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

  • 地基承载力尺寸效应离散元分析

    蒋明镜;李磊;孙超;

    采用离散元软件PFC2D模拟4种宽度的载荷试验,并结合前人试验结果,研究地基尺寸效应的一般规律,探讨尺寸效应产生的原因.结果表明:承载力系数随基础宽度的增大而减小,减小量随基础宽度的增大而降低.p-s曲线的最大曲率(即拐点的曲率)随基础宽度的增大而减小,曲线总体形态逐渐趋于平滑.净砂在离散元模拟中,它的强度包线为一条直线.随着应力水平的提高,土颗粒的峰值内摩擦角基本不变,但是地基极限承载力依然存在尺寸效应,这说明强度包线的非线性并不是尺寸效应产生的根本原因.

    2015年05期 v.43 649-656页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
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  • 考虑主应力方向影响的正交各向异性土体强度

    吕玺琳;钱建固;黄茂松;

    利用材料组构与应力主轴的方向关系,对椭圆型角隅函数进行修正并引入到Mohr-Coulomb准则,建立了一个适用于正交各向异性土体的三维强度准则.通过所建立的准则,推导了考虑主应力轴方向变化影响的土体峰值应力比与中主应力比关系的计算公式,获得了土体峰值内摩擦角随中主应力比及大主应力偏转角的变化特性.通过与不同沉积面角度条件下的三轴试验及空心圆柱扭剪试验结果对比表明,理论公式预测的内摩擦角与试验结果一致.

    2015年05期 v.43 657-661页 [查看摘要][在线阅读][下载 214K]
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  • 基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法

    楼梦麟;唐玉;

    基于有限元法中位移插值的思想,建立了基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法.该方法的基本思想是在自由子结构法的基本变换基础上,实施对接界面坐标的第二次坐标变换,并利用第二次坐标变换矩阵,有效缩减了结构体系的广义自由度,从而提高了计算效率.通过对一个两端固定梁进行模态分析,并对比缩减界面自由度前后梁的前10阶主频计算值,验证了该方法的可行性.与界面广义自由度模态缩减法相比,二者的主要精度基本相同,该方法计算效率更高,工程应用更加方便.最后,讨论了插值基点的选择方式对计算精度的影响.计算结果表明:参与模态分析的插值基点数量越多,计算精度越高;当插值基点均匀分布于对接界面上时,计算精度最高.

    2015年05期 v.43 662-667页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 拉索支座减隔震桥梁自适应推倒分析方法

    曹飒飒;袁万城;

    以拉索支座减隔震桥梁为研究对象,提出了自适应推倒分析方法(AMPP),对比多模态推倒分析方法(MPA)和一阶模态推倒分析方法(PO-1),研究AMPP方法应用于这类桥梁抗震性能评估的可行性及效果.结果表明:推倒分析方法可以成功应用于拉索支座减隔震桥梁的抗震性能评估,AMPP方法对关键参数的计算精度高于一阶模态推倒分析和多模态推倒分析,但多模态推倒方法对下部构件的内力评估精度较好.

    2015年05期 v.43 668-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
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  • 基于循环软化膜理论的钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析

    蒋欢军;王斌;吕西林;

    钢筋混凝土剪力墙及组合剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一.如何有效地模拟剪力墙构件在地震作用下的滞回性能,是高层结构抗震性能评估的关键问题之一.针对剪力墙构件弹塑性行为的特点,目前已经发展了多种微观和宏观分析模型.介绍了循环软化膜理论,基于该理论并利用OpenSees程序提出了不同类型剪力墙构件的建模方法,对11片不同破坏模式和不同配钢形式的剪力墙试件进行了低周反复加载数值模拟.计算结果表明,该分析方法不但能够很好地模拟不同类型剪力墙的整体滞回性能,而且可以预测局部材料应变信息,可为高层建筑结构抗震性能评估提供参考.

    2015年05期 v.43 676-684页 [查看摘要][在线阅读][下载 519K]
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  • 基于结构鲁棒性提升的隔板贯通节点加固构造

    王伟;秦希;

    为提高结构的鲁棒性,针对传统矩形钢管柱隔板贯通式栓焊连接构造,提出了一种加固型栓焊盖板连接构造及其设计方法,并进行了数值模拟分析,该分析考虑了断裂模拟及裂后路径跟踪.结果表明,加固型栓焊盖板连接构造能够提高下翼缘连接区域传力失效前梁柱子结构的竖向变形能力,并充分发挥梁内轴向拉力产生的悬链线效应,进而使梁柱子结构提供更大的竖向承载力,可用于提高结构抗连续倒塌能力的加固改造.

    2015年05期 v.43 685-692页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
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  • 雷诺数对不同圆角率3∶1二维矩形柱体气动力的影响

    王新荣;顾明;

    在低紊流度的均匀流场中对4种圆角率(R/D=0,5%,10%,15%)的3∶1二维矩形柱体模型进行了刚性模型测压试验.试验雷诺数的变化范围为1.1×105~6.8×105,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4个模型的气动力系数及其功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,圆角率为R/D=0和5%的模型的平均阻力系数随雷诺数的增大而增大,而圆角率为10%和15%的模型的平均阻力系数、均方根阻力系数和均方根升力系数随雷诺数地增大出现了明显地跳跃.圆角率为R/D=0和5%的模型的气动力系数功率谱曲线随雷诺数的变化较小,但圆角率为10%和15%的模型的气动力系数功率谱曲线呈现了明显的雷诺数效应.此外,3∶1二维矩形柱体模型的Strouhal数随着圆角率的增大而增大.

    2015年05期 v.43 693-698页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 高强度砂浆群钉连接件抗剪承载力试验

    苏庆田;李雨;

    在混凝土桥面板预留孔浇筑高强度砂浆包裹群钉连接件以实现钢梁与混凝土有效结合.为了得到高强度砂浆包裹的焊钉的剪切强度及分析不同群钉布置形式对抗剪承载力的影响,进行了1组单钉基本力学试验和5组不同群钉布置形式的焊钉力学性能试验.试验结果表明:采用高强度砂浆包裹焊钉的连接方式可靠,焊钉具有较高的抗剪强度,单钉承载力平均值为197.2kN.在群钉连接件中不同的焊钉布置方式对承载力有一定影响,总体上随焊钉数量的增多,平均的单钉承载力呈下降趋势,焊钉数量最多的NS25试件,其平均单钉承载力为160kN,为单钉推出试验值的81%.此外,根据多排焊钉的荷载-滑移曲线,给出了多排焊钉的荷载-滑移关系表达式,与试验结果比较表明,所给表达式的结果与试验结果吻合较好.

    2015年05期 v.43 699-705页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
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  • 隧道不同损伤状态二次衬砌预养护试验研究

    刘学增;刘文艺;桑运龙;何本国;

    采用1∶10破坏性模型试验,研究隧道不同损伤状态衬砌预养护构件变形特性、破坏模式与承载力.研究表明:预养护试件整体破坏由原衬砌拱腰极限承载力控制;预养护损伤衬砌受力过程为"加载—原裂缝贯通—套拱拱顶裂缝贯通—试件破坏",整体结构刚度逐渐退化.关键部位破坏顺序为"拱顶开裂—拱腰脆性断裂—拱顶延性破坏".裂缝深度为1/3衬砌厚度损伤状态可作为合理预养护时机;不同损伤状态衬砌预养护曲率突变点一致,可作为加固构件养护控制基准;提出衬砌预养护构件破坏荷载与损伤状态关系简易计算公式,计算结果与试验误差约5%.

    2015年05期 v.43 706-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]
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  • 海坛湾龙凤头海滩养护工程方案

    匡翠萍;单云驰;顾杰;刘建辉;

    福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍很严重,4个月后岸线平均后退11m,最大后退量31m.为解决此问题,提出采取滩肩补沙和实体工程结合的海滩养护方案.运用Generalized Model of Simulating Shoreline Change(GENESIS)建立了龙凤头海滩岸线演变模型,并通过海滩养护一期工程实测资料进行模型率定和验证,模拟值和实测值验证良好.采用验证后的模型,分别模拟了不同新工程方案对岸线演变的影响,并比较分析了方案实施后岸线的演变.结果表明,龙凤头海滩北侧和南侧各增加一个近岸防波堤对研究岸段起到保护作用最为明显,但岸线仍会受到一定程度的侵蚀,可以结合工程后期季节性补沙措施进行防护.

    2015年05期 v.43 714-721页 [查看摘要][在线阅读][下载 540K]
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环境科学与工程

  • 甘油水热碱催化还原H_2O和CO_2的过程

    沈峥;顾敏燕;周雪飞;张亚雷;

    结合氢谱核磁共振(1 H-NMR)、氘谱核磁共振(2 HNMR)、高效液相色谱-质谱(LC-MS)和气相色谱-质谱(GCMS)分析方法,调查了水热碱催化条件下甘油还原水和二氧化碳过程中通过重水(D2O)代替H2O的溶剂同位素效应.研究表明:乳酸分子上β-碳的氢完全被替换成氘(D),说明甘油分子上2-碳位的羟基首先转化为羰基,接着再转为乳酸分子上的羟基;产生的氢气和甲酸中存在大量的D,说明水分子作为反应产物参加了反应;产生的氢气和甲酸中D%超过50%,说明甘油首先发生脱水反应而不是脱氢反应,最有可能的中间产物是丙酮醇.

    2015年05期 v.43 722-728页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 基于动态渗透的雨水塘下渗设计及运行方法

    尹海龙;解铭;徐祖信;李怀正;

    针对上海世博城市最佳实践区北区的不透水景观水塘下渗改造,开展了雨水滞留下渗现场试验研究.改造前的试验表明,雨水下渗速率与雨水塘-地下水水位差呈线性关系;在改造后的雨水塘内开展试验,进一步验证了该结论,并确定了动态下渗速率.因此,提高塘内动态水位促进雨水下渗,有助于实现园区17.6mm雨水径流在3d内被下渗利用,达到国际绿色社区认证体系(LEED-ND)的铂金认证要求.

    2015年05期 v.43 729-735页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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材料科学与工程

  • 铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

    徐玲琳;王培铭;吴广明;李楠;

    研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.

    2015年05期 v.43 736-740+753页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • 龄期对高温后高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

    商兴艳;陆洲导;

    研究了不同龄期超高韧性水泥基复合材料(ECC)试件高温后的残余力学性能.将ECC试件养护至不同龄期(1,3,7,28d),然后加热至不同温度(200,400,600和800℃),冷却后测量其力学性能.一般来讲,高温后ECC试件的强度和刚度会随着温度的升高而降低,但是在200℃时却有例外;温度相同时,ECC试件的强度和刚度随龄期的增加而增加,且早龄期时增加得非常快.高温前后ECC的微观结构特征可以通过扫描电子显微镜(SEM)法和压汞(MIP)试验分析,结果很好地解释了不同龄期的ECC试件高温后力学性能的变化.

    2015年05期 v.43 741-747页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 不同侵蚀条件下水泥基材料碳硫硅钙石生成速度比较

    王冲;于超;罗遥凌;刘俊超;

    通过观察水泥净浆试件在电脉冲和常规浸泡条件下不同龄期的外观变化,并结合扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍射、红外光谱(FTIR)分析侵蚀产物的组成,对试件遭受硫酸盐侵蚀后碳硫硅钙石的生成速度进行了比较.结果表明:电脉冲明显加速了水泥基材料中碳硫硅钙石的生成速度.在电脉冲作用90~120天时试件内部有一个生成碳硫硅钙石的准备期,作用120天后侵蚀产物中出现大量的碳硫硅钙石;常规浸泡1年后,试件内部只检测到生成碳硫硅钙石所需的中间体,并无大量碳硫硅钙石生成.

    2015年05期 v.43 748-753页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 脱硫石膏-偏高岭土-水泥复合胶凝体系研究

    张永娟;吴蓉;张雄;

    对50%脱硫石膏和偏高岭土组成的辅助胶凝材料与50%水泥组成的复合胶凝体系进行了试验研究.结果表明:800℃热激活脱硫石膏为无水石膏,透射电子显微镜(TEM)分析表明存在明显空腔结构和晶体缺陷;脱硫石膏经400~800℃热激活处理后试样10min~7d的溶解速率不同,且经800℃热激活处理的脱硫石膏溶解速度最快;标养条件下选用经800℃热激活的脱硫石膏作为复合胶凝体系的组分能够获得较高抗压强度,而蒸养条件下可选用未经热激活的脱硫石膏;脱硫石膏与偏高岭土配比按CaSO4和Al2O3摩尔比控制,其比值在0.7~1.1范围内较为适宜,能够达到理想的强度且体积稳定性良好.

    2015年05期 v.43 754-758页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
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机械、车辆与能源工程

  • 弯道会车的瞬态气动特性

    王靖宇;王保玉;顾庆童;胡兴军;

    应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对两个简化SAE模型的弯道会车进行了数值模拟研究,获得了两车气动六分力的变化规律.在极短的会车过程中,侧向力、侧倾力矩和横摆力矩都发生了方向的变化,迅速达到各自的正负极值,处在内侧弯道车辆1的侧向力、侧倾力矩和横摆力矩的值略大于外侧弯道车辆2.升力和纵倾力矩也发生了数值和方向的改变,这些都会对车辆的行驶稳定性带来一定的影响,为进一步研究弯道会车的瞬态气动特性提供了理论参考.

    2015年05期 v.43 759-764页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 空气制冷循环最优性能解析

    张春路;袁晗;

    通过建立单级空气制冷循环的量纲为一的热力学模型,推导出对应最优性能系数的压比公式,以及最优压比下的循环性能参数解析表达式.在此基础上针对不同的运行工况和转动部件效率,对循环性能进行数值分析,发现:高低温热源温差的增大,最优压比升高,最优性能系数下降,单位制冷量升高.提高转动部件效率,最优压比小幅降低,最优性能系数大幅升高以及单位制冷量大幅下降.同比之下,膨胀机效率对系统最优性能的影响更大.这些都有助于实际空气制冷系统的优化设计.

    2015年05期 v.43 765-770页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • 空气过滤材料静电衰减机理的实验研究

    林忠平;陈相玮;夏建伟;徐斌;

    采用不同形态、不同荷电特性的气溶胶对静电纤维过滤材料进行积尘实验,观测滤料积尘过程中的表面电势、过滤效率和纤维形态的变化.结果表明不同荷电特性KCl(氯化钾)气溶胶积尘的滤料表面电势随积尘量增加的变化趋势不同,但滤料的效率不随积尘增加而变化;液态DEHS(癸二酸二辛酯)气溶胶容尘实验发现,滤料表面电势和效率都急剧衰减.实验结果以及不同形态气溶胶积尘滤料的扫描电镜表明造成滤料静电衰减的机理主要是屏蔽作用.

    2015年05期 v.43 771-776页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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  • 梭形遮阳翻板太阳散射辐射传输计算模型及程序实现

    陶求华;李峥嵘;郑健雯;

    取相邻2块遮阳翻板为研究对象,建立了梭形翻板散射辐射传输的计算模型.在模型分析基础上,用MATLAB编制了能描述翻板形状、尺寸、倾角、表面光学特性的梭形翻板散射辐射传输计算程序,验证了程序的正确性,并进行了翻板划分段数的敏感性分析.认为翻板散射辐射透过率的相对误差随翻板划分段数增加而减小,划分段数超过8时,计算结果基本不再发生变化.最后,分析了传统计算方法和程序对梭形翻板进行平板假设所带来的误差,认为用"平板假设模型"计算梭形翻板有一定的误差,误差值随着翻板倾角增加而增大.

    2015年05期 v.43 777-782页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 多源多目的超宽带传感网生命周期的扩展律

    徐娟;吕彬彬;王之瑜;林伟栋;

    推导了多源多目的跳时脉冲无线电超宽带(TH-IR UWB)传感网生命周期的扩展律.假定源节点沿着最小能耗路由分别给nd个目的节点发送数据分组.结果表明多源多目的 TH-IR UWB传感网的生命周期上界与节点密度的α/2次方成正比.研究同时表明生命周期的上界与源节点数ns和每源节点包含的目的节点数nd均成反比,因此减小ns与nd的乘积能延长网络生命周期.而且当nd=1时,多源多目的TH-IR UWB传感网生命周期的上界就变为多源单目的网络生命周期上界,其中Sink为所有ns个源节点的目的节点.

    2015年05期 v.43 783-787页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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  • 车载网侧变流器电流谐波优化控制策略

    郭其一;冯江华;张志学;罗文广;

    交流传动电力机车和电动车组网侧变流器产生的电流谐波频谱分布范围较宽,容易激起牵引网谐振.在分析了理想条件下网侧电流谐波特性的基础上,针对网侧变流器目前通常采用的多重化瞬态电流控制策略,通过对比指出了其在谐波性能方面的问题.为解决这些问题,提出了基于平均电流反馈和基于原边电流反馈两种优化的瞬态电流控制策略.通过仿真分析和线路运行试验验证了优化控制策略的有效性,可将原边电流总谐波畸变率降低至1%左右,显著提升了网侧谐波性能,并有效地抑制了车网谐振.

    2015年05期 v.43 788-793页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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经济与管理科学

  • 社会责任投资视角下投资者多准则决策

    曹玉红;尤建新;王瑞;

    从社会责任投资角度出发,建立一个基于可持续性平衡计分卡(balanced scorecard,BSC)的决策实验室—网络分析法(decision-making trial and evaluation laboratory-analytic network process,DEMATEL-ANP)多准则决策模型,并提出了基于该模型的投资者选择社会责任投资的思路及决策流程.最后,以上海某通讯公司选择社会责任投资为例,对BSC-DEMATEL-ANP模型进行了应用,证明了该模型的可行性和实用性.

    2015年05期 v.43 794-799页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 生产率提高和产业结构变化对住房价格的影响

    刘洪玉;姜沛言;

    通过构建劳动力和住房市场均衡模型,探究了生产率提高和产业结构变化对住房市场和劳动力市场均衡状态的影响,并利用我国35个大中城市2002—2012年的数据建立动态面板模型进行了实证分析.结果表明,生产率提高会引起房价上涨,且第三产业的效应强于第二产业;产业结构优化升级是房价上涨的动力.住房价格上涨是生产率提高和产业结构优化的必然结果,中央政府建立"稳定房价工作责任制"的调控措施不符合市场的发展规律.政府应当重点引导产业和劳动力向中小城镇流动,促进中小城镇与大城市产业和劳动力市场的均衡发展,建设以市场自我稳定为目标的长效机制.

    2015年05期 v.43 800-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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