同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 调谐惯性质量阻尼器控制超高层建筑风致响应的改进模型

    赵玮伟;全涌;

    通过在结构1阶模态频响函数中引入等效系数加权来表示较高模态的贡献,构建了计算调谐惯性质量阻尼器(TMDI)控制下超高层建筑风致响应的改进模型。定义相关频率区间内频响函数的H_2范数和H_∞范数的最大可容忍误差,并获得改进模型中等效系数的解析解。以一栋安装了TMDI的实际超高层建筑为例,基于数值模型、广义单自由度模型和改进模型评估TMDI对结构风致响应的控制效果,并分析不同参数对广义单自由度模型和改进模型计算精度的影响。最后,在不同TMDI工况下,分析了3种模型的计算效率。结果表明,改进模型在估计结构的1阶模态响应时比广义单自由度模型更精确,在计算效率方面比数值模型更高效。

    2025年09期 v.53 1319-1327+1390页 [查看摘要][在线阅读][下载 2145K]
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  • 带屈曲约束支撑的胶合木框架-正交胶合木核心筒结构抗震性能

    罗烈;张景翔;宋晓滨;陈雨;

    为研究多高层带屈曲约束支撑的胶合木框架-正交胶合木(CLT)核心筒结构的抗震性能,对5层带钢-木屈曲约束支撑的胶合木框架-CLT核心筒结构1∶2缩尺模型进行振动台试验和有限元分析。试验采用单向地震加载,得到7度多遇至9度罕遇各地震烈度下模型的加速度响应、位移响应、层间位移角、屈曲约束支撑工作情况等数据。结果表明,试验模型的破坏主要集中在CLT核心筒,屈曲约束支撑有部分自攻螺钉拔出,但整体保持完好,胶合木框架无明显破坏;模型耗能能力较好,阻尼比最高可达12.5%;模型各层加速度放大系数为1.0~5.0,底层加速度放大系数明显高于其他层;在9度罕遇地震作用下模型层间位移角未超过规范要求,未发生结构整体倒塌现象;有限元整体分析结果与振动台试验结果较吻合。

    2025年09期 v.53 1328-1342+1414页 [查看摘要][在线阅读][下载 4048K]
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  • 混凝土中氯离子扩散过程的概率密度演化

    吕筱菲;李杰;

    混凝土在氯盐环境中的氯离子扩散为一随机过程,因此采用具有随机扩散系数的Fick第二定律描述该过程。通过求解关于该过程的广义概率密度演化方程,给出了在给定边界条件下的氯离子浓度概率密度函数解析解。以氯离子扩散系数服从对数正态分布为例,通过数值求解广义概率密度演化方程,验证解析解的正确性。结果表明,氯离子扩散过程是非稳态的时空随机场,氯离子浓度分布的概率密度及变异程度不仅取决于扩散系数的随机性,还与扩散过程的发展阶段有关。

    2025年09期 v.53 1343-1350页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
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  • 横观各向同性岩体蠕变模型及参数辨识

    胡涛涛;高咸超;王垚;康志斌;

    为探究软岩蠕变变形特性对围岩应力分布和变形规律的影响,以炭质板岩为研究对象,基于室内试验、理论方法和数值分析改进Nishihara模型,使其能够描述岩石的全程蠕变特性。将改进Nishihara模型拓展为横观各向同性蠕变模型,推导出了横观各向同性假定下的三维方程,最后根据三维方程进行蠕变实验数据的拟合与蠕变参数的反演。结果表明,水平层理岩样的蠕变曲线随荷载变化,且水平层理岩样与垂直层理岩样分级蠕变变形呈现出较为明显的各向异性特性,改进Nishihara模型能够很好地适应炭质板岩蠕变曲线的变形特点。横观各向同性蠕变模型的参数值变化充分体现了应力水平对炭质板岩蠕变的影响,验证了改进Nishihara模型的适应性与合理性。

    2025年09期 v.53 1351-1360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K]
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  • 基于数字孪生的边坡工程及时施工安全控制策略

    阿迪力·如苏力;李晓军;芮易;吕艳云;王圣涛;张磊;

    提出了基于数字孪生(digital twin,DT)的边坡工程“及时(just-in-time, JIT)”施工安全控制策略。该策略通过引入DT技术,增强对施工过程的感知与响应能力。为提升DT技术在跨专业协同与数据复用中的适应性,进一步构建“场景-实体-关系-事件-控制”(SERIC)建模方法,以支持跨域的信息共享与协同控制。将所提出的JIT施工安全控制策略应用于黄梅山隧道改扩建工程,并融合先进的数据采集、解译与聚合技术,实现对施工状态的动态感知与精准干预。应用结果表明,该策略在提升边坡施工自动化水平、作业效率及安全管控精度方面成效显著。

    2025年09期 v.53 1361-1371+1456页 [查看摘要][在线阅读][下载 3059K]
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  • 基于多代理强化学习的结构拆解资源化评估及决策优化

    刘伯达;杨彬;肖建庄;李进军;

    针对老旧结构构件拆解施工过程,通过资源流动约束、柔性工作分解和选择性拆解策略建立了拆解工序计划数学模型,并提出了一个以回收效率为目标的多代理强化学习拆解方案优化方法。案例应用结果表明,与遗传算法相比,该方法具有更高的碳排放回报/消耗比,验证了基于智能算法优化的拆解方案对节能减碳的有效性。

    2025年09期 v.53 1372-1381页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
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交通运输工程

  • 自动驾驶速度决策方法综述

    刘婷宇;张兰芳;李根泽;傅廷;赵震宇;

    自动驾驶技术是交通和汽车领域未来发展的重要方向,速度决策是其中的关键一环,直接影响驾驶安全和效率。随着自动驾驶车辆的测试和试运营,速度决策被赋予了新的期望,不仅要完全融入混合交通环境,还要满足驾乘人员个性化需求和舒适性要求。为此,评述了全局速度决策的研究现状和关键问题,分析了局部速度决策方法,总结了速度决策模拟评估方法。最后,展望了速度决策的未来发展方向。应充分提高协调异质交通参与者的能力,重视法律规范和社会规范的平衡,在方法上实现知识驱动和数据驱动的融合,加强全局和局部速度的协同,并在更大尺度上模拟评估算法。

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  • 基于多智能体模仿学习的交叉口复杂交互行为建模仿真

    倪颖;王诗菡;孙剑;孙杰;李建强;

    为有效测试自动驾驶汽车的交互能力,针对无保护左转交叉口场景下的交互行为,建立了动态策略可解释的异构多智能体对抗逆强化学习(MA-AIRL-2)模型。将左转和直行车辆建模为异质智能体,引入增益奖励提高学习效率。利用SinD数据集训练模型,从交互策略、车辆轨迹、宏观交通流特征维度对模型进行评估。结果表明,该模型能够准确刻画动态交互中的竞争与合作策略,复现策略多样性;与基准模型相比,该模型能够生成更真实的轨迹,与同质策略和无增益奖励模型相比,该模型轨迹准确度分别提升26%和21%。

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  • 基于可解释机器学习框架的公交驾驶人风险驾驶行为影响因素

    焦钰钧;王雪松;

    为改善公交驾驶人风险驾驶行为,从驾驶人人口学特征、生理和心理健康以及企业安全教育层面分析风险驾驶行为影响因素。设计公交驾驶人行为与心理调查问卷,共获取10 201份有效样本;对比4类机器学习模型,并基于可解释机器学习框架解释内部影响机制。结果表明,CatBoost模型识别的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)为0.190 6和0.267 1,综合性能最好;心理健康的特征重要度最高,公交驾驶人的驾驶愤怒、焦虑和工作倦怠问题越严重,越容易发生风险驾驶行为;失眠和抑郁与风险驾驶行为呈非线性关系,中度及以下失眠、抑郁与风险驾驶行为呈正相关关系,而重度失眠、抑郁与风险驾驶行为呈负相关关系;虽然企业安全教育的特征重要度较小,但是定期参加各类安全教育的公交驾驶人发生风险驾驶行为的可能性更低。

    2025年09期 v.53 1403-1414页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K]
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  • 培训干预对路口侧面冲突中驾驶人避让行为的影响

    李鹏辉;董倩茹;胡孟夏;朱淑芬;庄焱;董春娇;

    通过运动学演示和视频教学方式,就交通冲突下的理性决策措施对驾驶人进行培训。采集30名被试在路口侧面冲突下的紧急避让驾驶模拟器实验数据,采用广义线性混合模型分析干预前、干预后以及干预后1个月被试避让操作行为、学习效应与决策特征差异。结果表明,培训干预短期内可以显著提高驾驶人在横向、纵向避让操作时的理性决策正确率;在培训干预结束1个月后,培训对避让操作的积极影响出现显著下降。

    2025年09期 v.53 1415-1422页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K]
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  • 考虑出行行为偏移的奖励方案优化模型

    肖琳;吴纪?;孙剑;田野;

    针对基于奖励的交通需求管理(incentive-based travel demand management,IBTDM)方案设计中特有的预算、渗透率约束,采用瓶颈模型分析了出发时间偏移量对出行者的出行成本和IBTDM最优奖励方案的影响;将考虑出发时间偏移量的奖励方案与不考虑原始出行模式的基于出发时间的奖励方案进行对比,分析不同方案的适用性。结果显示,出行者的单位出发时间偏移成本θ和单位行驶时间成本α的相对大小影响了考虑出发时间偏移量的最优奖励方案的形式。当θ<α时,奖励金额随时间先减少后增加;当θ > α时,奖励金额随时间先增加后减少;当θ=α时,奖励金额不变。此外,考虑出发时间偏移量和基于出发时间的奖励方案在有限预算下缓解拥堵的效果优劣,也取决于θ和α的相对大小。因此,管理者需要谨慎评估出行者单位出行成本,选择更有效的奖励方案。一般情况下,θ<α更符合真实出行场景,此时考虑出发时间偏移量的奖励方案对缓解系统拥堵效果更好。

    2025年09期 v.53 1423-1432页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
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  • 轨道出行质量对城郊轨道站客流吸引力的影响

    吴娇蓉;胡雨辰;邓泳淇;田子立;

    采用轨道站每日进出站客流量和轨道站域人群选择轨道出行的比例共同表征轨道站客流吸引力。为探究轨道站点客流吸引力的影响因素,从出行链角度提出“门到站+站到门”和“站到站”的轨道出行质量测度方法。以上海主城区和郊区为例,分别以轨道站客流量和站域人群的轨道出行比例为因变量,建立多尺度地理加权回归(MGWR)模型,分析轨道出行质量对轨道站点客流吸引力的影响。回归结果表明,主城区站点客流受“门到站+站到门”出行质量的影响较大;郊区站点客流量主要受站域建成环境和“站到站”出行质量的影响,尤其是小汽车与轨道“站到站”的出行时间比;郊区人群的轨道出行比例主要受用地功能混合度和距市中心距离的影响,部分偏远站点受轨道出行质量的影响较大。

    2025年09期 v.53 1433-1443页 [查看摘要][在线阅读][下载 3964K]
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  • 三峡-葛洲坝枢纽引航道和船闸群协同调度的多目标混合启发式算法

    张煜;郑倩倩;李然;田宏伟;刘顺;

    为提升三峡-葛洲坝枢纽通航效率,研究了带同步移泊过程的引航道和船闸群协同调度问题(CSP-AC&SLG)。考虑船舶干舷高度和掌船技能,构建以水资源利用率最大化、平均船舶等待时间最小化及平均船舶总能耗最小化为目标的CSP-AC&SLG数学模型,并采用多目标混合启发式算法(MOHHA)进行求解。MOHHA采用双链编码方案和分阶段成组右移解码机制实现个体表述和求解,并引入模糊关联熵分析法评估多目标解,同时嵌入自适应参数调整策略和变邻域模拟退火提升算法求解能力。仿真结果表明,MOHHA能够求解CSP-AC&SLG,实现了通航效率提升和船舶能耗节约的双重目标。

    2025年09期 v.53 1444-1456页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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机械、车辆与能源工程

  • 同济气动声学风洞声场品质测试

    庞加斌;刘劲松;邢鹏;李泽;李田田;

    气动声学风洞的声场品质包括试验段驻室自由声场、背景噪声和低频压力脉动3个方面指标。同济气动声学风洞声场测试结果显示,160 km·h~(-1)风速的背景噪声A计权总声压级为61 dB(A),50~200 km·h~(-1)风速范围内的低频压力脉动系数小于0.5%;滚动路面系统的移动带抽吸在80 km·h~(-1)风速以下干扰背景噪声,但对低频压力脉动没有影响;按照ISO 3745∶2012标准,试验段驻室自由声场截止频率低至50Hz,且63 Hz及以上自由声场半径达到9 m。

    2025年09期 v.53 1457-1461+1470页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K]
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  • 空气冷凝影响下的超临界氢传热特性

    薛明喆;刘家宁;杨靖丞;吴昊;朱绍伟;张存满;

    采用数值模拟方法,利用Fluent软件和用户自定义函数(UDF)对内外流体及管壁的耦合二维传热过程建模并仿真。以理论计算得到的出口温度和传热系数结果作为参考,通过计算流体力学仿真计算方法,探究在管外存在空气液化现象的场景下,超临界氢在不同入口状态及不同外界空气域时的传热特性。结果显示,在空气液化现象为主导的液氢温度段(50~70 K),外界空气温度对整体传热效果的影响可忽略不计,即使空气流速达到8 m·s~(-1)时,对总换热系数的提升也仅为20%;采用强制对流提高空气流速,改变环境温度和入口端流量,都不能显著提升该温度段的总传热系数,该温度段的总传热系数主要受蒸汽液化传热系数的影响,即低温流体温度的影响占主导。

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经济与管理科学

  • 基于产权-价位复合细分市场的购房者偏好异质性

    毛义华;张钊;周从越;王思彤;

    基于北京市2020年住宅交易数据,利用logit模型分析3类住宅的差异,并构建时空滞后模型与两阶段时空分位数回归模型,探究产权细分市场以及产权-价位复合细分市场中购房者偏好的异质性。结果显示,3类住宅在建筑特征、邻里特征、区位特征3个维度均存在差异;相比于公产房细分市场,商品房细分市场中的购房者更关注住宅的建筑特征和区位特征,而经济适用房细分市场中的购房者则对住宅的邻里特征表现出更强烈的支付意愿,且支付意愿的差异随住宅价位的提升发生复杂变化。该研究结果揭示了不同产权住宅购买者在住房偏好上的差异,为公产房、经济适用房项目的开发选址与相关政策制定提供了重要参考。

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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。

    2025年09期 v.53 1481页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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