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

  • 双层钢箱截面组合索塔力学性能试验

    曾耀;吴冲;秦飞;

    设计制作了5个具有开孔板连接件和5个具有焊钉连接件的双层钢箱截面钢-混凝土组合索塔模型试件,根据索塔实际受力特性进行轴压和恒定轴力下的往复弯曲荷载试验.试验展示了使用两类连接件的双层钢箱组合索塔在不同荷载作用下的破坏形态和极限能力,结果表明:开孔板和焊钉均能约束受压钢板的屈曲波长,连接件的类型对试件破坏的具体形态有一定影响;轴压比是影响试件力学性能的主要因素,所有试件都根据其大小分为受压破坏和受拉破坏两类;无轴力和过高的轴力都会明显降低构件在往复荷载下的力学性能.最后,将试验结果与按照基于刚塑性原理的规范计算得到的承载能力进行比较.

    2012年10期 v.40 1439-1444+1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K]
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  • 铝合金构件T形连接承载性能

    徐晗;郭小农;罗永峰;

    基于Kulak计算模型,验证并比较了中国和欧洲铝合金结构规范的相关设计公式.完成了9组共25个国产铝合金构件T形连接的试验,对试验结果和按规范公式的计算结果进行了比较.进行了大规模的T形连接数值计算,考察连接几何参数对其破坏模式和极限承载力的影响,并分析了T形连接几何参数对其翼缘有效长度的影响.根据试验和数值模拟结果,进一步完善了T形连接的计算模型和基本假定,并基于欧洲铝合金结构规范公式提出了修正公式.

    2012年10期 v.40 1445-1451页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 活载下悬索桥主缆变形特性

    柴生波;肖汝诚;孙斌;

    分别研究了悬索桥塔顶位移、主缆的弹性伸长及不平衡均布活载作用下的主缆的变形特性.研究了塔顶位移及主缆伸长与主缆垂度变化的关系,垂跨比越小,主缆垂度改变量越大,并给出了相应的解析式.通过能量守恒与主缆中力的平衡关系研究了使主缆产生最大竖向位移的均布荷载加载形式.研究表明,在假定主缆不可伸长的情况下,最不利加载并非为半跨加载,不平衡活载引起的最大挠度仅与恒活载之比及主缆垂度有关,并给出了相应的计算公式.根据实际工程建立有限元模型对上述公式进行了验证,结果与理论值符合良好.

    2012年10期 v.40 1452-1457页 [查看摘要][在线阅读][下载 177K]
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  • 基于合成车流的桥梁车辆荷载效应极值预测

    阮欣;周小燚;郭济;

    车辆荷载是公路桥梁设计与评估过程中的关键问题之一,现有规范的车辆荷载取值适用于一般设计,对于精度要求更高的在役桥梁评估或桥梁关键构件设计,应结合实际车辆荷载特征,建立相应的车辆荷载模型.考虑我国现有大量静态车辆交通流数据的特点,提出了采用合成车流方法模拟交通流并实现荷载效应预测的方法,详细描述了基于合成车流的车辆荷载效应模拟方法,检验了Rice公式方法对于合成车流荷载效应极值预测的适用性,以此建立基于合成车流的车辆荷载效应模拟及其极值预测过程.最后,通过算例校验了合成车流荷载效应以及预测荷载效应极值的准确性,并简要对比了现有规范与本文方法在车辆荷载效应方面的差异.

    2012年10期 v.40 1458-1462+1485页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 基于2.5维有限元算法的边界处理及网格划分

    周彪;谢雄耀;李永盛;

    由于2.5维周期化技术能有效地处理列车振动波传播模拟过程中计算尺度与计算时间的矛盾,因而国内外学者在此理论基础上将FE(有限元)和粘滞边界以及IFE(无限元)等边界处理方法进行耦合.为讨论上述算法中有限元网格划分区域及单元大小对计算精度影响,通过运用软件Matlab编制程序读取Ansys中的模型信息,并将2.5维有限元和无限元边界耦合等算法在其中得以实现.在此基础上发现在相同的网格划分条件下,采用2.5维无限元边界较粘滞阻尼边界具有更高的精度,同时通过选取不同尺寸的有限元模拟区域及最大网格大小,将计算结果与经典解析解进行比较,并对上述网格划分参数的合理选择提出了建议.

    2012年10期 v.40 1463-1468+1497页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • 三维盾构隧道开挖面极限支护压力数值及理论解

    吕玺琳;李冯缔;黄茂松;万家亮;

    对盾构隧道开挖面稳定性进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了维持开挖面稳定最小极限支护压力随隧道埋深比及土体强度参数的变化特性.将极限支护压力值表示为土体粘聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的三项叠加,并通过数值模拟获得了各影响系数随隧道埋深比及土体内摩擦角的变化规律.利用数值模拟结果对三维楔形体模型进行对比验证,结果表明楔形体模型得到的各影响系数在规律上与数值模拟结果相符,但在数值上,土体重度影响系数与数值模拟结果更接近,而粘聚力和上覆荷载影响系数则存在一定偏差.

    2012年10期 v.40 1469-1473页 [查看摘要][在线阅读][下载 195K]
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  • 基于响应面和重要抽样法的隧道衬砌结构时变可靠度

    姚贝贝;孙钧;

    由于隧道衬砌结构极限状态方程高度非线性,直接采用一般的可靠度计算方法得到的是几何可靠度,存在较大误差,需进行改进.结合响应面法和重要抽样两种方法,利用响应面法得到的验算点作为重要抽样法的抽样中心,进而求解结构的可靠度指标.在该理论的基础上,考虑结构抗力随时间衰减的因素,利用Matlab软件编制了隧道在服务寿命期限内的时变可靠度指标的计算程序,并通过回归分析,得到了时变可靠度指标随着时间呈指数递减的规律.通过耐久性系数与时变可靠度指标的对应关系,可得到衬砌结构任意时刻的耐久性系数,该系数则是衬砌结构耐久性设计的关键.该方法对功能函数高度非线性的工程较适用,并且为结构耐久性设计提供了基础.

    2012年10期 v.40 1474-1479页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
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  • 圆柱孔收缩的弹塑性解及其在隧道工程中的应用

    曾英俊;杨敏;孙庆;

    基于传统的临界状态土力学理论,借鉴Yu圆柱孔收缩弹塑性解的推导过程,给出了圆柱孔收缩问题孔压与孔径变化之间的关系.并把隧道开挖问题简化为圆柱孔收缩问题,基于Mair提出的隧道开挖引起的土体瞬时沉降的理论,给出了隧道支护压力和地表最大沉降量之间的关系.将该方法的计算结果分别与Grant的离心机试验结果和收集到的国内外的工程实测结果进行了对比分析和验证.结果说明:该计算方法准确合理,可为隧道开挖引起的短期土体变形分析提供借鉴.

    2012年10期 v.40 1480-1485页 [查看摘要][在线阅读][下载 186K]
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  • 多遇地震下古建筑地基土体振陷特性实验

    汤永净;赵文深;

    古建筑因为历史建造和使用期长,加上使用期间的地震作用,多有倾斜,其地基所受应力处于不均匀应力分布状态.通过动三轴试验,针对两类软硬不同古建筑群地基土体,选定不同固结比及动应力幅值模拟地基土在不均匀应力作用下承受多遇地震作用,采集其变形累计并讨论土体各指标与应力水平间的变化规律,发现软土的振陷主要发生在振动后的再固结过程中,而硬土在类似小幅、多次振动下抗震性能较好,且上部负重越大振动对其影响就越小.分析将为现有倾斜状态下的古建筑的结构稳定评估提供参考依据.

    2012年10期 v.40 1486-1490+1503页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 基于台风“梅花”的近地层湍流积分尺度实测分析

    王旭;黄鹏;顾明;

    基于10,20和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,分析了湍流积分尺度随平均风速、观测高度及平均时距的变化规律.结果表明:湍流积分尺度Lux,Lvx和Lxw会随平均风速和实测高度的增大而增大;10,20和40m高度处,湍流积分尺度均值Lux∶Lvx∶Lxw分别为1∶0.54∶0.07、1∶0.65∶0.11和1∶0.73∶0.1;相同高度处,Lux和Lvx随平均时距的增大而增大,而Lxw受平均时距的影响较小;湍流积分尺度Lxw在不同高度之间的相关系数整体上较Lux和Lvx偏小.

    2012年10期 v.40 1491-1497页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
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交通运输工程

  • 面向浮动车取样偏差修正的数据融合方法

    李慧兵;杨晓光;

    考虑到浮动车取样偏差会给路段平均行程时间估计值带来很大误差这一事实,提出了一个融合模型,该模型是在真实路段平均行程时间计算模型的基础上推导出来的,其融合了线圈数据和浮动车数据,减少了浮动车取样偏差对路段平均行程时间估计值的影响.最后利用仿真实验对一条具有连续5个交叉口的主干道进行仿真实验,实验证明,相对于浮动车法,融合方法无论在平峰期和高峰期都可以得到精度更高的平均行程时间估计值.

    2012年10期 v.40 1498-1503页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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  • 基于活动的城市出行需求层次选择模型

    杨超;缪子山;史晟;

    以2010年绵阳市传统居民出行调查数据为基础,研究从传统居民出行调查数据中提取基于活动模型建模所需特性数据的方法和流程,并提出了以方式/目的地选择模型、时间选择模型和日活动模式选择模型为主体的层次选择模型结构,就数据处理、模型结构、变量选择、模型标定等提出一个完整的基于活动模型的分析方法,从而实现了基于活动的交通需求预测.

    2012年10期 v.40 1504-1509页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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  • 城市轨道交通网络末班车衔接方案的综合优化

    徐瑞华;李璇;

    分析了城市轨道交通网络末班车衔接关系的复杂性及影响因素,建立了网络末班车衔接方案优化模型;设计了网络线路衔接关系的图形和矩阵表示法;基于线路衔接关系的矩阵表达,借鉴最小生成树Kruskal算法的基本思想,提出了考虑客流需求及运营者的特定衔接需求的网络末班车衔接方案优化算法,并给出了具体算例,表明该算法具有较强的适用性、易于计算机实现,可为城市轨道交通网络运营部门制订网络末班车衔接计划提供决策支持.

    2012年10期 v.40 1510-1516页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 基于GPS和车辙的三维路面重构

    马荣贵;汪花梅;

    提出了一种基于地理定位系统(GPS)和横断面车辙数据的路面三维重构模型.针对GPS和车辙的采样间隔不同,首先采用Cardinal插值算法对非等间距的离散GPS点插值,并按间距需求选取等间距的插值点,然后将序列化后的GPS插值数据与车辙数据融合,构造出在三维空间中用于绘制三角形网格的顶点矩阵,最后实现了三维重构路面的绘制.实验表明用该方法重构的三维路面在路面车辙、坑槽及拥包的检测方面有很好的应用价值.

    2012年10期 v.40 1517-1521页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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  • 基于永久变形试验的沥青混合料损伤分析

    张久鹏;李彦伟;裴建中;王秉纲;

    为分析沥青混合料的损伤特性,进行了两种沥青混合料的重复荷载永久变形试验,采用Kachanov损伤律推导了沥青混合料的损伤演化方程,并根据试验结果确定了损伤参数.结果表明,耦合损伤的力学模型较好地描述了沥青混合料三阶段的变形特性.在荷载作用下,沥青混合料损伤单调增加,而接近破坏时损伤会急速发展;在较高的应力和温度条件下,损伤值较大,且损伤发展较快.荷载作用次数达到流动数时,2种沥青混合料的损伤值基本介于0.14~0.15之间,表明在永久变形的迁移期和稳定期同样存在损伤,只是损伤值较小,并且可以近似看成线性损伤,但将其忽略是不合理的.

    2012年10期 v.40 1522-1526+1531页 [查看摘要][在线阅读][下载 877K]
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环境科学与工程

  • 铜离子对SBR工艺活性污泥毒性作用分析

    王学江;刘免;王鑫;赵建夫;

    探讨了不同浓度铜离子对序列间歇式反应器(SBR)活性污泥系统中化学需氧量CODCr、总氮(TN)和总磷(TP)等去除的影响,并采用ToxTell生物传感器,以SBR活性污泥为指示微生物,分析了铜离子的毒性抑制作用.结果表明,铜离子质量浓度低于10mg.L-1时,不会对该SBR系统带来明显的冲击作用,其质量浓度超过20mg.L-1时则会导致系统出水水质明显下降、活性污泥量及污泥沉降比(SV)降低和污泥絮体的解体;ToxTell生物传感器的毒性分析结果与CODCr,TN和TP去除抑制率具有良好的一致性,初步证实该生物传感器能很好地用于铜离子冲击SBR活性污泥系统的预警监测.

    2012年10期 v.40 1527-1531页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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  • 人工湿地对有机农药烟嘧磺隆去除的试验

    李咏梅;魏海林;

    为了解人工湿地对有机农药的去除效果,选取有机农药烟嘧磺隆为研究对象,考查了水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地在不同水力负荷条件下对烟嘧磺隆的去除能力,并考察了人工湿地中植物和填料对烟嘧磺隆的去除作用.研究结果表明,随着水力负荷的增大,人工湿地对烟嘧磺隆的去除率逐渐降低;在相同条件下,水平流人工湿地对烟嘧磺隆的去除效果优于垂直流人工湿地;人工湿地植物对烟嘧磺隆有一定的吸收作用,且植物根系起主要作用,菖蒲对烟嘧磺隆的耐受性高于水葱;湿地填料对烟嘧磺隆具有吸附作用,其中沸石和砾石对烟嘧磺隆的吸附程度高于钢渣.

    2012年10期 v.40 1532-1535+1547页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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  • 横向通风隧道正常运营CO浓度限值计算

    叶蔚;张旭;

    基于差分形式的用于计算一定环境CO浓度及暴露时间下人体血液中碳氧血红蛋白饱和度的Coburn-Forster-Kane方程(CFK方程),结合不同形式横向通风隧道CO浓度分布特性,拟合了适用于正常运营工况下CO浓度限值计算式,对于送风型半横向通风隧道给出事故通风CO浓度指示值计算式.计算结果显示全横向通风隧道与送风型半横向通风隧道可采用同一CO浓度限值,排风型半横向通风隧道可采用三倍该CO浓度作为限值.

    2012年10期 v.40 1536-1541页 [查看摘要][在线阅读][下载 271K]
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机械、车辆与能源工程

  • 支持动态重构的制造系统逻辑控制器设计方法

    谢楠;李爱平;

    支持动态重构的制造系统可通过组元升级、组态调整形成新的生产能力和功能,针对制造系统混流生产、快速重构的特点,其逻辑控制器也必须适应这一要求.提出了一种基于可重构Petri网的制造系统逻辑控制器设计方法.首先,根据制造系统的加工控制需求建立逻辑控制器形式化模型;其次,根据系统重构方式给出网重写规则;最后,逻辑控制器根据重写规则动态重构自身结构以适应新的生产需求.制造系统的变化通过重写规则可快速、自动重构成新的系统逻辑控制器并且其行为特性是可判定的.实际应用证明了该逻辑控制器设计方法的有效性和正确性.

    2012年10期 v.40 1542-1547页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 车载镍氢电池热学模型的建立与试验

    何常明;许思传;陈磊涛;常国峰;

    根据现有电池热学模型存在的不足,利用Fluent建立了更为完善的基于耦合传热(CHT)算法的电池热学模型,并针对所使用的镍氢电池模型确定了各项参数指标.然后通过搭建相关试验平台对该模型的精确性进行了试验验证,二者数据对比表明由热学模型得到的计算结果与试验值具有良好的一致性.最后对镍氢电池的发热量比例分配及随电池负荷状态(SOC)的变化规律进行了分析,研究结果表明:随着充电电流的增大,焦耳热所占比例从1C(1A电流)充电时的40%迅速增大到5C充电时的70%以上.

    2012年10期 v.40 1548-1553页 [查看摘要][在线阅读][下载 685K]
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  • 直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

    尹兆雷;王哲;邓俊;章桐;

    通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.

    2012年10期 v.40 1554-1558页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K]
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测绘科学与技术

  • 海量点云数据轮廓特征线的快速生成算法

    程效军;贾东峰;刘燕萍;

    从海量点云数据中快速生成轮廓特征线,是实现基于特征的模型重建的关键.提出了一种基于切片的轮廓特征线快速生成算法.该算法首先对点云数据进行切片,将数字图像的方法应用到基于切片的特征点提取中,通过设置数字栅格平面的边长快速地提取特征点,并根据提出的双向索引连通法快速构造特征线,最终实现了点云数据的曲线模型.实例证明:本算法可以快速、准确地生成海量点云数据的轮廓特征线.

    2012年10期 v.40 1559-1563页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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  • 基于短基线差分干涉法的上海地面沉降分析

    张丽娜;伍吉仓;李涛;陈杰;

    利用短基线差分干涉时序分析方法获取上海城区的地面形变信息.短基线时序分析方法选择较短的干涉对组合,利用干涉对中的高相干目标的相位和幅度信息在长时间序列中保持稳定的特性,获得高精度的地表形变信息.实验选择上海外环以内的区域,利用2007—2010年间的17景日本ALOS卫星的PALSAR数据,采用短基线时序分析方法提取了相干目标视线向的平均沉降速率.在沉降速率图中,杨浦区与虹口区交界处存在一个明显的漏斗状沉降;闵行区和浦东新区出现了一个较大范围的不规则的沉降条带.

    2012年10期 v.40 1564-1568页 [查看摘要][在线阅读][下载 751K]
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数理科学与化学

  • 复Finsler流形间的调和映射

    肖金秀;贺群;陈志华;邱春晖;

    通过定义其上的整体内积得到相应的伴随算子和Laplace算子,并且通过计算得到了强拟凸复Finsler流形间光滑映射的-能量和-能量的变分公式,从而给出了调和映射的定义;最后得到-量与-量之差不是同伦不变的.

    2012年10期 v.40 1569-1572+1581页 [查看摘要][在线阅读][下载 185K]
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  • 提高阻抗管测量频率上限的研究

    冯善勇;莫方朔;赵跃英;盛胜我;

    提出了一种提高阻抗管测量频率上限的新方法.该方法针对表面阻抗均匀的材料,通过对管道内高次模式声波的分解和测量,拾取对应于法向的入射波与反射波的(0,0)模式,获得法向吸声系数和法向声阻抗率,从而使测量不再受管道截止频率的限制,大幅度提高管道内测量的频率上限.介绍了利用单传声器轴向传动获取信号,在同济大学直立式阻抗管内进行的材料声学特性的测量.结果表明,阻抗管原有的截止频率为280Hz,采用提出的测试方法,可使测量频率上限提高到2 000Hz及以上.

    2012年10期 v.40 1573-1576+1588页 [查看摘要][在线阅读][下载 162K]
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经济与管理科学

  • 基于正则化方法的Hull-White短期利率模型参数估计

    江良;忻丁耀;

    基于市场债券价格,应用正则化方法对Hull-White短期利率模型中时间变量参数进行估计.通过变分原理,证明了该正则化方法具有稳定性和收敛性.最后,数值模拟确认该方法的有效性并给出实证结果.

    2012年10期 v.40 1577-1581页 [查看摘要][在线阅读][下载 183K]
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  • 基于资本属性及回报的高速铁路客运投资分析

    丁慧平;孙长松;徐敏青;

    从企业经济学和投资分析视角,通过对高速铁路客运产品的经济属性、产权资本的经济属性及回报要求之间的逻辑关系的深入分析,明晰了不同权益资本及回报要求的属性差异,对高速铁路客运产权多元化的机理进行了探析,进而基于细分权益资本回报要求的属性差异,运用净现值盈亏平衡分析针对高速铁路客运项目投资分析的理念和方法提出了更新和改进,并结合案例研究对高速铁路客运产权多元化的经济可行性进行性了实证分析.

    2012年10期 v.40 1582-1588页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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