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

  • 葵花双撑杆型索穹顶预应力及多参数敏感度分析

    董石麟;陈伟刚;涂源;郑晓清;

    提出了一种新颖的葵花双撑杆型索穹顶结构,具有斜索数量少、施工张拉成形方便、可有效防止环索滑移等显著特点;基于节点平衡方程,给出了全套预应力态索杆内力的递推计算公式,对结构的下弦环索数、矢跨比、下弦节点位置、是否开设内孔等参数做了72个算例,并验证了预应力态索杆内力计算公式是精确解.分析结果表明,结构预应力态时索杆内力从内圈向外围是成倍递增的;下弦节点位置沿竖向与水平向发生改变后,均使预应力态索杆内力发生较大的变化;矢跨比在0.1~0.2范围内时,矢跨比对索杆内力的影响较小;说明了结构矢跨比、结构中部是否开孔属非敏感性参数,而下弦环索数、下弦节点位置则属敏感性参数,在进行结构设计时应重点考虑.该结构形式的提出为索穹顶的选型、设计计算和施工提供了新方案、新思路.

    2019年06期 v.47 739-746+801页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 提高拱梁固结拱桥刚度的有效方法

    谢肖礼;覃霞;欧阳平;喻泽成;黄扬;

    拱梁固结拱桥通过主梁作为刚性系杆来平衡拱的推力,但也带来结构刚度下降的不利影响,这使该类拱桥在高速铁路上的应用受到了一定的限制,为了解决这个问题,提出一种新的拱桥加以解决.其做法是,首先在每条拱肋和主梁之间增加10根刚性斜杆与拱肋及主梁节段形成11个三角形结构,尽可能通过三角形角点对拱肋均匀约束,提高拱肋的线刚度;其次,保证有三角形角点落在原结构拱肋位移包络图的最大位移处及主梁跨中位置处,使主梁或拱肋的薄弱点得到加强,线刚度亦得到提高.研究表明,新型拱桥在材料增加很少甚至相同的条件下,其整体刚度均能大幅度提高.还对疲劳和温度响应作了深入的研究,通过有限元分析表明,该结构对疲劳和温度也有很好的适应性.新型拱桥良好的刚度特性对高速铁路桥特别适用.

    2019年06期 v.47 747-754页 [查看摘要][在线阅读][下载 833K]
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  • 基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

    孙建渊;谢津宝;

    为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.

    2019年06期 v.47 755-763页 [查看摘要][在线阅读][下载 715K]
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  • 麦秸秆加筋土的强度特性及细观结构分析

    郝建斌;魏兴梅;姚婕;张振北;

    为了分析麦秸秆加筋对土体抗剪强度的影响,开展了4种加筋率(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)和3种加筋长度(5,10,15 mm)下的三轴剪切试验.通过CT(计算机断层扫描)扫描图像,对比分析了加筋土和素土在加载过程中的细观结构变化.结果表明:麦秸秆加筋黏性土的抗剪强度和抗变形能力较素土都有显著提高,其中筋材长度为10 mm时加筋效果较好.所研究加筋条件下,土体黏聚力较素土黏聚力增大0.1~2.3倍,内摩擦角变化在±2°范围内.与素土相比,加筋土在剪切过程中无明显的宏观剪切破坏,均为鼓胀破坏.围压较小时,加筋作用明显,对土体的刚度影响较大,随着围压的增大,影响逐渐变小.CT扫描结果显示,麦秸秆加筋能够限制土体变形和裂纹扩展.因此,麦秸秆适宜作为黏性土的加筋材料.

    2019年06期 v.47 764-768+831页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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  • 岬湾海岸海滩养护工程对水体交换的影响

    匡翠萍;董智超;顾杰;李文斌;

    岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分析水体交换对海滩养护的响应.由于海滩养护工程中沙坝与水流走向保持基本平行,沙坝修建后使得岬头后侧环流减弱,沙坝坝顶处流速增加,两沙坝间通道流速减小.滩肩前方海域流速减小,两沙坝后侧的流速减少更多.人工岬头与沙坝之间形成潮汐通道使得靠近岬头处流速有所增加,工程后滞留时间缩短;其中岬湾内近岬头的2个子区域滞留时间减少量较多,岬湾内中部区域滞留时间变化不明显.波浪和风场均会促进水体交换,但由于波浪受到风场影响,波浪和风场共同作用下滞留时间并不为单独条件的线性叠加关系.

    2019年06期 v.47 769-777页 [查看摘要][在线阅读][下载 2941K]
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交通运输工程

  • 机非物理隔离路段非机动车行为建模仿真

    倪颖;李逸昕;李旭红;孙剑;

    为准确刻画非机动车流微观运动特征,并在二维平面上描述非机动车的运动,从骑行者心理角度出发,首次提出舒适空间理论,来描述骑行者行为动机的产生,并以此为依据构建了动机-决策-执行三层框架非机动车模型,从行为产生的全过程来描述非机动车运动;将模型与上海市一处机非物理隔离路段的实证数据及现有模型进行对比,仿真结果表明,模型能够很好地反映非机动车速度分布等微观特征的同时,轨迹的平均误差仅为0.64 m,更加接近真实情况.

    2019年06期 v.47 778-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
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  • 风-车-桥耦合作用下大跨桥梁驾驶模拟实验方法

    潘晓东;梁洁馀;陈丰;周玉芬;

    为了对大跨桥梁上的行车安全进行精细化研究,基于风-车-桥耦合作用理论,计算3种风速下的桥梁振动作用,建立同时考虑侧风作用和振动作用的大跨桥梁驾驶模拟实验场景.将20名驾驶员根据驾驶经验的不同分成两组,开展驾驶模拟实验.研究结果表明:在侧风作用的后期,受到桥梁振动影响的车辆横向偏移和偏航角速度的波动比无振动情况下大.桥梁振动作用会对驾驶员产生积极的警示作用和不利的干扰作用,对经验相对欠缺的驾驶员,侧风和振动共同作用对行车安全更不利.

    2019年06期 v.47 787-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K]
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  • 暴雨内涝下公交乘客的出行选择行为

    薄坤;滕靖;俞洁;韩大海;

    基于暴雨内涝天气对公交线路运行影响强弱的三种情形,通过实际调查(RP)和意向调查(SP)的调查结果进行效用模型估计和决策变量的敏感性分析,解析暴雨内涝下公交乘客的出行选择行为机理,得到公交乘客出行选择行为的影响因素(由强至弱)是步行时间、票价、车内时间和车内拥挤程度,以及所选出行方式的主要特点(由强至弱)是零换乘、低票价、中途易更改出行意愿和运行稳定.最后根据上述结果,从调度指挥、对信息服务、交管保障三个方面进行了暴雨内涝天气下公交应急预案的探讨.

    2019年06期 v.47 795-801页 [查看摘要][在线阅读][下载 188K]
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  • 透光混凝土基LED主动发光交通标线的光纤设置

    朱本成;郭忠印;宋灿灿;

    为提高交通标线的可视化、智能化与信息化水平,将透光混凝土引入公路领域,构建一种透光混凝土基发光二极管(LED)主动发光交通标线.采用方差分析与多重比较法分析了4类通用光纤的物理性能、导光性能与经济性,选定PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光纤作为导光材料.通过LED光强分布曲线与光波在光纤中的传播机理,确定了光纤直径的理论计算值;基于直径1~8 mm的PMMA光纤导光率的实测数据,采用S型曲线拟合PMMA光纤导光率与直径之间的函数关系,符合0.05的卡方拟合优度检验,且实测值与理论分析结果一致,选定直径6 mm的PMMA光纤.基于LED主动发光交通标线在不同环境照度、光源颜色、光纤掺量条件下的实测静态视认距离,采用对数回归模型,计算确定设计速度为60~120 km·h~(-1)时光纤掺量的合理范围是2~6 pcs.

    2019年06期 v.47 802-809页 [查看摘要][在线阅读][下载 972K]
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  • 水泥道面传力杆裹附混凝土应力响应模拟分析

    袁捷;鲁行;黄崇伟;孙陈;殷巍;

    通过数值模拟分析了温度和荷载单独和叠加作用条件下的机场道面传力杆裹附混凝土的应力响应.使用Westergaard的温度梯度理论公式对有限元模型进行了准确性验证.模拟计算结果表明:在温度单独作用下,传力杆对道面板的挠曲有约15%的约束作用;荷载单独作用在板角传力杆滑动端上方时,混凝土内产生的应力最大;荷载作用下的最大应力仅在传力杆滑动端裹附的混凝土中产生.负温度梯度不利于降低受荷板的传力杆裹覆混凝土的应力集中,正温度梯度对其有利.

    2019年06期 v.47 810-814页 [查看摘要][在线阅读][下载 858K]
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  • 轨道-路基体系一致动力相似设计方法与动力试验

    周颖;陈瑾;

    在室内动力试验中,为考虑缩尺模型轨道和路基结构的动力效应以及二者的相互作用,提出了轨道-路基体系一致动力相似设计方法:即在对轨道结构进行动力相似设计的同时,保持轨道-路基模型的加速度相似比为1,再通过轨道和路基遵循相同的长度相似比、控制路基模型剪切波速相似来进行路基结构动力设计.采用该方法进行了缩尺比为1/4的轨道-路基模型结构的相似设计,开展了不同激振频率工况下模型体系的动力试验,测试并分析了路基模型不同位置处的加速度反应等,确定了试验模型体系一阶固有频率.结果表明:加速度在向下传递过程中存在时间尺度上的滞后效应;同一激振频率下,路基不同结构层处加速度频谱分析的特征频率一致.

    2019年06期 v.47 815-823+841页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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  • 路基上CRTSⅡ型板式轨道纠偏作业损伤扩展规律

    许玉德;严道斌;邱俊兴;徐伟昌;

    基于纠偏作业工艺,建立了路基上中国铁路轨道系统(CRTS)Ⅱ型板式轨道有限元模型,研究轨道板宽窄接缝离缝、轨道板砂浆层离缝、支承层裂纹在纠偏作业中的扩展规律.结果表明:宽窄接缝离缝会减弱轨道板宽窄接缝粘结界面抵抗损伤的能力;砂浆层离缝对轨道板砂浆层粘结界面损伤的影响较小;支承层裂纹在纠偏作业过程中会进一步向支承层内部扩展.

    2019年06期 v.47 824-831页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K]
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机械、车辆与能源工程

  • 驾驶员驾驶行为的统计学特性

    刘瑞;马志雄;武彪;朱西产;

    使用自然驾驶数据研究了驾驶员驾驶行为的统计学特性.选取车辆的纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度和速度作为描述驾驶员驾驶行为的特征参数.首先,讨论了驾驶员驾驶行为特性的收敛性.使用核密度估计得到了驾驶行为特征参数的概率分布,使用相对熵描述不同数据集之间分布的差异.接着,使用稳定收敛的数据集研究了驾驶行为特征参数的分布特性.最后,使用驾驶行为特征参数的条件分布研究了它们之间的相互影响.结论包括:前向加速度,制动减速度,侧向加速度,横摆角速度均近似服从帕累托分布;制动减速度或前向加速度增加时,驾驶员的转向操作倾向于更加剧烈,反之亦然;驾驶员制动,加速,和转向操作的剧烈程度随速度增加均先增大后减小.

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  • 四轮独立转向电动汽车路径跟踪预测控制

    周苏;吴楠;支雪磊;

    对于四轮独立转向(4WIS)电动汽车采取前后轮同时转向的策略,建立4WIS电动汽车动力学模型,得到相关的状态空间表达式,推导出线性时变路径跟踪预测模型.基于模型预测控制理论,结合约束条件和优化目标函数,将控制算法转化为标准二次规划问题,设计了4WIS路径跟踪控制器;然后利用Matlab/Carsim联合仿真平台,进行双移线工况下的仿真试验,最后验证控制算法对速度和路况的鲁棒性,分析了控制器参数对算法实时性的影响.

    2019年06期 v.47 842-850页 [查看摘要][在线阅读][下载 1182K]
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  • 集成式电子液压制动系统的复合制动协调控制

    余卓平;史彪飞;熊璐;韩伟;舒强;

    在电动汽车复合制动过渡工况中,针对液压制动力与电机制动力配合不好造成的冲击度问题,提出了双闭环反馈和电机力修正的协调策略.其中双闭环反馈策略依靠电机力来补偿液压系统的液压力跟踪误差,电机力修正策略的作用是让电机在过渡工况下始终具有补偿能力.结合集成式电子液压制动系统(I-EHB)进行仿真及硬件在环试验,试验结果表明所提出的策略能大幅减小制动力切换时的冲击度,提高车辆制动舒适性.

    2019年06期 v.47 851-856页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
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  • 直喷汽油机恒转速增转矩工况燃烧与排放

    胡宗杰;李明龙;刘婷;李理光;

    在一台直喷汽油机(GDI)上,利用发动机瞬态控制和测试系统,研究恒转速增转矩工况下节气门切换幅度和切换耗时对发动机燃烧与排放动态响应的影响,并通过基于比例积分(PI)调节的过量空气系数(λ)闭环控制和节气门超调策略优化瞬态工况的燃烧和排放.试验结果表明:在恒转速增转矩工况,发动机工作参数相对于节气门的变化有一定的滞后,切换时间越长各参数与节气门变化的跟随性越好;切换幅度较大时,各参数稳定性较差;进气的响应特性是影响发动机瞬态工况下燃烧与排放的主要因素.在所研究的工况下,过量空气系数闭环控制的最优PI(比例值、积分值)组合为P=0.08/I=0.5;进气门超调策略可以更有效地减小进气响应的滞后时间,使燃烧更充分,降低颗粒物数量浓度和碳氢(HC)排放.

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测绘科学与技术

  • 嫦娥三号激光三维成像系统全链路误差分析与仿真

    栾奎峰;童小华;舒嵘;刘世杰;徐卫明;谢欢;刘向锋;金雁敏;陈鹏;王凤香;

    针对嫦娥三号激光三维成像系统的单脉冲激光发射、多元探测器并行接收的二维振镜摆扫复杂结构的误差分析与控制问题,提出一种多元激光成像系统的全链路误差分析与仿真方法,建立了测距链路系统性误差因素、测距链路偶然性误差因素和振镜测角链路等成像全链路的误差模型.同时针对嫦娥工程激光精避障探测20 cm的测距精度要求,实现了其成像链路中系统误差参数项和随机误差参数项对成像质量影响的仿真与误差分解.结果表明,测距固定延时误差、振镜编码器误差、视准轴误差和水平轴误差等因素是影响激光三维成像精度的主要系统因素,并对不同误差因素提出了有效的控制方法.

    2019年06期 v.47 863-869+887页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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  • 便携式RGB-D传感器深度测量与建模精度研究

    叶勤;刘行;姚亚会;桂坡坡;

    以RGB-D(彩色-深度)传感器的代表微软Kinect 2.0相机为例,结合飞行时间测距法(ToF)获取深度信息的原理,对环境中不同材质、不同颜色情况下获取的深度数据的精度进行理论与实验分析,得出深度测量误差与深度测量距离的平方成线性关系,以及不同颜色材质下深度测量精度的定量规律.同时利用所建场景、模型表面特征参数指标的绝对误差和相对误差,并对豪斯多夫距离法进行改进,来分析整体建模精度;以高精度三维激光扫描仪(LiDAR)建模成果作为标准,对RGB-D传感器整体建模结果的精度进行评价,在此基础上分析便携式RGB-D在量测、建模上能达到的实际精度,得出其在实际近景测量、室内建模等方面的适用性.

    2019年06期 v.47 870-877页 [查看摘要][在线阅读][下载 944K]
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经济与管理科学

  • 基于模糊质量功能展开的跨国供应商选择

    尤建新;王岑岚;Tala Mirzaei;张浩;

    国际采购商经常面临供应商选择及关系管理问题,基于模糊数学方法和质量功能展开(QFD)工具将客户自然语言表达的客户需求转化为供应商选择的准则,将细化出的26项供应商选择标准按重要度进行排序,加入供应商评估过程中的动态时间轴,形成系统性的供应商动态选择准则.通过分析采购商和供应商的交互过程,总结出与供应商的三类合作关系:成长型合作关系,维持型合作关系和衰退型合作关系.研究成果对于国际采购商筛选供应商以及提升供应商关系管理水平具有积极的实践应用价值.

    2019年06期 v.47 878-887页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 政府补贴、生命周期和科技服务企业价值

    周文泳;周小敏;姚俊兰;

    以2009~2014年中国大陆科技服务类上市公司为样本,运用现金流分类法划分企业生命周期并实证检验了政府补贴对企业价值的影响.研究发现,政府补贴规模在企业生命周期演进历程中呈现出了递减态势,在成熟期和衰退期的科技服务企业分别存在着补贴过度和补贴不足.因此提出对这两个阶段中的科技服务企业分别予以降低和提高补贴规模来优化补贴资源配置效率,促进科技服务企业实现更好发展.

    2019年06期 v.47 888-896页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <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,主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、材料科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。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

    2019年06期 v.47 897页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K]
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