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    • 杨喜, 田冲, 方如意, 刘泽宇, 张银行, 雷可君

      优先出版日期:2022-05-19  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022353

      摘要:经典的最大特征值检测(MED)算法在检测相关信号时具有优异的性能。然而,随着信号维度的不断增大,MED算法面临着严重的感知判决量和判决门限计算的效率和实现问题,从而极大地限制了该算法在现代认知通信系统中的进一步应用。为此,提出了一种基于数值分析理论框架的低复杂度MED频谱感知算法。所提算法利用Rayleigh商加速幂法迭代地计算感知判决量,与经典的幂法相比在检测高维信号时具有更快的收敛速度;此外,不同于经典的查表法,新算法基于三次样条插值法快速准确地确定任意给定目标虚警概率所对应的感知判决门限。所提MED算法在保持原有算法检测性能的同时,有效提升了计算效率,降低了算法实现复杂度,其对于高维条件下的频谱感知问题尤其具有吸引力。最后,仿真结果证明了所提算法的有效性。

    • 孟凡易, 刘浩

      优先出版日期:2022-05-19  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022355

      摘要:介绍了一种基于IHP 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,具有高的本振(Local Oscillator,LO)/射频(Radio Frequency,RF)及本振/中频(Intermediate Frequency,IF)端口隔离度的太赫兹基波上混频器。该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,降低了由于该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性,通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理的布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露。后仿真结果表明:在2.2V的电源电压下,本振信号为230GHz,中频信号在2-12GHz时,该上变混频器工作在218-228GHz时,LO/RF端口隔离度大于24dB, LO/IF端口隔离度大于20dB,转换增益为-4dB - -3.4dB。当中频信号为10GHz时,输出1dB压缩点为-14.8dBm。电路直流功耗为:42.4mW,芯片的核心面积为:0.079mm2。

    • 袁勇杰, 杨亮, 陈生海, 马荣昌

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022296

      摘要:自由空间光(FSO)通信具有高速率、低成本和很强的抗干扰能力,但是大气湍流引起的衰落会造成FSO通信系统的性能恶化。传统的解决方案是使用RF链路作为并行的通信链路来提升系统性能。另一方面,可重构智能表面(RIS)由于具有低损耗、部署简易且无需复杂的编码和解码等优点,能够进一步提高RF链路的接收信噪比。本文提出一种RIS辅助的混合RF-FSO传输系统,以此来改善通信服务质量。基于此混合模型,导出系统中断概率、平均误码率和信道容量的表达式,同时给出蒙特卡罗仿真来验证分析结果的准确性。结果表明所提出系统的性能相比于传统的混合RF-FSO系统有显著的提升。

    • 王刚, 罗彩明

      优先出版日期:2022-05-17  DOI:

      摘要:非对称传输机制,对弹性波的增强传感、放大及非对称控制来说至关重要。而宇称-时间(Parity-Time,PT)系统有望提供一种简单的解决方案。PT对称系统这一概念来源于量子力学,其特性之一就是单向无反射。本文基于压电分流技术,设计了一种针对弯曲波的PT对称梁。首先推导了PT对称条件,之后基于等效介质法和有限元法,验证了所设计增益、损耗单元的等效参数满足该PT对称条件,并通过改变谐振频率和分流电阻研究了奇异点的可调性。最后通过传递矩阵法和有限元法,对PT对称梁的散射特性进行了分析计算,并讨论了单向无反射点与奇异点之间的关系。理论计算和仿真结果表明,PT对称梁有包括511Hz 和520.5Hz在内的多个奇异点。511Hz的弯曲波从右端入射时反射系数趋于零,而弯曲波频率为520.5Hz时,它必须施加在左端从而达到完全透射而不产生反射。本文所提出PT对称梁具有结构简单、奇异点可调的特点,能较好地实现弯曲波的非对称传输。

    • 谢人强

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022297

      摘要:随着互联网络的快速发展,虚拟社区不断涌现。这些社区在提供创新资源的同时,也存在着诸如用户分享意愿不高、社区缺乏良好激励机制等问题,区块链能够很好地解决这些问题,促进社区的知识共享。该文构建了基于跨链的在线社区知识共享方案,提出了“元数据+云存储”的资源访问与存储模式、详细设计了元数据信息表,设计了知识共享方案的总体框架及部分业务的关键流程,提出了采取“提名权益证明(NPOS)”的共识机制来设计区块链网络,实现了在线社区知识共享的部分功能。经分析与实验,该文的方案具有良好的科学合理性、安全性和执行效率,对其它相关项目的开展具有良好的参考价值。

    • 杨燕, 武旭栋, 杜康

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022299

      摘要:受大气中雾霾等悬浮颗粒的影响,室外拍摄的图像常伴有低对比度和低能见度的问题,现存去雾方法未能充分利用图像的局部特征信息,且不能完整提取图像的全局细节特征,因此存在有去雾不彻底及图像细节丢失等问题。为此,本文提出了一种基于小波变换及注意力机制的T型图像去雾网络。具体来说,所提网络通过对图像进行多次离散小波分解及重构来获取有雾图像的边缘细节特征,并提出了一种兼顾图像全局特征及局部信息提取的特征注意力模块,加强了网络在图像视觉感知和细节纹理方面的学习。其次,在进行特征提取的过程中提出T型连接方式来获得多尺度的图像特征,扩展了网络的表示能力。最后,对重构后的无雾图像进行色彩平衡,得到最终复原图像。在合成数据集和真实数据集中的大量实验结果表明,本文所提网络相较于现有其他网络模型具有更优越的性能。

    • 孙洪涛

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022300

      摘要:针对通信受限下的无人驾驶车辆路径跟踪控制问题,本文提出了一种基于状态感知的H∞事件触发路径跟踪控制策略.首先,根据车辆的动力学行为建立了相应的路径跟踪控制模型;其次,基于对路径跟踪控制系统的状态实时感知,设计了一种新型的基于状态感知的事件触发通信策略(SS-ETC),以根据控制系统的状态对事件触发阈值进行动态自适应的调整;然后,在该动态事件触发通信策略下,结合时滞系统建模方法与Lyapunov 稳定性理论,设计了基于状态感知的事件触发H∞控制器.本文所提出的基于状态感知的动态事件触发通信策略能够根据控制系统的量测状态进行通信阈值的动态调整,有效的实现了自主车辆通信与控制的自适应协同设计.最后,通过仿真实验验证了所提出的动态事件触发控制策略的有效性.

    • 陈健, 庄耀宇, 杨丹, 张俊杰

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022351

      摘要:MIMO技术虽然可以提高频谱的利用率,但是多维度的信号处理为MIMO信号的检测带来了极大的挑战。在对各类MIMO检测算法分析的基础上,选择非线性QR分解算法作为研究对象。为了获取更高的检测性能,进一步研究了排序的QR分解并提出了基于L1范数的排序方案。Matlab性能仿真显示,基于L1范数的排序策略和基于L2范数的排序策略对MIMO系统检测性能的影响基本一致但采用L1范数降低了计算复杂度。在此基础上,设计了基于FPGA的利用Givens旋转改进的排序QR分解的硬件电路结构。在4×4信道矩阵的分解实现中,相较于L2范数求解,L1范数在单个列范数计算中组合逻辑资源至少节省了29.2%,触发器资源至少节省了32.4%。整体结构设计与同等规模的类似结构相比,主频时钟得到明显改善。

    • 王振宇, 郭阳, 李少青, 曾健平

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022352

      摘要:物联网作为一种新型通信网络的发展与应用,承载着大量敏感信息的安全传输与存储.由于物联网设备资源有限,通信开销大、传输速率慢且需存储敏感信息的安全原语(如公钥算法、数字签名等)不适用于轻量级设备的认证.本文利用物理不可克隆函数(PUF)所具备防篡改防克隆的特性来生成共享密钥,结合MASK算法、Hash函数等安全原语,为物联网设备提出一种轻量级匿名密钥共享认证协议.通过Ban逻辑和形式化工具ProVerif进行安全分析验证,证明该协议能够防御中间人攻击、去同步攻击、假冒攻击、建模攻击等.通过对比其他协议,该协议具备计算成本低、通信开销和存储容量小以及安全性能高的特点,适合于资源受限设备的安全通信传输.

    • 刘光宇, 曹禹, 曾志勇, 赵恩铭, 邢传玺

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022354

      摘要:声呐图像具有受噪声污染严重的特点,导致水下多目标分割存在精度低的问题。为此,提出一种自调整谱聚类结合熵权法进行多特征赋权的水下多目标分割技术。该技术首先通过自调整谱聚类对声呐图像的像素点进行聚类处理,使图像划分为多个独立的区域,然后根据多特征的互补性和冗余性统计每个区域的信息熵、亮度、对比度、狭长度等特征,利用熵权法对多特征进行赋权并筛选出最优的一个目标区域,再将该最优目标区域和所有区域进行多特征的相似度匹配,最后根据相似度的匹配结果使用自适应阈值迭代法自动分割出所有的目标区域。实验结果表明没有对噪声干扰区域误分割,分割出的目标区域精度更高,验证了所提方法的有效性。

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    2022年第49卷第9期      

    • 郭玉荣 1,2,姚思盈 1

      2022,49(9):1-8, DOI:

      摘要:为研究钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱震后的残余抗震性能,对一根进行 过完整拟动力试验并发生压弯破坏且达到Ⅱ级震损破坏程度的足尺 RC柱,在未对柱身进行 加固处理的前提下进行了拟静力试验研究 . 对比分析了拟静力试验前后的试验现象、滞回曲 线、承载能力、刚度退化、延性系数以及耗能能力 . 试验结果表明:达到Ⅱ级震损的 RC柱仍保 留有一定的抗震能力,在未经加固时,其所能承受的水平力极限约为未损伤时的75%. 最后使 用有限元分析软件OpenSees进行了该试件震后拟静力试验的滞回曲线模拟,提出了一种用于 模拟真实地震损伤后RC柱残余性能的方法,并验证了其可靠性.

    • 张望喜 1,2,王嘉 2,赵学涛 2,李静贤 2,卢立星 2,曹亚栋 2

      2022,49(9):9-19, DOI:

      摘要:为研究火灾后带钢筋轴线偏心的半套筒灌浆连接(half grouted sleeve connection, HGSC)的单向受拉性能,对 48个 HGSC 进行了单向静力拉伸试验,研究了钢筋轴线偏心和高 温对不同钢筋直径的高温后 HGSC 力学性能的影响,并结合已有研究给出工程意见 . 结果表 明:高温后带钢筋轴线偏心的HGSC主要发生钢筋拉断破坏与钢筋拔出破坏,且随着钢筋轴线 偏心率的增大和温度的升高,试件更可能发生钢筋拉断到拔出破坏的转变;钢筋轴线偏心会 在高温基础上进一步影响连接性能,钢筋偏心试件的荷载最大下降至无缺陷试件的 94%,滑 移量最大增加至173%;建议对HGSC和含该连接的装配式混凝土结构进行设计、施工、火灾后 性能评估与修复时,考虑火灾温度和钢筋轴线偏心率的影响,要求不出现钢筋拔出破坏,且破 坏时钢筋与灌浆料之间没有明显滑移;焊接能有效地解决连接螺纹端加工质量不佳的问题.

    • 陈林 1,谭平 2,3,赵啸峰 1,徐亚飞 1,周福霖 1,2,

      2022,49(9):20-30, DOI:

      摘要:针对带伸臂框架-核心筒的结构方案设计提出了一种考虑普通楼层刚度的简化计 算方法,并将此方法与有限元模型计算结果进行对比 . 在此基础上对楼层数量、楼层刚度比、 伸臂刚度比、伸臂跨度比及高跨比等参数影响规律进行分析,提出了考虑普通楼层刚度的等 效核心筒刚度比计算公式,并分析对比了其对伸臂结构动力性能影响规律. 结果表明:简化计 算方法与有限元模型计算结果吻合较好,相对未考虑普通楼层刚度情况误差率减小 20%;提 出的等效核心筒刚度比公式能较好地估计普通楼层对整体刚度的贡献,能满足工程方案设计 精度要求,且拟合的等效核心筒刚度比计算公式能简化结构动力分析,近似估计伸臂结构动 力特性,为带伸臂框架-核心筒的结构动力分析提供简单的实用分析方法和理论依据.

    • 徐莹璐 1,2,苏耀烜 3,尚永芳 3,郝际平 1,2,郑宏 3

      2022,49(9):31-41, DOI:

      摘要:为减小钢框架梁柱组合节点中梁下翼缘焊缝脆性破坏的风险,提出了采用单轴对 称钢梁截面的梁柱组合节点形式,完成了3个1∶2的组合节点试件的拟静力试验研究,分别考 虑标准型钢梁截面、上窄下宽且仅梁下翼缘削弱型的单轴对称钢梁截面及仅梁下翼缘扩翼型 的单轴对称钢梁截面组合节点试件,对各试件的破坏过程、滞回行为、关键部位的应变发展、 耗能性能及延性等进行了详细分析 . 结果表明:焊缝质量有所保证的组合节点试件其加载点 的荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能性能;仅梁下翼缘扩翼型组合节点试件的塑性铰 在扩翼板末端的钢梁截面上形成,在梁下翼缘反复屈曲的过程中母材逐渐开裂并向腹板延 伸;正弯矩作用下组合梁截面的中和轴靠近梁上翼缘,从而显著加大了梁下翼缘处的应变水 平;单轴对称钢梁截面组合节点形式有助于实现梁上塑性铰外移,减小梁下翼缘焊缝处的应 变集中程度;实际工程中应切实保证梁翼缘对接焊缝的质量.

    • 姜旭 1,孙凯 1,强旭红 1,白洁 2

      2022,49(9):42-50, DOI:

      摘要:为明确FRP桥面板与钢梁之间胶接连接的力学性能,针对不同拉剪组合荷载下胶 接连接的力学性能进行了系列试验研究,包括极限破坏荷载、破坏模式、刚度以及强度破坏准 则. 针对胶接连接的受力特点,通过特制的圆盘加载试验装置,实现了6种不同比例的拉伸和 剪切荷载组合 . 结果表明,在纯剪切荷载下,胶接连接在靠近钢梁位置的胶黏层内发生破坏 . 在拉伸荷载和四种拉剪组合荷载下,节点的破坏模式为FRP层间破坏与FRP夹心板和胶黏层 之间界面破坏的组合 . 荷载-位移曲线表明,胶黏层内胶体材料分布具有不均匀性,在试验过 程中引起了胶接连接的偏心受力及应力重分布 . 根据矢量分离后的拉应力和剪应力,得到胶 接连接的拉剪强度破坏准则.

    • 张迅 1,王力东 1,韩艳 1,朱志辉 2,蔡春声 3,何旭辉 2

      2022,49(9):51-61, DOI:

      摘要:为研究龙卷风作用下大跨度桥梁车-轨-桥系统动力响应及行车安全性,首先以 Kou-wen三维模型模拟龙卷风速度场,基于准定常理论确定了移动龙卷风作用下车辆和桥梁 风荷载时程. 然后,分别采用多体系统动力学和有限元理论建立列车和轨道-桥梁子系统动力 方程,基于轮轨空间非线性接触建立风-车-轨-桥系统动力方程,并采用分离迭代法求解系统 动力响应. 数值算例中,以某公路铁路两用斜拉桥为研究对象,通过风洞试验和CFD数值模拟 确定车辆和桥梁气动力系数,分析了龙卷风移动路径、强度等级和行车速度对车-桥系统动力 响应及列车行车安全性的影响. 结果表明:桥梁竖向振动响应比横向显著,且龙卷风竖向风速 对桥梁竖向位移起控制作用 . 当车辆经过风荷载最大位置时,车辆的横向和竖向振动响应均 达到最大值,且车辆动力响应受龙卷风荷载和桥梁动力响应共同影响. EF1级和EF1.3级龙卷 风作用下,列车安全通过的车速阈值分别为180 km/h和114 km/h.

    • 赵华 1,2,张斌 1,谭承君 1,2,张钰菲 1,郭泓捷 1

      2022,49(9):62-70, DOI:

      摘要:车辆经过正交异性钢桥面(Orthotropic Steel Deck,OSD)时的车轮横向位置对其疲 劳细节分析以及桥梁动态称重系统(Bridge Weigh-In-Motion,BWIM)识别精度至关重要. 针对 OSD桥梁局部荷载效应显著的特性,提出了基于BWIM系统中传感器所采集的响应信号来识 别过桥车辆横向位置的有效方法. 首先,建立OSD桥梁的有限元模型,并通过标定试验进行验 证,然后提取其纵肋横向分布影响线 . 最后,基于横向分布影响线和最小二乘法,建立 OSD中 U肋理论与实测响应的误差方程. 为了验证该方法的准确性和适用性,建立了基于Ls-dyna的 车桥耦合振动模型,探究了车辆状况(包括车辆速度、车轴数目和车轮横向位置)以及车轮与 桥面接触面积的影响. 模拟分析表明,该算法识别精度对车辆状况的鲁棒性好,针对不同车辆 速度、车轴数目和车轮横向位置,其识别精度最大平均误差分别为 9 mm、4.6 mm、12.5 mm,并 明确了车轮与桥面接触宽度宜选择为200 mm. 在此基础上,开展实桥试验进一步验证该方法 的有效性,结果表明,提出的方法能有效识别 OSD过桥车辆的横向位置,且识别精度较高,适 用范围广.

    • 李宇 1,董世杰 1,乔云强 2,赖亚平 2,薛晓锋 1

      2022,49(9):71-79, DOI:

      摘要:合理地选取215条典型近断层地震动记录,并根据我国桥梁抗震设计规范的场地 标准进行分类后,统计了适用于我国桥梁抗震设计的近断层地震弹塑性加速度和位移反应 谱,并拟合了阻尼比对近断层地震弹塑性反应谱的影响关系式,进而得到近断层地震的弹塑 性需求谱. 再将其与FEMA440的考虑土-结构相互作用(SSI效应)的方法、Chopra改进能力谱 法相结合,完善了近断层地震下适用于我国梁式桥且能考虑 SSI效应的能力谱法 . 最后,将本 文方法应用于某梁式桥的抗震性能评估中,结果表明:对于近断层地震下考虑SSI效应的我国 梁式桥,FEMA440的计算结果偏于保守,而本文方法的计算结果则较为合理,可以应用于我国 梁式桥的抗震性能评估中.

    • 赵秋红 1,2,董硕 1,张建周 3,刘飞虎 1

      2022,49(9):80-89, DOI:

      摘要:以外钢管材质、加载方向及中空夹层截面为变化参数,进行了 4个圆端形不锈钢 管(concrete-filled round-ended stainless steel tubular,CFRST)和2个圆端形普通钢管(concretefilled round-ended carbon steel tubular,CFRT)混凝土桥墩试件的往复加载拟静力试验. 分析了 试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性系数及耗能等. 试验结果表明:圆端形不锈钢管混 凝土桥墩试件的破坏形态均为墩底外钢管的鼓曲及底部混凝土的局部压溃,各试件的滞回曲 线较为饱满,无明显捏拢现象,耗能能力及延性均较好;与圆端形钢管混凝土桥墩试件相比, 圆端形不锈钢管混凝土桥墩试件的峰值荷载及初始刚度基本不变,但延性及耗能能力增加, 刚度退化程度减小;与圆端形实心不锈钢管混凝土桥墩试件相比,圆端形中空夹层不锈钢管 混凝土桥墩试件沿强轴加载时峰值荷载、初始刚度、延性及耗能能力均增加,而沿弱轴加载时 由于内钢管平直段发生向内凹曲,其峰值荷载及初始刚度虽仍有增加,但延性及耗能能力略 有降低. 给出了此类桥墩水平承载力的计算方法,计算结果与拟静力试验结果吻合较好.

    • 李正良 1,2,3,王成 1,王涛 1,方智远 4

      2022,49(9):90-99, DOI:

      摘要:为减少直立锁缝屋面系统在下击暴流作用下的风揭损毁事故,提出了下击暴流作 用下的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估方法 . 采用大涡模拟(large eddy simulation,LES) 方法来分析下击暴流作用下屋面风荷载特征,以不同的风向角为工况,得到屋面的极值风荷 载大小及其分布位置. 选取屋面最不利位置建立局部仿真模型并推导了相应的失效准则和极 限状态函数. 基于拉丁超立方抽样的Monte Carlo法(LHS-MCS)对下击暴流作用下的直立锁缝 屋面系统进行可靠度评估. 结合常态风可靠指标以及相关规范对分析结果进行了评价. 研究 结果表明:下击暴流相比常态风更易造成直立锁缝屋面系统风揭破坏,同时下击暴流作用下 可靠指标仅满足规范要求的第三级安全水准,建议对重要建筑物进行直立锁缝屋面系统设计 时考虑下击暴流的影响.

    • 李寿英 ,霍朝煜 ,毛伟阳 ,李亚峰 ,陈政清

      2022,49(9):100-107, DOI:

      摘要:提出一种新型的齿轮齿条式电涡流阻尼墙(Eddy Current Damping-Rack Wall, ECD-RGW),并对其进行了数值研究与参数分析.介绍了ECD-RGW的基本构造;通过多物理 场有限元仿真软件COMSOL Multiphysics研究了ECD-RGW 的力学性能,并对5项主要设计参 数进行了分析;对 ECD-RGW 减振效果进行了评估,并以黏滞阻尼器(Fluid Viscous Damper, FVD)作为对比 .研究结果表明:ECD-RGW 作为一种新型电涡流阻尼装置具有良好的力学性 能;减小气隙、加装导体板背铁及增加永磁体数量可以提升ECD-RGW的阻尼性能,其中,导体 板背铁的设计将 ECD-RGW 在低速下的等效阻尼系数提升到 4倍以上,导体板材料对峰值阻 尼力对应的临界速度影响较大,导体板厚度会显著影响峰值阻尼力与临界速度 .此外,ECDRGW具有良好的减振效果,应用具有可行性.

    • 鲍旭明 1,楼文娟 1,徐海巍 1,张跃龙 1,卞荣 2,陈科技 2

      2022,49(9):108-116, DOI:

      摘要:真实山脉地形崎岖复杂,山脊线两侧一般表现为不同的坡度,呈现明显的不对称 性 . 为更好地反映真实山脉的地形与风场效应,在理想余弦山脉的基础上提出一种变截面余 弦山脉简化模型. 基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,比较真实 山脉、理想余弦山脉和变截面余弦山脉在平行山脉风向下地形特征点以及沿山脊线测点的水 平平均风速加速比,并采用刚性直棒法对不同位置的导线风偏响应进行计算. 结果显示:变截 面余弦山脉和真实山脉的地形特征点水平平均风速加速比较为吻合;离地高度50 m处,变截 面余弦山脉的沿山脊线水平风速加速比与真实山脉基本一致;由于参数限制,理想余弦山脉 的山脊线走势较为独立,理想余弦山脉相比于真实山脉的水平风速加速比差别较大;采用变 截面余弦山脉计算得到的风偏角能较好地反映真实山脉的风偏情况. 尽管变截面余弦山脉的 竖向风速与真实山脉存在较大差别,但变截面余弦山脉能较好地反映真实山脉的水平平均风 速,具有风场效应的等代价值.

    • 朱德举 1,2,任京华 1,郭帅成 1,2

      2022,49(9):117-125, DOI:

      摘要:为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)界 面性能的影响,分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅(SiO2)对纤维表面进行处理, 并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25 ℃、100 ℃及200 ℃ 下 的宏观力学性能 . 试验结果表明:纳米 SiO2 浸渍和环氧树脂涂层均明显改善碳纤维束在水泥 基体中的界面黏结性能 . 纳米 SiO2颗粒能浸入纤维束内部,改善内部纤维丝与基体间的应力 传递,同时纳米SiO2与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶,提高其黏结性能. 硅烷偶联剂处理 可以增加纤维表面粗糙程度,提高纳米 SiO2 在纤维表面的附着量,从而进一步提升纤维与基 体的界面黏结强度. 在100 ℃ 和200 ℃ 下纳米 SiO2浸渍的碳纤维束界面强度显著高于环氧树 脂浸渍的. 本研究将为TRC力学性能设计和热稳定性提升方法提供参考.

    • 邹新军 1,周长林 2

      2022,49(9):126-135, DOI:

      摘要:为探讨上砂下黏地基中桩顶竖向力(N)与扭矩(T)联合作用下单桩基础的承载特 性,基于室内模型试验,获得一系列 N-T联合作用时的桩顶荷载-位移曲线及桩身内力分布, 并经无量纲化处理与曲线拟合,得到 N-T联合受荷单桩的承载力包络线及其简化计算公式; 在此基础上,进一步采用ABAQUS对N-T联合受荷单桩进行数值模拟,获得桩身弹性模量Ep、 长径比 L/D 及相对砂土层厚度 lu/L对桩身承载特性的影响规律 . 结果表明:相比于单一受荷, N-T联合作用会导致桩身竖向和扭转承载力明显降低,且施加N(或T)会引起桩身扭转角(或 沉降)增大 . 通过数值分析还发现桩身变形主要发生在 0~0.6L范围;增大 L/D 和 lu/L可明显提 高桩身承载力,而增大 Ep对提高桩身承载力的作用较小,故建议提高桩身承载力的优选措施 是适当增加桩长或砂土层厚度;另外,上下土层分界面处会发生明显的应力突变.

    • 冯国辉 1,2,3,窦炳珺 4,黄展军 5,丁士龙 4,侯世磊 6,胡安峰 1,2,徐长节 1,2,3,7

      2022,49(9):136-144, DOI:

      摘要:基于盾构开挖侧穿邻近桩基引起桩-土相互作用的实际工况,提出了一种可预测 桩基水平变形的简化计算方法. 采用两阶段法获得盾构开挖引起邻近桩基水平位移简化计算 方法,第一阶段采用Loganathan公式计算盾构开挖引起邻近桩基轴线处土体自由水平位移场; 第二阶段把桩基简化成 Euler-Bernoulli 梁放置在 Vlasov 地基模型上,建立桩基水平位移控制 方程,结合桩基两端约束情况,采用差分法获得邻近桩基的水平位移矩阵解. 随后考虑群桩之 间的土体遮拦效应,进一步获得邻近群桩的水平变形差分解 . 通过与两个既有工程案例实测 以及既有地基模型计算结果对比,验证了本文方法的优越性. 群桩参数分析表明:地层损失率 及隧道埋深的增大均会引起邻近群桩水平位移的增大,但桩身产生最大位移处会随着隧道埋 深增加而增大;桩隧之间间距的增大会引起邻近群桩水平位移的减小,但其减小速率逐渐 变缓.

    • 华雨杉 1,2,黄宏伟 1,2,陈坤 1,2,张冬梅 1,2,张东明 1,2

      2022,49(9):145-155, DOI:

      摘要:双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定 性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则, 采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受 力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒 性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明:鲁棒性设计 方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以 获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现 成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同 区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.

    • 张礼贤 1,施伟 1,2,周昳鸣 3,李昕 1,2

      2022,49(9):156-163, DOI:

      摘要:随着海上风电在环渤海地区不断发展,冰激振动响应为当前环渤海地区海上风机 面临的重要问题 .基于海上风机一体化数值分析软件,对浮冰作用下单桩海上风机动力学响 应展开研究 .重点探究单桩风机塔基以及泥面线处载荷动力响应变化规律,研究不同冰载数 值模型、冰厚以及冰速对单桩海上风机动力响应影响,开展抗冰锥结构下单桩海上风机动力 响应影响规律.结果表明:不同冰载数值计算模型下的计算结果差别较大,采用Matlock双齿模 型计算出的塔基载荷以及泥面线载荷最大,分别为无浮冰作用的 2.2倍与 1.3倍;单桩海上风 机动力响应随冰厚增加而增加,冰速变化对单桩海上风机结构荷载影响不明显;采用抗冰锥 措施后,作用于单桩海上风机的冰荷载显著降低,极大降低单桩风机塔基以及泥面线位置处 的剪力与弯矩,塔基位置处剪力与弯矩的最大值分别为无抗冰锥结构的82%与95%.同时抗冰 锥结构可极大降低作用结构上的冰荷载,其冰载最大值与标准差分别为不采用抗冰锥结构的 5%与7%.

    • 崔晓艳 1,2,5,庄妍 1,2,张希栋 3,胡顺磊 4,程欣婷 4

      2022,49(9):164-172, DOI:

      摘要:土拱效应是桩承式路堤中荷载传递的关键因素,其在循环荷载下的发挥程度与稳 定性直接影响路堤的承载能力. 基于室内土拱效应模型试验,采用PFC2D软件建立桩承式路 堤颗粒流数值分析模型,并通过土拱效应室内模型试验结果验证了该离散元模型的正确性 . 基于该离散元数值分析模型,在路堤表面施加正弦波荷载模拟交通循环荷载,分析了循环动 载作用下桩承式路堤中土拱效应的发展演变过程与衰减规律 . 数值模拟结果表明:路堤的高 度与桩净间距的比值、动载振幅以及加载频率的改变均能影响土拱效应的发挥,但路堤的高 度与桩净间距比值的变化对土拱效应动力折减系数的影响最大. 路堤的高度与桩净间距的比 值是影响动载作用下土拱效应稳定发挥的重要因素,将此因素考虑在内并对离散元数值模拟 结果进行分析与曲线拟合,推求了土拱效应动力折减系数的表达式.

    • 王玮玮 1,刘新喜 1,李盛南 2,李玉 1

      2022,49(9):173-181, DOI:

      摘要:为揭示炭质泥岩库岸边坡的时效变形和损伤特性,对经历不同干湿循环次数的炭 质泥岩试样进行低场核磁共振和三轴压缩流变试验,研究炭质泥岩孔隙演化特征和蠕变特 性;在此基础上,基于损伤理论和Lemaitre应变等效原理,建立考虑干湿循环、轴压和时间因素 耦合影响的蠕变损伤方程 . 结果表明:随干湿循环次数增加,炭质泥岩孔隙率增加,孔隙结构 由小孔隙向大孔隙演变,瞬时应变和蠕变量增大 . 建立的损伤方程能较好地表征干湿循环次 数、轴压和时间对炭质泥岩损伤演化的影响;随干湿循环次数增加,炭质泥岩损伤增大,损伤 时间效应增强;轴压增大,损伤增长的速率加快,加速损伤的持续时间增长.

    • 冉武平 1,2,3,王亚强 1,2,李玲 1,2,张珊珊 1,2,王帅 1,2

      2022,49(9):182-192, DOI:

      摘要:为探究油污泥热解残渣处治风积沙路基的工程力学特性,通过室内试验研究了不 同热解残渣掺量下风积沙路基的压实特性、回弹模量、加州承载比(CBR)、直剪特性以及25% 残渣掺量下的无侧限抗压强度 . 结果表明:油污泥热解残渣掺量为 25% 时干密度值最大为 2.071 g/cm3;掺量为 15% 时回弹模量最大为 160.61 MPa;CBR 随残渣掺量的增加不断增大,浸 水后试样的CBR值明显减小,降幅为10.97%~38.46%;掺量为20%时内摩擦角最大为34.35°; 25%残渣掺量试样的14 d及14 d以后的无侧限抗压强度值均超过0.4 MPa. 综合试验结果可 知,油污泥热解残渣可有效提升风积沙路基的各项力学性能,可以作为风积沙路基填料使用.

    • 邓源 1,徐峰 1,2

      2022,49(9):193-202, DOI:

      摘要:为解决藏区传统民居室内自然采光不足、光舒适性差等问题,提出了一种多功能 窗体设计方法,其主要由光伏发电板、反光板、保温板、转轴和转瓦等构成. 基于所提出的设计 方法,针对典型案例(多功能窗体)建立理论分析模型,展开对夏季、冬季和过渡季3种运行模 式的研究,并设计实验方案进一步验证结果 . 实验结果表明:与同尺寸传统窗体比较,该案例 多功能窗体过渡季能在南向提升采光进深 5倍且持续 10 h;冬季提升采光进深 2.5倍,使室内 采光进深保持 7.5 m 以上且持续 9 h;夏季提高采光系数约 0.5%;夏季平均月累计发电量为 9 kW·h,全年累计光伏发电量最高可达 90 kW·h;冬、夏季窗户内外表面温差分别提 高 3~8 ℃、2~4 ℃,且冬季窗户与墙体内表面温差降低 2~4 ℃,窗户内表面温度更接近室内 温度. 该多功能窗体具有成本低廉、功能多样、效果显著、综合经济竞争性强的特点. 多功能窗 体设计方法能为其他更先进的建筑窗体设计开拓思路,并直接运用于西藏农村地区原有建筑 窗体改造与新建建筑.

    • 李念平 ,张稳 ,阿勇嘎 ,潘净婧

      2022,49(9):203-214, DOI:

      摘要:为了探索辐射空调形式下温度突变对人体热舒适的影响,给控制调节辐射空调系 统提供一定的参考,通过人工气候室营造偏凉-中性温度突变环境,开展了对流、辐射地板与 辐射吊顶三种不同空调形式下,20名受试者的整体-局部主观热感觉、热舒适投票以及皮肤温 度等生理参数随时间的变化研究 . 根据生理参数测量结果显示,突变到中性温度的辐射热环 境中皮肤温度存在滞后现象且动态辐射热环境下人体交感神经表现得更为活跃;由主观问卷 分析得出,动态辐射热环境下受试者舒适感及热愉悦感更佳,主观热感觉出现心理超前现象, 其中动态辐射地板的优势更为突出;背部、小腿、足部对于瞬态热刺激最敏感,可用于热感觉 预测. 最后,根据人体平均皮肤温度随时间变化规律,建立了基于修正的Knothe时间函数相关 预测模型,量化了三种工况下人体生理调节的响应特性;根据人体平均皮肤温度及其变化率 与平均热感觉的变化规律,建立了三种工况下的热感觉预测模型,简化了动态环境下人体热 感觉预测的求解过程.

    • 周石庆 ,麻望池 ,盛炟 ,伍洋涛 ,卜令君

      2022,49(9):215-220, DOI:

      摘要:针对目前水厂应对藻类爆发时混凝剂投加量难以确定的问题,提出一种基于深度 学习的藻类混凝去除率预测方法,利用DenseNet卷积神经网络和絮体图像对藻类混凝去除率 进行预测,从而对投药量进行调整 . 具体做法是,在实验室条件下对高藻水进行混凝处理,记 录混凝处理后的絮体图像和对应的去除率 . 以去除率区间为标签构建絮体图像数据集,利用 此数据集对 DenseNet-121模型进行训练 . 结果显示,训练后的模型对测试集的预测准确度达 到了 89.5%,与 VGG 和 ResNet模型相比,利用 DenseNet模型对本文建立的数据集进行识别的 精确度更高,且在识别去除率在 60%~90% 区间的絮体图像相较于其他两种模型具有明显优 势. 同时通过对数据集外的铜绿微囊藻絮体图像进行识别,验证了模型具有良好的泛化性.

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