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

  • 部分斜拉桥混凝土脊骨梁受力机理与结构优化

    孙建渊;谢津宝;涂坤凯;

    长山大桥为主跨260m的双索面预应力混凝土部分斜拉桥,跨度为同类型桥梁之最.为保证双索面布置的主梁受力可靠,基于索梁传力机理提出了一种具有稳定三角边箱室的主梁结构形式——脊骨梁,并优化分析确定了多向混合预应力配束尤其是主梁下缘"弓形"预应力束的布置方案,以及在三角边箱室设置加劲肋以替代横隔板的横向传力构造.通过建立全桥有限元模型进行数值模拟分析计算,结果表明,在最不利状态下全桥应力、挠度远低于规范限值,剪力滞现象得到明显改善,横向受力更为均匀、合理.

    2018年10期 v.46 1319-1325页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K]
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  • 桥梁拉索金属面积损失的磁通检测信号特征

    辛荣亚;张启伟;李元兵;

    基于磁路分析法研究桥梁拉索磁通检测与定量评估时缺陷长度对磁通信号的影响,通过模型试验研究磁通信号特征并验证理论分析,采用有限元法分析缺陷长度效应对缺陷形态、截面损失率、索径、检测设备尺寸等参数的敏感性.结果表明,磁通信号波动值与金属面积损失率成正比,且可能受缺陷长度干扰;钢丝的磁化强度沿拉索径向近似按线性衰减;桥梁拉索中的缺陷长度效应比其他绳索或棒材中更显著,当缺陷比磁头间净距短时忽视该效应将低估损伤程度.

    2018年10期 v.46 1326-1333+1347页 [查看摘要][在线阅读][下载 470K]
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  • 球状飞射物对屋面瓦片冲击效应的数值模拟

    王枫;胡丰;黄鹏;顾明;

    选取典型的球状混凝土飞射物,研究其对一种典型屋面陶土瓦片的冲击破坏作用.基于ANSYS/LS-DYNA平台,参考落球冲击试验方法建立冲击碰撞的有限元计算模型.选取Johnson-Holmquist-Ceramic本构模型模拟陶土瓦片材料,引入单元应变失效准则模拟瓦片破坏情况,采用显式动力学方法研究落球冲击试验中瓦片应力、应变、变形的时变机理.对冲击速度、球块质量、瓦片倾角进行参数分析,结果表明,瓦片最大等效应力与冲击速率及球块质量大致成正比,与瓦片倾角相关性不大.冲击过程是一个能量显著转移的过程,根据损伤方程计算出陶土瓦片能承受不超过34.35m·s~(-1)的来流风速下球状混凝土飞射物的冲击破坏作用.

    2018年10期 v.46 1334-1340页 [查看摘要][在线阅读][下载 1048K]
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  • 帽型钢板桩挡墙土压力分布离心模型试验

    刘芳;刘春影;郑实;蒋明镜;

    采用离心模型试验模拟了帽型钢板桩挡墙支护的基坑开挖过程,研究了钢板桩挡墙两侧土压力分布的变化规律,并与等效截面刚度的平板挡墙支护开挖试验进行了对比,分析了钢板桩挡墙迎土面的起伏几何形状对土压力分布的影响.试验结果表明,钢板桩挡墙的截面形状影响其后土压力分布,相同高程处钢板桩挡墙凹凸部分的土压力不相等,大小关系与其位移模式有关.当墙体远离土体运动时,迎土面凹处土压力大于凸处,当墙体靠近土体运动时,凹处土压力则小于凸处.随着基坑开挖深度的增加,墙体变形模式产生变化,导致钢板桩挡墙两侧土压力的时空分布在不同埋深处也有所区别.

    2018年10期 v.46 1341-1347页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
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  • 钢筋套筒灌浆搭接连接的预制剪力墙抗震试验

    余琼;孙佳秋;许雪静;方永青;

    为改善钢筋灌浆套筒连接的施工便利性,在已研发的内径大、施工方便的Ⅰ和Ⅲ型套筒灌浆搭接连接的基础上,进行了1片现浇剪力墙和2片纵筋采用Ⅰ与Ⅲ型套筒搭接连接的预制剪力墙拟静力试验.结果如下,现浇墙初始裂缝出现在墙底部,而预制墙由于套筒竖向约束,初始裂缝出现在套筒上方,预制墙开裂荷载大于现浇墙;在极限状态时,现浇墙两侧根部混凝土压碎,而预制墙套筒上方混凝土先压碎,后套筒外侧混凝土保护层局部脱落而破坏;预制墙开裂、屈服荷载、极限位移大于现浇墙,极限承载力与现浇墙的基本相同,但延性略差;由于套筒区域边缘构件箍筋及墙身水平钢筋的加密,预制墙的耗能略优于现浇墙;钢筋应变曲线一致性表明,Ⅰ和Ⅲ型套筒在预制混凝土剪力墙中能够很好地传递钢筋应力.

    2018年10期 v.46 1348-1359+1373页 [查看摘要][在线阅读][下载 2683K]
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  • 考虑土体非均质性的三维土坡稳定性上限分析

    李镜培;龚卫兵;李林;操小兵;

    基于极限分析上限法,构建了三维土质边坡牛角状对数螺旋锥体破坏机制.通过与经典文献解答的对比分析,验证了方法的可靠性.探讨了忽略土体体积压缩耗能对三维土坡稳定性系数的影响,并分析了不同坡角、不同内摩擦角和不同宽高比三维土坡稳定性随土体非均质性变化的规律.计算分析结果表明,在内摩擦角较大而坡角和宽高比均较小的情况下,土体体积压缩耗能需要考虑;而在内摩擦角和坡角均较大或仅内摩擦角较小的情况下,土体体积压缩耗能可以被忽略.三维土坡稳定性随非均质性的增强而下降,当坡角越小或内摩擦角越大时,边坡稳定性受土体非均质性的影响越大;边坡宽高比反映边坡的三维效应,三维效应强的边坡的稳定性受土体非均质性的影响越大,其稳定性系数在土体非均质性很强时小于三维效应较弱的边坡.

    2018年10期 v.46 1360-1365页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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  • 室内静压沉桩试验桩周土体全过程位移场分析

    陆烨;王校勇;孙汉清;李晓蛟;

    采用室内半桩模型试验研究了砂土中静压桩沉桩过程,基于DIC(digital image correlation)技术对桩周土体位移发展与相应土压力变化律进行了分析研究.试验采用无标识点方法对桩周土体累计竖向位移发展规律进行了全过程分析,并拟合出了桩周土体位移轨迹,揭示了桩周不同位置土体的运动规律.通过对桩周土体竖向位移与相应位置土压力变化进行联合分析,从土体变形的角度对土压力变化机理进行了解释与证明,实现了力与位移关系的统一.最后对沉桩速度对桩周土体位移的影响进行研究.研究成果对于进一步明确沉桩挤土效应内在机理和桩周土体压力的发展规律提供参考.

    2018年10期 v.46 1366-1373页 [查看摘要][在线阅读][下载 3678K]
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  • 混凝土独立基础底板抗拔承载性能试验

    秦小亮;李元齐;张哲毅;蔺靖华;

    对16个不同宽高比、不同斜边坡度的混凝土独立基础底板进行了上拔试验,研究了此类基础底板的破坏模式与抗拔承载性能.基于试验结果,对比分析了斜边坡度与宽高比因素对底板抗拔承载力的影响.试验结果表明,在宽高比、底板尺寸、截面配筋均相同的情况下,抗拔承载力随斜边坡度的增大而明显降低;在斜边坡度、基础底板尺寸相同的情况下,随着宽高比的增大,抗拔承载力也逐渐降低.研究结果可为混凝土独立基础底板抗拔承载设计方法的提出提供试验基础.

    2018年10期 v.46 1374-1383+1409页 [查看摘要][在线阅读][下载 3500K]
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交通运输工程

  • 桩底盾构施工引起的桩基承载力损失计算

    宫全美;张润来;余杰;周顺华;

    提出一种桩底盾构施工引起的桩基承载能力损失计算方法.先实现考虑卸载过程的双曲线荷载传递函数编译,然后利用该桩土接触模型得到隧道开挖前和开挖后的Q~s曲线;取s=50mm时对应的荷载为桩基极限承载能力,采用桩基极限承载力损失百分比作为隧道开挖对桩基承载性能影响的评价指标.结合杭州地铁1号线某工点实例,分析了桩基承载曲线变化特征、桩体内力变化规律和承载力损失影响因素.案例中,盾构施工体积损失率控制在0.5%时,桩基承载力损失值为22%.隧道开挖后,桩体中存在一点侧摩阻力不变,在该点上部桩体侧摩阻力增大,在该点下部桩体侧摩阻力有所减小.承载力损失值随着体积损失率的增大而增大;桩基的初始荷载水平越大,承载力损失值越大;桩底与隧道顶部的距离越大,桩基承载力损失值越小.

    2018年10期 v.46 1384-1391页 [查看摘要][在线阅读][下载 749K]
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  • 摩擦系数对滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗影响

    周宇;韩延彬;木东升;黄旭炜;

    提出了疲劳裂纹萌生与磨耗共存发展离散化过程建模设想,根据临界平面法材料疲劳损伤理论和Archard磨耗理论,建立钢轨三维疲劳裂纹萌生与磨耗共存发展预测模型,分析轮轨接触位置的摩擦系数对曲线段钢轨表面疲劳裂纹萌生与磨耗发展的影响.结果表明,摩擦系数对接触斑面积、形状和位置无影响,但影响轮轨接触斑黏着区/滑动区的分布和切向应力状态;随着摩擦系数的增大,钢轨的平均磨耗发展率增加、磨耗量增大、裂纹萌生寿命减小,其中,摩擦系数从0.3增大至0.7时,外轨和内轨的平均磨耗发展率分别增大了约17%~55%、16%~42%,外轨和内轨的裂纹萌生寿命分别降低约24%~34%和18%~35%;随着摩擦系数的增加,外轨的裂纹萌生位置从轨面以下2.0~2.5mm处向亚表面0.9~1.0mm移动;内轨的裂纹萌生位置基本处于轨顶面下2.4~2.6 mm;轮轨接触位置的摩擦系数控制在0.3~0.4的范围,可以达到延长钢轨疲劳裂纹萌生寿命、减缓钢轨磨耗的目的.

    2018年10期 v.46 1392-1402页 [查看摘要][在线阅读][下载 3145K]
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  • 基于移动监测的冬季路面温度数据处理

    汤筠筠;李长城;廖文洲;张表志;

    应用移动式交通气象环境监测系统对固定式交通气象监测站所在路段进行路面温度数据采集,研究不同天气条件下高速公路路面温度数据时空修正处理方法,绘制相对路面温度分布图,掌握路段中不同位置与监测站点的相对路面温度差异,推算得到监测站点以外同一时刻其他位置的路面温度,实现高速公路全路段路面温度的实时监测.提出适用于高速公路路面温度数据采集、融合处理、描述展现的流程和方法,允许误差在±1℃范围内,准确率达到92.31%.可为监测高速公路长距离路段的路面温度、辨识路面低温或易于结冰区域以及提升冬季结冰风险路段的高速公路运营管理、养护决策和应急服务水平提供技术参考.

    2018年10期 v.46 1403-1409页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
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机械、车辆与能源工程

  • 串行伯努利生产线的实时维护决策控制

    李洋;邓嘉;张新艳;

    基于状态的维护(condition-based maintenance,CBM)方法可以有效降低设备故障率,但维护导致的设备停机会在一定程度上造成系统产量流失.为了减少CBM对生产系统的影响,提出了实时维护决策控制方法.首先,建立基于马尔可夫过程的数学模型描述系统动态变化.其次,通过计算永久性生产损失量化停机维护对产量的影响.最后,提出了一种控制算法以优化CBM决策.仿真试验结果表明,该模型能恰当描述伯努利生产线的动态变化,且CBM决策控制方法可以减少永久性生产损失、提高整体生产效率.

    2018年10期 v.46 1410-1415页 [查看摘要][在线阅读][下载 195K]
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  • 燃料电池公交车电源配置生命周期评价优化

    朱昊;余卓平;

    在设计燃料电池公交车电源配置方案时,普遍只考虑行驶过程中的动力性和燃料经济性,忽略了车辆其余各阶段对设计方案的影响,针对这一情况,基于生命周期评价理论,分析了燃料电池公交车全生命周期内各阶段的能耗与排放,建立了其生命周期评价模型.在中国典型城市公交循环工况下,通过生命周期评价模型分析得出,在一定的条件下燃料电池公交车的电源配置存在最优解,并利用遗传算法得到最优电源配置方案.对于所分析的样车,在最优电源配置下其生命周期能耗与排放比纯电动公交车分别降低了24.86%和25.76%,比使用大功率燃料电池系统的燃料电池公交车分别降低了12.11%和6.51%.

    2018年10期 v.46 1416-1420页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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  • 高速列车车内“声振”特性试验

    郭建强;葛剑敏;朱雷威;

    为分析高速列车车内低频噪声主要来源,利用振动声辐射理论研究了车内声场特性与内饰板振动的关系.实验室半实物试验结果表明,内饰板振动和车内声场耦合响应特性在空气声和结构声传播过程中具有普遍适用性.应用该方法对某高速列车不同速度级、明线和隧道运行条件下的车内噪声特性进行分析.结果表明,列车运行速度越高,内饰板低频振动幅值增加越显著,这导致车内低频噪声的峰值更加突出.对于350km·h~(-1)速度工况,明线工况的低频噪声峰值主要来源于地板结构声辐射,而隧道环境下的噪声增加主要来源于侧墙和车顶结构的声辐射,并对各面板贡献度进行了定量化计算.最后,用工况噪声传递路径分析(OTPA)方法开展了噪声源贡献度定量化计算,结果表明,气动噪声所占比重最大,但振动激励的总和达60%,尤其是160Hz的峰值频率处,风机振动激励的贡献度最大.

    2018年10期 v.46 1421-1426+1432页 [查看摘要][在线阅读][下载 523K]
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  • 基于试验验证的磨耗型钢轨波磨形成机理

    尧辉明;沈钢;高利君;

    对磨耗型钢轨微观接触斑范围内的波磨产生机理进行了研究,提出了钢轨波浪型磨耗的微观波长锁定扩展机制,分析了波磨在此机制的作用下的形成机理.设计研制了小比例的双模拟轮滚动试验台对此波磨形成机制理论进行试验验证并进行了相应的线路试验,试验台可测出不同载荷作用情况下的横向蠕滑力,试验验证了不同正压力下的蠕滑力-蠕滑率变化规律,结合线路试验的波磨区段黏滑振动特征,验证了理论分析的波磨微观形成机理,所验证的形成机理理论可用于解释实际工程中的多种波磨现象.

    2018年10期 v.46 1427-1432页 [查看摘要][在线阅读][下载 965K]
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测绘科学与技术

  • 融合倾斜仪数据的盾构姿态严密解算模型

    潘国荣;范伟;

    推导了倾斜仪与盾构的严密标定模型;将倾斜仪采集的双轴角度数据视为平面点云,推导了倾斜仪角度数据的稳健估计方法;在前述模型方法的基础上,利用最小二乘配置方法建立了倾斜仪与棱镜数据融合的严密联合解算模型.最后,通过试验对上述模型方法进行了分析验证.结果证明,提出的盾构姿态解算模型正确可行.

    2018年10期 v.46 1433-1439页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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  • Baarda数据探测法中的粗差误判分析

    杨玲;喻杨康;

    重点讨论了数据探测法中系统发生误警、漏检和误判的原因.探讨了3类错误与检验量间相关系数的函数关系,给出了在多个备选假设下3类错误发生概率的估计公式.以2个备选假设为例,通过仿真模拟计算了3类错误发生概率随统计量间相关系数的变化趋势,并证明当观测值统计量间强相关时,数据探测法发生误警的概率显著增加,从而导致最小可探测粗差理论值与实际值不符,降低了数据探测法的可信度及系统的可靠性.最后利用2个不同网形的算例验证了结论.

    2018年10期 v.46 1440-1447页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 基于不同参考框架的GPS卫星天线校验

    陈俊平;胡一帆;张帅;刘姣;

    重新估计了基于不同参考框架的GPS卫星天线PCO(相位中心偏差)和PCV(相位中心变化)参数.计算过程中,通过固定测站天线的PCO和PCV,并将测站坐标强约束至不同的参考框架之下,降低了GPS卫星天线参数和接收机天线参数以及参考框架参数之间的相关性.结果显示,基于不同参考框架的同类型卫星天线PCV差异的平均值为0.726mm;与IGS发布值差异的平均值为0.844mm;基于新公布的IGS14参考框架的GPS卫星天线PCO估计结果与IGS(国际GNSS服务)发布值差异的平均值为-14.4mm,基于IGb08参考框架的卫星天线PCO估计结果与IGS发布值差异的平均值为-16.8 mm.以上结果表明,本措施提高了GPS卫星相位中心PCO/PCV的一致性,从而也能提高GNSS(global navigation satellite system)技术用于框架传递的连续性.

    2018年10期 v.46 1448-1454页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K]
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海洋与地球科学

  • 长江水系沉积物碎屑石榴石化学组成及物源示踪

    王中波;杨守业;梅西;陆凯;

    长江流域主要干流和支流碎屑沉积物中的单颗粒石榴石化学组成分析显示,石榴石元素组成以SiO_2、FeO、Al_2O_3、MnO、CaO、MgO、TiO_2为主,石榴石组合主要是镁铝榴石、铁铝榴石、钙铝榴石和锰铝榴石,其平均物质的量分数分别是65.4%、13.8%、9.4%和11.5%.利用石榴石G-P-AS物源分析方法,可以识别出长江流域的特征石榴石组合.长江水系沉积物中碎屑石榴石呈低Mg、高Mn特征,其源岩以中低级变质岩为主,长江流域出露的片岩、千枚岩和大理岩以及低温接触变质岩控制了沉积物石榴石的组成.金沙江是长江入海粗粒沉积物的主要来源,石榴石组合呈现为典型的低Mg、高Mn特征,与整个长江干流石榴石组成一致,但由于未受到中下游近源沉积物影响,其石榴石组合可以作为长江特征物源端元,用以中国东部海域沉积物物源示踪.

    2018年10期 v.46 1455-1461+1472页 [查看摘要][在线阅读][下载 2042K]
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  • 辽宁省主要城市浅层地温能赋存条件及特征

    朱巍;刘强;张梅桂;何海洋;

    为研究岩土体的热物理参数变化规律等浅层地温能赋存特征,运用现场热响应试验和实验室测试分析等研究手段对岩土体导热系数(热导率)、孔隙度、比热容等参数进行科学分析,利用IGSHPA线热源模型和INGERSOll圆柱热源模型开展导热系数变化特征分析.研究结果显示,区内地层平均导热系数为1.68~3.44 W·(m·K)~(-1),高值区位于基岩山区.地层初始地温范围为10.80~15.80℃,高值区位于东、西两侧基岩山区及山前地带.在天然含水率条件下,岩土体的导热系数随含水率、颗粒密度、孔隙度的变化规律趋势明显,即随含水量的增大而逐渐减小,随颗粒密度的增加而增大,随孔隙度的增加而逐渐降低.随钻孔直径的增加,钻孔导热系数减小,钻孔热阻明显增加.以与初始地温差1.0°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要5d,中粗砂地层恢复期为3d;以与初始地温差0.5°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要15d,中粗砂地层恢复期为7d.

    2018年10期 v.46 1462-1472页 [查看摘要][在线阅读][下载 702K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》2017年工作报告

    <正>2017年,《同济大学学报(自然科学版)》在论文学术质量、期刊影响力、新媒体传播等方面在我国自然科学综合类学术期刊中继续保持领先水平,期刊影响力指数(CI)在我国大学学报(自然科学版)和综合性科技期刊中排名第4,被评为"2017年中国国际影响力优秀学术期刊",编辑部也被评为"2017年中国高校科技期刊优秀团队"。1.论文刊登情况2017年接收稿件608篇,较上年减少80篇;退稿348篇,较上年减少28篇;退稿率57%,

    2018年10期 v.46 1316+1473页 [查看摘要][在线阅读][下载 956K]
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