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期刊信息/Journal information
同济大学学报（自然科学版）
同济大学
同济大学学报（自然科学版）

同济大学

李杰

月刊

0253-374X

zrxb@tongji.edu.cn

021-65982344

200092

上海四平路1239号

同济大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Tongji University(Natural Science)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>> 《同济大学学报（自然科学版）》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊，主要刊登国内外土木建筑、交通运输、环境、海洋、测量、材料、机电、计算机、通信等学科的创新研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一，并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。 本刊2002年入选“中国期刊方阵双百期刊”；2003年荣获“第二届国家期刊奖百种重点科技期刊”；2004年荣获“教育部优秀科技期刊一等奖”；2005年荣获“第三届国家期刊奖百种重点科技期刊”；2006年被评为“首届中国高校精品科技期刊”；2007年入选“第六届中国百种杰出学术期刊”；2008年被评为“第二届中国高校精品科技期刊”，入选“2008年中国300种精品科技期刊”；2009年荣获“第四届华东地区优秀期刊奖”；2010年被评为“第三届中国高校精品科技期刊”，入选“2010年中国百种杰出学术期刊”；2011年入选“2011年中国百种杰出学术期刊”，入选“2011年中国300种精品科技期刊”。 《同济大学学报（自然科学版）》诚邀国内外新老作者积极向本刊投稿，诚邀国内外专家学者为本刊审稿，诚邀国内外新老读者浏览阅读本刊，诚邀关心本刊的各界人士积极为本刊提出创新发展建议。
正式出版
收录年代

    面向地下工程的数字孪生成熟度分级与评价模型研究与应用

    李涛李晓军徐博洪强...
    1813-1822页
    查看更多>>摘要：针对地下工程数字孪生成熟度评价主观性问题，提出一种成熟度定量分级与评价模型。首先分析了数字孪生成熟度分级方法，提出了描述、映射、预测、控制与融合五级地下工程数字孪生成熟度分级。其次，建立了成熟度评价因子体系，基于决策试行与评价实验室法(DEMATEL)量化评价因子网络关系，提出了一种考虑标度一致性的网络分析法(ANP)模型构造与判断矩阵生成方法，并考虑了成熟度分级阈值限制，获得各因子的局部与全局权重。最后，结合某地下工程数字孪生实践验证了DEMATEL-ANP成熟度评价模型的可行性与有效性。

    地下工程数字孪生成熟度分级成熟度评价智能建造

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    矩形管片隧道纵向等效抗弯刚度与抗弯性能研究

    刘颖彬廖少明李志义钟铧炜...
    1823-1833页
    查看更多>>摘要：基于等效连续化模型，推导了矩形管片隧道在任意压弯组合状态下的纵向等效抗弯刚度计算方法，并针对矩形管片隧道的特点，对4种不同中性轴位置的等效抗弯刚度计算方法分别进行了讨论。在此基础上，进一步分析了压弯比、宽厚比、螺栓个数以及截面形状等关键设计参数对抗弯刚度的影响，并给出了4种中性轴位置转变对应的临界压弯比。研究结果表明:隧道纵向抗弯刚度有效率随着压弯比、螺栓的个数以及环宽厚比的增大而增大，而随着截面宽厚比和宽高比的增大而减小。中性轴的位置不仅仅与截面的尺寸以及材料属性相关，还与压弯比的大小有关。临界压弯比随着截面宽厚比的增大而减小，且对截面形状变化表现敏感。上述结论对于矩形管片的优化选型及设计计算具有重要理论参考价值。

    矩形盾构隧道等效连续化模型等效抗弯刚度纵向抗弯性能

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    3D打印纤维再生细骨料混凝土孔隙结构与力学性能

    韩女肖建庄吕振源陈卫华...
    1834-1842页
    查看更多>>摘要：3D打印纤维再生混凝土宏观力学性呈现显著的各向异性特征，与细观孔隙结构和层间界面区域存在密切相关。基于计算机断层扫描(CT)可视化分析3D打印混凝土试样可见，3D打印再生混凝土试样内孔隙呈椭球形定向分布。3D打印再生混凝土内孔隙平均紧密度显著低于浇筑试样，聚乙烯(PE)纤维和玄武岩纤维的掺入导致了紧密度均值的降低。同时，3D打印再生混凝土试样中孔隙长轴与Z轴在60°～90°夹角的孔隙占比高达58。0%，远高于相同配合比的浇筑试样。纤维的掺入也对3D打印再生混凝土内部孔隙方向趋势产生了影响，PE纤维3D打印再生混凝土试样内垂直于Z轴的孔隙占比有所提高，玄武岩纤维试样内所占比例则有所降低。

    3D打印混凝土纤维再生混凝土孔隙结构各向异性特征

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    混凝土漂浮结构的设计简介及其可持续性提升建议

    肖建庄周子晗夏冰胡晓龙...
    1843-1853页
    查看更多>>摘要：气候变化与城镇化进程使得各国土地资源日渐紧缺，漂浮结构为向海图强和城镇绿色发展提供了新思路。整理了混凝土漂浮结构在城镇民用建筑、可再生能源设施与交通设施领域的应用现状，阐明漂浮结构具有拓展用地空间、缩短施工时间、减少建设成本并降低环境影响的综合效益。同时，总结了漂浮结构传统设计模式下的技术要点:运动与受力分析;安全性校验;模块化设计。在总体评估的基础上提出了从结构再利用、材料再循环和组合混凝土衍生漂浮结构设计三个层面提升漂浮结构的可持续性，建议推广再生混凝土、海水海砂混凝土与组合混凝土衍生结构在漂浮结构中的应用。

    漂浮结构再生混凝土海水海砂混凝土组合混凝土衍生结构可持续性

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    基于田口法的隧道围岩蓄热系统性能优化及工程应用

    张瑶夏才初周舒威张建新...
    1854-1861页
    查看更多>>摘要：不稳定可再生能源的大规模存储具有很大发展潜力。为此，提出隧道围岩蓄热型热泵系统并建立三维隧道围岩蓄热换热器耦合传热模型，同时，基于田口试验设计，提出了隧道围岩热泵系统蓄热性能优化方法，并应用于Stuttgart-Fasanenhof 能源隧道工程。在用现场热响应试验数据验证模型合理性的基础上，蓄热隧道的蓄热性能模拟结果表明，隧道围岩蓄热型热泵系统储热效能优于传统垂直钻孔埋管蓄热系统，且不需要高的前期钻孔成本和占地面积。建立4因子3水平下的L10(34)田口试验正交表，利用Minitab数据统计分析软件进行信噪比和方差分析，得出最优控制参数组合及各参数贡献率。工程应用结果表明:蓄热与取热温差的贡献率最高，依次为运行蓄取比、围岩初始温度、围岩导热系数;最优参数组合为围岩初始温度18℃，围岩导热系数1。5 W·m-1·K-1，蓄取比1:2，蓄热与取热温差45℃。研究成果可为隧道围岩蓄热性能优化提供理论方法及技术支持。

    隧道围岩蓄热型热泵系统田口方法运行优化蓄热性能

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    城市供水管网抗震功能评估与指标对比

    钟紫蓝韦杰缪惠全侯本伟...
    1862-1873页
    查看更多>>摘要：为了对城市供水管网抗震功能作出合理评估，从居民日常生活和城市火场消防两个角度，建立了城市供水管网抗震功能评估方法。该方法首先根据设定的场地峰值加速度并基于管线的地震易损性模型和用户节点的火灾风险模型生成供水管网地震灾害物理破坏情景，然后据此修改供水管网水力模型并利用压力驱动的节点配水量模型进行管网水力平差，最后根据水力平差结果进行了供水管网震后生活需水功能评估和消防需水功能评估，探讨了消防需水对生活需水的影响;同时，揭示了不同峰值地面加速度作用下服务性指标与可靠度指标之间的关系。研究结果表明:在相同峰值地面加速度作用下，基于服务性指标的评估数值均要大于基于可靠度指标的评估数值。在较小峰值地面加速度(0。2 g、0。25 g)作用下，震后生活需水和消防需水均可同时得到满足，消防需水对生活需水影响不大;在较大峰值地面加速度(0。40 g、0。45 g)作用下，由于管网破坏比较严重，震后生活需水和消防需水均不能得到较好的满足，消防需水对生活需水影响也不大;而在中等峰值地面加速度(0。30 g、0。35 g)作用下，消防需水对生活需水有较大影响，约7%左右。

    生命线系统供水管网震后功能震后火灾MonteCarlo模拟

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    人偶驱动机制对虚拟候机楼寻路实验结果的影响

    孙澄宇邹明妍李舒阳
    1874-1882页
    查看更多>>摘要：为提高机场候机楼内旅客寻路效率研究中，被广泛采用的虚拟寻路实验的结果准确性，通过13 712人次，分5组进行的周边人偶的虚拟对照实验，研究了随机生成机制与真实轨迹变换机制及两者混合应用对实验结果的影响。研究表明，就决策时间而言，无人环境与完全由真实轨迹变换机制驱动的周边人偶有明显差异，而与完全由随机生成机制驱动的人偶比较则未有显著差异。并且随着两种驱动机制中随机生成机制比例的提高，差异逐渐消除。此外，在寻路成功率、绕路系数上，两种机制相较于无人环境均没有显著差异。因此，是否选择恰当的驱动机制会影响到关乎决策时间的虚拟实验的准确性。

    寻路虚拟实验机场人群对照试验

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    上海14种园林树种根系结构与锚固力的相关性研究

    张德顺陈一家张振奉树成...
    1883-1891页
    查看更多>>摘要：全球气候变化引发的灾害性风暴潮和台风事件发生频度和成灾强度有不断上升的趋势，这对城市园林树木的抗风性提出了更高的要求，增强根系锚固力是提升树种抗风的重要环节。研究筛选了14种上海园林树种开展静态拉力荷载实验，比较不同树种锚固力差异，结合"完全挖掘法"采集的14种树种根系结构数据，运用相关分析和多元逐步回归分析探究了根系结构与锚固力的定量关系。实验结果为:14种树种根系锚固力排序为:细叶青冈>水紫树>三角枫>天竺桂>北美枫香>枫香>日本黄栌>豆梨>女贞>榉树>纳塔栎>乌桕>南京椴>东方杉;相关性分析筛选出11项与根系锚固力显著相关的指标，且均为正相关关系，P值由大到小依次是:直径1 500 mm范围内树根平面投影面积占比R1500、直径1 000 mm范围内树根平面投影面积占比R1 000、直径500 mm范围内树根平面投影面积占比R500、树根质量Mr、主要水平根数目Nh、主要斜出根数目No、根幅Sr、水平根垂直投影面积占比Rh、斜出根根垂直投影面积占比Ro、主要垂下根数目Nd、地径Dg;发现描述根系水平向特征的指标对根系锚固力的影响大于描述根系纵向生长的指标;多元逐步回归分析得到 Mr、Nh和 R500 与 Fmax的回归模型为:Fmax=-3。620+0。699Mr+0。589Nh+0。356R500。该研究得到了树木根系锚固力排序，发现根系的水平投影指标与根重对锚固力影响显著，研究结果为丰富华东地区园林树种抗风性评价数据库、优化抗风性园林树木的选择与管理养护提供了理论支持。

    园林树种根系锚固力根系结构

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    面向自动化检测的水泥混凝土道面损坏状况评价方法

    袁捷李一凡汪恒
    1892-1898页
    查看更多>>摘要：针对现有道面评价方法不能完全适用于自动化检测技术的问题，对目前机场道面自动化检测特征进行了分析，重新划分了水泥混凝土道面病害类型。根据我国32个机场的道面损坏数据统计结果，对现行道面评价规范中各病害的扣分值进行加权合并，确定了新病害类型的扣分值，在此基础上形成了机场水泥混凝土道面表观破损、隐蔽病害和综合损坏状况评价指标，并通过与道面状况指数(PCI)的对比分析和指标值分布特征确定了各指标的等级阈值。锡林浩特机场跑道区块道面损坏状况人工巡检和自动化检测结果评价指标对比表明，新构建的水泥混凝土道面损坏状况评价方法所得安全等级与PCI的评价等级一致。

    水泥混凝土道面自动化检测道面损坏状况评价方法

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    基于惯性传感数据概率密度分布演化特征的分心驾驶状态辨识

    余荣杰张雪晨何阳吴晓...
    1899-1908页
    查看更多>>摘要：不良驾驶行为是道路交通事故的主要致因，近三分之一的事故由分心驾驶引发，辨识分心驾驶状态可有效提升行车安全。然而，当前的分心辨识方法依赖于多源融合感知数据，无法应用于大规模的现存车辆。提出了一种基于泛在惯性测量单元(IMU)数据的两阶段分心辨识方法:第一阶段采用概率密度分布演化，以实现在驾驶行为与行驶工况强耦合情况下的分心状态表征;第二阶段则利用一阶段获得的驾驶行为分布演化特征，采用深度森林算法构建分心驾驶状态辨识模型，以应对复杂的现实场景。为验证所提出的分心辨识方法，使用了上海网约车智能手机惯性测量数据进行实证研究，实验结果表明:实证数据初步验证了所提出方法的有效性，分心驾驶行为特性主要体现在车辆行进方向;与传统表征指标相比，所提出的驾驶行为分布演化特征能够有效提升分心辨识模型性能，准确率、精确率分别提升了20。4%和10。2%;所采用的深度森林模型与支持向量机和梯度增强决策树相比，在保持高召回率的同时减少了超10%的误报情况。

    分心驾驶辨识惯性测量单元(IMU)概率密度分布演化深度森林

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