俄罗斯莫斯科-喀山高铁路基地温场规律分析

针对莫斯科-喀山高铁路基典型断面,基于非稳态相变温度场数学模型,考虑气候变暖的影响,结合沿线的气候条件,对路基地温进行数值模拟计算,分析路基10 a内地温分布及变化规律。分析结果表明:路基高度越高,施工期蓄热耗散过程越长。路基深度越深,地温周期性变化幅值越小。路基横向地温存在差异,路肩位置最大冻深普遍大于线路中心处,其差值最大可达1.1 m。路基最大冻深基本在2.0~3.5 m深度范围内。路基融化过程为双向融化,开始双向融化时刻约在4月初,融化期路基顶部、路肩及坡脚位置附近存在冻土核现象,由此提出设计和施工运营过程中,需密切关注路基冻深范围内冻土的土体性质变化以及横向地温差异可能导致的横向变形。     

基于特征增强学习的路面裂缝病害视觉检测方法

受路面复杂背景的干扰,既有的路面裂缝病害视觉检测算法易产生虚警和漏检问题。基于此,提出一种基于语义特征增强学习的路面裂缝病害检测方法。为了强化网络模型对图像浅层特征的利用,该算法以Unet++网络为裂缝检测的主框架,其通过融合更多的底层特征信息来提升裂缝病害检测的精度。在Unet++网络层间特征融合的基础上,根据不同卷积层的特征图属性,进一步差异性地引入视觉注意力计算模块,有效抑制背景杂波的干扰,减少虚警率。为了降低裂缝病害检测的漏检率,利用空洞卷积操作分别从2方面改进网络模型的训练过程：其一,应用空洞卷积代替传统的池化操作,通过网络的自动学习剔除无关紧要的特征信息,加强网络对细微裂缝特征的学习能力;其二,在网络上采样前,建立空洞卷积金字塔池化层,通过增加对裂缝特征的尺度多样性计算,保证网络模型在不同拍摄距离下裂缝病害检测的适用性。收集大量的路面裂缝图像数据并与不同算法进行对比分析,实验结果表明本算法取得了比全卷积网络、原始Unet++网络更优的裂缝检测效果。     

钢桥密集螺栓异常状态视觉识别方法

针对传统机器视觉方法无法从不同拍摄视角和拍摄距离的图像中较好地识别出异常螺栓的问题,依据钢桥密集螺栓区域自身视觉特点,提出基于区域异常点分析的密集螺栓异常状态视觉识别方法。该方法首先提取和比对图像蓝色和红色通道灰度,完成梁体颜色分割,并运用选定的Canny算子提取梁体区域内边缘,采用Hough线识别方法剔除杂波;其次依据密集螺栓呈现簇状分布特点,运用密度聚类分析定位螺栓簇区域,并依据密集螺栓位置呈现平行网格分布的特点,运用投影分析定位单个螺栓区域;然后依据各螺栓的阴影特征,利用切比雪夫不等式快速判定螺栓状态,完成螺栓异常识别;最后,制作钢桥节点板模型,采集不同螺栓松动或脱落图像,对该方法进行测试。结果表明：该方法对图像拍摄视角和距离的适用度高,对螺栓脱落的识别能力优于对螺栓松动的识别;不同场景下单个螺栓定位的平均交并比大于0.75,且螺栓脱落和松动识别的准确率和召回率分别在0.89和0.85以上。     

基于线特征跟踪的铁路桥梁支座振动位移测量方法

针对现有基于结构物表面纹理特征跟踪的支座振动位移测量算法易受光照、背景杂波、运动模糊等因素干扰的问题,提出一种基于线特征跟踪的铁路桥梁支座振动位移测量方法.利用大津法与连通体分析法获取感兴趣目标,并基于感兴趣目标确定线跟踪区域,提高支座位移计算效率;利用一种直线鲁棒检测算子,快速提取桥梁支座振动过程中线跟踪区域中的线目...     

公铁两用钢桁梁温度场边界条件及分布研究

以沪苏通长江公铁大桥主航道桥为工程背景,基于该桥梁结构健康监测系统运营期极端高温和低温的现场实测数据,对既有温度场边界条件进行修正,并运用有限元软件ANSYS对钢桁梁结构温度场时空分布进行研究。结果表明：桥梁结构温度场受结构的形式、尺寸和材料特性,桥梁的轴线方向和经纬度,风速风向及大气温度等因素的共同影响;在进行其温度场边界条件计算时,太阳直接辐射计算应考虑钢桁梁结构遮蔽影响,对流换热计算应考虑钢桁梁结构中存在双面对流换热现象及风速折减,辐射换热计算应考虑结构表面倾角、流体温度和桥梁结构温度及二者温差的影响;因结构材料导热特性存在差异,钢桁梁温度场分布在时间和空间上分别具有时滞性和横（竖）向差异性,桥梁钢结构和沥青桥面分别约在14:00和15:00达到自身最高温度,且在15:00各结构之间温差较大,最高可达18.4℃;公路桥面、铁路桥面顶板和底板、中间横联与其连接的腹杆连接点是温度差异显著部位。     

基于多桥支座振动信号联合分析的列车荷载类型识别方法

在重型列车荷载反复作用下,桥梁结构易发生损伤与破坏,因此识别列车荷载作用类型可为管理部门提供桥梁可靠运营信息。目前既有的列车荷载类型识别方法往往基于桥梁结构局部力学响应建立,其忽略了整条线路中多点监测数据的关联,识别结果易受复杂环境影响。针对此问题,提出一种基于多桥支座振动信号联合分析的列车荷载类型识别方法。首先利用构建的桥梁支座健康监测视觉分析系统提取多桥支座的动位移数据,提出通过FFT信号相关分析对多桥支座振动数据进行时间同步,由此获得多点监测数据的联合表征;然后,将构建的多点监测数据联合表征可视化为灰度图像,并将列车荷载类型识别建模为图像识别问题;提出利用ShuffleNet-V2轻量级识别网络对构建的多点监测数据联合表征图像进行分类,由此识别不同类型的列车荷载。最后通过实际的桥梁支座健康监测系统进行测试,实验结果表明在复杂环境下多桥支座振动信号联合表征可获得良好的图像分类特征,而构建的轻量级识别网络可精准识别列车荷载类型,验证了本文方法具有很好的普适性与应用前景。     

穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。     

防冻胀护道型式对季冻区高铁路基冻结特征影响分析

基于哈大高铁典型断面的实测数据,运用非稳态相变温度场的数学模型及数值模拟的方法,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对路基温度场进行了数值模拟,着重研究了不同型式防冻胀护道对季节性冻土区路基冻结特征的影响,分析了其对路基横向地温及横向冻深差异的消除效果。得出结论:增大防冻胀护道的高度可有效减少冷量从两侧侵入路基,能有效减小路基冻深;根据现有研究,建议在修建南北走向季节性冻土区高速铁路路基时采用阳坡侧较低,阴坡侧较高,且阴坡侧护道高度与路基齐平的非对称型式护道,以最大限度减小路基横向地温及横向冻深差异。     

混凝土结构声-超声检测信号处理

对混凝土结构声-超声检测中超声脉冲反射法和冲击-回声法进行说明，描述了超声回波中的信号构成，然后对平稳随机噪声、结构噪声、缺陷特征提取的处理方法进行分析，认为时频分析和小波变换能有效地提高信噪比、高阶谱中双谱技术是目标回波特征提取的有效方法。     

秦岭隧道TBM机—石界面的界定分析

对我国铁路隧道首次使用的全断面掘进机在秦岭道施工中的破岩形式和机理进行了分析,其于其破岩形式和刀具磨损情况,界定了单把刀的推力模型。