2014年, 第38卷, 第4期　刊出日期：2014-08-15

  

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机械与电子控制工程
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  新型磁性液体密封

  李德才;王忠忠;姚杰

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 1. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.001

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  磁性液体密封是一种新型的密封方式,具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点,传统的磁性液体密封在真空领域获得了广泛的应用.为了使磁性液体密封适应高线速度、高压差等工况,本文在总结磁性液体密封国内外发展历程的基础上,提出了几种新型的磁性液体密封方式:组合式磁性液体密封,密封介质为液体的磁性液体密封,高线速度的磁性液体密封和分瓣式磁性液体密封,以满足航空、航天、军工、石化等行业的需求.
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  车载仪表仿真的形态逼真度研究

  方卫宁;王鹏

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 7. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.002

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  虚拟车载仪表系统是列车车载智能显示终端人机交互界面的重要组成部分.针对现有车载智能终端虚拟仪表呈现方式复杂,再现精度要求高的特点,在分析轨道车辆车载仪表显示特点的基础上,定义了仪表仿真形态逼真度的概念及内涵,建立了基于实时绘制、图像旋转的复杂元素运动算法,提出了指针表盘耦合误差修正、图像旋转失真修正两种形态逼真度误差修正方法,提高了车载仪表仿真的形态逼真度.最后以动车组DMI等车载仪表为例对算法进行了验证.仿真结果表明:通过上述方法实现的仪表效果具有很高的形态逼真度,能有效地实现我国现有车载仪表中全部的显
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  微重力下气液分离特性的数值模拟

  杨飞;张永健

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 14. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.003

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  微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92;～94;范围内.研究结果可为我国空间
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  恶劣工况下货车高摩合成闸瓦磨损分析

  肖绯雄;陈旭

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 20. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.004

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  采用热-结构顺序耦合法对货车用高摩合成闸瓦在不同工况下的紧急制动和长大坡道调速制动进行仿真分析,并结合相关标准判定闸瓦是否满足制动要求;对相同工况下不同磨耗程度的闸瓦温度场进行曲线拟合,计算闸瓦在不同工况下的磨耗量.结果表明,仿真较真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况、拟合曲线和原曲线具有较高的重合度、工况越恶劣闸瓦每万公里的磨耗量就越大,最大值达到21 mm/万km.
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  铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

  卢耀辉;冯振;陈天利;曾京;邬平波

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 26. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.005

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  铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明:两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应
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  列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

  刘业博;刘志明;姚拴宝

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 32. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.006

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  采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)和基于雷诺平均(Reynolds Average Navier-Stocks,RANS)的SST(Shear Stress Transport)k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现:对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,L
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  高能球磨对TiC0.5/Cu(Al)复合材料组织和性能的影响

  刘晓涵;翟洪祥;黄振莺;李萌启

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 40. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.007

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  以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu(Al)复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu(Al)复合材料的
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  一种箱式结构清扫臂的尺寸优化及轨迹规划

  郭盛;邹超平;曲海波;张涛

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 44. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.008

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  为克服工作空间受限的箱式结构不易清扫的问题,以实验室现有的气箱为清扫对象,设计了一种箱式结构清扫臂,并依据优化设计的思想,以箱式结构清扫臂的工作空间最小为优化目标,确定了基杆的最优长度和基杆与箱体壁的最优夹角;同理,在各臂转到同一条线上时,以清扫臂对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出各臂的最优臂长;最后,根据箱体的尺寸和结构规划了一条清扫路径,并基于路径各个部分的特点分别在关节空间和笛卡尔空间进行了轨迹规划,最终导出整条轨迹的运动学方程,以此进行运动学验证和仿真.
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  红外热像仪微扫组件的模态分析

  郭盛;王泽伟;李凌杰;梁艺瀚

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 51. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.009

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  研究红外热像仪的集成式压电驱动两自由度微扫组件的动力学特性,使用基于理论分析和实验测试柔性铰链机构的两种方法,根据拉格朗日方程建立微扫组件的运动微分方程,推导出系统固有频率的解析式.采用有限元分析方法对微扫组件进行仿真分析,得到微扫组件有效工作的谐振频率和振型,并对微扫组件的模态频率进行了实验测试,对有限元计算的结果与实验结果的一致性进行对比分析.结果表明,其理论分析正确,数值分析可靠.
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  压缩空气与超级电容混合储能系统能量控制策略

  黄先进;郝瑞祥;张立伟;孙湖;郑琼林

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 56. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.010

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  结合压缩空气储能和超级电容储能两种储能方式的特点,提出了一种混合储能技术方案.压缩空气储能作为主要能量存储环节,实现大容量存储和持续的能量转化;超级电容储能作为辅助储能环节,实现功率快速响应和间断的能量补充.本文研究了混合储能系统的能量管理控制策略,提出了采用自适应功率调节和规则基础法控制来实现能量分配管理的策略,设计了15 kW混合储能系统的参数.仿真和试验验证了控制方案的可行性.
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  基于谐波平衡法的Broyden网格分区迭代算法

  王鹏;李平康

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 63. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.011

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  在融合Broyden算法与网格分区思想的基础上,提出一种基于谐波平衡法且适用于对间隙型非线性动力系统进行频响特性分析的新型Broyden网格迭代算法.阐述了Broyden网格迭代算法的基本思想与计算流程.对决定该算法有效性的Broyden算法发散特性及不完整变量循环迭代过程等关键特性进行了分析与讨论.通过与相关文献采用的二分法所得的同等条件下的计算结果进行对比,证明该算法比二分法具有更好引导性与更全面的求解能力.通过网格分区的引导,该方法避免了数值迭代方法中普遍面临的迭代初值的盲目选择问题,为基于谐波平衡
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  斐波那契数列在静态数据调度算法中的应用

  龚卓蓉;杜千

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 69. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.012

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  数据调度算法在视频点播系统中扮演举足轻重的作用,本文在经典递归函数(俗称摩天大楼算法)的基础上提出了一种新的视频分段算法,并在100～600 Mbit/s服务器网卡带宽模式下,对新算法、摩天大楼算法和金字塔算法及近年的广义沟槽斐波那契算法进行了仿真.通过分析实验数据中对各个算法的启动时延和磁盘存储需求,对代理服务器中热点视频分段的命中率进行了比较,获得了更好的网络传输效果.
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  随钻易冲蚀部件定子转子流场分析

  王庆雷;董丽平

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 74. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.013

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  针对随钻仪器受钻井液冲蚀后造成钻井系统性能不稳定、寿命短的问题,研究了冲蚀与磨损机理.通过有限元方法,计算出易冲蚀部件定子和转子的流场分布、表面压力及钻井液流动速度.结果表明:钻井液对部件冲蚀严重的位置在壁面曲线曲率突然改变的地方及应力场变化率较大的地方,为随钻仪器设计、优化、修复提供理论依据.
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  基于双目视觉的原木材积自动检测系统

  杜叶挺;陈广华;李建伟;杨义;吴莉珺

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 78. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.014

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  根据原木材积检测的特点,针对传统人工检尺存在的主要问题,基于双目视觉理论,设计了一种由CCD摄像机、单片机和上位机图像处理软件组成的自动化测量系统.选用HYC-600摄像机组建双目视觉前端,并给出了单片机信号采集处理板、光电编码器和光电开关等关键技术的设计方法,完成了双目标定、Bouquet校正、三维重构和各功能模块的软件开发.实验结果表明:该检测系统能有效克服人工检尺的缺点,成本低、精度高、可靠性强、安装使用方便.
土木工程
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  Ⅰ型和Ⅱ型静动态统一本构关系及用于分析回跳现象

  王哲

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 83. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.015

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  在工型静动态统一本构关系的基础上,建立了Ⅱ型静动态统一本构关系,分别用Ⅰ型和Ⅱ型本构关系分析了有回跳特性的材料的力学行为.Ⅰ型本构关系以应变和温度为作用量,Ⅱ型本构关系以Ⅱ型应变和温度为作用量,Ⅱ型应变是应力和应变的线性组合.有回跳特性的材料在受到单调增加的轴向应变作用时,会经历弹性阶段、时间无关不可逆变化阶段、伴随有应力跌落的时间相关不可逆变化阶段以及最后的时间无关不可逆变化阶段.对应于每一个阶段,工型本构关系都有相应的判据和计算公式.有回跳现象的单轴压缩应力-应变曲线,按照时间顺序可分为,应变单调增加
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  爆破施工对邻近隧道安全的影响

  钱耀峰;王星华

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 90. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.016

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  城市交通工程新建隧道爆破施工会对近邻既有工程的衬砌结构产生影响,严重时会影响既有工程结构的安全.本文基于数值模拟方法,计算分析了4种最危险施工条件下,新建崂山隧道爆破对既有仰口公路隧道的影响.结果表明:崂山隧道的进、出口及中间段,爆破施工对既有仰口隧道的左线影响有限,对较远处右线的影响较小.在崂山隧道进口、出口和垂直距离最近处,计算结果都远低于我国《爆破安全规程》(GB 6722-86)规定的交通隧道安全振动速度标准值15 cm/s.但在崂山隧道断层破碎带(F5)爆破施工最危险条件下,计算速度最大值达到1
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  覆土波纹钢板桥涵自振特性试验及分析

  刘保东;刘宗敏;张孟东;杨成栋

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 97. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.017

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  依托等跨度的低弧拱和高弧拱两种线形的覆土波纹钢板桥涵模型,分阶段测试从裸拱状态到覆土回填务实完毕整个过程的结构自振特性变化.试验分析结果表明:随覆土高度的增加,结构自振频率逐渐下降;在覆土回填至拱顶以前,结构自振频率下降缓慢,覆土高过拱顶以后,结构的自振频率下降较快;覆土回填夯实结束后,两种线形结构的自振频率十分接近.此类结构的自振特性受回填土影响显著,埋置较深时,结构的振动性态趋向于与周围土层结合成一个整体系统.
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  铁路桥梁的地震易损性分析

  周长东;王京京

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 101. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.018

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  近年来我国发生的大地震,尤其是5·12汶川地震表明,铁路桥梁作为交通系统中的枢纽结构,在地震中极易受损.多跨连续钢筋混凝土桥是铁路桥梁中常见的结构形式.故采用国家强震动台网中心提供的汶川地震强震波和NGA强震数据库提供的地震波,以位移延性比为破坏指标,应用结构分析软件SAP2000,分别对多跨连续钢筋混凝土铁路桥进行非线性时程分析,并对其结果进行回归,得出以PGA(Peak Ground Acceleration)为自变量,结构超过某一特定损坏状态的概率为因变量的地震易损性曲线;最后分析了该类铁路桥在地震
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  基于实际记录检验的近断层区结构抗震设计谱研究

  江辉;慎丹;王宝喜;李英勇;倪永军

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 107. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.019

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  由于长周期大幅值脉冲型运动效应、方向性效应等显著特征,近断层地震动和远场地震存在明显差别,近场区的设计地震动需专门研究.文中建立了包含世界范围内23次主要地震事件中338条水平向记录的近场地震动数据库,对中、美相关的代表性抗震规范的设计反应谱进行了场地分组下的实际地震动检验,表明现行各规范与近场需求存在较大差别,难以直接适用于近断层区的结构抗震设计.通过引入考虑近场地震动效应的近断层系数、衰减指数,分别对设计谱平台高度和中、长周期段衰减速率进行修正,并通过对特征周期的取值进行调整,给出了适用于近断层地区结
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  拱辅梁桥拱肋合理矢跨比的确定

  桂成中;雷俊卿;张永水

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 115. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.020

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  拱肋矢跨比对拱辅梁桥的力学特性影响大,为寻求其合理范围,以梁拱相同刚度比而不同矢跨比为条件,从自振模态和多遇及罕遇地震作用下结构动力响应角度,结合工程实例,运用时程分析法及多自由度体系简化的滞回曲线,研究矢跨比变化对全桥变位及内力影响的规律,并提出相应的合理设计范围.研究表明,拱肋矢跨比主要影响横桥向、竖向位移及内力,且矢跨比为1/5时桥梁抗震性能最优;对于多自由度体系变位组合中的主要成分得出的简化滞回曲线,由其定性分析得出的结论能与一般时程分析得出的结论一致.
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  矮塔斜拉桥上部结构构件刚度敏感性研究

  刘昊苏;雷俊卿

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 122. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.021

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  以某在建矮塔斜拉桥斜拉索索力、主梁和桥塔内力、结构位移和结构基频等为评价指标,对矮塔斜拉桥索塔、主梁及斜拉索三者的刚度敏感性进行对比分析,并计算了3个主要构件的敏感性因子,提出三者刚度设计的次序安排,为同类矮塔斜拉桥的设计过程提供理论参考和设计参数.
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  剪切型减振器扣件轨道钢轨波磨特性测量

  张厚贵;刘维宁;杜林林;吴宗臻

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 128. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.022

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  钢轨波磨的准确测量及评价是研究钢轨波磨问题的基础.根据国际标准BS EN 15610:2009要求,采用精密仪器CAT钢轨波磨测量分析小车,对北京某地铁线钢轨波磨的发展过程进行了跟踪测量,并分析了波磨的典型特征、波长谱特性及发展规律.结果表明:钢轨波磨与轨道结构型式密切相关;钢轨波磨典型波长的波磨发展并不会持续增加,而是会扩展为长波波磨及短波疲劳裂纹.跟踪监测表明,制定出合理的打磨计划和验收标准对经济、高效缓解波磨的发展具有重要意义.
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  试样尺寸及制样粒径大小对粗粒土三轴试验抗剪强度的影响

  沙曼;赵成刚;康凯

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 133. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.023

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  三轴试验是确定土的抗剪强度的主要方法,试样尺寸是影响三轴试验结果的重要因素之一.粗粒土的三轴试验需要采用大尺寸的试样进行,相应需要采用大尺寸试验装置及更多的制样用土.与大尺寸三轴试验相比,采用小尺寸三轴压力室,所需的试样较小,制样用土较少,且小尺寸三轴试验过程更快,试验成本更低.但采用小尺寸试样对粗粒土进行三轴试验时,往往得到偏小的抗剪强度参数,导致实际工程设计过于保守而不经济.为了降低试验成本,可以采用小尺寸试样进行试验,通过对试验结果进行修正来获得大尺寸试样试验结果,进而使工程设计具有良好的经济性.针
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  缓倾顺层高边坡锚框桩组合结构抗滑分析

  李丹枫;王连俊;葛宝金;单体龙

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 137. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.024

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  锚索、框架梁、抗滑桩组合结构在解决高速公路大型高边坡抗滑稳定中已逐渐得到应用.本文依托重庆涪—丰—石高速公路工程典型路段的边坡工程实例,对锚索框架梁与抗滑桩组合结构在治理砂泥岩互层缓倾顺层高边坡中的作用进行了逐个分析,以现场的测试结果和边坡的稳定性计算为依据,得出了以主动控制为主的锚索框架梁与以被动控制为主的抗滑柱的组合结构可以有效治理砂泥岩互层缓倾顺层高边坡的结论,达到了预期的设计效果.
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  大秦重载铁路路基基床表层静力学性能及状态

  葛宝金;王连俊;李丹枫;李懿

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 143. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.025

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  通过对大秦铁路路基茶坞和大同3个典型断面地基系数K30、变形模量EV2和压实度K等静力学参数的测试,评价了大秦铁路路基在运营期的工作状态,分析了重载铁路路基静力学参数的变化规律,研究了重载线路中地基系数、压实度与变形模量之间的内在联系.研究表明:茶坞路桥过渡段路基压实质量优于大同过渡段路基;三断面近桥位置土体承载能力均高于远桥位置;地基系数K30和二次变形模量EV2具有同时增大或减小的变化规律;压实度K随着EV2/EV1值的增大而减小,计算得出二者的线性回归方程,其线性相关性较高.
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  计算机仿真技术在大断面铁路隧道施工方案比选中的应用

  王文英;周烨

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 148. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.026

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  兰渝铁路胡麻岭隧道要穿越一段稳定性极差的富水弱成砂岩地层,施工中遇到了掌子面不稳定、易坍塌,底板冒水、涌砂、涌泥,围岩变形量大、初期支护变形侵限严重,隧道施工进度极慢等突出问题.采用数值模拟方法,对大断面软弱围岩隧道施工中常用的开挖方法,包括三台阶法、双侧壁导坑法、直中隔壁CRD法和曲中隔壁CRD法进行优化比选,研究结果表明:直中隔壁CRD法在隧道开挖后的拱顶沉降和水平收敛控制、塑性区的扩展范围控制等方面均具有一定的优势.研究结论可为大断面软弱围岩隧道的设计提供参考和借鉴.
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  阿拉尔市道路损害评估与道路改建处理措施

  杨柳;杨保存

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 154. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.027

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  阿拉尔市道路受盐胀-冻胀变形较严重,通过对市内10条沥青混凝土道路路面破损情况进行调查和评估,结合市区土质、水文、气候及路面结构条件,分析道路结构盐胀-冻胀变形原因,针对盐分、水分影响,提出路基填料去盐处理和道路结构排水、防水措施.结果表明:改建道路中采用级配碎石基层、设置高挡水墙和基底隔断层等措施取得了较好的排水、防水效果,可为后期市区道路改建提供参考.
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  受采动影响管片结构斜井保护煤柱宽度的确定

  亓轶;刘保国;马强

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 160. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.028

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  神华集团新街矿区的盾构法建设斜井在国内属首次.为了确保斜井投入运营后的稳定,沿斜井轴线不同位置选取了6个剖面,采用地层移动角理论和离散元数值模拟,对不同煤柱宽度下煤层开采,对盾构斜井管片结构稳定性的影响进行了分析,确定出斜井保护煤柱的合理宽度.结果表明:沿斜井轴线随着斜井管片到煤层距离的提高,所需要的保护煤柱宽度变大;模拟结果与工程实际相比较,二者规律基本吻合.
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  数字三维技术综合利用初探——以增城大剧院为例

  黄骏;林燕

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 166. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.029

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  不同的数字三维技术软件有着各自的优势与短板,单靠一两种技术远不能满足复杂建筑设计领域的需求,必须综合利用多种数字三维技术,并与传统软件体系相结合才能达到理想的效果.本文通过剖析增城大剧院设计中的数字三维技术实践探讨这一课题,研究数字三维技术在综合利用过程中存在的主要问题,思考如何扬长避短,充分发挥数字三维技术在解决复杂空间、特殊形体及整合技术方面的优势.
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  高校校园“大院”的空间模式——以北京交通大学为例

  孟璠磊;徐彤;石克辉

  北京交通大学学报. 2014, 38(4): 170. https://doi.org/10.11860/j.issn.1673-0291.2014.04.030

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  高校校园空间具有典型的“大院”特征,在城市空间中自成一体,可以视作微缩的城市单元.北京交通大学作为历史悠久的北京市高等院校之一,与其他校园相比,其边界与内部的空间形态有着诸多不同.本文从建筑学角度入手,基于城市空间符号理论,对北京交通大学校园的“大院”边界原型及空间模式进行分析.