长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2020年第17卷第4期文章目次
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    • >路基工程
    • 不同沥青结合料的PAC-13混合料性能研究

      2020, 17(4):1-8.

      摘要 (97) HTML (0) PDF 849.47 K (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高黏沥青结合料对透水混合料的影响,通过TPS,HVA及成品高黏改性沥青对PAC-13混合料进行设计及级配优选。采用析漏及飞散试验确定最佳油石比,并进行了路用性能的分析。在试验中纤维用量为混合料总量的0.3%,并与不加纤维的混合料的路用性能进行了对比分析。结果表明:采用空隙率、连通空隙率等技术指标确定三种混合料10 mm<粒径≤15 mm、5 mm<粒径≤10 mm、0<粒径≤5 mm及矿粉的级配组合均为57%∶30%∶10%∶3%,结合经济成本推荐选取该级配组合;掺加纤维可改善混合料的高、低温性能及透水性能;三种混合料的综合性能为:成品高黏改性沥青混合料>TPS高黏改性沥青混合料>HVA高黏改性沥青混合料;采用水泥等量替换2%的矿粉,混合料的性能改善明显;采用HVA高黏改性沥青进行PAC-13表面层混合料的设计与施工,这将为透水路面的建设提供一定的参考。

    • 盐-雾耦合作用对沥青混合料路用性能的影响

      2020, 17(4):9-15.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 945.77 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究融雪剂中可溶性盐与大雾的耦合作用对沥青路面路用性能的影响,选用工程中常用的普通AC-13C、改性AC-13C、改性SMA-13三种沥青混合料展开研究。采用盐雾试验方法,分析在盐-雾环境下不同类型的沥青混合料的低温抗开裂能力、抗水损害能力及耐久性的变化规律。研究结果表明:改性沥青混合料较普通沥青混合料在盐-雾环境下具有更好的低温抗开裂能力、抗水损害能力及耐久性;改性SMA-13沥青混合料低温抗开裂能力、抗水损害能力最优;当冻融循环次数大于15次时,改性SMA-13沥青混合料冻融劈裂强度及冻融劈裂残留强度比降幅最小,表明其后期耐久性最好。

    • >土木与水利工程
    • 大跨度桥梁挂篮施工风险评价

      2020, 17(4):16-22.

      摘要 (106) HTML (0) PDF 810.98 K (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效评价大跨度桥梁挂篮施工风险,以潭江特大桥为背景,根据其挂篮悬臂施工工艺及施工现场组织管理情况,研究了在挂篮悬臂施工过程中影响桥梁施工质量与人员安全的风险因素。首先,进行风险源识别与分析,寻找影响桥梁施工质量和人员安全的风险因素,建立多层次模糊评价模型及评价体系;其次,利用层次分析法计算各层向量,得出影响桥梁施工质量和人员安全风险因素的排序;最后,结合模糊数学原理确定风险评价等级。研究结果表明:潭江特大桥桥梁施工质量和人员安全风险状态为良,与实际情况比较接近。研究成果为保障潭江特大桥施工质量和人员安全提供了有力的科学依据。

    • 钢混组合结构PBL剪力键滑移损伤监测试验研究

      2020, 17(4):23-31.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 1.37 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保证钢混组合结构的正常使用和实现对PBL剪力键滑移损伤的有效监测,提出了一种基于压电陶瓷的钢混组合结构PBL剪力键滑移损伤监测方法。设计了两组钢混组合结构PBL剪力键滑移损伤监测试件,在其中一组试件的型钢与混凝土的接触界面涂了一层黄油,另一组则未涂黄油。在试件中布置压电智能骨料驱动器和压电陶瓷传感器采集滑移损伤的响应信号。研究结果表明:传感器接受到的信号幅值随滑移损伤程度加深而下降,其小波包能量也随着相对滑移量增加而下降;黄油使得钢混界面更加紧密,减少了应力波在传播过程中的耗散。

    • 基于钢纤维混凝土弹塑性损伤模型的钢混结合段吊装分析

      2020, 17(4):32-41,84.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 2.23 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了确保钢混结合段在吊装过程中的结构安全,以一座主跨530 m斜拉桥的钢混结合段为研究对象,考虑材料的非线性,借鉴基于试验结果的钢纤维混凝土弹塑性损伤本构关系,利用有限元软件ABAQUS模拟了已浇筑混凝土的钢混结合段的吊装问题。模拟结果表明:吊装时的起吊荷载对结合段内部混凝土较不利,仅根据类似施工经验在原有结构上安装吊耳的吊装方案难以完全确保结构安全,需在钢梁顶板下方加劲后再吊装。通过对钢梁局部加劲,钢纤维混凝土吊装时的拉应力由4.2 MPa减小至1.7 MPa,确保了结构的安全。

    • 钢绞线电磁谐振效应机理及应力检测研究

      2020, 17(4):42-46.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 889.48 K (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于电磁谐振的钢绞线应力无损检测方法,该法只需将作为电感的钢绞线两个不受力端接入振荡电路,通过频率计采集电路振荡频率即可测量钢绞线应力;建立了钢绞线应力与电路振荡频率的数学模型,并构建了7股钢绞线试验系统来验证该数学模型。理论分析和试验研究均表明:LC电磁谐振电路振荡频率随着钢绞线应力的增大而减小。该方法可用于在役桥梁有效预应力的快速检测与评估。

    • 钢吊箱围堰三维模拟分析及结构改进

      2020, 17(4):47-54.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 1.77 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:以龙溪嘉陵江特大桥9#墩双壁钢吊箱围堰为例,系统研究了在水位落差大、河床洲滩冲淤变化大、水流流速急等复杂水文地质条件下,钢吊箱围堰设计的三维模拟分析方法。研究结果显示:钢吊箱围堰设计方案在各工况下稳定性指标均满足要求,结构设计合理;与3 356组相同工况下的实测数据进行对比分析,本研究建立的三维模拟模型计算值的平均误差为3.37%,最大误差为29.85%,计算结果较精确,可为同类工程的研究和应用提供一定的借鉴。

    • >交通运输,管理科学与工程
    • 改进的时间驱动作业成本法在人工成本控制中的应用

      2020, 17(4):55-61.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 824.50 K (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对建筑施工企业人工成本不断增加和难以控制的问题,以原始时间驱动作业成本法(time-driven activity-based costing,TDABC)为基础,通过减少该方法在计算过程中主观估计的次数对其进行改进,并结合对比分析法构建了一种更适用于建筑业的人工成本控制模型,该模型能得到人工成本过高的关键点及过剩的人工成本。通过工程实例验证该模型的可行性和有效性,得出该项目的主要控制点是钢筋人工成本,项目总体过剩产能成本约为12.34万元。从实例验证可以看出:该模型能够提供详细且准确的结果,为建筑业有效控制人工成本提供了一种新的方法。

    • 基于关键链法的工程施工进度优化

      2020, 17(4):62-69.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 898.61 K (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决在传统施工过程中由活动不确定性及多资源冲突等因素造成的工期延误,在三时估算的基础上,利用最短路径法的对偶思想给出关键路径及期望工期最简单的矩阵表达式,通过以资源优先分配为原则的启发式算法进一步确定关键链;从项目内、外部两方面结合定量和定性分析,考虑多种不确定性因素对缓冲区设置的影响,使得设置的缓冲区更具有合理性;最后,通过Monte Carlo模拟将传统计划评审技术与该方法进行了对比分析。研究结果表明:该方法能够在保证完工率的同时,实现施工进度优化,有利于解决资源约束问题,为施工过程提供了新的理论依据。

    • 基于累积前景理论的地铁运营中断后乘客出行行为

      2020, 17(4):70-77.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 860.33 K (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示地铁运营中断后地铁沿线居住乘客出行行为的不确定性问题,基于累积前景理论(cumulative prospect theory,CPT)对受事件影响的地铁乘客的出行行为展开研究。根据事件的持续时长和影响范围,将其分为6种情形,并对应5种决策行为。以出行时间和费用的加权值作为参考点,推导出5种决策行为的出行成本计算公式。以上海地铁5号线为例,通过实地调查得到各出行行为的实际出行时间、费用及概率,计算在6种事件情形下不同出行目的和出行行为的累积前景值。研究结果表明:在不同事件情形下乘客的出行选择存在较大差异,出行目的是影响其决策的重要因素;当事件持续时长超过1.5 h且影响范围较大时,常规公交和网约车成为首选出行方式;乘客的实际选择与CPT的分析结果较为吻合,本研究所建的基于CPT的模型能较好地分析在事件影响下乘客的出行选择。最后,提出科学的应对策略以缓解事件的负面效应。

    • 基于信息点承载强度的常规公交线路聚类分析

      2020, 17(4):78-84.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 861.36 K (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了增强城市公共交通的吸引力,提高交通资源的利用率,对常规公交线路进行了优化分析。首先,以信息点(point of information,POI)为基础数据对公交线路进行分析,构建公交线路POI承载强度模型,描述公交线路配置与交通小区出行需求的关系;然后,对公交线路POI承载强度进行聚类,分析不同种类公交线路POI承载强度与交通出行需求的吻合程度;最后,结合公交线路的运营现状提出了线路优化建议。研究结果表明:所建立的模型能够按照实际情况对公交线路进行分类。本研究为常规公交线路的优化提供了新的思路和方法。

    • >电器,机械与动力工程
    • 基于自力控制阀的水锤控制

      2020, 17(4):85-91.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 926.45 K (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对泵站压力输水管路系统的停泵水锤,自力控制阀可有效削弱停泵水锤造成的管道升压,但却不能消除管道中的负压。以一实际工程为例,使用HAMMER软件的数值模拟方法对自力控制阀水锤防护方案进行比较分析,探讨将管道中的负压保持在安全范围内的方法。模拟中以自力控制阀为基础,联合空气阀和单向调压塔对水锤设备进行防护,使管道内水锤的正、负压都符合规范。模拟结果表明:自力控制阀加空气阀可取代单向调压塔在管路系统中的作用,该水锤防护方案可保证管路系统的安全,降低在停泵水锤防护上的资金投入。

    • 燃煤含硫量对630MW机组脱硫系统的经济性影响

      2020, 17(4):92-99.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 1.08 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更好地进行SOx减排,提高火电机组脱硫系统的效率,降低脱硫系统的运行成本,提高火电厂的经济效益,以湖南某发电公司630 MW燃煤火电机组的石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫系统为研究对象,按额定负荷进行了燃煤含硫量变化对系统脱硫效率、脱硫运行成本、脱硫附加收益等方面的影响的试验分析,以此研究燃煤含硫量变化对机组脱硫系统的经济性影响。研究结果表明:当燃煤含硫量在0.6%~1.2%变化时,随着燃煤含硫量的增加,系统脱硫效率也逐渐提高;燃煤含硫量每增加0.1%,每燃烧1 t 煤机组脱硫系统综合效益约降低1.62元;但当燃煤含硫量≥4.0%时,脱硫成本将超过所获收益,是不经济的。

    • 微型多孔介质燃烧器内非预混合成气燃烧特性研究

      2020, 17(4):100-105,113.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 2.57 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:微型燃烧器是微型热光电系统(micro-thermophotovoltaic,MTPV)的重要组成部分,其外壁温度的高低及均匀性对MTPV系统的能源转换效率有重要影响。本研究提出了一种新型微型多孔介质燃烧器,该燃烧器通过在微型燃烧器内设置多孔介质来增强热量的传递,使更多的热量实现了有效循环,从而提高了燃烧器的换热性能;应用数值模拟方法研究了微型多孔介质燃烧器内H2-CO-CH4非预混合成气的燃烧特性,分析了多孔介质、燃料质量流量、当量比及外部环境对燃烧器外壁温度、中心温度及火焰位置的影响。研究结果表明:与自由火焰微型燃烧器相比,微型多孔介质燃烧器具有更高的外壁温度和更低的火焰温度;在当量比为1时,微型多孔介质燃烧器具有最高的外壁温度;外壁温度与对流传热系数之间呈线性变化规律。

    • 1.7t小型液压挖掘机臂架势能再生系统研究

      2020, 17(4):106-113.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 1.57 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压挖掘机完成一个工作循环,需要依靠液压传动系统驱动臂架做频繁的往复运动。为了更好地解决臂架在下降过程中的能量损失问题,以1.7 t小型液压挖掘机为研究对象,提出了两种臂架势能再生系统模式。首先,分析和探讨了这两种臂架势能再生系统模式是否可行;其次,设计了这两种臂架势能再生系统模式及其液压回路原理图;最后,基于1.7 t小型液压挖掘机的实际工况数据,利用AMESim仿真平台对这两种臂架势能再生系统模式的工作性能和节能效率进行了深入的分析。研究结果表明:在相同的工况下,这两种液压挖掘机臂架势能再生系统模式的节能效率分别为22.1%和23.7%。

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