同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 混凝土疲劳理论研究进展

    王彦鹏;李杰;

    结合近50年来国内外的理论研究进展,梳理了4种混凝土疲劳问题的分析方法,归纳总结了各方法中具有代表性的研究成果,讨论了各方法的优缺点,指出了物理机制在进一步研究中的重要性。

    2021年05期 v.49 617-623页 [查看摘要][在线阅读][下载 1111K]
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  • 基于最优R-Vine Gaussian Copula模型的服役大跨桥梁主梁失效概率分析

    刘逸平;肖青凯;杨光红;刘月飞;樊学平;

    考虑到服役大跨桥梁主梁多个控制监测点失效模式的相关性,提出失效概率分析的最优regular-vine(R-vine)Gaussian copula信息融合新方法。利用极值应变信息,引入双变量pair-Gaussian-copula模型和最优R-vine模型,结合多个控制监测点的功能函数,进行失效模式相关性的最优Rvine Gaussian copula建模分析;融合一次二阶矩方法,进行失效模式相关的服役大跨桥梁主梁失效概率分析;通过在役桥梁监测数据对所提方法的合理性进行验证,并与其他分析方法进行比较。结果表明,考虑控制监测点失效模式相关性的大跨桥梁主梁失效概率分析的最优R-Vine Gaussian copula信息融合方法更为合理。

    2021年05期 v.49 624-633页 [查看摘要][在线阅读][下载 1355K]
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  • 大型桥梁施工风险动态评估

    施洲;纪锋;余万庆;韦庆冬;

    针对大型桥梁施工风险动态评估问题,采用结构-风险分解识别法完成风险元初步识别,引入决策与实验室方法识别动态评估风险元并构建风险元传递网,最后结合贝叶斯网络及Ge NIe软件对风险元传递网进行贝叶斯概率计算,并结合逆向推理和敏感性分析获得关键风险元及主要风险链。采用该方法开展五峰山长江大桥施工全过程风险动态评估。结果表明,全桥评估中共识别出234个动态评估风险元,辨析出104个关键风险元及相关主要风险链。计算出施工前及主梁完成后"高速铁路行车安全"风险概率值分别为0.065 2、0.009 1,对应的关键风险元为沉井不均匀沉降、主缆线形偏差等,主要风险链为:沉井不均匀沉降→锚体变位→锚固系统变位→主缆线形偏差→吊索不均匀变形→主梁线形变化→铁路桥面平顺性不足→高速铁路行车安全。

    2021年05期 v.49 634-642页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K]
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  • 随机波浪丁坝反射叠加形成的裂流实验

    王彦;邹志利;张振伟;刘忠波;房克照;

    为研究随机波浪遇丁坝反射形成的裂流的特征,进行了沙坝地形丁坝反射所形成的叠加波浪生成裂流的实验。研究结果表明,沿岸一致的沙坝地形使得所形成的裂流主要受控于沿岸周期性变化叠加波浪。裂流的驱动力主要取决于节腹点之间的平均水面沿岸压力梯度,而节腹点波高差异形成的沿岸辐射应力贡献很小,驱动力的量值与范围受到波浪周期的影响。裂流的位置和宽度完全受控于波浪节点,叠加波浪场在叠加区沿岸方向上形成交替出现的环流系统和大尺度涡,此环流系统由围绕波浪节点的离岸裂流、围绕波浪腹点的向岸流和由波腹点向波节点汇聚的沿岸方向的补偿流组成。

    2021年05期 v.49 643-651页 [查看摘要][在线阅读][下载 5704K]
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  • 超强台风山竹近地风场特性实测

    谢壮宁;段静;刘慕广;张丽;

    基于356 m高的深圳气象梯度塔(SZGMT)的实测风速时程数据,分析了超强台风山竹侵袭过程风场特性的竖向分布规律。结果表明,SZGMT上游地面的平均风速剖面指数为0.238,略高于建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的C类地貌的指数值;纵向湍流强度接近GB50009-2012 D类地貌的建议值,三向湍流强度比值较我国公路桥梁抗风设计指南的建议值小,并随高度的增加而增大;阵风因子和湍流强度呈高度线性相关,各向峰值因子的拟合结果接近2.5;纵向湍流积分尺度略大于日本规范AIJ 2004和美国规范ASCE7-2010的建议值;实测纵向风速谱和Von Karman谱具有较好的一致性。

    2021年05期 v.49 652-660页 [查看摘要][在线阅读][下载 3112K]
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交通运输工程

  • 基于数据驱动的城市地下快速路跟驰行为模型构建

    张兰芳;朱佩玄;杨旻皓;王淑丽;史进;

    为了揭示地下快速路交通流的运行特性,利用驾驶模拟器获得的高精度车辆轨迹数据,针对地下快速路提出一种基于数据驱动方法的车辆跟驰模型,并对该模型进行了标定与验证。首先,根据上海市北横通道东段场景模型进行驾驶模拟实验以获取车辆跟驰数据;其次,选择了采用支持向量回归(SVR)方法建立车辆跟驰模型,对模型改进并引入了驾驶行为约束条件;最后,利用实验数据对改进过的SVR车辆跟驰模型进行了标定与验证。结果表明,考虑驾驶行为约束的支持向量回归车辆跟驰模型能很好地描述地下快速路中的车辆跟驰行为;该模型具有一定的可移植性,在其他地下快速路上也有较高的精度。建立的车辆跟驰模型可以量化地分析地下快速路中跟驰车辆间的相互作用,为进行交通仿真和风险研究提供基础。

    2021年05期 v.49 661-669页 [查看摘要][在线阅读][下载 1304K]
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  • 基于拉拔实验的多种改性剂对沥青黏附与自愈合性能的影响

    黄卫东;周璐;吕泉;关维阳;

    利用沥青拉拔实验评价了5种工程中常用的改性剂对沥青黏附与自愈合性能的作用,并探究了不同掺量的影响。此外,对不同种类的沥青对应的混合料试件进行了引入间歇愈合时间的四点小梁疲劳实验,并将沥青的拉拔自愈合与沥青混合料疲劳自愈合结果进行相关性分析。结果表明,线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、高密度聚乙烯、胶粉对沥青的黏附性能均有不利影响,而岩沥青能够显著提升沥青的黏附强度。高密度聚乙烯、橡胶颗粒及较低掺量(质量分数≤12.0%)的岩沥青能够改善沥青的自愈合能力。此外,四点小梁疲劳-愈合实验表明,沥青黏附与自愈合性能与对应混合料的疲劳自愈合性能之间存在强相关性,验证了拉拔实验在评价沥青材料愈合性能方面的准确性。

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  • 钢轨廓形打磨关键环节及智能化实现

    王军平;沈钢;毛鑫;蒋俊;

    对钢轨廓形打磨的实施流程进行了阐述,并对目标廓形设计、打磨模式设计和结果验收评价等关键环节进行了分析,提出了各环节设计方法,开发了相关计算机智能设计程序,基于实际案例,对现场实施效果进行了观测分析。结果表明,对钢轨打磨各关键环节设计方法的优化可大幅提升钢轨打磨作业的针对性;计算机智能化设计程序的开发可大幅提升钢轨打磨方案的设计效率和实施精度;昆明铁路局广通至大理铁路线采用智能化设计方法打磨后,小半径曲线钢轨和机车轮缘严重磨耗问题得到了有效解决,现场试验与理论分析结果基本吻合。

    2021年05期 v.49 680-686页 [查看摘要][在线阅读][下载 2839K]
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  • 基于双40英尺岸桥装卸的船舶多港主贝配载优化决策

    张艳伟;马佳乐;

    考虑双40英尺岸桥装卸、20英尺与40英尺干货箱和冷藏箱配载、船舶舱盖等影响,以航线倒箱次数及双40英尺岸桥总装卸次数最小为目标,建立船舶多港主贝配载问题混合整数规划模型,提出舱位内20英尺和40英尺箱混装及非混装两种策略,设计基于启发式规则的超尺寸装箱算法求解两种策略下的配载方案。实例验证表明,采用该配载模型和求解算法能得到优化的配载方案。分析两种策略下的配载结果发现,非混装策略能有效提升总装卸作业效率,同时在同等初始条件下,双40英尺岸桥较普通岸桥至少提升24.5%的作业效率。

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环境科学与工程

  • 基于随机森林特征变量优化的湿地植物分类与密度反演

    刘曙光;董行;娄厦;DORZHIEVNA Radnaeva Larisa;NIKITINA Elena;

    以长江口滨海湿地为研究区域,采用随机森林算法对滨海湿地植被进行分类。在提取Landsat-8 OLI影像植被指数和水体指数的基础上,提出利用植被指数季节差值对模型进行特征变量优化,分析了长江口滨海湿地植物群落分布的空间特征。以所占面积最大的互花米草(入侵物种)为例,采用多元线性回归模型结合实地测量数据,估算了秋季的互花米草植物密度的空间特征。提出的多时相遥感数据结合随机森林特征变量优化方法,可以较为便捷地提取长江口湿地3种优势物种的空间分布特征,与最大似然法相比,分类精度有较大提高,总体分类精度由78.35%提高至87.55%,Kappa系数由0.72提高至0.84。该方法适用于存在"异物同谱"问题的湿地植物群落研究。

    2021年05期 v.49 695-704页 [查看摘要][在线阅读][下载 7236K]
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  • 通勤视角下的居家办公防疫策略

    朱玮;陈薪;王嘉欣;

    模拟比较若干居家办公策略对遏制传染病在都市区中传播的作用,为后疫情时期的防疫策略制定提供理论支撑。以上海为例,基于手机数据反映的职住与通勤现状,用多代理人模拟方法模拟病毒的传播,从整体-群体-个体层面探讨不同居家办公策略对传播的影响。发现随着居家办公人数比例增加,传播减弱,感染人群中青年人的比例减少,老年人的比例增加。个人通勤距离越远、家离市中心越近、工作地离病源点越近,越可能成为易感者和易播者。远距离通勤者对传播的影响最大。按距离选择居家办公人员比随机选择能更高效地遏制传播。

    2021年05期 v.49 705-711页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K]
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机械、车辆与能源工程

  • 车内道路噪声有源控制的虚拟参考信号分组构建方法

    张立军;宁友博;孟德建;张帅;

    针对道路噪声有源控制系统参考信号数量较多导致系统运算负担较大,而直接构建的虚拟参考信号与车内目标噪声相干度不高的问题,提出了一种虚拟参考信号的分组构建方法。首先进行整车道路试验,选取4个车轮位置附近采集到的和车内噪声相干性较高的振动加速度信号作为原始信号,基于奇异值分析法确定构建的虚拟参考信号数量。然后基于车轮位置将关联度较高的原始信号分为一组,对每组原始信号通过奇异值分解法构建转换矩阵,分组构建虚拟参考信号。最后搭建基于归一化参考信号滤波最小均方误差(NFXLMS)算法的道路噪声有源控制模型,分析分组构建的虚拟参考信号在降低计算复杂度与降噪效果方面的表现。与原有虚拟参考信号构建方法相比,该方法在降低计算复杂度和提高降噪效果方面均有较大改善,验证了该方法的有效性。

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  • 基于驾乘人员热感觉的车内空调送风参数设计

    赵兰萍;郑振鹏;徐鑫;杨志刚;

    由于车内热环境的高度不均匀性,适用于均匀热环境的平均热感觉(PMV)评价方法无法对乘员热舒适状态做出客观评估。等效均匀温度(EHT)评价方法则考虑了不均匀热环境对人体的影响。通过建立计算流体力学(CFD)与人体热调节模型的耦合模型,采用最优拉丁超立方设计法,建立乘员舱空调送风参数和太阳参数与EHT和PMV等参数之间关系的近似模型。基于两种评价方法,通过序列二次规划优化算法(NLPQL),对不同热舒适需求下的送风参数进行设计。对比两种评价方法所设计的送风参数下,人体平均皮肤温度、人体与车内热环境的潜热/显热交换量等参数的区别。发现同一热舒适需求下,相较于PMV评价方法,基于EHT评价方法设计出的送风状态更偏向高风温及高风速。

    2021年05期 v.49 721-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 2596K]
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测绘科学与技术

  • 单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位

    邹俊平;王解先;

    精密单点定位不受局域观测和设施影响,有利于形变监测。为降低电离层延迟对单频精密单点定位结果的影响,提出了单双频混合观测的方法。但单频精密单点定位仍受相位非小数偏差影响,为此提出采用双差模糊度应用于单频精密单点定位。观测数据解算结果表明,电离层延迟精度优于1 cm,满足单频精密单点高精度定位的要求,对应的单频精密单点定位可实现厘米级结果。双差模糊度应用于单频精密单点定位时,参数收敛时间平均缩短约7 min,在北、东、高程3个方向的定位结果平均分别提升0.23、0.14、0.21 cm。

    2021年05期 v.49 731-736页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
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  • 一种加权整体最小二乘估计的高效算法

    王建民;倪福泽;赵建军;

    加权整体最小二乘法(WTLS)是估计errors-invariables(EIV)模型参数严密的方法,当面临大数据集时,其计算效率有限。针对EIV模型中设计矩阵呈现出的结构性特征,在最小二乘准则的约束条件下,通过仅给设计矩阵的随机列赋予权重,推证了适用于EIV模型参数估计的部分加权整体最小二乘法(PWTLS)。PWTLS无需借助拉格朗日辅助法,能够精确估计EIV模型参数;另外,该算法缩减了矩阵的维数,同时在迭代过程中避免了估计设计矩阵的随机误差,从而减小了矩阵运算量,提升了计算效率。最后以真实数据和模拟数据为例与其他7种同类算法进行对比,结果表明,PWTLS取得了与同类算法相同的精度,但计算效率显著提高,验证了算法的可行性。

    2021年05期 v.49 737-744页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K]
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数理科学与化学

  • 交叉积C~*-代数Cuntz半群的性质

    杨君;方小春;范庆斋;

    设A是一个无限维的有单位元并且具有k-局部几乎可除性质的(或者是UCFPn (W (A))=m)的C~*-代数。α:G→Aut(A)是有限群G作用在C~*-代数A上,并且作用具有迹Rokhlin性质。则交叉积C~*-代数C~*(G,A,α)具有k-局部几乎可除性质(或者是UCFPn (W (C~*(G,A,α)))=m)。

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  • 广义Petersen图P(n,1)和P(n,2)的意大利控制数

    高红;黄佳欢;尹亚男;杨元生;

    在图G=(V,E)中,f为从顶点集合V到{0,1,2}的映射,如果满足所有f(v)=0的顶点v其邻域中至少有一个被赋值为2的顶点或者至少有两个被赋值为1的顶点,则f称为图G的意大利控制函数。图G中所有顶点的函数值之和为f的权重。权重的最小值为图G的意大利控制数。确定图的意大利控制数是NP(non-deterministic polynomial)困难的。通过构造可递推的意大利控制函数,计算出广义Petersen图P(n,1)和P(n,2)意大利控制数的上界。利用袋装法和控制代价函数法分别证明出P(n,1)和P(n,2)意大利控制数的下界。最终确定了P(n,1)和P(n,2)意大利控制数的精确值。

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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:

    2021年05期 v.49 759页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
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