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

  • 超大跨斜拉桥地震行波效应分析

    王再荣;孙利民;程纬;

    对多点激励下的振型方程进行了推导,简化成类似于一致激励下的振型方程形式,导出多点激励下的振型参与系数和振型等效地震波,从而可由反应谱判断多点激励对结构振动的影响.以一座试设计的主跨1 400m斜拉桥为例,采用振型分析法分析了考虑行波效应的超大跨斜拉桥振动机理。通过拟静力法分析了行波效应引起的各支承点地震动位移的差异对超大跨斜拉桥结构变形的影响,同时,利用位移输入法,对超大跨斜拉桥进行了地震时程分析,研究了行波效应对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震损伤的影响.研究结果表明:行波效应减小了耗能辅助墩的耗能作用,增大了桥塔的地震损伤,对超大跨斜拉桥顺桥向耗能体系地震反应的影响是不利的.视波速为1 000~3 000m·s-1范围内的长周期地震动作用下行波效应的影响尤为显著,因此在超大跨斜拉桥地震反应分析时必须考虑.

    2016年10期 v.44 1471-1481页 [查看摘要][在线阅读][下载 571K]
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  • 不同索径拉索风雨激励稳定性影响试验研究

    常颖;罗维;赵林;葛耀君;

    在实验室条件下采用人工模拟降雨成功重现了两种直径拉索的风雨激振现象,系统研究了风速、雨强、结构阻尼比等参数对风雨激振的影响以及螺旋线对拉索振动的抑制作用.试验表明,不同折算风速下拉索大幅振动的机理存在一定差异:在较高折算风速下拉索振动更类似限幅的准驰振振动;在低折算风速下拉索的振动与尾流中的低频涡关系更密切,即是一种涡致振动.

    2016年10期 v.44 1482-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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  • 土体约束对桩柱式桥墩塑性铰长度的影响

    刘腾飞;叶爱君;王晓伟;

    采用经过试验验证的建模方法,建立了常规桩柱式简支梁桥的单墩数值计算模型,系统分析了土体约束作用对桩柱式桥墩整体延性性能、不同延性水平下桩身的曲率分布规律以及等效塑性铰长度的影响.结果表明:土体约束作用会显著增大桩柱式桥墩的截面破坏曲率,提高桥墩的水平承载力和位移延性系数,并显著减小桩身塑性区域长度和等效塑性铰长度,同时,桩身等效塑性铰长度还会随着位移延性系数的增大而显著减小.

    2016年10期 v.44 1490-1496页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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  • 基于平面框架模型的肋式转向结构简化计算方法

    徐栋;张宇;邓锦平;

    针对肋式转向结构的受力分析和配筋设计,提出了一种基于平面框架模型的简化计算方法,将转向块所在的箱梁节段转化为平面框架模型,其中顶板、腹板、底板转化为三自由度梁单元,转向结构网式划分为等效梁格.由于顶板、腹板的纵向长度对转向结构受力影响很小,因此取为与转向结构同宽,此时平面框架模型如同倒置的简支T梁,平面框架模型中的底板纵向长度可以通过比拟规范中T梁的有效分布宽度确定.与空间网格模型、ANSYS实体模型的相比,简化方法在绝大多数情况下误差仅为5%~20%,且结果偏于安全.最后,将简化方法应用到国内的两座实桥中并与实桥配筋进行对比,发现实桥转向结构配筋量远大于计算值,配筋偏于安全.此简化方法同样适用于配置双层甚至多层转向管道的转向结构的配筋设计.

    2016年10期 v.44 1497-1503页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
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  • 型钢再生混凝土界面黏结应力组成及其强度

    郑华海;陈宗平;苏益声;

    为研究型钢再生混凝土(SRRC)界面黏结应力组成与各部分黏结应力的大小,首先分析了型钢与再生混凝土的黏结应力组成,再根据17个型钢再生混凝土试件的推出试验,研究型钢再生混凝土界面黏结滑移的全过程;接着,通过理论分析并结合试验数据,求解了型钢再生混凝土界面的化学胶结应力和摩擦应力的大小,并推导了型钢屈服时的临界黏脱长度lcr计算公式;最后,对影响化学胶结应力和摩擦应力大小的因素进行了分析.研究结果表明:增大混凝土强度、配箍率与保护层厚度可提高摩擦应力,增大保护层厚度可提高摩擦应力与化学胶结应力.

    2016年10期 v.44 1504-1512页 [查看摘要][在线阅读][下载 484K]
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  • 层状地基上梁的边界元边界元耦合解法

    艾智勇;蔡建邦;

    分别对地基接触面和梁进行离散,假定地基反力的分布情况,并确定梁单元节点和反力未知量;将无限长EulerBernoulli梁的基本解作为梁边界单元法的核函数,然后把Euler-Bernoulli梁边界积分方程应用到各节点,建立起基础梁的边界积分方程组;将层状地基的基本解作为地基边界积分方程的核函数,通过边界积分方程建立起梁各节点竖向位移与地基反力未知量的沉降-反力柔度矩阵;最后,根据地基与梁接触面的位移协调条件,建立起层状地基与EulerBernoulli梁共同作用问题总的边界元-边界元耦合方程组.根据该理论,编制了相应的程序,通过与现有文献对比验证该理论的正确性,并分析了分层地基特性对基础梁的影响.研究结果表明:相比有限元-边界元耦合法,边界元-边界元耦合法的效率更高.

    2016年10期 v.44 1513-1516页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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  • 砂土场地中组合荷载下单桩竖向承载特性研究

    赵春风;刘丰铭;王卫中;赵程;

    考虑砂土场地中单桩承受水平和弯矩荷载的共同影响,完成了五组共十根单桩的室内模型试验,分析了在组合荷载作用下砂土中单桩的竖向承载特性.研究表明:在不考虑竖向荷载作用的情况下,随着水平荷载作用点高度的增加,由于出现了弯矩荷载,单桩的水平极限承载力降低,但降低幅度逐渐减小;水平或弯矩荷载的增大,均会导致单桩沉降的增大和竖向承载力的降低,但只有当水平荷载达到相应位置水平极限承载力的0.5倍以上时,这种变化幅度才较明显;预先施加的水平和弯矩荷载在产生水平位移后,再施加竖向荷载,将会出现P-Δ效应,造成单桩水平位移的增大和水平承载力的降低;水平和弯矩荷载共同作用时对单桩的沉降和桩端阻力的影响程度,与水平和弯矩荷载产生的桩顶水平位移的大小正相关.

    2016年10期 v.44 1517-1525页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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  • 压气储能洞室气密性影响因素分析

    叶斌;程子睿;彭益成;

    压缩空气储能技术可以解决可再生能源发电的不稳定性和间歇性的缺点,而地下储气洞室是压气储能工程的重要组成部分.人工开挖并施作内衬的硬岩洞室因受地质条件限制小、适应范围广、气密性和稳定性好而受到关注.研究了内衬混凝土渗透率对洞室气密性的影响,基于达西定律,推导了计算储气洞室气体泄漏量的理论公式,获得了典型压缩空气储能压力条件下洞室内部气体的泄漏情况,并在此基础上分析了衬砌渗透率、衬砌厚度和洞室形状三种因素对气密性的影响.结果表明,在洞室内压8 MPa的情况下,利用P8等级的抗渗混凝土作为混凝土内衬,可以使洞室内气体日泄漏量低于1%,满足压缩空气储能电站的运行要求.同时,气体泄漏量随着内衬渗透率的增加而线性增加;在相同的渗透率条件下气体泄漏量随衬砌厚度的增加而减小;在相同容积条件下,圆柱形地下储气库的密封效果好于球形洞室.研究结果证明内衬硬岩洞室作为压缩空气的地下储气库在理论上具有良好的可行性.

    2016年10期 v.44 1526-1532页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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交通运输工程

  • 考虑水膜厚度影响的道面轮胎间动态摩擦模型

    凌建明;杜增明;

    针对考虑水膜影响的现有摩擦模型无法利用现场测试数据修正并应用于动态摩擦过程分析,提出了道面-轮胎间动态摩擦模型.该模型以平均集总Lugre模型为基础,考虑了水膜厚度、飞机速度、胎压、道面表面构造幅度和滑移率等因素影响下通过实验和数值回归等手段获取参数,用于道面动态摩擦性能的评价预估.通过上海浦东国际机场的现场实测数据,修正模型物理意义明确,具有较高的预估精度,该模型利用现场实测数据获取参数,适用于实际道面安全管理.

    2016年10期 v.44 1533-1537+1594页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 高胎压下机场环氧沥青道面结构动力响应分析

    凌建明;朱立国;

    新一代飞机(B787和A350/380)轮胎充气压力普遍达到了1.5 MPa,这进一步加剧了重载高胎压对沥青道面结构响应的影响,而热固性环氧沥青混合料因其优异的力学性能成为重载高胎压条件下的理想选择.基于ABAQUS建立了考虑竖向接触应力不均匀分布的机场环氧沥青道面结构动力响应三维有限元模型,并利用现场足尺加速加载试验结果对模型进行了验证.在此基础上,就接触应力分布、轮胎充气压力大小、温度场分布和道面结构材料特性等因素对道面结构响应的影响进行了分析.结果表明:不均匀接触应力增大了道面结构响应量;重载高胎压条件下,从减少车辙和开裂的角度而言,环氧沥青铺装材料较沥清玛蹄脂混合料具有更好的适用性,但要注意防止中、下面层的塑性变形累积和环氧沥青层底的弯拉疲劳开裂.

    2016年10期 v.44 1538-1544页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 基于定点检测数据的城市干道车辆轨迹重构

    唐克双;徐天祥;潘昂;李诗琪;

    针对我国城市干道实际交通数据条件,通过融合定点检测器和交通信号配时数据,基于交通波动理论和交通仿真的思想,开发了一种新的车辆轨迹重构方法,克服了现有方法依赖于高频率的浮动车数据以及未考虑车辆变道和路侧出入口进出车辆干扰的缺陷,并以青岛市一条信控干道的实证数据验证了该方法的有效性.

    2016年10期 v.44 1545-1552页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 快速路网实时OD预测的时间颗粒度选择

    杜豫川;孙轶凡;陈赣浙;

    常见的基于实测数据的origin-destination(OD)预测方法分为两类:一类基于历史信息,即根据上一天或上一周同一日相同时段的数据进行预测,简称同比预测法;另一类则是根据同一天相邻时间段的数据预测本时段的OD,简称环比预测法.预测所用基础数据的时段长度称为时间颗粒度.时间颗粒度的大小对OD预测结果的稳定性、准确性具有重要影响.针对上海快速路网,采用ADF单位根检验和KMeans聚类分析方法,研究时间颗粒度对预测结果的影响,提出了时间颗粒度选择的建议,同比预测方法相比环比预测法更容易得出稳定、合理的预测结果,30~60min的时间颗粒度预测效果较好.

    2016年10期 v.44 1553-1558页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K]
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  • 紧急避险车道全宽型服务车道设置位置

    宋灿灿;郭忠印;宋超;

    在设置全宽型服务车道且避险车道制动床宽度为9.0m与4.5m的断面条件下,利用UCWin Road Ver.9驾驶模拟仿真平台测试了5名驾驶员48次驶入避险车道的几何运动参数.选取方向盘转速指标对车辆驶入紧急避险车道的最小转向半径、方向调整时间、转向角幅值、转向角频率指标进行提取,选取横向偏移率指标对起弯点进行提取与理论验证,然后运用相关分析检验了5个指标与驶入速度的相关性,运用方差分析与配对样本T检验,检验了5个指标与全宽型服务车道设置的显著性.研究结果表明:当制动床宽度为9.0m且服务车道设置于制动床左侧时,车辆行驶稳定性强,驶入紧急避险车道难度小,供车辆方向调整的距离长,驾驶员心理紧张程度低.当制动床宽度为4.5m且服务车道设置于制动床左侧时,车辆的行驶稳定性强且易于驶入紧急避险车道.

    2016年10期 v.44 1559-1566页 [查看摘要][在线阅读][下载 363K]
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  • 基于车道集计交通流数据的事故风险评估分析

    杨奎;余荣杰;王雪松;

    事故风险评估分析提取事故及对应非事故状况下的交通运行数据作为自变量,以事故发生与否作为0或1因变量,采用数理统计模型分析事故发生与交通流状态的关联性.为探索上海市城市快速路的车道集计交通流数据用于事故风险评估分析的可行性,基于条件Logistic回归,使用该数据与事故数据构建事故风险评估模型,并检验模型预测精度.结果表明低运行速度、车道间流量的差异性会增加事故发生的概率;上海市城市快速路的车道集计交通流数据可用于事故风险评估研究.

    2016年10期 v.44 1567-1572页 [查看摘要][在线阅读][下载 190K]
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  • 自行车交通服务品质分级方法

    方雪丽;陈小鸿;叶建红;

    从自行车交通出行者的实际感受出发,建立自行车交通服务品质的指数统计模型,旨在构建面向差异化需求的自行车交通服务品质分级标准.通过逐步回归等数理统计方法,量化骑行者安全、舒适、清洁感受和总体感受,构建自行车交通服务品质指数统计模型.基于自行车出行者的性别、年龄以及使用频率等特征,将自行车出行者进行分类,继而构建4级自行车道交通服务品质分级标准.对上海市中心区干道进行自行车服务品质分级和评价,绘制中心区干道自行车交通设施服务品质分级图.结果表明:非机动车道宽度、机非隔离形式、助动车速度、路边遮阳比例等是显著影响要素.研究结果可帮助决策人员找到影响路段服务水平的显著要素,确定优先改善次序.

    2016年10期 v.44 1573-1578页 [查看摘要][在线阅读][下载 235K]
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环境科学与工程

  • 基于综合水龄指数评价的供水管网优化调度

    信昆仑;瞿玲芳;陶涛;颜合想;

    研究了通过计算节点平均水龄分析该地区供水管网的水质状况的方法,在此基础上,提出供水管网综合水龄指数评价指标,并基于该指数构建管网水力优化调度模型,采用遗传算法实现优化问题的求解,并以江苏某镇城乡统筹供水管网为实例进行了应用.结果表明,水力优化调度能够改善管网的综合水龄情况,尤其是对于流量较大的节点有明显的效果,但是对于管网末端水量相对较小节点,则需要结合水力调度以及管段冲洗等方式来改善管网水龄情况.

    2016年10期 v.44 1579-1584页 [查看摘要][在线阅读][下载 290K]
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  • 蓬莱19-3溢油运移与归宿数值模拟和分析

    匡翠萍;谢华浪;苏平;陈括;

    通过耦合水动力模型建立渤海海上溢油运移与归宿数学模型,包含漂移、扩散、蒸发、乳化等过程,通过拉格朗日方法模拟漂移过程、蒙特卡罗方法模拟油粒子扩散的随机性,采用变化的紊动扩散系数使溢油所受紊动扩散作用随时间变化.通过率定得到蓬莱19-3溢油模拟中风拖拽系数和扩散系数校正参数b的合理取值范围分别为1.4%~2.3%和0.38~0.42.对蓬莱19-3溢油事故进行了模拟,通过溢油附岸位置与时间验证了模型的准确性.模拟结果表明:由于风速较大、方向变化较小,风对漂浮于水面上的溢油产生较大作用,且溢油漂移方向与主风向一致;渤海海域内的潮流以往复流、旋转流为主且余流小使其对溢油运移的作用弱于风;溢油初期的蒸发速度较快,后期因挥发组分的减少以及乳化作用使溢油含水率增大使得蒸发速度明显减小;蒸发和附岸是溢油漂浮组分减少的主要原因,也是溢油的主要归宿.

    2016年10期 v.44 1585-1594页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
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机械、车辆与能源工程

  • 自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制

    张亮修;吴光强;郭晓晓;

    为提高自主车辆路径跟踪控制的实时性和鲁棒性,研究一种线性时变模型预测路径跟踪控制方法.建立用于控制器仿真验证的纵向&侧向二维车辆非线性动力学模型;从二轮三自由度模型出发,推导出线性时变路径跟踪预测模型;引入向量松弛因子解决优化求解过程中硬约束导致的控制算法非可行解问题,基于模型预测控制理论将路径跟踪控制算法转化为带软约束的在线二次规划问题;最后通过Matlab/Simulink实现车辆动力学建模和控制器设计,双移线工况仿真结果表明,所设计的控制器能够适应不同车速、不同设计参数的鲁棒性要求.

    2016年10期 v.44 1595-1603页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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  • 面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

    王阳阳;潘定;李巍;付涛;

    为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.

    2016年10期 v.44 1604-1608页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
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  • 增压汽油机早燃在线检测与诊断

    童孙禹;贺孝愚;邓俊;李理光;

    基于缸内离子电流检测技术,在一台增压进气道多点喷射汽油机上研究了进气温度、负荷、点火提前角、空燃比对于早燃发生频率的影响.试验结果表明,在一定范围内提升进气温度并不会增加早燃发生频率,增大负荷及增大点火提前角将会增加早燃发生频率,缸内混合气加浓将有效抑制早燃发生频率但是会增加油耗.采用的离子电流检测技术,可以实时快速检测早燃循环.并与缸压阈值法相比,离子电流信号判断早燃更准确,能够识别全部早燃循环,包括燃烧压力较小的早燃循环,同时离子电流检测法能够在上止点前25°CA检测到早燃发生的特征信号,这为发动机采取早燃消除方法提供了技术可能.

    2016年10期 v.44 1609-1616页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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  • 基于混合试验设计生物柴油发动机比油耗优化

    楼狄明;房亮;胡志远;谭丕强;

    在一台国V排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油混合燃料,通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时和后喷油量等6个喷油控制参数,优化标定生物柴油专用发动机的性能.选择混合试验设计方法制定了6因素同时调节的全局优化试验方案.分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点进行试验.通过该方法拟合的发动机油耗数学模型需要的数据样本容量较小且精度更高.以油耗最小为单目标,通过混合优化算法求解各工况下的全局最优喷油参数组合.优化后发动机比油耗(BSFC)相比原机各工况点平均降幅2.71%.混合试验设计标定方法弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化所导致的局部最优特性.

    2016年10期 v.44 1617-1623页 [查看摘要][在线阅读][下载 301K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 网络化软件自适应动态演化技术的趋势分析

    陆超泽;曾国荪;

    综述了网络化软件自适应动态演化技术,以软件演化基本概念为基础,深刻分析了网络化软件自适应动态演化的动因,重点评述了网络软件自适应动态演化技术在需求捕捉、情境建模、感知操作、决策技术、演化操作五个方面的发展现状,由此指出网络化软件自适应动态演化面临的挑战和发展趋势.

    2016年10期 v.44 1624-1635页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • 可变结构的并行计算中任务粒度细化可扩展方法

    熊焕亮;曾国荪;

    首先评估并行任务及体系结构中影响可扩展性的关键因素,并对并行任务及体系结构进行图建模.然后,提出一种DAG任务粒度细化的可扩展方法,本质上是变换图的结构、调整图节点权值和边权值.进一步推导得出一些关于新扩展方法的有用结论.最后,应用网格模拟工具SimGrid开展实验,结果表明所提出的扩展方法,能实现可变结构并行计算的等速度效率扩展,对于并行计算扩展实践有指导意义.

    2016年10期 v.44 1636-1644页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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  • 同济大学110周年校庆公告(第1号)

    <正>公元2017年5月20日,适逢同济大学建校110周年。世纪长流,同舟共济,高山景行。值此华诞,学校将秉持"淳德、抱朴、务实、尚学"之原则,主学术,化人文,聚群贤,畅交融,以求大学可持续发展之道。

    2016年10期 v.44 1468页 [查看摘要][在线阅读][下载 214K]
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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,主要刊登国内外工程建设领域的土木建筑、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

    2016年10期 v.44 1645页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
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