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期刊信息/Journal information
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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    非均匀锈蚀钢筋与混凝土的黏结滑移行为

    吴松涛应宗权杜成斌杨帅...
    10401-10410页
    查看更多>>摘要：在近海和海洋环境下,钢筋极易产生锈蚀.锈蚀对于钢筋混凝土间的黏结性能与钢筋混凝土结构的耐久性有着十分不利的影响,是目前工程中十分关心的问题.采用改进后的ABAQUS的Spring2非线性弹簧模型对非均匀锈蚀钢筋与混凝土之间的黏接滑移行为进行模拟,以改善零厚度弹簧引起的钢筋结点处混凝土的应力集中现象.基于收集到的不同箍筋间距的3 2个试件的试验结果,拟合给出了考虑箍筋间距影响的箍筋锈蚀下的黏结强度影响系数.结合非均匀锈蚀钢筋分布模型,基于ABAQUS软件进行钢筋混凝土试件拉拔过程的精细化数值模拟.结果表明:改进后的非线性弹簧模型在计算精度与效率上优于零厚度弹簧模型.箍筋修正系数与箍筋间距近似呈线性关系;考虑箍筋间距影响的黏结滑移模型在拉拔试验的模拟上与有关试验有较好的一致性.韦布尔分布对于钢筋非均匀锈蚀的拟合比起耿贝尔分布更为合理,非均匀锈蚀试件钢筋应力分布有一定程度的波动,应力数值有所减小.箍筋锈蚀会对箍筋的约束作用产生较为严重的影响.

    钢筋混凝土黏结性能非均匀锈蚀数值模拟非线性弹簧

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    考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

    付冬平王迪刘飞禹
    10411-10418页
    查看更多>>摘要：为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13％、19％、25％)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标.试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19％附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势.粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15％～20％,接触面粗糙系数位于16～18时,接触面剪切强度达到峰值.

    残积土混凝土界面直剪粗糙度系数

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    三轴压缩条件下具有层理性页岩的力学性质及声发射演化

    代航宇刘建锋林浩马超...
    10419-10428页
    查看更多>>摘要：为探寻深部不同埋深应力条件下页岩的力学性质和破坏形态,利用MTS 815岩石力学测试系统开展页岩在常规三轴加载下的声发射试验.试验结果表明:60°层理倾角页岩压缩试验中,峰值应力、峰值轴向应变、弹性模量、泊松比与围压大小成正比;莫尔—库仑准则下所使用60°层理页岩的破裂方位角理论值在62°附近,实验值比理论值稍微偏大,整体在62°附近窄幅波动,页岩破裂模式为沿弱面的剪切破坏;页岩试样横向应变系数的改变与膨胀特性有关,10 MPa下,试样体积应变持续增大,岩石体积缩小,60 MPa试样的体积应变达到了-0.31％,岩石体积膨胀.围压越大,试样的膨胀特性越显著;页岩声发射定位点的多少与振铃计数率大小、能率高低具有良好的一致性.围压增加,累计计数和定位点的总量呈减少趋势,最大能率和累计能量随围压增加而减小.

    页岩层理角度破裂方位角力学性质声发射

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    基于有向无环图的通风管道消声设计算法

    徐彦喆刘斌李楠苏想...
    10429-10438页
    查看更多>>摘要：传统的暖通空调(heating,ventilation and air conditioning,HVAC)系统声学设计多依赖于设计人员的经验,重复性工作多,自动化水平低.为实现智能化设计,应用有向无环图、带权有向邻接矩阵、科学计算可视化等方法将通风管道消声系统的声学设计过程系统化.提出一种能够自动计算管道内任意处噪音及特定的房间内噪声值的算法,包括三维模型构建,噪声衰减图生成,声学路径确定,声学单元解算,声学结果可视化等关键环节.实验结果表明:该系统鲁棒性强,计算结果准确,响应快速.所提算法结果与设计人员利用传统方法计算出的结果误差不超过±2％,计算时长均小于0.2 s,常见的中小规模的通风系统计算时间则在0.1 s以内.基于此算法计算得出的噪声值结果能够与三维模型结合,直观展示噪声分布情况,在通风空调系统设计过程中提供参考依据.

    通风管道声学设计算法有向无环图算法实现

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    浅埋超大直径盾构近穿既有高架桩基的影响

    苏稚寅谢家冲王子怡
    10439-10448页
    查看更多>>摘要：上海北横通道工程Ⅷ标段为15.5 m超大直径盾构隧道,区间在出洞后仅54 m即近距离侧穿内环高架,最小覆土埋深比为0.5,距离桥墩桩基最近仅3.9 m.施工过程中既有桩基、地层和盾构穿越表现出显著的相互作用影响.开展了盾构施工影响区范围内的地表沉降和桥墩桩基的位移监测,并基于实测结果对盾构开挖过程的三维精细化数值分析结果进行对比验证.结果表明:数值结果与实测数据吻合良好,均反映了在浅埋超大直径盾构出洞后即穿既有高架桥梁桩基下,在横断面上表现为地表中间沉降,两侧显著隆起的特点,其中部分隆起量在开挖完成后由于卸载恢复;侧穿高架过程中表现出显著的隧-土-桩相互作用:既有桩基对盾构开挖引起的地层变形存在钳制作用,导致沉降槽两侧表现为非对称隆起,地层变形同时也协同带动既有桩基的竖向隆起;在开挖的纵向响应上,沉降区间受到两侧工作井与桩基约束而扩展有限;侧穿引起桩身发生背向隧道最大值超过3 mm的水平侧向屈曲位移,同时在单桩中产生最大达到150 kN的附加轴力.

    盾构隧道桩基穿越既有桥梁自动化监测地表沉降桩土相互作用

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    基于物联网系统与机器学习算法的排水管道堵塞诊断方法

    牛超群姜涛范鹏辉王德贵...
    10449-10456页
    查看更多>>摘要：为了简便有效地诊断城市中普遍存在的排水管道堵塞问题,通过设计管道装置并完成堵塞通水试验并,在线监测水位数据,寻优机器学习算法并以Python代码开发基于最优算法的管道堵塞诊断程序.结果表明:排水管道发生堵塞且流量相同时,堵塞越严重,上游水位线抬升越高;堵塞物距上游监测点越近,上游水位线抬升越高;下游水位几乎只与流量相关.通过机器学习算法比选发现,K-最近邻算法对数据集的分类展现出较高的准确率,经过网格交叉法优化后其诊断准确率在98％左右.可见,该诊断方法能够实现对管道堵塞的快速诊断,可以优化派工调度流程,降低管网运维成本.

    排水管道堵塞试验机器学习算法

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    液滴撞击深池上覆油膜的空腔演化特性

    汪凯迪宋翔郭平措马欣...
    10457-10462页
    查看更多>>摘要：为探究液滴撞击深池上覆油膜特性,通过实验和理论方法研究撞击过程中的空腔演化动力特性,构建了多界面模型.结果表明:液滴-油膜-液池的不相溶特性导致更复杂的空腔演化过程,对于较小的弗劳德数Fr条件下,子液滴的产生原因是向下射流发生Rayleigh-Plateau不稳定性.对于大Fr条件下,撞击后形变液滴收缩导致的Rayleigh-Plateau不稳定性是导致子液滴形成的主要原因;由于不相溶界面上的切应力影响,空腔初始扩展速度随着形变界面数量增加而减小;对于薄液膜,由于未考虑油膜-深池界面形变的界面能,其无量纲空腔深度d'与Fr之间关系不满足经典关系d'～Fr1/4.而对于厚液膜,其撞击过程可被视为水滴撞击油池,实验观测满足经典关系;采用多界面模型求解获得的有效空腔深度 de'与Fr之间关系满足de'～Fr1/4.

    液滴深池油膜空腔演化

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    黄土丘陵山区坝前淤积土固结渗透试验及其预测模型

    郭丽平王红雨王景辉
    10463-10473页
    查看更多>>摘要：为研究宁夏南部山区坝前淤积土非线性渗透特性,以宁夏南部黄土丘陵山区小型水库除险加固中"坝前淤积面加坝"技术为工程背景,通过固结渗透试验获得了50、100、150 cm深度原状淤积土施加25、50、100、200、400、800 kPa压力下的竖向变形量及渗透系数.针对宁夏南部山区水库坝前淤积土的特性,在分析常见非线性渗透模型基础上,利用皮尔逊相关性和灰色关联度分析方法,计算渗透系数与不同形式孔隙比之间的相关性,给出符合本地区坝前淤积土的双对数非线性渗透模型.结果表明:渗透系数与400 kPa固结压力下孔隙比的皮尔逊相关系数和灰色关联系数分别为0.968、0.893,二者相关性显著性较高,而且均高于其他形式孔隙比的相关系数;拟合的双对数非线性渗透模型的决定系数R2在0.93以上,较好反映了宁夏南部山区坝前淤积土渗透特性,弥补了单指数渗透模型预测精度不足和参数复杂的缺陷;建立的固结-渗透系数表达式,为坝前淤积土大变形非线性排水固结研究奠定了基础.

    坝前淤积土大变形非线性渗透模型相关性分析

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    考虑碳排放和时效性的多能源车辆冷链配送问题研究

    莫思敏赵小龙雷宇健
    10474-10483页
    查看更多>>摘要：随着冷链物流的快速发展,燃油冷藏车碳排放日益加剧,但电动冷藏车由于续航里程限制,导致冷链配送时效性差从而影响企业发展.为了在节能减排的同时降低冷链物流企业配送成本,通过构建基于多能源车辆及充电、换电模式选择的冷链路径优化模型,研究多能源车的冷链配送问题和电动冷藏车的充电、换电优化问题,并提出一种改进的自适应大邻域搜索(modified adaptive large neighborhood search,MALNS)算法,设计相关破坏、修复算子来进行有效求解.实验结果表明:该模型不仅可以减少碳排放,还可节约配送成本,实现企业可持续发展;MALNS算法可以更高效率地搜索最优成本.研究成果对冷链物流企业配送具有重要指导意义.

    冷链物流多能源车自适应大邻域搜索算法(ALNS)碳排放时效性充电、换电选择

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    大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

    吴金荣吕国强牛兆旭
    10484-10490页
    查看更多>>摘要：为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备聚酯纤维掺量0.4％和不同橡胶粉替代率(0、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％)的沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt,SMA).基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(semi-circular bending,SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响.结果表明:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能.与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异.当橡胶粉替换率为3％时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据.

    橡胶粉半圆弯曲试验最佳沥青用量低温性能

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