桥梁与结构工程

• 集中质量对耦合索股自振特性及索力测试的影响

  张伟华;马万里;张卓杰;

  现有研究常将缆索视作质量均匀分布的柔性构件，但实际工程中也存在大量带集中质量的单索或多索结构。为研究集中质量对此类结构自振特性的影响以及振动频率法对于此类结构索力识别的适用性，首先，构建了带集中质量的耦合索股结构的力学模型，通过理论推导得到了结构的频率方程；然后，通过振动试验和有限元仿真分析对理论推导的正确性进行了验证；最后，考察了集中质量对系统自振特性的影响，并对振动频率法测试此类结构索力的适用性进行了探讨。研究结果表明，集中质量的大小和作用位置会影响索结构自振频率；对于集中质量耦合的多索结构，结构振动特性既具有独立性又具有耦联性；在实际工程中，可以通过作用位置确定偏差最大值出现的主振阶次，通过质量大小确定偏差幅值，控制偏差值满足工程需求后，可直接用振动频率法进行计算。

  2025年01期 v.38;No.177 1-7+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1762K]
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地下与隧道工程

• 朔黄重载铁路隧道病害分析与整治

  王风;高阳;

  朔黄铁路沿线工程条件复杂，因施工技术水平限制，隧道建成之初存在衬砌不密实、空洞等病害，运营过程中病害逐渐加重。针对朔黄铁路隧道情况，将地质雷达法、三维激光扫描法和人工目视法相结合，对48座隧道衬砌内部和表观病害进行调研分析，对不同病害提出整治措施建议。研究表明，隧道衬砌病害均为B级与C级；衬砌内部病害拱顶、拱腰两位置病害的数量最大，占总量70.4%;表观病害主要为渗漏水和宽度5 mm以内裂纹，占比均在90.0%以上。针对衬砌内部病害，建议采取套拱加固、W钢带法等措施，表观病害建议采取波纹板加固、粘贴纤维布等措施。

  2025年01期 v.38;No.177 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1458K]
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• 不同加固方式下盾构近距离侧穿电塔桩基位移研究

  黄山;周顺新;李鹏举;杨昌锦;陈甦;

  以苏州轨道交通11号线盾构隧道工程为背景，通过有限元软件ABAQUS建立数值计算模型，计算分析了电塔地基和塔身均不加固(不加固)、仅注浆加固电塔地基(注浆加固)、仅锚索加固电塔塔身(锚索加固)和电塔地基注浆+电塔塔身锚索加固(注浆+锚索加固，实际加固方式)4种工况下，盾构隧道近距离侧穿电塔时引起的电塔桩基位移及其变化规律，并通过现场实测加以验证。研究结果表明，对电塔注浆加固后，盾构侧穿至加固断面时该断面沉降分布形态会发生一定变化，最大沉降值向远离加固区一侧偏移；实际加固工况下，数值模拟与实测得到的盾构侧穿电塔过程中引起的电塔桩基沉降变化规律基本一致，最大沉降值(平均值)两者相差16.1%;各加固工况下盾构侧穿电塔时，电塔桩基在垂直和平行于隧道方向的水平位移分别朝向隧道和背离盾构掘进方向，4种工况下，电塔桩基垂直和平行于隧道方向的水平位移最大值分别为1.81、1.73、1.63、1.15 mm和1.83、1.81、1.86、1.44 mm;注浆+锚索加固对桩基沉降和水平位移的控制最有效。

  2025年01期 v.38;No.177 15-21+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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• 地铁车站主体结构施工阶段内力分布特征研究

  张贺;秦磊;吴银柱;

  为了控制车站主体结构施工阶段的受力状态，采用数值模拟和现场实测相结合的方法，研究车站顶板、中板、底板和侧墙关键部位随施工进程的力学体系转换特征。结果表明，车站结构的弯矩呈正对称分布，剪力呈反对称分布，中柱内力接近零。顶板和中板在中支座处内力达到峰值，底板的内力峰值出现在两端支座位置，中板的弯矩峰值约为顶板的13%。施工初期底边现浇阶段为混凝土受拉的最不利阶段，负2层形成封闭结构后对底板受力有利。中板在顶板施作前内力激增，是最关键的控制阶段。侧墙下支座处应力随着施工进程逐渐增加，呈现应力转换现象。研究结果为地铁车站施工阶段的结构优化和内力控制提供了重要参考。

  2025年01期 v.38;No.177 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K]
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• 大直径平行顶管施工顺序对地表沉降的影响研究

  沈青松;彭赵;朱文灿;秦文正;杜年夫;

  大直径平行顶管施工过程中不可避免地会对周围土体产生扰动，导致地表沉降现象。因此，开展地表沉降研究就显得尤为重要。基于杭州取水口上移工程，监测分析平行顶管同步顶进施工时的地表沉降变化规律。通过数值模型分析表明，相较于同步顶进的施工方式，先后顶进引起的沉降值将减小8.55%。进一步分析表明，随着顶管直径比值的减小，先后顶进相较于同步顶进的地表沉降减小幅度会降低；随着顶管埋深和间距的减小，该减小幅度会略有增加。

  2025年01期 v.38;No.177 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1774K]
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• 梁王山公路隧道弯折斜井施工通风污染物运移特性研究

  杨坚;

  为解决隧道施工通风中工区污染物运移缓慢，致使通风效率不佳的问题，依托福宜高速梁王山隧道工程，采用现场监测和数值模拟方法，探究了弯折斜井风流场稳定性及纵向衰减机制和隧道爆破下的污染物时空分布特征，揭示了风流场耦合效应与压差作用机理，以及施工期污染物动态运移规律。结果表明，在稳态流场下，作业面呈中间低、两侧高的压强分布梯度，最终形成涡流，影响排污效率；涡流影响区域与两侧压差大小呈正相关；顺接弯折圆弧路径风速、风压波幅小，对通风排污基本无影响；骤变弯折路径处风流因撞壁作用多向分流，部分风流回流形成小范围涡流，致使CO局部积聚，期间伴有风速波幅大、风压骤降等现象，对施工通风影响显著。

  2025年01期 v.38;No.177 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K]
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道路与铁道工程

• 下击暴流作用下高速铁路全封闭声屏障风荷载特性研究

  李玉学;吕佳健;白昕川;

  高速铁路全封闭声屏障作为典型的长距离线状风敏感结构，其遭遇下击暴流袭击的几率较大。为深入理解下击暴流作用下结构的风荷载特性，基于冲击射流模型建立下击暴流风场，据此分析下击暴流风场距离全封闭声屏障中心不同距离r、下击暴流不同移动角度路径θ和不同地面粗糙度z_0下高速铁路全封闭声屏障结构表面风荷载分布特性，在此基础上，给出了结构抗下击暴流设计建议。分析结果表明，当r=0、z_0=0时，结构表面风压系数整体较大，最大值1.02出现在结构迎风侧板中部；当r=D_(jet)(D_(jet)为射流管直径)、z_0=0时，结构表面风压系数整体较小，最大值0.68出现在结构迎风面中部；相比于θ=90°,当θ=0°时，结构表面来流端风压系数显著增大，尾流端风压系数显著减小；随着z_0的增加，结构迎风面风压系数减小，背风面风压系数绝对值也减小，且迎风面中部区域风压系数衰减显著；下击暴流移动过程中结构侧板上方流场显著改变，其表面风压系数变化幅度较大，建议全封闭声屏障抗下击暴流设计时应加强侧板及其与顶板拐角处的连接。

  2025年01期 v.38;No.177 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
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• 基于车轮多边形激励下的轮轨振噪特性研究

  张恕辽;杨思远;李帅辉;辛超;林玉森;

  随着高速列车磨耗的不断增加，会出现车轮圆周方向的多边形磨耗。为研究车轮多边形对轮轨结构的振噪特性影响，以某列车为例，基于刚柔耦合动力学理论，建立了精准的车辆-轨道刚柔耦合模型，将高阶车轮多边形作为激励输入，分析了高频下轮轨结构的振动特性，将轮轨响应作为声学边界条件，运用瞬态边界元法分析出轮轨各子系统的声辐射特性。研究表明，轮轨垂向力幅值和钢轨轨头振动加速度幅值随多边形阶数、幅值和运行速度中单一变量的增加而增加；扣件力幅值随多边形阶数增加变化不明显；高速下的轮轨垂向力幅值和钢轨振动加速度幅值随阶数的增加增速更快。多边形阶数、幅值和运行速度对轮轨声辐射效率的影响不明显，对轮轨声辐射功率影响较为显著。

  2025年01期 v.38;No.177 50-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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• 高速铁路Ⅱ型板路桥过渡段底座劣化整治技术研究

  赵虎;杨怀志;代冲;谭诗宇;洪剑;

  CRTSⅡ型板式无砟轨道在中国高速铁路应用较多，为解决该型轨道在路桥过渡段端刺区底座板混凝土劣化的问题，建立了路桥过渡段端刺区段有限元仿真模型，计算得到由混凝土劣化导致混凝土强度等级从C30下降到C15时，轨道结构应力增大约9%;底座板受力截面减小30%时，轨道结构应力增大约9%。研究了对底座板外露部分进行局部凿除重筑的技术方案可行性，并通过分布式混凝土应变监测技术对目标病害区段进行长期监测。结果表明，局部凿除重筑后病害区段整体结构稳定，混凝土应力变化可控，对运营条件下该类问题的解决有一定指导意义。

  2025年01期 v.38;No.177 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]
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岩土与环境工程

• 碳化钢渣对低碳胶凝材料自流平砂浆的性能影响研究

  张亚鹏;王一茗;王会涛;桑志文;

  试验采用新型低碳胶凝材料，以钢渣砂等体积替代部分机制砂，制备钢渣低碳胶凝材料自流平砂浆，分析钢渣碳化及其掺量对自流平砂浆工作性能、力学性能和体积稳定性的影响。结果表明，碳化处理24 h可显著改善钢渣砂安定性不良的问题，碳化处理生成碳酸钙在钢渣表面形成的致密外壳提升了碳化钢渣砂浆的宏观性能；当碳化后钢渣砂掺量为45%时，砂浆24 h及28 d的抗压、抗折强度最高，分别提高了12.4%、9.3%和11.6%、6.5%。与用全机制砂制备的砂浆相比，采用碳化钢渣砂替代部分机制砂制备的自流平砂浆具有强度高及生产成本低等优点。

  2025年01期 v.38;No.177 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1569K]
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• 含软弱基座危岩体倾倒崩塌机制试验研究

  曾茹梦;杨晓雨;张飞;

  通过室内模型试验，深入探究了含软弱基座危岩体的倾倒崩塌机制。试验选取砂土模拟脆性基座、黏土模拟塑性基座，以红砖模拟上部结构。脆性基座模型试验中，随着倾斜角度增加，砂土基座因合力改变致使前缘压溃，出现贯通裂隙，上部结构崩塌，崩塌前缘压力变化明显，崩塌体位移呈“台阶状”且变形速率有3阶段特征。塑性基座模型试验里，倾角增大时黏土基座与上部崩塌体变形增大、后缘裂缝间距增大，最终崩塌，其基座压力变化与位置相关，崩塌体位移变化也具有3阶段特征。

  2025年01期 v.38;No.177 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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• 任意内角多边形截面钢管混凝土约束区范围研究

  耿付月;刘勇;宋玉香;

  为研究任意内角多边形截面钢管混凝土约束区范围，采用钢管混凝土统一强度理论，以正方形、正八边形截面钢管混凝土为基础，运用钢管混凝土抗压强度计算公式，通过考虑多边形截面钢管混凝土宽厚比、钢材强度、混凝土强度等因素，得到了多边形截面钢管混凝土内角与非有效约束区边切角关系，通过拟合得到边切角与其对应内角计算式，并用正十六边形、矩形截面钢管混凝土进行验证。研究结果表明，钢管宽厚比大于30时，混凝土抛物线边切角与多边形内角呈线性关系。

  2025年01期 v.38;No.177 77-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K]
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• 矿粉-粉煤灰-偏高岭土地聚物的性能研究

  李铁铮;

  地聚物是一种环境友好型胶凝材料，具有低能耗、低碳排等优点。采用偏高岭土、粉煤灰和矿渣为前驱体，水玻璃和氢氧化钠的混合物为碱激发剂，制备了一种高强度、微收缩的矿粉-粉煤灰-偏高岭土地聚物。研究了水胶比、碱激发剂的碱含量和模数对地聚物流动性、凝结时间、抗压强度和干缩性能的影响，并结合微观测试手段探讨了复合胶凝体系形成的微观机理。结果表明，水胶比对地聚物流动性、凝结时间与干缩性能的影响最大；碱含量是影响地聚物强度的最显著因素。当水胶比为0.32、碱激发剂的碱含量和模数分别为8%和1.25时，地聚物3 d和28 d抗压强度分别达到了39.0 MPa和62.0 MPa, 56 d收缩值稳定在4.5×10~(-4)左右。碱激发剂激发粉体活化，溶解形成活性[SiO_4]~(4-)并聚合成凝胶，大量莫来石结构的C-(A)-S-H凝胶与少量的CaCO_3晶体相互交织形成致密的硬化结构，从而赋予地聚物高强度、微收缩的性能。

  2025年01期 v.38;No.177 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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交通运输工程

• 应急疏散条件下车辆路径问题的多目标优化

  郭瑞军;刘悦;窦玉林;刘莹莹;

  近年来，国内外灾害性突发事件频发，有必要提前制定科学合理的应急疏散计划，而应急疏散路线是应急预案的重要组成部分。首先，构建了一个在多目标优化框架下的疏散模型，该模型着手在最短时间内完成疏散和最大限度降低疏散过程中的风险；然后，通过线性加权法的方式对2个目标赋予权重，在考虑疏散路网道路通行能力的前提下，将多目标转化为单目标，并通过Lingo进行求解。针对毒气泄漏事件进行了实例模拟，结果显示，综合考虑风险和时间双目标的目标值为165.12,相较于只考虑最小风险降低了99。同传统只考虑单一因素相比，优先选择风险和距离较小的路径是相对较优的策略，可综合提高应急疏散的效率，为日后应急疏散方案的制定与演练提供优化思路。

  2025年01期 v.38;No.177 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1094K]
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• 多源数据融合的山地轨道交通站点分类研究

  邹庆茹;郭雪莉;

  为探究山地轨道交通车站客流波动变化特征，利用自动售检票(AFC)数据、兴趣点(POI)数据、路网拓扑结构及车站周边信息，提出考虑山地特征的轨道交通车站类型辨识方法。首先，基于AFC数据和POI数据，采用肘部分析法确定合理的聚类数量，利用K-means聚类法将车站分为3大类；其次，利用路网拓扑数据和车站周边的公-轨数据进行二次聚类，最终将车站分为6个子类：综合类山地型站点、综合类非山地型站点、就业类山地型站点、就业类非山地型站点、居住类山地型站点、居住类非山地型站点。分类结果显示，综合类非山地型相对综合类山地型地势平缓，居民活动聚集性特征明显；居住类山地型与居住类非山地型相比，路网密度较小、受地势影响较大、土地开发程度低；就业类非山地型与就业类山地型相比，周边公交便捷程度高、乘客出行活跃，但停车场数量偏少。

  2025年01期 v.38;No.177 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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机械与测控工程

• 基于MR阻尼器复杂力学模型的参数高精度识别方法

  刘晓航;吴琼;牛再波;郭进;

  由于磁流变阻尼器(MRD)的力学特性，其模型中的某些参数必然与电流相关，且参数众多、耦合复杂，难以精准识别。为解决此问题，提出分步渐进式参数识别法，通过逐步识别和优化参数，提高电流相关参数的识别精度。在采用遗传算法识别磁流变阻尼器模型参数的基础上，进一步利用单变量敏感性分析法(OAAT)进行敏感性分析。通过评估各参数的敏感性和物理意义，依次优化模型参数，采用多项式回归方法拟合参数与电流的关系，并利用决定系数R~2来评估回归模型的拟合效果。结果表明，采用分步渐进式识别法得到的参数R~2值均超过98%,显著提高了参数识别精度。对参数识别的最终结果进行数值仿真，并与随机激励试验结果进行对比，以验证识别结果的准确性。结果表明，采用分步渐进式识别法得到的现象学模型仿真结果与试验数据高度吻合(fitnessall=0.001 5),为类似研究提供了参考和借鉴。

  2025年01期 v.38;No.177 104-111+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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• 横截面圆角对少片变截面板簧力学特性的影响

  宋霁勃;李彦虎;路永婕;张琳傲;

  CAE技术对钢板弹簧的建模仿真在优化结构强度、整体刚度和提高设计效率方面具有重要价值。为了更精准地描述少片变截面板簧的力学特性，首先，通过Matlab计算板簧上表面的曲率，拟合下表面廓形的多项式，运用SolidWorks建立了包含完整圆角和无圆角板簧三维实体模型；然后，在ANSYS中进行了板簧静力学仿真分析；最后，通过台架试验进行验证。结果表明，考虑横截面圆角的板簧模型与实际情况更为接近，最大位移和应力仿真数据与试验数据相对误差仅为1.19%和0.154%。整个过程综合了台架试验和CAE技术的优点，证明了横截面圆角在仿真建模中的重要性，为钢板弹簧的结构设计提供参考。

  2025年01期 v.38;No.177 112-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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• 空调布置对烟厂卷接包车间温湿度及风环境影响研究

  雷燕宁;李玉学;赵同增;

  为了探究不同空调系统布置方式对烟厂卷接包车间温湿度、风环境以及能耗的影响，建立了基于风-热-湿多物理场耦合的烟厂卷接包车间全尺寸分析模型，据此分析了3种空调系统布置方式(异侧上送上回、单侧上送上回、散流器上送上回)下的车间内温湿度、风环境的发展演变分布规律，同时引入能量利用系数对3种空调系统布置方式下的能量利用情况进行了对比分析。结果表明，异侧上送上回和单侧上送上回的空调系统布置方式下，车间内温湿度达到稳定状态所需时间较长，且存在卷接包机器设备区域内局部温湿度差值较大的现象；散流器上送上回布置方式下，车间内温湿度达到稳定状态所需时间最短，且分布均匀，控制效果更好，同时卷接包机器设备区域内风速最低，人员舒适度较好；3种空调系统布置方式的能量利用系数，其中相同条件下散流器上送上回布置方式的数值最大，最大值为1.34,能量利用率最高。

  2025年01期 v.38;No.177 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2271K]
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• 《石家庄铁道大学学报》(自然科学版)投稿(修改)须知

  <正>《石家庄铁道大学学报》(自然科学版)在编辑出版过程中严格执行科技出版的有关国家标准,作者在投稿或修改稿件时,除按责任编辑的要求进行学术问题的修改以外,还要注意论文格式的规范化。现简要介绍有关编辑出版规范和写作要求,请作者仔细阅读,认真执行。如有不清楚之处,可向责任编辑咨询。1题目:简洁、准确,能恰如其分地概括研究的范围和深度,不得使用非公知公用、同行不熟悉的外来语、缩写词和符号,一般不超过20字。英文题名要与中文题名对应,字母要区分大小写。2作者署名:署名及署名排序应按对文章贡献的大小排序,并协商一致,未做实际工作的不挂名,署名者均应当阅读过论文。姓名的英译采用汉语拼音姓前名后。作者投稿后署名及署名排序不得改动。3作者单位:单位的著录一般应到处级单位,单位应著录全称,含所在城市和邮编。单位名称的英译应统一。

  2025年01期 v.38;No.177 127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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