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

  • 总体城市设计中高度和强度控制的双基准模型

    张泽;付磊;姜秋全;唐子来;

    作为非法定规划,总体城市设计成果需要提出整体性的高度和强度控制分区,通过控制性详细规划等法定规划实现对建成环境的控制和引导.然而,传统的专题规划与城市设计框架下的开发控制分区方法均在一定程度上隐含了"经济优先,兼顾美观"的公共政策价值取向,并不适用于所有城市.为此,基于效率对强度、美学对高度的直接影响,针对云南省大理市总体城市设计提出了高度和强度分区的双基准模型,并通过强度与高度分区的匹配检验,实现了总体城市设计对空间形态的双管控,兼顾了开发控制的经济原则和美学原则.

    2019年08期 v.47 1083-1089页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 上海中心城街区形态及其密度指标的量化研究

    庄宇;周玲娟;

    聚焦高密度城市街区的密度量化研究,选择上海主城区的30个高密度城市街区样本,对形态、密度及其相关参数进行研究,获得空间指标分布规律及其空间形态类型,可为规划与城市设计实践提供形态学量化研究的支撑.

    2019年08期 v.47 1090-1099页 [查看摘要][在线阅读][下载 4075K]
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  • 良态风和台风下的上海中心大厦动力参数分析

    吴杰;徐洪俊;张其林;

    基于2016—2017年日常监测数据和2018年7月台风"安比"登陆时的监测数据,对上海中心大厦动力参数变化规律进行对比分析和研究.利用包络随机减量法,分析低振幅与高振幅下的结构一阶自振频率与振幅、一阶阻尼比与振幅的变化规律.结果表明,良态风作用下,结构振幅低,一阶自振频率随振幅的增加而减小,一阶阻尼比随振幅的增加而缓慢增加;台风作用下,一阶自振频率与振幅仍呈线性关系,由于阻尼器影响,一阶阻尼比与振幅的变化呈现非线性;设计阶段,上海中心大厦在正常使用条件下及台风作用下阻尼比分别取0.3%~1.0%和4.0%较为合理.

    2019年08期 v.47 1100-1105页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 典型箱梁下腹板倾角对桥梁静风稳定性能的影响

    姜保宋;周志勇;闫康健;胡传新;

    以大跨桥梁中常用的近流线型箱梁断面为研究对象,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,选取下腹板倾角这一关键几何参数进行研究,对比分析不同腹板倾角情况下的静风稳定性能,阐述静风失稳机理.研究结果表明,当下腹板倾角较小时,在底板与下游腹板交接处存在负压力区,可以产生向下的升力分量,从而降低升力系数;在一定的下腹板倾角范围内(9°~23°),竖向位移或扭转位移较小,有利于提高静风失稳临界风速.选用下腹板倾角较小(9°~23°)的断面,可有效增大上表面的正压力以及下表面的负压力,降低主梁的升力系数,降低阻力系数,从而达到提高静风稳定失稳风速的目的.

    2019年08期 v.47 1106-1114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K]
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  • 桥梁时变可靠度指标的改进粒子滤波预测算法

    樊学平;屈广;刘月飞;

    基于健康监测时间序列数据,提出了桥梁动态可靠度指标的改进粒子滤波预测方法.首先,利用监测极值数据建立动态模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,采用贝叶斯动态线性模型(BDLM)为粒子滤波器提供随时间更新的动态建议分布,以解决传统粒子滤波算法的样本退化问题,同时增加了粒子滤波算法的鲁棒性及自适应性;进而利用改进的粒子滤波算法(IPF),结合极值监测数据实现结构极值的动态预测,并结合一次二阶矩(FOSM)可靠性方法,实现桥梁结构可靠度指标的动态预测;最后通过在役桥梁工程实例与设计试验对所提模型和方法的合理性与有效性进行验证.

    2019年08期 v.47 1115-1122+1130页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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  • 超高性能混凝土-混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

    刘超;吉赫;

    基于极限平衡理论,并考虑尺寸效应,采用简化的混凝土破坏准则和超高性能混凝土(UHPC)层破坏理论得到了超高性能混凝土-混凝土(UHPC-NC)矩形截面组合梁斜截面抗剪承载能力计算方法.设计了相应的组合梁抗剪试验.试验数据与理论计算结果的对比分析表明,该计算方法既能准确计算组合梁的抗剪承载力,又能有效反映UHPC层、UHPC层内配筋、尺寸效应等各个参数对于UHPC-NC组合梁抗剪承载力的影响.试验结果反映出UHPC层可以大幅提高整体结构的抗剪承载力和延性.

    2019年08期 v.47 1123-1130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1590K]
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  • 水压作用下硫酸盐在混凝土桩中的侵蚀分布规律

    姚明博;李镜培;

    为模拟地下桩身混凝土硫酸盐侵蚀机理,考虑水压力对硫酸盐在混凝土桩中的侵蚀分布影响,基于达西定律,探讨渗流速度与水压力和时间的关系,建立了水压作用下的渗透深度计算模型.依据Fick第二定律,建立水压力作用下的硫酸盐在混凝土桩中的扩散侵蚀方程.采用分离变量、变量代换和积分变换得到对流侵蚀方程的解析解,以及水压影响范围外的扩散侵蚀方程解析解.同时,分析了水压力对渗透深度影响的敏感性,以及水压力、水灰比、渗透深度,裂缝宽度对桩中硫酸盐质量分数分布的影响.结果表明,随着水压力的增大,渗透深度显著增大;水压力作用下,混凝土桩中的硫酸盐质量分数分布明显高于无水压作用时的硫酸盐质量分数分布;水灰比、渗透深度、裂缝宽度对硫酸盐在混凝土桩中的质量分数分布影响显著.

    2019年08期 v.47 1131-1136+1179页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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交通运输工程

  • 机场智慧飞行区内涵、分级与评价

    赵鸿铎;李琛琛;刘诗福;郝航程;

    对机场智慧飞行区的内涵、分级与评价进行诠释与定义,明确了智慧飞行区运行目标为"全时安全、零误高效、最优效益、绿色环保".借鉴高等智慧生物的基本要素和能力,将智慧飞行区定义为由先进的基础设施、服务设备、感知网络、数据中心、通信网络和能源系统组成,并具有不同程度的主动感知、自动辨析、自主决策、自主适应、自主行动、动态交互和持续供能等智能能力的飞行区.在此基础上,明确了智慧飞行区智能能力的具体技术内涵以及智能能力之间的逻辑关系.最后,从两个维度上提出了智慧飞行区分级和评价体系.

    2019年08期 v.47 1137-1142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 机场水泥混凝土道面状况指数两层次分区方法及适应性

    凌建明;刘诗福;黄崇伟;吴越;

    针对目前机场水泥混凝土道面采用"部位→区域→单元"三层次分区计算道面状况指数(PCI)方法的复杂性,提出了机场水泥混凝土道面"部位→区域"两层次分区方法并分析了该方法的适用性.利用6个机场55个区域的实际病害信息,通过两层次分区方法计算区域PCI,并采用单因素方差分析方法计算道面区域所在部位、区域大小、不同机场等因素之间的显著性影响水平.结果表明,利用民用机场水泥混凝土道面两层次分区方法计算得到的区域PCI略小于规范中三层次分区方法的计算值,结果更偏安全;平均偏差仅为1.04,对区域的损坏等级评价基本无影响;部位划分、区域大小、不同机场对计算偏差无显著性影响.两层次分区方法可大大减少道面状况评价的工作量,可推广性强.

    2019年08期 v.47 1143-1147页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 基于信息熵的城市道路可变信息板布点方法

    衣谢博闻;唐克双;李克平;

    针对城市道路环境下可变信息板单点选址与设计问题,对交通标志视认过程进行了分析,从可变信息板视认时间与布设环境两个方面对现有布设方法进行了改进.通过引入可变信息板信息量-视认时间模型,建立了城市环境下可变信息板前置距离模型和最小字体模型.该模型可以确保驾驶员有充分的时间接受可变信息板发布的诱导信息,并在接受信息后有充分的反应距离.此外,还给出建成可变信息板的评价方法和可变信息板前置距离与字体高度的推荐值.

    2019年08期 v.47 1148-1155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1062K]
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  • 基于离散元法的聚氨酯固化道床力学特性

    徐旸;郄录朝;王红;

    提出了一种基于黏接力链单元的聚氨酯固化道床数值仿真分析方法,并在此基础上对聚氨酯固化道床与普通散体碎石道床在循环荷载作用下的力学性能进行了对比分析.结果表明,聚氨酯固化道床能够通过减小道床残余变形、改善道砟颗粒间接触状态的方式起到延缓道床累积沉降的目的;聚氨酯材料在延缓道床累积沉降的同时,也会导致轨枕的动位移增大.

    2019年08期 v.47 1156-1161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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  • 曲线钢轨波磨打磨方法

    尧辉明;沈钢;崔巍;

    在研究地铁波磨成因机理基础上,调研分析了现有打磨手段特点和局限性,提出了一种新型的简易打磨方法,实现了更精准和有效的快速打磨.研制了自动化便携式多轮组打磨装置,在地铁线路上进行了打磨试验,并对地铁线路曲线钢轨波磨区段进行了添乘车厢振动和噪声测试以及波磨数据的精确测量.打磨前后的测试数据和波磨测量数据表明,打磨后的线路车辆车厢振动明显降低,打磨前出现的啸叫声完全消失,噪声明显减弱,表明所研制的打磨机对曲线段的钢轨波磨能进行有效治理,打磨效果和效率优于传统的打磨方法和装置.

    2019年08期 v.47 1162-1167页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
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环境科学与工程

  • 基于特征因子的食品工业废水排放追踪方法

    尹海龙;郭龙天;解铭;徐祖信;赵东华;石泽敏;

    针对雨水管网中工业废水接入导致的混接污染排放,以及污水管网中工业废水突发的非正常排放冲击问题,选择我国典型农副食品加工及食品制造企业,通过对企业排放废水中候选水质特征因子的稳定性及显著性分析,得出钾、钠、氯化物等无机盐对食品行业废水具有较普遍的表征性,且与电导率具有良好的相关性,为废水排放实时监控提供了可行性.在此基础上,给出了识别食品行业废水排放的无机盐质量浓度和电导率参照值,提出了基于节点水质监测的雨污水管网中工业废水排放追踪定位方法.

    2019年08期 v.47 1168-1174页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 利用熵格式计算地下水溶质运移方程

    陈荣三;王凡芮;邹敏;

    用分裂法将地下水溶质运移方程分成对流方程和弥散方程,对流方程采用熵格式求解,弥散方程采用中心格式求解.数值试验表明,该格式不会产生过量问题,没有出现非物理振荡,数值弥散较小.

    2019年08期 v.47 1175-1179页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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机械、车辆与能源工程

  • 增材制造中耦合零件表面粗糙度及支撑面积的建造方向优化

    王玉;陈子谦;李后起;高庆勇;胡志桥;于颖;

    以熔融沉积(fused deposition modeling, FDM)技术为基础,研究了建造方向对于零件表面粗糙度以及支撑的影响.通过实验测试新型聚乳酸(polylactic acid, PLA)材料零件不同建造方向下的表面粗糙度,结合理论及经验公式,建立符合实际情况的粗糙度综合预测模型.对于复杂多面体零件,通过选择功能性表面,建立建造方向集合,在有限的方向集合内选择最优建造方向,从而整体提升零件表面粗糙度.提出了基于光固化立体造型术(stereolithography, STL)文件格式的支撑面积数学模型,以支撑面积最小为优化目标,使用遗传算法(genetic algorithm, GA)进行单目标优化,搜寻最优建造方向.针对不同建造方向下,表面粗糙度和支撑面积的耦合问题,建立多目标优化模型,使用遗传算法全局搜寻最优建造方向.

    2019年08期 v.47 1180-1188页 [查看摘要][在线阅读][下载 2405K]
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  • 承载式车身结构局部改型的快速耦合参数化优化设计

    陈鑫;王佳宁;沈传亮;宁厚于;杨昌海;

    针对局部改型结构建立参数化模型,并与其余有限元模型耦合,生成车身结构局部参数化耦合模型.根据性能验证该快速耦合参数化建模的可靠性以及基于该方法所建立模型优化设计的合理性.车身局部参数化耦合模型的建模准确度较高,通过试验设计及径向基函数建立的近似模型能够较好地预测车身耦合模型的性能,利用混合方法多目标优化算法求解设计变量,可实现多目标的优化设计.故快速耦合参数化优化方法在满足设计有效性同时可节省建模时间、提高优化效率.

    2019年08期 v.47 1189-1194页 [查看摘要][在线阅读][下载 769K]
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  • 基于主动射流的汽车后视镜区域气动噪声控制

    李启良;杜文海;王毅刚;杨志刚;

    使用大涡模拟和声扰动方程求解后视镜区域气动噪声的非定常流场和声场.通过比较前侧窗19个测点能量平均总压力级的仿真和试验结果发现,两者仅相差2.3 dB(A),它们频谱变化趋势相同,量值差异较小.在此基础上,建立了主动射流模型,并改变射流位置、方向和速度等参数,采用子域仿真方法得到最优射流方案.将最优射流方案置于整车气动噪声仿真模型中,通过与原始模型对比发现,主动射流增大了后视镜尾部的时均压力,减小了压力梯度,降低了后视镜区域涡流强度,使整车气动阻力系数减少0.002,前侧窗网格节点能量平均的总声功率级降低1.8 dB(A),湍流脉动总功率级降低0.3 dB(A).

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  • 电动小车自动变道环境感知系统

    王阳阳;刘之光;邓航云;胥哲先;潘定;

    构建了电动小车自动变道环境感知系统.介绍了自动变道实车平台和转向系统结构改造方案,并设计了低成本、可靠的环境感知方案.对于同车道前车,采用加权融合算法对24 Ghz毫米波雷达和前视摄像头进行数据融合,通过实车采集,拟合了两种传感器在不同距离上的理想权重曲线,提高了环境感知的精度和稳定性.最后通过避障变道工况的试验,验证了自动变道环境感知系统的适用性.

    2019年08期 v.47 1201-1206页 [查看摘要][在线阅读][下载 825K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 基于Rulkov神经元模型的四足机器人适应性行走控制

    刘成菊;林立民;陈启军;

    为了改善足式机器人的适应性行走能力,提出仿生控制和智能优化算法相结合的控制策略.利用Rulkov神经元模型对生物中枢模式发生器(central pattern generator, CPG)进行机理建模;设计了基于CPG模型的单关节和多关节耦合的网络拓扑结构,并利用多目标遗传算法优化CPG单元间的耦合系数矩阵,使得CPG网络的输出信号可以控制机器人关节按照一定的时序发生动作;设计机器人信息融合反馈系统并提出坡面适应性行走控制策略,并以四足机器人GhostDog作为实验对象,在Webots仿真平台上做实验验证.结果表明,所提出的行走控制策略可以控制机器人自主完成模式切换,具有一定的环境适应性.

    2019年08期 v.47 1207-1215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K]
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  • 基于优化的Inception ResNet A模块与Gradient Boosting的人群计数方法

    郭瑞琴;陈雄杰;骆炜;符长虹;

    针对人群计数问题,基于优化Inception-ResNet-A模块,使用集成学习中的Gradient Boosting方法提出了一种可用于稀疏人群和密集人群的人群计数方法,并给出此方法实现的具体细节.通过在三个公开数据集和真实场景(含光照和视角变化)中进行测试,检验了该方法对于光照、人群密度、视角等变化的鲁棒性.实验结果表明,该方法对于以上变化具有较强的鲁棒性,并且相比于之前的人群计数方法在准确性和稳定性方面具有更好的性能.

    2019年08期 v.47 1216-1224页 [查看摘要][在线阅读][下载 6106K]
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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。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站注册投稿(http://tjxb.cnjournals.cn),或登

    2019年08期 v.47 1225页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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