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• 2020年, 41卷, 第4期
  刊出日期：2020-07-10

    

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  UHPC与普通混凝土界面黏结性能研究综述

  周建庭1,2， 周璐3， 杨俊1,2， 王宗山1

  2020, 41(4): 373-381. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.001

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  对比分析了超高性能混凝土（UHPC）与普通混凝土（NC）黏结界面的力学性能和耐久性能，评述了UHPC-NC界面黏结影响因素、力学性能、耐久性能3方面的研究成果.对UHPC-NC界面力学性能产生影响的纤维增强机理、约束收缩机理及冻融损伤机理进行了研究，分类讨论了黏结面力学试验和耐久性试验方法及试验结果.阐述了UHPC-NC界面破坏模式和力学性能研究成果，并对UHPC加固性能劣化NC桥梁进行展望.结果表明：UHPC纤维和界面处理情况对界面黏结性能影响显著；UHPC-NC黏结界面的力学性能和耐久性能明显优于NC-NC界面，耐久性能表现最优越.
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  基于遥感影像和点密度的房屋年代分析及震害预测

  朱志忠1， 陆吉赟2， 李敏2， 赵宇1

  2020, 41(4): 382-386. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.002

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  老旧城区的地理信息数据库中通常缺少房屋年代信息，无法满足震害预测的需求.为了快速获取老城区房屋年代情况，选定浙江省嘉兴市2.5 km2老城区为研究区，借助高分辨率遥感影像，通过目视解译的方法将研究区分割成多个由相似房屋构成的单元，定义单元点密度概念；通过房屋的年代和单元点密度的统计关系，提出利用单元点密度分析房屋年代的方法.利用震害因子法，选择结构型式、层数、设防烈度、建成年代4个震害因子，基于ArcGIS软件，计算震害指数进行震害预测，三维呈现出研究区的震害预测结果.结果表明：单元点密度与房屋年代有近似线性负相关的拟合关系，相关系数为0.793 2，基于此关系通过计算单元点密度可推算房屋年代.
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  基于图像处理的压实红黏土裂隙特征

  张宏1，2， 何灵灵1

  2020, 41(4): 387-391. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.003

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  通过室内试验研究了内蒙古压实红黏土在不同干燥温度条件下干缩裂隙的发展规律，探讨了红黏土产生裂隙时含水率的变化情况，采用图像处理技术定量分析了压实红黏土在干燥过程中裂隙的几何特征（平均裂缝宽度、裂缝总长度、裂隙率）与分形特征（分形维数）.结果表明：不同干燥温度下，试样含水率随干燥时间的变化趋势相似，试样在初始干燥阶段失水较快，呈线性变化趋势，随着干燥时间的延续，水分蒸发速率逐渐减缓，最终达到稳定；温度对试样收缩裂隙的发展影响显著，温度越高试样裂隙发育达到稳定状态所需时间越短，且裂隙几何特征值与分形维数越大，温度低则相反；裂隙分形维数与裂隙长度、裂隙平均宽度以及裂隙率呈指数函数关系.
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  基于三轴试验的AC-20级配优化

  蒋应军， 谭云鹏， 林宏伟

  2020, 41(4): 392-398. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.004

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  为了提高沥青混合料的高温稳定性，利用PFC3D（partical flow code in 3 dimensions）软件构建沥青混合料三轴数值模拟方法，结合室内三轴试验评价了其可靠性.通过三轴数值模拟和室内三轴试验，研究粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律.通过研究19.000，4.750，0.075 mm筛孔通过率对AC-20性能的影响，提出基于抗剪强度的AC-20矿料级配，并验证其路用性能.结果表明：沥青混合料三轴数值模拟结果与室内试验结果吻合度较好；当粒径为19.000~26.500，16.000 ~19.000，13.200 ~16.000，9.500~13.200，4.750~9.500 mm的粗集料的体积比为4:12:4:10:15、细集料取I=0.75时所对应的级配、粗细集料体积比为60:40时，沥青混合料抗剪强度最大；建议在19.000，4.750和0.075 mm通过率范围分别为90.0%~100.0%，35.0%~45.0%和4.0%~7.0%时，确定基于抗剪强度的AC-20优化级配范围；与规范级配相比，优化级配AC-20混合料抗剪强度和动稳定度分别提升26%，29%.
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  紧凑型脉动热管大功率LED的冷却试验

  屈健1， 杨学贵1， 彭友权1， 王海1， 孙芹2

  2020, 41(4): 399-404. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.005

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  为实现大功率LED装置的高效热管理，制作了带平板蒸发器的紧凑型脉动热管，热管蒸发器内部进行烧结铜粉处理.以乙醇为工质，体积充液率为30%~50%，试验研究了改变热管倾角和充液率情况下对LED背板温度和照度的影响.结果表明：带平板蒸发器的紧凑型脉动热管在充液率为30%时，表现出最佳启动性能，其启动耗时随着加热功率的增大而缩短；低充液率时，热管倾角对LED背温影响较小，呈现出较好的均温性能；当充液率增大至50%时，倾角对热管运行和性能影响逐渐增大； LED 背温和照度呈现负相关，低充液率下脉动热管可以有效降低大功率LED的工作温度并提高其高发光效率.
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  Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流动沸腾特性

  王迎慧, 张亮

  2020, 41(4): 405-410. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.006

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  针对Ω型凹槽微通道内流动沸腾，运用VOF（volume of fluid）模型和用户自定义函数，对微通道内发生的一系列汽泡行为进行了数值模拟.结合Ω型凹槽微通道内汽泡成核生长、聚并、脱离的动态演变过程，分析Ω型凹槽微通道流动沸腾换热的特点.结果表明：与平直微通道相比，Ω型凹槽微通道内的汽泡行为较为不同，汽泡脱离周期缩短，主流区温度降低，汽泡与受热壁面之间存在液体薄层，有助于提升流动沸腾换热的稳定性、可靠性；不同的凹槽结构（凹槽深度H、凹腔直径D）强化传热效果不同；H=50 μm，D=80 μm的Ω型凹槽微通道，其换热系数最高；H=30 μm，D=50 μm的凹槽微通道则对应最低的换热系数；凹腔直径对微通道内的压降影响较为明显，较大的凹腔直径对应较高的压力损失.
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  基于环视系统的车载以太网时延评估与分析

  张宇1， 高雅洁1， 薛燕芳2， 黄晨3， 洪俊3

  2020, 41(4): 411-418. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.007

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  基于音视频桥接（AVB）协议理论，搭建以BMW G38的360°环视系统和RAD_Galaxy为核心的试验台，运用Vehicle Spy软件采集一系列的报文数据，同时也借助Wireshark软件分析报文组成结构、交互过程，以获得报文的关键信息，通过对时间戳的处理计算，实现对车载以太网时延的评估与分析.试验表明： 能够在成功抓获并破解环视系统的报文数据的基础上，结合AVB协议，分析得出理论时延值，其对于试验台所抓获报文的时延分析方法，适用于所有以太网报文的时延分析.
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  基于双曲正切函数的小客车换道轨迹模型

  潘兵宏1,2， 王烨1

  2020, 41(4): 419-425. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.008

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  通过Simi-Motion软件提取高速公路出口路段无人机航拍视频的左换道(LLC)和右换道(RLC)车辆轨迹数据，基于双曲正切函数建立了新的车辆换道轨迹模型，将新模型与传统的样条曲线函数、五次多项式、正弦函数轨迹模型进行对比分析.通过对模型参数的敏感性分析、拟合优度检验、CarSim仿真分析证明了新模型的特点和适用性.研究表明：相比于传统的换道轨迹模型，新模型具有较高的拟合精度，且模型中各参数均具有实际物理意义，模型中参数τ值表征驾驶员出口路段换道行为的紧急程度，该参数的存在使得新模型具有普适性和应用价值.利用这一特性，该模型可以生成特定驾驶环境的车辆换道轨迹，有助于与换道有关的道路几何指标研究和驾驶员辅助系统(ADAS)的开发和应用.
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  基于遗传算法与WiFi聚类算法结合的北斗农机精准调度

  王涛1,2， 刘飞1,2， 高羽佳1,2， 胡楠1,2， 张友华1,2

  2020, 41(4): 426-433. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.009

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  为了使我国农机在农耕季节得到高效的调度安排，保障农田顺利完成农事作业，设计出基于遗传算法与WiFi聚类算法结合的北斗农机精准调度方案.该方案首先根据物联网技术采集田间土壤墒情数据来提前预知田间是否需要农机进行农事作业；其次利用北斗卫星导航对作业田地和农机进行定位获取其位置信息，然后通过地理信息系统技术规划作业田地进行轨迹测算；最终通过遗传算法对一片区域的农机与农田进行模拟迭代推演，筛选出农机调度的最佳方案.方案使农户的作业需求得到精准、快速的解决，并且在无信号环境下作业可通过WiFi聚类算法对农机进行定位，掌握农机自身状况.结果表明：此方案具有简单易用、高效便捷、适应性强等特点，能帮助各地农机站对农机进行精准调度，提升我国农业的信息化及现代化水平，从而推动农业现代化的发展.
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  单级时效处理对6082铝合金型材微观组织的影响

  王宏明1， 杨广林1， 李桂荣1， 潘亚明2

  2020, 41(4): 434-439. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.010

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  为优化时效处理参数，探索时效处理对材料的强韧化影响机制，通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)研究了单级时效处理对6082铝合金挤压型材微观组织演变的影响.结果表明：时效处理可以使6082铝合金棒材挤压成型材的过程中储存的残余应力得到有效去除，晶粒出现细微长大现象，平均尺寸由7.02 μm增长为9.80 μm；平均晶界角度降低，从25.51°降到16.06°，低角度晶界比例显著提高，从47.91%提高至67.47%；时效处理可以使晶粒{100}和{110}方向的晶粒分布发生明显的变化，明显增强了试样在{100}和{110}方向的织构.这些转变有利于6082铝合金挤压型材综合性能的提高.
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  荧光碳量子点的制备及其在Cu2+检测中的应用

  梁国熙1, 潘常刚1, 卢庆1, 黎彩琦1, 王丽2

  2020, 41(4): 440-445. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.011

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  为了提高铜离子检测的灵敏度，以氯仿和二乙胺为前驱体，通过温和的一锅合成法快速合成了红色荧光碳量子点，并对该碳量子点的形貌、结构、组成和光学性质进行了表征.通过EDTA对铜离子的配位作用，探究了铜离子对碳量子点荧光猝灭的机理.为了更好地研究条件因素对Cu2+猝灭碳量子点荧光的影响，分别对pH、离子强度和反应时间进行了优化.结果表明：该碳量子点水溶性好、粒径较均匀，对铜离子有明显的荧光强度猝灭响应，检测线性范围为0.01~150.00 μmol·L-1，检测限低至3.4 nmol·L-1.在最佳试验条件下，实际样品加标回收率为90%~110%，表明该方法可用于实际水样检测.
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  铁络合羧基碳纳米管非均相Fenton降解对硝基酚

  汤茜1，2， 郜航2， 李冰伦2， 杨春维1,2， 高永慧3

  2020, 41(4): 446-451. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.012

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  针对Fenton氧化体系中酚类化合物降解中间产物易于与铁离子络合导致催化剂失活的问题，提出了将活性组分以羧基络合的方式合成非均相Fenton催化剂的方法.利用FTIR、XRD和XPS技术对铁络合羧基碳纳米管的结构和组成进行了表征，并通过真空抽滤的方式将铁络合羧基碳纳米管沉积在聚四氟乙烯滤膜上，用于非均相Fenton降解对硝基酚的过程和还原再生性能研究.结果表明：当铁络合羧基碳纳米管膜沉积量为30 mg、溶液初始pH值为5.0时，30 mg·L-1 H2O2溶液流经膜层后的转化率随反应时间的延长而逐渐下降，2，30 min时H2O2的转化率分别为90.23%，19.54%；通过自由基捕获试验证实体系中主要氧化基团为羟基自由基，初始质量浓度为10 mg·L-1的对硝基酚在该非均相Fenton体系中的降解非常迅速，2 min对硝基酚的去除率接近100%，TOC去除率可达80%；铁络合羧基碳纳米管膜层的催化活性可在阴极电位-1.0 V vs. Ag/AgCl下电还原再生，体系TOC去除率仍可达80%左右.
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  航空转笼喷头转速及雾化性能试验

  曲荣佳， 茹煜， 陆枫， 刘洋洋， 周宏平

  2020, 41(4): 452-458. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.013

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  为了使转笼喷头的雾滴粒径与作业要求更好地契合，进一步提高雾滴的沉积特性、提升防治效率，研究了影响作业性能的关键因素，包括转笼转速和雾化性能（雾滴粒径分布）.在高速风洞中建立转笼喷头转速测量系统，获取不同风速、桨叶安装角度和桨叶长度条件下的叶片式转笼喷头转速数据，进而分析各因素对转笼喷头转速的影响规律；建立电驱动转笼喷头雾滴粒径试验系统，测量了2种电动式转笼喷头CYD-1和CYD-2在不同转笼转速、喷雾流量条件下的雾滴粒径，利用SPSS软件分析转笼转速、喷雾流量和转笼直径对雾滴粒径的影响规律，并根据试验结果建立回归模型.结果表明：转笼转速随着风速增大而增大，随着桨叶角度的增大而减小，随着桨叶长度的增大而增大，且2种叶片式转笼喷头转速在100~11 000 r ·min-1均有分布；对转笼喷头雾滴粒径的影响由大到小为转笼转速、喷雾流量、转笼直径；得到了多元线性回归方程，比较拟合曲线与实际数据的差异，验证了转笼喷头雾滴粒径多元线性回归模型的可行性.
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  基于多应力蠕变恢复试验的温拌沥青高温性能

  雷俊安1， 郑南翔1， 许新权2， 吴传海2， 吕大伟3， 吕明敏3

  2020, 41(4): 459-465. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.014

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  选择Evotherm3G和EC120两种温拌剂加入基质沥青和SBS改性沥青中，配制温拌沥青.采用多应力蠕变恢复试验，对短期老化前后温拌沥青的高温性能进行评价.结果表明：两种温拌剂对沥青高温性能的影响表现出明显的差异性；Evotherm3G温拌剂增加了沥青的应变，降低了沥青的蠕变恢复率，提高了沥青不可恢复蠕变柔量；EC120温拌剂降低了沥青的应变，提高了沥青的蠕变恢复率，降低了沥青不可恢复蠕变柔量；EC120比Evotherm3G更能提升沥青的高温性能，但两种温拌剂均能不同程度地提高沥青的应力敏感性；短期老化提高了基质沥青的高温性能，但对改性沥青高温性能有所削弱.
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  钢框架连续倒塌分析中全焊接刚性节点的组件模型

  谢甫哲， 周广杰， 顾斌， 雷丽恒

  2020, 41(4): 466-472. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.015

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  为准确反映全焊接刚性节点在钢框架结构倒塌过程中的受力状态，对其在结构大变形情况下的受力机理和分析模型进行了研究.基于对全焊接刚性节点试验的准确模拟，研究了节点在弹塑性状态下的受力机理和变形特点，并对传统的节点组件模型进行了改进；分别对采用不同节点模型的钢框架子结构进行静力和动力非线性分析,研究不同节点模型对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明：全焊接刚性节点在弹塑性阶段以节点域的剪切变形为主；悬链线效应引起的梁内轴拉力不仅削弱节点的承载力，还降低节点的延性；改进节点组件模型能够较准确地反映钢框架结构在连续倒塌静力和动力分析时节点的弹塑性受力状态.
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  碳纳米管改性沥青及混合料的高温流变和断裂韧性试验

  曹睿明， 陈小兵， 陈先华

  2020, 41(4): 473-477. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.016

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  利用室内试验，以基质沥青和SBS改性沥青作对比，研究了碳纳米管对沥青高温流变性能和混合料断裂韧性的影响，并通过差示扫描量热分析和扫描电镜分析对其机理进行解释.结果表明：碳纳米管能显著改善沥青的抗剪切性能和高温抗车辙性能，并提高了沥青混合料的施工温度；当碳纳米管掺量大于2.0%时，车辙因子再无明显增长，相反搅拌温度超过177 ℃时，沥青极易老化，因此碳纳米管最大掺量为2.0%；碳纳米管的加入降低了沥青150 ℃时的吸热峰，使沥青热稳定性得到显著改善；与基质沥青和SBS改性沥青相比，碳纳米管的加入对沥青起到物理吸附和加筋作用，极大改善了沥青混合料的断裂韧性.
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  考虑击实温度的可回收沥青路面材料直剪蠕变试验

  殷杰， 王星光， 胡明明， 汤勇

  2020, 41(4): 478-483. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.017

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  为研究不同施工温度下作为路基填料的可回收沥青路面（RAP）材料的蠕变特性，针对沥青成分具有黏附性和温度敏感性的特点，开展了击实温度为0 ℃和50 ℃时RAP试样的直剪试验和蠕变试验.直剪试验结果表明：相同击实温度下，竖向应力越高，抗剪强度越大，达到峰值剪应力对应的剪应变越大；抗剪强度指标随击实温度升高而增加.直剪蠕变试验结果表明：相同剪应力比下，击实温度越高，蠕变破坏时间越长；相同击实温度下，竖向应力越大，蠕变破坏时间越长；临界剪应力比随击实温度升高呈线性增加.通过揭示3个参数经验蠕变模型中各参数随击实温度的定量变化规律，建立考虑击实温度影响的修正蠕变模型.工程应用中建议在夏季施工，以提高击实温度，从而增加临界应力比，提高抗蠕变性能.
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  浸水条件下路基当量回弹模量分析

  祁孔庆, 汤钧尧， 黄晓明

  2020, 41(4): 484-490. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.018

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  通过有限元模拟软件ABAQUS，模拟了典型路基路面结构水位变化时，FWD荷载下的路面响应，并通过迭代反算和加权计算的方法，得到了路基当量回弹模量.结果表明：水位的抬升对沥青面层层底拉应变和路基顶面压应变影响明显，二者的变化趋势均类似指数增长；在低水位(水位由-6 m抬升至0 m)时，路基顶面压应变变化更明显，其增幅为30.8%，而在水位抬升至路基浸水接近饱和时，面层层底拉应变变化更显著，水位由5 m抬升至6 m时增幅为39.3%；通过迭代反算和模量加权计算确定的路基当量回弹模量与路基湿度具有较强的相关性，回弹模量随着水位的上升，均呈现明显的线性减小趋势.
  
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  基于表面能的掺消石灰沥青黏附性分析

  韩森, 李微, 刘梦梅, 刘亚敏, 马英新

  2020, 41(4): 491-496. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.04.019

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  为分析消石灰对基质沥青与酸性石料黏附性的影响，以表面能理论为基础，分别在干燥和潮湿两种条件下，比较SK90#、中海90#、克炼90#、SK70#、中海70#和现代70#等6种基质沥青掺加消石灰前后与花岗岩的黏附功大小，并通过改进的水煮试验，对黏附功理论的试验结果进行进一步验证.研究结果表明：在掺入消石灰后，6种沥青的总表面能参数减小7.6%~10.3%，而表面能极性分量的数值和所占比例均增大；沥青与花岗岩的黏附功提升明显，抵抗水损害能力增强，且沥青和花岗岩的黏附功试验与水煮试验结果有着显著的关联性，由此量化了消石灰在改善基质沥青与酸性石料黏附性方面的效果.