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

  • 基于操作的钢结构节点参数化建模系统研发

    满延磊;吴杰;张其林;朱燕新;

    为改变当前主流的基于约束的参数化建模方式复杂、建模效率低下、用户很难掌握的情况,从操作记录出发设计了一套基于操作的钢结构参数化节点制作系统,讨论了基于操作的参数化建模与基于约束的参数化建模在建模方式、系统开发、底层逻辑等方面的区别,介绍了操作实现的原理,研究了参数化节点中逻辑信息的写入,实现了利用工业基础类文件来储存参数化信息的方式.基于操作的参数化建模与非参数化建模在建模方式上基本一致,与基于约束的参数化建模相比提升了参数化建模效率、实现了参数化信息的共享、减少了相似节点的重复制作工作量.最后用实例验证了基于操作的参数化建模方式的优点.

    2019年09期 v.47 1225-1234页 [查看摘要][在线阅读][下载 3418K]
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  • 消能摇摆钢桁架-框架结构抗震性能

    张文津;李国强;孙飞飞;

    为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.

    2019年09期 v.47 1235-1243页 [查看摘要][在线阅读][下载 504K]
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  • 山区公路桥梁高性能板式减震橡胶支座振动台试验

    李涵;周应新;钱正富;袁万城;

    为探究高性能板式减震橡胶支座对山区常见不等墩高中小跨径连续梁桥的隔震效果,对一座采用该类隔震支座隔震的、桥墩刚度不等的两跨连续梁桥简化模型进行了纵桥向振动台试验.采用多烈度多设防水准的人工波、Northridge地震波作为激励,分析各类地震下隔震模型的支座变形表现及结构关键位置响应的变化规律.试验结果表明该类支座的隔震效果可使主梁加速度相比台面减少达58%,且其翘曲滚动变形足以适应结构在9度E2地震作用下的墩梁相对位移,震后还可回复,无残余位移,可以用于此类山区公路桥的隔震.

    2019年09期 v.47 1244-1251页 [查看摘要][在线阅读][下载 1182K]
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  • 直立式防浪墙对单坡斜坡堤越浪量分布的影响

    刘曙光;顾家悦;胡欣;鞠权赫;

    考虑到国内普遍带有防浪墙的斜坡堤在风暴潮下受到最大越浪量的破坏威胁,采用波浪水槽试验测定了破碎波情况下单坡带有直立式防浪墙上的单波越浪量,基于现有的单坡无防浪墙的越浪量分布计算公式,引入防浪墙影响因子,推导出单坡带有防浪墙的越浪量分布形状参数和越浪概率的计算公式.研究结果表明,越浪量分布形状参数、越浪概率都与相对出水高度、防浪墙相对高度有关.随着防浪墙相对高度的增大,形状参数呈指数增大趋势,而越浪概率呈指数减小趋势.研究结果可为海堤设计提供参考.

    2019年09期 v.47 1252-1259页 [查看摘要][在线阅读][下载 936K]
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  • 裂缝非贯通条件下混凝土结构中氯离子扩散解析

    李镜培;李亮;李林;谢峰;

    考虑混凝土裂缝的非贯通条件,根据裂缝深度将带裂缝混凝土结构分为裂缝区和无裂缝区.依据Fick第二定律,建立氯离子在带裂缝混凝土结构中的扩散方程,结合初始条件和边界条件,采用Laplace变换法得到带裂缝混凝土结构中氯离子扩散方程的解析解,并分析裂缝宽度和深度对氯离子分布规律及钢筋混凝土结构耐久寿命影响.结果表明,裂缝的深度越小、宽度越大,则裂缝非贯通条件下的氯离子浓度与裂缝贯通条件下的氯离子浓度差异越大.随着裂缝深度与保护层厚度之比d_(cr)/d_c增大,钢筋混凝土结构耐久寿命呈现先减小后增大的变化趋势;当d_(cr)/d_c=1.0时,结构耐久寿命取得最小值;当d_(cr)/d_c>1.6时,结构耐久寿命可近似按裂缝贯通时的情况计算.

    2019年09期 v.47 1260-1267页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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  • 单向冻结条件下裂隙岩体冻胀特性试验

    夏才初;王岳嵩;吕志涛;董一鹤;

    单向冻结条件下寒区隧道围岩不均匀冻胀性是产生隧道冻胀力的主要原因之一.为研究寒区隧道含裂隙围岩不均匀冻胀特性,进行了单向冻结条件下裂隙岩体的冻胀试验,分析了裂隙岩体在单向冻结时的冻结过程及变形规律.试验表明,裂隙处冻胀与岩石自身冻胀存在明显差异,裂隙岩体在冻胀过程中表现出明显的不均匀冻胀特性.在裂隙较深的工况下,随裂隙宽度的增加,裂隙法向的线冻胀率增加.对于含裂隙饱和砂岩,岩石自身线冻胀率随冻结温度的降低明显增大,而裂隙法向的线冻胀率明显减小.凝灰岩孔隙率较小,岩体的冻胀变形以裂隙处的冻胀变形为主,岩石自身在低温条件下表现为冷缩.根据试验结果,在岩体不均匀冻胀系数中考虑了裂隙的影响,计算了含裂隙饱和砂岩的不均匀冻胀系数.裂隙平行于温度梯度方向时,随裂隙宽度的增加,含裂隙饱和砂岩的不均匀冻胀系数有所减小.随温度梯度的增加,含裂隙饱和砂岩的不均匀冻胀系数增加,且增幅相比岩石不均匀冻胀系数明显增大.试验初步反映了裂隙岩体的不均匀冻胀特性,为寒区隧道裂隙岩体冻胀变形计算提供了试验依据.

    2019年09期 v.47 1268-1276页 [查看摘要][在线阅读][下载 905K]
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  • 基于计算机视觉的混凝土裂缝识别

    周颖;刘彤;

    为降低对结构表面进行裂缝识别的经济和时间成本,而采用计算机视觉技术、使用消费级照相机对裂缝图片进行处理,识别裂缝区域和测量裂缝宽度,包括图像模糊、图像增强、形态学运算、图像畸变校准、连通域标记、孤立点消除、裂缝碎片拼接等.对提取出的裂缝区域,统计裂缝发展方向,计算其对应的裂缝长度及宽度.通过钢筋混凝土梁静力加载试验,对梁表面裂缝进行拍摄,在实验室条件下得知裂缝宽度误差在0.1 mm左右.

    2019年09期 v.47 1277-1285页 [查看摘要][在线阅读][下载 2496K]
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  • 基于事故率的城市供水管网全寿命运行可靠性

    刘威;宋朝阳;

    利用不同管材的事故率模型、不同事故的模拟模型和基于Langelier的管道粗糙度时变模型建立了城市供水管网全寿命运行可靠性分析方法.通过敏感性分析,建议了模型中关键参数的取值.对某市供水管网进行了50年的运行可靠性模拟,根据分析结果指出了薄弱区域,并给出了管网改造措施.

    2019年09期 v.47 1286-1293页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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交通运输工程

  • 城市快速路建设时机的决策模型与准则

    袁胜强;曾小清;张伟略;盖松雪;

    提出了城市快速路建设时机包括首条快速路建设启动时机和快速路网建设时序安排两方面,指出城市快速路建设时机存在缺少科学决策依据的问题.在总结国内典型城市快速路建设时机安排经验的基础上,分析了城市首条快速路建设启动时机的影响因素,提出了基于经济总量、人口规模、城市面积、机动车保有量等指标的启动时机因素模型和相应决策准则;分析了快速路网建设时序安排的影响因素,将各影响因素标度量化后,建立了基于土地开发(更新)、功能影响、交通需求、工程实施条件、建设资金等指标的快速路网建设时序迫切度模型,并提出相应决策准则.最后,以嘉兴市为例说明模型和相应决策准则的应用.

    2019年09期 v.47 1294-1301页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K]
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  • 高速公路路面小修保养费用影响因素量化分析

    史小丽;李玉环;张明;张平;

    为提高高速公路路面小修保养费用决策水平,采用阶层回归分析方法,进行小修保养费用影响因素量化研究.通过定性分析将影响因素界定为地区因素、通车年限、特大桥梁比例、长与特长隧道比例和交通因素,其中交通因素分为5种情况;通过对变量进行预处理,基于16条高速公路的历史数据进行量化研究.结果表明,在控制地区变量的条件下,各区组对模型的整体解释力均较显著,其中通车年限的增量解释力和在各区组的统计意义最为显著;同等条件下特大桥比例的标准化回归系数(β系数)远大于长与特长隧道比例的β系数,AADT(annual average daily traffic)和重车流量区组的β系数较其他交通因素区组的数值大.因此,路面资产小修保养费用受到地区因素、通车年限、大于1 000 m的桥梁比例、AADT和重车流量的影响.

    2019年09期 v.47 1302-1309页 [查看摘要][在线阅读][下载 234K]
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  • 基于防护速度的高速磁浮辅助停车区设置

    虞翊;姜西;林辉;赵华华;

    为了在满足高速磁浮列车安全连续运行需求的前提下节约建设成本,提出了一种基于速度防护曲线的辅助停车区设置算法.在此基础上给出了一种基于基准运行速度曲线的辅助停车区算法,同时能满足多目标速度曲线并存的线路上列车安全连续运行的要求.考虑了列车运行控制系统安全性的要求,给出了工程应用中相应的辅助停车区调整方法,并在一定工况条件下进行了仿真计算,结果表明该辅助停车区算法能在一定程度上降低高速磁浮交通系统的建设成本.

    2019年09期 v.47 1310-1316页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]
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机械、车辆与能源工程

  • 转向架系统簧上质量的物理参数识别

    陈江雪;周劲松;宫岛;

    提出了基于质量感应法、状态空间理论和模态空间理论的3种转向架系统簧上质量物理参数识别方法,设计了用于物理参数识别的定向激励测试工况,并通过仿真试验对以上参数识别方法进行验证及对比分析.结果表明,当采用质量感应法、状态空间理论和模态空间理论时,附加质量大小分别选取为系统质量的8%、17%和7%时识别精度较高;总体来看,模态空间理论的识别精度最高,状态空间理论次之,质量感应法最低;就质量参数、惯量参数、一系垂向刚度及阻尼参数识别而言,可以不考虑转向架簧上质量质心与一系悬挂下作用点位置高度差的影响;在高度差较小时,也可忽略其对结构参数识别精度的影响.

    2019年09期 v.47 1317-1325页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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  • 普速铁路直线钢轨轨距角接触问题分析及治理

    王军平;沈钢;丁军君;蒋俊;

    基于现场观测和相关动力学仿真分析结果对普速铁路直线钢轨轨距角接触问题进行了分析.基于个性化钢轨廓形打磨技术提出了解决方案,并对实施效果进行了跟踪观测.结果表明,左右车轮非对称磨耗引起的横移量和受力状态、钢轨廓形内侧偏低导致的自对中能力不足分别是车轮和钢轨廓形角度易导致轨距角接触的主要原因.由于普速铁路货车车轮状态不尽理想,因此通过钢轨廓形打磨只能减小接触的概率,较难完全根除.将钢轨廓形与实测车轮的接触位置分布情况预测作为钢轨打磨目标廓形设计结果校核条件之一时可有效优化轮轨接触位置,进而缓解轨距角接触问题.

    2019年09期 v.47 1326-1333页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K]
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  • 地铁普通扣件钢轨波磨特性

    雷震宇;王志强;李莉;耿传智;

    通过分析上海某地铁线路上普通扣件轨道区段钢轨波磨实测数据,得到该区段波磨的典型通过频率.然后建立三维实体有限元模型并进行模态分析,发现实测波磨的典型通过频率均与轨道结构某几阶弯曲振型的频率相接近.最后基于摩擦功理论,建立磨耗计算模型并进行仿真计算,对波磨频率特征及发展特性进行分析研究.结果表明普通扣件轨道低频处峰值较大,而且不同车速下峰值频率基本吻合.结合磨耗叠加图及1/3倍频程等级图,可得相同速度下,随着叠加次数的增加,波磨波峰、波谷叠加位置相同,特征频率相同;不同速度下,波磨的特征频率并未随速度的改变而发生改变,体现了波磨固定位置和固定频率的特性.在车速80km·h~(-1)和60 km·h~(-1)下,波磨在40 Hz、80 Hz频带内发生的可能性较大;而在车速40 km·h~(-1)下,轨道上主要表现为均匀磨耗.同时车速对波磨的增长有一定影响,速度越大,总体磨耗量越大;但磨耗的发展速度并不完全随车速的增大而增大.

    2019年09期 v.47 1334-1340页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
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  • 基于轮轨接触特征的转辙器区钢轨廓形设计

    陈迪来;沈钢;毛鑫;

    针对道岔转辙器区钢轨容易出现伤损及寿命短等问题,根据轮轨接触理论,提出了以滚动圆半径差函数和轮轨间接触点均匀分布为主要的设计目标,以轮轨接触点的位置为边界条件,利用欧拉积分方法求解微分方程,从而获得钢轨打磨的目标廓形的方法,并编制了相应的计算程序,进行了实例验证.结果表明,优化后的钢轨与车轮有更合理的匹配性,改善了车辆通过道岔时的动力学性能,减小了轮轨间的接触应力,使得接触分布和磨耗更加均匀,从而能延长钢轨使用寿命.

    2019年09期 v.47 1341-1349页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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数理科学与化学

  • 半有限von Neumann代数上的逼近2局部导子

    赵兴鹏;方小春;杨冰;

    在逼近局部导子和2-局部导子的基础上,给出了von Neumann代数上逼近2-局部导子的定义.研究了半有限von Neumann代数上的逼近2-局部导子.设M是一个von Neumann代数,Δ:M→M是一个逼近2-局部导子.证明Δ具有齐次性并且满足对于任意的x∈M有Δ(x~2)=Δ(x)x+xΔ(x).若M是具有半有限迹τ的von Neumann代数,给出了M到其自身的逼近2-局部导子Δ具有可加性的一个充分条件,即Δ满足Δ(M_τ)?M_τ,其中M_τ={x∈M:τ(|x|)<∞}.从而由2-torsion free半素环R到R自身的Jordon导子是一个导子得知,具有半有限迹τ的von Neumann代数M到其自身的逼近2-局部导子Δ若满足Δ(M_τ)?M_τ,其中M_τ={x∈M:τ(|x|)<∞},则Δ是一个导子.

    2019年09期 v.47 1350-1354页 [查看摘要][在线阅读][下载 156K]
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  • 圈与K_4的临界完全图Ramsey数

    李燕;李雨生;王烨;

    对给定的2个图G和H,Ramsey数r(G,H)是最小的正整数r,使得对完全图Kr的边任意红蓝着色或存在红色子图G、或存在蓝色子图H.临界完全图Ramsey数r_K(G,H)是最大的正整数n,使得图K_r-K_n的边任意红蓝着色或存在红色子图G或存在蓝色子图H.当正整数n≥5时,r_K(C_n,K_4)=n/2,C_n为n个点的圈.

    2019年09期 v.47 1355-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 145K]
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经济与管理科学

  • 基于改进质量功能展开的质量特性重要度确定

    宫华萍;尤建新;王岑岚;

    针对传统质量功能展开(QFD)质量屋构建过程存在语言评价信息模糊和不确定等问题,提出一种结合犹豫二元语义变量、层次分析法和逼近理想解排序多属性决策法的改进QFD模型,用以对产品质量特性的重要度级别进行确定.模型分为评价用户需求与质量特性的关系、确定用户需求的重要度权重、确定质量特性的重要度排序3个阶段,提高了质量特性重要度排序的准确性.最后以某企业一语言类数字学习系统的质量特性重要度确定为例,进行了模型应用和有效性验证,为以用户为中心的数字学习系统设计质量提升提供参考.

    2019年09期 v.47 1359-1368页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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  • 基于竞争力分析的快速公交系统服务优化

    李林波;吴兵;王艳丽;

    提升公交竞争力是公交可持续发展的关键,从行为视角对公交竞争力进行分析可以更好地契合出行者的需求,可以提出更加有效的改善目标.通过建立快速公交系统(BRT)竞争力模型,采用结构方程模型对竞争力进行解析,在乌鲁木齐现场数据调查的基础上进行模型求解.研究结果表明,乘客满意度是提升公交竞争力的关键,也是服务质量对BRT竞争力施加影响的中介变量,因此只有针对乘客需求的服务改善才是有效的,根据模型结果对BRT服务改善给出了相应的建议.

    2019年09期 v.47 1369-1374页 [查看摘要][在线阅读][下载 1018K]
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  • 含有多种最低利益保证的变额年金定价

    董冰;许威;

    我国人口老龄化速度加快,具有抗通胀、养老和投资功能的变额年金产品引起了人们的关注.对同时含有多种最低利益保证的变额年金定价进行研究.首先在跳扩散模型下,提出了柳树法定价变额年金的数值方法.同时考虑了返回初值型、Roll-up型和Ratchet型的最低利益保证.本文方法可以很容易推广到其他的随机过程,并且柳树构建过程和定价过程相互独立,在不同的风险资产价格过程下定价,无需额外的工作量,具有较高的通用性.相比于现有的方法,降低了计算维度,减少了计算时间.最后通过数值试验,与蒙特卡洛法进行对比,说明了本文方法的准确性、高效性.

    2019年09期 v.47 1375-1382页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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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。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站注册投稿(http://tjxb.cnjournals.cn),或登录同济大学官网→科学研究→学术期刊→同济大学学报(自然科学版)界面注册投稿,有关投稿要求及注意事项如下:

    2019年09期 v.47 1383页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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