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当期目录

    2018年, 第52卷, 第11期 刊出日期:2018-11-28 上一期    下一期
    学报(中文)
    基于多重分形的湍流风场脉动特性
    王广,沈昕,竺晓程,杜朝辉
    2018,52 (11):  1417-1421.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.001
    摘要 ( 713 )  
    为了定量分析风速时间序列的内在波动性,采用多重分形方法研究了湍流风场的脉动特性.基于湍流风谱模型获得了不同地表面粗糙度下的湍流风速时间序列数据,利用结构函数法计算了不同风速时间序列的分形维数,分析了地表面粗糙度对风速时间序列的分形维数的影响,采用多重分形-去趋势波动分析方法对湍流风速时间序列进行多重分形分析,以探讨湍流风场的内在波动性.结果表明,随着风速时间序列的地表面粗糙度的增大,分形维数和Δα(Δα为最大与最小组成元的比值)减小,|Δg|(Δg为最大与最小组成元出现的概率的比值)增大,即风速的脉动幅度减小.
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    切削前角对刀齿线性切削岩石的影响
    欧阳义平a,b,c,杨启a,b,c,d,马健a,b,c,邱一平c
    2018,52 (11):  1422-1428.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.002
    摘要 ( 49 )  
    为研究切削前角对刀齿切削岩石的影响,利用自主研发的刀齿线性切削岩石试验装置对砂岩进行切削前角处于-40°~50° 区间的切削试验.实时采集试验中刀/岩的相互作用力,记录所形成的切削槽形状,收集切削形成的岩石碎块并得到其粒径分布,进而分析岩石碎块的分形特征;同时,利用碎块的分形维数定量描述碎块的粒径分布.结果表明:随着切削前角从 -40° 逐渐增加到50°,切削槽的宽度不断增大,尤其是在切削槽初始形成端;随着切削前角的增加,岩石碎块的分形维数、刀/岩的平均切向力和平均法向力均逐渐减小,且其均可采用切削前角的指数函数表示,平均切削力与平均法向力的比值处于0.56~1.84之间,且无规律性变化.
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    上海地层长期变形特性及其对基础设施的影响
    吴威, 李明广, 史玉金, 王建华
    2018,52 (11):  1429-1436.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.003
    摘要 ( 199 )   HTML ( 1185 )   PDF(3782KB) ( 135 )  

    以上海浅部和深部土层变形数据、承压含水层变形和水位数据、基础设施(主要是地铁隧道、高架和地面道路)变形数据为基础,研究了上海深部土层、浅部土层变形特征和承压含水层变形机理,探讨了浅部、深部土层共同变形作用下地铁隧道、高架和地面道路的变形特征.研究结果表明:上海浅部土层持续缓慢压缩,压缩量较小,深部土层在2009年之前出现大幅度压缩,2009年之后逐渐出现膨胀变形特征;上海承压含水层变形与该土层水位高标有紧密的关系,第I、II、III和V承压含水层水位上升时,该土层很快出现膨胀变形,而第IV承压含水层膨胀变形滞后于该土层水位的上升;深部土层与基础设施有相似的变形趋势,不同厚度的浅部土层影响着基础设施的绝对变形量.距离深部土层越近的基础设施,伴随着深部土层的膨胀,其隆起量越明显;相同条件下,浅部土层越厚的基础设施其沉降量越明显.

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    基坑开挖对临近明挖暗埋隧道竖向变形的影响机理
    肖潇, 李明广, 夏小和, 王建华
    2018,52 (11):  1437-1443.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.004
    摘要 ( 202 )   HTML ( 192 )   PDF(1749KB) ( 112 )  

    结合上海地区某邻近明挖暗埋隧道基坑工程案例,采用数值方法模拟了深基坑开挖的过程,并通过与实测数据进行对比验证了模型的合理性.针对隧道与基坑之间的连接墙进行对比分析,揭示了连接墙所起的作用.通过分析相邻地连墙竖向位移以及其两侧土体位移,得出地连墙与隧道之间以及墙土之间的相互影响规律.根据地连墙墙体轴力分布,研究墙体在开挖过程中的受力形态,揭示临近基坑开挖对地下结构(明挖暗埋隧道)的影响机理.结果表明,对于明挖隧道与基坑共墙的情况,隧道的隆起主要由地连墙以及连接墙的共同影响所致.明挖隧道受到基坑地连墙变形的影响明显大于受周围土体位移的影响.地连墙发生竖向隆起的原因为坑内土体提供的摩擦力大于坑外土体提供的摩擦力.

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    软土中超大直径钢顶管施工顶进及运营温差下的受力特性测试
    马合龙, 廖晨聪, 王建华, 李耀良
    2018,52 (11):  1444-1451.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.005
    摘要 ( 190 )   HTML ( 196 )   PDF(4947KB) ( 118 )  

    为了研究钢顶管在施工及运营阶段的内力特征,采用现场测试的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4 m的钢顶管在施工荷载和温差作用下的环向、纵向应变进行监测.分析实测结果表明:管道固定截面随顶进距离增加受力状态改变较小,不同截面中靠近机头处受到顶力的影响较小;纵向应力主要受顶力影响,以受压为主,环向应力主要受到管道埋深影响,深覆软土情况下,管道顶部环向可能出现拉应力,左右受压为主;纵向和环向应力之间相互影响,埋深较大时影响较为明显,长距离顶进下顶进偏心对管道应力有较大影响;顶力的施加会使纵向应力产生较大波动,顶力撤除应力恢复平稳;大直径钢材管道在温差6℃时,温度应力达25 MPa左右,环向、纵向区别较小,不影响正常运营,但仍需谨防极端温差下可能造成的破坏.

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    学报(中文)
    封闭式膜结构体育馆冬季热环境测试
    阴悦a,胡建辉a,b,c,陈务军a,李一坡a
    2018,52 (11):  1452-1458.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.006
    摘要 ( 45 )  
    在自然对流条件下,对封闭式膜结构体育馆的冬季室内热环境进行测试.根据不同的方位和高度共布置6个测点测量空气温度,同时得到了体育馆室内日照辐射强度、风速、黑球温度和相对湿度等热环境参数的变化曲线.分析了体育馆室内温度场的分布规律,采用修正后的预测投票平均值(aPMV)和预测不满意百分率(aPPD)指标对体育馆室内热环境进行评价.测试与分析表明:日照辐射是影响体育馆内部温度变化规律的主要因素.体育馆室内平均气温比外界高约3℃,随着室内高度的降低体育馆内升温时间逐渐延长,空气温度变化幅度呈现出显著的衰减性.测量时段内体育馆室内aPMV指标为 -1.2~-0.5,热环境aPPD指标为15%~40%.在自然通风条件下,膜结构内无保温隔热设计的封闭式体育馆冬季室内热环境不满足舒适性要求.
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    方竖井基坑平动模式挡墙的主动土压力
    应宏伟,梁文鹏
    2018,52 (11):  1459-1466.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.007
    摘要 ( 37 )  
    为了探究方形竖井基坑挡墙后空间主动土压力分布规律,建立了正交挡墙三维有限元分析模型,研究了不同长高比挡墙平动时墙后主动土压力分布及空间滑裂体形状变化规律,并提出考虑挡墙长高比影响的方形基坑空间主动土压力理论计算模型,给出了深筒形基坑的定义和主动土压力合力及其作用点、挡墙中部截面土压力分布的理论公式.通过理论与数值的对比,发现两者吻合较好.研究表明:当挡墙长高比大于临界长高比时,空间滑裂体由中部的库伦主动土楔和角部的曲面体组成;当挡墙长高比小于临界长高比时,滑裂体无平直段,可定义为深筒形基坑,此时随挡墙长高比减小,主动土压力系数由库伦主动土压力系数逐渐减小,滑裂体倾角逐渐增大.
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    静钻根植竹节桩抗压与抗拔对比研究
    龚晓南1,解才1,周佳锦1,邵佳函1,舒佳明2
    2018,52 (11):  1467-1476.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.008
    摘要 ( 37 )  
    静钻根植竹节桩是一种新型组合桩基础.大量试验研究表明,桩受到上拔荷载与压荷载时,桩侧极限摩阻力存在差异,并将抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力比值定义为抗拔侧摩阻力折减系数.为了研究静钻根植竹节桩在软土地基中抗拔与抗压条件下侧摩阻力大小的差异系数,通过一组现场试验得到了抗压桩与抗拔桩的荷载位移曲线,然后根据实测参数用有限元软件Abaqus对试桩进行模拟,并将现场试验与数值模拟的荷载位移曲线对比以验证模型的可靠性.研究结果表明:抗拔桩与抗压桩桩身轴力具有相似传递特性,静钻根植竹节桩在软土地基中的总侧摩阻力折减系数λ=0.5;桩端水泥土扩大头直径的增加对提高抗拔桩与抗压桩极限侧摩阻力作用不明显;静钻根植竹节桩的总侧摩阻力折减系数基本不随桩端扩大头直径的改变而改变.
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    基于曲面插值的既有网壳结构节点位置推算方法
    刘俊,罗永峰,杨旭
    2018,52 (11):  1475-1482.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.009
    摘要 ( 40 )  
    利用网壳结构的整体受力以及平面内刚度较大的特点,提出基于曲面插值的未测节点位置推算方法.通过对节点偏差的统计分析来判断结构的变形程度;基于回归分析理论,采用回归方程推算节点位置的水平坐标;基于数值计算理论,由已测量节点插值计算网壳曲面,进而推算出未测节点位置的竖向坐标;同时,采用实际网壳结构对基于曲面插值的未测节点位置推算方法进行验证.结果表明,基于曲面插值的未测节点位置推算方法比传统方法的计算结果更符合实际.
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    腐蚀方式对灌注桩劣化及硫酸盐扩散规律影响
    赵高文,李镜培,李林,崔纪飞
    2018,52 (11):  1483-1491.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.010
    摘要 ( 40 )  
    利用室内试验模拟盐渍土地区混凝土灌注桩的腐蚀过程,对比研究灌注桩混凝土在半浸泡及全浸泡腐蚀环境下的劣化过程及硫酸盐扩散规律. 通过室内试验制备现浇混凝土试样,采用人工腐蚀环境,分别模拟全浸泡及半浸泡腐蚀作用方式下混凝土灌注桩的腐蚀过程,测定混凝土试件在1、3、6、9个月等不同腐蚀时间的尺寸、抗压强度变化及硫酸盐扩散深度,分析两种腐蚀作用下灌注桩现浇混凝土的劣化过程及差异,并探讨不同腐蚀方式对灌注桩混凝土中硫酸盐扩散的影响规律.结果显示,半浸泡与全浸泡腐蚀的灌注桩混凝土劣化过程差异显著;半浸泡的混凝土劣化速度显著快于全浸泡混凝土,强度损失也更严重;半浸泡混凝土同时遭受硫酸盐的化学及结晶腐蚀,液面附近表面发生较为严重的脱落并发生一定程度的膨胀;液面以上混凝土硫酸盐的扩散速度显著高于全浸泡下混凝土中硫酸盐的扩散.研究表明,灌注桩中处于地下水位活动范围的混凝土在硫酸盐腐蚀下的劣化速度较快,在较短时间内发生严重的损伤;全浸泡现浇混凝土则由于其环境较稳定,主要受到硫酸盐的化学侵蚀,损伤过程较慢.因此,在混凝土灌注桩抗硫酸盐腐蚀设计中,应重点考虑地下水位附近桩体混凝土的抗蚀性能.
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    富水石英砂砾层盾构施工的土体改良试验
    程池浩1,廖少明1,陈立生2,范明星2,霍晓波3
    2018,52 (11):  1492-1500.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.011
    摘要 ( 35 )  
    针对某石英含量较高的富水砂砾地层地铁工程进行了系统的土体改良试验,并以室内试验的添加剂配比方案为基础进行了现场掘进应用及施工试验.结果表明:通过土体改良试验得到了最优的室内试验添加剂配比,即在天然含水率条件下泡沫注入比为10%,泥浆注入比为23%~25%;现场施工应密切关注土仓与螺旋输送机的压力平衡关系,并调整添加剂注入量,以达到防止盾构喷涌和控制刀盘载荷的目的,并使得渣土的坍落度和稠度分别保持在20cm和8cm左右.
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    隧道锚的抗拔安全系数确定方法
    王东英1,2,汤华1,邓琴1,尹小涛1,秦雨樵1,2,谭胤华3
    2018,52 (11):  1501-1507.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.012
    摘要 ( 42 )  
    为了探求合理的隧道锚抗拔安全系数评估方法,依托西南某跨越金沙江的大桥隧道锚工程,分别采用应力积分法、塑性屈服区体积-荷载曲线和位移-荷载曲线求解隧道锚的抗拔安全系数,并将3种方法的计算结果与规范法的结果加以对比.结果表明:规范法忽略了岩体对锚碇的夹持作用,故其计算所得抗拔安全系数相对最小,仅为 2.60;应力积分法取用设计荷载工况对应的应力场,夹持效果不明显,因而计算结果接近于规范法,采用应力积分法所得锚碇-围岩界面及围岩内破坏面的抗拔安全系数分别为 2.64 和 2.88;采用塑性屈服区体积-荷载曲线及位移-荷载曲线时,容许荷载作用下的锚碇-岩体能够充分接触,夹持效果显著,故所得抗拔安全系数最大,其值均为 6.50;通过极限摩阻力来反推锚碇-岩体界面夹持力,可得考虑夹持效应的隧道锚的抗拔安全系数.
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    基于RS-MIV-ELM模型的基坑水平位移影响因素分析和预测
    钟国强1,2,王浩1,张国华1,覃卫民1,王成汤1,2,熊俊峰1,2
    2018,52 (11):  1508-1515.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.013
    摘要 ( 43 )  
    为了预测基坑的测斜最大水平位移及深度,提出了基于粗糙集(RS)属性约简、平均影响值(MIV)和极限学习机(ELM)的组合模型RS-MIV-ELM.在系统分析、量化变形影响因素的基础上,利用RS属性约简算法和基于ELM的MIV算法(ELM-MIV)分别去除影响因素集中的冗余因素和相关性极小的因素,以简化模型输入变量;采用简化的影响因素集训练ELM模型,并用ELM模型对其他测点位移进行预测.验证结果表明,RS-MIV-ELM模型的训练速度、预测精度和泛化能力均比全因素ELM模型和基于最简集的BP神经网络模型RS-MIV-BP具有较大的提高,其均方根误差和平均相对误差仅为全因素ELM模型和RS-MIV-BP模型的1/2~2/3.
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    基于小波支持向量机的非高斯空间风压内外插预测
    李春祥,殷潇
    2018,52 (11):  1516-1523.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.014
    摘要 ( 38 )  
    支持向量机(SVM)的性能取决于核函数及核参数的选取.基于小波分析理论构造出满足Mercer平移不变核定理的Mexican Hat小波核函数(MW),将MW和B样条核函数分别与最小二乘支持向量机(LSSVM)结合,形成MW-LSSVM和BS-LSSVM.运用粒子群(PSO)算法对MW-LSSVM和BS-LSSVM的正则化参数及核参数进行智能优化,建立了PSO-MW-LSSVM和PSO-BS-LSSVM的空间风压预测算法.实测风压预测结果表明,MW-LSSVM比BS-LSSVM和传统的径向基核函数RBF-LSSVM具有更好的非高斯风压预测性能及泛化能力,而且稳定性更强,具有较高的工程应用价值.
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    基于负载均衡分区法的建筑火灾并行数值模拟及应用
    江列霖,杨培中,史超
    2018,52 (11):  1524-1531.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.015
    摘要 ( 44 )  
    针对建筑火灾数值模拟过程占用计算资源大的问题,采用并行计算方法,综合考虑建筑火灾数值计算中的网格数、通信边界、火源位置以及可燃物密集程度,提出了建筑火灾数值模拟的负载均衡分区算法.并将此方法应用于农贸市场大型火灾数值模拟的并行计算中,与采用传统的递归坐标二分法的计算结果进行了对比.结果表明,建筑火灾负载均衡分区法具有更好的加速比与并行效率.
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    等离子体射流防冰性能实验研究 II. 流向和展向布置DBD-PA防冰性能比较
    赵彬彬1,2,董威1,张屹1
    2018,52 (11):  1532-1536.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.016
    摘要 ( 39 )  
    在冰风洞中开展了结冰条件下NACA0012翼型的流向和展向分布等离子体射流防冰性能对比实验.设计加工了基于介质阻挡放电技术的流向和展向分布等离子体射流激励器并粘接于翼型表面,热电偶巧妙埋设于激励器下方以检测防冰效果.结果表明,展向分布等离子体射流激励器在裸露电极上方无法生成等离子体射流,故而会有明冰生成,防冰效果较差,而流向分布激励器在来流的作用下能够部分弥补这一缺陷,具有更好的防冰效果.
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    大连市乘用车典型行驶工况的构建
    曹骞,李君,曲大为
    2018,52 (11):  1537-1542.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.11.017
    摘要 ( 39 )  
    为构建合理的乘用车典型行驶工况,以大连市乘用车行驶数据为基础,采用聚类分析考察其行驶特征,提出了基于马尔可夫链原理的算法,据此构建大连市乘用车典型行驶工况,并将其与现有行驶工况进行对比分析.结果表明,构建的典型行驶工况与数据库总体特征的平均偏差为 4.42%,满足偏差低于5%的开发精度要求,验证了构建算法的准确性和有效性;国内城市乘用车行驶特征存在明显地域差异,NEDC(New European Driving Cycle)难以准确反映国内行驶特征,构建符合国情的行驶工况具有必要性和现实意义,该结果可为行驶工况构建算法和行驶特征分析提供有益参考.
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