基于超前钻探及优化集成算法的隧道围岩双层质量评价

为解决隧道超前钻探地质预报在解译过程中存在的主观判断性强、定量数据利用率低、评判标准不统一等问题，通过引入机器学习中的极限梯度提升集成算法模型（extreme gradient boosting，XGBoost），结合钻探数据开展隧道围岩完整程度与围岩级别的双层质量评价研究。一方面，采取数据降噪、等距分割、二级指标计算等数据预处理手段对11 233条原始钻探采样数据进行规律发掘和质量提升；另一方面，结合遗传算法（genetic algorithm，GA）与分类器链（classifier chains，CC）构建GA-CC-XGBoost模型，实现复杂机器学习模型的超参数组合自动寻优以及多标签分类的内在相关性考虑。最终所构建训练集的完整程度与围岩级别2项标签的分类准确率分别为95.91%、97.95%，综合分类准确率为93.88%。经过实际隧道工程应用表明，该模型预测结果满足现场超前钻探地质预报的解译需求。     

400m级铁路CFST拱桥合理拱肋内倾角研究

《钢管混凝土拱桥技术规范》中拱肋内倾角的建议取值对特大跨径钢管混凝土(CFST)拱桥不再完全适用.以一座400 m级铁路CFST拱桥为例,研究其拱肋内倾角的合理取值范围.采用Midas/Civil2015建立空间有限元模型,分析计算不同拱肋内倾角取值下结构的自振特性、线弹性稳定安全系数以及静力荷载和强震作用下结构的内力、位移响应以及控制截面应力.研究结果表明:当拱肋内倾角控制在3.5°～4°时,结构第4和8阶自振频率获得大幅提升,可以改善拱肋横向抗弯和抗扭转性能,同时前2阶稳定安全系数也达到较优状态,还避免了横向最不利荷载作用下拱肋横向位移的大幅增长,并且在考虑罕遇地震作用情况时,位移、轴力峰值以及降低拱肋混凝土拉应力方面均达到较优状态.综合各项指标,建议此类400 m级铁路CFST拱桥拱肋内倾角取值范围宜为3.5°～4°.     

考虑不确定性影响的管内混凝土超声波速概率预测模型

为克服传统确定性预测模型无法合理考虑主客观不确定性因素影响所存在的缺陷,研究建立一种基于材料和时间因素的管内混凝土超声波波速概率预测模型。通过分析混凝土抗压强度和检测龄期对核心混凝土超声波波速的影响规律,在综合考虑上述影响因素的基础上,建立考虑不确定性影响的核心混凝土超声波波速预测模型表达式,进而结合贝叶斯理论和M-H(Metropolis-Hasting)算法确定了概率模型参数的后验分布信息,从而建立了核心混凝土超声波波速概率预测模型。并利用传统的确定性模型和超声波检测数据,验证了该模型的适用性。     

钢管混凝土拱桥稳定极限承载力的线弹性迭代方法

利用单一组合材料线弹性梁单元建立钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的有限元分析模型,并以压弯稳定承载力相关方程为基础,通过全面试验法和回归分析方法建立具有广泛适用性的钢管混凝土构件压弯稳定分析的齐次广义屈服函数。结合弹性模量缩减法,研究用于钢管混凝土拱桥稳定极限承载力计算的线弹性迭代方法。通过与试验结果及不同数值方法计算结果的对比分析表明:建立的齐次广义屈服函数能够克服传统广义屈服函数容易受荷载初始值影响的缺陷;通过弹性模量缩减法调整弹性模量实现结构内力重分布,利用线弹性迭代方法计算结构的极限承载力,克服了增量非线性有限元法的局限性,能够取得更高的计算精度和效率;钢管混凝土拱桥规范建议的稳定系数表达式具有良好的稳定性与适用性。     

钢管混凝土拱桥钢管初应力自动化监测与控制

为了解利用斜拉扣索调整钢管初应力的可行性,以六律邕江特大桥(计算跨径265 m的钢管混凝土拱桥)为背景,进行钢管混凝土拱桥钢管初应力自动化监测与控制技术研究。首先建立钢管初应力自动化监测系统,实现钢管初应力数据实时自动化采集;然后基于测试数据得到钢管初应力度并分析,确定最危险截面钢管初应力的发展历程;最后基于影响线原理,确定斜拉扣索预留位置,分析张拉斜拉扣索调整钢管初应力的效果。结果表明:大桥钢管初应力度最大为0.48(8号钢管拱顶位置),满足规范要求;钢管初应力度沿断面和拱轴线分布不均匀;钢管自重和混凝土灌注引起的钢管初应力占比约为6∶4;在混凝土灌注阶段,单组扣索能够调整约6 MPa的初应力,调整幅度约15%,验证了利用斜拉扣索对钢管初应力进行调整的有效性。     

框架结构箱型构件的通用齐次广义屈服函数

为了克服传统广义屈服函数的局限性，建立了适用于平面和空间框架结构，且对截面几何尺寸不敏感的箱型构件通用齐次广义屈服函数，提出了箱型框架极限承载力分析的高效线弹性迭代方法. 首先，通过对比分析遴选出对截面几何参数不敏感的箱型截面广义屈服函数作为基准；然后，根据全面试验法确定了拟合配点，并通过回归分析建立了考虑轴力和双向弯矩联合作用的箱型截面通用齐次广义屈服函数；最后，结合弹性模量缩减策略，提出了箱型截面框架结构极限承载力分析的高效线弹性迭代方法. 研究结果表明:建立的箱型截面通用齐次广义屈服函数不仅克服了普通广义屈服函数计算结果不稳定的缺陷，而且克服了现存齐次广义屈服函数存在的对截面几何尺寸敏感且不适用于空间结构等问题；建立的结构极限承载力分析的方法较传统的弹塑性增量分析法相对误差不超过3%，且计算时间不足传统分析法的10%，均表明本文建立方法的精确性和适用性.      

基于游牧式粉磨机的机制砂尾料研磨利用技术

受限于运输条件和石材的稳定性，公路工程机制砂尾料往往难以有效利用，造成严重的资源浪费和环境污染，为此提出基于游牧式粉磨机的机制砂尾料绿色资源化利用技术。首先，对广西6条高速公路石灰岩机制砂生产线尾料处理情况进行调研，并对其理化性能进行测试，评估尾料性能是否能够满足规范要求直接应用；其次，针对公路工程常地处偏远地区的特点，采用游牧式尾料研磨加工处理设备，提出将尾料加工为合格的石灰石粉的资源化利用技术；最后，对成品的理化性能及制备成混凝土的工作性能和力学性能进行试验检测，同时围绕具体落地项目对该技术的经济前景进行探讨。研究结果表明：未经处理的机制砂尾料细度与活性指数不满足规范要求，经处理后形成的石灰石粉各项指标满足规范要求，制备的混凝土性能满足设计要求，且该技术具有良好的经济性，为公路工程机制砂尾料处理提供了思路，具有广阔的应用前景。     

石粉基掺合料在公路工程中的应用与实践

针对公路工程建设中优质矿物掺合料日益紧缺的问题，首先阐述了石粉基掺合料的技术来源与定义，进一步说明了机制砂及石粉基掺合料一体化生产线技术原理与特点，形成石粉基掺合料的生产工艺及其在工程混凝土中的应用，分析其应用关键点，即施工性能、力学性能和外观质量等，最后结合工程实例对应用经济性进行分析。分析结果表明：石粉基掺合料混凝土施工性能良好、力学性能满足设计要求，外观质量良好，工程中应用可行；同时，其应用产生了资源再利用及节约混凝土应用成本的综合效益，经济与社会效益可观。