• 2024年第52卷第5期文章目次
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    • >特约专题: 木竹结构与低碳可持续发展
    • 纤维增强复合材料增强胶合木受弯构件研究综述与展望

      2024, 52(5):655-663. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24028 CSTR:

      摘要 (196) HTML (1435) PDF 919.43 K (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对纤维增强复合材料(FRP)增强胶合木受弯构件研究进行综述,系统梳理了现有增强技术,详细阐述了界面黏结性能、抗弯性能、蠕变性能的影响因素与分析方法。研究表明:FRP增强技术能更有效地利用胶合木受弯构件中木材的强度,提高构件抗弯承载力、控制弯曲变形并改善脆性破坏模式。针对FRP增强胶合木受弯构件在工程应用上的制约因素,提出了在预应力增强技术、长期性能、抗火性能和可靠性方面研究中亟需解决的关键问题。

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    • 层板销合木的界面滑移与木梁受弯性能

      2024, 52(5):664-675. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24029 CSTR:

      摘要 (79) HTML (786) PDF 2.78 M (327) 评论 (0) 收藏

      摘要:层板销合木(简称销合木)是一种由规格材通过销组合而成的新型结构用木材,与胶合木相比具有加工快捷、成本低且更加绿色环保等优点。为研究销合木梁的弯曲性能,设计了8组木梁的四点弯试验,试验参数包括销的种类(木销和竹销)、销间距(70、100和140 mm)和层板的数量(3、4和6层)。此外,为揭示层积材界面销连接抗剪性能对销合木梁受弯性能的贡献,开展了木销和竹销连接销合木推出试验研究。研究结果表明:与木销连接相比,竹销连接的抗滑移刚度更高且延性更好;销合木梁的受弯性能介于无销接叠合木梁和胶合木梁之间,其组合效率为0.11~0.15;随层板数量的增加,梁截面的增高使销合木梁的抗弯性能显著上升;减小销间距对销合木梁的抗弯承载力与刚度均有一定的提升作用。采用欧洲规范5中的γ法预测销合木梁的抗弯刚度时结果偏大,因此认为对销合木梁的抗弯刚度进行计算时须对销连接的滑移刚度进行折减。

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    • 新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

      2024, 52(5):676-683. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24030 CSTR:

      摘要 (93) HTML (1066) PDF 1.67 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点(T8×8-M)的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点(T6×10-M)的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》(T/CECS 1101—2022)提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。

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    • 正交胶合木新型抗剪及抗拉连接耗能特性试验

      2024, 52(5):684-696. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24033 CSTR:

      摘要 (81) HTML (827) PDF 3.08 M (265) 评论 (0) 收藏

      摘要:连接节点是保证木结构抗震性能的重要因素,节点的耗能能力是衡量其是否适用于抗震区的重要指标。提出了适用于正交胶合木(cross laminated timber, CLT)结构的新型耗能抗剪连接节点和新型耗能抗拉连接节点,为研究该类连接节点的破坏模式及力学性能,开展了15组低周往复加载试验。试验结果表明,新型耗能连接节点试件延性系数(D)均大于9.0,满足欧洲规范Eurocode 8中对高延性节点D >6的要求,属于高延性范围;新型耗能连接节点工作阶段强度退化系数均低于20%,具备工程适用性;新型耗能连接节点工作阶段等效黏滞阻尼系数为12%~22%,普通商用连接节点等效黏滞阻尼系数为2.5%~15.8%,两类新型耗能连接节点具有较好的耗能能力。

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    • 新型耗能连接正交胶合木剪力墙抗侧力性能试验

      2024, 52(5):697-706. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24031 CSTR:

      摘要 (85) HTML (1376) PDF 2.70 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进行对比试验,获取并分析了剪力墙的破坏过程、力学性能参数及各项因素对抗侧力性能的影响规律。结果表明:新型耗能连接正交胶合木剪力墙在侧向力下的损伤主要集中在耗能连接的软钢耗能段屈服断裂与耗能橡胶脱胶破坏,墙体板材与自攻螺钉未见损伤;增大顶部竖向荷载可有效提升墙体的抗侧力性能,而增大高宽比主要可增加墙体的变形能力与延性;与普通金属连接墙体相比,耗能连接墙体的最大承载力相近,但延性提升26%,耗能能力提升38%,最大层间位移角可达1/23,且在原位替换耗能连接修复的墙体与原墙体的抗侧力性能相近,表明新型耗能连接正交胶合木剪力墙具有较好抗震性能,可实现强震后连接可更换、结构可修复的设计目标。

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    • 考虑螺栓布置的胶合木螺栓—钢插板连接抗拉性能

      2024, 52(5):707-716. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.24032 CSTR:

      摘要 (109) HTML (1395) PDF 3.28 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:多螺栓—钢插板连接是应用较为广泛的胶合木结构节点连接方式。依据螺栓数目、排列方式、螺栓直径、木材厚度4个影响因素将试件分为了12组(每组6个)进行受拉试验,得到了各试件的破坏模式以及初始刚度、屈服荷载、峰值荷载和延性系数等参数,试验结果表明在木材厚度和螺栓直径相同的条件下,破坏现象随着螺栓数量增加,破坏模式的变化规律比较相近,木材的左右侧面产生不同程度的劈裂裂缝,裂缝从顶部延伸至最后一行螺栓以下。对比力学性能,随着螺栓数量的增加,试件的初始刚度、屈服荷载和峰值荷载均增加,而延性会发生减小。最后以螺栓直径与数量为自变量对多螺栓—钢插板连接节点初始刚度和峰值荷载的公式进行了拟合,结果与试验数据有良好的一致性。

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    • >土木工程与建筑学
    • 板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

      2024, 52(5):717-725. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22404 CSTR:

      摘要 (89) HTML (36) PDF 1.51 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s-1~45 m·s-1,风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。

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    • 考虑大气腐蚀影响的钢结构剩余抗震性能研究进展

      2024, 52(5):726-737. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23155 CSTR:

      摘要 (88) HTML (51) PDF 999.64 K (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:对考虑大气腐蚀影响的钢结构剩余抗震性能的现有研究进行综述,首先探讨了钢在大气环境下腐蚀程度随时间的变化规律,其次从材料、构件、结构体系3个层次梳理了腐蚀对钢结构抗震性能影响的研究现状,最后针对该领域当前研究的不足进行了详细评述。该领域下一步重点研究方向应包括腐蚀预测新方法、考虑蚀坑分布随机性的建模方法、焊缝腐蚀与焊缝超低周疲劳的交叉学科研究、适合腐蚀结构地震易损性分析的高效建模方法。

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    • 风机荷载作用下频率比对砂土动力响应的影响

      2024, 52(5):738-748. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23213 CSTR:

      摘要 (89) HTML (52) PDF 3.51 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:海上风机在运行过程中风荷载与波浪荷载频率耦合作用对土体动力特性的影响不容忽略,为了探究这种影响,采用多向循环动单剪系统(VDDCSS)对砂土进行了一系列试验研究,分析了双向剪切频率比fr对砂土动应变、动孔压比以及动强度的影响。试验结果表明:剪应变发展受双向频率耦合及应力组合效应的影响。循环应力比(CSR)为0.15时,双向频率耦合效应大于应力组合作用;随着应力水平的增加(CSR = 0.20或0.25),频率耦合效应和应力组合作用均得到了加强。在低应力水平时,破坏试样的孔压曲线呈“上凹型”且频率比对试样孔压发展影响不大。而随着应力水平增加(CSR = 0.20或0.25),孔压最终值umax随之增大。除fr = 1.00与10.00对应试样外,土体动强度随frCSR值增大而减少。fr= 5.00 对应试样应变大、孔压值高、强度低的原因与此比值下土体受双向频率耦合与应力组合的叠加效果增强有关。

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    • 绝热边界作用下人工冻结温度场解析解

      2024, 52(5):749-758. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22320 CSTR:

      摘要 (105) HTML (36) PDF 1.98 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:隧道地下工程采用冻结法施工时经常遇到地连墙等构筑物影响冻土帷幕发展的问题,给冻结方案设计和封水效果评估带来困难,危及后续开挖作业安全。为探明地连墙等绝热边界作用下冻结温度场的分布状态,掌握冻结壁局部受限时的发展规律,建立了半无限平面内包含直线绝热边界的温度场数学模型。通过热势函数叠加结合镜像法求解了单根、2根以及3根冻结管的温度场解析解,并采用数值模拟验证了其准确性和适用性。结果表明:解析解与稳态数值解吻合较好,与瞬态数值解的误差随冻结时间延长而减小,冻结第50天3种模型的误差分别为0.39℃、0.17℃和0.06℃,均能控制在0.5℃以内;等温线在绝热边界处与边界垂直,只存在平行于边界的热流而没有法向热流,绝热边界对于其与冻结管之间区域的温度降低更加有利;随着绝热边界与冻结管距离d的增加,对冷量传递的阻断作用降低,冻结模型逐渐向无限大平面模型转化,实际工程应根据冻结壁设计厚度,合理匹配管间距l和边界距离d的取值。

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    • 长螺杆加强型胶合木梁柱节点力学性能

      2024, 52(5):759-767. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22308 CSTR:

      摘要 (72) HTML (34) PDF 1.90 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:胶合木梁柱螺栓钢填板节点由于抗弯刚度较低,在结构设计中通常被视为铰接。提出了一种长螺杆加强型胶合木梁柱节点,为无支撑或剪力墙的中高层木结构体系中提供较好的刚性连接。设计并加工了3组不同长螺杆直径的节点试件,通过单调加载和往复加载试验探究了节点的抗弯刚度、抗弯承载力、破坏模式及耗能性能。通过 ABAQUS 有限元软件建立了节点力学模型,模拟结果与试验结果较为吻合,并基于该模型开展了参数分析。结果表明:该节点具有较高的抗弯刚度与抗弯承载力,经过合理构造后节点损伤主要集中在长螺杆,而长螺杆在破坏后易于更换,可提高节点韧性与使用寿命。参数分析结果表明,转动刚度与长螺杆直径及力臂呈正相关。基于试验与模拟的结果,提出了该类节点抗弯刚度及抗弯承载力的计算方法,为其在实际工程中的设计与应用提供参考。

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    • >交通运输工程
    • 模拟温压实的常温再生混合料二次成型温度研究

      2024, 52(5):768-777. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22346 CSTR:

      摘要 (93) HTML (34) PDF 2.04 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使室内常温再生沥青混合料设计真实反映现场实际工况,结合4条高速常温再生实体工程,实测了上覆热拌沥青混合料(HMA)施工过程中常温再生层中不同深度处的温度,分析了不同常温再生层厚度、不同上覆HMA厚度以及不同气候施工对常温再生层温度场的影响,建立了常温再生层不同深度处的温度预估方程;同时测试了不同施工大气温度下常温再生层芯样及室内试件的体积参数和力学性能。结果表明:上覆HMA摊铺过程中,再生层内部温度变化受施工环境影响较大;施工大气温度以及室内二次成型温度对常温再生混合料空隙率、抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功影响显著,施工大气温度为30℃左右时,相比于0℃左右,空隙率降低约25%,抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功分别至少提升45%、66%、77%;室内二次击实温度为80℃时,相比于40℃,空隙率降低约20%,抗弯拉强度、抗剪强度及断裂功分别至少提升42%、35%、80%;室内常温再生混合料设计时,应考虑二次成型温度的影响,以模拟现场再生层因内部温度变化而对混合料性能产生的影响。

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    • 考虑投入产出的常规公交调度绩效回溯性动态评价

      2024, 52(5):778-787. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22481 CSTR:

      摘要 (100) HTML (31) PDF 1.57 M (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:实时调度因其灵活性在公交运营组织中发挥着重要决策作用。现行调度(员)绩效评价虽然能够考核行车计划执行情况,却忽略了在乘客体验和企业投入产出层面对调度效果考查,也不支持回溯过往调度实施效果。为使调度员能够精准提升调度技能和绩效、解决调度决策滞后造成的运能浪费等问题并提高乘客满意度,从投入产出及回溯性动态评价2个维度提出基于三阶段Super-SBM(super-efficiency slack-based measurement)模型的常规公交调度绩效评价方法,考虑路况及客流对调度效果的影响,在现行指标基础上从乘客角度增加运营速度、候车时间变化率及满载率标准差3项产出指标,构建评价体系。对2条上海公交线路的实际调度进行回溯性评价,验证了本文评价方法能准确区分调度效果差异。结果表明,高峰时段灵活的调度策略比在平峰能产生更明显的效益,且调度策略在不同时空场景呈现差异化适用性。通过回溯分析历史调度记录的绩效,一方面可以针对各场景为调度员提供调度决策支持,另一方面可为基于机器学习的公交实时调度策略生成技术挑选合适的学习样本,从而提升常规公交运营组织效率。

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    • >环境科学与工程
    • 饮水系统中抗生素抗性基因赋存特征及健康风险评估

      2024, 52(5):788-795. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22339 CSTR:

      摘要 (130) HTML (35) PDF 763.70 K (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几年抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新型污染物在世界各地的水体、土壤中被频繁检出,其在环境中大量扩散和增殖十分容易导致微生物获得抗生素抗性,对人体健康产生潜在威胁。结合国内外文献报道数据,介绍了ARGs在城市饮水系统中污染现状,描述了其赋存特征,发现在国内外城市饮水系统中ARGs的数量不容小觑,数量最高可达1.38×105 copies·ml-1。其次对城市饮水系统中常用工艺对ARGs的赋存与传播影响因素进行了总结,发现城市常用水处理工艺对ARGs的灭杀效果差,甚至对其富集和繁殖往往起着促进作用;在不同的环境影响因素中,微生物群落结构是影响ARGs的主要驱动力,其次是重金属。最后提出ARGs对人体可能造成的健康威胁以及现有健康风险评估方法的局限性,并对未来ARGs的研究进行了展望。

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    • 页岩油气开采对地下水污染研究现状与动向

      2024, 52(5):796-804. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22333 CSTR:

      摘要 (184) HTML (61) PDF 972.40 K (380) 评论 (0) 收藏

      摘要:页岩油和页岩气开采过程产生的大量废料,如果不经过处理,将对地下水造成污染。首先,介绍了页岩油气的分布和赋存机理,以及地面干馏、水平钻井和水力压裂等开采技术;然后,阐述了页岩油气在现场准备、钻井压裂、采油采气等不同开采环节中的主要污染源;进而讨论了页岩油气开采中主要的地下水污染物,分别是有机污染物、重金属和放射性物质,同时阐述了其带来的地下水污染长期性、隐蔽性和差异性的特点;最后,从技术改进和废料处理等方面对页岩油气开采对地下水污染的防治手段进行了展望。

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    • >机械、车辆与能源工程
    • 微小流量旋转直驱伺服阀传控特性分析与优化

      2024, 52(5):805-814. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22334 CSTR:

      摘要 (79) HTML (41) PDF 1.58 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机、战术弹、支线民航等小型飞行器航空发动机燃油计量系统与推力矢量系统微小流量的伺服控制需求,就旋转直驱伺服阀偏心球副传动接口与非全周节流阀口等关键结构进行了尺寸约束设计分析,并就节流阀口宽度、球副偏心距以及驱动电机转动惯量等重要参数进行了优化分析,给出了伺服阀结构设计的优化区间。在此基础上,研究提出了电机转角与电流双闭环控制方法,幅频响应实测结果与理论分析较为一致,200 Hz以上高频响应满足实际需求,且双闭环控制方法大幅降低了伺服阀响应超调并提升了稳定性。

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    • 稀燃条件下甲烷-空气预混射流的着火特性

      2024, 52(5):815-821. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22282 CSTR:

      摘要 (87) HTML (37) PDF 1.47 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于可控热氛围燃烧试验系统,探究射流当量比、射流速率和协流速率对甲烷-空气预混射流着火特性的影响。根据试验规律对天然气发动机稀薄燃烧的控制策略提出优化建议,以减少失火现象的发生。结果表明:随着协流温度的升高,甲烷-空气预混射流的稀燃极限降低而富燃极限升高,符合大多数碳氢燃料预混合气的着火界限分布规律。不同的射流速率和协流速率下均存在临界当量比,当低于临界当量比时,着火温度随射流当量比的升高而显著降低,当高于临界当量比时,着火温度趋于稳定。在较低的射流当量比工况(0.20 ~ 0.62)下,提高射流速率可以降低着火温度从而优化着火性能。

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    • >电子、计算机、控制与系统
    • 基于注意力机制语义增强的文档级关系抽取

      2024, 52(5):822-828. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22503 CSTR:

      摘要 (160) HTML (41) PDF 707.90 K (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:文档级关系抽取旨在从文档中抽取出多个实体对之间的关系,具有较高的复杂性。针对文档级关系抽取中的多实体、关系相关性、关系分布不平衡等问题,提出了一种基于注意力机制(Attention)语义增强的文档级关系抽取方法,能够实现实体对之间关系的推理。具体来说,首先在数据编码模块改进编码策略,引入更多实体信息,通过编码网络捕获文档的语义特征,获得实体对矩阵;然后,设计了一个基于Attention门控机制的U-Net网络,对实体对矩阵进行局部信息捕获和全局信息汇总,实现语义增强;最后,使用自适应焦点损失函数缓解关系分布不平衡的问题。在4个公开的文档级关系抽取数据集(DocRED、CDR、GDA和DWIE)上评估了Att-DocuNet模型并取得了良好的实验结果。

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