高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警研究*

为准确评估高海拔地区在役混凝土桥梁的安全状况，对后续的运营及维修加固提供可行方案，采用模糊物元可拓理论对高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警研究。首先分析混凝土桥梁结构特点及主要病害，结合高海拔地区特殊的地理环境对混凝土桥梁的影响，参考相关规范和高海拔地区桥梁安全事故的调研资料，确定出高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警指标体系；采用组合赋权法中的“乘法”集成法，将G1法确定的主观权重和变异系数法确定的客观权重相结合，确定安全预警指标的综合权重；基于物元理论和可拓集合理论建立高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警模型，运用模糊综合评判法确定桥梁的安全预警级别，判断出桥梁的安全状况，并给出相应的处理措施。最后通过实际案例，验证该方法的实用性和合理性。结果表明，该方法能够对我国高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警。     

三标度模糊层次分析法在桥梁安全评估中的应用

为了客观、系统地评估桥梁安全状况,提出三标度层次分析法与模糊综合评判的集成评估方法。首先,运用层次分析法分析影响桥梁安全状况的评估指标,进而建立桥梁安全评估的目标层、准则层、指标层,并形成桥梁安全评估指标体系。采用三标度层次分析法计算评估指标权重。其次,通过模糊综合评判模型,对桥梁安全评估体系进行分层次模糊综合评估。结合模糊加权平均算子和模糊综合评判最大隶属度原则,确定桥梁安全状况分值,参照评语集得出桥梁安全等级。最后,将该集成评估方法应用到江坡头大桥工程实例中,评估结果与现行规范一致,体现了该方法的可行性与实用性。     

基于组合赋权法的城市桥梁可靠性模糊综合评价

为评估城市桥梁的可靠性,预防桥梁发生安全事故,考虑到城市桥梁评估的多标准、多因素需求以及评估体系建立的复杂性、模糊性,结合城市桥梁结构特点及规范要求,建立桥梁结构可靠性综合评价指标体系,采用改进的层次分析法(AHP),通过1—9标度法和自然指数标度法构建判断矩阵,确定评价体系各级指标主观权重,通过熵权法(EWM)确定各级指标客观权重,组合2种方法对指标进行赋权。引入模糊理论,选取柯西分布隶属函数并围绕桥梁结构工程特点进行修正,再计算各级指标隶属度矩阵值;并以某桥梁结构工程实例验证构建的指标体系和计算方法。结果表明：结合行业规范和专家经验确立评价指标体系,在现有研究的基础上使用改进AHP方法并引入模糊理论,能够提高桥梁可靠性评估的客观性和准确性。     

NRS下多证据融合的混凝土桥梁耐久性评估模型

为准确评估混凝土桥梁的耐久性,提出基于邻域粗糙集(NRS)与D-S证据理论的评估模型。首先,根据混凝土桥梁的结构特征,构建耐久性评估指标体系,并建立起耐久性评估数据库;其次,结合数据库,采用NRS的上下近似定义,确定不同评估指标的基本信度分配,并基于各指标的综合权重构造证据折扣因子,实现对初始基本信度分配的修正;然后,通过D-S证据理论合成规则进行融合,得出耐久性状态等级命题的置信度,进而根据最大隶属原则确定耐久性状态等级;最后,以多座在役混凝土桥梁的实测数据进行算例验证。结果表明：利用该模型获得的耐久性评估结果与现场实测结果一致,相较于传统的评估模型,该模型不仅能更准确地评估混凝土桥梁的耐久性,而且,能通过置信度反映耐久性的劣化趋势,这可为混凝土桥梁的维修加固、养护提供参考依据。     

混凝土桥梁承载力综合评价体系研究

为准确评估在役混凝土桥梁的承载力,首先,选取影响桥梁结构承载力的平均锈蚀电位、氯离子含量、混凝土相对炭化深度、裂缝平均宽度、混凝土截面损失率和混凝土实测强度推定值等6个主要因素,基于模糊数学理论和非确定性层次分析法(AHP),将影响因素分级,构建各因素模糊关系矩阵,同时,采用改进的实数遗传算法,确定各因素的最优权重,计算得出承载能力综合折减系数,构建承载力综合评价体系;然后,选取10片损伤程度不同的室内缩尺梁,开展破坏试验,验证所建立的承载力综合评价体系的有效性。结果表明:相比于现行规范中的承载能力评价方法,采用综合评价体系计算得出的承载能力折减系数与实测值更为接近,计算结果更为可靠。     

基于FAHP-FCE模型的煤矿瓦斯爆炸危险性评价研究

为提高煤矿瓦斯爆炸危险性评价的准确性,针对现阶段瓦斯爆炸的模糊性、复杂性及多元性特征,将改进的模糊层次分析法运用于瓦斯爆炸危险性评价,引入9标度法、模糊一致判断矩阵确定各评价指标的综合权重;在改进的三类危险源理论的基础上,建立煤矿瓦斯爆炸危险性评价指标体系,并借助现场工作人员及专家对二级评价指标的评分,进行多层次模糊综合评价,构建了基于FAHP-FCE模型的瓦斯爆炸危险性评价方法,确立了基于该模型的瓦斯爆炸危险性等级量化标准。工程实例分析表明,该方法可有效地实现瓦斯爆炸危险性辨析和分级。     

可拓理论在天然气管道失效可能性评价中的应用

为了准确地判定天然气管道失效可能性,应用可拓理论,建立基于物元和关联函数的失效可能性等级评价流程。基于物元理论,将管道失效等级、评价指标、指标值域结合为一体,构建评价指标体系和评价标准,并对定性指标进行量化,对各指标进行归一化处理,确定经典域和节域;利用可拓集合的关联函数计算评价指标对失效可能性等级的关联系数,并引入3标度层次分析法(AHP)计算指标权重;根据级别变量特征值判定管道失效可能性等级,建立基于改进AHP法的可拓评价方法;将该方法应用于国内某4个典型天然气管段的失效可能性等级评价。研究结果表明:该方法能够准确地反映天然气管道失效可能性等级偏向另一级的程度,具有较好地适用性。     

中小型在役桥梁安全预警研究

为了准确评估中小型在役桥梁安全状况,提出利用灰色关联故障树分析法对中小型在役桥梁进行安全预警研究。首先建立中小型在役桥梁安全预警故障树;其次采用专家打分法确定故障树各底事件的不可靠概率,得到各底事件的重要度,并利用灰色关联理论求出故障树各底事件的关联度;根据预警理论将各底事件的关联度与各底事件的重要度加权平均确定预警值所处的警限区间,从而确定警度及需要发出的预警信号灯,完成预警工作,并提出相应的预控对策。最后通过实例分析,结果表明该方法具有可行性与实用性。     

基于改进物元可拓模型的采空区稳定性评价

为实现对采空区稳定性的准确评价,选取岩石抗压强度、采场埋深、暴露时间等13项影响因子,建立采空区稳定性评价指标体系。应用物元分析理论,通过物元构造、关联函数求解等步骤建立采空区稳定性评价的物元可拓模型。通过隶属函数对模型的物元量值规格化处理,运用改进层次分析法确定评价指标权重,从而得到改进的物元可拓评价模型。以山东某金矿6个采空区为例,运用改进物元可拓模型对其稳定性进行评价,并与模糊评价结果比较。采用空区探测系统对两种模型下评价结果相异的空区进行现场实测,结合数值方法分析其力学响应特征。结果表明,改进物元可拓模型的评价结果较模糊模型与实际情况更为吻合,准确度更高,将其应用于采空区稳定性评价是合理可行的。     

基于可拓层次分析法的东北林区贮木场火险等级评价研究

以贮木场火险等级评价为背景,基于贮木场火险因子的层次结构,采用可拓层次分析方法,建立东北林区贮木场安全评估指标体系。运用可拓层次分析法从不同层次上对贮木场进行火灾安全等级评价,客观的给出了较为有效的可拓区间数,确定了各个火险评级指标在东北林区的贮木场火险等级评价中的权系数。通过实例分析说明了可拓层次分析法在东北林区贮木场火险等级评价中的可行性,同时评价模型对构建贮木场火险等级的动态评估演化模型具有指导作用,为企业提高经济效益、实现科学管理提供一定的理论依据。     

地热水在矿山深部岩体单一裂隙中的渗流规律分析

选取PKN模型进行岩体裂隙地热水对流换热量的研究,计算了地热水在裂隙内的对流换热量,通过将裂隙截面展开求解对流换热面积,根据牛顿冷却定律计算得出对流换热量;由裂隙张开度的变化量计算岩体裂隙的渗流量,结果表明,在三维应力一定的条件下,岩体裂隙内地热水的渗流量随裂隙倾角变化而变化。从矿山中选取典型岩样进行加工,使之成为200 mm×100 mm×200 mm的标准岩样。试验结果表明,在裂隙倾角α=0°的情况下,裂缝的渗流量随β增加逐渐减小,并且在随β增加到90°的过程中趋于稳定,表明岩体裂缝为水平裂缝时渗流量最小,维持在一个稳定值;在α=90°的情况下,裂缝的渗流量随β增加逐渐增大,在β增加到90°的过程中,裂缝慢慢变为垂直裂缝,渗流量的变化也趋于缓和,增加到一个稳定值。     

气溶胶粉尘在玻璃表面的沉积行为研究

玻璃是建筑装修的重要材料之一.有关玻璃的表面清洁技术非常丰富,但是对于粉尘粘附于玻璃表面的行为等的研究成果尚不多见.为此, 测定了玻璃片以不同角度放置在大气中,玻璃片表面粘附粉尘的分布规律和粉尘的粒径分布等特征;发现粘附于玻璃片上粉尘粒径分布不同于大气中的粉尘粒径分布,不同湿度对玻璃表面粘附的粉尘形状、粉尘数量和粒径影响很大.     

井下有限空间内作业人员噪声危害调查

为研究煤矿井下环境相对封闭、空间相对有限的情况下,噪声对作业人员的影响及危害,通过问卷调查的形式,分别对开滦集团东欢坨及荆各庄2煤矿井下5个不同作业区人员进行了共计200份的噪声危害问卷调查。将问卷调查结果通过SPSS软件进行统计与分析,并将SPSS分析得到的数据用于分析井下噪声对作业人员的影响及危害,归纳出噪声对作业人员的影响因素,并对噪声、影响因素及症状之间建立了井下噪声对作业人员影响的理论关系模型。结果表明:在井下有限空间内,噪声对作业人员的危害最严重的症状是耳鸣,危害最轻的症状是畏惧感;参与调查的多为年龄较大、工龄较长的作业人员,噪声对工龄较长者的危害程度要大于对年龄较大者,且工龄与噪声危害之间存在Pearson相关性系数大于0的正相关关系。     

基于多传感器融合的林火监测

为了提高近距离火灾监测的准确率,建立了基于Arduino平台的多传感器实时监测系统.此系统安装在移动机器人身上以探测火灾.在林火发生期间,会产生CO、C02明火火焰及其他产物,并引起周围环境温度的升高.因此,选择合适的传感器,检测出以上参数,就有可能据此判断实际环境是否有火.通过在Arduino上搭建火焰传感器、温度传感器、气体传感器和烟雾传感器,可以实时监测环境参数.在无火和有火环境中进行了多次试验,进行数据采集,得到了大量原始数据.无火环境的数据是在不同的天气条件下测得的;有火环境由试验火堆模拟得到.在模拟的过程中,进行人为操作以模拟不同的火情.如通过浇湿底部的可燃物模拟预热阶段,试验数据因此更有代表性.数据分析表明,单个传感器的输出值波动大,且在有火环境和无火环境中的输出值有重叠.因此,用单一传感器来检测火灾的准确率很低.而同时分析3个传感器的输出值时,其输出值随所检测火堆的不同呈现出一致的变化规律.最后,利用神经网络进行多传感器数据融合.涉及5个输入变量,由神经网络实现对多变量的非线性问题进行模式识别.将前述试验所得数据划分为训练数据和测试数据,两类数据均包含一定比例的有火样本和无火样本.用训练数据对BP神经网络进行训练,可得到林火识别模型.用测试数据检验模型,结果表明,该BP神经网络对试验火的识别准确率为98.625％.     

软质聚氨酯泡沫阴燃前期热解特性研究

采用DSC-TGA(差示扫描量热-热重分析)同步热分析仪对软质聚氨酯泡沫(聚氨酯软泡)在不同氧气体积分数(0、10％、30％、50％)和不同加热速率(10 K/min、20 K/min、50 K/min)下热解到800℃的过程及其对阴燃的影响进行了研究.结果表明,当氧气体积分数介于10％ ～ 50％时,聚氨酯软泡热失重DTG曲线只有1个峰;当氧气体积分数降低到10％时,DTG曲线开始逐渐分离为2个峰;当氧气体积分数降为0(即氮气气氛)时,DTG曲线已经明显分为2个峰.这表明氧气体积分数对聚氨酯软泡热解特性具有重要作用.氧气体积分数和加热速率降低均对聚氨酯软泡的热解有抑制作用,均能减小阴燃传播速率和向明火转化的可能性.加热速率降低主要是延长了聚氨酯软泡的热解周期,从而减小了热解可燃气体积分数和放热速率.氧气体积分数降低对聚氨酯软泡热解的影响相对复杂的多:当氧气体积分数从10％降低到0时,主要提高了聚氨酯软泡的分解温度,而对热解速率影响不大;当氧气体积分数介于10％～50％时,氧气体积分数减小主要会降低聚氨酯软泡的热解速率、放热速率和放热量而对热解温度影响相对不大.氧气体积分数和加热速率降低抑制了多元醇的分解,而多元醇是聚氨酯软泡维持阴燃或向明火转化的主要物质及能量来源.     

热蠕变性对除尘滤袋PTFE缝线强力的影响

缝线是影响除尘滤袋寿命及可靠性的重要因素之一,缝线在长期热烟气作用下失效的案例愈来愈引起业界的关注。通过热态拉伸试验研究了热蠕变性对袋式除尘器滤袋用PTFE缝线强力的影响。在持续高温下对PTFE缝线进行拉伸试验,结果表明:PTFE缝线的拉伸断裂强力随温度升高而大幅下降,试验温度在250℃以上时,其拉伸最大载荷仅1~3 N(线密度1 200~1 250 den);PTFE缝线的拉伸断裂伸长率随温度升高呈现先上升后下降的趋势,在120℃左右达到最大值;高温环境对PTFE缝线的使用寿命有较大影响,缝线能在软化后受到外力作用而断裂失效,在实际工业生产中应给予关注。     

煤体电荷感应信号评价冲击危险性试验研究

为完善冲击地压矿井的冲击危险性评价方法,提高冲击危险性预测的准确率,应用自主研制的煤岩电荷监测系统,选择典型冲击地压矿井的煤样,开展了煤体单轴压缩冲击危险性测试与电荷感应监测试验研究。基于冲击地压扰动响应失稳理论,将应变软化阶段产生的电荷信号变化作为预测冲击地压发生的前兆信息,得到了煤体冲击危险性指标的临界软化系数Kρ、临界应力系数Kp及其冲击危险的等级分类标准,分析了煤体电荷感应信号的电荷事件数CSJ和电荷事件的平均幅值CFZ参量与冲击危险性指标Kρ和Kp之间的量化关系。结果表明:煤样破裂应力峰后,冲击倾向性K与电荷事件数CSJ呈指数递减关系,与CFZ呈指数递增关系;随着Kρ或Kp的增大,煤样应力峰后CSJ呈幂函数关系递增,应力峰后电荷平均幅值CFZ呈一次函数关系递减,以此可预测煤体的冲击危险程度,最后得到了河南某矿煤层冲击危险性的应力峰后冲击危险等级的CSJ和CFZ判据与划分标准。煤体冲击危险性电荷感应信号评价方法为冲击地压矿井冲击危险性评价提供了一种新的方向,对现场煤层冲击危险性评价具有指导作用,但也还需要开展大量现场试验对其进行不断修正和完善。     

横采内排追踪压帮高度对端帮稳定性影响研究

为揭示横采内排追踪条件下压帮至不同高度时端帮稳定性变化规律及力学成因机制,明确端帮的滑坡模式与滑坡机理,以平庄西露天煤矿端帮边坡为工程背景,应用有限差分软件FLAC3D,基于强度折减理论,对压帮不同高度时的端帮稳定性进行了三维数值模拟。结果表明:平庄西露天煤矿端帮滑坡模式为以椭球面为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动;滑坡的力学成因机制类型为牵引式;横采内排追踪压帮高度至少为81 m端帮才能满足安全储备系数的要求;端帮稳定性系数Fs随压帮高度增大呈线性增大。     

风帘长度对采空区瓦斯体积分数及自燃“三带”分布的影响

采用Fluent软件,对工作面进风侧无风帘、风帘长度20 m、30m、40m四种情况下的采空区流场进行了数值模拟,分析了不同风帘长度下采空区瓦斯和自燃“三带”的分布情况.结果表明:随风帘长度增加,采空区瓦斯爆炸范围虽变化不明显,但距工作面越来越近;采空区自燃带逐渐向工作面靠近,能使窒息带在采空区走向方向上变宽,覆盖原本位于采空区自燃带中后部(靠近窒息带)的高温点,降低采空区自燃发火的危险性.     

基于QSPR方法的烃类物质苯胺点预测

烃类物质在石油工业中有着非常广泛的应用.在石油工业中常用苯胺点来衡量有机溶剂的溶解性能.基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,根据分子结构计算反映分子结构信息的结构参数,应用遗传函数算法从大量结构参数中优化筛选出与烃类物质苯胺点最为密切相关的结构参数作为表征相应化合物结构特征的分子描述符,采用多元线性回归方法对分子描述符与苯胺点之间的定量函数关系进行关联,建立了预测烃类物质苯胺点的理论模型.最后,对模型进行了内部及外部验证来检验模型的可靠性.在此基础上,对所建立的预测模型进行机理解释,分析了影响烃类物质苯胺点的主要结构因素及其影响规律.研究表明,所建模型具有较高的稳定性和预测能力.