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

  • 基于随机谐和函数的复合泊松过程模拟

    高若凡;李杰;

    提出了实现复合泊松过程数值模拟的新途径,并建议采用随机谐和函数方法生成复合泊松过程.依据工程实例,验证了随机谐和函数方法模拟复合泊松过程的有效性.

    2017年12期 v.45 1731-1738+1764页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 缆拱桥的结构形式和性能

    谢肖礼;张一鸣;王波;

    提出了一种桥梁结构体系——缆拱桥,其结构的主要特征是缆索两端锚固于拱脚或其附近,荷载由拱肋与缆索共同承担.拱既是承重构件,又起到锚碇作用;缆既是承重构件,又起到系杆作用.给出了缆拱桥的具体结构形式,并对其结构强度、刚度、稳定特性及动力特性进行有限元分析.结果表明:与相同跨度及截面的系杆拱桥相比,缆拱桥的稳定承载力及强度承载力大幅提高,刚度略有下降.此外,缆拱桥造型美观,更容易做到力与美的统一,且其较高的稳定承载力和强度承载力为拱结构跨度提升提供了新的有效途径.

    2017年12期 v.45 1739-1743+1865页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K]
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  • 非一致地震激励下飘浮体系斜拉桥易损性分析

    马凯;钟剑;袁万城;党新志;

    利用Open Sees软件对一座主跨为420 m的斜拉桥建立有限元模型,分别进行了仅考虑失相干效应、考虑失相干效应和行波效应、考虑失相干效应和场地效应以及综合考虑失相干效应、行波效应和场地效应等4种非一致激励情况下的易损性分析.结合联合概率地震需求模型(TPSDM)和蒙特卡罗抽样获得了基于构件的体系易损性曲线.考虑地震动空间效应的飘浮体系斜拉桥损伤概率明显高于一致激励且失相干效应和场地效应的影响较为显著.失相干效应越明显,斜拉桥体系遭受地震损伤的概率越大.场地效应的影响较为复杂,总体上表现为相邻场地类型差异越大,沿地震波传播方向场地类型由软变硬时,体系损伤概率增加.行波效应对飘浮体系斜拉桥地震损伤的影响较小,易损性分析时忽略行波效应的影响不会造成较大的误差.因此,对飘浮体系斜拉桥进行非一致激励下的地震易损性分析应考虑失相干效应和场地效应的影响,目前广泛采用的一致激励下的易损性分析高估了体系的抗震性能.

    2017年12期 v.45 1744-1754页 [查看摘要][在线阅读][下载 978K]
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  • 梁侧锚固钢板加固火后混凝土梁受弯试验研究

    姜常玖;陆洲导;李凌志;苏磊;

    按照ISO834国际标准升温曲线对6根钢筋混凝土梁进行受火试验,并用梁侧锚固钢板法对其中5根受损梁进行加固,然后进行四点弯曲试验.分析了锚栓间距、角钢加劲肋、梁侧钢板的高度与厚度等因素对加固梁受弯承载力、刚度及延性的影响.结果表明:火灾后受损梁采用梁侧锚固钢板加固后,峰值荷载和刚度均得到显著提高,但其延性变化各异;受弯性能的加固效果随钢板厚度增大及锚栓间距减小而增强,而角钢加劲肋可有效限制钢板屈曲.通过限制钢板与混凝土连接界面上的相对滑移以及梁侧钢板的屈曲,可显著提高钢板与混凝土梁之间协同工作的程度.

    2017年12期 v.45 1755-1764页 [查看摘要][在线阅读][下载 869K]
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  • 胶合木端板连接节点低周反复试验与承载力

    惠卓;秦卫红;李云杰;吴科夫;

    提出一种适用于胶合木节点的内嵌钢板-端板连接形式.对2个具有不同厚度端板的新型节点及1个常用的内嵌钢板螺栓连接节点进行了低周反复加载试验.结果表明:新型节点的延性以及耗能能力有较大提高,端板厚度是影响新型节点性能的重要因素.对新型节点的屈服荷载,根据虚功原理推导了其计算公式;对新型节点的极限承载力,分析比较了其破坏模式和各模式的承载力计算公式.计算结果与试验结果符合较好.基于上述研究,提出了端板厚度的选取建议.

    2017年12期 v.45 1765-1772页 [查看摘要][在线阅读][下载 1165K]
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  • 水位循环升降作用下粉土变形及沉降机理

    张英平;唐益群;徐杰;周洁;

    地下水位升降变化是浅层地下水普遍存在现象,常常导致土层结构与土体性质发生变化,从而影响地基土变形与沉降.以洛阳地区粉土为研究对象,通过水位循环升降模拟试验,研究水位循环升降作用下粉土孔隙水压力、土压力周期性变化规律及由此产生的变形沉降特性.试验表明:孔隙水压力周期性变化是导致土体周期性变形的主要原因,两者具有相似的周期性变化规律;孔隙水压力对水位升降表现出瞬时响应,而变形则呈现滞后性.通过机理分析发现,振荡孔隙水压力是土体中饱和-非饱和状态转变的根本原因,而残余孔隙水压力的衰减消散是土层产生固结沉降的驱动力.

    2017年12期 v.45 1773-1782页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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  • 桩筏基础固结沉降实用计算方法

    杨军;杨敏;

    针对饱和深厚黏土中的摩擦型桩筏基础,提出求解基础体系固结沉降的简化分析方法.采用桩-土-筏非线性共同作用模型和交替方向隐式差分算法求解二维平面应变区域内任意时刻不同位置的超孔隙水压力,计算桩端以下土层的平均固结度和基础体系的固结沉降.与有限元精确解的对比分析表明,提出的计算模型与简化假定基本合理.将该方法用于分析2个饱和黏土地基中的桩筏基础固结沉降,得到了与实测值比较接近的预测结果.

    2017年12期 v.45 1783-1790页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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交通运输工程

  • 弹性工作制下出行在时间维度上的分布机理

    李浩;宁煦棋;刘兴;

    考虑完全弹性和不同弹性员工比例的弹性工作制度,构建了区别于传统弹性系数法的出行行为模型,通过解析法和仿真法探究了弹性工作制以及弹性员工比例对调节出行在时间维度上分布的影响机制.结果表明:弹性工作制可以在时间维度上分散出行,缓解交通拥堵;随着弹性员工比例的增加,路网平均行程时间减少,弹性员工的行程时间基本不变,非弹性员工的行程时间则下降明显,但对交通拥堵的缓解效果逐渐减弱.

    2017年12期 v.45 1791-1801页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
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  • 基于二次车速差的公交专用道运行表现分析

    林航飞;崔海鹏;

    提出一种基于二次车速差的量化分析方法.选取深圳市54条道路,总长208.4 km,其中公交专用道长度143.8km.使用公交车和出租车的全球定位系统(GPS)数据、站点数据和路段数据,分析了深圳市主要道路公交专用道的车速特征.在消除公交车与出租车2类车辆行驶特性差异和公交停站影响的情况下,通过公交车与出租车之间车速差的差值关系获得了公交专用道对于公交运行所起作用的量化值,并验证了该作用的显著性.结果表明:公交专用道对二次车速差有显著的积极影响,路段站点密度、站点形式以及站点位置因素对二次车速差的影响均不显著;公交专用道总体上起到了作用,使用公交专用道能显著减小高峰期公交车速与其他车辆车速的差值,提高公交运行效率,但仍有部分专用道作用不明显.

    2017年12期 v.45 1802-1809页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K]
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  • 混行自行车道超车干扰与车道设计

    陈小鸿;岳李圣飒;

    基于上海市非机动车道113起助动车超越自行车事件,通过分析超车助动车和被超自行车行驶轨迹,提出了助动车超车干扰强度指标.超车干扰强度指标同时考虑了助动车和自行车速度的差异,以及超车时两车间距的特征.研究发现,当助动车超车干扰强度大于临界值时,被超自行车侧向加速度波动率明显降低.然而,超车干扰存在边际效应,即随着超车干扰的持续增大,自行车侧向加速度波动的减少幅度却在降低.利用K-means++算法对超车干扰强度进行了分级,认为自行车道单车道宽度在1.1 m到1.3 m之间,且同时对助动车实施25 km·h-1的限速,能有效减小超车干扰的严重程度.

    2017年12期 v.45 1810-1817页 [查看摘要][在线阅读][下载 625K]
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  • 垃圾焚烧炉渣粉替代矿粉对沥青混合料性能的影响

    孙瑜;李立寒;

    探讨了生活垃圾焚烧(MSWI)炉渣粉料(BAP)100%(质量分数)替代矿粉配制沥青混合料的可行性及其对沥青混合料性能的影响.进行了炉渣粉沥青混合料的配合比设计,分析了炉渣粉料对各项马歇尔指标以及沥青用量的影响;评价了炉渣粉料对沥青混合料路用性能的影响.结果表明:炉渣粉料的加入会使设计沥青用量增加,沥青混合料的马歇尔稳定度有所提高;炉渣粉料的表面形貌粗糙多孔,提高了沥青混合料的高温稳定性;炉渣粉料替代矿粉后,设计沥青用量的增加和混合料内部嵌挤结构的增强可以改善沥青混合料的低温抗裂性能;炉渣粉料中的Si O2和金属氧化物会导致沥青混合料的水稳定性有略微的降低;沥青对炉渣粉料的浸润更加良好,黏附状况更加理想.

    2017年12期 v.45 1818-1823页 [查看摘要][在线阅读][下载 1000K]
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  • 基于自回归求和移动平均的冬季路温短临预测

    汤筠筠;郭忠印;

    挖掘冬季路面温度在其他外部变量影响下未来短时间内的波动规律,建立冬季路面温度短临预测模型.基于交通气象监测站的冬季历史监测数据,利用统计学方法确定路面温度的主要影响因素,应用自回归求和移动平均(ARIMA)模型建模分析,对未来短时间内的路面温度进行预测.结果表明:允许误差在±0.5℃和±1.0℃范围内,未来3 h的平均预测准确率分别达到81.25%和99.65%,对应的平均绝对误差为0.21℃和0.26℃;允许误差在±0.5℃范围内,未来第1 h的平均预测准确率最高,平均绝对误差最低,分别达到92.50%和0.15℃.

    2017年12期 v.45 1824-1829页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于模糊算法的无人驾驶压路机自动碾压控制

    卞永明;方晓骏;杨濛;赵柱;

    针对无人驾驶振动压路机在自动碾压作业时的路径跟踪误差影响整体碾压作业质量的问题,提出了基于模糊算法的路径跟踪控制方法.建立了压路机整体运动学模型和液压动力转向系统模型,设计了基于预瞄的航向跟踪算法和模糊比例-积分-微分(PID)控制器来实现对自动碾压误差的控制.通过无人驾驶压路机路径跟踪控制模型的仿真和现场自动碾压试验对自动碾压控制性能的验证,表明基于预瞄的航向跟踪模糊PID控制较普通PID控制在无人驾驶振动碾压过程中具有更好的控制性能,显示了模糊控制算法的有效性与优越性.

    2017年12期 v.45 1830-1838页 [查看摘要][在线阅读][下载 895K]
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  • 混流柔性加工单元自动导引小车的调度优化

    徐立云;陈延豪;高翔宇;李爱平;

    多品种混流柔性加工单元中的自动导引运输车(AGV)数量和运行路径直接影响单元的运行效率.在考虑产品加工工时、批量需求、设备物理位置等约束下,以最小化搬运任务时间为优化目标,基于改进Memetic算法,通过编码和搜索机制的调整,对不同AGV数量以及不同设备加工任务分配方案条件下的调度策略进行协同优化求解,有效避免了迭代过程中易出现非法解的状况,从而获得了AGV最优调度路径.最后通过实例验证了该方法的可行性和有效性.

    2017年12期 v.45 1839-1846+1858页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K]
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  • 人员进门过程中污染气体侵入数值模拟

    常乐;涂书阳;张旭;

    研究了人员进门过程中污染气体从走廊侵入到隔离室的动态过程和侵入量.数值计算采用了雷诺时均N-S模型,通过动网格技术实现门和人员的运动,并利用示踪气体监测外界空气的侵入过程.结果表明:侵入过程可以分为4个阶段,进门时间增加会显著增加内侵入空气体积.

    2017年12期 v.45 1847-1852页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
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  • 基于正交回归试验法的煤矿剪式抓斗优化设计

    孙远韬;秦仙蓉;孙文斌;张氢;

    煤矿剪式抓斗的挖掘过程是一个复杂的非线性动力学问题,由于动态平衡方程的不确定性使得该类问题的优化设计不易实现.建立了抓斗挖掘过程的数学模型,获得了不同设计参数下的挖掘性能数据样本点,然后构造了三因素五水平正交试验;构建了物料挖掘过程目标函数的二次多项式响应面模型,并采用最小二乘法求解响应面模型中的待定系数向量.利用多目标优化的理想点法对抓斗的几何参数进行优化,获得了一种性能更优的产品.与蒙特卡罗法的计算结果对比表明,该方法具有良好的预测能力,并大大减少了仿真计算的规模.

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  • 利用矩阵风扇改善散热器冷热介质温差场协同性

    王宏朝;单希壮;杨志刚;

    基于传统乘用车的冷却模块共设计了5种矩阵风扇,利用数值模拟技术分析矩阵型式不同以及冷却空气流量不均匀对散热器换热性能和场协同数的影响.结果表明:采用矩阵风扇能够增加散热器的冷热介质温差场协同数,散热器换热量和冷热介质温差场协同数存在显著的正相关性;当通过散热器的冷却空气流量分布不均匀时,散热器换热量明显下降,且随着转速比的增加,换热量的降幅逐渐减小;散热器芯体不同区域冷却空气流量的变化对散热器换热性能的影响权重不同,当低温区对应的冷却空气流量较大时,散热器换热量以及温差场协同数的降幅增加.

    2017年12期 v.45 1859-1865页 [查看摘要][在线阅读][下载 1124K]
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  • 催化型颗粒捕集器的净化性能及劣化规律

    张允华;楼狄明;谭丕强;刘继跃;

    基于车载排放测试系统(PEMS),测试并分析了25、20、10 g·ft~(-3)(1 ft3=0.028 3 m3)3种不同贵金属负载量催化型颗粒捕集器(CDPF)对公交车尾气的净化性能及劣化规律.结果表明:25 g·ft~(-3)贵金属负载量CDPF对公交车一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、颗粒数量(PN)及颗粒质量(PM)的净化性能最优.CDPF对CO、THC、PN及PM的净化效率随使用里程的增加呈对数下降趋势,25 g·ft~(-3)贵金属负载量CDPF净化效率下降趋势最为缓慢,其抗劣化性能最优.使用5万公里后,25 g·ft~(-3)贵金属负载量CDPF对CO和THC的净化效率仍分别高达74%和70%,对PN及PM的净化效率保持在90%以上.贵金属负载量对CDPF的NOx净化效率影响不显著,其随使用里程的劣化现象不明显.从兼顾成本-性能的角度考虑,20 g·ft~(-3)贵金属负载量CDPF为最佳选择.

    2017年12期 v.45 1866-1872页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • 质子交换膜燃料电池停机后吹扫仿真

    许澎;高源;许思传;

    基于单电池内部水相变和传递的机理建立了燃料电池一维吹扫水传递模型,研究了空气同时吹扫阴阳极方法中电池温度、吹扫气体流量对吹扫的影响,并且对比了氢气和氧气分别作为阳极吹扫气体对吹扫效果的影响.仿真结果表明:吹扫初始时刻存在水从阴极到阳极的反扩散现象;电池温度对吹扫的影响程度大于流量对吹扫的影响程度,并且温度越高,膜含水量减少越快;空气吹扫阳极气体既节能又省时.

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测绘科学与技术

  • 局域定位系统拟应用于工程测量系统自定位法

    熊春宝;白洪志;李郎;邾继贵;

    提出了一种系统自定位方法.该方法采用控制点坐标进行约束,按照非线性最小二乘的Levenberg-Marquardt算法求解系统自定位参数.以双发射站为例,给出了新的系统自定位参数的解算模型.通过试验证明此方法是可行的,解算模型是正确有效的,其系统自定位精度完全能够满足工程测量的要求.

    2017年12期 v.45 1879-1886页 [查看摘要][在线阅读][下载 211K]
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  • 基于可变形部件模型的遥感影像船只检测方法

    张绍明;徐昆源;张鹏;王建梅;

    提出了一种基于混合可变形部件模型的船只检测方法.该方法采用基于梯度方向直方图(HOG)特征的可变形部件模型(DPM)来描述船只,在HOG特征金字塔空间通过滑窗方式检测目标.基于HOG特征的DPM不具有方向不变性,因此根据船只目标特点,分别从模型训练阶段和目标检测阶段进行改进.在模型训练阶段,为了减少模板数量,将所有船只样本旋转到相同方向进行参数学习;在目标检测阶段,将兴趣区旋转至特定方向后进行模板匹配,实现遥感影像上任意方向的船只检测.利用该方法在高分二号光学遥感影像上进行船只检测,实验结果表明此方法可以有效检测船只.

    2017年12期 v.45 1887-1892页 [查看摘要][在线阅读][下载 2044K]
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