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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
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    基于现场湿度和损伤密度的固化土基层疲劳性能仿真

    江训利罗雪张裕卿李辉...
    1321-1330页
    查看更多>>摘要：为了有效分析固化土基层在现场湿度分布下的疲劳性能，构建了考虑现场湿度的固化土路面结构数值仿真计算框架。首先基于平衡基质吸力的求解和回弹模量的预估，实现了固化土路面结构内部由于应力依赖和湿敏性引起的材料非线性力学性能的表征;然后基于能量力学法和损伤力学理论构建了非饱和固化土基层疲劳性能仿真理论建模方法;最后利用Comsol Multiphysics软件分析程序中的PDE-FE方法实现了在湿度场和应力场耦合作用下的非饱和固化土基层疲劳性能仿真计算。结果表明，该数值仿真计算框架可以较好地实现固化土路面结构的疲劳仿真分析，能够考虑现场湿度分布的影响，从而得到固化土路面结构内部真实力学响应。

    固化土基层现场湿度疲劳开裂损伤密度多物理场仿真

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    服役温度范围内沥青混合料长期老化室内模拟与性能评价

    温永孙丽君王雪松裴建中...
    1331-1340页
    查看更多>>摘要：为解决现有室内老化模拟方法与实际沥青路面老化梯度和服役温度存在差异的问题，设计了一种基于纯氧加速老化的新型室内长期老化方法，以模拟服役温度范围内沥青混合料的老化行为。通过傅里叶变换红外光谱和动态剪切流变仪研究了沥青混合料老化性能随时间和空间的演变规律。研究结果表明，新方法能有效模拟服役温度范围内压实沥青混合料的老化行为，老化程度接近标准长期老化试验水平。随老化时间和温度的增加，沥青混合料AC‒13和SMA‒13老化程度加重，其中SMA‒13的老化程度仅为AC‒13的1/5。同时，两种混合料的高温性能随之改善，而疲劳寿命下降。随着老化深度的增加，两种混合料的老化指数和高温性能逐渐降低，而疲劳寿命显著增加。在不同老化条件下，SMA‒13表现出更优异的抗老化和抗疲劳性能，尤其在低应变水平下。方差分析表明，老化时间对亚砜基和高温性能的影响显著，但对羰基和疲劳寿命无显著影响;老化温度对老化指数、高温性能和疲劳寿命均无显著影响，而老化深度仅对0。1 kPa下不可恢复蠕变柔量有显著影响，对其余指标无显著影响。

    道路工程沥青混合料氧化老化长期老化流变性能傅里叶变换红外光谱

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    多因素耦合下沥青混合料拉压差异力学特性

    潘勤学姜舜君吕松涛郑健龙...
    1341-1352页
    查看更多>>摘要：针对现行沥青路面设计时材料力学参数取值的可靠性不足，基于道路材料的拉压差异特性，开展了多因素耦合影响下沥青混合料拉压力学参数非线性特性及量化关系研究。结果表明，沥青混合料拉压应力应变特性符合双模量理论的双线性特征;拉压力学参数随加载速度增大先急剧增加后趋于平缓，且呈幂函数关系;与温度呈负指数函数关系，且温度增幅越高力学参数减小幅度越大;与沥青用量呈指数衰减模型函数关系，高温时(>30℃)沥青用量的变化对力学参数影响相对较小，最大力学参数所对应的沥青用量与马歇尔试验得到的最佳沥青用量基本一致;就影响程度而言，温度对力学参数的影响最大，各因素对强度的影响最为显著，抗拉力学参数较抗压力学参数更为敏感;据此建立了多因素耦合作用下沥青混合料的拉压力学参数量化取值模型，并推荐规范常用温度15℃(20℃)下的压拉强度比及压拉模量比分别为6。5(7。5)、1。6(1。7)，压缩模强比及拉伸模强比分别为400(17 00)、450(2 000)。

    道路工程沥青混合料多因素耦合非线性力学特性量化模型

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    基于物化空间交联结构的SBS?PRM复合改性沥青

    王大为刘峻甫樊泽鹏林娇...
    1353-1363页
    查看更多>>摘要：基于SBS改性剂和聚氨酯前驱体化学改性剂(polyurethane-precursor chemical modifier，PRM)潜在的物理化学空间交联特性，制备了SBS‒PRM复合改性沥青。通过三大指标(针入度、软化点、延度)、动力黏度明确复合改性沥青的高黏特征;采用频率扫描试验、多应力蠕变恢复试验、线性振幅扫描试验以及弯曲梁流变试验研究了改性沥青的流变特性;利用傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜解释了SBS‒PRM物理化学复合改性机理;最后验证了沥青混合料性能。结果表明，PRM通过化学反应改变了沥青分子结构并提升SBS与沥青的相容性，形成了空间交联结构增强沥青的黏度、抵抗高温永久变形、低温开裂和疲劳破坏的性能;利用SBS‒PRM复合改性沥青制备的SMA‒13混合料具有良好的高温抗车辙、低温抗裂、抗水损性能。

    道路工程物理化学空间交联聚氨酯前驱体化学改性剂路用性能改性机理

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    建渣与粉砂制备可控基坑回填材料的性能与应用

    肖飞鹏曹正龙王小兵徐凌...
    1364-1373页
    查看更多>>摘要：以济南遥墙机场改扩建施工产生的大量建筑垃圾、粉砂土为主要骨料制备了具有高流动性、自密实和高强度特点的可控低强度材料(CLSM)。试验结果表明，掺入建渣或石屑的试验组比纯粉砂的试验组强度显著提升，且强度随掺量增加而增大;建渣的改性效果比石屑高出约80%，且更为经济;最佳配合比干湿循环强度降低并稳定在1 MPa左右，质量损失率稳定在1%左右，其压缩性能与水泥掺量为6%(质量分数)的水泥土相同，干湿后压缩变形量远小于压实粉砂，满足飞行区道基的长期承载要求。

    道路工程基坑回填可控低强度材料抗压强度耐久性

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    再生砖混材料力学和耐久特性及其在机场道面垫层的应用

    吴杰赵咨沣姜昌山曹正龙...
    1374-1383页
    查看更多>>摘要：利用回收砖混材料设计了骨架密实型再生砖混混合料(RBCM);结合多种试验综合表征了RBCM在抗压、抗拉、贯入受力状态下的力学特征;考虑实际工况设计了试件循环和粒料循环两类耐久环境，并通过无侧限抗压强度试验量化了RBCM的耐久性能演变;依据现场试验段验证RBCM垫层的工程应用性能。结果表明，RBCM垫层的渗透性较差，宜在其上部设置透水垫层;水泥用量增加对RBCM抗压能力和破坏形态改善明显，其抗压和贯入强度较高，抗拉能力较差;少量水泥掺入使RBCM经过30次循环后的耐久系数仍大于50%;即使不掺水泥，再生砖混垫层的密实度和力学性能仍满足现行垫层设计指标的要求。

    机场改扩建工程骨架密实型再生砖混材料垫层耐久性能

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    竖向地震引起的城市高架桥的车?桥耦合作用

    徐艳施文林国才崔存玉...
    1384-1392页
    查看更多>>摘要：建立了典型城市高架桥的车‒桥耦合作用简化模型，利用非线性接触单元模拟桥面和车辆之间的耦合，并选取不同频谱特性的竖向地震动作为激励，研究汽车质量、频率、地震动频谱特性和峰值加速度等多个参数对车‒桥耦合系统动力响应的影响。结果表明，车辆质量和车辆振动频率以及地震动频谱特性均对车桥耦合系统有较大的影响，在共计1 866个工况中有221个工况出现了车桥分离的现象;车桥分离对桥梁竖向位移响应多表现为不利，同时还大幅增加了车辆对桥面的碰撞力;在统计意义上，车桥分离的峰值加速度的平均值随着汽车质量的增加而增加，随着汽车频率的增加而减小，随着地震动平均周期的增大而减小。

    地震车桥耦合非线性接触动力响应高架桥

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    多层格栅加筋道砟界面联动?互扰行为

    苗晨曦张威朱孝振陈小艺...
    1393-1400页
    查看更多>>摘要：探究多层加筋土体系中筋材‒道砟间合理间距对拉拔抗力的影响。通过改进传统单层格栅‒道砟拉拔数值试验模型，实现了多层格栅等位移幅值下的同步拉拔的离散元模拟。数值模型采用刚性颗粒簇模拟道砟颗粒非球型特征，并运用黏结颗粒串模拟受力均匀的三向土工格栅，同时考虑了道砟颗粒间的嵌固效应和土工格栅的拉伸特性。以平均拉拔力、特定层位处界面强度与筋材应变为指标，科学识别多层格栅加筋道砟界面联动行为，并从颗粒尺度系统揭示了多层加筋体系层间互扰机制。结果表明，多层格栅的拉拔力和增长速率小于单层格栅，尤其在高法向应力下差异更明显，且存在不均匀性。随着加筋层数增加，筋材抗力差异显著，同时摩擦耗能增大。层间颗粒位移存在叠合，导致筋材宏观力学响应减弱，其内在原因是颗粒力链发育不够充分。法向接触力分析结果进一步表明，多层格栅加筋体系下的层间互扰可能导致法向接触力分布的不稳定性。

    土工格栅道砟多层拉拔试验互扰机制

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    3种构造形式调谐质量阻尼器性能

    吴思远廖旭钊荣坤杰王俊杰...
    1401-1408页
    查看更多>>摘要：提出了3种平面内自由运动的调谐质量阻尼器(TMD)构造形式，即十字形(CTMD)、X形(XTMD)和旋风形(TTMD)，通过有限元模型对比分析了3种TMD刚度变化、模态和简谐激励振动响应。根据分析结果可知，当TMD激励方向与弹簧垂直时，弹簧出力表现出非线性行为;相比于其他构造形式，TTMD减振效果更为稳定，效率更高。当质量比大于3%时，TTMD抑振效果更为显著。

    调谐质量阻尼器十字形调谐质量阻尼器X形调谐质量阻尼器旋风形调谐质量阻尼器力学行为动力特性

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    盾构废弃黏土泥浆真空脱水试验与理论研究

    郜新军王磊王会杰刘忠玉...
    1409-1417页
    查看更多>>摘要：针对泥浆池中盾构废弃泥浆在上部真空脱水作用下倒渣及运渣受限等问题，提出了一种废弃泥浆底部真空脱水方法。采用自行研制的废弃泥浆底部真空脱水装置开展了自重、自重+底部真空荷载、自重稳定+底部真空荷载、自重稳定+底部分级真空荷载4组不同脱水荷载工况下废弃黏土泥浆模型试验，分析了废弃黏土泥浆的泥‒水界面沉降量、孔隙水压力以及脱水后含水率和总脱水量等物理量的变化规律。结果表明，先对废弃泥浆进行自重脱水处理，再对其底部分级施加真空作用的脱水方式具有更好的脱水效果。采用该方法对初始含水率为103。00%的废弃黏土泥浆进行脱水处理后，含水率分布范围为37。10%～62。65%，其内部孔隙水压力的最小值可达-73。09 kPa，接近底部真空作用值-80。00 kPa;且该工况相较于其余3种工况，平均沉降量分别提高了 106。40%、2。91%、6。15%，总脱水量分别提高了122。0%、8。0%、5。1%。同时，基于分段线性化有限差分(CS2)模型建立了废弃黏土泥浆真空脱水数值计算模型，对废弃黏土泥浆在脱水过程中泥‒水界面沉降量进行数值模拟，验证了数值计算模型的有效性。

    盾构废弃黏土泥浆脱水处理真空荷载模型试验数值计算模型

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