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

  • 一般大气环境中混凝土桥梁长期受力性能分析

    田飞龙;李国平;张春雷;

    一般大气环境中混凝土桥梁性能衰变与碳化和受力作用引起的材料损伤有较大的相关性.为定量分析这两种作用对混凝土桥梁长期性能的影响,总结归纳了材料损伤的数学模型,建立了混凝土桥梁长期性能演变分析方法,并编制了相应的有限元程序.以一座预应力混凝土简支梁为分析对象,研究模型梁在一般大气环境下的长期性能演变规律.结果表明,碳化作用和受力作用均对桥梁长期性能产生明显的影响,使截面有效受力面积减少,结构受力性能衰变;综合考虑碳化作用和受力损伤时跨中断面的截面损失率、挠度和抗弯承载力退化均大于仅考虑碳化作用时的情况.

    2015年04期 v.43 483-489页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
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  • 大跨度拱桥的等效风荷载

    杨詠昕;周锐;葛耀君;

    基于一些大跨度拱桥的工程实例,采用分段评估方法研究了典型拱肋的静力风荷载,采用惯性荷载法分析了抖振和涡振的等效静力风荷载,并对拱肋和主梁分别进行了总风荷载的综合评估.结果表明:分段评估方法用于计算拱肋的静力风荷载是合理实用的;提出的雷诺数效应修正公式有助于预测包含圆截面构件拱肋的原型拱桥的静力风荷载;采取不同的等效风荷载组合形式分析和评估了大跨度拱桥不同构件的风荷载效应.

    2015年04期 v.43 490-497+505页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 二维矩形截面柱体气动力系数雷诺数效应

    王新荣;顾明;全涌;

    在TJ-2风洞中,测量了5种截面宽厚比(B/D为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0)的二维矩形截面柱体的表面风压时程,雷诺数(Re)的变化范围为1.1×105~6.8×105,然后通过风压时程积分的方法获得了模型的气动力系数时程.研究了各模型气动力系数的雷诺数效应,分析了模型的平均阻力系数随截面宽厚比的变化规律,并与以往的研究成果进行了对比,最后分析了各模型的气动力系数功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,宽厚比2≤B/D≤4的二维矩形截面柱体的气动特性受雷诺数的影响,且随着截面宽厚比的增大,二维矩形截面柱体模型的气动特性对雷诺数越来越敏感.尾流区的旋涡脱落对模型顺风向脉动风荷载有一定程度的贡献,但横风向升力主要来源于尾流的漩涡脱落.

    2015年04期 v.43 498-505页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 考虑低应力幅影响的钢吊车梁疲劳可靠度分析

    潘春宇;童乐为;

    讨论了钢吊车梁疲劳可靠度分析方法.首先,建立了考虑低应力幅对变幅疲劳损伤程度减弱和疲劳荷载循环次数增长率这两个因素的钢吊车梁疲劳失效极限状态方程;其次,探讨了疲劳失效极限状态方程中各随机变量的统计特性,并按一次二阶矩方法和蒙特卡洛模拟方法计算了疲劳可靠度指标;然后,通过算例,研究了以上两个因素对疲劳可靠度指标的影响.研究结果表明:考虑低应力幅的疲劳损伤减弱后,钢吊车梁的疲劳可靠度指标显著增大,但随着疲劳荷载循环次数增长率的提高,疲劳可靠度指标降低.最后,提出了钢结构疲劳设计的几点建议.

    2015年04期 v.43 506-512页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
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  • 方钢管混凝土柱-钢桁架结构破坏模式分析

    李志强;王伟;陈以一;

    基于叠加原理,假定钢桁架与钢管混凝土柱的变形互不耦合,提出针对这种框架的节点子结构受力机理简化分析模型并采用试验验证.其中,钢桁架的荷载-位移曲线由铰接机制、刚接机制叠加得到;钢管混凝土柱的荷载-位移曲线则基于弯矩-曲率方程与等效剪切刚度计算得到.通过对钢桁架、方钢管混凝土柱承载力的分析,可判断结构的破坏模式与承载力.简化模型预测的破坏模式、荷载-位移曲线均与试验结果吻合较好,承载力与试验值接近.针对方钢管混凝土柱-钢桁架结构的不同破坏模式,还对其与抗震性能的相关性做了进一步的探讨.

    2015年04期 v.43 513-520页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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  • 负弯矩作用下钢-混凝土组合梁转动能力计算

    刘洋;童乐为;孙波;陈以一;

    首先建立了非线性有限元数值模型,得到了作者前期有关组合梁试验数据的验证.然后,应用该可靠的有限元模型,进行了大量算例的参数效应分析,研究了端部弯矩比、力比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、受压翼缘侧向长细比、残余应力分布方式、混凝土与钢梁之间的连接程度等7种参数对组合梁转动能力的影响规律.分析表明:除了连接程度对转动能力的影响较小外,其他参数都具有重要的影响.最终,提出了考虑上述影响参数的组合梁转动能力计算公式,供工程设计应用.

    2015年04期 v.43 521-528页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
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  • 扶壁式加筋复合挡墙变形规律和受力机理

    周健;李翠娜;黄金;张娇;

    采用离心机模型试验和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究上海某高填土工程中扶壁式挡墙与包裹式土工格栅组合的复合挡墙变形规律和受力机理.离心机模型试验结果表明,复合挡墙的水平位移较小,能较好地控制高填土水平位移.在离心机模型试验的基础上,采用FLAC3D计算了复合挡墙的水平土压力,并与同尺寸和参数条件下的纯加筋挡墙、纯扶壁式挡墙的水平位移和水平土压力进行对比分析,结果表明,复合挡墙中扶壁式挡墙能有效地控制水平位移,包裹式土工格栅分担大部分水平土压力.该研究为高填土复合挡墙工程设计提供了理论依据.

    2015年04期 v.43 529-535页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 分层填埋场竖井及水平井联合抽气

    冯世进;郑奇腾;

    采用特征函数展开法求解分层填埋场的二维气体运移模型,考虑了由于压缩、降解和含水量分布不均等引起的产气率和渗透系数成层特性以及垃圾的各向异性,然后结合边界和连续性条件确定其待定参数.最后,基于考虑了气体竖向和水平向运移的解析解,研究了竖井、水平井收集系统和排气层对填埋场内气体压力和回收率的影响,进一步提出了土工膜覆盖下填埋场气体收集系统的设计方法.

    2015年04期 v.43 536-541页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
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  • 散装铁精矿流态化宏细观机理

    周健;白彪天;李宁;简琦薇;

    基于室内小型振动台对散装铁精矿进行动力试验,研究了散装铁精矿流态化发生的过程和机理.基于数字图像采集和分析系统,分析了流态化过程中铁精矿位移场、水分迁移以及颗粒运动规律,从宏细观两方面揭示了散装铁精矿的流态化演化规律.试验结果表明:铁精矿产生流态化的主要原因是在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下迁移和颗粒表面水下落汇集形成水膜后向上流动.该结论为进一步探究铁精矿的流态化预防措施提供了理论依据.

    2015年04期 v.43 542-548页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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交通运输工程

  • 城市快速路驶入匝道瓶颈车辆汇入行为

    孙剑;蒋舜;欧阳吉祥;

    基于上海延安高架两个驶入匝道(南线虹许路驶入匝道、虹井路驶入匝道)瓶颈的汇入行为视频,对汇入车辆、当前和目标车道汇入交互车辆进行了轨迹和汇入行为参数提取,共获得416个汇入行为样本;应用分类回归树(CART)对3种汇入行为分别进行建模,分析影响不同汇入行为的因素,并用混淆矩阵对分类结果进行评价.结果表明,CART能较好地预测3种不同汇入类型,其分类准确率均达到了75%以上.CART与经典离散选择模型和朴素贝叶斯分类结果对比表明,CART的分类效果明显优于上述两类模型.

    2015年04期 v.43 549-554页 [查看摘要][在线阅读][下载 173K]
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  • 某八车道高速公路车流特性及荷载效应

    阮欣;周可攀;周军勇;

    以某高速公路扩建前后的实测车辆荷载数据为基础,对不同车道车流的分布及荷载组成进行了统计,归纳车流及荷载的空间分布规律,并据此探讨沥青路面及桥梁结构对车流横向差异的敏感性.结果表明,车辆的车道选择差异显著,70%以上的二轴车倾向于在内侧两个车道行驶,90%以上的多轴车选择在外侧两个车道行驶;内侧车道交通分布密集,但是车辆荷载水平较低,外侧车道车辆荷载水平远在内侧车道之上;车辆荷载下十年内超车道路面仍然满足使用性能要求,而其余各车道路面损坏程度很大,必须进行维护;单向四车道桥梁行车道2上车辆荷载弯矩效应极值远大于其他车道,在不同加载长度下,各车道实测效应极值基本大于规范值,说明目前规范车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正.

    2015年04期 v.43 555-561页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
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环境科学与工程

  • 细微泥沙在活性污泥系统中的迁移模型

    徐璇;周碧;何莉;周卫威;

    在不同进水细微泥沙负荷条件下,以质量守恒为基础,建立了活性污泥系统中细微泥沙的迁移模型.研究表明,影响期混合液中细微泥沙浓度与进水细微泥沙浓度、细微泥沙可悬浮比例、污泥龄、水力停留时间及影响时间有关,恢复期混合液中细微泥沙浓度与恢复开始时混合液细微泥沙浓度、污泥龄、及恢复时间有关.通过模型计算影响期各系统中细微泥沙浓度平均相对误差为11.7%~24.6%,恢复期为29.1%~46.0%;污泥中挥发性悬浮固体含量平均相对误差为0.9%~7.3%;恢复期为2.3%~34.4%.混合液中细微泥沙最大浓度、细微泥沙淤积速率与进水细微泥沙负荷呈正比关系.

    2015年04期 v.43 562-568页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 海平面上升对沿海湿地的影响评估

    王宝强;苏珊;彭仲仁;杨飞;

    以美国佛罗里达州Hillsborough县为例,假设2010年~2100年海平面上升1m,考虑淹没、侵蚀、冲积、饱和、吸积等物理作用,运用海平面上升的湿地影响模型(SLAMM)进行用地的变化模拟计算,从面积和生态系统服务价值变化两方面评估海平面上升对湿地的影响.结果表明:(1)旱地面积将减少30.37km2;湿地面积增加30.37km2,其中河口开放水域、滩涂、盐沼、定期洪水沼泽面积大量增加,分别增加了394.29%、380.62%、141.93%、121.41%,季节性洪水沼泽、潮汐淡水沼泽、河流潮汐、河口沙滩、内陆海岸受海平面上升影响较大,分别减少了95.52%、91.31%、59.29%、37.59%、21.44%;红树林、内陆开放水域、一般沼泽、内陆淡水沼泽、柏树沼泽受影响较小,分别减少了6.67%、4.05%、2.35%、0.90%、0.10%.(2)尽管湿地总面积增加,但是由于河口沙滩和净水湿地的损失,生态系统服务价值呈现总体减少的趋势,从2010年的61 672万美元减少到2100年的61 548万美元,其中艺术娱乐、水调节、气候调节、文化精神价值将下降,水供应、栖息地保护、干扰调节和废物处理价值将上升.

    2015年04期 v.43 569-575页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
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机械、车辆与能源工程

  • 质子交换膜燃料电池堆内温湿度测量方法进展

    张新丰;董佐民;章桐;孙泽昌;

    分析了燃料电池堆内温度及湿度测量的要求和难点,总结目前燃料电池堆内温度和湿度的实验测试手段和方法,其中温度(场)的测量方法包括微型热电偶(阵列)、热电阻(阵列)、红外热成像、光纤布拉格光栅及荧光测温法;湿度(场)的测量方法有气相色谱法、激光吸收光谱法、小微电子式湿度传感器及光纤布拉格光栅法.通过比较各类测量方法的特点,认为微型电子式传感器及其组合测量具有较好的推广前景,光纤布拉格光栅由于具有信号多路复用、抗电磁/化学干扰等特点,在未来会有较好的发展.

    2015年04期 v.43 576-583页 [查看摘要][在线阅读][下载 241K]
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  • 基于逆子结构法的振源耦合虚拟传递路径分析

    郭荣;周圣奇;章桐;裘剡;

    针对现有传递路径分析(TPA)方法的局限性,根据基于频响函数的逆子结构法,提出一种振源耦合状态下的虚拟传递路径分析方法,并建立了该方法的具体流程.将这方法用于一个模拟动力总成和车身的有限元模型,通过逆子结构法识别振源耦合状态下的子结构及连接件的动态特性,结合子结构综合法合成系统传递函数,实现路径贡献量分析并找到了对系统响应峰值占主要贡献量的传递路径和影响最大的子结构传递函数,验证了该方法准确可行和工程应用简便的特点.

    2015年04期 v.43 584-591页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • 基于格子Boltzmann方法的液力变矩器导轮流场仿真

    王立军;吴光强;

    研究了基于格子Boltzmann方法(LBM)的液力变矩器导轮内流场数值计算理论与方法.首先,提出了LBM中处理旋转周期性边界条件的方法.然后,分析了LBM中各项参数对于计算稳定性以及计算效率之间的影响.为了保证粒子迁移与碰撞计算的稳定进行,必须合理选定弛豫时间τ,从而避免在计算过程中平衡态分布函数feq出现负值的情形.此外,在LBM中运用大涡模拟(LES)可以降低计算稳定性对于弛豫时间τ选取的限制,在一定程度上提高计算效率.最后,在开源代码Palabos的基础上进行功能拓展,实现导轮内流场的仿真计算,得到了导轮尾迹区域瞬时非定常流动分布特征.结果表明,LBM与传统计算流体力学(CFD)方法相比,液流对导轮作用力的计算结果在数值上较为接近.然而,使用LBM可以获得详细流场形成过程的时间历程以及局部复杂的流动细节.

    2015年04期 v.43 592-598页 [查看摘要][在线阅读][下载 283K]
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  • 基于液力变矩器流固耦合的叶片厚度设计方法

    王安麟;刘伟国;龙广成;

    基于经验性流线公式的液力变矩器叶片厚度设计方法,因难以表达变矩器叶片与流体间的耦合变矩关系,易造成变矩器性能低下.针对此问题提出基于液力变矩器内流固耦合的叶片厚度设计方法,即以高精度流固耦合数值解析的液力变矩器性能为评价,在满足叶片应力强度与叶片厚度变化曲率约束下,推导出叶片厚度曲线方程.通过液力变矩器设计实例,显示液力变矩器叶片厚度分布与其流场分布具有强相关性,验证了此方法对提高液力变矩器变矩比、效率和动力性能的有效性,可作为液力变矩器叶片厚度设计的工程化设计参考流程.

    2015年04期 v.43 599-604页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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  • 地效翼空气动力风洞试验

    贾青;杨韡;杨志刚;

    为深入研究地面效应机理及地面附近粘性流动对地效翼空气动力的影响,在同济大学上海地面交通工具风洞中心的空气动力-气动声学风洞内对地效翼模型进行了风洞吹风试验.风洞试验中利用移动带路面模拟系统模拟了机翼和地面的相对运动;通过改变地效翼展长、装配端板,研究了地效翼的三维效应和端板对空气动力的影响;分析了地效翼的失速特性及其影响因素.通过地效翼风洞试验研究揭示了地面效应机理及移动地面模拟的重要性,并深入分析了地效翼空气动力特性,为地效飞行器空气动力设计和研究提供了参考.

    2015年04期 v.43 605-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 237K]
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  • 基于静态体压分布的座垫舒适度影响因素分析

    贾丰源;陈君毅;吴海波;于翔;

    从驾驶空间约束、驾驶视野和座椅几何尺寸三个方面,设计了驾驶人静态体压分布试验,建立了座垫舒适度主观评价逻辑回归模型,深入分析了座垫软硬度主观评价结果与踝关节角度、坐高、座垫平均载荷之间的关系,为指导汽车座垫压力分布与驾驶人主观舒适度评价心理等研究提供依据.

    2015年04期 v.43 611-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 用于电磁干扰预评估的功率PIN二极管建模研究进展

    张逸成;张佳佳;韦莉;姚勇涛;

    对高压大功率PIN二极管的各类微观动态模型的基本假设条件、核心原理和实现过程进行了详细分析,分别从有效性、收敛性、精确程度、计算效率、参数获取难度等方面对各类模型进行比较和评价.在此基础上,对模型的改进方向进行了展望,为PIN二极管模型的优化及其在电磁干扰(EMI)预评估领域的应用提供支撑.

    2015年04期 v.43 617-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 243K]
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  • 复杂箱体零件柔性机加工生产线平衡优化

    李爱平;鲁力;王世海;刘雪梅;

    在分析复杂箱体类零件柔性机加工生产线平衡问题相关约束及优化目标的基础上,提出了在生产线平衡优化的同时得到各工位最优或接近最优操作排序的方法.在引入工艺及工位约束的基础上,综合考虑加工中心的换刀及转位功能,以生产线节拍最短和成本最低为目标建立优化模型.采用粒子群算法求解,提出了一种启发式的译码方法,使每个粒子都能映射到一个满足约束的生产线平衡方案,引入了Pareto档案集,实现了多目标优化并结合精英保留策略提高了算法效率.最后,通过实例验证了该方法的有效性.

    2015年04期 v.43 625-632页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
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数理科学与化学

  • 组合风险的重要性抽样方法

    徐承龙;吴倩;孙丽华;

    针对资产组合的市场风险或信用风险的任意边际分布的Gaussian Copula模型,首先将损失转化成高维正态分布的函数,然后对该模型进行重要性采样蒙特卡罗模拟以提高模拟效率,并分别使用牛顿法和基于大偏差理论估计测度变换的系数,并在此基础上提出了常数凝固估计法.数值实验表明,提出的算法与通常的蒙特卡罗方法相比,大大减小了模拟误差,从而提高了计算效率.

    2015年04期 v.43 633-638页 [查看摘要][在线阅读][下载 162K]
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  • 仿射Schur代数S_Δ(2,3)_Q的生成元与关系式

    刘明强;濮燕敏;

    利用从普遍包络代数到仿射Schur代数之间的关系,给出了仿射Schur代数SΔ(2,3)Q的表现,即生成元与关系式.这个表现是通过在普遍包络代数的表现上额外增加一些关系式得到的.

    2015年04期 v.43 639-642页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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  • 囊泡状介孔二氧化硅的制备及吸附性能

    杨宇翔;刘璐;梁宝生;田美娟;

    分别采用磷酸(H3PO4)和硝酸(HNO3)为催化剂,以椰油基甘油酸钠(YCS)为模板,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,制备了三维六方相和囊泡相的介孔二氧化硅(SiO2).并将样品分别在550℃、700℃和850℃下焙烧,利用X射线衍射(XRD)、高倍扫描电镜(HRSEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、氮气吸附和微电泳法对所得样品进行表征,得出焙烧温度对样品的介孔孔径、比表面积的影响关系.还研究两种结构的介孔SiO2对漆酶的吸附等温线.讨论了介孔SiO2的等电点、表面积、孔体积等参数对漆酶在介孔SiO2表面的吸附等温线和吸附动力学的影响.

    2015年04期 v.43 643-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 216K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》投稿启事

    <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,主要刊登国内外建设工程领域的土木建筑、交通运输、环境、海洋、测绘、材料、机电、计算机、通信等学科的高水平创新研究成果。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

    2015年04期 v.43 649页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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