• 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(3919) HTML(0) PDF(1.21 M)( 16924)

  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(1234) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 14982)

  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(1041) HTML(0) PDF(965.81 K)( 15005)

  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(886) HTML(0) PDF(1.51 M)( 14752)

  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(936) HTML(0) PDF(842.54 K)( 14597)

  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(1007) HTML(0) PDF(1.42 M)( 14798)

  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(647) HTML(0) PDF(1.29 M)( 14607)

  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(746) HTML(0) PDF(1.16 M)( 14617)

  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(835) HTML(0) PDF(1.02 M)( 14651)

  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(1056) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 14577)

  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。

2024年第卷第11期      

• 液压蓄能式竖向隔震装置性能试验及隔震参数分析

  鲁亮 1?，汪磊 1，夏婉秋 1，李远清 2

  2024(11):1-11, DOI:

  摘要(29) HTML(17) PDF(13.44 M)( 53)

  摘要：提出一种由液压油缸和蓄能器组成的新型竖向隔震装置，用于建筑结构竖向隔震.首先，介绍液压蓄能式竖向隔震装置的工作原理，并建立了非线性刚度模型和阻尼耗能模型. 其次，开展了频率相关性、位移幅值相关性的反复加载试验，测得液压蓄能式竖向隔震装置的竖向刚度和阻尼耗能性能参数. 试验结果表明，隔震装置的竖向刚度呈现非线性变化，理论值和实测试验值误差在±3%以内；隔震装置的滞回曲线饱满，具有较强的耗能性能，阻尼特性为速度相关型，试验结果与理论计算值吻合. 最后，利用有限元方法建立不同竖向刚度和阻尼系数的竖向隔震结构数值分析模型，研究了在竖向地震作用下，隔震装置参数对结构隔震效果的影响. 结果表明，隔震结构竖向刚度降低会导致竖向位移响应增大，而竖向加速度响应减小；通过调节阻尼调节阀可有效控制隔震结构在地震作用下的竖向位移，从而实现良好的隔震效果.

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• 基于多平面分割和矩阵变换的航摄边坡点云滤波算法

  余加勇 ?，杨宇驰 ，王昱东 ，周翠竹

  2024(11):12-22, DOI:

  摘要(10) HTML(3) PDF(47.42 M)( 13)

  摘要：点云滤波是实现地面点与非地面点分离，获取最真实地面点云的重要处理手段，是进行公路边坡点云灾害识别的基础. 为了克服传统点云滤波算法在边坡场景下处理速度慢、结果精度低和误差大等问题，提出了基于多平面分割和矩阵变换的航摄边坡点云滤波算法. 该方法首先利用基于曲率的区域生长算法对边坡进行多平面分割，得到多个边坡子点云；其次拟合得到边坡子点云平面模型，再利用旋转矩阵将边坡子点云进行空间转换至水平面；然后通过模拟布料下沉并设置距离阈值分离出非地面点；最后再次利用旋转矩阵的逆矩阵进行空间位置还原，进而得到滤波后的边坡点云. 利用精细贴近仿地航线设计方法获取高精度点云模型以在不同的边坡场景下进行算法测试，并与其他传统滤波算法结果进行对比，结果表明：在所有的试验中，本文算法的总误差分别为7.11%、4.15%、1.45%、4.41%，在所有测试算法中最小；Kappa系数分别为0.77、0.90、0.96、0.90，在所有测试算法中最大. 本文提出的算法在面对地形和植被情况复杂的边坡情景下，有着较高的准确性以及较强的适用性，为公路边坡点云滤波提供了新的解决方案.

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• 基于扰动状态概念水泥土桩-土界面强度演化规律研究

  陈昌富 1，2?，廖佳卉 1，2，蔡焕 1，2，张嘉睿 1，2，李伟 1，2

  2024(11):23-32, DOI:

  摘要(8) HTML(0) PDF(15.20 M)( 12)

  摘要：通过设计并制作不同养护龄期（7、14、28、35及60 d）的水泥土桩-土单元体试样，开展水泥土桩-土界面的力学性能试验，测得了各龄期下水泥土桩-土界面的剪应力-剪切位移全过程曲线，并以此建立了水泥土桩-土界面峰值抗剪强度及残余抗剪强度随龄期变化的双曲线型演化模型. 同时，开展了与单元体试样同龄期的水泥土桩体材料的单轴和三轴压缩试验以及土体的三轴压缩试验，得到了水泥土桩体的单轴抗压强度和抗剪强度指标（即黏聚力c和内摩擦角φ）随养护龄期的演化规律和演化模型，且试验结果表明水泥土桩-土界面抗剪强度与水泥土桩体单轴抗压强度之间呈线性关系. 最后，引入扰动状态概念理论，基于试验结果建立了水泥土桩-土界面的剪应力-剪切位移关系随试样养护龄期的演化模型，该模型计算结果与实测值吻合良好，可为水泥土类桩的荷载传递规律的理论分析和数值模拟提供可靠的计算模型.

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• 基于物理驱动深度学习的结构形状优化设计

  唐和生 1?，李度 1，廖洋洋 1，李荣帅 2

  2024(11):33-42, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(6.64 M)( 6)

  摘要：结构形状的优化设计本质上是一类泛函极值求解问题. 在求解高维度泛函极值问题时，传统的变分法往往面临着求解目标函数类型有限、求解过程呈现振荡行为等问题. 利用深度学习模型的高维非线性映射能力，建立了一种基于物理驱动深度学习的泛函极值求解模型. 首先将描述结构形状优化问题的物理信息（控制方程、初始条件和边界条件等）作为正则化项嵌入深度学习模型中，基于性能目标构建损失函数；采用随机梯度下降法完成深度学习模型的训练，进而实现泛函极值的求解和结构形状的优化设计；通过分析最优曲面和最优拱轴线问题验证模型的有效性，并与遗传算法进行对比，结果表明该模型在小样本的目标任务上具有较高的预测精度和效率. 作为一种非参数模型化技术，物理驱动深度学习模型对解决数据采集成本高、难度大的工程问题具有重要意义.

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• 近地面大长宽比跟踪式光伏阵列风洞试验研究

  贺佳 1，2?，廖教宇 1，2，张肖雄 1，2，胡美妃 1，2，张芮洋 1，2，陈政清 1，2

  2024(11):43-52, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(43.11 M)( 8)

  摘要：为明确近地面风场对跟踪式光伏结构风荷载取值的影响，本文基于风洞试验和计算流体力学（CFD）模拟对单排光伏组件的倾角、风向角、离地高度展开分析，并在此基础上研究了多排光伏阵列在不同风向角下，其遮挡效应对体型系数取值的影响. 结果表明：单排光伏组件的表面风压符合梯形分布方式；多排光伏阵列中上游组件对下游的遮挡程度会随倾角的增大而增长，且后排光伏组件体型系数随着前排遮挡的增多逐渐趋于稳定；离地高度对光伏组件及阵列的体型系数存在一定的影响.

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• 超高延性混凝土加固砌体的抗弯性能试验研究与理论计算

  蒋芳明 1，董方园 1，余江滔 1，2?，王汉鹏 1

  2024(11):53-64, DOI:

  摘要(6) HTML(0) PDF(44.23 M)( 8)

  摘要：为提升砌体墙的抗弯性能，降低墙体平面外脆性破坏的风险，采用超高延性混凝土（Ultra-high Ductile Concrete，UHDC）面层加固砌体墙段，并开展了7个加固后墙段的四点弯曲加载试验，对比分析了各试件的破坏模式、承载力和变形能力等特性. 结果表明：单面和双面UHDC面层加固改变了传统砌体墙的脆性破坏状态，加固后试件呈现延性弯曲破坏模式；UHDC面层对砌体受弯构件具有良好的约束增强作用，显著提升了抗弯承载力和变形能力；UHDC面层厚度的增加更有利于提高构件的极限承载力；受压区UHDC面层对砌体的抗弯承载力贡献小于受拉区面层.最后，提出了单面和双面UHDC面层加固砌体受弯构件的抗弯承载力计算公式，为UHDC面层加固砌体受弯构件提供了设计依据.

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• 非均匀质量高层结构风振基底剪力计算研究

  周云 1，周和鸿 1?，吴玖荣 2

  2024(11):65-73, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(1.04 M)( 10)

  摘要：针对荷载规范中顺风向等效静力风荷载计算公式难以准确评估非均匀质量的高层结构基底剪力，提出竖向空间相关性折算系数ηz和质量转换系数mcn，分别考虑了多自由度体系与无限自由度体系两者竖向空间相关性的差异和质量非均匀分布对基底剪力的影响，对规范方法进行改进，结合两个算例进行验证；同时分析振型系数、建筑高度和地貌类型对ηz的影响. 研究表明：竖向空间相关性折算系数ηz能反映多自由度体系与无限自由度体系两者竖向空间相关性的差异对基底剪力的影响，算例考虑该影响与否的误差分别为1.2%和2.8%；质量转换系数mcn能反映质量非均匀分布对基底剪力的影响，算例考虑该影响与否的误差为小于5%和等于28.5%；两系数结合规范方法可准确计算非均匀质量高层结构风振基底剪力. ηz随着地面粗糙度增加和建筑高度增加而增大，随着指数型振型系数的指数增大而减小；ηz参数分析的最小值为0.922，误差可达5%以上；当设计不考虑多自由度体系和无限自由度体系两者竖向空间相关性的差异对基底剪力的影响时，按多自由度体系计算是偏于安全的. 针对不同工程，质量转换系数mcn取值需根据具体楼层质量与振型系数计算确定.

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• 一种新型多功能一体化太阳能利用系统研究

  李洪强 1，2，3?，缪思凯 1，2，3，刘丽芳 4，毛颖杰 5

  2024(11):74-84, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(16.90 M)( 8)

  摘要：针对轻钢装配式建筑中太阳能技术应用的研究不足，提出一种新型多功能一体化太阳能利用系统. 为深入分析系统性能，根据系统特点以及能量转换关系，建立了系统发电效率、发电功率、热效率以及热水温度的理论模型. 利用该模型探究了太阳辐照度、热水箱容量、热水箱水温预设值以及系统串联量等设计参数对系统电、热性能的影响. 研究结果表明，综合考虑当地太阳辐照度和所需热水温度，合理设定系统热水箱容量、水温预设值以及系统串并联数量，可提升热效率、发电效率. 在特定集热器参数下，当太阳辐照度达550 W/m2时系统满足设计要求，此时系统高温阵列热水温度为74.5 ℃，热效率为52.6%；低温阵列热水温度为52.3 ℃，热效率为60.4%；发电功率为58 W，发电效率为9.46%；系统太阳能综合利用效率为79.1%，相较于此前文献的研究结果，太阳能综合利用效率提升了30%. 该系统为日后太阳能利用系统的设计以及其与轻钢装配式建筑一体化设计提供了一种新思路，对高效利用太阳能具有重要参考价值.

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• 多链MCMC有限元模型修正收敛判定方法研究

  刘纲 1，2，谭帅帅 2，邹春蓉 3，陈奇 2

  2024(11):85-93, DOI:

  摘要(6) HTML(0) PDF(10.67 M)( 8)

  摘要：针对多链MCMC算法主要依靠设置较多迭代步以生成足量后验样本的问题，提出了算法收敛及所需后验样本数量的自动判定方法. 在MCMC算法迭代初期引入最优竞争策略，通过定向差分代替原有随机差分，从而使多链样本快速向目标方向移动以提升计算效率；将当前迭代步多链带宽与预设精度指标相比较，自动判定由定向差分向随机差分的转换时机；基于抽样分布定理，采用一段区间内的样本构造t分布判定指标，对多链MCMC算法是否收敛进行自动判断，并在样本量满足统计要求后自动终止算法，以大幅减少算法平稳期的计算工作量. 数值算例及实桥修正结果表明：在相同的计算精度下，所提判定方法可使多链MCMC算法燃烧期计算效率提高30%，考虑预设步长的情况下整个迭代过程可提速约50%， 为基于贝叶斯的有限元模型修正在大型土木工程中的应用提供了方法支撑.

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• 钢筋陶瓷混凝土黏结性能及梁受弯性能实验研究

  许颖 ?，金淦 ，郭家驹

  2024(11):94-103, DOI:

  摘要(3) HTML(0) PDF(9.28 M)( 8)

  摘要：为了将陶瓷混凝土应用于工程结构构件中，通过中心拉拔试验，研究了钢筋与陶瓷混凝土黏结性能，并给出了陶瓷混凝土黏结滑移本构关系及极限黏结强度预测公式；通过四点抗弯试验研究了钢筋陶瓷混凝土梁的受弯性能，从承载力、挠度、纵筋应变、平均裂缝间距及最大裂缝宽度等方面研究了其受弯性能. 结果表明陶瓷混凝土黏结性能弱于普通混凝土，极限黏结强度与普通混凝土接近，下降段速率大于普通混凝土，残余黏结强度小于普通混凝土；钢筋陶瓷混凝土梁受弯过程和承载力与普通混凝土梁接近，但平均裂缝间距大于普通混凝土，最大裂缝宽度的计算仍符合我国混凝土设计规范.

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• 含碎石芯软黏土复合试样大三轴试验研究

  应宏伟 1，2，陈雨 1，王阳扬 1?，刘冠 1

  2024(11):104-114, DOI:

  摘要(6) HTML(0) PDF(72.31 M)( 6)

  摘要：以拟建的某水电站碎石桩地基处理为背景，研发了能提高重塑软黏土固结效率、减小试样扰动的含碎石芯软黏土复合试样的室内试验制样方法，开展了不同围压和碎石芯置换率的复合试样室内大三轴试验研究. 研究表明，复合试样在较小围压下表现出应变硬化特性，在较高围压下则基本呈现软化特征，且碎石置换率越小，软化特征越明显，相同围压时，复合试样的初始变形模量随试样面积置换率的增大而增大；在高围压和低置换率时，软黏土碎石芯复合试样的剪切破坏面明显，在低围压和高置换率时，复合试样中部出现较明显的鼓胀现象，碎石芯最大鼓胀量总体随着围压和置换率的提高而增大. 规范方法高估了复合试样（地基）的内摩擦角，面积置换率越大，规范计算值与试验结果的差值越大. 高围压下传统应力叠加法高估了软黏土振冲置换碎石桩复合地基的承载能力，低估了复合地基的沉降，置换率越高，相同轴向应变时与复合试样大三轴试验的偏应力误差越大.

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• 装配式型钢混凝土复合墙抗震性能研究

  黄炜 1，刘刚 1?，苗欣蔚 2，王伟 1，张晨龙 1，张皓 1

  2024(11):115-125, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(42.57 M)( 7)

  摘要：为研究铸钢节点连接装配式型钢混凝土复合墙的破坏机理和抗震性能，对1∶2缩尺的型钢混凝土复合墙试件进行了拟静力试验，通过改变墙体的内置型钢类型，对比分析其在低周往复荷载作用下的破坏过程、破坏模式、滞回特性、抗剪承载力、变形能力、墙体损伤以及耗能能力等，试验结果表明：焊接结构用铸钢节点强度和刚度大、安全性高，可以应用于型钢混凝土复合墙的现场装配式连接中；型钢混凝土复合墙均发生整体剪切破坏，其抗剪承载力、耗能和变形能力较钢筋混凝土复合墙均有较大程度的提高．结合工程实际，给出了型钢混凝土复合墙的现场装配方案．

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• PC与钢-UHPC混合式连续梁桥结合段受力分析

  邵旭东 1，2，熊满华 1，2?，怀臣子 3，莫然 4，杨纪 3

  2024(11):126-137, DOI:

  摘要(6) HTML(0) PDF(27.82 M)( 9)

  摘要：针对连续箱梁桥因自重过大导致开裂严重的工程难题，提出了一种PC梁（Prestressed Concrete，PC）与钢-UHPC（Ultra-High Performance Concrete， UHPC）组合梁结合的新型混合式连续梁桥. 为探明新型桥梁中UHPC层的受力特性及其对钢-混结合段传力机理的影响，以滨州黄河大桥为工程背景，首先建立了Midas整体计算模型，获得了结构在承载能力极限状态下的内力，然后采用ANSYS分别建立了无UHPC层和有UHPC层两种构造的钢-混结合段有限元局部模型，对比了两个构造结合段的受力特点及传力机理，分析了UHPC层的受力特性. 计算结果表明：1）除了部分应力集中区域外，新型结构各部分应力均低于强度设计值，满足设计要求；2）最不利弯矩作用下，新型结构的钢箱梁顶板最大拉应力得到显著降低，可显著延长钢结构的疲劳寿命；3）新型结构的混凝土梁顶板在交界面处的应力下降了约5%~29%，可改善混凝土开裂现象；4）UHPC层的最大拉应力和压应力均低于其设计强度，满足规范要求，且UHPC层能分担4%~10.9%的结合段截面弯矩.

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• 复掺偏高岭土和硅灰对混凝土耐盐酸影响

  贺盛 1，3，覃宇 1，覃当麟 4，于鹏 1，2?

  2024(11):138-146, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(26.04 M)( 8)

  摘要：为探究复掺偏高岭土和硅灰对混凝土耐盐酸的影响，在5%偏高岭土及5%、10%或15%硅灰混合置换胶凝材料水平下制备试样并进行盐酸浸泡试验，通过超声波、压汞法（MIP）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）及扫描电子显微镜（SEM）系列测试方法探讨腐蚀对混凝土损伤层厚度、孔隙结构、水化产物的影响，而后对比分析损伤层厚度与孔隙结构的演化关系. 结果表明：基于抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度，M5S5耐酸性最优；损伤层厚度与超声波波速呈负相关，与孔隙率、平均孔径、总孔隙面积呈正相关；两者复掺可提高混凝土耐酸性，但硅灰掺量的递增使改善效益略有降低.

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• 沥青路面压实密度多指标智能预测模型

  阙云 1?，戴伊 2，薛斌 1，章灿林 1，牟宏霖 3，袁燕 1

  2024(11):147-157, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(24.20 M)( 8)

  摘要：为提高现有沥青路面压实密度预测模型预测能力，以厦门翔安机场高速公路的路面段为试验场地，选取分别代表振压过程中谐波比、能量和力学变化的压实控制值CCV、耗散测量值DMV、振动压实值VCV以及温度作为监测指标，采用孤立森林算法进行监测指标异常点识别，基于最小偏二乘回归建立多指标沥青路面压实密度预测模型. 结果表明：孤立森林算法可有效识别高维数据异常点，弥补传统方法只能处理一维数据的不足；温度与其他监测指标以及沥青路面密度存在不同程度正相关关系；基于CCV、DMV、VCV的多元回归模型拟合性能优于一元回归模型性能，论证了多指标评价方法可行性；最小偏二乘回归可改善自变量间共线性对模型权重的影响，解决温度权重与实际物理意义相互颠倒的问题；相比普通多元线性回归，最小偏二乘回归能进一步提高模型拟合能力，模型最终在训练集上的决定系数为0.83，在测试集上的决定系数为0.81，具有良好的沥青路面压实密度预测能力.

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• 基于改进LSD的斜拉桥索力非接触鲁棒识别

  朱前坤 1?，崔亚歌 1，王宪玉 1，2，杜永峰 1

  2024(11):158-166, DOI:

  摘要(7) HTML(0) PDF(30.20 M)( 9)

  摘要：拉索是斜拉桥的关键承载构件，其受力状态是评估桥梁安全状态的重要指标，准确测量拉索索力是保障桥梁结构安全的重要环节. 基于此，建立一套可实现远距离、无靶标、高精度的斜拉索索力识别系统. 该系统利用改进的直线检测（Line Segment Detector， LSD）算法对拉索进行追踪，从而识别拉索的振动信息；再通过模态分解（VMD）离散出斜拉索的有效振动信号，得到斜拉索的频率信息；最后利用振动频率法，从斜拉索的频率信息来估算出斜拉索的索力. 在实验室条件下对长细比较大、像素占比较少的钢尺模型以及在大跨度斜拉桥上对斜拉索索力进行识别对比，确定了改进的LSD算法以及该系统对索力识别的精确性及鲁棒性. 在钢尺模型试验中，改进的LSD算法识别到的钢尺振动信息与激光位移计对比误差仅为0.63%；在大跨度斜拉桥上的试验中，该系统识别到斜拉索的索力与接触式传感器对比误差小于3.0%. 以上两个试验结果表明，本文提出的系统能够在复杂的实际工程现场环境中对斜拉索索力进行高精度识别.

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• 基于双参数地基Timoshenko梁的轻型桥台弯曲分析

  夏桂云 1，2?，刘洪 1

  2024(11):167-176, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(12.71 M)( 7)

  摘要：建立了轻型桥台自身平面内弯曲分析的双参数地基Timoshenko梁模型，简要讨论了其退化形式和适应性能. 基于微分方程的初参数解，建立了双参数地基Timoshenko梁的传递矩阵法；基于Timoshenko梁单元的位移插值函数，建立了双参数地基Timoshenko梁有限元列式. 通过算例分析，发现轻型桥台自身平面内弯曲存在最大弯矩位于对称中心和偏离对称中心两种情况；利用ANSYS空间有限元模型对此现象进行了验证. 讨论了桥台变形和内力随桥台襟边宽度和地基不均匀的变化规律. 鉴于轻型桥台自身平面内弯曲存在最大弯矩偏离对称中心且比对称中心截面弯矩大、对称中心截面弯矩是局部最小值的可能现象，建议教材《桥梁工程》和专业文献摈弃以对称中心截面弯矩作为最大值的简化设计计算方法，对计算理论进行补充和完善. 地基不均匀显著影响桥台的变形和内力，简单地取最软或最硬地基参数进行桥台弯曲分析不能得到最大内力值，不是安全的设计计算方法.

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• 基于提离模型的基础隔震结构支座拉应力研究

  王彦 ，肖逸夫 ?，尚守平

  2024(11):177-186, DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(5.49 M)( 5)

  摘要：在隔震结构设计中橡胶支座的拉应力问题至关重要. 为研究隔震支座在出现拉应力后的受力状态，提出了一种支座提离行为假定，将提离状态概括为一种受力平衡的减支座体系，实现提离状态的简便解法. 类比偏压构件提出适于衡量倾覆效应大小的荷载等效偏心率概念，采用转换系数统一表达各荷载组合，从而得到较简明的表达式. 推导了各受力阶段的等效偏心率、支座内力和应力、整体转角的解析式，提出支座临界平均面压要求，计算了有关的高宽比限值. 结果表明，支座拉应力主要受水平地震作用、高宽比、支座性能及布置形式的影响；在8度（0.2g）、8度（0.3g）、9度（0.4g）地区，允许支座出现拉应力时等效偏心率限值分别为0.24、0.22、0.20，相应的高宽比限值分别为4.5、3.5、2.5.

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• 水平瞬态荷载作用下桩土动力相互作用研究

  余云燕 1，冯一帆 1，王立安 2?

  2024(11):187-196, DOI:

  摘要(4) HTML(0) PDF(10.10 M)( 9)

  摘要：为研究桩基在桩-土界面连续条件下，桩顶受撞击等水平瞬态荷载作用时桩基位移响应、桩-土界面动力响应和桩周土的应力分布规律， 根据Biot理论和Novak平面应变假定，采用Euler梁建立桩-饱和土耦合振动的平面应变简化模型，利用Laplace变换和势函数分解求解系统动力控制方程. 针对桩-土系统在水平三角形冲击荷载作用下的振动状态，着重对桩基位移响应、桩-土界面和桩周土的动力响应开展时域分析. 研究发现：桩-土系统的位移场响应滞后于应力场响应；桩土模量比越小，桩-土界面有效径向应力、切应力及孔压响应越显著；土体渗透系数减小引起桩-土界面孔压增大，导致有效径向应力减小，桩-土界面处切应力几乎不受渗透系数变化的影响；渗透系数较大时，桩周土孔压分布较分散，最大有效径向应力出现在桩-土界面附近；渗透系数较小时，桩周土孔压分布较为集中，最大有效径向应力则出现在桩-土界面较远处.

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• 干湿循环作用下可溶盐对古建筑青砖劣化机理研究

  张景科 1，2?，张浩 1，王南 1，白东明 1，张理想 1，索晨阳 1

  2024(11):197-207, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(73.33 M)( 10)

  摘要：设置以Na2SO4、NaCl、MgSO4及3种盐两两组合为条件的盐溶液，对青砖试样进行干湿循环试验，研究干湿循环中可溶盐对青砖质量、表面硬度、弹性波速和色差等的影响. 从宏观、细观、微观多尺度及矿物成分变化角度分析青砖劣化机制. 结果表明：试验前后试块质量和波速先上升后下降，硬度持续下降，抗压强度以及毛细吸水率等均有不同程度降低. Na2SO4对青砖表层及一定深度造成严重损伤；MgSO4对砖中孔隙造成破坏，从而造成细小裂隙发育，但不会对青砖表层造成较大损伤；相较而言，NaCl仅对砖表层有微弱侵蚀. 混合盐之间的相互作用会使其本身的结晶位置、数量及溶解度发生变化，从而产生不同的劣化模式. 与单盐相比，混合盐室内劣化特征与实际赋存环境下的病害特征更相符. 研究成果可为相关青砖文物的保护修复提供理论依据.

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• 平面内弯矩作用下T形圆管相贯节点热点应力分布

  袁智深 1，姚尧 2?，沈骅 2

  2024(11):208-217, DOI:

  摘要(8) HTML(0) PDF(23.52 M)( 8)

  摘要：本文针对平面内弯矩作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究. 利用径向拉伸法建立了T形圆管相贯节点的有限元网格模型，对热点应力分析结果的可靠性进行了网格密度分析和试验对比分析，提出了满足计算精度要求的基本密度网格. 通过无量纲几何参数分析归纳了热点应力沿相贯线的环向分布规律及几何参数影响规律，发现了冠点波峰分裂现象及分裂过程中波峰曲线的三种变化形态，在此基础上提出了采用以π为周期的系数来修正冠点曲线形状的波形修正方法及分布曲线参数公式. 与伦敦大学学院（University College London，UCL）两位学者的公式和试验数据进行对比分析，结果表明本文公式具有更简洁的表达形式和更高的精度.

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• 水泥稳定碎石拉压不同力学特性研究

  潘勤学 1?，姜舜君 1，郑健龙 1，吕松涛 1，张军辉 1，宋小金 2

  2024(11):218-230, DOI:

  摘要(5) HTML(0) PDF(17.50 M)( 6)

  摘要：为解决现行路面结构设计参数及其取值与材料实际力学特性不匹配的问题， 选取典型水泥稳定碎石开展了不同水泥剂量与加载速度下的单轴压缩及直接拉伸试验，研究了其应力应变特性，并分析了压拉强度、模量及泊松比的变化规律及其相互关系，揭示了水泥稳定碎石的拉压不同力学特性. 结果表明：水泥稳定碎石拉压受力状态下的应力应变性质符合双模量理论的双线性特征，2%~3%水泥剂量范围为水泥稳定碎石力学本质特性发生变化的过渡区；水泥稳定碎石的拉压力学参数与加载速度和水泥剂量均呈良好的非线性变化关系；就影响因素而言，水泥剂量对材料拉压参数的影响程度远大于加载速度；就力学参数而言，模量受水泥剂量和加载速度的影响最大，其次为强度，最后为泊松比，且相较于抗压，抗拉力学参数受这2种因素的影响更为显著；压拉模量比及压拉泊松比的比值受加载速度和水泥剂量的影响较小，压拉强度比随水泥剂量的增大而逐渐减小，当水泥剂量超过3%时，压拉强度比趋于稳定，据此建立了水泥稳定碎石的拉压力学参数量化取值模型. 研究结果可为基于双模量理论的路面结构设计参数取值提供依据.

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