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

  • 拟建高大建筑对邻近建筑整体风荷载的影响

    陈嘉路;全涌;顾明;

    基于一栋既有高层建筑的刚性模型测压风洞试验,讨论了邻近更高大的拟建超高层建筑及周边其他建筑对其整体风荷载的干扰效应.试验结果表明,当拟建超高层建筑处在上游时,遮挡效应一般会减小下游既有建筑的顺风向气动力平均值,但尾流旋涡脱落现象会导致下游既有建筑的横风向风荷载峰值显著增大,这可能使得下游既有建筑的原始结构设计偏于危险.

    2019年07期 v.47 897-905页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K]
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  • 梁侧锚固钢板法加固混凝土梁的非线性有限元分析

    吴振丽;陆洲导;李凌志;张佳旭;

    以4根梁侧锚固钢板加固混凝土梁(BSP梁)受剪性能试验研究为基础,基于弹塑性有限元软件OpenSees,建立了BSP梁的非线性有限元模型,模拟了构件加载全过程和受剪破坏时的受力性能.模型中考虑了材料的非线性、钢板和混凝土梁交界面上滑移等.计算结果与试验结果吻合良好.并对影响BSP梁性能的主要参数进行分析,包括锚栓行数、纵向锚固间距、钢板高度、钢板厚度、钢板屈服强度、锚栓直径及混凝土强度等,得出了各参数对BSP梁受剪承载力和纵横向滑移的影响规律,为BSP法加固设计提供了依据.

    2019年07期 v.47 906-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
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  • 软钢阻尼器加固震损再生混凝土框架振动台试验

    吕西林;朱奇云;

    对震损8层再生混凝土框架模型采用环氧树脂注胶并增设软钢耗能装置,通过振动台试验研究了震损框架加固后的地震响应以及软钢阻尼器的减震效果.基于试验结果对试验模型的震损特征、动力特性、加速度及位移响应进行分析,探讨了软钢阻尼器对主体框架的刚度及耗能贡献.试验结果表明:在强震激励下软钢阻尼器的滞回耗能效应能减小层间刚度退化,同时加速度响应能得到有效控制.软钢阻尼器沿楼层的屈服次序从中部楼层开始,逐渐向上部及底部楼层发展,中部楼层的软钢阻尼器变形增长较快,耗能较大.

    2019年07期 v.47 914-924页 [查看摘要][在线阅读][下载 2608K]
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  • 混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

    牛艳伟;曹宏恩;汤颖颖;王涛;

    为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26~2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.

    2019年07期 v.47 925-933页 [查看摘要][在线阅读][下载 2460K]
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  • 灌浆不足对钢筋套筒连接力学性能影响试验

    匡志平;郑冠雨;焦雪涛;

    基于已有钢筋套筒灌浆连接的研究成果,通过人为控制灌浆料含量,模拟实际工程中灌浆不足的缺陷,进行套筒连接的静力下单向拉伸试验,研究不同灌浆料含量对静力下钢筋套筒灌浆连接的力学性能、变形性能的影响;进行滞回受力下的高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,研究不同灌浆料含量对钢筋套筒灌浆连接抗震性能的影响.试验考虑灌浆料含量为影响因素,以钢筋上表面灌浆料的覆没厚度为变量反映水平连接的灌浆料含量,以上侧钢筋在灌浆料中的锚固长度为变量反映竖向连接的灌浆料含量.试验结果表明,钢筋套筒灌浆连接的破坏模式包括钢筋拔出和钢筋拉断,主要取决于钢筋与灌浆料间黏结承载力与钢筋抗拉承载力的相对大小,黏结承载力主要受灌浆料含量的影响.

    2019年07期 v.47 934-945页 [查看摘要][在线阅读][下载 1457K]
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  • 车辐式索桁架拉索松弛敏感试验及可靠性评估

    刘占省;韩泽斌;何建;王泽强;

    大跨空间钢结在实际工程操作或环境影响下势必会造成一定程度的松弛,拉索出现松弛后力系必定重新调整达到新的平衡,会引起杆件内力的增加或减小,影响结构安全性,以设计的跨度为6 m的车辐式索桁架结构为对象,进行了车辐式索桁架结构拉索松弛敏感性试验,研究了不同种拉索发生松弛时对结构的影响,得出环索松弛对结构力学性能影响最大,定义环索为车辐式索桁架结构敏感性构件;全部下径向索发生松弛时对结构影响最为不利.基于可靠性理论,运用响应面法和蒙特卡洛法得到可靠度指标,得到不同拉索发生松弛下对车辐式索桁架结构可靠度的影响和结构不同参数的灵敏度,可为车辐式索桁架结构发生预应力损失进行安全评估提供依据.

    2019年07期 v.47 946-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
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  • 2.5维有限元分析高铁荷载诱发非饱和土地面振动

    高广运;姚哨峰;孙雨明;杨成斌;

    开发一种非饱和地基2.5维有限单元方法研究高速列车荷载引起的地面振动.对时间进行Fourier变换并沿轨道方向进行波数变换将三维空间问题降为二维平面问题,结合边界条件和Galerkin法推导控制方程2.5维有限元格式.轨道结构视为非饱和地基上的Euler梁,所得频域-波数域内解答通过快速Fourier逆变换得到三维时域-空间域内结果.分析了车速和路基液体饱和度对地面振动及超静孔隙水压力的影响.结果表明,路基从完全饱和转为近饱和状态轨道中心处地面振动位移幅值变化显著;非饱和路基地面振动位移随时间衰减更快.距轨道中心8 m远处,同一速度下饱和路基路面振动持时大于非饱和路基;车速提高非饱和土振动持续时间变短,而饱和土地面振动持时变长.近轨道处200 km·h~(-1)下地面振动位移幅值大于其他速度且均以相当速率快速衰减;地面振动加速度级在某些车速下的衰减会出现反弹增大现象,其位置与车速密切相关.轨道中心处超静孔隙水压力主要分布在地表下4.5 m内,最大幅值出现在1.5~2.0 m深,且随路基饱和度降低显著减小.

    2019年07期 v.47 957-966页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 秦皇岛筏式养殖对水动力和污染物输运的影响

    匡翠萍;董智超;顾杰;单云驰;

    随着秦皇岛近海筏式养殖产量增加和养殖规模的扩大,大量养殖网笼的布置改变了近岸海洋动力环境特性.结合筏式养殖物理模型试验和实测资料对水动力和水质数学模型进行率定和验证,运用验证好的数学模型,模拟秦皇岛有无养殖区条件下近岸海域水动力和污染物输运过程,探究筏式养殖区对海域水动力和污染物输运的影响机制.结果表明:养殖区对海域水流有明显的阻碍作用,区内流速明显减小;高密度养殖区较低密度养殖区流速减小幅度大;养殖区阻碍了污染物的输运,对污染输运的影响集中在养殖区内部,且影响程度向外海递减.

    2019年07期 v.47 967-975页 [查看摘要][在线阅读][下载 1720K]
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交通运输工程

  • 基于强化协作博弈方法的双车道混合交通流特性

    郭静秋;方守恩;曲小波;王亦兵;刘洋泽西;

    对元胞自动机引入Gipps跟驰模型,并结合改进的Q强化学习方法分别建立普通车辆及智能网联车的微观行驶策略,提出了一种新型的混合交通流演化仿真方法.然后,利用数值模拟方式对双车道交通环境进行仿真,探索智能网联车对混合交通流的动态影响.结果表明,相比于元胞自动机构建的普通车辆智能体,改进的Q强化学习方法训练的智能网联车智能体具备更强的连续时空环境适应能力,双车道环境下道路通行能力随着智能网联车渗透率的提升而增大,最高可提升45.34%.此外,智能网联车渗透率的提高会降低车群低效的换道行为,拓宽高通行能力水平下的车辆密度范围,有利于改善交通拥堵.

    2019年07期 v.47 976-983页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K]
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  • 排阵式交叉口交通安全分析及鲁棒优化模型

    郑喆;马万经;赵靖;

    针对排阵式交叉口的交通设计及控制方法,运用交通冲突技术对排序区交通运行安全进行分析,结果显示交通流量是排阵式交叉口交通安全主要影响要素之一.在此基础上,考虑进口道交通流量随机波动的特性,建立了排阵式交叉口鲁棒优化模型,采用改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解,运用主客观信息偏差最小法(MDASOI)对优化结果进行决策分析得到最优鲁棒优化配时方案.实例分析及对比结果表明:该模型充分考虑进口道交通流量随机波动的干扰影响,可得到更加优化的配时方法,与传统美国高速公路通信能力手册(HCM)及澳大利亚公路研究局手册(ARRB)配时方法相比,该模型可降低延误指标约28.80%和6.29%,降低最大排队长度约32.43%和7.41%.与实例方案相比,优化方案可降低左转及直行交通冲突约23.8%和11.1%,提高了交叉口的安全效益.

    2019年07期 v.47 984-993页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]
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  • 机非交互的交叉口右转机动车行为建模与仿真

    倪颖;辛榴燕;龙柯宇;

    为准确刻画交叉口机非交互行为、准确模拟右转机动车轨迹,在充分考虑非机动车群组特征和右转机动车驾驶人动态多步决策特征的基础上,基于认知过程建立驾驶人环境感知-规划决策-控制执行的行为模型,并通过改进社会力模型进行仿真实现与模型评价.研究成果可为二维仿真平台的构建和自动驾驶汽车的拟人化驾驶提供模型支撑.

    2019年07期 v.47 994-1003页 [查看摘要][在线阅读][下载 1794K]
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  • 基于驾驶模拟实验的山区高速公路运行速度建模

    郭启明;王雪松;陈志贵;

    提出以连续变化的道路上下游设计参数为自变量的运行速度曲线建模方法.研究基于高仿真驾驶模拟实验采集山区高速公路自由流车速,提取运行速度曲线,以当前位置上下游的坡度、曲率、超高和动态视距值为模型自变量,构建通用的运行速度预测模型.模型结果表明路段的平均坡度、平均曲率、最大超高值以及是否存在反向曲线会显著降低当前位置的运行速度,且下游路段越曲折,驾驶员越倾向于提前减速.通用运行速度回归模型的R~2为0.74,模型训练集和测试集的预测平均绝对误差均小于3 km·h~(-1).研究提出的运行速度曲线建模方法充分利用驾驶模拟器高精度速度数据的优势,提供了一种面向连续车速数据的建模思路,验证了通用运行速度预测模型的有效性.

    2019年07期 v.47 1004-1010页 [查看摘要][在线阅读][下载 702K]
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  • 基于时空资源的铁路客运站到发线运用调整

    彭其渊;张永祥;鲁工圆;李文新;石铁;

    从离散化的到发线时空资源的微观描述出发,研究列车加权总晚点时间与到发线使用费用之和最小为优化目标的客运站到发线运用方案调整方法,以保证列车运行安全、满足列车在站到发作业要求为约束条件,建立了求解客运站到发线运用方案调整问题的线性0-1规划模型,并设计了求解模型的遗传模拟退火算法,以快速得到问题的满意解.同时,以某一客运站为例对模型和算法进行验证,结果表明,该模型较好地描述了实际问题,并能在较短时间内获得满意解,实现了客运站到发线运用的实时调整,并为列车调度员随后的列车运行调整工作提供依据.

    2019年07期 v.47 1011-1021页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
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  • 快慢车模式下轨道交通市郊线路通过能力计算

    汤莲花;徐行方;

    在轨道交通市郊线路,快慢车的开行可以很好地适应市郊客流在时空分布上的差异性,但由于采用了非平行运行图,快慢车比例、越行站的分布和数量、列车发车间隔等因素,都对线路通过能力产生不同程度的影响.为研究快慢车模式下线路通过能力随不同参数演变的影响机理与内在关系,提出了快慢车模式下通过能力的计算思路,对不同越行次数、快慢车开行比例下通过能力的计算与表达进行了分析,并通过算例进行验证,为市郊线路快慢车模式下通过能力的计算提供了理论参考.

    2019年07期 v.47 1022-1030页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
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材料科学与工程

  • 掺硅灰的低水胶比水泥水化产物定量预测方法

    陈庆;王慧;蒋正武;曾志勇;

    基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺硅灰的低水胶比水泥水化进程并定量预测不同水化产物的体积含量;当无硅灰时,所提方法计算的未水化水泥和化学收缩的体积与Power模型计算结果基本一致;当含有硅灰时,所提方法计算的水化产物的体积分数与Jensen模型的模拟相近.

    2019年07期 v.47 1031-1036页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于非合作模型预测控制的人机共驾策略

    刘瑞;朱西产;刘霖;马志雄;

    提出一种基于非合作模型预测控制(model predictive control, MPC)的智能汽车人机共驾策略.首先,建立了驾驶员和控制系统两者共同控制车辆的人机共驾系统模型.接着,得到了驾驶员和控制系统的代价函数.然后,求解了非合作MPC人机共驾策略的纳什均衡解.最后,通过仿真验证了非合作MPC人机共驾策略的优点和有效性.证明了非合作MPC的纳什均衡解可以通过非迭代的方法求解,并通过驾驶员和控制系统置信度矩阵的更新实现了驾驶权的逐渐交接.Matlab仿真表明,非合作MPC人机共驾策略可以在智能车辆遇到危险时将驾驶权逐渐从驾驶员转交给控制系统,同时保证驾驶员实时在环.

    2019年07期 v.47 1037-1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K]
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  • 生物柴油公交车颗粒物可溶有机组分和多环芳烃排放

    胡志远;章昊晨;谭丕强;楼狄明;

    以一辆国Ⅴ柴油公交车为研究对象,在重型底盘测功机上运行中国典型城市公交循环,试验研究了柴油(D100),废食用油制生物柴油-柴油体积混合比例分别为5%、10%和20%的B5、B10、B20燃油的颗粒物可溶有机物(Soluble Organic Fraction, SOF)和多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)排放特性.结果表明:国Ⅴ公交车排放的SOF组分主要集中于粒径0.1~0.5μm的细颗粒,脂肪酸以碳原子数8~18的偶数碳脂肪酸为主,烷烃组分的碳原子数为16~36,随碳原子数的增加呈双峰分布,PAHs以3环和4环PAHs为主;与柴油比较,国Ⅴ公交车燃用生物柴油的颗粒物质量、脂肪酸、烷烃、PAHs排放因子降低,颗粒物中SOF比例增大,3环PAHs减少,PAHs等效毒性与柴油基本相当.

    2019年07期 v.47 1046-1054页 [查看摘要][在线阅读][下载 1128K]
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  • 高速列车底部结构参数对气动阻力作用规律

    杨志刚;毛懋;陈羽;

    高速列车的转向架区域是气动减阻研究的重点.通过样条曲线方法建立了高速列车底部结构的7参数化模型,采用计算流体力学及超拉丁立方抽样试验设计方法,研究了底部结构参数对高速列车气动阻力的影响规律.结果表明:底部结构参数对于三车总阻力、头、中、尾各节车气动阻力的影响分别为27%、37%、39%和22%,三车气动阻力对裙板高度、排障器厚度、舱前缘倒角最为敏感.但头、中、尾车影响规律不同于三车,有必要考虑对头、中、尾三车底部结构分别进行气动设计,以达到最优的减阻效果.底部结构参数主要影响列车底部平均流速改变底部结构所受气动阻力,进而影响高速列车气动阻力.

    2019年07期 v.47 1055-1064页 [查看摘要][在线阅读][下载 3807K]
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经济与管理科学

  • 土地市场对城投公司信用风险传染机理

    何芳;范徽;宋瑞;陈熙;

    一旦土地价格及流动性发生剧烈波动,过度依赖土地市场的城投公司将产生风险传染.依据资产负债表理论从抵押品价值、资本金及流动性3个渠道探讨了土地市场波动对城投公司信用风险的传染机理,通过52个中国城投公司数据样本,运用向量自回归(VAR)和有向图(DAG)模型进行风险传染实证.3种渠道分析结果表明:地价波动对城投公司信用风险存在显著短期传染效应,经由资本金渠道城投公司融资能力产生显著影响;土地市场波动则经由流动性渠道对公司信用风险产生长期显著的放大效应;城投公司投资、收益水平及支付性风险的传染效应相对不显著.

    2019年07期 v.47 1065-1074页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]
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  • 基于产品替代程度的双寡头零售商定价顺序策略

    周健;王栋杰;

    针对双渠道零售商和纯网络零售商的双寡头竞争模型,建立了各自需求模型和利润模型.研究在不同定价顺序下各零售商的利润,结果表明定价顺序会影响零售商的利润并且延迟定价时间会获得更多的利润.同时,也分析了各渠道产品间的替代程度对利润、售价、销售量的影响.在渠道与产品发展成熟的条件下,不论对于双渠道零售商还是纯网络零售商,产品替代程度越大,利润、售价和销售量均越大.因为产品替代程度大时,零售商之间不仅存在竞争关系,还存在优势互补的关系.此时,零售商应加强合作从而带动整体市场的增长.

    2019年07期 v.47 1075-1082页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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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多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请

    2019年07期 v.47 1083页 [查看摘要][在线阅读][下载 628K]
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