长沙理工大学学报（自然科学版）
2025年第5期
数据库收录
- 特色文章
- 推荐文章
封面文章 2025年第5期
信息公告更多+
- 【04-30】本刊启用数字化编校系统
- 【04-03】校外编委增选工作圆满完成
- 【03-28】本刊正式被EuroPub数据库收录！
- 【10-21】《长沙理工大学学报（自然科学版）》影响因子连续3年显著提升
- 【05-16】关于校内作者投稿的公告
- 【03-30】期刊社与汽机学院就共办《先进制造》栏目召开座谈会
- 【10-13】三刊开展“编排校传”全流程数字化学习讨论会
- 【09-27】陈杰教授应邀来期刊社交流指导
- 【09-23】张军辉教授应邀来期刊社交流指导
- 【09-14】《长沙理工大学学报（自科版）》与《交通科学与工程》两刊召开学习研讨会
- 【09-12】吕松涛教授应邀来期刊社交流指导
- 【06-13】长沙理工大学学报（自科版）》与《交通科学与工程》召开网络首发及两刊统一编校研讨会
- 【05-19】本刊编辑部召开2022年第2期定稿会
- 【04-04】征稿启事
- 【05-16】关于校内作者投稿的公告
- 当期目录
- 优先出版
- 过刊浏览
- 下载排行
全选反选导出
显示模式：
2025,22(5):1-16
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.clzkb20250304002
摘要：
【目的】针对路面裂缝检测过程中目标尺度不一致、全局特征建模能力不足的问题，提出一种基于双目鸟瞰图 （bird’s eye view，BEV）与改进 YOLOv 8模型的路面裂缝识别方法，旨在实现高效、精准的裂缝检测与分割。【方法】首先，通过双目立体视觉与逆透视变换技术生成高精度 BEV图像，解决传统视角下目标尺度不一致问题；其次，提出的 C2f-DRR模块利用区域残差化 -语义残差化的解耦策略有效捕获裂缝的多尺度上下文信息，通过大核卷积与小核空洞卷积协同作用丰富图像的细节信息并减少背景干扰；最后，引入上下文锚点注意力机制，使模型能够动态聚焦裂缝中心区域，并实现对远距离像素间的长程依赖关系的建模。【结果】为验证改进模型的有效性，在测试集上进行了对比试验。改进后模型的平均精度均值 MAP50达83.7%，准确率 P达83.9%，F1分数达 83.5%，较原始的 YOLOv 8n模型的分别提升 4.4、4.0、1.8个百分点。在公开数据集UAV -PDD 2023上验证的 MAP50达70.5%，召回率 R达64.8%，准确度 P达74.1%，较原模型的分别提升了 3.5、4.5、0.6个百分点。改进模型在识别精度、鲁棒性、泛化学习能力方面均优于原始模型。【结论】本研究提出的基于双目 BEV视角的裂缝分割方法有效提升了模型在复杂道路场景下的检测精度与泛化能力，为自动化路面病害检测提供了技术支持。
【目的】针对路面裂缝检测过程中目标尺度不一致、全局特征建模能力不足的问题，提出一种基于双目鸟瞰图 （bird’s eye view，BEV）与改进 YOLOv 8模型的路面裂缝识别方法，旨在实现高效、精准的裂缝检测与分割。【方法】首先，通过双目立体视觉与逆透视变换技术生成高精度 BEV图像，解决传统视角下目标尺度不一致问题；其次，提出的 C2f-DRR模块利用区域残差化 -语义残差化的解耦策略有效捕获裂缝的多尺度上下文信息，通过大核卷积与小核空洞卷积协同作用丰富图像的细节信息并减少背景干扰；最后，引入上下文锚点注意力机制，使模型能够动态聚焦裂缝中心区域，并实现对远距离像素间的长程依赖关系的建模。【结果】为验证改进模型的有效性，在测试集上进行了对比试验。改进后模型的平均精度均值 MAP50达83.7%，准确率 P达83.9%，F1分数达 83.5%，较原始的 YOLOv 8n模型的分别提升 4.4、4.0、1.8个百分点。在公开数据集UAV -PDD 2023上验证的 MAP50达70.5%，召回率 R达64.8%，准确度 P达74.1%，较原模型的分别提升了 3.5、4.5、0.6个百分点。改进模型在识别精度、鲁棒性、泛化学习能力方面均优于原始模型。【结论】本研究提出的基于双目 BEV视角的裂缝分割方法有效提升了模型在复杂道路场景下的检测精度与泛化能力，为自动化路面病害检测提供了技术支持。
2025,22(5):17-30
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250402001
摘要：
【目的】探讨木质素纤维与不同长度玄武岩纤维对沥青胶浆性能的影响。【方法】通过动态剪切流变仪（ dynamic shear rheometer，DSR）测试纤维沥青胶浆的高温抗变形性能，采用弯曲梁流变仪 （bending beam rheometer，BBR）评估其低温抗裂性能，同时运用荧光显微镜 （fluorescence microscope，FM）与扫描电子显微镜（ scanning electron microscope，SEM）表征纤维表面形貌及其与沥青胶浆界面结合情况。【结果】6 mm玄武岩纤维沥青胶浆的车辙因子较高，相位角和平均不可恢复蠕变柔量较低；木质素纤维沥青胶浆的蠕变劲度模量最小，蠕变曲线斜率最大；微观形貌分析表明，玄武岩纤维在胶浆体系中通过纤维间交织搭接形成致密的网络结构，而木质素纤维则凭借表面特有的粗糙形貌显著增强了对沥青材料的吸附能力。【结论】6 mm玄武岩纤维沥青胶浆在高温下抗变形性能较好，木质素纤维沥青胶浆的低温抗裂性能比玄武岩纤维沥青胶浆的更优，该研究成果在工程实践领域具有显著的应用价值。
【目的】探讨木质素纤维与不同长度玄武岩纤维对沥青胶浆性能的影响。【方法】通过动态剪切流变仪（ dynamic shear rheometer，DSR）测试纤维沥青胶浆的高温抗变形性能，采用弯曲梁流变仪 （bending beam rheometer，BBR）评估其低温抗裂性能，同时运用荧光显微镜 （fluorescence microscope，FM）与扫描电子显微镜（ scanning electron microscope，SEM）表征纤维表面形貌及其与沥青胶浆界面结合情况。【结果】6 mm玄武岩纤维沥青胶浆的车辙因子较高，相位角和平均不可恢复蠕变柔量较低；木质素纤维沥青胶浆的蠕变劲度模量最小，蠕变曲线斜率最大；微观形貌分析表明，玄武岩纤维在胶浆体系中通过纤维间交织搭接形成致密的网络结构，而木质素纤维则凭借表面特有的粗糙形貌显著增强了对沥青材料的吸附能力。【结论】6 mm玄武岩纤维沥青胶浆在高温下抗变形性能较好，木质素纤维沥青胶浆的低温抗裂性能比玄武岩纤维沥青胶浆的更优，该研究成果在工程实践领域具有显著的应用价值。
2025,22(5):31-43
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250505001
摘要：
【目的】利用废旧轮胎橡胶粉 （waste tire rubber powder，WTRP）与复合纤维制备兼具降噪功能与优良路用性能的沥青混合料，实现交通噪声控制与废旧轮胎资源化利用的双重目标。【方法】采用干法工艺将 8目WTRP（其掺量全文均指 “在集料中的体积分数 ”，分别为 1.5%、2.0%、2.5%和3.0%）等体积替代同等粒径的细集料，并掺入复合纤维 （其掺量全文均指 “在集料中的质量分数 ”，为0.4%；玄武岩纤维与木质素纤维在复合纤维中的质量比为 1∶1）来制备降噪增韧型沥青混合料；通过阻抗管吸声系数试验、单轴压缩动态模量试验和轮胎加速下落试验综合评价该沥青混合料的降噪性能，并采用路用性能试验验证该沥青混合料的工程应用可行性。【结果】WTRP掺量对沥青混合料的降噪性能具有显著影响。当WTRP掺量为 2.5%时，该沥青混合料的吸声系数峰值提高 28.6%，动态模量显著降低，轮胎加速下落试验中的声压级降低 5.4 dB（A）。WTRP与复合纤维的协同作用显著提升了混合料路用性能。当WTRP掺量为 2.5%时，混合料的低温抗裂性和水稳定性均为最佳，且高温稳定性优异。【结论】WTRP的最佳掺量为 2.5%。此时，沥青混合料的降噪与路用性能达到最佳平衡。故WTRP与复合纤维的协同作用实现了降噪功能与材料性能的双重优化。本研究为功能性路面材料开发提供了新思路，可有效促进废旧轮胎的资源化利用。
【目的】利用废旧轮胎橡胶粉 （waste tire rubber powder，WTRP）与复合纤维制备兼具降噪功能与优良路用性能的沥青混合料，实现交通噪声控制与废旧轮胎资源化利用的双重目标。【方法】采用干法工艺将 8目WTRP（其掺量全文均指 “在集料中的体积分数 ”，分别为 1.5%、2.0%、2.5%和3.0%）等体积替代同等粒径的细集料，并掺入复合纤维 （其掺量全文均指 “在集料中的质量分数 ”，为0.4%；玄武岩纤维与木质素纤维在复合纤维中的质量比为 1∶1）来制备降噪增韧型沥青混合料；通过阻抗管吸声系数试验、单轴压缩动态模量试验和轮胎加速下落试验综合评价该沥青混合料的降噪性能，并采用路用性能试验验证该沥青混合料的工程应用可行性。【结果】WTRP掺量对沥青混合料的降噪性能具有显著影响。当WTRP掺量为 2.5%时，该沥青混合料的吸声系数峰值提高 28.6%，动态模量显著降低，轮胎加速下落试验中的声压级降低 5.4 dB（A）。WTRP与复合纤维的协同作用显著提升了混合料路用性能。当WTRP掺量为 2.5%时，混合料的低温抗裂性和水稳定性均为最佳，且高温稳定性优异。【结论】WTRP的最佳掺量为 2.5%。此时，沥青混合料的降噪与路用性能达到最佳平衡。故WTRP与复合纤维的协同作用实现了降噪功能与材料性能的双重优化。本研究为功能性路面材料开发提供了新思路，可有效促进废旧轮胎的资源化利用。
2025,22(5):44-53
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250114001
摘要：
【目的】提高沥青材料自愈合性能，实现实际服役中开裂沥青路面的及时有效自愈合。【方法】采用预聚体法制备的热致形状记忆聚氨酯 （shape memory polyurethane，SMPU）预聚物对基质沥青进行改性，制得热致形状记忆聚氨酯改性沥青 （shape memory polyurethane modified asphalt，SMPU -MA）；采用动态剪切流变仪以时间扫描模式对 SMPU -MA进行疲劳 -愈合 -疲劳循环加载测试；以间歇前后动态剪切模量的衰减速率 H4（H4越小，自愈合性能越好 ）为指标，分析不同条件下 SMPU -MA的自愈合性能变化趋势，并建立其形状恢复率与自愈合性能指标的联系。【结果】在相同损伤度下，间歇时间越长，SMPU -MA自愈合性能越好；当损伤度为60%，间歇时间为 600、3 600 s时，SMPU -MA的H4较基质沥青的分别减小 30.92%、72.11%。在相同间歇时间下，损伤度越大，SMPU对沥青自愈合性能的提升效果越显著；当间歇时间为 3 600 s，损伤度为 20%、40%、60%时，SMPU -MA的H4较基质沥青的分别减小 54.38%、56.47%、72.11%。此外，SMPU -MA的形状恢复率与 H4成线性负相关，决定系数高达 0.953 9。【结论】采用 SMPU对基质沥青进行改性以改善沥青形状记忆特性，对提升沥青材料的自愈合性能起到了至关重要的作用。
【目的】提高沥青材料自愈合性能，实现实际服役中开裂沥青路面的及时有效自愈合。【方法】采用预聚体法制备的热致形状记忆聚氨酯 （shape memory polyurethane，SMPU）预聚物对基质沥青进行改性，制得热致形状记忆聚氨酯改性沥青 （shape memory polyurethane modified asphalt，SMPU -MA）；采用动态剪切流变仪以时间扫描模式对 SMPU -MA进行疲劳 -愈合 -疲劳循环加载测试；以间歇前后动态剪切模量的衰减速率 H4（H4越小，自愈合性能越好 ）为指标，分析不同条件下 SMPU -MA的自愈合性能变化趋势，并建立其形状恢复率与自愈合性能指标的联系。【结果】在相同损伤度下，间歇时间越长，SMPU -MA自愈合性能越好；当损伤度为60%，间歇时间为 600、3 600 s时，SMPU -MA的H4较基质沥青的分别减小 30.92%、72.11%。在相同间歇时间下，损伤度越大，SMPU对沥青自愈合性能的提升效果越显著；当间歇时间为 3 600 s，损伤度为 20%、40%、60%时，SMPU -MA的H4较基质沥青的分别减小 54.38%、56.47%、72.11%。此外，SMPU -MA的形状恢复率与 H4成线性负相关，决定系数高达 0.953 9。【结论】采用 SMPU对基质沥青进行改性以改善沥青形状记忆特性，对提升沥青材料的自愈合性能起到了至关重要的作用。
2025,22(5):54-62
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250511002
摘要：
【目的】为解决沥青路面现场施工受自然因素影响大、对环境有污染、施工时间长等问题，有必要研发一种低碳环保、质量可控的可卷曲环氧树脂混合料 （curable epoxy resin mixture，CERM）。【方法】通过拉伸试验的变形指标控制环氧树脂与增韧剂的比例，根据黏度试验的施工和易性要求确定稀释剂质量，并结合已有研究确定环氧树脂的各组分比例。以超薄磨耗层的级配为基础，通过小梁弯曲试验的极限应变控制混合料的变形要求，根据劈裂试验的劈裂强度控制混合料的强度要求确定环氧树脂结合料在 CERM中的最佳质量分数。采用车辙试验、冻融劈裂试验和铺砂法验证 CERM的关键性能是否满足公路工程的要求，并在试验过程中控制混合料的配比和成型条件，以确保结果的可比性。【结果】通过正交试验确定的最佳工艺参数分别为：增韧剂与环氧树脂的质量比为 4∶1，稀释剂的最佳质量分数为 14%，环氧树脂的最佳质量分数 （以胶浆质量计）为15%。此时，CERM的弯曲挠度达 4.9 mm。在高温抗变形能力方面：CERM的动稳定度达 12 458次/mm；在环氧树脂结合料的质量分数为 12%~15%时，CERM的动稳定度的波动幅度大于 18%，满足了高温地区的重载交通需求。在水稳定性方面：CERM的劈裂残留强度比达 89.69%，且在环氧树脂结合料的质量分 数为15%时，CERM的劈裂强度达 2.75 MPa。在抗滑耐久性方面：构造深度（texture depth，TD）的值（ETD=0.62 mm）满足《公路沥青路面施工技术规范 》 （JTG F 40—2004） （摘要后续简称 “ 《规范》 ” ）中的要求 （ETD ≥ 0.55 mm），摆式摩擦系数（British pendulum number，BPN）的值（EBPN=0.56）满足《规范》中的要求 （EBPN ≥0.45）。尽管环氧树脂的填充导致 CERM的ETD较OGFC -7型沥青混合料的 ETD（0.92 mm）小，但仍可通过优化骨料级配实现抗滑性能与耐久性的平衡。【结论】研发的 CERM满足《规范》中的强度、稳定性、抗滑等要求，可为装配式柔性路面的工厂生产、现场施工提供基础。
【目的】为解决沥青路面现场施工受自然因素影响大、对环境有污染、施工时间长等问题，有必要研发一种低碳环保、质量可控的可卷曲环氧树脂混合料 （curable epoxy resin mixture，CERM）。【方法】通过拉伸试验的变形指标控制环氧树脂与增韧剂的比例，根据黏度试验的施工和易性要求确定稀释剂质量，并结合已有研究确定环氧树脂的各组分比例。以超薄磨耗层的级配为基础，通过小梁弯曲试验的极限应变控制混合料的变形要求，根据劈裂试验的劈裂强度控制混合料的强度要求确定环氧树脂结合料在 CERM中的最佳质量分数。采用车辙试验、冻融劈裂试验和铺砂法验证 CERM的关键性能是否满足公路工程的要求，并在试验过程中控制混合料的配比和成型条件，以确保结果的可比性。【结果】通过正交试验确定的最佳工艺参数分别为：增韧剂与环氧树脂的质量比为 4∶1，稀释剂的最佳质量分数为 14%，环氧树脂的最佳质量分数 （以胶浆质量计）为15%。此时，CERM的弯曲挠度达 4.9 mm。在高温抗变形能力方面：CERM的动稳定度达 12 458次/mm；在环氧树脂结合料的质量分数为 12%~15%时，CERM的动稳定度的波动幅度大于 18%，满足了高温地区的重载交通需求。在水稳定性方面：CERM的劈裂残留强度比达 89.69%，且在环氧树脂结合料的质量分 数为15%时，CERM的劈裂强度达 2.75 MPa。在抗滑耐久性方面：构造深度（texture depth，TD）的值（ETD=0.62 mm）满足《公路沥青路面施工技术规范 》 （JTG F 40—2004） （摘要后续简称 “ 《规范》 ” ）中的要求 （ETD ≥ 0.55 mm），摆式摩擦系数（British pendulum number，BPN）的值（EBPN=0.56）满足《规范》中的要求 （EBPN ≥0.45）。尽管环氧树脂的填充导致 CERM的ETD较OGFC -7型沥青混合料的 ETD（0.92 mm）小，但仍可通过优化骨料级配实现抗滑性能与耐久性的平衡。【结论】研发的 CERM满足《规范》中的强度、稳定性、抗滑等要求，可为装配式柔性路面的工厂生产、现场施工提供基础。
2025,22(5):63-77
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250527001
摘要：
【目的】渗流侵蚀型溶腔突涌水是岩溶隧道突涌水的典型之一，不仅受溶腔分布与水力补给的控制，还受溶腔内填充介质组成的影响。渗流侵蚀使填充介质被水流带走而引发突涌水灾变，且该灾变具有隐蔽性和突变性。本文旨在揭示渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的机制与预警指标。【方法】本文采用光滑粒子流体动力学方法，系统研究溶腔内填充介质在颗粒级配、围压应力、涌水流速等因素下的渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的演化机制。将颗粒流失率突变作为突涌水灾变的表征信号，分析突变时的颗粒级配、围压应力、涌水流速、颗粒流失之间的规律，讨论不同影响因素下的突变时的颗粒流失率，确定渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的预警指标。【结果】当岩屑、细沙等细颗粒的质量分数大于 60%时，颗粒流失率突变时的涌水流速为 1.6 m/s，围压应力为 2.6 MPa，颗粒流失率的预警范围为 8%~24%；当粗沙、沙砾石等粗颗粒的质量分数大于 40%时，颗粒流失率突变时的涌水流速为 3.0 m/s，围压应力为 4.5 MPa，颗粒流失率的预警范围为 8%~45%。通过比较分别以颗粒流失率、涌水流速为指标的渗流侵蚀型突涌水的临界突变点，可以发现，颗粒流失率的突变点比涌水流速的提前，以颗粒流失率为预警指标比以传统指标 （涌水流速 ）为预警指标更有效。【结论】溶腔渗透性的逐步增大是一个由缓慢量变发展到陡然突变的过程。以颗粒流失率为渗流侵蚀型突涌水灾变的判别指标更符合该灾变的物理发生机制。
【目的】渗流侵蚀型溶腔突涌水是岩溶隧道突涌水的典型之一，不仅受溶腔分布与水力补给的控制，还受溶腔内填充介质组成的影响。渗流侵蚀使填充介质被水流带走而引发突涌水灾变，且该灾变具有隐蔽性和突变性。本文旨在揭示渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的机制与预警指标。【方法】本文采用光滑粒子流体动力学方法，系统研究溶腔内填充介质在颗粒级配、围压应力、涌水流速等因素下的渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的演化机制。将颗粒流失率突变作为突涌水灾变的表征信号，分析突变时的颗粒级配、围压应力、涌水流速、颗粒流失之间的规律，讨论不同影响因素下的突变时的颗粒流失率，确定渗流侵蚀型溶腔突涌水灾变的预警指标。【结果】当岩屑、细沙等细颗粒的质量分数大于 60%时，颗粒流失率突变时的涌水流速为 1.6 m/s，围压应力为 2.6 MPa，颗粒流失率的预警范围为 8%~24%；当粗沙、沙砾石等粗颗粒的质量分数大于 40%时，颗粒流失率突变时的涌水流速为 3.0 m/s，围压应力为 4.5 MPa，颗粒流失率的预警范围为 8%~45%。通过比较分别以颗粒流失率、涌水流速为指标的渗流侵蚀型突涌水的临界突变点，可以发现，颗粒流失率的突变点比涌水流速的提前，以颗粒流失率为预警指标比以传统指标 （涌水流速 ）为预警指标更有效。【结论】溶腔渗透性的逐步增大是一个由缓慢量变发展到陡然突变的过程。以颗粒流失率为渗流侵蚀型突涌水灾变的判别指标更符合该灾变的物理发生机制。
2025,22(5):78-88
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20240506001
摘要：
【目的】本文旨在揭示热铸锚端头在服役环境下的腐蚀机制和损伤演化规律，明确热铸锚的结构参数和腐蚀时间对钢丝 /热铸合金界面的黏结性能的影响。【方法】以单丝锚固试件为研究对象，通过通电加速腐蚀试验，结合三维激光扫描方法研究了试件端面的腐蚀形貌和黏结界面的腐蚀深度分布特征；基于锚固试件拉拔试验，研究了荷载 -位移曲线、失效模式和黏结强度分布规律，分析了锚固长度、锚固角度、钢丝直径和通电腐蚀时间对试件界面黏结强度的影响，采用多元线性回归法得到了锚固试件的极限拔出荷载计算公式。【结果】距黏结界面越近，合金端面的腐蚀深度越大；黏结界面处的腐蚀深度服从正态分布，其均值和标准差均随通电腐蚀时间的增长而逐渐增大；增加锚固长度、锚固角度和钢丝直径均会增大试件的黏结强度；随通电腐蚀时间的增长，试件的平均黏结强度显著降低，最大降幅为 24.98%；极限拔出荷载的计算值与试验值吻合较好。【结论】热铸锚的端头在长期遭受腐蚀介质侵蚀后，其界面黏结强度快速下降，导致热铸锚的承载能力显著降低。本研究成果可为吊索热铸锚的结构参数和防腐设计提供理论依据。
【目的】本文旨在揭示热铸锚端头在服役环境下的腐蚀机制和损伤演化规律，明确热铸锚的结构参数和腐蚀时间对钢丝 /热铸合金界面的黏结性能的影响。【方法】以单丝锚固试件为研究对象，通过通电加速腐蚀试验，结合三维激光扫描方法研究了试件端面的腐蚀形貌和黏结界面的腐蚀深度分布特征；基于锚固试件拉拔试验，研究了荷载 -位移曲线、失效模式和黏结强度分布规律，分析了锚固长度、锚固角度、钢丝直径和通电腐蚀时间对试件界面黏结强度的影响，采用多元线性回归法得到了锚固试件的极限拔出荷载计算公式。【结果】距黏结界面越近，合金端面的腐蚀深度越大；黏结界面处的腐蚀深度服从正态分布，其均值和标准差均随通电腐蚀时间的增长而逐渐增大；增加锚固长度、锚固角度和钢丝直径均会增大试件的黏结强度；随通电腐蚀时间的增长，试件的平均黏结强度显著降低，最大降幅为 24.98%；极限拔出荷载的计算值与试验值吻合较好。【结论】热铸锚的端头在长期遭受腐蚀介质侵蚀后，其界面黏结强度快速下降，导致热铸锚的承载能力显著降低。本研究成果可为吊索热铸锚的结构参数和防腐设计提供理论依据。
2025,22(5):89-102
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250425001
摘要：
【目的】揭示三峡库区库水位周期性变动下库岸边坡土体力学性能及微观结构的劣化机制，为库岸边坡灾害防治提供理论依据。【方法】选取库岸边坡不同高程 （145、155、165、175、180 m）的土体进行宏观力学测试及微观矿物分析，划分消落带劣化区域；并以劣化程度最严重区域土体为研究对象，设计“干燥 -饱水”干湿交替不同次数 （1、2、3、5、8次）的周期性试验模拟库水位升降的干湿交替环境，最后采用宏 -细-微观多尺度结合的分析方法来开展本次研究。【结果】该滑坡消落带土体劣化呈现显著高程分异：［145，155） m区间分形维数增加 3.6%，黏聚力下降 16.7%，为劣化增强区；［155，175］ m区间分形维数减少 5.7%，黏聚力提升 50.0%，属劣化减弱区；175 m以上无劣化。在干湿循环作用下，155 m高程的土体在前 5次循环内抗剪强度衰减28.18%，水土流失度为 4.88%，后续趋于稳定。扫描电子显微镜 （scanning electron microscope，SEM）与核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）测试表明，水分侵入引发土体细颗粒含量增加，大孔隙占比提升。【结论】消落带土体劣化受库水位变动影响：在蓄水初期，冲刷作用导致土体内部出现 “裂隙萌生 -贯通 -崩解”三阶段损伤演化，促使土体由密实向松散多裂隙转化；在蓄水后期，不同高程土体与库水有不同程度接触，使得土体内部发生不同程度的水化学反应，造成土体骨架矿物溶解及黏结物破碎 -胶结。细观孔隙网络重构与颗粒侵蚀破碎协同作用是土体劣化的本质原因。
【目的】揭示三峡库区库水位周期性变动下库岸边坡土体力学性能及微观结构的劣化机制，为库岸边坡灾害防治提供理论依据。【方法】选取库岸边坡不同高程 （145、155、165、175、180 m）的土体进行宏观力学测试及微观矿物分析，划分消落带劣化区域；并以劣化程度最严重区域土体为研究对象，设计“干燥 -饱水”干湿交替不同次数 （1、2、3、5、8次）的周期性试验模拟库水位升降的干湿交替环境，最后采用宏 -细-微观多尺度结合的分析方法来开展本次研究。【结果】该滑坡消落带土体劣化呈现显著高程分异：［145，155） m区间分形维数增加 3.6%，黏聚力下降 16.7%，为劣化增强区；［155，175］ m区间分形维数减少 5.7%，黏聚力提升 50.0%，属劣化减弱区；175 m以上无劣化。在干湿循环作用下，155 m高程的土体在前 5次循环内抗剪强度衰减28.18%，水土流失度为 4.88%，后续趋于稳定。扫描电子显微镜 （scanning electron microscope，SEM）与核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）测试表明，水分侵入引发土体细颗粒含量增加，大孔隙占比提升。【结论】消落带土体劣化受库水位变动影响：在蓄水初期，冲刷作用导致土体内部出现 “裂隙萌生 -贯通 -崩解”三阶段损伤演化，促使土体由密实向松散多裂隙转化；在蓄水后期，不同高程土体与库水有不同程度接触，使得土体内部发生不同程度的水化学反应，造成土体骨架矿物溶解及黏结物破碎 -胶结。细观孔隙网络重构与颗粒侵蚀破碎协同作用是土体劣化的本质原因。
2025,22(5):103-114
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250409002
摘要：
【目的】深入探究养殖取排水沟渠对海湾水动力及泥沙冲淤的影响，为海湾可持续开发提供科学依据。【方法】基于 MIKE 21软件建立丁字湾二维潮流泥沙数值模型，在良好验证的基础上，对比分析丁字湾航道在有无养殖取排水沟渠两种方案下的冲淤演变机制。【结果】丁字湾总体呈航道侵蚀、两侧浅滩淤积的状态；在养殖取排水沟渠的作用下，航道和口门处的侵蚀明显加剧，年最大冲刷深度约增加 0.08 m，航道两侧浅滩淤积程度亦有所加剧，年最大淤积厚度约增加 0.06 m。此外，在养殖取排水沟渠开启后，沟渠口处 （如鲁岛附近潟湖口、麻姑岛两侧 ）出现明显冲刷现象，最大冲刷深度约 1.02 m。【结论】养殖取排水沟渠与丁字湾泥沙冲淤及水动力环境密切相关，在有养殖取排水沟渠的情况下，丁字湾航道 内水流流速明 显增加，断面悬沙浓度和区域泥沙冲淤均发生明显变化。因此，在开展海湾动力泥沙数值模拟时，应尽量保留养殖取排水沟渠，若需概化，须先分析其对海湾动力泥沙的影响程度。
【目的】深入探究养殖取排水沟渠对海湾水动力及泥沙冲淤的影响，为海湾可持续开发提供科学依据。【方法】基于 MIKE 21软件建立丁字湾二维潮流泥沙数值模型，在良好验证的基础上，对比分析丁字湾航道在有无养殖取排水沟渠两种方案下的冲淤演变机制。【结果】丁字湾总体呈航道侵蚀、两侧浅滩淤积的状态；在养殖取排水沟渠的作用下，航道和口门处的侵蚀明显加剧，年最大冲刷深度约增加 0.08 m，航道两侧浅滩淤积程度亦有所加剧，年最大淤积厚度约增加 0.06 m。此外，在养殖取排水沟渠开启后，沟渠口处 （如鲁岛附近潟湖口、麻姑岛两侧 ）出现明显冲刷现象，最大冲刷深度约 1.02 m。【结论】养殖取排水沟渠与丁字湾泥沙冲淤及水动力环境密切相关，在有养殖取排水沟渠的情况下，丁字湾航道 内水流流速明 显增加，断面悬沙浓度和区域泥沙冲淤均发生明显变化。因此，在开展海湾动力泥沙数值模拟时，应尽量保留养殖取排水沟渠，若需概化，须先分析其对海湾动力泥沙的影响程度。
2025,22(5):115-129
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250609001
摘要：
【目的】本文旨在探索客户需求差异化与交通时变下的生鲜冷链中心选择 -路径问题，为不同客户群体的精准服务、配送中心选择及时变路径规划提供决策依据。【方法】以最小化系统总成本 （含车辆、配送中心运营、时间窗惩罚、货损、油耗及碳排放成本 ）为目标，考虑客户画像下不同类别客户的需求、时变速度及载重约束，开发两阶段启发式算法进行仿真试验：第一阶段基于时空距离的启发式选择算法分配客户至配送中心，第二阶段采用遗传算法优化路径。【结果】用户画像驱动的差异化策略显著提升了服务质量，为核心客户群体实现了最优的配送服务。相较于传统遗传算法，本文的两阶段启发式算法的最优成本降低 9.15%；相较于K-means聚类 +遗传算法，最优成本降低 12.61%。同时，时变速度下的方案较固定速度下的方案更能平衡成本与时效，总行驶时间和成本均处于合理区间。【结论】本研究提出的模型与两阶段算法可为生鲜冷链企业差异化配送策略提供决策支持。
【目的】本文旨在探索客户需求差异化与交通时变下的生鲜冷链中心选择 -路径问题，为不同客户群体的精准服务、配送中心选择及时变路径规划提供决策依据。【方法】以最小化系统总成本 （含车辆、配送中心运营、时间窗惩罚、货损、油耗及碳排放成本 ）为目标，考虑客户画像下不同类别客户的需求、时变速度及载重约束，开发两阶段启发式算法进行仿真试验：第一阶段基于时空距离的启发式选择算法分配客户至配送中心，第二阶段采用遗传算法优化路径。【结果】用户画像驱动的差异化策略显著提升了服务质量，为核心客户群体实现了最优的配送服务。相较于传统遗传算法，本文的两阶段启发式算法的最优成本降低 9.15%；相较于K-means聚类 +遗传算法，最优成本降低 12.61%。同时，时变速度下的方案较固定速度下的方案更能平衡成本与时效，总行驶时间和成本均处于合理区间。【结论】本研究提出的模型与两阶段算法可为生鲜冷链企业差异化配送策略提供决策支持。
2025,22(5):130-142
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20241202001
摘要：
【目的】针对信号交叉口停车导致额外的燃油消耗和尾气排放问题，提出一种网联驾驶环境下的车辆轨迹与信号配时协同优化方法。【方法】面向交叉口上游到达车辆，考虑速度、加速度和安全等约束，以所有车辆的燃油消耗总和最小为目标，建立基于分段二次函数的车辆轨迹优化模型；在交叉口控制范围内，以车辆平均行程时间最小为目标，构建基于动态规划的交叉口信号配时优化模型；提出两种优化模型的协同机制，实现车辆轨迹与信号配时的协同优化。【结果】以四相位交叉口为例，应用本文模型进行测试验证，其中轨迹优化模型求解分为两种方案：方案一为极限加速度 （extreme acceleration，EA）方案，加速度设为固定极值，作为基准对照；方案二为轨迹优化模型求解得到的最优轨迹 （optimal trajectory，OT）方案。在试验中，分别结合固定信号配时和动态规划信号配时，对两种方案进行对比。在高饱和度条件下，OT方案下的动态规划方法与EA方案下的固定信号配时相比，平均延误时间减少 7.51%，燃油消耗减少 18.75%，驾驶舒适性指标提高96.55%。【结论】本研究结果可为网联自动驾驶环境下信号交叉口的生态驾驶提供参考依据。
【目的】针对信号交叉口停车导致额外的燃油消耗和尾气排放问题，提出一种网联驾驶环境下的车辆轨迹与信号配时协同优化方法。【方法】面向交叉口上游到达车辆，考虑速度、加速度和安全等约束，以所有车辆的燃油消耗总和最小为目标，建立基于分段二次函数的车辆轨迹优化模型；在交叉口控制范围内，以车辆平均行程时间最小为目标，构建基于动态规划的交叉口信号配时优化模型；提出两种优化模型的协同机制，实现车辆轨迹与信号配时的协同优化。【结果】以四相位交叉口为例，应用本文模型进行测试验证，其中轨迹优化模型求解分为两种方案：方案一为极限加速度 （extreme acceleration，EA）方案，加速度设为固定极值，作为基准对照；方案二为轨迹优化模型求解得到的最优轨迹 （optimal trajectory，OT）方案。在试验中，分别结合固定信号配时和动态规划信号配时，对两种方案进行对比。在高饱和度条件下，OT方案下的动态规划方法与EA方案下的固定信号配时相比，平均延误时间减少 7.51%，燃油消耗减少 18.75%，驾驶舒适性指标提高96.55%。【结论】本研究结果可为网联自动驾驶环境下信号交叉口的生态驾驶提供参考依据。
2025,22(5):143-155,170
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20241218001
摘要：
【目的】探索考虑地铁剩余运力的地铁快递物流选址 -路径问题，进而为不同客运时段下的地铁网络内部的快递物流选址和路径决策提供依据。【方法】以最小化地铁运输成本、换线成本、站点改建成本及超出剩余运力的惩罚成本为目标，考虑剩余运力及节点处理能力等约束，基于机会约束规划方法构建了不确定需求状态下的地铁快递物流选址 -路径模型，设计了改进后的自适应遗传算法，并进行了仿真试验。【结果】长沙市需改建 14个地铁换乘站，以作为中转节点。在客流平峰、客流高峰和夜间时段，中转节点的开放策略与路径方案呈现出不同特征，均能降低成本。地铁在客流平峰时段的运作成本比公路运输的降低了 50.17%；在客流高峰时段，由于中心路段运力不足，且中转节点多为外围地铁站，故其路径的复杂性增加，运作成本比公路运输的降低了 42.29%；在夜间时段，其路径以最短路径为主，运作成本比公路运输的降低了 50.11%。与未考虑剩余运力的模型相比，本文模型在客流平峰、客流高峰时段的超载量分别减少了 62%和59%。【结论】本研究可为不同客运时段下的地铁快递物流在地铁网络内部的选址与路径规划提供可行方案。
【目的】探索考虑地铁剩余运力的地铁快递物流选址 -路径问题，进而为不同客运时段下的地铁网络内部的快递物流选址和路径决策提供依据。【方法】以最小化地铁运输成本、换线成本、站点改建成本及超出剩余运力的惩罚成本为目标，考虑剩余运力及节点处理能力等约束，基于机会约束规划方法构建了不确定需求状态下的地铁快递物流选址 -路径模型，设计了改进后的自适应遗传算法，并进行了仿真试验。【结果】长沙市需改建 14个地铁换乘站，以作为中转节点。在客流平峰、客流高峰和夜间时段，中转节点的开放策略与路径方案呈现出不同特征，均能降低成本。地铁在客流平峰时段的运作成本比公路运输的降低了 50.17%；在客流高峰时段，由于中心路段运力不足，且中转节点多为外围地铁站，故其路径的复杂性增加，运作成本比公路运输的降低了 42.29%；在夜间时段，其路径以最短路径为主，运作成本比公路运输的降低了 50.11%。与未考虑剩余运力的模型相比，本文模型在客流平峰、客流高峰时段的超载量分别减少了 62%和59%。【结论】本研究可为不同客运时段下的地铁快递物流在地铁网络内部的选址与路径规划提供可行方案。
2025,22(5):156-170
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250314002
摘要：
【目的】随着网联自动驾驶技术的不断发展，未来较长一段时间内将呈现网联自动驾驶汽车（connected and autonomous vehicle，CAV）与人工驾驶汽车 （human driven vehicle，HDV）混行的交通环境。由于CAV与HDV的驾驶特性及路径选择行为存在较大差异，加之实际交通需求是随机变化的，为准确预测网络均衡流模式，本文开展人机混驾环境下考虑随机需求的混合交通分配研究。【方法】首先，假定交通需求服从对数正态分布，分析了 CAV和HDV两类用户的路径流量与路段流量分布特征，并基于 BPR（Bureau of Public Roads ）型路段阻抗函数推导了对数正态需求下的路径出行时间预算。然后，假定 CAV和HDV分别基于实际出行时间预算和感知出行时间预算选择路径，针对人机混驾环境，构建了考虑全局需求弹性的基于可靠性的用户均衡与随机用户均衡 （reliability-based user equilibrium and reliability-based stochastic user equilibrium，RUE -RSUE）混合交通分配变分不等式模型，并设计了双层循环算法对模型进行求解。最后，采用Nguyen -Dupuis网络对本文构建的模型与算法进行验证，并分析了 CAV市场渗透率、出行时间可靠度需求及交通需求变异系数对网络均衡流模式的影响。【结果】本文设计的 双层循环算法 能有效求解考虑全局需求弹性的 RUE -RSUE混合交通分配模型；出行时间预算随 CAV市场渗透率的增加而减少，随交通需求变异系数和出行时间可靠度需求的增加而增加，但受 CAV市场渗透率和交通需求波动的影响较显著；交通需求随出行时间可靠度需求的提高而降低，提高 CAV市场渗透率会增加相同敏感度下的交通需求，但出行时间可靠性敏感度对交通需求的影响更为显著。【结论】本研究提出的 RUE -RSUE混合交通分配模型能够刻画需求随机性对 CAV和HDV两类用户路径选择的影响，可为智能网联交通系统的规划与管理提供决策依据。
【目的】随着网联自动驾驶技术的不断发展，未来较长一段时间内将呈现网联自动驾驶汽车（connected and autonomous vehicle，CAV）与人工驾驶汽车 （human driven vehicle，HDV）混行的交通环境。由于CAV与HDV的驾驶特性及路径选择行为存在较大差异，加之实际交通需求是随机变化的，为准确预测网络均衡流模式，本文开展人机混驾环境下考虑随机需求的混合交通分配研究。【方法】首先，假定交通需求服从对数正态分布，分析了 CAV和HDV两类用户的路径流量与路段流量分布特征，并基于 BPR（Bureau of Public Roads ）型路段阻抗函数推导了对数正态需求下的路径出行时间预算。然后，假定 CAV和HDV分别基于实际出行时间预算和感知出行时间预算选择路径，针对人机混驾环境，构建了考虑全局需求弹性的基于可靠性的用户均衡与随机用户均衡 （reliability-based user equilibrium and reliability-based stochastic user equilibrium，RUE -RSUE）混合交通分配变分不等式模型，并设计了双层循环算法对模型进行求解。最后，采用Nguyen -Dupuis网络对本文构建的模型与算法进行验证，并分析了 CAV市场渗透率、出行时间可靠度需求及交通需求变异系数对网络均衡流模式的影响。【结果】本文设计的 双层循环算法 能有效求解考虑全局需求弹性的 RUE -RSUE混合交通分配模型；出行时间预算随 CAV市场渗透率的增加而减少，随交通需求变异系数和出行时间可靠度需求的增加而增加，但受 CAV市场渗透率和交通需求波动的影响较显著；交通需求随出行时间可靠度需求的提高而降低，提高 CAV市场渗透率会增加相同敏感度下的交通需求，但出行时间可靠性敏感度对交通需求的影响更为显著。【结论】本研究提出的 RUE -RSUE混合交通分配模型能够刻画需求随机性对 CAV和HDV两类用户路径选择的影响，可为智能网联交通系统的规划与管理提供决策依据。
2025,22(5):171-182
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250331001
摘要：
【目的】门座起重机是港口物料装卸的核心设备，其臂架及平衡系统设计直接影响整机运行性能与能耗。本文旨在优化臂架及平衡系统铰点位置、杆长及配重质量，从而达到减小吊重垂直落差、降低臂架及平衡系统未平衡力矩波动的目的。【方法】首先，以变幅过程中吊重垂直落差与系统未平衡力矩变化量最小为目标函数，以系统铰点位置、杆长及配重质量为优化设计变量，结合实际工况的边界约束与性能约束，构建臂架及平衡系统的优化数学模型。随后，采用遗传算法并结合 MATLAB 编程对该模型进行优化求解，以获得最优设计参数。最后，构建臂架及平衡系统多体动力学模型，并利用 ADAMS软件对其进行变幅仿真分析。【结果】优化后的吊重垂直落差相比于优化前的减小了 17.65%，臂架及平衡系统未平衡力矩变化量减小了83.26%。吊重垂直落差的仿真数据与理论数据高度吻合，证明了数学模型是可信的。在此基础上，分析了各杆件连接铰点载荷随臂架变幅的变化规律，为后续臂架及平衡系统的详细设计提供了理论依据。【结论】本优化设计显著降低了起重机在变幅过程中的能耗，为港口装卸设备的后续结构设计提供了技术支撑。
【目的】门座起重机是港口物料装卸的核心设备，其臂架及平衡系统设计直接影响整机运行性能与能耗。本文旨在优化臂架及平衡系统铰点位置、杆长及配重质量，从而达到减小吊重垂直落差、降低臂架及平衡系统未平衡力矩波动的目的。【方法】首先，以变幅过程中吊重垂直落差与系统未平衡力矩变化量最小为目标函数，以系统铰点位置、杆长及配重质量为优化设计变量，结合实际工况的边界约束与性能约束，构建臂架及平衡系统的优化数学模型。随后，采用遗传算法并结合 MATLAB 编程对该模型进行优化求解，以获得最优设计参数。最后，构建臂架及平衡系统多体动力学模型，并利用 ADAMS软件对其进行变幅仿真分析。【结果】优化后的吊重垂直落差相比于优化前的减小了 17.65%，臂架及平衡系统未平衡力矩变化量减小了83.26%。吊重垂直落差的仿真数据与理论数据高度吻合，证明了数学模型是可信的。在此基础上，分析了各杆件连接铰点载荷随臂架变幅的变化规律，为后续臂架及平衡系统的详细设计提供了理论依据。【结论】本优化设计显著降低了起重机在变幅过程中的能耗，为港口装卸设备的后续结构设计提供了技术支撑。
2025,22(5):183-194
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20250515001
摘要：
【目的】对比分析无逆流型、排气口两侧布置水平逆流管型、通过机壳两侧中心逆流管与转子基圆相切型、排气口两侧布置从指向同侧排气口边缘到水平指向对侧逆流口的长条形逆流口型罗茨风机的排气流量、轴功率和排气温度，以获得有利于提高罗茨风机性能的逆流口形式。【方法】运用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）2.5D动网格技术对罗茨风机流场进行数值模拟，待流场稳定后提取转子旋转一圈时间内的排气流量、轴功率和排气温度脉动结果，以比较各逆流冷却口对罗茨风机性能的影响。【结果】在排气口两侧沿机壳长度方向布置指向同侧排气口边缘的长条形逆流口，可利用指向排气口的高压逆流气体直接对冲排气口打开时的排气回流，显著降低罗茨风机的排气脉动及排气温度；同时，高压逆流气体可推动转子转动，降低转子轴功率。指向同侧排气口的长条形逆流口型罗茨风机与水平逆流管型罗茨风机相比，排气流量脉动幅度和不均匀度分别降低 69.4%和72.1%，轴功率降低 5.1%，排气温度降低 9.0%。逆流口距离排气口较近以及长条形逆流口与转子叶峰较大的相交面积，可减少高压逆流气体进入机壳的流量，从而降低由逆流造成的内循环流量，其流量与水平逆流管型罗茨风机的基本一致。相同形状、位置的长条形逆流口，当从指向同侧排气口边缘到水平指向对侧逆流口时，罗茨风机的轴功率、排气温度基本相近，但指向同侧排气口边缘的逆流口的罗茨风机排气流量脉动最小。【结论】分布于排气口两侧指向同侧排气口边缘的长条形逆流口型罗茨风机较逆水平流管型罗茨风机具有更低的排气流量脉动、更小的转子轴功率和更低的排气温度，较其他指向角度的相同形状、位置的长条形逆流口型罗茨风机具有更低的排气流量脉动，较好的工程应用价值。
【目的】对比分析无逆流型、排气口两侧布置水平逆流管型、通过机壳两侧中心逆流管与转子基圆相切型、排气口两侧布置从指向同侧排气口边缘到水平指向对侧逆流口的长条形逆流口型罗茨风机的排气流量、轴功率和排气温度，以获得有利于提高罗茨风机性能的逆流口形式。【方法】运用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）2.5D动网格技术对罗茨风机流场进行数值模拟，待流场稳定后提取转子旋转一圈时间内的排气流量、轴功率和排气温度脉动结果，以比较各逆流冷却口对罗茨风机性能的影响。【结果】在排气口两侧沿机壳长度方向布置指向同侧排气口边缘的长条形逆流口，可利用指向排气口的高压逆流气体直接对冲排气口打开时的排气回流，显著降低罗茨风机的排气脉动及排气温度；同时，高压逆流气体可推动转子转动，降低转子轴功率。指向同侧排气口的长条形逆流口型罗茨风机与水平逆流管型罗茨风机相比，排气流量脉动幅度和不均匀度分别降低 69.4%和72.1%，轴功率降低 5.1%，排气温度降低 9.0%。逆流口距离排气口较近以及长条形逆流口与转子叶峰较大的相交面积，可减少高压逆流气体进入机壳的流量，从而降低由逆流造成的内循环流量，其流量与水平逆流管型罗茨风机的基本一致。相同形状、位置的长条形逆流口，当从指向同侧排气口边缘到水平指向对侧逆流口时，罗茨风机的轴功率、排气温度基本相近，但指向同侧排气口边缘的逆流口的罗茨风机排气流量脉动最小。【结论】分布于排气口两侧指向同侧排气口边缘的长条形逆流口型罗茨风机较逆水平流管型罗茨风机具有更低的排气流量脉动、更小的转子轴功率和更低的排气温度，较其他指向角度的相同形状、位置的长条形逆流口型罗茨风机具有更低的排气流量脉动，较好的工程应用价值。
全选反选导出
显示模式：
全选反选导出
显示模式：
2023,20(4):64-75
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221124001
摘要：
【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下，其主要超标污染物为总氮和总磷，通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷，为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程，耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷，重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明：2020年，大通湖流域土壤侵蚀总量为4 804.8 t，平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km2·a)，吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t，对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为：林地、耕地、建设用地；按行政区域划分，茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重；按流域划分，五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源，对于吸附态氮、磷流失较大的区域，可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施，减少土壤流失量，降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。
【目的】大通湖的水质长期处于Ⅲ类及以下，其主要超标污染物为总氮和总磷，通过估算大通湖流域吸附态氮、磷污染负荷，为大通湖地区水污染治理和水环境保护提供科学依据。【方法】该研究采用修正通用土壤侵蚀方程，耦合吸附态氮、磷污染负荷模型估算研究区的吸附态氮、磷污染负荷，重点分析大通湖流域吸附态氮、磷污染的空间分布特征。【结果】模型计算结果表明：2020年，大通湖流域土壤侵蚀总量为4 804.8 t，平均土壤侵蚀模数为5.20 t/(km2·a)，吸附态氮、磷的负荷量分别为4.943、2.098 t，对流域内各土地利用类型按吸附态氮、磷污染负荷模数由大到小排序依次为：林地、耕地、建设用地；按行政区域划分，茅草街、青树嘴、乌嘴乡、明山头和河坝镇吸附态氮、磷污染较为严重；按流域划分，五七运河流域、苏河流域、大新河流域、大通湖西入湖区以及草阳渠片区氮、磷污染负荷较大。【结论】大通湖流域土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，耕地是吸附态氮、磷的主要流失来源，对于吸附态氮、磷流失较大的区域，可以按照源头减量、过程拦截、末端治理的思路进行治理。同时适当调整农业种植结构、改进耕作方式、完善水土保持措施，减少土壤流失量，降低吸附态氮、磷污染物对水体的直接影响。
2023,20(6):109-118
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230524001
摘要：
【目的】为了满足用户对低能耗、轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化需求，搭建了一种“互联网+”轿厢模块化结构变异设计框架。【方法】首先，在B/S架构下，采用Vue技术开发用户自定义设计数据采集前端，获取用户定制化设计需求，并通过Springboot技术开发模块化结构变异设计后端，搭建前后端分离的Web框架，实现前后端数据的双向绑定。其次，在后端引入一种考虑应力约束的高比刚度拓扑优化设计方法，以轿厢结构强度和体积分数为用户自定义约束条件，以轿厢模块化结构刚度最大化为优化目标，采用移动渐进线优化算法为求解器，驱动轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化变异设计。然后，在优化方法中引入Heaviside函数，以保证设计结果具有清晰的几何边界。最后，以某型背包电梯轿厢架为例，在用户自定义界面设定轿厢结构的几何与力学边界参数，开展创新型轻量化轿厢架结构的变异设计，并对其进行有限元仿真分析。【结果】在给定设计需求的前提下，结构变异过程稳定、收敛性强，所设计的结构几何边界清晰；在相同的力学边界条件并满足材料的2倍最小安全系数条件下，所设计的轿厢架结构的质量比原有结构的下降了16.09%，其结构变形满足实际应用需求，其比刚度得到了显著提升，验证了所搭建结构变异设计框架的有效性。【结论】所搭建的设计框架能在保证结构强度的前提下提高结构的比刚度，可有效应用于轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化设计，缩短了轿厢模块化结构的设计周期，丰富了轿厢模块化结构的设计手段。
【目的】为了满足用户对低能耗、轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化需求，搭建了一种“互联网+”轿厢模块化结构变异设计框架。【方法】首先，在B/S架构下，采用Vue技术开发用户自定义设计数据采集前端，获取用户定制化设计需求，并通过Springboot技术开发模块化结构变异设计后端，搭建前后端分离的Web框架，实现前后端数据的双向绑定。其次，在后端引入一种考虑应力约束的高比刚度拓扑优化设计方法，以轿厢结构强度和体积分数为用户自定义约束条件，以轿厢模块化结构刚度最大化为优化目标，采用移动渐进线优化算法为求解器，驱动轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化变异设计。然后，在优化方法中引入Heaviside函数，以保证设计结果具有清晰的几何边界。最后，以某型背包电梯轿厢架为例，在用户自定义界面设定轿厢结构的几何与力学边界参数，开展创新型轻量化轿厢架结构的变异设计，并对其进行有限元仿真分析。【结果】在给定设计需求的前提下，结构变异过程稳定、收敛性强，所设计的结构几何边界清晰；在相同的力学边界条件并满足材料的2倍最小安全系数条件下，所设计的轿厢架结构的质量比原有结构的下降了16.09%，其结构变形满足实际应用需求，其比刚度得到了显著提升，验证了所搭建结构变异设计框架的有效性。【结论】所搭建的设计框架能在保证结构强度的前提下提高结构的比刚度，可有效应用于轻量化电梯轿厢模块化结构的快速定制化设计，缩短了轿厢模块化结构的设计周期，丰富了轿厢模块化结构的设计手段。
2023,20(5):1-24
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231008002
摘要：
地聚物是近年来发展起来的一种新型无机胶凝材料，其不仅实现了工业固废的资源再利用，还减少了能源消耗及温室气体排放，被认为是有潜力替代普通硅酸盐水泥的一种绿色胶凝材料。针对地聚物混凝土的耐久性问题，从耐化学侵蚀性（耐盐和耐酸）、抗碳化性、抗氯离子渗透性以及抗冻性4个方面对比总结了地聚物混凝土和硅酸盐水泥混凝土的耐久性能。研究发现，与硅酸盐水泥混凝土相比，地聚物混凝土有着更优异的耐化学侵蚀性、抗氯离子渗透性以及抗冻性，但有着稍低的抗碳化性能。然而，因地聚物原材料的多样性，各体系地聚物混凝土的微观结构、力学特性及劣化机理有所差异，致使其耐久性也存在较大区别。在环境的侵蚀下，地聚物混凝土的劣化机理主要归因于水化产物的溶解、膨胀性产物的形成、裂缝的产生以及孔隙率的增加。
地聚物是近年来发展起来的一种新型无机胶凝材料，其不仅实现了工业固废的资源再利用，还减少了能源消耗及温室气体排放，被认为是有潜力替代普通硅酸盐水泥的一种绿色胶凝材料。针对地聚物混凝土的耐久性问题，从耐化学侵蚀性（耐盐和耐酸）、抗碳化性、抗氯离子渗透性以及抗冻性4个方面对比总结了地聚物混凝土和硅酸盐水泥混凝土的耐久性能。研究发现，与硅酸盐水泥混凝土相比，地聚物混凝土有着更优异的耐化学侵蚀性、抗氯离子渗透性以及抗冻性，但有着稍低的抗碳化性能。然而，因地聚物原材料的多样性，各体系地聚物混凝土的微观结构、力学特性及劣化机理有所差异，致使其耐久性也存在较大区别。在环境的侵蚀下，地聚物混凝土的劣化机理主要归因于水化产物的溶解、膨胀性产物的形成、裂缝的产生以及孔隙率的增加。
2022,19(3):104-121
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.011
摘要：
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
2022,19(1):73-80
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.009
摘要：
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
2023,20(6):91-99
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220417001
摘要：
【目的】论证公称最大粒径为7 mm的半开级配沥青混合料BK-7的路用性能。【方法】对BK-7混合料的矿料组成进行了设计，并在其纤维掺量为0.4%的情况下，通过谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验确定了SBS改性沥青的用量。同时，对9%、11%、13%三种空隙率的BK-7混合料进行了单轴贯入试验、低温弯曲试验以及浸水马歇尔稳定度试验，并将其与SMA-5、AC-5、OGFC-5沥青混合料的性能进行比较。此外，还对经过酸性溶液浸泡过的空隙率为11%的BK-7混合料进行了飞散和马歇尔试验。【结果】空隙率为9%的BK-7混合料路用性能最好，抗车辙性能最优，且低温抗裂性能和水稳定性能与SMA-5、AC-5沥青混合料的相当；空隙率为11%的BK-7混合料在pH=4的酸雨溶液中浸泡两个周期（“浸泡7 d、自然干燥1 d”为一个周期）后，其马歇尔稳定度与肯塔堡飞散损失仍能满足相应的规范要求。【结论】掺纤维且采用SBS改性沥青的空隙率为9%的BK-7沥青混合料的路用性能具有比较优势，在温度较高的华南地区有一定的工程应用价值。
【目的】论证公称最大粒径为7 mm的半开级配沥青混合料BK-7的路用性能。【方法】对BK-7混合料的矿料组成进行了设计，并在其纤维掺量为0.4%的情况下，通过谢伦堡析漏和肯塔堡飞散试验确定了SBS改性沥青的用量。同时，对9%、11%、13%三种空隙率的BK-7混合料进行了单轴贯入试验、低温弯曲试验以及浸水马歇尔稳定度试验，并将其与SMA-5、AC-5、OGFC-5沥青混合料的性能进行比较。此外，还对经过酸性溶液浸泡过的空隙率为11%的BK-7混合料进行了飞散和马歇尔试验。【结果】空隙率为9%的BK-7混合料路用性能最好，抗车辙性能最优，且低温抗裂性能和水稳定性能与SMA-5、AC-5沥青混合料的相当；空隙率为11%的BK-7混合料在pH=4的酸雨溶液中浸泡两个周期（“浸泡7 d、自然干燥1 d”为一个周期）后，其马歇尔稳定度与肯塔堡飞散损失仍能满足相应的规范要求。【结论】掺纤维且采用SBS改性沥青的空隙率为9%的BK-7沥青混合料的路用性能具有比较优势，在温度较高的华南地区有一定的工程应用价值。
2023,20(5):25-40
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230410001
摘要：
【目的】利用固废设计胶凝材料替代水泥，能够减少能源和资源消耗与环境污染，并实现固废资源化利用。基于碱激发胶凝材料的反应机理及其原材料组分的作用机制，提出一种全固废碱激发胶凝材料设计方法。【方法】设计了组分为电石渣（CCR）、高炉矿渣（GGBS）、粉煤灰（FA）、磷石膏（PG）的CGF+P系列胶凝材料，并利用净浆宏微观试验验证该设计方法。【结果】碱激发剂和高反应活性火山灰质材料对凝结时间影响显著，其含量越高，初凝时间和终凝时间越短；强度受碱激发剂与火山灰质材料的相对含量支配，高反应活性火山灰质材料含量越高早期强度越高，反之亦然。【结论】本文提出的全固废碱激发胶凝材料设计方法包括组分分类方法、组分筛选方法和组分配比设计方法，具有一定的实用价值。
【目的】利用固废设计胶凝材料替代水泥，能够减少能源和资源消耗与环境污染，并实现固废资源化利用。基于碱激发胶凝材料的反应机理及其原材料组分的作用机制，提出一种全固废碱激发胶凝材料设计方法。【方法】设计了组分为电石渣（CCR）、高炉矿渣（GGBS）、粉煤灰（FA）、磷石膏（PG）的CGF+P系列胶凝材料，并利用净浆宏微观试验验证该设计方法。【结果】碱激发剂和高反应活性火山灰质材料对凝结时间影响显著，其含量越高，初凝时间和终凝时间越短；强度受碱激发剂与火山灰质材料的相对含量支配，高反应活性火山灰质材料含量越高早期强度越高，反之亦然。【结论】本文提出的全固废碱激发胶凝材料设计方法包括组分分类方法、组分筛选方法和组分配比设计方法，具有一定的实用价值。
2023,20(3):14-31
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220913001
摘要：
近年来，锂元素资源的大量消耗以及锂资源价格的强劲上涨，导致锂离子电池的应用受到一定限制。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池迎来了大好的发展机遇，引起了诸多研究人员的广泛关注。聚阴离子型化合物具有电压平台高而稳定、结构多样且稳定、Na+扩散速度快等优点，已成为钠离子电池正极材料领域的研究热点。然而，庞大的阴离子基团导致聚阴离子型化合物的电子电导率低，进而影响了其比容量和倍率性能等参数指标。在聚阴离子型材料中研究最多的是磷基聚阴离子型材料。本文综述了磷基聚阴离子型正极材料的研究现状，重点阐述了材料的晶体结构和其电化学性能之间的关系、元素掺杂和取代、碳包覆以及正极材料纳米化的改性策略等。
近年来，锂元素资源的大量消耗以及锂资源价格的强劲上涨，导致锂离子电池的应用受到一定限制。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池迎来了大好的发展机遇，引起了诸多研究人员的广泛关注。聚阴离子型化合物具有电压平台高而稳定、结构多样且稳定、Na+扩散速度快等优点，已成为钠离子电池正极材料领域的研究热点。然而，庞大的阴离子基团导致聚阴离子型化合物的电子电导率低，进而影响了其比容量和倍率性能等参数指标。在聚阴离子型材料中研究最多的是磷基聚阴离子型材料。本文综述了磷基聚阴离子型正极材料的研究现状，重点阐述了材料的晶体结构和其电化学性能之间的关系、元素掺杂和取代、碳包覆以及正极材料纳米化的改性策略等。
2022,19(1):96-104
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.012
摘要：
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
2017(3):29-34
摘要：
为了探究当前主要采用的几种土压力理论的差异性，以黏性水平填土为例，对比分析了3种土压力理论的土压力分布及大小变化规律，并采用有限元方法分析了挡土墙截面的应力分布情况。在水平层分析法求解过程中，提出了一种求解最不利破裂角的方法，即采用插值型求导公式求解主动土压力系数 K 取极大值时的θ值。 研究结果表明，水平层分析法得到的土压力强度在形态上与实测值更为吻合，同时在一些影响挡土墙稳定性的重要参数上更接近实测值的分析结果，表明水平层分析法计算挡土墙主动土压力具有一定的优越性。
为了探究当前主要采用的几种土压力理论的差异性，以黏性水平填土为例，对比分析了3种土压力理论的土压力分布及大小变化规律，并采用有限元方法分析了挡土墙截面的应力分布情况。在水平层分析法求解过程中，提出了一种求解最不利破裂角的方法，即采用插值型求导公式求解主动土压力系数 K 取极大值时的θ值。 研究结果表明，水平层分析法得到的土压力强度在形态上与实测值更为吻合，同时在一些影响挡土墙稳定性的重要参数上更接近实测值的分析结果，表明水平层分析法计算挡土墙主动土压力具有一定的优越性。
2021,18(1):95-101
,DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.012
摘要：
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
2022,19(3):69-77
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.007
摘要：
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
2022,19(1):1-11
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.001
摘要：
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
2021,18(1):7-15
,DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.002
摘要：
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
2023,20(2):10-26
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221214001
摘要：
【目的】阐明复杂装备故障预测内涵，指导装备主动性维修。【方法】对复杂装备故障预测研究内容、国内外研究现状以及方法体系进行调研、归纳和分析，划分并评述现有方法的适用条件和优缺点。【结果】基于知识的故障预测方法可充分利用来自相关领域专家的经验知识，但知识的获取是瓶颈问题；基于模型的故障预测方法可深入理解对象系统本质，但实际复杂装备的精确模型很难构建；数据驱动的故障预测方法依赖于大量数据，而实际应用中一些复杂装备的典型数据的获取代价很大；混合方法能克服单个预测方法的局限性，但有效的模型设计是一个难点。【结论】混合方法能更好地提高预测系统的智能性和预测性能，是复杂装备故障预测的重要发展趋势。
【目的】阐明复杂装备故障预测内涵，指导装备主动性维修。【方法】对复杂装备故障预测研究内容、国内外研究现状以及方法体系进行调研、归纳和分析，划分并评述现有方法的适用条件和优缺点。【结果】基于知识的故障预测方法可充分利用来自相关领域专家的经验知识，但知识的获取是瓶颈问题；基于模型的故障预测方法可深入理解对象系统本质，但实际复杂装备的精确模型很难构建；数据驱动的故障预测方法依赖于大量数据，而实际应用中一些复杂装备的典型数据的获取代价很大；混合方法能克服单个预测方法的局限性，但有效的模型设计是一个难点。【结论】混合方法能更好地提高预测系统的智能性和预测性能，是复杂装备故障预测的重要发展趋势。
2022,19(4):55-63
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672?9331.2022.04.006
摘要：
【目的】探究3D打印矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土（以下简称为打印混凝土）力学性能随龄期的发展规律和其各向异性的特点。【方法】通过力学试验测试打印混凝土在不同养护龄期和沿x、y、z 3个不同加载方向的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度，并利用X?CT扫描仪测试、分析打印混凝土的微观结构，探讨打印地质聚合物混凝土力学性能的变化机理。【结果】打印混凝土3和7 d养护龄期的力学强度分别达28 d的30%和60%以上，打印混凝土具有早强特性，满足混凝土打印建造需求；养护28 d试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度在各加载方向上的差异分别为3.20%~10.40%、1.53%~7.05%和5.10%~24.00%。【结论】打印混凝土强度具有一定的各向异性，其各向异性主要源于在层条堆积过程中打印混凝土内部产生的缺陷数量和缺陷的空间分布。
【目的】探究3D打印矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土（以下简称为打印混凝土）力学性能随龄期的发展规律和其各向异性的特点。【方法】通过力学试验测试打印混凝土在不同养护龄期和沿x、y、z 3个不同加载方向的立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度，并利用X?CT扫描仪测试、分析打印混凝土的微观结构，探讨打印地质聚合物混凝土力学性能的变化机理。【结果】打印混凝土3和7 d养护龄期的力学强度分别达28 d的30%和60%以上，打印混凝土具有早强特性，满足混凝土打印建造需求；养护28 d试件的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗折强度在各加载方向上的差异分别为3.20%~10.40%、1.53%~7.05%和5.10%~24.00%。【结论】打印混凝土强度具有一定的各向异性，其各向异性主要源于在层条堆积过程中打印混凝土内部产生的缺陷数量和缺陷的空间分布。
2024,21(1):59-87
,DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231225001
摘要：
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
2021,18(1):1-6
,DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.001
摘要：
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
2019(1):66-72
摘要：
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
2021,18(1):87-94
,DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.011
摘要：
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
版权信息
- 主管单位 ：湖南省教育厅
- 主办单位 ：长沙理工大学
- 主编 ：郑健龙（院士）
- 执行主编 ：赵冰
- 编辑出版 ：《长沙理工大学学报（自然科学版）》编辑部
- 印刷 ：湖南高速印务有限公司
- 国内发行 ：湖南省邮政报刊发行局
- 国内统一连续出版物号 ：43-1444/N
- 国际刊号 ：1672-9331
- 邮发代号 ：42-304
- 地址 ：长沙市天心区万家丽南路二段960号
- 邮政编码 ：410114
- 电话 ：0731-85258192
- 电子邮箱 ：lgdxxb2010@126.com
友情链接 Links
二维码
长沙理工大学学报（自然科学版） ® 2026 版权所有