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

  • 超高层结构基于刚重比敏感性的优化设计方法

    赵昕;蔡锦伦;秦朗;

    结构整体稳定是超高层建筑结构设计的基本要求。为控制超高层建筑结构的重力P-Δ效应(结构的水平变形引起的重力附加效应)不至于过大,提出一种基于刚重比敏感性的单驱动约束优化设计方法。刚重比,即结构的刚度和重力荷载之比,是影响重力P-Δ效应的重要参数。依据虚功原理和等增量分析方法,分别推导敏感性系数公式,并以两层平面框架为例计算其敏感性系数,从理论上说明了方法的可行性。将该优化方法用于建筑高度468 m的某超高层建筑,调整构件尺寸后共计节约成本939.1万元,从工程实践上说明了方法的可行性。研究表明,针对以刚重比为驱动约束的超高层建筑结构,该方法能合理地将材料分配到不同的构件组中,可实现经济有效的结构设计。

    2020年07期 v.48 929-936页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 新型装配式悬臂混凝土挡土墙承载性能试验

    刘曙光;方琦;钟桂辉;王军;

    为了探究叠合型挡土墙的合理性和叠合面的有效连接方式,提出了3种新型装配式悬臂混凝土挡土墙(键槽叠合型、桁架筋叠合型和螺旋筋叠合型),并针对3种新型挡土墙和两组对照挡土墙进行了静力加载试验。结果表明,3种新型挡土墙较现浇挡土墙的承载性能劣化程度有限(15%以内),叠合型挡土墙是装配式挡土墙的有效形式,具有良好的适用性与可行性。其中桁架筋叠合型的叠合面连接可靠,抗裂性能好,整体性强,具有更佳的承载性能,故桁架筋是提高叠合面连接性能的有效方式。

    2020年07期 v.48 937-944+952页 [查看摘要][在线阅读][下载 6059K]
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  • 圆锥(台)形人造山体地基竖向附加应力及沉降

    高彦斌;姚天骄;

    采用布辛涅斯克解,给出了圆锥形和圆台形荷载作用下地基中心竖向附加应力计算公式,发现竖向附加应力随深度衰减要远大于其他类型荷载下的结果;采用弹性有限元法,给出了圆锥形荷载作用下地基中任意位置的竖向附加应力系数图,解决了圆锥和圆台荷载下任意位置竖向附加应力以及地表沉降的计算问题。工程案例验证了采用该方法给出轴对称附加应力解的必要性;并通过一个算例分析了两个圆锥形山体作用下地基的竖向附加应力和地表沉降的相互影响规律。

    2020年07期 v.48 945-952页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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  • 斜桩加固下覆倾斜基底软土桩-网复合地基离心模型试验

    毕俊伟;高广运;张建经;

    通过2组相似比为1:100的土工离心模型试验,研究斜桩对既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基的加固效果。试验结果表明,采用斜桩加固既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基,可有效减小路堤顶面的工后位移(竖向、水平),控制路堤顶面两侧沉降差的发展;同时,斜桩加固能有效抑制既有复合地基中斜坡桩、摩擦桩的桩顶水平和竖向位移,防止土工格栅的破坏及复合地基非对称"盆状"沉降的产生和发展;此外,斜桩加固可显著减小既有复合地基中的水平向推力,提高地基刚度及稳定性。研究表明,斜桩是加固既有下覆倾斜基底软土桩-网复合地基的有效措施。

    2020年07期 v.48 953-961页 [查看摘要][在线阅读][下载 2344K]
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  • 数字孪生驱动的冬奥场馆消防安全动态疏散方法

    刘占省;张安山;王文思;王京京;

    提出了一种数字孪生驱动的消防疏散动态引导方法,解决了目前建筑物安全疏散表达方式以二维为主,疏散路径规划不能根据火灾的发展态势实时动态地进行,且不能考虑人员的位置因素等问题。该方法综合利用BIM(building information modeling)和物联网搭建面向疏散的数字孪生模型,并整合该模型中的空间、室内环境和人员位置信息,利用Dijkstra算法进行疏散路径规划。以2020年北京冬奥会雪车雪橇场馆中某建筑为例,该模型较好地实现了环境信息实时采集、室内布局三维可视、火灾警报、室内人员定位、疏散路径规划等功能。

    2020年07期 v.48 962-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 3628K]
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  • 三维探地雷达在城市市政管线渗漏探测中的应用

    胡群芳;郑泽昊;刘海;陈不了;

    以城市给排水管网基地测试管道为对象,针对一根埋深0.6 m,直径100 mm水管,通过现场实验探讨三维探地雷达(GPR)探测管线渗漏的可行性。实验中在渗漏点附近沿垂直于管线方向布设了31条平行测线,采集了C扫描雷达数据。对比渗漏前后的二维雷达剖面以及雷达数据三维偏移成像图可知,三维探地雷达可更加有效地探测和识别地下目标几何形态,判断由于地下水管渗漏形成的周围土壤浸润区的范围和大小,从而确定渗漏位置。

    2020年07期 v.48 972-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 7398K]
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交通运输工程

  • 实桥加载下钢桥面超高性能混凝土铺装力学响应

    叶奋;宋卿卿;

    为获取钢桥面超高性能混凝土铺装真实力学响应情况,对上海市同济路钢桥进行现场加载试验,分析铺装层在静载、动载以及运营期下的应变响应特征。结果表明,静载下铺装层最大拉应变在U型肋侧边上方铺装层顶,纵向距横隔板0.25 m处,方向为横向,值为25.1×10~(-6);动载下铺装层的动态响应特征与钢桥沥青铺装的特征不同,超高性能混凝土铺装仅拉应变随加载速度增加而减小,且应变动态响应曲线具有3种波形,并随速度增加呈现3类变化特征;运营期铺装层拉应变极值明显大于静载结果,但动态响应特征与动载结果一致。

    2020年07期 v.48 982-989页 [查看摘要][在线阅读][下载 2560K]
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  • 组合桥面板U肋螺栓接头疲劳受力性能

    贺欣怡;吴冲;曾明辉;邱文东;苏庆田;

    针对组合桥面板受力特点,采用一种宽口U肋,设计制作了1个足尺试件,通过疲劳加载试验检验U肋螺栓接头的受力性能,并通过有限元模型对接头受力进行了分析。试验结果显示,开裂源于母板栓孔边缘并最终裂透至手孔。有限元分析表明,母板的头排栓孔附近,距孔边缘约1/3孔径处应力集中明显,集中系数约为2.5;手孔形状、拼接板厚度及栓孔大小对母板栓孔应力集中影响很小;相较8 mm厚U肋的组合板或常规钢桥面板,该组合板的接头母板栓孔受力要大许多,但其疲劳强度也满足规范要求。

    2020年07期 v.48 990-997页 [查看摘要][在线阅读][下载 4544K]
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  • 紧急避撞路径规划及其跟踪驾驶员转向模型

    赵治国;胡昊锐;周良杰;王凯;冯建翔;

    针对紧急避撞工况,提出并设计了一种紧急避撞路径规划方法和路径跟踪反馈预瞄驾驶员模型。首先,提出了一种基于Sigmoid曲线与物理约束的避撞路径规划方法,并建立融合最优曲率预瞄与闭环反馈转向修正的驾驶员模型以对所规划路径实现快速和精确跟踪。之后,搭建了CarSim+Simulink离线联合仿真平台,对避撞路径规划和路径跟踪反馈预瞄驾驶员模型的有效性进行了验证。最后,基于自主改装的试验车辆,进行实车试验以验证所提出的路径规划方法及驾驶员模型的可行性与实时性。仿真及实车试验结果均表明,所规划的避撞路径和驾驶员模型可以控制车辆快速、安全地避让障碍物。

    2020年07期 v.48 998-1006页 [查看摘要][在线阅读][下载 2836K]
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  • 车辆振动特征与人体乘坐舒适性的关系

    陈长;梁远路;薛博阳;孙立军;

    车辆振动信息在时间和空间上具有多种分布特点时,传统的乘坐舒适性评价方法不能同时给出与人的真实舒适感一致的评价结果,为此提出局部冲击和人体感知窗口的概念以特征化振动信息,从而准确反映人体只对主要振动信息敏感和对振动之间的邻近性敏感。通过正交试验优化了基于特征振动信息构造的特征振动剂量值。在设计的试验场景中,特征振动剂量值与频率加权加速度均方根值、最大瞬时振动值和振动剂量值这三个指标相比,能得到与人的真实感受更为一致的结果。

    2020年07期 v.48 1007-1015页 [查看摘要][在线阅读][下载 3005K]
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  • 基于扩样技术和地理加权泊松回归模型的交通量估计

    荆毅;林航飞;

    提出了扩样和地理加权泊松回归(GWPR)相结合的方法来估计有限观测值下的路网流量。首先,采用基于空间相似性的扩样方法对不平衡的观测流量进行纠正;然后,考虑道路几何特征和建成环境等因素的影响,采用地理加权泊松模型估计车道的小时交通量。结果表明,与传统线性回归模型和原始样本下的地理加权泊松模型相比,组合模型具有最佳的估计性能。此外,自变量与交通量关系的局部空间异质性也得到了很好的捕捉。

    2020年07期 v.48 1016-1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 4585K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于视觉的六自由度机械臂运动学参数辨识

    陈启军;周自强;刘成菊;孙晓娴;张雪;

    提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位置误差的运动学参数辨识模型和单目视觉测量系统,简化了机器人的标定过程。最后,通过实验验证了方案的实用性和有效性。

    2020年07期 v.48 1023-1029页 [查看摘要][在线阅读][下载 1316K]
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  • 基于粒子群优化的混合动力汽车多目标能量管理策略

    耿文冉;楼狄明;张彤;

    为了同时实现降低整车能耗和控制电池电量的能量管理目标,针对某功率分流式混合动力汽车,提出了基于粒子群优化(PSO)的多目标能量管理策略。该策略采用双层结构,内层采用考虑模式切换的等效燃油消耗最少策略(ECMS)对工作模式和工作点进行优化,实现降低整车能耗的目标;外层采用PSO对等效因子进行迭代优化,实现电池电量的控制目标。通过基于实车控制策略的整车仿真模型对优化效果进行了验证,结果表明,PSO与ECMS相结合的能量管理策略可实现降低整车能耗与控制电池电量的双重目标。

    2020年07期 v.48 1030-1039页 [查看摘要][在线阅读][下载 2533K]
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  • 基于计算流体力学的循环圆设计参数对液力变矩器的性能影响预测

    吴光强;陈洁;

    为了提高改型设计效率,建立了液力变矩器参数化流道模型并进行三维流场仿真计算,与试验数据对比结果验证了参数化模型的可靠性。在此基础上,分别研究了相对截面积、扁平率、循环圆径向比和进出口半径等循环圆设计参数对液力变矩器性能的影响,并对比分析了各设计参数对液力性能的影响程度。结果表明,相对截面积对失速泵轮能容系数影响最大,但对失速变矩比和最大效率影响最小;扁平率、泵轮出口半径和导轮进出口半径对失速变矩比均有较大影响;而泵轮出口半径对最大效率影响最大。研究结果为液力变矩器的优化设计提供了理论参考。

    2020年07期 v.48 1040-1048页 [查看摘要][在线阅读][下载 3940K]
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海洋与地球科学

  • 实测地质剖面中地层真厚度计算公式的修正

    王兆国;鲁如魁;夏立元;

    地层真厚度列氏公式被广大地质工作者所接受和使用,但仍存在诸多问题。从实际情况出发推导了地层厚度计算公式、分析了地层厚度取值范围和角度误差影响、讨论了"0值"、"负值"、"负厚度"等问题,并以实例进行了验证,得到以下认识:①列氏公式只包含了两种野外实测情况,漏掉了一种野外实测情况,文中修正了地层厚度计算公式。②地层厚度F值范围为0~1,F值在三种野外测量情况下分别具有不同的变化特征,但均在地层倾向与测绳经过的地面坡向近垂直时取得最大值,均在地层倾向与测绳经过的地面坡向近平行时取得最小值。③真倾角、坡角、导线方位与地层走向之间锐夹角的误差影响在三种野外情况下分别具有不同的变化特征,但真倾角与坡角误差均在地层倾向与测绳经过的地面坡向近平行时对厚度计算影响最大,同时导线方位与地层走向锐夹角均在锐夹角小时对地层厚度影响大。④导线是平移导线时,地层厚度才为0;负厚度概念是在特殊的列氏改进公式中才具有意义,只表明导线由上层面到下层面;列式公式计算的负值是因为缺失一种野外实测情况造成的,负值不等于负厚度;修正的地层厚度公式计算值全为正值,符合客观实际,可结合构造分析用于计算地层总厚度。以上认识对于野外实测剖面选择、导线方位选择、室内地层厚度和总厚度计算具有指导作用,对于基于地层认识的科学研究和生产具有重要价值。

    2020年07期 v.48 1049-1059页 [查看摘要][在线阅读][下载 3819K]
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经济与管理科学

  • 关税影响下跨国供应链的订单分配决策

    周健;邹士鑫;解紫苏;

    以受到中美贸易战影响的某个处于跨国供应链中的美国企业为研究对象,为了降低美国对从中国进口的部分商品增加关税这一举措带来的负面影响,帮助该企业对增税之前全部由中国供应商制造的产品订单进行决策,决策内容包括增税后是否将中国订单转移至其他国家以及产品在美国销售时的零售价,基于每一种订单分配方案建立利润模型并进行求解计算,得出最优方案。分析结果表明,增加关税后处于跨国供应链中的中国与美国企业均受到了负面影响。另外,对若干影响决策结果的参数进行灵敏度分析,基于分析结果给出一些参考建议。

    2020年07期 v.48 1060-1067页 [查看摘要][在线阅读][下载 1080K]
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  • 多目标需求视角下的外汇储备资产配置策略优化

    杨君轩;阮青松;

    提出外汇储备资产应依次考虑交易性需求、预防性需求、金融风险防范需求、投机性需求。基于多目标规划模型研究3种不同情境下我国外汇储备最优规模与结构。模型能够优先满足高优先级需求并同时测算资产配置规模和比例。研究发现,规模方面,我国外汇储备的确存在"规模超配"问题,超配总量大致在1.3~2.0万亿美元之间,这主要是由2006年至2011年因交易性需求引发的"被动式"增长所致,2011年至今外汇储备规模变化比较合理;结构方面,我国外汇储备应以债券和美元资产为主,债券和美元资产比例均应保持在60%~70%左右,然而我国实际外汇储备与美元价格变化相关性过高,说明长期以来我国外汇管理当局可能高估了美元价格变化对外汇储备决策的影响。

    2020年07期 v.48 1068-1076页 [查看摘要][在线阅读][下载 2168K]
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  • 房地产项目产品线设计

    孔庆山;林自然;施建刚;

    在政府规制与项目约束下构建了房地产项目产品线设计的多目标规划模型,既包含容积率约束、建筑密度约束和政府限价约束,还包括时间约束、成本约束和资金约束,用以决策房地产项目的产品配比、定价以及推盘策略。根据模型的复杂性选择使用遗传算法计算得到近似最优解。最后通过一个房地产项目算例测试了该模型方法的实用性。

    2020年07期 v.48 1077-1082页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
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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:

    2020年07期 v.48 1083页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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