长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2017年第0卷第4期文章目次
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    • >交通运输、管理科学与工程
    • 基于光谱特征的路面材料区分度分析

      2017(4):1-9. CSTR:

      摘要 (81) HTML (0) PDF 1.64 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了将高光谱遥感技术应用于道路路面类型识别、路面损毁情况研判以及道路健康状况监测中,通过采集沥青混凝土、水泥混凝土、草地、裸土4类地物的光谱数据,对4类地物的原始光谱数据的三边参数进行无量纲化处理和降维处理后,计算并分析4类地物之间的区分度。在此基础上深入研究了基于光谱特征的不同路面材料区分度特征。研究结果表明,与全部参数和部分参数2种参数选择相比,主成分分析法更适合于地物光谱的参数区分度分析;沥青混凝土和水泥混凝土2种路面与其草地的区分度较高,与裸土的区分度较低,而且2种路面之间的区分度也较低;草地与其他地物、裸土与水泥混凝土的区分规则可以从红边面积与幅值、三边位置、红蓝边面积比、红黄边面积比、归一化红蓝边面积差等参数中选择;沥青混凝土与水泥混凝土的区分则可以从红边面积与幅值、黄边面积、归一化红黄边面积差等参数中选择;裸土与水泥混凝土的区分则需要通过其他方法获得。

    • 布敦岩沥青材料性质试验分析

      2017(4):10-17. CSTR:

      摘要 (108) HTML (0) PDF 1.09 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示布敦岩沥青(BRA)的改性机理,通过抽提和燃烧分离及材料物化和细观试验,对 BRA 的原材料、矿物质、纯天然沥青和改性沥青的性质进行了分析,并与矿粉和普通道路石油沥青进行了对比。研究结果表明,BRA 矿物质比表面积大,呈多孔蓬松石灰岩结构,可用作矿粉;BRA 纯沥青属于天然硬质沥青,其沥青质含量高,芳香环结构含量多,沥青质与胶质分子量大,且 N 和S等杂元素以官能团形式存在,胶体稳定,流变性较差;BRA 纯沥青与其矿物质之间具有很强的裹覆和吸附作用,并形成稳定的团粒结构。同时,BRA 纯沥青与石油沥青之间相容性好,呈现高度稳定的物理融合,使得 BRA 能将其优良性质遗传给石油沥青。因此,将 BRA 掺入石油沥青中,其改性机理主要是天然硬质沥青的增粘作用和石灰岩矿物质的增劲作用,从而可有效提高改性沥青的抗高温、抗剥离、抗变形、抗老化和抗温敏等性能,是一种优良的路用改性剂。

    • 骨架密实橡胶沥青混合料SDARC-13的设计与路用性能

      2017(4):18-23. CSTR:

      摘要 (42) HTML (0) PDF 324.17 K (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究骨架密实橡胶沥青混合料SDARC-13的路用性能,借鉴SMA-13的密实型骨架结构设计方法和 AC-13C的级配设计方法,设计出骨架密实橡胶沥青混合料 SDARC-13。通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙实验、小梁疲劳试验和小梁弯曲试验,系统研究了不同掺量的橡胶粉对 SDARC-13路用性能的影响,并与SMA-13,OGFC-13沥青混合料路用性能进行了比较。研究结果表明,掺入了橡胶粉后,SDARC-13沥青混合料的路用性能明显提高,其中,低温性能、疲劳性能、高温性能、水稳定性能相当于或优于SMA-13、OGFC-13沥青混合料;同时相关数据表明,橡胶粉掺入量并不是越大越好。

    • 聚氨酯改性沥青的开发与性能评价

      2017(4):24-29,68. CSTR:

      摘要 (60) HTML (0) PDF 326.20 K (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对热固性聚氨酯改性沥青性能进行评价,基于正交试验设计,以沥青高低温性能和粘弹性能优选聚氨酯改性沥青制备工艺,并进行极差和显著性分析,研究了聚氨酯掺量、剪切时间、剪切温度与剪切速率对聚氨酯改性沥青性能影响。研究结果表明,聚氨酯掺量对改性沥青高温性能与弹性恢复改善效果显著,但掺量超过15 %时效果减缓;延长剪切时间与增大剪切速率对改性沥青各性能影响效果不显著;提高剪切温度对改性沥青高低温性能与弹性恢复影响显著,但剪切温度超过140℃后改性沥青发生固化现象,导致其低温性能与弹性恢复性能急剧下降。

    • 水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度的影响

      2017(4):30-35. CSTR:

      摘要 (50) HTML (0) PDF 307.25 K (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决城市内涝问题以及快速补充城市地下水,通过室内试验以及现场生产实践,开展了水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度影响研究,研制出了高强度、高透水性砂基透水砖,以解决上述社会问题。研究结果表明,在砂基透水砖配合比设计中,砂基透水砖所用集料的级配设计粒径为S12,S14,S15三挡单配或混合掺配,水胶比应控制在 0.24~0.28之间,集灰比应控制在 3.5~4.5之间,水泥用量应控制在 390~450kg/m3之间,增强剂用量为水泥用量的10%~15%之间;随着砂基透水砖强度的增加,透水系数呈指数递减趋势。通过对比分析大量的试验数据,模拟出了砂基透水砖透水系数和水胶比、孔隙率以及强度之间的数学模型。

    • 不同降雨类型对粗粒土高路堤边坡稳定性影响分析

      2017(4):36-43. CSTR:

      摘要 (65) HTML (0) PDF 635.44 K (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入研究不同降雨类型下粗粒土高路堤边坡的稳定性,提出了一种能同时考虑路堤边坡内部饱和度、孔隙水压力及软化效应的稳定性分析方法;拟定了小雨、中雨、大雨以及暴雨4种降雨类型,设定一级坡高8m、二级坡高12m 的 A 类和一级坡高10m、二级坡高10m 的 B类两类典型边坡,通过分析 A,B 两类方案填筑的路堤边坡在不同降雨工况下安全系数和塑性区的变化规律,提出了路堤边坡最佳填筑方案, 探讨了最佳方案填筑的路堤边坡稳定性。研究结果表明,相同降雨类型下,A 类方案填筑的边坡稳定性比 B 类边坡更好,表明依托工程高路堤边坡最佳填筑方案为 A 类;降雨0~12h内边坡安全系数下降较快,随着降雨持时的增加,安全系数下降趋势减缓;在相同的降雨持时下,边坡安全系数随着降雨强度的增加而逐渐减小,当降雨强度超出一定范围后,其安全系数下降趋势相差不大;降雨初期,水位线上升较快,但存在一定的滞后性,随着降雨持时的增加,水位线上升速率减慢并呈规律性上升;小雨对边坡塑性区分布影响较大,但随着降雨强度的增加,降雨强度不再是影响边坡塑性区分布的主要原因。

    • 超限学习机在高速公路路基沉降预测中的应用

      2017(4):44-48,89. CSTR:

      摘要 (55) HTML (0) PDF 280.76 K (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索超限学习机在路基沉降预测应用中的潜力和优势,以湖南省某高速公路为研究对象,通过超限学习机算法对路基多个断面的实测沉降数据进行了预测建模,并与 BP神经网络和支持向量机进行了对比分析。研究结果表明,采用超限学习机对 K4+300断面和 K20+840断面的预测值的最大相对误差分别为0.199%和0.176%,精度明显优于 BP神经网络和支持向量机。故超限学习机能够对路基沉降做出较为科学、合理的预测。

    • 面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化

      2017(4):49-54,82. CSTR:

      摘要 (83) HTML (0) PDF 917.38 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化问题,对现有的定制化接驳公交的不足进行了总结,并建立了定制化接驳公交运行线路优化模型,该模型目标函数考虑最小化乘客出行成本和公司运营成本,同时满足最大乘客定制需求。针对该优化模型的特点,设计了混合模拟退火算法对其进行求解。最后通过算例分析,验证了所研究的考虑轨道交通到站时间的定制化接驳公交协调线路优化模型和算法的可操作性、有效性以及稳定性。

    • 任意梯度分布极正交各向异性空心圆球的热应力

      2017(4):55-61. CSTR:

      摘要 (47) HTML (0) PDF 392.88 K (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对极正交各向异性空心圆球的热弹性问题进行研究,不同于以往的研究,假设材料热机械性能沿径向以任意函数变化,首先得到用径向应力表示的径向位移和环向应力,再代入平衡方程,得到关于径向应力的 Fredholm 积分方程,对其求解得到极正交各向异性功能梯度空心圆球的热应力数值解。通过和材料参数沿径向呈幂函数变化的解析解比较,验证了该方法的有效性和精度。算例重点分析了材料梯度参数及各向异性度对结构热应力场的影响。研究结果表明,在仅温度变化时,内外材料确定的空心圆球内最大热应力随梯度参数的变大而减小,随各向异性度的增大而增大。因此,可通过改变结构材料性能分布,使结构内部热应力均匀化,并降低结构整体热应力。

    • 压气储能平江试验库受力特性数值研究

      2017(4):62-68. CSTR:

      摘要 (153) HTML (0) PDF 1.10 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解压气储能地下储气库的受力特性,以拟建中的湖南平江压气储能地下花岗岩试验库为研究对象,基于 FLAC3D平台,采用热力耦合数值分析方法,对平江压气储能试验库在温度和压力循环作用下的受力特性进行了深入研究。研究成果表明,试验库在内部空气压力及温度循环作用下,密封层、混凝土衬砌及围岩的温度、位移及应力变化呈现显著的周期性特点;循环荷载对洞壁附近位置测点的温度、位移及应力影响比远离洞壁位置处测点温度、位移和应力的影响程度要大,远离洞壁处的围岩温度与试验库内的空气温度之间存在滞后性;考虑温度应力条件下,测点位移及第一主应力比不考虑温度应力时要大,且循环次数越多,数值差越大。

    • >电器、机械与动力工程
    • 新型避雷器对110kV线路复合绝缘子电场分布的影响

      2017(4):69-74. CSTR:

      摘要 (32) HTML (0) PDF 522.96 K (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究在110kV 架空输电线路中安装新型避雷器对复合绝缘子电场分布的影响,根据110kV 架空输电线路中杆塔、新型避雷器、复合绝缘子、均压环及金具的实际结构,采用时谐电场三维有限元计算方法,建模计算了安装新型避雷器前后复合绝缘子串的电场强度。通过分析对比安装新型避雷器前后复合绝缘子以及均压环表面的电位和电场分布特性可知,安装新型避雷器增加了复合绝缘子表面电位及电场分布的均匀性,提高了均压效果,影响是良性的。

    • 基于道路几何参数的弯道临界安全车速模型

      2017(4):75-82. CSTR:

      摘要 (46) HTML (0) PDF 921.88 K (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确掌握不同道路几何参数与弯道临界安全行车速度之间的关系,建立了一个多维度道路设计临界安全速度数学计算模型。通过 Trucksim 软件选取某大型车辆分别建立不同道路超高、弯道半径与安全行车速度的仿真试验,采用最小二乘法对数据散点进行拟合与验证,然后通过正交仿真试验得出交互影响下的仿真数据,曲线拟合出针对道路几何参数的二元多项式回归数学模型。将《公路路线设计规范》中一般值和极限值路况下设计安全速度和该模型计算出的临界安全车速进行线性对比,并采用某工况通过本研究的计算模型得出的安全车速与其他具有代表性的传统计算模型和 Lee模型进行对比,结果表明,本研究数学模型是有效可靠的,在某工况下精度误差最小;并且随着弯道半径和超高的提高,临界安全车速与设计安全速度的差距在逐渐增大。

    • 风力机叶片寿命损耗计算方法与工程应用

      2017(4):83-89. CSTR:

      摘要 (46) HTML (0) PDF 689.67 K (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风力机叶片载荷仿真模拟时不同载荷造成寿命损耗比例不明确的问题,通过将风力机叶片沿翼展方向等效为一定厚度的空心等腰梯形,分析了风力机叶片在不同载荷下的频率特性。结合 Miner寿命损耗计算法则,定量计算出风力机叶片在各载荷下的寿命损耗大小。研究结果表明,气动载荷所引起的寿命损耗占风力机叶片全寿命周期损耗的比例最大,重力载荷所引起的寿命损耗占全寿命周期的比例较小。

    • 芒荻类植物的燃烧特性及动力学分析

      2017(4):90-95. CSTR:

      摘要 (50) HTML (0) PDF 334.93 K (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究芒荻类植物的燃烧特性,采用热重-差热分析(TG-DTG)联用技术对芒草、五节芒、荻和南荻4种芒荻类植物进行了研究,并采用 Coats-Redfern方法对活化能、频率因子和相关系数等动力学参数进行了分析。经研究发现,其燃烧过程分为以下阶段:水分析出、挥发分析出与燃烧、焦炭表面燃烧;其综合燃烧性能为:南荻>芒草>荻>五节芒,4种芒荻类植物具有比玉米秸秆更好的综合燃烧特性。燃烧反应动力学研究表明,挥发分的析出与燃烧较容易,所需活化能较小(<40kJ/mol),而焦炭表面燃烧较难,荻所需的活化能最大,高达147kJ/mol。

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