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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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    2024年第卷第1期      

    • LIU Zhiwen1,2,3?,ZHOU Wei1,2,3,LIU Zhenbiao4,YAN Aiguo4,XIA Zhengchun4,CHEN Zhengqing1,2,3

      2024(1):1-13, DOI:

      摘要:以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法. 研究表明:主梁断面原设计方案在+3°和0°风攻角下存在明显的竖向和扭转涡振现象,且振幅超过规范允许值;间隔封闭上层桥面栏杆或增设抑流板可有效抑制主梁扭转涡振,但竖向涡振振幅仍不满足规范要求;上弦杆外侧增设风嘴可有效抑制主梁竖向和扭转涡振,而下弦杆外侧增设风嘴对主梁涡振抑振效果有限. 气流经主梁原设计断面上层桥面分离后,在其上下表面形成周期性脱落的大尺度旋涡,并在上层桥面后部再附,这是主梁发生竖向涡振的主要诱因;上弦杆外侧增设风嘴可引导气流平稳通过上层桥面,消除了周期性的旋涡脱落,并在其上表面形成一段狭长“回流区”,从而有效抑制了涡振的发生.

    • LI Jiawu,XIE Ze’en,LI Jiayu,LI Yu?,ZHAO Xue

      2024(1):14-23, DOI:

      摘要:针对规范中对大跨径桁架桥的双层主梁阻力系数在取值上的局限,提出一种主梁阻力系数计算方法,以施工阶段节段模型的风洞试验结果为基础,对双层桁架主梁进行模型简化后,使用CFD计算得出其三分力系数. 采用不同迎风面特征尺寸,桁架片数以及桁架间距,分析了迎风面特征尺寸对主梁的阻力系数的影响. 讨论了桁架间距以及片数不同对主梁的阻力系数的影响趋势. 结果表明:迎风面特征高度与特征宽度对主梁阻力系数影响的变化规律并不相同,对此提出以桁架纵高比为变量的双层桁架桥梁主梁的阻力系数拟合公式;当桁架间距较小时,桁架片数对主梁阻力系数无影响,但当桁架间距与桁架高度比值达到3 时,桁架片数的变化会对主梁的阻力系数产生较大的影响.

    • YING Hongwei1,2,XIONG Yifan1?,Lü Wei1,CHENG Kang3,LIU Guangxin4,DU Wei5

      2024(1):24-32, DOI:

      摘要:利用PLAXIS 3D软件和软土蠕变模型,建立某市政道路下穿市域铁路桥梁基坑工程的三维数值模型,通过与实测数据的对比验证模型的合理性. 将软土蠕变模型退化为软土模型,考虑桩顶约束条件,对比分析桥梁群桩的时效水平响应. 结合两阶段法,将数值计算得到的土体自由场时变沉降作为“外荷载”作用于桩基,利用考虑桩土往返剪切的荷载传递方法,计算桩身自重、桩顶荷载和后续近接工程基坑开挖作用下桩基的竖向力学响应. 结果表明:1)土体蠕变对邻近桥梁群桩变形、内力的影响较大,甚至不亚于墙体瞬时变形的影响;2)桥梁群桩桩身的变形、内力与离开坑壁的距离呈负相关,并表现出群桩的遮帘作用,桩顶的变形、内力则由桩顶约束条件决定;3)对于桩顶承受荷载不大以及后续受近接工程基坑开挖扰动不大的深厚软弱地层中的桥桩桩基,在以桩顶变形为控制目标时,存在合理桩径和合理桩长.

    • HE Wenyu1,ZHOU Lei1,LI Zhidong1,HE Jia2,HU Dongyang3?

      2024(1):33-42, DOI:

      摘要:现有关于环境温度影响桥梁自振频率特性的研究通常针对特定桥梁,其通用性受到了一定的限制.鉴于混凝土梁式桥是应用最广泛的桥梁类型,本文从自振频率解析解出发,推导了混凝土梁式桥自振频率和温度关系的通用迭代计算公式,并通过数值算例和环境耦合箱模型试验进行验证.结果表明:环境温度对桥梁自振频率的影响不可忽视,所提出的桥梁自振频率迭代计算公式能有效考虑环境温度的影响,可用于计算实际温度作用下的混凝土梁式桥的频率.

    • LI Yu1?,FENG Pu1,LI Chen2,WANG Fei1

      2024(1):43-54, DOI:

      摘要:以九峰山人行悬索桥为观测点,采用视频记录与人工筛选相结合的方法获取了 2 236个行人样本的实测数据,进而统计得到人行悬索桥上的行人步行参数(步频、步幅和步速)的分布特性和统计值,并给出了人行悬索桥上的步频-步速、步幅-步速和步频-步幅之间的转换关系式,得到以下结论:1)在人行悬索桥上,全部行人的步行参数都服从正态分布,即步频~N(1.726, 0.258)Hz、步幅~N(0.596, 0.094)m、步速~N(1.013, 0.260)m/s,它们的合理性也在某工程实例的应用中得以验证;2)人行悬索桥上的行人步行参数的均值(标准差)要小于(大于)其他行走环境所统计得到的行人步行参数的均值(标准差);3)中国人的步频和步幅的均值(标准差)都小于(大于)西方人的步频和步幅的均值(标准差).因此,在设计我国的人行悬索桥时,不能直接采用其他人种和行走环境的行人步行参数的统计值,而应采用适合于人行悬索桥的步行参数.

    • ZHOU Yun1,2,ZHOU Yi1?,LI Jian3,PAN Heng3,DU Zong3

      2024(1):55-66, DOI:

      摘要:为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究. 通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响. 试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小. 最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性. 本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.

    • ZHOU Dequan1,HAI Jun1,LIU Hongli1?,GAO Qi2,LIU Hailong3, GUI Haiqi1,SUN Weiyong1, XIE Ruiting1,ZHU Qing1,ZHOU Yi1

      2024(1):67-78, DOI:

      摘要:采用室内模型试验,对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响,为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据. 结果表明:1)桩顶水平荷载相同时,上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩(峰值)、桩侧土抗力随溶洞数量的增多而增大,单桩水平承载力随溶洞数量增多而明显减弱. 2)上部土层段桩身水平位移随桩顶水平荷载增大而增大,桩顶水平位移最大,嵌岩段很小甚至为0;弯矩M -深度z曲线整体呈抛物线形,桩身弯矩在土岩界面和上层溶洞与底板界面呈现2个峰值,弯矩的变化仅仅影响到上层溶洞及其底板,第2层溶洞及其以下的弯矩几乎为0,土岩界面弯矩最大、截面最危险;土抗力p-深度z曲线呈“凸肚”形. 3)溶洞数量增加,位置越高,p-y曲线越容易收敛,可以采用p/pub=α(y/y50)β拟合土层段的桩身p-y曲线. 溶洞数量对α与β值变化幅度的影响较小,α与β值变化幅度体现p-y曲线随深度变化的敏感度,两者敏感度随溶洞数量增多而增大. 4)工程桩刺穿串珠状溶洞时,为了提高单桩水平抗拉能力,建议采用注浆法改善上部岩土性质,加大土岩界面处桩身配筋率,并将桩身嵌入上层溶洞底板一定深度,防止基桩在土岩界面处发生弯曲破坏.

    • DENG Mingke1,LEI Heng1,ZHANG Yushun2,GUO Liying1,ZHANG Wei1?

      2024(1):79-89, DOI:

      摘要:为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明:采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱,可显著提高其抗剪承载力;TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好,加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高;增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小,但可大幅增强柱的耗能和变形能力;剪跨比较大时,更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型,提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法,计算结果较准确.

    • ZHANG Luyang1,2,YAO Jitao1,2?,HU Yukun1,2

      2024(1):90-100, DOI:

      摘要:在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model, SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从而提出适用于钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算的改进简化拉-压杆模型(Modified simplified softened strut-and-tie model, MSSSTM).采用MSSSTM模型、SSSTM模型对36个钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力进行计算.结果表明:MSSSTM模型、SSSTM模型的试验值与计算值之比的平均值分别为1.01、1.05,变异系数分别为0.04、0.09;按照MSSSTM模型计算得到的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力试验值与计算值吻合较好,离散性较小,且该模型亦能较合理地反映轴压比、混凝土强度等对节点受剪承载力的影响.

    • YANG Chengyong1,XU Qingtao2,MA Wenhui3?,HAN Xueguo1

      2024(1):101-111, DOI:

      摘要:采用带补充项的傅立叶级数作为挠度函数,针对四边不同支承矩形薄板,推导了确定待定系数的方程组,给出可处理简支边、固支边和自由边任意组合条件下统一的结构计算公式. 探讨了集中荷载作用处弯矩级数解不收敛的处理办法,以及双向板简化为单向板需要达到的长宽比问题. 结果表明,集中荷载作用处的弯矩,可采用挠度值按中心差分公式进行计算,差分步长可取10 mm. 对边支承对边自由板及一边固支三边自由板,可视作单向板. 当四边支承板的长宽比达到2∶1、2.5∶1及4.5∶1时,可分别简化为两端固支、一端简支一端固支及两端简支单向板. 三边支承一边自由板长宽比达到1∶1及2∶1时,可分别简化为两端固支(及一端简支一端固支)及两端简支单向板;长宽比达到6∶1时,可简化为悬臂单向板. 两邻边支承两邻边自由板若要简化为悬臂单向板,在两支承边为固支时,长宽比需要达到2∶1;在支承边为一边简支一边固支时,长宽比要达到1.5∶1.

    • ZHANG Wangxi1,2?,YE Yuan2,ZHANG Chen2,LIN Zeyu2,CHEN Leqiu3

      2024(1):112-125, DOI:

      摘要:新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题. 基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明:在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而 Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍. 对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τexp存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τexp与夹紧力ρfy有较好的相关性. 基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正:分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.

    • ZENG Ling2,GUO Yu2,ZHA Huanyi2,GAO Qianfeng3?,LI Fan2,BIAN Hanbing1

      2024(1):126-136, DOI:

      摘要:为探究湿热力作用下粉砂质泥岩的开裂特性,开展裂隙演化试验,得到湿热力单因素及多因素耦合循环作用下粉砂质泥岩的裂隙演化规律,同时利用X射线衍射、扫描电镜研究其微观结构变化特征,分析宏观和微观试验结果关联性,揭示湿热力作用下粉砂质泥岩裂隙扩展机制.研究结果表明:粉砂质泥岩裂隙发育表现为增长-平缓趋势;在单因素循环作用中,湿度循环(浸水~烘干)最易造成粉砂质泥岩开裂,温度循环(5~60 ℃)次之,荷载循环(0~50 kPa)最弱;在多因素耦合循环作用中,裂隙发育程度排序为:湿热力>湿热>湿力>热力,验证了湿度循环致裂性最强的结论.湿热力耦合循环作用15次后裂隙率达0.92%,裂隙条数增至30条,平均长度延伸至60.58 mm,而平均宽度稳定在0.47 mm左右.孔隙率与裂隙率的灰关联度最大,为0.813,即微观结构变化中孔隙发育与裂隙扩展的关联程度最大.湿热力耦合循环作用中,湿度循环引起黏土矿物晶层间距变化,导致颗粒破碎、孔隙扩张形成微裂隙,温度循环使试样产生差异性热应力、水分分布,促使微裂隙发育贯通,荷载作用增加尖端应力,最终导致裂隙网络形成.

    • QIAO Hongxia1,2,3,SHU Xiuyuan1,2?,CAO Feng1,2,3,CUI Lijun1,2

      2024(1):137-146, DOI:

      摘要:为了研究经青稞秸秆灰(HBSA)改性的氯氧镁水泥砂浆(MOCM)作为西部盐湖地区普通混凝土的外防护层,抵御盐湖区卤水侵蚀从而延长混凝土服役寿命的可行性,开展了浸水环境下掺入HBSA的MOCM的黏结强度等试验研究.采用普通混凝土作为黏结基层,以混凝土基层涂刷界面剂、MOCM中掺入HBSA以及砂浆层厚度等影响因素为变量,通过黏结拉拔试验分析各因素对MOCM黏结强度的影响规律,确定最优的设计参数,通过多项式模拟以及MATLAB中网格化处理等数值模拟方法,建立氯氧镁水泥黏结强度时变模型,进一步分析了浸水环境下改性MOCM黏结强度的损伤退化规律.采用微观测试技术分析了MOCM的物相组成、官能团结构、微观形貌、元素映射等特征,揭示了HBSA对MOCM黏结性能的影响机理.结果表明,HBSA中有较多的活性SiO2,能够与MOCM中的水化产物发生二次水化反应,生成水化硅酸镁(M―S―H)凝胶,填充MOCM内部孔隙,增强密实性,提高黏结性能.厚度为18 mm、掺入HBSA,且涂刷界面剂的MOCM黏结强度最高,其在浸水环境下的黏结强度退化速率最慢,基于三次多项式的数值模型能较好地反映其黏结强度的退化规律,最优组YY-18的相关性系数R2达到0.98.

    • HAO Jianbin?,LI Gengchun,LIU Zhiyun,CUI Fuqing,JIANG Zhenwei

      2024(1):147-158, DOI:

      摘要:为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2. 2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.

    • KANG Xin1,2,3,ZHAO Shicheng1,2,3 ?,LIU Peng1,2,3

      2024(1):159-169, DOI:

      摘要:花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性. 因此,在干湿循环过程中,粒间胶结氧化物被溶蚀,残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性. 为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体组构变化及其对力学性能弱化的影响,进行一系列的宏微观试验以揭示不同干湿循环次数(0、1、2、4)下残积土的复杂力学特性. 研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,花岗岩残积土的应力-应变关系将由弱应变硬化型逐渐转变为应变软化状态. 微观分析表明游离氧化铁会促使黏土颗粒胶结形成团聚体,随着干湿循环的进行其含量逐渐降低最终趋于稳定. 此外,原状残积土粒度分布(PSD)曲线呈现明显的双峰,然后在干湿循环或去除氧化铁后转变为单峰曲线. 反复干湿循环会削弱残积土的胶结结构特性,进而导致土体出现明显的软化特征. 在剪切过程中,残积土首先表现出剪切收缩特性,随后出现明显的扩张趋势. 随着干湿循环次数增加,残积土的有效黏聚力逐渐减小,但有效内摩擦角呈现逐渐增加的趋势. 干湿循环过程中花岗岩残积土复杂的力学性能特点是不可逆的体积收缩和胶粒含量的变化以及微裂缝发展之间的耦合效应.

    • BAO Xuming1?,LOU Wenjuan1,LIAO Sunce1,LIN Chenqi1,CHEN Keji2,BIAN Rong2

      2024(1):170-179, DOI:

      摘要:为研究真实地形的加速效应,提取真实地形的几何特征建立理想简化地形,提出一种π形山脉模型.采用CFD数值模拟研究顺子山脉风向下子山脉间距、长度及坡度对主山脊线加速效应的影响,结合地形特征比较π形山脉与三维余弦山脉的主山脊线加速比差异,在后者基础上获得π形山脉主山脊线特征点的风速加速比简化计算公式,并通过一处真实π形山脉加以验证.结果表明:π形山脉主山脊线中点的加速比受子山脉间距、长度影响较大,而山脊线交点的加速比受子山脉长度、坡度影响较大;与三维余弦山脉相比,π形山脉主山脊线加速比在山脊线端部相同,但整体偏小,尤其受子山脉遮挡的部分显著偏小,超过离地70 m高度后差异基本消失;通过与真实π形山脉的风场比较,发现简化地形和简化计算公式能较好反映真实地形主山脊线特征点的加速效应.

    • ZHANG Zihang,HAN Yan?,SHENG Guogang,LI Kai

      2024(1):180-189, DOI:

      摘要:基于空间曲梁理论的应变-位移关系,建立了具有三个平动自由度和一个转角自由度的覆冰分裂导线舞动分析混合模型. 考虑覆冰导线所受空气动力的非线性和导线大幅运动的几何非线性,利用虚功原理建立覆冰分裂导线的非线性动力学方程. 采用振型叠加法将方程变换到振型空间中,并使用时间积分算法求解. 然后通过数值计算对单元无关性进行了检验,分析单元数量对覆冰导线前六阶频率的影响;此外研究了模态收敛性,分析模态截断对舞动响应的影响;最后分析了气动力对结构频率的影响. 研究结果表明,气动力对分裂导线的扭转频率有较大的影响,这准确地反映了输电线路的动态特性;另外,覆冰分裂导线混合模型用于输电线的舞动分析时具有可靠的精度,说明该混合模型可以预测输电线路的实际舞动响应,便于后续控制设计的实施.

    • QIU Weixing1,ZHAO Lianheng1,WU Bo2,3,SHAN Lingzhi4,XU Shixiang3?

      2024(1):190-200, DOI:

      摘要:由于影响因素众多,隧道坍塌风险评估是一个多属性决策问题.单源信息评估方法难以充分考虑所有的风险因素,导致预测结果存在偏差.为了评估隧道坍塌风险并提供更准确的风险控制策略,本研究提出了一种新的多源信息融合方法,该方法将云模型(CM)、支持向量机(SVM)和基于证据推理(ER)相结合.对多个信息源进行分析,得到不同的坍塌风险评估模型(目视检查数据通过SVM获取分类概率值,监测数据通过云模型获取概率值).每个模型的质量都由可信度和重要性权重来评价.然后运用ER规则融合各个评估模型的结果,给出总体的坍塌概率风险评估.与D-S理论相比,ER规则在处理高冲突信息方面具有更大的优势.当不同信息源的风险评估结果不一致时,D-S理论的融合结果往往会与常识相反,ER规则融合由于考虑了评估模型的重要性权重和可信度,更适用于高冲突信息的融合.该方法已成功应用于福建莆炎高速公路的鱼塘溪隧道.结果表明,所提出的多源信息融合方法的评价准确率为87.5%,而单源信息融合方法的评价准确率小于70%.此外,即使不同模型的风险结果存在较大的冲突,该融合模型也具有良好的性能.

    • CAO Jingyu1,2,ZHENG Ling1,PENG Jinqing1,2?,SONG Jiaming1,LI Nianping1,2,PEI Gang3

      2024(1):201-216, DOI:

      摘要:光伏发电技术的发展和推广是实现碳中和的关键途径之一,但传统光伏电池效率会随自身温度升高而下降,故采取冷却措施降低其温度成为光伏领域的热点问题,其中具有结构简单、传热效率高、可塑性强、被动运行等优点的热管近年来受到了重点关注,而相关研究现状尚待分析汇总. 本文从不同热管类型的视角对该领域进行了深入探讨,涵盖热管及其与天空辐射制冷、相变储能、热电制冷和纳米技术耦合下的多种冷却方式,并结合基于热管的光伏冷却技术的发展现状讨论其系统性能、经济和环境效益,对该研究方向进行了展望. 综合既有研究发现,热管冷却是一种环保、经济且可行的光伏冷却方式,能有效降低光伏温度并提升其均匀性,且在技术耦合下可实现太阳能与其他清洁能源的科学协同利用,提升其发电性能或实现制冷、储能等附加功能,其发展应用对推动节能减排事业有着积极意义.

    • CHEN Youming1,3?,GUO Ying1,3,NING Baisong2,FANG Zhengcheng1,3,LIU Jiaming1,3

      2024(1):217-224, DOI:

      摘要:提出了基于热平衡法生成同时发生设计日的方法. 首先基于热平衡法计算某城市的历年逐时动态冷负荷,以历年平均不保证50 h为依据确定理论设计负荷,采用综合聚类法挑选同时发生设计日. 用热平衡法计算同时发生设计日、传统设计日的峰值负荷,确定为同时发生设计负荷和传统设计负荷. 分别对比了哈尔滨、北京、长沙和广州样本房间的同时发生设计负荷、传统设计负荷与理论设计负荷的差异率. 结果显示,各城市同时发生设计负荷与理论设计负荷的差异率偏差范围都远小于传统设计负荷与理论设计负荷的差异率. 说明依据同时发生设计日的气象参数进行空调系统设计负荷计算是更加合理、准确的,基于热平衡法可以准确生成适合工程应用的同时发生设计日.

    • GONG Guangcai?,WANG Hongshun,LIU Yongchao,SHI Xing

      2024(1):225-236, DOI:

      摘要:本文从建筑围护结构节能出发,以内抹WSE(木质纤维Wood fibre、海泡石Sepiolite、膨胀珍珠岩Expanded perlite)基复合调湿保温砂浆外墙为研究对象,将其与内抹普通砂浆外墙对比,分析吸放湿特性及其对负荷的影响. 研究使用COMSOL Multiphysics有限元软件的建筑材料热湿耦合模型,分析环境湿度变化与外墙之间的湿迁移变化,以及与外墙的传热传质. 以夏热冬冷典型气候地区长沙为例,分析内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的负荷及潜热负荷占比,同时选取夏热冬暖地区广州和寒冷地区北京对比分析外墙的全年能耗. 研究发现,内抹WSE基复合调湿保温砂浆外墙的吸放湿速率远大于内抹普通砂浆的外墙,并能长时间保持高速的吸放湿状态,同时比内抹普通砂浆墙体节省22.31%~23.85%的全年负荷. 墙体在吸湿过程中,温升与吸湿速率能力体现出一致性,表明墙体内表面湿迁移对温度有着重要影响,并且湿迁移越大对温度影响越大. 墙体在放湿过程中,温度迅速下降是放湿速率快的表现. 内抹WSE基复合调湿保温砂浆墙体具有优良的吸放湿特性和节能潜力,可用于建筑围护结构节能.

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