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期刊信息/Journal information
清华大学学报（自然科学版）
清华大学学报（自然科学版）

梁恩忠

月刊

1000-0054

xuebaost@tsinghua.edn.cn

010-62788108,62792976

100084

北京市海淀区清华园清华大学

清华大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Tsinghua University(Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为科学技术综合性学术刊物。反映清华大学自然科学与技术领域基础研究和实验研究方面的科研成果，推动国内外学术交流。主要栏目有工程力学、电机工程、机械工程、能源技术、信息科学、材料科学、基础理论等。主要读者对象是高等学校和科研单位的科研工作者、教师和研究生。
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    预应力碳纤维织物增强混凝土板加固受弯梁设计理论研究

    张国伟黄金涛薛红京秦昌安...
    1617-1626页
    查看更多>>摘要：为提升加固梁的抗弯承载力和施工效率,提出了一种射钉作为连接层的加固方式,为充分发挥加固材料性能,需要对射钉的传力机理和加固梁抗弯承载力进行深入研究,因此,该文开展了基于预应力碳纤维织物增强混凝土(P-TRC)板采用射钉加固混凝土梁的四点弯曲试验;通过平截面假定和截面极限状态分析,提出了 P-TRC板加固梁在不同破坏模式下的受压区高度计算公式;在梁底纵筋屈服后,考虑了射钉弯曲导致的碳纤维织物应变滞后,并由力矩平衡得到不同破坏模式下加固梁的正截面受弯承载力计算公式;此外在考虑预应力碳纤维织物等代和加固梁试验结果的基础上,提出了 P-TRC板加固梁正常使用阶段和塑性阶段的跨中挠度理论计算公式.为验证加固梁的正截面受弯承载力与跨中挠度的计算公式,设计6种工况试验与理论计算,结果表明试验值与计算值较为吻合.该文提出的计算方法在指导实际工程设计时具备一定参考价值.

    加固梁正截面受弯承载力跨中挠度射钉连接

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    基于Bentley的路基支挡智能化设计方法

    汤宏伟耿昕钰陈宏拓谭弘灿...
    1627-1636页
    查看更多>>摘要：为改善路基支挡设计低效、人工布设繁琐的问题,弥补建筑信息模型(building information modeling,BIM)软件中模型携带属性不全的缺陷,该文结合规范归纳了支挡的布置边界条件与流程,研究了模型属性交付的要求,分析了传统设计软件中的痛点,提出了支挡自动布设算法.具体措施:可沿路线逐桩号复核挡墙布置条件,匹配挡墙类型与墙高,并对结果进行分段归并对墙底坡度进行平滑处理;同时,基于Bentley OpenRoads Designer二次开发了支挡设计插件,内置挡墙图集,并实现了路基支挡智能化设计功能.应用表明:该方法可自动生成施工图表以及包含丰富属性信息的3DBIM模型,相关成果完全符合行业标准要求,可应用于施工运维全过程管理.该研究成果在提升设计效率、实现3D可视化与模型信息交付等方面较现有设计方式具有明显优势.

    道路工程支挡设计二次开发BIMOpenRoadsDesigner数字化智能化

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    湿喷混凝土流动性对喷射产尘特性的影响

    郭禛汪澍刘昆华赵佳玮...
    1637-1645页
    查看更多>>摘要：湿喷混凝土作为新Austrian隧道施工方法(new Austrian tunnelling method,NATM)中重要的初期支护方式,施工过程中产生的粉尘、氯等有害物质会严重危害工人健康.截至2023年,许多研究的重点为湿式喷浆技术粉尘来源与降尘措施,而关于湿喷混凝土射流产尘机理仍认识不足,有待深入研究.该文通过改变湿喷混凝土配方中聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer,PCE)的掺量获取不同流动性的混凝土,利用自行搭建的喷射射流多维测试平台进行不同流动性新拌混凝土的流动性实验和喷射实验.结合射流破碎、表面波动等理论,分析湿喷混凝土的射流破碎过程和产尘特性,以探究其产尘机理.该文基于射流状态将射流循环划分为初始期、剧烈期和结束期3个阶段.初始期和结束期未形成稳定射流,剧烈期射流形态变化较小且射流破碎、雾化程度较高,对粉尘浓度的升高起决定性作用;此外,次级破碎阶段平均粉尘浓度与初级破碎阶段相比提高了 138％.该文得到了粉尘浓度最低、粉尘粒径分布最集中的混凝土配比,即水泥、水、细骨料、粗骨料、PCE的质量比为1.000 0∶0.370 0∶1.837 5∶1.562 5∶0.011 5.该研究成果可为湿式喷浆降尘的研究提供借鉴.

    支护技术湿喷混凝土流动性射流破碎产尘特性产尘机理

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    基于视觉跟踪和模式识别的缆机吊运效率分析

    王浩杨启贵刘全赵春菊...
    1646-1657页
    查看更多>>摘要：缆机是拱坝施工中主要的混凝土入仓设备.监测缆机吊运过程并分析其施工效率,对于支撑工程现场调度优化、资源配置和指导施工至关重要.该文提出一种基于视觉跟踪和模式识别的缆机吊运混凝土效率智能分析方法,首先训练YOLO模型作为目标检测器,并引入轨迹片段特征改进DeepSORT算法,实现对缆机吊罐移动轨迹的多目标跟踪;然后基于轨迹数据的时序特征建立缆机吊运混凝土工作状态识别模型,实现从海量轨迹数据中快速准确识别缆机工作状态和计算吊运效率.拱坝工程的实例分析结果表明:该方法实现了高精度完整跟踪吊罐的移动轨迹,MOTA指标和IDF1指标分别高达90.0％和94.8％,准确识别出了缆机的6种工作状态,精准计算出了缆机的浇筑强度等效率指标,具备可靠性和准确性.

    水利工程施工缆机多目标跟踪模式识别目标识别

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    双层自吸式搅拌反应器的流体力学和传质特性

    谢冰琪杨乐乐陈文霆
    1658-1665页
    查看更多>>摘要：自吸式搅拌反应器是一种高效的气液、气液固三相混合设备.目前,对自吸式搅拌反应器的研究和放大主要依赖于经验和实验,仍然需要大量的基础实验数据来指导反应器的放大.该文采用3-D打印技术设计并制造了一种双层自吸桨,用于搅拌反应器中.研究了不同叶轮转速和叶轮浸没深度对临界吸气转速、气含率和气液传质性能的影响.实验结果表明,临界吸气转速随着自吸桨浸没深度的增加而增大;增加自吸桨的转速可以有效提高系统中的气含率和气液界面面积.在1.2L液体条件下,氢气在四氢呋喃中传质系数介于0.08～0.17 s-1之间.此外,还拟合得到了氢气在四氢呋喃中的传质预测方程,用作反应器放大的指导.最后,结合该反应器研究了黄体酮加氢反应的动力学.

    自吸式搅拌反应器流体力学气液传质加氢反应

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    入口压强对离心式压缩机性能影响的数值研究

    黄东洋周文必姜东君潘建雄...
    1666-1676页
    查看更多>>摘要：为探究入口压强小于1个标准大气压时对离心压缩机性能及流动结构的影响,该文以Krain离心式叶轮为研究对象,采用 Spalart-Allmaras(S-A)方程湍流模型的有限体积法求解 Reynolds 时均 Navier-Stokes(Reynolds time-averaged Navier-Stokes,RANS)方程组,得到入口体积流量恒定时入口压强400～101325Pa条件下离心叶轮的性能及内部流场结构.结果表明:随着入口压强减小,Krain叶轮总压比和总等熵效率先缓慢减小再急剧减小;相比于在101 325 Pa压强下,当压强为400 Pa时,Krain叶轮总压比和总等熵效率减小幅度超过10％.入口压强减小使叶轮及无叶扩压器内气体比熵增增加,其中由叶轮出口处反流、无叶扩压器轮盘侧边界层导致的比熵增显著增加.入口压强在1 333～101325 Pa变化时,叶轮及扩压器内流场特征差异性较小,但轮盘侧边界层厚度随压强减小而增加,当入口压强减小至400 Pa时,叶轮出口处反流速度增大、区域扩大,扩压器内轮盘侧边界层厚度显著增加,使流动损失增加.故在负压压缩机初始设计阶段中采用基于正压的一维模型预测性能时,应考虑对性能进行负修正,且修正程度随入口压强减小而增加.

    离心压缩机性能入口压强比熵增速度

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