同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 既有空间结构位形推算的空间系统抽样方法

    杨旭;罗永峰;刘俊;栗云松;

    对于既有空间结构整体位形推算问题,根据不同节点位置偏差的相关性,提出了空间系统抽样方法及基于空间系统抽样的统计推断方法.基于现有关于空间结构节点位置偏差的研究,结合空间抽样理论,针对既有空间结构现场检测的抽样方法,提出抽样分布模式选取原则与最小样本容量的计算公式;以节点偏差的相关系数矩阵为基础,引入基于正态总体的非独立样本的假设检验理论,通过统计推断建立既有结构精度先验的半实测半概率模型.对一单层5环K6型网壳结构试验模型,采用多种数值建模方法建立计算模型,并进行整体稳定极限承载力对比分析,验证了基于空间系统抽样方法构建的数值模型更接近实际结构.

    2019年05期 v.47 593-599页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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  • 装配式混凝土框架顶层端节点抗震性能试验

    赵勇;李永波;毕琼;邓世斌;

    进行了5个配置500 MPa级纵筋框架顶层端节点试件的低周反复加载试验,研究了采用两种新型构造的装配整体式混凝土框架顶层端节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和位移延性等抗震性能及承载力,并提出了柱端无上伸节点的斜截面受弯承载力计算方法.结果表明:装配式试件均发生了梁端受弯破坏,且集中在梁端结合面较小范围内,但梁水平叠合面未见开裂;装配式试件的滞回曲线相对现浇试件更为饱满,其位移延性和耗能能力均优于现浇试件;装配式试件的位移延性系数为2.54~3.66,极限位移角为1/29~1/26,且柱端无上伸试件的延性略优于柱端上伸试件;装配式试件的极限承载力比现浇试件平均约低10%,但其极限承载力计算值与试验值之比平均为0.62~0.71,仍具有较高的安全储备.

    2019年05期 v.47 600-608页 [查看摘要][在线阅读][下载 2955K]
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  • 改性纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能

    尹世平;李耀;刘鸣;杨扬;

    为研究掺入聚乙烯醇(PVA)纤维的纤维编织网增强混凝土(TRC)对加固钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,共制作了7根钢筋混凝土柱.其中,1根为对比柱,4根方形柱,1根圆柱,1根矩形柱.除对比柱外,其余6根钢筋混凝土柱均采用TRC加固.通过对7根试件进行低周往复加载试验,分析了不同PVA纤维掺量和截面形式下各试件的抗震性能指标.结果表明:TRC能够有效约束RC柱核心混凝土,掺入一定体积掺量的PVA纤维后,TRC的限裂效果进一步增强,提高了加固柱的开裂荷载和峰值荷载;PVA纤维体积掺量在0.5%以内时,加固柱的延性得到改善,刚度退化速率减慢,耗能能力增强,但随着体积掺量继续增大,延性和耗能能力均有所降低,刚度退化速率增大;TRC加固圆柱的承载能力较低,但延性、刚度退化以及耗能能力均优于其他两种截面形式的TRC加固柱.PVA纤维体积掺量在0.5%以内较为合理,且TRC加固后圆柱的抗震性能更好.

    2019年05期 v.47 609-616+626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1814K]
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  • 中央稳定板对分体箱梁桥梁的涡振控制

    程怡;周锐;杨詠昕;葛耀君;

    以一座分体箱梁桥梁为背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和节段模型风洞试验,分别对上、下中央稳定板作用于分体箱梁的涡振控制效果展开研究.发现随着中央稳定板高度的增加,竖向涡振性能都是先变好再变差,分别在0.4倍梁高上稳定板时和0.2倍梁高下稳定板时竖向涡振振幅最小;增设上稳定板时加大了扭转涡振振幅,而下稳定板明显减小了扭转涡振振幅.CFD模拟的涡度场和压强场对比还表明,中央稳定板改变了槽中漩涡的运动方式和下风侧两端上下表面的压强,从而明显改变了竖向涡振的振幅.综合结果发现,0.2倍梁高下稳定板的涡振控制效果最好,而0.8倍梁高上稳定板的涡振控制效果最不利.

    2019年05期 v.47 617-626页 [查看摘要][在线阅读][下载 4851K]
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  • 上海冻融淤泥质软黏土孔隙结构特征分形研究

    唐益群;严婧婧;

    对上海第④土层淤泥质软黏土进行了冻融试验、压汞试验和渗透性试验,并结合分形理论,确定了冻融对土壤孔隙结构的影响.根据分形计算,将上海软黏土中的孔隙分为3类.结果表明,在冻融过程中,中孔和大孔的总分形维数和表面分形维数随渗透系数的增加而增大.最后,提出了由小孔隙和中、大孔隙组成的渗透系数与孔隙结构参数之间的关系,小孔隙的渗透系数比中、大孔隙低几个数量级.

    2019年05期 v.47 627-633页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K]
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  • 两种K_0固结土样的强度比及其各向异性

    高彦斌;

    K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.

    2019年05期 v.47 634-639页 [查看摘要][在线阅读][下载 230K]
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  • 基于分段线性化模型的一维流变固结分析

    刘忠玉;张家超;夏洋洋;朱新牧;

    为进一步认识饱和软黏土的黏滞效应对其一维固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型来描述其变形的弹黏塑性,从而改进了一维分段线性化(CS2)固结模型.通过与已有研究成果的对比,证明了UH本构模型以及修正后CS2模型的有效性.在此基础上,探讨UH本构模型参数对固结进程的影响.数值分析表明,饱和软黏土的黏滞效应使得靠近不排水面处的土体在加载初期出现了超孔隙水压力升高的现象,随后减缓了加载中后期地基超孔隙水压力的整体消散,增大了地基的沉降量.同时,随着回弹指数和初始超固结参数的增大,上述流变固结特性更加明显.

    2019年05期 v.47 640-647页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

    匡翠萍;董博灵;谢华浪;刘建涛;

    针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.

    2019年05期 v.47 648-654页 [查看摘要][在线阅读][下载 3843K]
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交通运输工程

  • 高速铁路网络复杂特性及其传播动力学研究

    叶玉玲;李文卿;张俊;

    结合高速铁路网络的拓扑结构分析,建立了基于传播动力学理论的模型,研究突发事件在网络上的传播扩散规律及其传播过程.运用复杂网络理论分别构建了我国高速铁路物理网络和运输网络两个网络模型,并计算复杂网络条件下的相关统计特性指标,从而判断高速铁路网络的类别和性质;同时基于高铁网络性质,建立了突发事件下列车晚点在网络上的传播动力学模型,分析不同参数取值情况下的晚点传播扩散过程,并提出控制突发事件下列车晚点在网络中传播蔓延的措施和策略.

    2019年05期 v.47 655-662页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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  • 重载铁路钢轨磨耗状态下的轮轨法向接触特性

    许玉德;严道斌;孙小辉;唐永康;

    基于三维弹性体滚动接触理论,对法向接触问题最小余能方程的影响系数和法向间隙进行修正,使其更适用于非平面接触问题的求解.以某重载铁路通过总重达100 Mt的CHN75型面磨耗钢轨为对象,车轮选取LMA系列原始型面,利用修正后的接触模型,研究在30 t轴重作用下的轮轨法向接触特性.结果表明:轮对横移量对轮轨接触特性影响较大,横移量在+12~+14 mm轮轨接触状态变化显著;其中,横移量在+12.9~+13.2 mm时出现两点接触,横移量增大至+14 mm时出现车轮轮缘和钢轨轨距角的接触.

    2019年05期 v.47 663-667+680页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K]
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  • 基于集料特性的沥青混合料长期抗滑性能衰减模型

    丛林;谭乐;吴敏;陈芳;

    为预测沥青混合料长期抗滑性能,采用小型加速加载试验仪对辉绿岩、玄武岩和石灰岩的3种GAC-13C沥青混合料进行长期抗滑性能衰减试验,进而对集料特性与长期抗滑性能进行灰关联分析,建立了基于集料特性的长期抗滑性能衰减模型.试验结果表明,GAC-13C沥青混合料的长期抗滑性能衰减速率逐渐减小直至趋于稳定;磨光值是长期抗滑指标的初始值和最终值的主要影响因素,压碎值是衰减速率的主要影响因素.

    2019年05期 v.47 668-672页 [查看摘要][在线阅读][下载 157K]
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  • 砂卵石地层土压平衡盾构施工渣土改良试验

    张润来;宫全美;周顺华;钟毅;

    砂卵石地层土压平衡盾构施工时需进行渣土改良,提高渣土的流塑性.针对成都砂卵石地层采用泡沫、膨润土和聚合物进行改良,进行室内塌落度试验、搅拌试验和泥浆黏度试验来确定配比.研究结果表明,钠基膨润土比钙基膨润土具有更好的膨化能力,且不发生分层,更适用于渣土改良.案例中膨润土单独改良的合理配比为泥浆质量分数14.3%,注入量体积比20%.泡沫改良时注入率受渣土含水率影响较大,土体含水率越大,泡沫最佳注入率越小.泡沫加膨润土共同改良比两者单独改良效果要好,选择泡剂质量分数为3%、泥浆质量分数为14.3%,添加量在某一个范围,有多种组合都可以满足要求;当泥浆注入量体积比为12%时,泡沫最优注入量体积比为15%~20%;当泥浆注入量体积比为6%,泡沫最优注入量体积比为30%~35%.当地下水丰富时,需要添加聚合物;正常情况下也可降低膨润土泥浆浓度,添加聚合物,来节省膨润土用量,从而降低工程成本.

    2019年05期 v.47 673-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 1818K]
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环境科学与工程

  • 基于自编码网络的空气污染物浓度预测

    秦东明;丁志军;金玉鹏;赵勤;

    深度学习为城市空气污染物浓度预测提供了更为强大的数据拟合能力,为空气污染预测提供全新的智能计算方法.为此,提出了一个基于自编码神经网络的污染物浓度预测模型AEPP(auto-encoder-based pollutant prediction).该模型包括编码器和解码器两个部分.其中,编码器用于提取出时间序列污染物浓度数据分布特征,即语境向量;解码器利用提取的特征预测未知时间内污染物浓度数据.模型中编码器和解码器采用多层LSTM(long short-term memory)模型结构,实现长时间依赖预测目标.实验表明,提出的模型可以提高对污染物浓度的预测水平.

    2019年05期 v.47 681-687页 [查看摘要][在线阅读][下载 637K]
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  • 生物炭改性高庙子膨润土对铕(Ⅲ)的吸附特性

    陈永贵;陈妮莉;乌东北;叶为民;

    针对作为我国核废料处置库缓冲/回填材料——高庙子(GMZ)膨润土——在长期运营条件下的缓冲性能衰减问题,利用梧桐叶为碳源制备生物炭改性GMZ膨润土,通过微观表征和批次吸附试验,研究了其结构和对Eu(Ⅲ)的吸附性能,进一步探讨了复合材料的作用机理.结果表明,生物炭改性GMZ膨润土中的官能团出现次甲基(—CH),说明有机官能团嫁接成功,层间距进一步增大,蒙脱石表面的细小颗粒在改性后变大.在吸附性能方面,随着固液比和接触时间的增加,吸附率提高;随着pH值、离子强度的增加,吸附率降低;生物炭改性GMZ膨润土对Eu(Ⅲ)的吸附等温线符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为32.36 mg·g~(-1).

    2019年05期 v.47 688-694+713页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
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机械、车辆与能源工程

  • 四驱混合动力轿车转弯工况路径跟踪控制

    赵治国;周良杰;王凯;

    针对四驱混合动力轿车,提出一种转弯工况下集成横向与纵向运动控制功能的路径跟踪控制策略.在建立车辆动力学与动力系统模型的基础上,设计了基于轨迹跟踪误差的驾驶员预瞄转向模型;采用模糊控制器确定了期望车速,对转矩分配问题进行优化研究;设计了车速与轨迹跟踪模型预测控制器;搭建了CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真模型与自动驾驶模拟驾驶器,对控制策略进行了离线仿真和硬件在环仿真试验.研究结果表明,车辆转弯过程中路径及车速跟踪效果良好,满足转弯工况路径跟踪需求.

    2019年05期 v.47 695-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 993K]
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  • 制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

    孟德建;张彬;徐杰;张立军;

    在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.

    2019年05期 v.47 704-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 2043K]
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  • 基于二氧化碳红外热成像的火焰起升高度分析

    胡宗杰;张骏捷;龚慧峰;李理光;

    基于CO_2红外热成像方法拍摄了可控活化热氛围下的正庚烷液滴群预混射流火焰,测量了火焰起升高度,研究了热氛围协流温度、液滴群预混当量比、液滴群射流速度3个因素对起升高度的影响规律.结果表明:射流火焰起升高度主要受到化学着火延迟期控制,起升高度随着协流温度的升高而降低,但当协流温度足够高时,起升高度几乎不再变化;当量比增大会使物理着火延迟期缩短,从而使火焰起升高度降低;在相同的当量比下,如果协流温度较低,射流出口速度增加会提高火焰起升高度,而当协流温度高于某临界温度后,加大射流出口速度却会降低火焰起升高度.

    2019年05期 v.47 714-719页 [查看摘要][在线阅读][下载 1026K]
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数理科学与化学

  • 保持量子态凸组合的Tsallis的映射

    劳毅慧;杨君齐;

    设H_m是维数为m的复希尔伯特空间,S(H_m?H_n)为复双体希尔伯特空间H_m?H_n上的量子态的全体,S_(sep)(H_m?H_n)为其中可分量子态构成的凸集.映射φ:S(H_m?H_n)→S(H_m?H_n)是满射,且φ(S_(sep)(H_m?H_n))=S_(sep)(H_m?H_n).若对于某个r∈R~+\1},满射φ保持量子态凸组合的Tsallis熵S~r(tρ+(1-t)σ)=S~r(tφ(ρ)+(1-t)φ(σ))对于任意的ρ、σ∈S(H_m?H_n)和任意的t∈[0,1]成立;那么在H_m、H_n上分别存在酉算子U_m、V_n,使得φ(ρ)=(U_m?V_n)ρ(U_m?V_n)~*对于任意的ρ∈S_(sep)(H_m?H_n)成立.

    2019年05期 v.47 720-722页 [查看摘要][在线阅读][下载 130K]
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经济与管理科学

  • 物料供给不确定环境下的飞机移动生产线动态调度方法

    陆志强;胡鑫铭;朱宏伟;

    飞机装配所需的物料种类复杂且数量巨大,其准时供给往往存在较大的不确定性.为了有效解决物料供给不确定环境下的飞机移动生产线动态调度问题,将机器学习中的支持向量数据描述技术(SVDD)与传统的调度方法相结合,提出了基于SVDD的动态调度算法.通过软件CPLEX和元启发式算法求解不同物料供给延期情形下的调度模型,并将得到的优化结果作为样本对SVDD分类模型进行离线训练.在实时调度阶段,根据SVDD模型实现作业的提前、延期或准时执行的分类.基于该分类结果,利用局部前瞻搜索算法进一步对提前和延期作业的具体开始执行时间做出决策.数值实验结果证明了所提出的算法在响应速度和求解效果上均能满足实际飞机移动生产线动态调度的需求.

    2019年05期 v.47 723-730+738页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K]
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  • 基于失效模式与后果分析的混合燃料发动机风险分析

    尤建新;郭仁祝;杨迷影;

    针对发动机在使用混合燃料过程中存在的潜在失效模式和故障风险,尝试以改进失效模式与后果分析(FMEA)模型展开风险分析.基于模糊集理论、灰色关联分析和决策试验与评价实验室方法构建改进FMEA模型,将专家定性评价转化为定量指标并进行风险优先值(RPN)、关联度和原因度的计算.将计算结果进行风险排序和比较,由此揭示了使用混合燃料的发动机的风险排序,进而对潜在的失效模式提出风险控制建议.

    2019年05期 v.47 731-738页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、材料科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请

    2019年05期 v.47 739页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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