长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2019年第4期文章目次
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    • >交通运输,土木与水利工程
    • 纳米TiO2/纳米MMT/SBR复合改性沥青掺量研究

      2019(4):1-7.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 942.52 K (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对西部高原地区年平均气温低、紫外线辐射强导致沥青路面极易老化从而产生一系列路面病害的问题,选取纳米 TiO2、MMT、SBR三种改性剂制备复合改性沥青。为确定改性剂的适宜掺量,通过响应曲面法结合三大指标试验分析三种改性剂的改性效果,并利用动态剪切流变试验、低温弯曲梁试验对不同纳米 TiO2、MMT掺量的改性沥青进行抗老化性能评价从而得到基于沥青抗老化性能的改性剂最佳掺量。结果表明改性剂对三大指标的影响因子排序,即针入度和延度:SBR>纳米 TiO2 >纳米 MMT,软化点:纳米 MMT>纳米 TiO2>SBR,并通过预测公式确定最佳掺量为4%SBR+1.5%纳米 TiO2+4%纳米 MMT;通过对改性沥青抗老化评价得到的纳米 TiO2、MMT 改性剂的最佳掺量与模型结果几乎一致,分别为1%、 4%,最佳掺量下的纳米 TiO2、MMT可使基质沥青抗老化性能分别提升60%和30%。

    • 基于廊道空间几何特性的室内导航路网模型构建

      2019(4):8-15.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 1.27 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对具有廊道式空间的建筑物的室内导航路网模型构建问题,结合建筑物内部元素的几何、语义、 拓扑三类信息,利用室内环境的空间几何特性进行室内导航路网模型构建研究。主要包括:匹配走廊边界线中若干对距离较近的平行线对并提取其中轴线以形成骨架通道网络;通过对偶变换将房间、门等元素抽象表达为点对象,并按其实际连通关系连接边对象与点对象,由此形成完整的室内导航路网模型。应用结果表明:该算法对构建室内导航网络具有一定的实用价值。

    • 基于组合赋权法与集对分析的装配式建筑施工安全风险评价

      2019(4):16-26.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 738.01 K (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对装配式建筑施工工艺复杂、施工阶段风险概率高、传统的风险评估方法不能预测其发展态势等问题,综合考虑人为因素、设备与材料、施工技术、安全监督与管理以及周边环境共5个影响因素,通过确定拟评价样本的隶属函数,采用层次分析法和熵权法的主客观组合赋权方法计算安全风险评价指标权重,建立基于同异反分析的安全风险评价模型,对装配式建筑施工安全风险进行评价,并利用集对理论分析评价指标的四阶发展趋势。研究结果表明:案例中的装配式建筑施工项目安全风险评价等级为中等风险,与调研结果相吻合;评价方法能真实可靠反映装配式建筑施工安全风险评价过程中的模糊性和随机性,提高了装配式建筑施工安全风险评价的精度;该综合评价模型不仅能够对装配式建筑施工安全风险等级进行判定,还能准确预测风险变化的趋势,实现静态评价和动态评价的有效结合。

    • 预测信息下降级路网的交通流演化

      2019(4):27-34.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 860.82 K (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察 ATIS提供的预测信息对降级路网交通流演化的影响,设计了一种基于加权移动平均的行程时间预测方法,建立了预测信息环境下的路径更新规则。针对一个小型测试网络,利用提出的路径更新规则分析了预测信息依赖程度参数、信息质量参数、权值参数以及网络降级程度对交通流演化的影响。结果表明:1)信息环境下出行者对预测信息的依赖存在一个临界值,当依赖程度小于该值时,交通流很快演化至稳定状态,当依赖程度大于该值时,网络交通流会发生振荡;2)存在某种情形,信息系统所提供的预测信息质量越高,交通流演化的效果越差;3)对特定降级网络,存在某一最优权值组合,可用于指导该网络预测信息的发布;4)路网降级程度越小,预测信息所起的作用越大。

    • RAP掺量对反应型冷拌再生沥青混合料性能的影响

      2019(4):35-41.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 740.37 K (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了确定反应型冷拌再生沥青混合料合理的沥青路面回收材料(RAP)掺量,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验研究不同 RAP掺量对再生沥青混合料最佳沥青用量、 马歇尔稳定度、水稳定性、高温稳定性以及低温抗裂性的影响。试验结果表明:随着 RAP掺量增加,最佳沥青用量降低,稳定度下降,高温稳定性增强,水稳定性和低温抗裂性减弱。RAP最佳掺量为40%,对应的最佳沥青用量、初始稳定度(2h)及成型稳定度(12h)分别为4.2%、4.37kN 和9.57kN,浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比能达到83.3%和76.1%,动稳定度为3771 次/mm,最大弯拉应变为2406.94με。

    • 基于SBAS-InSAR的钻井水溶矿山地表时序沉降场反演

      2019(4):42-47,56.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 2.85 M (195) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究某钻井水溶矿山地表形变发展规律,选取2016年11月12日至2019年06月06日欧洲航天局Sentinel-1A 影像数据,采用SBAS-InSAR技术获取研究区高相干点和地表时序形变图。根据高相干点个数及其参数,反演研究区沉降面积和沉降体积,并采用克里金插值法对研究区高相干点进行内插,获取沉降漏斗数据,然后与水准实测形变值进行对比。试验结果表明:2016年11月至2019年06月研究区地表最大累计沉降量为246mm,高相干点沉降值大于10mm 的区域内最大沉降面积为1.26km2,最大沉降体积为 118336m3。沉降结果与水准实测数据均方根误差为±8mm,地表沉降漏斗发育与溶腔内部承重水压对地表稳定性影响一致,沉降范围和体积反演结果可为研究区后期的土地保护与复垦提供依据。

    • 结合水对高液限土固结压缩特性的试验研究

      2019(4):48-56.

      摘要 (28) HTML (0) PDF 1.56 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:高液限土的压缩沉降计算问题一直被广泛关注。为了研究结合水对高液限土压缩特性的影响,提高固结压缩量计算的精度,选取海南万洋高速公路的高液限土进行研究,采用容量瓶法进行了结合水含量的测试;开展了 SEM 电镜扫描与 XRD 射线衍射分析的微观试验,研究土体组成成分对结合水吸附性能的影响;提出考虑结合水含量的修正土体孔隙比计算方法,假定不同的结合水密度,进行了相同常规孔隙比及考虑结合水含量的修正孔隙比下的一维饱和固结试验。同时选用长沙砂性土进行以上试验作为对比研究。结果表明:海南高液限粉土的结合水含量远高于长沙砂性土;土体中的黏粒含量、亲水性黏土矿物的含量以及高岭石的叠状结构影响了结合水的吸附性能;结合水的密度约为1.3g/cm 3,考虑结合水含量后两种土样的固结压缩量随时间变化一致,且试验结束后的含水率高于试样结合水含量,工程实践中难以脱去,可以归为固相的一部分,建议考虑结合水含量对高液限土的孔隙比计算方法进行修正,这对高液限土路基压缩特性以及工程应用具有实际意义。

    • 水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响

      2019(4):57-63.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 702.28 K (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究水泥替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响,通过浸水马歇尔、冻融劈裂、室内车辙、低温弯曲和单轴抗压强度试验,研究了不同水泥掺量替代矿粉对橡胶沥青混合料性能的影响。结果表明:水泥替代矿粉可显著提高橡胶沥青混合料的水稳定性、高温性能和单轴抗压强度,掺加水泥对低温性能影响不显著;掺加2%~4%水泥的橡胶沥青混合料水稳定性效果最佳;掺加4%水泥的橡胶沥青混合料高温稳定性和抗压强度效果明显。综合考虑水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能最佳掺量为2%~4%,研究成果为不同地区水泥替代矿粉提高橡胶沥青混合料性能的最佳掺量提供参考。

    • 水泥混凝土路面加铺沥青层结构应力分析

      2019(4):64-72.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 1.26 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了指导旧路加铺工程合理设计,对加铺结构在交通荷载作用下的受力状态进行了分析。基于路面力学弹性层状体系理论,建立了旧路加铺路面的轴对称有限元模型。主要考虑交通荷载作用,分析了沥青加铺层层底拉应力、剪应力和旧水泥路面层底的拉应力等指标。考虑加铺层和应力吸收层模量的影响对路面结构的力学响应进行了分析计算。为了快速计算材料力学性能对路面结构受力的影响,基于数值计算结果给出一个路表弯沉和沥青加铺层底拉应力的简易计算公式。结果表明:在车辆轴载作用下,增设应力吸收层会减小路表弯沉、沥青层底拉应力、新旧层间的剪应力和水泥层底拉应力各项指标,对于改善路面结构受力状态有积极影响;随着沥青面层模量的增加,路表弯沉、沥青层底剪应力和水泥层底拉应力都趋于减小,但是沥青层底拉应力会增大。由此建议在旧水泥路面加铺沥青面层设计时,应适当选用高模量的沥青混凝土材料,可以缓解路面新旧层之间的剪切脱层破坏,进而延长旧路改造路面的服役寿命。

    • “PPP+EPC”模式下总承包商优选研究

      2019(4):73-77,93.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 1.15 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:“PPP+EPC”模式作为一种新型建设融资模式,弥补了 PPP基础建设项目设计、施工与运营脱节、 社会资本杠杆率过高等不足,受到广泛关注。该模式下,政府部门对总承包商的选择往往会决定项目的成败。结合 PPP模式与 EPC模式的特点,构建了总承包商优选指标体系,并采用考虑了评价主体不确定性的离散型Z-number效用理论构建优选决策模型。最后,通过实例对评价对象进行排序选优,验证了该模型的合理性和实用性,为选择总承包商提供了一种新的方法和思路。

    • 基于预应力效应的波形钢腹板曲线箱梁扭转应力分析

      2019(4):78-84.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 942.01 K (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入研究预应力效应对波形钢腹板曲线箱梁翘曲应力的影响,将预应力等效荷载应用到波形钢腹板曲线箱梁的计算中。通过乌曼斯基第二翘曲理论,根据波形钢腹板曲线箱梁的力学特性,建立了考虑预应力效应的波形钢腹板曲线箱梁的扭转微分方程,并采用初参数法求得约束扭转应力。研究结果表明:在非对称布置预应力钢束的情况下,将考虑预应力效应与不考虑预应力效应所引起的约束扭转应力进行对比,得到由预应力效应所引起的约束扭转正应力的比例达到33%,由预应力效应所引起的约束扭转剪应力的比例达到14.28%,由此可见在非对称布筋的情况下预应力效应产生的扭转效应不能忽视。将本研究的计算结果与有限元计算结果进行比较,吻合较好,表明本研究计算方法精度较高,可进一步完善波形钢腹板曲线箱梁桥的计算理论。

    • >电器,机械与动力工程
    • 轮毂驱动电动汽车的差动助力转向与回正控制

      2019(4):85-93.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 930.89 K (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善车辆转向轻便性和方向盘的回正能力,开展了利用左右车轮的转矩差实现差动助力转向和回正控制研究。首先利用转向系统模型预测方向盘力矩,根据助力特性曲线计算不同车速下的理想助力矩,由两者获得理想的方向盘力矩。以实测方向盘力矩与理想方向盘力矩的偏差作为控制目标,进而得到差动助力矩。以实现差动助力矩为目标,以横向稳定性为优化目标,基于二次规划方法对车轮驱动转矩进行最优分配,实现差动助力转向控制。最后根据方向盘转角特性,提出了差动助力转向与回正控制的结合方法。 基于 CarSim 和 MATLAB的联合仿真,证明提出的控制方法能改善车辆的转向轻便性和方向盘回正能力。

    • 基于有限元法的钢弹簧浮置板轨道减振性能分析及优化

      2019(4):94-99.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 1.17 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不影响减振效果的前提下减少浮置板钢弹簧的使用量,以降低浮置板轨道建设成本,根据实际工程施工图纸,构建钢弹簧浮置板轨道的有限元模型,对钢弹簧浮置板轨道在不同弹簧刚度、布置方式及载荷下浮置板轨道的模态频率和竖向位移进行了分析;同时以南方某市实际运行地铁轨道为优化目标,优化钢弹簧的使用数量、布置及钢弹簧参数,并通过数值仿真进行验证。结果表明:选择弹簧刚度8.5kN/mm 可将 25m 浮置板轨道钢弹簧使用量降低至32个,固有频率小于10Hz,可以获得较好的减振效果。

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