• 基于数值分析理论的低复杂度MED算法

  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(1202) HTML(0) PDF(1.21 M)( 1251)

  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。

• 高端口隔离度的太赫兹基波上混频器设计

  孟凡易, 刘浩

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

  摘要(446) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 436)

  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。

• 可重构智能表面辅助的混合RF-FSO传输系统性能分析

  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(364) HTML(0) PDF(965.81 K)( 448)

  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。

• 基于压电分流技术的PT对称梁散射特性研究

  王刚, 罗彩明

  优先出版日期:2022-05-17  DOI:

  摘要(312) HTML(0) PDF(1.51 M)( 394)

  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。

• 基于区块链的在线社区知识共享方案研究

  谢人强

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

  摘要(325) HTML(0) PDF(842.54 K)( 399)

  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。

• 基于小波变换及注意力机制的T型图像去雾网络

  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(316) HTML(0) PDF(1.42 M)( 373)

  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。

• 基于状态感知的UGV H∞事件触发路径跟踪控制

  孙洪涛

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

  摘要(185) HTML(0) PDF(1.29 M)( 362)

  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.

• 基于FPGA的改进的排序QR分解实现

  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(294) HTML(0) PDF(1.16 M)( 423)

  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。

• 基于PUF实现物联网设备的轻量级密钥共享协议

  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(298) HTML(0) PDF(1.02 M)( 377)

  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.

• 结合多特征赋权的谱聚类水下多目标分割技术

  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(317) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 391)

  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。

2023年第卷第5期      

• 冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱轴压承载力研究

  邓露 1，2?，蔡宇琪 1，刘文豪 3，刘欢 1

  2023(5):1-10, DOI:

  摘要(3) HTML(0) PDF(16.84 M)( 7)

  摘要：通过ABAQUS有限元软件对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的轴压性能进行了研究. 通过比较试验和有限元分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线以及极限承载力，发现二者具有良好的一致性，从而验证了有限元模型的准确性. 基于验证的有限元模型，分析了开孔间距、孔型、长细比、腹板加劲肋板件高度以及翼缘宽厚比等对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的受力性能的影响. 结果表明：所有构件的破坏模式均以畸变屈曲失效破坏为主. 增加错列开孔之间的间距可提升构件的极限承载力，且错列开孔构件的承载力相较并排开孔的构件可提升10%以上. 孔型对构件的极限承载力影响较小. 随着腹板加劲肋板件高度的增加，构件的极限承载力总体呈上升趋势. 相较V形加劲截面构件，Σ形加劲截面构件的极限承载力提升约6.5%. 随着构件长细比的增大和翼缘宽厚比的增加，构件的极限承载力均会有所下降.

• 带直角等六边形钢管混凝土柱的局压性能

  王志滨 ?，戴鸿伟 ，汪炳坤 ，李栋

  2023(5):11-21, DOI:

  摘要(3) HTML(0) PDF(41.17 M)( 7)

  摘要：研究了带直角等六边形钢管混凝土柱的局压性能，进行了20个该类组合柱的局压试验，主要研究端板厚度、局压面积比和含钢率等参数对该类组合柱局压性能的影响规律. 试验表明，该类试件的局压承载力和端板厚度成正比，和局压面积比成反比；设置端板可显著提高该类试件的承载力. 基于数值模型的机理分析表明：该类局压构件的荷载主要由混凝土承担；钢管约束力主要集中在角部；无端板试件的钢管可提供更大约束力；加载垫块形状对于无端板试件的局压承载力有较大影响；在距加载端0~1.2B（B为钢管边长）的范围内钢管对核心混凝土形成较强约束. 参数分析表明，局压承载力随着局压面积比的增大而降低，但随着混凝土强度或端板厚度的增大而提高. 含钢率、钢材强度和偏心率对局压承载力的影响较小. 最终提出了该类组合柱局压承载力的简化预测模型.

• 基于类平衡矩阵的桁架构件重要性计算方法

  周雅 ，王方 ，蔡建国 ?，冯健

  2023(5):22-28, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(598.64 K)( 6)

  摘要：为简化构件重要性系数的计算过程，提高计算效率，以基于刚度的构件重要性判断方法为基础进行数学推导，提出一种基于类平衡矩阵的空间结构重要构件的快速判断方法，并进行算例验证. 结果表明，当铰接杆件体系的各杆件线刚度近似相等，且不考虑结构应力刚化作用或应力刚化所贡献的刚度很小时，整体切线刚度矩阵仅与类平衡矩阵相关，构件重要性系数可直接利用类平衡矩阵的奇异值进行计算. 通过算例验证，类平衡矩阵的重要性构件判断方法与基于刚度的重要性构件判断方法计算结果一致，说明所提方法是一种切实可行的快速计算方法.

• 无筋超高性能混凝土板的受弯性能及承载力计算

  苏捷 1，2，陈俊廷1，方志1，3?，陈佳醒 1，曹清4，周腾1

  2023(5):29-42, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(10.82 M)( 7)

  摘要：为明确无筋超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete，UHPC）单向板和周边支承方板的受弯性能，分别对其进行了跨中局部荷载作用下受弯性能的破坏性试验. 基于本文及其他文献的试验结果，考虑钢纤维特征参数的影响，建立了UHPC材料的受拉本构. 通过数值分析，提出了无筋UHPC板截面受拉区等效均布应力折减系数k的计算公式. 根据试验和分析结果，建立了无筋UHPC单向板和周边支承方板抗弯承载能力的简化计算方法. 结果表明：无筋UHPC单向板和周边支承方板均发生由UHPC抗拉性能所控制的受拉破坏. 由于UHPC内钢纤维的增强作用，无筋UHPC板的抗弯承载能力和极限变形分别较相应的开裂荷载和开裂变形明显提高且表现出一定的延性破坏特征，但UHPC的受拉塑性尚不足以保证周边支承方板中完全塑性铰线机构的形成，塑性铰线法的上限解不适于预测周边支承方板的极限荷载，而静力法的下限解却能给出精度较高且偏于安全的预测结果；试验结果验证了所提无筋UHPC单向板和周边支承方板极限承载能力简化计算方法的适用性.

• 织物增强HDC加固砖柱受压性能试验研究

  邓明科 1，2，胡娴 1，李彤 1?，张聪 3，郭莉英 1

  2023(5):43-54, DOI:

  摘要(1) HTML(0) PDF(19.82 M)( 6)

  摘要：为研究纤维网格高延性混凝土（TRHDC）加固砖柱的受压性能，进行了8组砖柱的受压试验；基于各试件的破坏形态、承载力和加固面层横向拉应变，分析了不同加固方式、偏心距、纤维网格种类和层数对加固效果的影响. 结果表明：TRHDC面层能够提高砖柱的整体性，改善其脆性破坏特征；砖柱承载力随玻璃纤维网格层数的增加而增大；由于碳纤维织物具有较高的抗拉强度和弹性模量，其约束效果优于玻璃纤维网格高延性混凝土；TRHDC面层的约束效果随着偏心距的增大而降低. 评估了砌体结构设计规范和相关文献中的分析模型在预测TRHDC加固砖柱抗压强度及应变方面的适用性，理论值与试验值吻合较好.

• 基于车桥接触点响应和盲源分离的桥梁模态识别

  李岩1?，施雪晴 1，刘文 2

  2023(5):55-64, DOI:

  摘要(3) HTML(0) PDF(3.70 M)( 7)

  摘要：针对基于车辆响应的间接测量法进行桥梁模态识别时，桥面不平度的影响难以滤除、高阶模态识别准确率较低等问题，提出一种基于盲源分离算法来分离车桥接触点响应信号中的桥面不平度效应与桥梁振动响应，进而实现桥梁模态识别的方法. 首先，详细阐述了应用二阶盲识别（Second Order Blind Identification，SOBI）算法，以两组车桥接触点加速度响应信号作为输入信号，进而获取桥梁振动估计信号的原理和方法. 然后，采用信号带通滤波和Hilbert变换并结合支点数据延拓的振型修正策略，建立了基于车辆响应的桥梁模态识别技术流程和框架. 最后，依托数值算例对所提出方法的适用性和有效性进行了验证，并分析了车辆间距、桥面不平度和车辆频率等参数对方法适用性的影响. 结果表明，所提出方法能有效滤除桥面不平度的影响，实现桥梁高阶模态的准确识别，且对多种关键因素的影响具有鲁棒性，具有精度高、操作简便和适用性强等特点，可为基于车辆响应的桥梁模态识别提供一种新思路.

• 基于YOLOv5和U-Net3+的桥梁裂缝智能识别与测量

  余加勇 1，2?，刘宝麟 1，2，尹东 1，2，高文宇 1，2，谢义林 3

  2023(5):65-73, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(18.01 M)( 9)

  摘要：为了克服传统数字图像处理方法进行桥梁裂缝识别时面临的效率低、效果不佳等问题，提出了集成深度学习YOLOv5和U-Net3+算法的一体化桥梁裂缝智能检测方法.通过调整算法宽度和深度参数，优化边界框损失函数，构建基于YOLOv5目标检测算法的裂缝识别定位模型，实现桥梁裂缝快速识别与定位；引入结合深度监督策略及预测输出模块的U-Net3+图像分割算法，训练并构建桥梁裂缝高效分割模型，实现像素级裂缝智能化提取；建立结合连通域去噪、边缘检测、形态学处理的八方向裂缝宽度测量法，基于U-Net3+裂缝分割结果实现裂缝形态及宽度高精度测量；利用LabelImg图像标注软件制作包含4 414张图像的裂缝识别定位模型训练数据集；利用LabelImg图像标注软件及CFD数据集制作包含908张图像的裂缝分割模型训练数据集；利用无人机航拍的485张5 280×2 970 pixels桥梁索塔裂缝图像，来制作裂缝智能检测模型的测试对象.将所提出的裂缝检测方法应用于上述裂缝测试对象，其裂缝识别定位准确率91.55%、召回率95.15%、F1分数93.32%，裂缝分割准确率93.02%、召回率92.22%、F1分数92.22%.结果表明，基于YOLOv5与U-Net3+的桥梁裂缝智能检测方法，可实现桥梁裂缝高效率、高精度、智能化检测，具有较强的研究价值和广泛的应用前景.

• 基于结点作用力和拉普拉斯平滑的单层球面网格处理方法

  李宇 1?，王佳豪 1，范陆 1，李琛 2，李加武 1

  2023(5):74-84, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(19.44 M)( 6)

  摘要：通过基于结点间作用力的方法和拉普拉斯平滑方法对传统凯威特型单层球面网壳进行了网格优化，得到两种新型的网格形式. 首先介绍了两种算法的计算原理及计算过程：基于结点间作用力的方法将杆件假设为弹簧，将结点向不平衡力的方向移动，从而得到一种杆件长度更加均匀的网格（SF网格）；采用拉普拉斯平滑方法也可得到一种更加流畅的网格（LS网格）. 然后，对凯威特网格、SF网格、LS网格进行了对比：在几何指标方面，对比了三种网格的杆件平均长度、杆件长度变化率和网格三角形形状系数；在力学性能方面，对比了三种网格在不同荷载模式下的弹性应变能和非线性稳定承载力. 数值分析结果表明，SF网格比LS网格具有更好的几何指标；在大部分情况下，SF网格与LS网格具有更低的应变能；三种网格的稳定极限承载力较为接近. 最后，从整体上看，SF网格具有最佳的整体力学性能；LS网格具有更好的网格流畅性；SF网格和LS网格的力学性能和网格流畅性均优于传统凯威特型单层球面网壳.

• 基于改进遗传算法的磁流变阻尼器多目标空间 优化布置

  张香成1，徐宏辉 1，赵军2?，杨洋1

  2023(5):85-94, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(8.87 M)( 6)

  摘要：为解决空间结构中阻尼器位置和数量优化问题，基于遗传算法提出一种新型编码方式——“A-B”型数字编码，实现了对阻尼器优化布置的精确定位. 推导了磁流变阻尼器（MRD）附加刚度和附加阻尼矩阵，采取H2范数优化控制理论、代间比较权重等理论提出了改进遗传算法，并采用MATLAB软件开发了多目标空间优化布置改进遗传算法程序. 以10层钢筋混凝土框剪偏心结构为例，依据规范选取7条地震波作为动力时程输入，对优化方案及3种工况下结构位移、加速度、扭转控制进行计算，并分析了不同减震指标随MRD数量变化的发展趋势. 结果表明：优化目标函数值随进化代数迅速收敛；4种工况中优化方案控制效果最佳，顶层88号节点X、Y向减震率分别达39.45%、32.68%，结构扭转得到有效控制. 算例表明了改进遗传算法的有效性，实现了对空间结构阻尼器布置的精确定位，且结构得到最优控制.

• 单位分数跨集中阻尼弦本征解的结构及其性质

  郑罡 ?，王梦丽 ，廖伟 ，张晓东

  2023(5):95-101, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(3.01 M)( 6)

  摘要：针对斜拉索-阻尼（器）系统，推导出阻尼（器）位于任意单位分数跨时（拉索1/n跨位置）系统超越频率方程的代数形式，根据代数基本定理讨论了系统本征解的结构，并结合4个算例分析解的性质. 结果表明：1）本征解可归为n-1个解支. 2）对于同一解支，各阶本征值实部（其相反数即单位时间对数衰减率）均相同，各阶本征值虚部（即频率）构成等差数列. 3）根据频率随阻尼系数变化的特点，解支可分为三类：第一类解支的频率均依赖于阻尼；第二类解支的频率均不受阻尼影响；第三类解支的频率随阻尼系数的不同，具有第一类解支或第二类解支的特点，即随阻尼系数的增大，频率先随阻尼系数变化，到达某一临界值后为常数.

• 六旋翼无人机测风系统实测海岛地区风剖面

  黄斌 1?，李昊 1，董金爽 1，王相军 2

  2023(5):102-113, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(16.73 M)( 6)

  摘要：研制了搭载超声风速仪的六旋翼无人机测风系统，对热带海岛地区近海岸、农业温室基地以及密集建筑群等典型地貌开展风场实测. 结果表明：地面粗糙度指数、摩擦速度和地面粗糙度长度均随场地粗糙度增大而提高. 近海岸风剖面可采用指数律或对数律模型，与我国规范A类、欧洲规范Ⅰ类地貌值均吻合较好，湍流强度明显小于现有规范值；温室基地风剖面符合指数律模型，风剖面和湍流强度与日本规范Ⅲ类地貌值吻合较好；密集建筑群风剖面符合指数律模型，且与美国规范B类地貌值吻合较好，湍流强度与日本规范Ⅳ类地貌值吻合较好. 该研究验证了无人机测风的可靠性，为海岛地区工程结构的抗风设计奠定基础，也为复杂地貌的风场观测、风环境评估与风能资源利用提供了新方法.

• 玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土短柱轴压性能

  朱德举 1，2，3?，刘志健 1，徐振钦 1，钟伟霖 1，郭帅成 1

  2023(5):114-122, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(44.50 M)( 5)

  摘要：为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题，同时推动海水海砂资源的有效利用，开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土（BFRP-SSC）短柱轴压性能研究. 研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响. 结果表明：BFRP-SSC短柱在加载过程中随着混凝土被压碎、箍筋发生断裂而破坏，表现为较脆性的破坏形式. 增加纵筋配筋率可以增加试件的极限承载力，而配箍率对极限承载力影响不明显，同时减小箍筋间距可以增加其延性. 对比了国内外纤维增强复合材料（FRP）筋混凝土柱承载力计算方法，BFRP-SSC短柱承载力的计算应当考虑BFRP纵筋的贡献. 本文结果可以为BFRP-SSC短柱的设计和应用提供数据支撑和理论依据.

• 纤维编织网增强ECC夹心保温复合墙板抗弯性能

  尹世平 1，2?，李雨珊 1，徐世烺 3，侯向明 4，王宇清 3，丰琳莉 1

  2023(5):123-135, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(17.36 M)( 5)

  摘要：目前，夹心保温墙板已经被广泛使用在建筑保温结构中，但是墙板的饰面层通常采用普通混凝土，使得内部保温材料极易因外饰面开裂脱落而受到腐蚀.因此，选用纤维编织网增强工程水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites，ECC）作为饰面层，通过四点弯曲试验研究夹心保温复合墙板的抗弯性能，影响因素包括保温材料类型、保温层厚度、面层厚度、纤维编织网处理方式、有无连接件和连接件角度.结果表明：增大保温层厚度对墙板抗弯承载力和延性的影响不大，但能够提高墙板的组合程度；发泡聚苯乙烯（Expanded Polystyrene，EPS）保温板与ECC基体的黏结性能更好，墙板的组合程度也更高，但EPS自身的受力性能和刚度较差，使得墙板的承载能力较低；纤维编织网经过浸渍和浸胶黏砂处理会降低墙板的承载能力，但浸胶黏砂处理能提高ECC基体与纤维编织网的黏结从而改善墙板的延性；连接件的存在能够提高墙板的组合性能，并且减小连接件角度或者增大面板厚度有助于提升墙板的抗弯刚度、承载能力和组合性能，但会导致墙板的延性下降.最后，推导了纤维编织网增强ECC（Textile Reinforced ECC，TRE）夹心保温墙板抗弯承载力计算公式，并将计算结果与试验结果进行对比，结果表明提出的计算方法具有一定的可行性.

• 长期服役结构中钢筋的纵向随机锈蚀分布特征

  刘晋宏 1，罗小勇1?，梁应军 2，何洋1

  2023(5):136-145, DOI:

  摘要(1) HTML(0) PDF(6.27 M)( 6)

  摘要：钢筋在服役结构中的自然锈蚀与试验室人工加速锈蚀存在差异.为研究实际服役工程中钢筋的自然锈蚀特征，从服役50余年的钢筋混凝土桥面板中获取一批钢筋试件，通过三维激光扫描得到精确的锈蚀钢筋剩余表面信息，以锈后剩余截面积直观表征钢筋沿纵向的锈损情况，探究锈蚀程度、钢筋长度对锈蚀纵向不均匀性的影响，经统计分析进行钢筋纵向随机锈蚀的概率分布特征研究，提出相应的概率分布模型.研究结果表明：自然锈蚀钢筋具有多种典型锈蚀形态，锈蚀区域及锈蚀程度沿钢筋纵向随机分布；最大截面积损失率、剩余截面积方差随平均锈蚀率的增大而增大，即平均锈蚀程度越大则锈蚀越不均匀；钢筋长度对纵向锈蚀不均匀性有明显影响，在钢筋来源及平均锈蚀率相同的情况下，随钢筋长度的增大锈蚀不均匀性增大.钢筋的纵向随机锈蚀具有明显的统计规律，多峰正态分布模型可精确描述不同锈蚀程度钢筋的剩余截面积概率分布；Weibull分布及单峰正态分布模型对实测截面积数据拟合优度略低，但其形式简单便于运用，适用于平均锈蚀率低于10%的钢筋.

• 复合加固方形木柱的恢复力模型

  周长东 1，2?，闫佳玲 3，阿斯哈 1

  2023(5):146-155, DOI:

  摘要(1) HTML(0) PDF(7.24 M)( 5)

  摘要：内嵌钢筋外包碳纤维（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）布复合加固可以显著提高古建木柱的承载能力和抗震性能. 为了研究复合加固木柱的恢复力特性，进行了8根方形木柱的低周往复荷载试验，主要考虑钢筋数量、CFRP布的包裹形式以及不同组合加固模式等因素的影响. 基于试验结果提出了复合加固方形木柱的三折线型骨架曲线模型，给出了弹性段、强化段和下降段刚度以及屈服荷载、峰值荷载及其对应的位移等特征参数计算公式，并与试验结果进行对比，验证了参数计算方法的正确性；根据试件滞回曲线的特征，确定了复合加固木柱的滞回规则，建立了复合加固方形木柱的恢复力模型，模型计算与试验结果吻合良好，可以较好地描述复合加固方形木柱的滞回性能.

• 落叶松胶合木干湿交替加速老化试验研究

  王娟 1，2?，曹晓庆 2，3，杨庆山 3，4，游弘宇 1，2，祁鑫 1，2

  2023(5):156-164, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(7.79 M)( 6)

  摘要：为研究长期温湿度交替变化对胶合木物理力学性能的影响，采用改进ASTM D1037老化方法，开展了落叶松层胶板试件0、3、6次干湿交替的多组老化试验，分析了干湿交替次数对胶合木宏观表征、微观形态、材料密度、顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度等指标的影响. 结果表明，试件各项强度指标在干湿交替后均有明显下降；随干湿交替次数增加，试件各项强度指标降幅增加；6次干湿交替后，顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯和胶层剪切强度的降幅依次递增，各指标较0次干湿交替试件分别下降26.75％、29.64％、33.57％和40％；与初始裂缝相比，干湿交替对抗弯强度值影响更为显著；干湿交替次数与不同强度的关系均可采用幂函数拟合；基于交替次数与时间对应关系，分别建立了落叶松胶合木顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯及胶层剪切强度的时变模型.

• 异形孔在膨胀荷载作用下的定向致裂机制

  苏永华 ?，沈嘉铖 ，肖俊杰 ，尹文杰

  2023(5):165-172, DOI:

  摘要(1) HTML(0) PDF(10.38 M)( 5)

  摘要：基于室内相似材料应变试验，对带有尖角的异形孔如正三角孔、等腰直角三角孔、120 °顶角的等腰三角孔在膨胀压力作用下的裂岩机理展开讨论. 在此基础上，使用颗粒流模拟进一步研究了单向致裂效果的最佳角度、双孔的最佳作用间距以及岩石强度对压裂效果的影响. 结果表明，异形孔作用下试样的起裂和破碎时间均短于圆形孔，并且其裂纹的发展是可控的，总是沿着尖角角平分线延长线方向进行. 根据应变的变化，可将试验分为三个阶段.平稳发展阶段，各个方向的应变增长速率几乎没有差别；快速增长阶段，新的破裂面广泛形成且具备一定的方向性；衰弱阶段，断裂不断出现导致能量消散，应变急剧下降. 数值模拟结果表明，双正三角孔间距为7倍正三角形边长时定向效果最佳，岩石强度和致裂效果呈乘幂关系.

• 花岗岩残积土双孔结构的蒸发脱湿机理

  康馨 1，2，3，常文清 1，2，3?，陈仁朋 1，2，3，刘鹏 1，2，3

  2023(5):173-180, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(36.78 M)( 7)

  摘要：为研究花岗岩残积土蒸发脱湿过程中的水分运移规律，对深圳花岗岩残积土进行了一系列核磁共振测试和微观试验，分析了花岗岩残积土双孔结构的成因，对比了不同饱和度下残积土的水分分布规律，提出了残积土双孔结构的水分运移机理. 结果表明：氧化铁等胶结物与高岭土片层形成了花岗岩残积土的微孔结构；微孔结构与不易受扰动的大孔结构组成残积土的双孔结构；微孔结构和大孔结构在高饱和度下相互连通，在低饱和度下水力连接中断；双孔结构间水分同步蒸发，大孔结构向微孔结构的补给随着蒸发进行而减少. 本研究可为研究复杂土体结构水分蒸发过程提供一定的理论基础.

• 水平激振下饱和土中楔形桩动力阻抗分析

  胡安峰 1，陈正 1，肖志荣 2?，谢森林 1，陈奕扬 1

  2023(5):181-190, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(5.88 M)( 12)

  摘要：基于Biot饱和多孔介质理论，将桩体简化为Euler梁，建立水平稳态激振下楔形桩-土耦合振动模型.首先通过引入势函数，求解平面应变条件下桩周土振动控制方程，并利用分离变量法和算子分解法求得各桩段土反力.再结合桩土耦合及位移连续条件，求解得到楔形桩桩顶阻抗解析解.通过算例分析，研究了楔角、长径比以及土体渗透性等因素对楔形桩桩顶阻抗的影响.结果表明：1）在低频范围内，楔形桩阻抗会随楔角增大而减小；2）桩底尺寸一致时，桩顶水平阻抗、摇摆阻抗随长径比的增大而增大；3）对于桩长相同、楔角不同的等体积楔形桩，在低频阶段水平动刚度随楔角增大而减小，而高频阶段则相反；4）土中液相的存在对桩顶动力阻抗有显著影响，忽略土中液相作用会低估桩顶动力阻抗；5）表层软土会降低楔形桩桩底动阻抗.

• 海洋场地Rayleigh波传播特性及其影响因素分析

  肖萌 1，2，崔杰 1，李亚东 1?，江杰 3，单毅 1，Duhee Park 4

  2023(5):191-203, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(11.39 M)( 5)

  摘要：为研究饱和弹性半空间中Rayleigh波在不规则海床的传播与衰减特性及其对海床的影响，结合Zienkiewicz给出的土动力学基本方程，建立了简化的不规则海底场地动力模型. 通过改变边界条件，推导了水-土接触界面为平整界面时，有无上覆海水两个退化模型的Rayleigh方程，推演出了渗透系数、孔隙率、泊松比、界面条件等因素影响下不同场地条件中Rayleigh波的频散和衰减曲线，基于复杂海床模型，分析了各因素在Rayleigh波传播时对海床的孔压、变形等参数的动力响应影响规律. 结果表明：土体参数、弹性模量、渗透系数、孔隙率，以及上覆水、水土交界面等因素均会影响海床的动力响应. 不同Rayleigh波波速对土体力学参数沿土层深度的影响范围和影响程度不同；弹性模量和泊松比是决定土体性质的重要参数，是讨论Rayleigh波传播特性和土体动力响应的先决条件，它们的改变会改变渗透系数、孔隙率等参数的影响规律；在两个简化模型中，岩石地层E=6.017×1010 Pa，泊松比为0.38的条件下，孔隙率与渗透系数对Rayleigh波传播特性曲线有规律性影响.

• 基于块体体积和岩体波速的岩体力学参数估算方法

  刘婷婷1，2?，李闯闯1，黄文旭1，李新平1，2，郭运华1，2

  2023(5):204-213, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(11.04 M)( 7)

  摘要：岩体力学参数的准确取值是岩土力学与工程领域关键科学问题之一.首先引入可考虑节理间距与数量的块体体积（Vb）参数，提出了基于Vb的地质强度指标（GSI）的计算公式，并将基于岩体波速（Vp）的岩体扰动参数（D）代入Hoek-Brown强度准则，提出了基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法.然后通过与已有GSI计算方法对比，验证了基于Vb计算GSI的正确性，并将基于Vb和Vp的岩体力学参数估算方法应用于田西高速的参数取值，同时将数值计算结果与现场调查、监测结果进行对比分析，验证了所提方法的可行性和准确性.该方法推广了Hoek-Brown强度准则的适用范围，并为工程建设初期试验资料不足情况下的参数取值提供了一种新的思路.

• 一种新型三水箱太阳能热水系统及控制策略

  俞准 1?，梁柯 1，郭志勇 2，严中俊 1，张国强 1

  2023(5):214-222, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(5.82 M)( 6)

  摘要：在传统集中式双水箱太阳能热水系统的基础上，提出一种引入补水加热水箱的新型三水箱太阳能热水系统，并进一步开发了相应控制策略，以在太阳辐射量较低和较高情况下均可充分利用该水箱蓄存太阳能并对补水进行加热，从而实现系统太阳能保证率的提升和辅助热源运行时间的减少. 为探究所提系统的运行性能，建立了TRNSYS仿真模型并通过实验对其进行了验证. 在该模型的基础上，对该系统运行性能及相应影响因素进行了分析. 研究结果表明，与传统系统相比，所提系统全年太阳能保证率的相对提升率为22.42%；单纯增大补水加热水箱体积并不会使得系统全年太阳能保证率不断提升，因此实际应用中应综合考虑系统全年太阳能保证率与初投资以合理选择补水加热水箱体积；在不同用水行为模式下所提系统与传统系统相比均可更为充分地利用太阳能. 此外，针对长沙地区某居住建筑的经济性分析显示，与传统系统相比，采用所提系统后年运行费用降低了18.31%，相应投资回收期为0.66年.

• 房间辐射时间序列决策树分类方法研究

  陈友明 1，3?，刘佳明 1，3，宁柏松 2，方政诚 1，3

  2023(5):223-230, DOI:

  摘要(3) HTML(0) PDF(2.78 M)( 5)

  摘要：采用辐射时间序列方法，现有可用的辐射时间序列涉及的房间结构和特征参数数量太少，导致其计算的空调设计负荷偏差较大. 考虑国内建筑常用的围护结构及其特征参数，采用简单随机抽样方法抽取结构和特征参数组合的房间样本，应用热平衡方法计算大量的结构与特征组合房间样本的辐射时间序列，用CART决策树算法提取影响房间辐射时间序列的主要特征参数，对房间结构类型和特征参数进行分类，用K-Medoids中心算法确定各类房间代表性辐射时间序列. 用提出的决策树分类方法将结构及其特性参数组合房间的非太阳辐射时间序列和太阳辐射时间序列分别分为12类和8类. 适用性检验表明，分类后每类房间辐射时间序列很好地代表了该类的所有房间，可显著提高空调设计负荷的准确性.

• 建筑外墙延迟衰减特性的组合优化方法

  杨昌智 ?，陈王小琛

  2023(5):231-240, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(9.93 M)( 5)

  摘要：研究建筑外墙不同组合延迟衰减特性对建筑峰值传热的影响规律，对降低峰值传热负荷，减少空调系统配置容量具有重要意义．针对某案例建筑，采用EnergyPlus与正交试验设计方法，研究多类型建筑外墙组合延迟衰减特性与峰值传热冷负荷的变化规律．结果表明：各墙体组合对外扰具有不同的延迟衰减特性，导致峰值冷负荷大小存在显著差异，差异度最大为11.8%．基于不同类型建筑外墙传热峰值出现时刻不同，叠加后可降低总传热量峰值的特性，提出一种外墙峰值传热优化组合方法．在各朝向墙体内表面温度关系式中引入错峰指标PSI，用于调节墙体组合的延迟时间，以该指标为设计变量，墙体总传热量峰值为目标函数，通过优化求解得到各朝向墙体的最佳延迟时间，进而求出优化墙体组合．采用该方法对案例建筑进行计算，结果显示：对建筑外墙进行优化组合后，其总传热量峰值降低了19.1%．