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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    既有建筑围护结构节能改造多目标优化设计

    丁志坤王展
    7269-7277页
    查看更多>>摘要：对既有建筑进行节能改造是减少建筑业能源消耗和碳排放的重要策略之一,提出了 BP神经网络与蒙特卡洛-非支配排序遗传算法(Monte Carlo-non-dominated ranking genetic algorithm,MC-NSGA Ⅲ)相结合的多目标优化方法,对建筑围护结构改造参数进行优化设计.基于DesignBuilder软件进行建筑性能模拟,得到样本数据集;利用BP神经网络学习数据集,建立建筑围护结构与性能指标之间的预测模型,作为各个目标的适应度函数;利用蒙特卡洛方法对交叉概率和变异概率进行不确定性分析,建立MC-NSGA Ⅲ多目标优化模型,得到Pareto最优解集;最后利用理想点法找到围护结构设计参数的最优组合.以科教综合楼为例,验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,提出的方法可在多种改造设计方案中找到一个综合权衡的最优方案,研究结果可为建筑改造规划与设计提供参考.

    建筑改造多目标优化BP神经网络NSGAⅢ蒙特卡洛

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    摩擦摆支座在软弱夹层场地地下结构中的减震效果分析

    许紫刚李淳宇徐长节庄海洋...
    7278-7287页
    查看更多>>摘要：较一般成层场地而言,软弱夹层场地中地下结构抗震与减震问题更为突出.以双层双跨矩形框架地铁车站结构为研究对象,基于有限元软件ABAQUS,建立土-结构体系的静动力耦合有限元分析模型,研究软弱夹层对地铁车站结构的地震响应规律的影响,并对比分析了设置摩擦摆支座的车站结构在均质场地和软弱夹层场地的减震效果.结果表明:软弱夹层穿越地铁车站结构时,结构的整体和中柱的变形以及中柱底部的内力会大幅度增加,且随着夹层厚度增加,结构变形和内力的增加幅度更为明显.在中柱顶部设置摩擦摆支座,中柱的最大位移以及内力值均减小,且软弱夹层场地中摩擦摆支座的减震效果要明显优于一般均质场地,建议在软弱夹层场地地下结构中采用摩擦摆支座进行减震设计.

    摩擦摆支座软弱夹层地铁车站地震响应减震

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    腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

    张旺李冉冉熊清清邹薇...
    7288-7297页
    查看更多>>摘要：为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式.基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测.结果表明:随着腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失.随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面.混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小.长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面.使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,3种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小.

    钢材腐蚀高强钢轴压性能承载力预测

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    植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响

    许英姿汤鸿廖丽萍黄政棋...
    7298-7304页
    查看更多>>摘要：为探究植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响规律,选取南宁市膨胀土地区的膨胀土,掺入狗牙根根系制备不同含根率的试样,进行室内压力板仪试验和变水头渗透试验,采用Van Genuchten-Mualem模型预测不同含根率的膨胀土非饱和渗透系数.结果表明:掺入根系后,膨胀土持水能力减弱,根系掺入增加膨胀土内部大孔隙的比例,含根率越高,大孔隙体积占总孔隙体积比例越大,持水能力相较于纯土下降的幅度越大;饱和状态下,膨胀土渗透系数随含根率增大而增大;非饱和状态下,低吸力阶段(0～25 kPa)的膨胀土渗透性随含根率的增大而增大,随着基质吸力增加到高吸力阶段(200～1 000 kPa),根系优势流效果减弱,含根膨胀土渗透性逐渐趋近低于纯土;细观结果表明根系的掺入使膨胀土内部产生贯通裂缝,是影响膨胀土持水和渗透能力的关键因素.研究进一步揭示了植被根系对膨胀土增渗作用的机理和规律,为综合评价植被防护膨胀土边坡效果提供参考.

    含根率膨胀土土-水特征曲线渗透系数模型预测

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    橡胶-玻璃粉改性透水路面强度和冻融性分析

    梁毅杨卿松林书立周源芳...
    7305-7311页
    查看更多>>摘要：为提高透水混凝土在季冻区的适用性,同时进一步发挥可持续材料的利用价值,采用正交设计探究玻璃-橡胶复掺透水路面的强度和冻融损伤.结果表明,基于轻荷载透水混凝土路面的优质配合比为孔隙率20％、水胶比0.26、橡胶颗粒6％、玻璃粉20％.经过冻融耐久性试验分析多种透水混凝土样本后发现,复合掺杂玻璃粉和橡胶颗粒的透水混凝土较单掺橡胶颗粒及对照组抗冻性分别平均提高了 13.93％和38.82％.改性后的透水混凝土能够通过调整胶凝材料将混凝土透水性能和强度性能结合,满足规范要求的同时达到减轻生态压力和降低生产成本的目标,在道路建设和可持续发展领域具有重要的应用价值.

    透水混凝土橡胶颗粒冻融循环火山灰反应耐久性能

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    寒旱地区混凝土箱形渡槽湿热耦合效应

    高宗德季日臣
    7312-7318页
    查看更多>>摘要：针对冬季渡槽的湿热全耦合效应问题,避免渡槽在冬季输水过程中出现裂缝现象,以寒旱地区引洮工程柳林沟渡槽为工程背景,利用湿热耦合传输理论分析,实测2023年1月5-20日的环境温度、环境湿度及风速,采用Fluent有限元软件建立了不同环境参数的混凝土箱形渡槽温度场、湿度场、湿热耦合场有限元模型,并分析不同工况对冬季渡槽的非耦合和全耦合状态下的变形影响.分析结果表明,渡槽通水时冬季最不利温差为-14.7 ℃,不通水时为-6.3℃;渡槽通水时冬季最不利横向温差为-10.2 ℃,不通水时为-6.2 ℃;在湿度扩散过程中,沿板厚方向湿度由内向外逐渐减小,且吸水速度随时间的增大而减小;在湿热耦合过程中,全耦合场温度值小于非耦合场温度值,湿热全耦合作用的挠度变化值小于湿热非耦合作用下的挠度变化值,湿热耦合作用的拉应力小于湿热非耦合作用下的拉应力值,因此,湿热全耦合作用对渡槽结构变形有利.

    渡槽温度梯度湿度梯度湿热耦合场裂缝

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    迂曲度对盾构隧道管片注浆的影响

    莫浩侯晓萍赵卫全黄勇...
    7319-7326页
    查看更多>>摘要：为了探究浆液扩散路径迂曲度对盾构隧道管片注浆效果的影响,以幂律浆液为对象,建立了考虑扩散路径迂曲度的盾构隧道管片注浆渗透扩散模型;分析了注浆时间、终止注浆压力和注浆速率对浆液扩散半径和管片所受压力的影响.最后,利用MATLAB与COMSOL Multiphysics软件,开发得到考虑扩散路径迂曲度的幂律浆液渗透扩散数值模拟程序,实现了盾构隧道管片注浆效果的可视化.研究结果表明:在其他参数不变时,终止注浆压力增大,则浆液扩散半径和管片所受压力均增大;随着注浆速率的不断增大,浆液扩散半径和管片所受压力先增大后减小.考虑浆液扩散路径迂曲度后,浆液扩散半径和浆液对管片的压力值较不考虑扩散路径迂曲度时减小,且随着终止注浆压力和注浆速率的增大,扩散路径迂曲度对扩散半径和管片所受压力的影响更加明显.

    盾构注浆幂律浆液迂曲度渗透扩散

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    日喀则—吉隆铁路活动断裂特征及其工程影响

    刘道胜李蒙
    7327-7333页
    查看更多>>摘要：日喀则—吉隆铁路位于藏南地区板块碰撞的构造边界带上,跨越定结、岗嘎和佩枯错三条大的第四纪活动裂谷,各裂谷内分布的活动断层对铁路的选线及工程设计具有重要影响.通过对日喀则—吉隆铁路沿线各裂谷内共25条断裂的现场调查测试,查明工程共穿越晚更新世活动断裂10条,其中有全新世活动断裂4条,分别为定结裂谷中的定结、郭家、登么错断裂和佩枯错裂谷中的岗彭庆断裂.对于定结、郭家断裂,可选择其活动性相对较弱的南段以简易工程通过,而对全线全新世活动性最强的登么错断裂,建议以路基形式通过.岗彭庆断裂带因未来地震危险性高,应避免隧道工程穿越该断裂带.

    藏南裂谷现场调查工程影响构造带活动强度

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    超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面尺寸及应力峰值转移机制

    张宝瑾谭忠盛卫鹏赵金鹏...
    7334-7341页
    查看更多>>摘要：在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免地会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏.采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全.依托丽香线哈巴雪山大变形隧道,采用文献调研、数值模拟及现场监测等手段对超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面大小进行研究,分析了中导洞不同断面大小工况下应力释放效果,最终确定中导洞合理断面大小.研究结果表明,超前中导洞断面为正洞断面面积的0.6倍时,应力释放效果较为理想,相比直接开挖正洞,采用合理超前中导洞断面时,正洞拱顶沉降及上、下台阶水平收敛值分别减小28.2％、27.64％和26.71％,且围岩中切向应力峰值向围岩深部转移了约4 m,同时,应力峰值数值有所减小,减小约5.04％.研究成果可为类似大变形隧道工程提供参考与借鉴.

    超大埋深大变形隧道应力释放技术中导洞断面大小

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    超宽公路架桥机优化设计与应用:以贵州省新平河特大桥为例

    韩洪举李建勋郭吉平胡嫚...
    7342-7350页
    查看更多>>摘要：针对在超宽梁架设过程中,由于桥墩的墩顶直径较小,使得前支腿间距过窄,横梁会与架桥机前支腿产生干涉,并且现有架桥机无法满足喂梁和架设要求这一问题,提出了超宽公路架桥机前支腿内收开合的设计方案.通过理论分析,三维建模以及有限元分析的方法,提出了架桥机双前支腿独立运动方案,将架桥机前支腿由传统的纯箱式结构改造为具有主支腿,液压升降支腿,副支腿的新型前支腿结构,通过前支腿的内收可以使架桥机前支腿架设在普通直径的桥墩上;通过前支腿开合结构设计,可以使超宽梁通过前支腿,不造成干涉.成功解决贵州省钢-混桥梁实际施工建设中的技术难点,实现了超宽连续超宽钢主梁的整孔高效架设,并以贵州省都匀—安顺高速公路新平河特大桥铺设为例,进行了有限元分析与现场应力、挠度监测,验证了所提出架桥机的结构安全性能,为超宽公路架桥的应用提供参考.

    桥梁工程超宽新型公路架桥机三维建模公路架桥机超宽梁架设

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