同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 向心关节轴承节点承载能力与转动性能研究

    童乐为;刘松林;徐晓明;高峰;史炜洲;周锋;吴晓风;严斌;

    以上海体育场钢屋盖改造为工程背景,研究了向心关节轴承节点性能。首先,进行了在竖向压力作用下的节点承载能力和转动性能试验,掌握了节点的极限承载力和应变强度发展规律,并提出了节点转动摩擦系数的计算方法及其数值。其次,应用ABAQUS开展了有限元数值分析,进一步研究了节点的破坏模式和受力性能。研究表明向心关节轴承节点在压力工况下具有良好的承载能力和转动性能,能实现钢结构空间节点完全铰接的功能。

    2026年03期 v.54 323-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 3706K]
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  • 带可更换自复位消能部件的装配式剪力墙设计与分析

    王浩祚;蒋欢军;李佳峰;钱士元;

    为实现剪力墙的模块化设计和震后功能可恢复,提出了一种带可更换自复位消能部件的装配式钢筋混凝土剪力墙。该新型剪力墙主要由可更换自复位消能部件、底部块体和预制墙板组成,各部分间通过螺栓连接。地震时自复位消能部件能耗散大部分地震能量,并减少结构的残余变形,方便震后更换。提出了该新型剪力墙的设计方法,介绍了基于传统剪力墙设计改进而成的新型剪力墙设计流程。建立了新型剪力墙的有限元数值计算模型,并通过试验结果对比验证了计算模型的准确性。针对三片传统剪力墙设计实例,采用所提出的设计流程将其设计为新型剪力墙,并对新型剪力墙和传统剪力墙进行数值模拟和对比分析。研究结果表明,按该方法设计的新型剪力墙符合设计目标,具有与传统剪力墙相当的承载力和抗侧刚度,并表现出良好的耗能能力以及很强的自复位能力。

    2026年03期 v.54 336-344页 [查看摘要][在线阅读][下载 2322K]
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  • 地面出入式盾构隧道施工地层变形及控制技术研究

    潘文博;张子新;王帅峰;范杰;卢康明;谷冠思;

    传统盾构法隧道需要设置始发井和接收井,限制了其在施工场地有限的城市建筑密集区域应用。地面出入式盾构法(GPST)突破了该限制,无需设置工作井,在地表始发和接收盾构。以上海市高青西路下GPST隧道工程为研究背景,分析了盾构上方覆土厚度不断变化过程中(由浅覆土至超浅覆土)地层变形特征、成因及控制技术的作用效果。研究发现,覆土厚度小于0.4倍隧道直径时,盾构穿越引起地表隆起量超出40 mm,需要施加控制措施;注浆量和注浆压力是影响GPST施工地层变形的关键因素;半堂加固+压重措施对控制地表隆起和管片上浮有一定的作用效果,满堂加固+压重措施的作用效果最好。

    2026年03期 v.54 345-354页 [查看摘要][在线阅读][下载 3014K]
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  • 基于各向异性本构的软土路基沉降机制与加固分析

    焦文秀;雷博乾;刘细军;李林;

    以万环西路南延线深厚软土路基工程为背景,通过UMAT子程序二次开发将K_0-MCC模型嵌入有限元软件ABAQUS,建立了考虑土体各向异性的深厚软土路基有限元计算模型,对路基填筑产生的沉降量、孔隙水压力和水平位移进行了计算,通过与现场实测数据对比验证了建立模型的正确性,剖析了深厚软土路基沉降变形机制,进一步通过对比分析水泥搅拌桩和预应力管桩加固控制沉降效果,提出适合深厚软基的加固方法。研究结果表明:土体初始应力各向异性特性及应力诱发各向异性对软土路基的沉降变形具有明显影响;深厚软土路基两次堆载过程中产生的沉降为0.337 m,而首次堆载结束后施工间歇期内产生的固结沉降仅为0.005 m,堆载结束后1年内随超孔隙水压力消散以及持续路基荷载作用下沉降继续发展,总沉降量达到0.366 m,路基堆载施工过程中产生的沉降占总沉降的92%;路基填筑施工后,深度越浅且越靠近路基中心处沉降变形越大;预应力管桩加固技术相对于水泥搅拌桩在深厚软土路基施工沉降控制方面更具优势,尤其在控制总沉降量及长期沉降方面表现突出。

    2026年03期 v.54 355-364页 [查看摘要][在线阅读][下载 2150K]
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交通运输工程

  • 基于客流与空间热力图的轨道交通站域更新潜力预判方法

    吴娇蓉;王宇腾;陈彩婷;

    在城市存量更新的背景下,将有限的资金和资源投入回报概率大的存量轨道站域,即科学选择具有更新潜力的轨道站域,实现城市空间整合与结构优化显得极其必要。立足于轨道交通客流可持续性发展视角,认为具有更新潜力的轨道站域应具有轨道客流增长潜力及站域活力激发潜力。按照便于捕捉站域客流-热力类型发生变化的目标,采用多源数据,以上海市408个轨道交通车站为例,分别建立2019、2021、2023三个年份可解释机器学习模型,挖掘站点客流的驱动与制约因素,将站域客流-热力互动类型分为4大类8小类,采用空间马尔科夫链方法揭示2019—2021年、2021—2023年站域客流-热力类型转变规律,同时深入探索周围相邻站域客流-热力类型的正向、负向溢出效应,提出客流-热力视角下轨道交通站域更新潜力预判方法,为存量轨道站域城市更新提供科学依据和建议。

    2026年03期 v.54 365-376页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K]
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  • 基于潜在通道搜索的城市轨道交通线网结构定量规划方法

    赵墨林;顾保南;

    针对目前城市轨道交通线网结构不易在应用中定量规划的问题,提出基于潜在通道搜索的城市轨道交通线网结构定量规划方法。在归纳轨道交通线网结构基本特征的基础上,先结合深度优先周游图算法(DFS)和图的全路径搜索算法,在基础通道网中对轨道交通潜在通道进行搜索,随后利用潜在通道逐条匹配实现潜在线网结构方案集生成。通过潜在线网结构方案下的居民出行初步方式划分和社会总成本最小化目标函数,对潜在线网结构方案进行评价筛选,最终得到优选线网结构方案集。在案例研究中对本方法进行了实现和验证,结果显示该方法可行有效,具有良好的工程应用价值。

    2026年03期 v.54 377-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 长大坡道紧急制动工况下货车车轮踏面温升和热应力影响规律研究

    张金玉;左建勇;温泽峰;丁景贤;

    建立一种兼顾计算精度与效率的二维踏面制动摩擦热机耦合有限元数学模型,综合考虑热机强耦合的高精度与弱耦合的高效率特性。研究线路坡道、车辆载荷与轴重、紧急制动初速度、紧急制动减速度和环境温度等因素对车轮踏面最高温度和最大热应力的影响。结果表明,线路坡度每增加3‰,车轮踏面最高温度线性增加约4.15℃,最大热应力线性增加约8.18 MPa;载荷每轴增加1 t,最高温度线性增加约7.19℃,最大热应力线性增加约14.29 MPa;制动初速度每增加10 km·h~(-1),最高温度近似线性增加约31.21℃,最大热应力近似线性增加约59.77 MPa,并且达到最高温度/应力的时间随速度增加而呈非线性延长;减速度每增加0.2 m·s~-2,最高温度近似线性增加约16.12℃,最大热应力近似线性增加约31.67 MPa,同时达到最高温度的时间呈非线性缩短;环境温度降低时,踏面最高温度值呈减小趋势,但对最大热应力的影响较小。研究结果为长大坡道列车运行的热安全性评价及优化设计提供了量化数据支撑和技术参考。

    2026年03期 v.54 385-395+402页 [查看摘要][在线阅读][下载 2584K]
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  • 基于轨旁声学信号时域特征的移动点声源定位方法

    杨新文;毛珂;

    为了探明地铁轨旁噪声特性与车轮踏面几何缺陷的关系,需要准确定位移动列车轮轨噪声源的空间位置。提出一种基于轨旁信号环境相干性的噪声源定位方法:首先,通过布设传感器阵列采集声学信号;其次,基于欧氏范数优化了轨旁声学时域信号的到达时间差(TDOA)计算方法;最后,与传统方法进行对比,验证了这种改进的移动声源定位方法的可行性。结果表明:该方法在速度小于60 km·h~(-1)时具有较好的误差稳定性;对于定位范围而言,在预测角度θ<59.5°范围内计算误差较小;该方法能对信噪比高于40 dB的信号实现移动点声源的高精度定位,具有较好的鲁棒性。

    2026年03期 v.54 396-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 1481K]
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环境科学与工程

  • 感潮河岸潜流带地下水三氮时空差异与驱动因子分析

    邢婧文;周念清;王在艾;蔡奕;李娜;赵文刚;陆帅帅;

    潜流带是河水与地下水频繁转化的场所,其内部氮循环对维持河流生态健康具有重要意义。以上海地区感潮河流为研究对象,采用现场监测、取样测试及统计分析手段,研究了岸滩潜流带地下水中无机氮浓度分布特征随时间变化的差异性及其关键影响因子。结果表明,在研究区潜流带地下水中,氨氮和硝态氮浓度在潜流净入期显著高于潜流净出期,亚硝态氮浓度值极低;随离岸线距离的增加,无机氮赋存形态从硝态氮为主转变为氨氮为主,氨氮浓度先升后降而硝态氮浓度逐渐下降。潜流带地下水中无机氮浓度变化的关键驱动因子在潜流净入期为潜流交换通量、Eh和pH,在潜流净出期为Eh和潜流交换通量。感潮河岸潜流带的功能在潜流净入期更趋向于氮汇,而在潜流净出期更趋向于氮源。

    2026年03期 v.54 403-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 1970K]
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  • 作物根区土壤水体中氮的迁移转化模拟研究进展

    代朝猛;杨少林;李质;张宏程;李思;

    氮素作为作物生长的重要营养元素,其过量施用导致的土壤-地下水污染制约着农业系统的可持续发展。先阐述了作物根区土壤水体中氮素的迁移转化过程,而后论述了其在土壤地下水中运移的数值模拟理论,重点探讨了土壤水体中氮素迁移转化模拟研究的进展及其不足;基于研究现状,对作物根区土壤水氮动态模拟研究的发展趋势进行了探讨,包括多过程交互机理的定量研究、数据信息的准确获取和先进模拟方法的集成三个方面;最后对作物根区土壤水体中氮的迁移转化模拟后续研究方向进行了展望。

    2026年03期 v.54 413-422页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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  • 碳质材料活化过氧化物的直接电子转移机制研究进展

    杨奕;李思;代朝猛;张宏程;张皓南;

    基于过硫酸盐、过氧乙酸等过氧化物的高级氧化技术(AOPs)成为近年来水环境处理中的研究热点,其对于土壤及地下水水环境中多环芳烃(PAHs)等新型污染物的降解有着较高的效率。同时,碳质材料作为新兴的过氧化物活化体系中的电子穿梭体,也由于其高比表面积、有丰富的官能团、有多种改性方法以及在水环境修复中低成本、几乎无二次污染的优势而得到广泛的关注。碳质材料易在催化活化过氧化物时诱导产生非自由基途径,其中的直接电子转移非自由基机制相较于单线态氧、高价金属诱导氧化等是学者们研究较少的方向,该电子转移过程与碳质材料和过氧化物形成的亚稳态中间体密切相关。因此,结合相关研究,描述了不同维度碳质材料活化过氧化物的直接电子转移机制,并总结了该机制可能的吸附活性位点以及影响因素,为相关领域的研究提供理论基础。最后介绍了电子转移过程的表征方法(电化学方法、化学猝灭法等)并提出该体系目前存在的问题以及未来的发展前景,期望能为该体系更深层次的研究及更广范围的应用提供可行的思路与方法。

    2026年03期 v.54 423-434页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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机械、车辆与能源工程

  • 少自由度并联系泊单元的机构设计及尺度优化

    闵冠宇;张氢;徐立伟;孙远韬;秦仙蓉;

    船舶的自动化系泊系统工作载荷大、波浪补偿运动速度快,采用全自由度并联机构作为系泊装置的时候需要较多的油缸作为作动器,由于油缸载荷大、数量多,对液压系统提出了苛刻的流量和功率要求。为此提出一种少自由度的2UPU-2SPU并联单元,在船艏艉各1套组合形成双并联机构可实现船舶自动系泊的需求。对该机构的工作空间、运动学和力学性能进行综合分析和优化。运用旋量理论分析2UPU-2SPU并联单元的运动特性;基于运动和力的传递/约束特性,划分优质工作空间以避免发生机构的传递奇异和约束奇异。推导了机构单元的规则优质工作空间体积指标、全局传递/约束指标和全局刚度性能指标。以这3类指标为目标函数,采用SPEA2多目标优化算法进行尺度优化求解,并各自针对动态性能和静态性能偏好,应用层次分析法选取出目标性能较优的解。该系泊系统特别考虑了安装条件约束和协同组合运动的方式,单元机构主要通过地脚螺栓体系即可完成在码头上的安装。

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  • 基于降阶观测器的高速永磁电机无传感器控制方法

    黄鹤;徐冲;蔡礼塬;胡龙云;伍浩坪;宋蓓;

    针对高速永磁电机无位置传感算法响应速度、动态稳定性及计算效率在低转速工况下提升的挑战,提出一种高频注入降阶估计方法。通过减少位置观测器积分环节并引入带通滤波器,降低了转子相位时延,提高了系统动态响应速度与算法效率。通过引入转子相角位置前馈补偿消除稳态误差,实现无差跟踪。实验结果表明所提方法在300 r·min~(-1)稳态工况下转子位置估计误差为5.7°,是传统方法的31%,动态调节时间缩短30%,算法计算耗时减少18%。所提方法具有响应优、动态稳、计算快等优点,满足高速电机快速可靠起动的要求。

    2026年03期 v.54 446-454页 [查看摘要][在线阅读][下载 2132K]
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海洋与地球科学

  • 贵州罗甸和田玉的矿床成因与成矿规律

    廖冠琳;周征宇;吴穹;

    贵州省罗甸县首次发现的大型和田玉矿床,是我国和田玉找矿勘探历史上的重大发现和新突破。已有研究表明该矿床与国内外已知和田玉矿床相比均具有明显的特殊性和差异性。为揭示该矿床成因新类型,通过贵州罗甸和田玉围岩、岩浆岩体及矿体岩石地球化学和稳定同位素分析方法,确定成矿所需Si及Ca的来源,综合矿区地质特征、成矿物质来源和成矿物理化学条件研究,确定矿床成因,建立成矿模式,从而为合理开发利用罗甸和田玉矿床及在邻区开展和田玉矿床成矿预测、找矿勘探和开发利用提供科学依据。

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数理科学与化学

  • 连续观察期雪球期权定价的偏微分方程方法

    马俊美;徐子恒;董程栋;罗杰;

    雪球期权是一种带障碍结构的复杂金融衍生品,其收益结构依赖于标的资产在整个存续期内的价格路径。在Black-Scholes模型框架下,建立了连续观察条件下的雪球期权定价偏微分方程模型,并结合金融产品复制技术和偏微分方程求解理论,推导出显式定价公式。进一步通过数值方法(有限差分法和蒙特卡洛Monte-Carlo模拟)与显式解进行对比,评估了该公式在特定市场假设下的计算效果。此外,基于实际市场参数,探讨了波动率、障碍水平等关键因素对期权价格的影响。研究结果为雪球期权的定价实践提供了可行的工具参考,补充了相关产品在连续观察条件下的定价分析。

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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,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),或登录同济大学官网→科学研究→学术期刊→同济大学学报(自然科学版)界面注册投稿,有关投稿要求及注意事项如下:1.校内作者投稿以作者身份登录本刊网站,进入投稿界面,上传原始稿件并录入作者信息。

    2026年03期 v.54 473页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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