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

  • 基于四边形网格的流形方法覆盖系统生成算法

    武杰;蔡永昌;

    对流形方法的有限覆盖系统进行了深入研究,基于任意四边形数学网格,系统地提出和发展了一种简单、快速、稳定的流形方法覆盖系统生成算法.该算法未引入任何附加假设,可以容易、方便地进行复杂多裂纹(节理)岩体及其裂纹扩展过程的流形单元生成及物理覆盖编码,较好地解决了流形方法实施时遇到的瓶颈问题,为流形方法的研究和进一步应用奠定了良好的基础.

    2013年05期 v.41 641-645页 [查看摘要][在线阅读][下载 781K]
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  • 高温后混凝土断裂准则的能量分析

    俞可权;陆洲导;

    借鉴常温下能量型断裂模型,结合线弹性断裂力学和虚拟裂缝区上的粘聚应力分布,以能量释放率G作为断裂性能判定参数,建立高温后混凝土裂缝扩展的双G准则.该准则采用起裂韧度GIC,ini和失稳韧度GIC,un描述裂缝发展阶段,引入粘聚韧度GIC,c建立3种韧度之间的定量关系,并通过高温后楔入劈拉法试验进行验证.最后将能量法和应力法求得的断裂韧度值进行对比,发现两者能够很好吻合.

    2013年05期 v.41 646-651页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
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  • 高强混凝土扁柱拟静力试验

    马泽峰;陆洲导;余江滔;蔡兹红;

    为研究高强混凝土扁柱的抗震性能,以6根缩尺模型为1∶3的不同轴压比、混凝土强度、剪跨比扁柱试件为研究对象,采用拟静力试验方法,通过对试验现象的观察以及试验数据的处理,定量地从刚度、骨架曲线、滞回曲线、延性、耗能能力等几个方面详细分析了试验试件的抗震性能.研究结果表明,此类构件延性较差,耗能能力差,但在合理构造措施下,破坏形式仍为压弯型,破坏截面符合平截面假定.

    2013年05期 v.41 652-658页 [查看摘要][在线阅读][下载 1154K]
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  • 焊钉连接件抗剪承载力试验研究

    王倩;刘玉擎;

    为建立组合桥梁使用的大尺度焊钉连接件抗剪承载力设计计算方法,通过26组71个焊钉连接件模型推出试验比较分析了混凝土抗压强度及焊钉的抗拉强度、直径、长度等对焊钉连接件抗剪承载力的影响;基于国内外255个模型推出试验结果提出了双折线型焊钉连接件抗剪承载力计算式.研究结果表明,焊钉连接件抗剪承载力在混凝土强度较高时仍取决于焊钉杆部与混凝土的组合作用;提出的设计计算式在常用的混凝土强度等级C35~C60范围内能够更合理地偏于安全的计算焊钉连接件抗剪承载力;可适用于使用混凝土强度等级C15~C80、焊钉长径比大于4且直径9~30mm、长度50~400mm的组合桥梁结构焊钉连接件的设计.

    2013年05期 v.41 659-663页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K]
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交通运输工程

  • 基于空间自相关的城市道路事故多发点鉴别

    蒋宏;方守恩;陈雨人;马柱;

    提出了基于空间自相关鉴别城市道路事故多发点的方法,并利用5年内交通事故数据进行验证.首先,以非参数核密度估计模型描述交通事故点的空间二维分布,得到事故分布密度的最优窗宽为115.2m,借此划分路段的空间单元.然后,基于地理信息系统"面弧"城市道路网络拓扑模型构建空间统计单元,并集计事故数和事故严重度指数属性.最后,通过全局Moran指数检验,事故数据呈现聚集的空间分布模式,局部G统计量鉴别出属性值高低的聚类,并生成事故多发点分布图.研究结果表明,与事故频率建模的负二项模型相比,事故位置与属性数据一体化下的空间数据分析不但能够鉴别路段(交叉口)的事故多发点,而且能够对其属性值进行空间关联排序,交通管理部门可利用空间分析可视化结果定位事故多发点和进一步开展交通安全决策研究.

    2013年05期 v.41 664-669页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K]
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  • 考虑集卡影响的上匝道合流区通行能力模型

    吴志周;范宇杰;张剑桥;

    基于合流区交通流的作用机理,通过实际观测数据对VISSIM仿真参数进行标定,建立考虑集装箱卡车影响因素的上匝道合流区通行能力分析的仿真模型,进而利用仿真模型定量分析主线外侧车道流量、集卡混入率两因素对上匝道合流区通行能力的影响,得到考虑集卡影响的上匝道合流区实际通行能力回归模型,并通过实测数据进行验证.

    2013年05期 v.41 670-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 347K]
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  • 动态车辆路径问题的隐分区灵活分批策略

    熊浩;符卓;鄢慧丽;

    在一般分区分批旅行商策略的基础上,提出了隐分区灵活分批旅行商策略,并进行了有效性分析.新策略主要从2个方面做了改进:①通过设置虚拟分区,保持了分区顾客的到达率不变,使顾客群的形成时间减少;②对决策时间进行了调整,允许在顾客群形成时间与决策时间之内出现的新顾客进入决策,使进入计划的顾客更多,从而使路径平均距离更短.最后,实例仿真验证了策略的优越性.

    2013年05期 v.41 676-679+686页 [查看摘要][在线阅读][下载 211K]
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  • 考虑信号交叉口等待时间的最短路径算法

    杨帆;杨晓光;云美萍;

    在甄别等待时间和延误的基础上,首先提出了信号交叉口处等待时间函数,并分析了信号交叉口处等待时间特性;其次,在假设路段行程时间固定的基础上重新定义路网的邻接矩阵,提出信号交叉口属性表,并结合重新定义的路网参数,将信号交叉口等待时间引入算法之中,提出了新的标号算法,即考虑信号交叉口等待时间的最短路径算法(CWTSI SP algorithm),用以求解本文网络最短路径问题.数值试验的结果表明,CWTSI SP算法考虑了信号交叉口的等待时间,并分析了最短路径和最短行程时间随开始时间的不同而变化的特性.算法具有较好的效率,并贴近交通现象本质,对于动态交通流分析具有良好的实用性.

    2013年05期 v.41 680-686页 [查看摘要][在线阅读][下载 446K]
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  • 基于车辆自动定位系统的公交站间准点率计算

    周雪梅;林南南;许旭;杨晓光;

    基于公交AVL(automatic vehicle location)系统的实时车辆定位数据,通过分析公交车实时位置和速率等数据,建立了公交车停靠时间计算模型.在此基础上提出了公交站间准点率定义,应用极值理论建立了公交站间准点率计算模型,对相邻站及重点站间的公交运行准时性进行了评价.最后采用上海市公交49路的AVL数据对模型进行验证,并通过Logistic模型对结果进行分析,结果显示站间距、道路断面、交叉口、公交专用道以及饱和度等都能对公交准点率产生影响,而公交专用道的影响作用尤为明显.

    2013年05期 v.41 687-692页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
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  • 山区高速公路隧道群路段安全评价

    方守恩;邬洪波;廖军洪;王芳;

    为提高山区高速公路隧道群路段的行车安全性,通过对隧道群路段特征断面车辆速率及驾驶员心理、生理指标变化特征的分析建立了隧道群路段结构物长度和几何线形指标对车辆速率差以及驾驶员心率增长率的影响关系模型.结果表明,对于由2座隧道组成的隧道群,隧道连接段小型车的最大速率差受前一隧道和连接段的长度影响较大,大型车的最大速率差受连接段的长度以及纵坡影响较大;在第1座隧道的出口,驾驶员心率增长率受前一隧道和连接段长度的影响较大,而在第2座隧道的进口,驾驶员心率增长率受连接段长度以及隧道进口平纵线形综合指标的影响较大.在对关系模型进行验证分析的基础上,结合国内外相关研究成果,提出了基于速率差和心率增长率的隧道群路段安全评价方法.

    2013年05期 v.41 693-699页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
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  • 基于路表实测温度的路面温度场估计模型

    谈至明;马正军;邹晓翎;

    从路面温度变化具有周期性为出发点建立了根据路表温度推算路面结构任一深度温度与自路表至某一深度的层平均温度的估算模型,并通过引入深度传导时间τz以消除路面材料导温系数不同引起的差异.根据广州、宁波、大同三地的路面结构温度场观测站为期1年的路面温度实测数据,以模型估算温度与实测温度之残差的标准差最小为控制目标,确定了模型中4个待定参数即短时间温度变化的时长t1、基线温度变化的时长t2、短时温度变幅的衰减系数k1、基线温度变幅的衰减系数k2的回归式.拟合结果表明,广州、宁波、大同三地的2种路面(沥青路面、水泥混凝土路面)不同深度温度及自路表至某一深度的层平均温度的模型估计值与实测值之残差的标准差仅1℃左右,最大不超过1.52℃,残差均值小于0.5℃.因此,预估公式具有较好的精度与普适性.

    2013年05期 v.41 700-704页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • 间断级配橡胶沥青混合料抗车辙性能

    关永胜;谈至明;张志祥;

    采用我国现行车辙试验、重复加载蠕变试验、动态模量试验等室内试验和工程验证,通过对比间断级配橡胶沥青混合料ARAC13与苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物改性沥青(SBS改性沥青)混合料SMA13的性能指标,研究ARAC13的抗车辙性能.室内试验结果表明,在初期压密阶段,ARAC13压缩变形大、模量低;初期压密以后,ARAC13模量增大,抗车辙能力增强.我国现行车辙试验不能模拟围压作用下沥青混合料的压密过程,不能反映ARAC13混合料抗车辙性能在压密前后的变化;重复加载蠕变试验可以反映其性能变化.4年的工程应用表明,重复加载蠕变试验2 000次后的应变次数曲线斜率可以用于评价ARAC13的抗车辙性能,ARAC13的抗车辙性能优于对比的SMA13.

    2013年05期 v.41 705-709页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程

    李莉;孙立军;谭生光;宁国宝;

    分析了激光线结构光车辙检测原理,提出了适应沥青路面纹理特征和技术状况的线结构光图像处理流程,包括路面横断面曲线提取和车辙特征参数提取.其中路面横断面曲线提取由光心提取、光心连接和光心曲线平滑实现.基于高斯拟合的光心提取用于确定线结构光位置,光心连接用线性插值得到完整的路面横断面曲线,而光心曲线平滑则可削弱路表纹理及其他干扰因素的影响.车辙特征参数提取在获取横断面包络线的基础上实现,最大车辙深度和曲线填充面积均可作为车辙评价参数,而路面横断面曲线也可用于路面横向变形特征的描述.模拟车辙试验表明,线结构光检测可以精确测量车辙深度,提出的图像处理流程具备可行性.

    2013年05期 v.41 710-715页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K]
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环境科学与工程

  • 低温短时热水解对剩余污泥厌氧消化的影响

    董滨;刘晓光;戴翎翎;戴晓虎;

    研究了70~120℃,20min热水解预处理对剩余污泥有机物溶出、重金属释放及厌氧消化的影响.试验结果表明,化学需氧量、碳水化合物、蛋白质、DNA及氨氮(NH4—N)等指标的溶出在110℃以下都随着温度增加而增加,且在90~100℃之间有显著跳跃性增长,在120℃反而有所下降.污泥中微生物细胞在100℃时破裂.通过研究挥发性固体(VS)去除率和沼气产率来表征低温热水解对厌氧消化的影响,这2项指标均在110℃取得最大值.在上述研究基础上进行了相关性分析及回归分析,结果表明,所有的有机物溶出指标及厌氧消化性能均与预处理温度有显著的相关性,而单位降解VS产气与碳水化合物及蛋白质的溶出率呈很好的多元线性关系.

    2013年05期 v.41 716-721页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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  • 连续水热氧化苯酚生产小分子有机酸研究

    张光义;曾旭;张聚伟;许光文;

    以甲酸和乙酸为目标产物,利用自行研发的连续水热反应装置开展了苯酚水热氧化资源化试验研究.结果表明,加入碱显著地促进了甲酸和乙酸的生成,但过量的碱降低了甲酸和乙酸的产率;甲酸和乙酸产率均随反应温度、供氧率、反应时间先增加后减少;在温度300℃、NaOH质量浓度1.0mol.L-1、供氧率70%、反应时间为60s时甲酸和乙酸产率分别达到最高值9.5%和11.2%.基于产物识别探讨了小分子有机酸特别是甲酸和乙酸的生成路径.

    2013年05期 v.41 722-727页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 厌氧序批反应器加载活性炭对厌氧产氢的影响

    谢丽;王磊;罗刚;周琪;

    在初始pH值为6.0、温度为60℃、水力停留时间(HRT)分别为48,24,16,12h条件下研究了粗、细活性炭载体的添加对厌氧序批式反应器(ASBR)利用葡萄糖厌氧发酵产氢的影响.结果表明添加活性炭载体能使ASBR系统运行更加稳定(出水pH值和氢气产量波动较小),提高氢气产率(葡萄糖产生的氢气的物质的量)和产氢速率(反应器单位有效体积产生的氢气体积).HRT为48,24,16,12h时细活性炭生物载体的添加使得ASBR反应器氢气产率分别提高65%,63%,54%,56%.HRT为12h时添加细活性炭的ASBR产氢速率达到最大,为(7.09±0.31)L.(L.d)-1,相应的氢气产率为(1.42±0.03)mol.mol-1.主要代谢产物为乙醇、乙酸、丙酸和正丁酸,其中乙酸和正丁酸占出水溶解性代谢产物的质量分数分别高达30%~34%和46%~66%,是典型的丁酸型发酵,加载活性炭可以提高ASBR反应器出水溶解性代谢产物质量浓度.

    2013年05期 v.41 728-734页 [查看摘要][在线阅读][下载 443K]
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  • 纳滤膜和反渗透膜去除水中四环素的性能

    李伟英;陆辉;李平波;石恬恬;

    基于动态与静态试验方法对芳香聚酰胺纳滤膜(NF)与反渗透(RO)膜去除饮用水中四环素物质(TC)进行了研究.试验结果表明,NF膜和RO膜对水中TC具有吸附作用;NF膜和RO膜对TC的吸附质量分数分别为35%和40%,且与水中TC的质量浓度成正比,平衡吸附率与初始质量浓度无明显关系;TC在NF膜和RO膜表面的静态吸附特性均遵循Freundlich吸附等温线.通过膜表面的红外光谱图和扫描电子显微镜图发现,NF膜和RO膜对TC的吸附作用较为显著,膜表面存在多种吸附位点,膜孔吸附造成膜的不可逆膜污染.

    2013年05期 v.41 735-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 663K]
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  • 基于污染源反追踪的水质监测点优化选址

    刘书明;吴雪;欧阳乐岩;

    采用非支配排序遗传算法,以水质监测点探测到的不同污染事件的时段区间重叠度最小化和污染事件探测概率最大化为优化目标,结合案例管网计算监测点优化选址方案.算例结果与以污染事件探测及时度最大化和探测概率最大化为目标的优化选址方案相比表明,水质监测点的污染事件探测能力和污染源位置识别能力较高.

    2013年05期 v.41 742-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 275K]
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材料科学与工程

  • 一种新型摩擦类材料的广义屈服面

    彭芳乐;雷亮;

    在讨论摩擦类材料的屈服及强度特性的基础上提出了一种将子午面内二维屈服迹线扩展到三维主应力空间的方法,将此扩展方法应用于Mohr Coulomb准则,获得了一种新型的广义屈服面.对这种广义屈服面的特性进行了广泛的分析和讨论,还将此屈服面分别应用于各向同性和横观各向同性摩擦材料,并与现有试验数据进行拟合对比,结果表明这种新型的屈服面可以很好地模拟摩擦类材料的屈服特性,可以涵盖部分经典屈服面,适用性更强.

    2013年05期 v.41 746-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
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  • 新老混凝土粘结面人造粗糙度表征及性能研究

    张雄;张蕾;

    提出了一种改进的老混凝土表面人造粗糙度处理方法,并进行了试验研究.首先采用数字图像法采集粗糙表面的三维轮廓数据,然后依据分形理论进行数据处理,并用分形维数表征人造粗糙度;再利用自编的MATLAB程序实现粗糙表面的三维重建以验证数字图像法的准确性;最后,研究了老混凝土表面粗糙度与新老混凝土粘结性能的相关性,结果显示,人造粗糙表面是一种分形结构,可采用分形维数表征其粗糙度;新老混凝土粘结抗折强度f与老混凝土表面的分形维数D呈正相关性,存在近似关系f=kD+b,其中k,b为拟合系数;数字图像法在试验的数据采集、处理分析以及界面形貌的三维重建阶段都具实用性.

    2013年05期 v.41 753-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 789K]
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  • 基于任意级配的二维随机骨料生成方法

    潘子超;阮欣;陈艾荣;

    为解决目前二维骨料生成算法对任意级配适应性较差的问题,通过对三维骨料模型截面上二维骨料粒径分布的统计分析建立了一种可用于确定任意级配的二维骨料质量积累分布函数的数值方法,并利用Fuller级配从理论上对该方法的正确性进行了论证.在此基础上,从降低需模拟的骨料数目、提高细观模型生成效率的角度对目前的混凝土细观模型进行了再细化,提出了亚细观模型的概念,并利用上述方法模拟得出工程中常见的细骨料和粗骨料的二维骨料质量积累分布函数.

    2013年05期 v.41 759-764页 [查看摘要][在线阅读][下载 758K]
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机械、车辆与能源工程

  • 摩擦引起的振动和噪声的研究现状与展望

    张立军;刁坤;孟德建;庞明;

    以典型的制动尖叫为例,针对摩擦引起的振动和噪声问题从试验研究与分析、发生机理与理论、建模方法与仿真3个方面对国内外的研究进展进行了综述.在分析讨论主要研究困难和前期工作缺陷的基础上提出考虑系统参数的随机性、开展摩擦噪声不确定性研究的建议.

    2013年05期 v.41 765-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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  • 基于弹流润滑的直齿轮动态效率模型及验证

    陈辛波;卢志坚;

    分析基于弹流润滑状态的直齿轮啮合特性及规律,考察摩擦因子、载荷分配及油膜厚度等关键因子的计算公式,建立基于MATLAB/Simulink的机械动态效率数学模型.以1对齿轮沿啮合线从啮入到啮出为1个周期,将啮合区间划分为4部分分别进行平均滑动摩擦和滚动摩擦功耗的积分计算,同时为表征实际情况中润滑油粘度变化带来的影响引入润滑油粘度变化修正因子.仿真结果与试验数据及已有数学模型的对比分析验证了所建动态效率模型的准确性.

    2013年05期 v.41 773-778页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
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  • 后置客车发动机舱温度场试验

    沈凯;徐向阳;王先勇;倪计民;

    针对后置客车发动机冷却系统散热不良的情况,通过客车道路试验实测了后置发动机舱空间各点温度分布情况,并分析了温度场分布的原因.对比了在不同车速下百公里油耗和发动机舱温度场分布的关系,分析温度场分布随车速变化的规律.指出在保证冷却系统冷却能力的情况下,冷却空气流量与散热器散热量成正比.并利用场协同理论,分析发动机舱内流场和传热特性,指出发动机舱内布置要减少涡流并尽量使温度梯度与流动方向一致.

    2013年05期 v.41 779-783页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 各种天气状况下太阳辐射照度与太阳光照度关系

    姚万祥;李峥嵘;李翠;艾正涛;

    以同济大学自建的小型气象台站测得的2009—2011年气象数据为基础,采用回归分析的方法分析了晴空指数、太阳高度角对太阳辐射照度与光照度关系的影响,发现它们对太阳辐射照度的影响整体上呈现非线性,且影响规律在各分区间内略微不同.因此,采用分段线性拟合的方法将晴空指数和太阳高度角分为9个区间,分别建立对应的太阳辐射照度与太阳光照度之间的线性拟合关系,并通过实测数据证明这种处理方式具有较高精度.结论适用于纬度和天气条件与上海相似的地区.

    2013年05期 v.41 784-787页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
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数理科学与化学

  • Gurman摄动变换在非凸全局优化中的应用

    朱经浩;陈硕晶;

    讨论球约束下的一类非凸函数的全局优化问题.把全局优化问题转化为奇异最优控制问题,通过Gurman摄动变换引入canonical全局优化方法,得到判别全局优化问题的最优解的等价性条件和必要条件,并证明球约束下非凸二次函数的全局优化问题的最优解的一个充要条件.

    2013年05期 v.41 788-791+798页 [查看摘要][在线阅读][下载 160K]
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  • 高性能计算中的亚式期权蒙特卡罗加速方法

    姜广鑫;徐承龙;寇大治;徐磊;

    研究蒙特卡罗控制变量方法在CPU(central processing unit)集群和GPU(graphic processing unit)计算环境中的实现问题.以离散取样的随机波动率下的算术平均亚式期权为例,选取合适的控制变量,分别研究了在CPU集群和GPU计算中算法与硬件并行加速两者的运算效率,并讨论了模型参数的变化对计算结果的影响.数值试验表明采用算法与硬件加速相结合的方法可以极大提高计算效率、缩短运算时间.

    2013年05期 v.41 792-798页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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