,对个体进行心理和生理及眼动实验.研究结果表明:大兴安岭地区国家森林公园具有积极的恢复性效益;四种空间场景类型中,密林空间对压力恢复具有更积极的效果,硬质空间的恢复效果最差,且个体投入较少的注意力于该空间;环境要素中自然程度高的乔灌木、草坪及水体等是个体主要专注的环境要素对象,能够引发人们积极的情绪,减轻压力;总注视时间和注视次数与个体主观恢复存在显著的相关关系,二者能解释个体的主观恢复程度.

    视觉感知大兴安岭国家森林公园压力恢复

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    考虑地下压力梯度的三维精细裂隙灌浆模拟

    张静徐世荣赫中营
    15215-15223页
    查看更多>>摘要：针对裂隙岩体灌浆数值模拟多采用固定的地下岩体压力以及地下水压力,裂隙网络建模精度较低,裂隙灌浆模拟结果与实际工程具有较大差异,提出了考虑地下压力梯度的三维随机裂隙网络灌浆数值模拟方法,将通过拉丁超立方抽样方法生成的三维裂隙网络进行了优化,通过实时观察统计裂隙网络的浆液压力场变化以及浆液流量变化,实现灌浆过程的精细模拟.并以石岛湾核电站工程帷幕灌浆区域某灌浆孔为例进行分析,结果表明,相较于传统的采用固定的地下压力的岩体灌浆数值模拟,考虑地下压力梯度的模拟方法最终形成的防渗帷幕更加完整,且灌浆量、灌浆时间更加接近实际工程,灌浆模拟精度有了明显提升.研究结果可为多裂隙的灌浆模拟和实际工程的灌浆效果预测提供参考依据.

    帷幕灌浆数值模拟压力梯度裂隙网络优化拉丁超立方抽样

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    基于EMD-MGWO-LSTM的大坝沉降预测模型

    卢文欣张雷刘波任杰...
    15224-15232页
    查看更多>>摘要：大坝变形预测的准确性对大坝结构稳定和整体安全至关重要.近年来,为提升预测精度,优化算法广泛应用于大坝预测模型.然而,传统优化算法易陷入局部最优解,制约模型性能.为此,引入一种随机搜索机制至灰狼算法(grey wolf opti-mizer,GWO),通过Metropolis接受准则进一步改进GWO,优化算法性能.然后,创新性地将经验模态分解(empirical mode de-composition,EMD)、改进灰狼算法(modify GWO,MGWO)以及长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)相融合构建一个先进的大坝沉降预测模型.以新疆五一水库实测数据作验证,采用EMD对实测数据进行处理,深入分析各分量不同的变化特征;随后,利用MGWO对LSTM的超参数精确调优,实现大坝沉降的精准预测.最后将EMD分解前后模型进行了对比分析.结果表明,提出的EMD-MGWO-LSTM大坝沉降预测模型在4个误差性能指标上均表现出显著优势,具有更高的拟合精度和卓越的预测性能.研究成果增强了其适应性,在复杂多变的大坝动态运行环境中仍然能够保持快速的响应和准确的预测,为大坝安全监测与预警提供技术支撑,有力地推动了水利现代化防洪减灾技术的发展与升级.

    大坝沉降预测EMDLSTMMGWO

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    层理面强度对层状岩体隧道围岩变形的影响

    梁现军冯卫星韩伟歌车龙舟...
    15233-15241页
    查看更多>>摘要：软弱层理面的存在往往直接决定隧道围岩的稳定性,而不同地域层理面强度具有明显差异性,为了揭示隧道围岩变形对层理面强度的响应规律,采用内聚力模型构建了含零厚度层理面的层状岩体隧道数值模型,结合二次开发的声发射数值模拟方法,精细化分析了层理面强度对隧道围岩变形的影响规律.得到以下研究结果:层理面的存在直接影响二次应力场分布,软弱层理面处产生应力集中现象,引起层理面上下界面处的差异变形,从而导致层理面呈现位错滑移趋势,随着层理面强度的增加变形不协调现象减弱,层理面处损伤程度和声发射能量均变小.同时,层理面的存在加大了隧道围岩的变形值,并且层理面强度越弱变形程度越强.因此,针对不同地域层理面强度特性需针对性地进行隧道围岩支护设计,从而保障隧道的安全施工及稳定运营.

    层状岩体隧道内聚力模型声发射层理面强度差异变形

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    铁路枢纽接驳的轨道交通站点客流组织优化

    李晓雷陈屹立张泽旭张梓阳...
    15242-15248页
    查看更多>>摘要：为解决铁路枢纽接驳的轨道交通站点客流冲突的问题,利用Anylogic仿真软件对地铁站内部设施设备、行人逻辑进行建模仿真.根据行人密度图对乘客冲突点及流线进行分析,并从乘客流线冲突及设施设备合理配置两方面对客流组织进行优化,以提高站内运营效率.结果表明:由于铁路客流量较大,当铁路客流与其他客流共用设施设备时,容易引起客流冲突,同时各类型客流交织引起流线混乱,影响乘客进出站.因此通过疏导其他乘客流线,设置铁路客流专用设施,合理配置设施设备的数量,在乘客拥堵区域设置工作人员引导客流.采取措施后客流冲突区域行人密度降低,同时乘客进站时间减小,验证了措施的有效性.

    轨道交通铁路接驳客流组织仿真优化

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    上伏溶洞对深埋特大断面隧道的稳定性影响及其安全距离

    王义乾刘远明杨智成王忠星...
    15249-15259页
    查看更多>>摘要：为了探索上伏溶洞对深埋软弱破碎围岩特大断面隧道的稳定性影响及其安全距离,通过数值模拟方法研究溶洞洞径为8、10、12 m,以及溶洞与隧道的间距为3、4、5、6 m时,溶洞直径以及间距对隧道稳定性的影响及其安全距离研究.结果表明:①当溶洞直径不变时,拱顶沉降随着溶洞与隧道的间距增加而减小,拱顶竖向压力随着间距的增加而减小;当隧道与溶洞的间距不变时,拱顶沉降随着溶洞直径的增加而增加,隧道拱顶压力随溶洞直径的变化不明显.②上伏溶洞对深埋隧道的拱腰水平收敛和水平压力、拱底隆起和竖向压力无明显影响.③当溶洞直径不大于8 m,且溶洞与隧道的间距小于3 m时,隧道处于不稳定状态,该工况下的安全距离为3 m;当溶洞直径为8～10 m时,且溶洞与隧道的间距小于5 m时,溶洞处于不稳定状态,该工况下的安全距离为5 m;当溶洞直径为10～12 m时,且溶洞与隧道间的距离小于6 m,则隧道处于不稳定状态,该工况下安全距离为6 m.④本次研究发现,当溶洞位于隧道上方,且不考虑溶洞充水的状态下,隧道最危险的位置并不是位于隧道与溶洞间的最小距离处,而是位于溶洞的边缘的下方.

    软弱破碎特大断面稳定性临界厚度上伏溶洞

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    基于灵敏度分析的白车身结构接附点动刚度优化方法

    侯俊剑许亚雄钟玉东赵登峰...
    15260-15267页
    查看更多>>摘要：白车身接附点的动刚度对整车NVH(noise、vibration、harshness)性能有非常大的影响,通过对车身与副车架的关键接附点进行动刚度分析,可以为车辆正向开发中NVH性能的提升提供理论参考,另一方面又能够缩短开发周期和降低开发成本.以一款日产SUV车型为研究对象,面向开发设计阶段白车身关键接附点动刚度不足的问题,提出了基于灵敏度分析的白车身结构接附点动刚度优化分析方法,将接附点平均动刚度提升至8 000 N/mm以上.首先通过建立白车身的有限元模型,利用仿真软件中Optistruct结构求解器进行模态分析、动刚度分析,计算得到车身接附点IPI(input point inertance)曲线;其次绘制出目标值的动刚度曲线并与计算得到的IPI曲线进行对比,计算各个安装点X、Y、Z3个方向的平均动刚度值;然后根据对比结果利用直接频响分析找出左后减震器接附点Y向IPI曲线峰值过高的原因;最后结合板厚灵敏度分析对相对薄弱区域提出车身结构尺寸优化和形貌优化的优化方案.通过验证,左后减震器接附点Y向动刚度平均值达到设计目标值.优化后的左后减震器接附点Y向动刚度得到较大提升,为白车身后续设计提供了重要的理论依据,使其达到工程设计的目标要求.

    白车身动刚度频率响应分析灵敏度分析尺寸优化

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