2021, 44(3):1-12. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.001 CSTR:
摘要:抗浮锚杆具有地层适应能力强、锚固力高、造价低、工期短等优点,具有广阔的工程应用前景。开展了4组13根岩石抗浮锚杆的极限抗拔承载试验,在1根试验锚杆上安装光纤光栅应变传感器进行应力测试,所有试验锚杆均加载至极限破坏状态,从荷载-锚固体顶面位移曲线、锚筋轴力分布、锚筋剪应力分布规律及界面黏结强度等方面进行了分析。结果表明,抗浮锚杆主要出现锚筋-锚固体界面剪切滑移破坏、锚固体-周围岩体界面剪切滑移破坏及锚筋拔断3种破坏形态。试验条件下,黏结长度为2.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力为240 kN,黏结长度不小于3.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力不低于320 kN,承载力高、变形小,能够满足抗浮要求。锚筋轴力自上而下逐渐衰减,锚筋在距锚固体顶面3.0 m以下范围内不受力,建议中风化花岗岩中抗浮锚杆的黏结长度设计值取3.5~4.0 m。锚筋剪应力沿深度呈先增大后减小的趋势,在距锚固体顶面0.45 m的位置达到峰值,约为2.7 MPa。锚筋-锚固体界面平均黏结强度为1.14~1.36 MPa,锚固体-岩土体界面平均黏结强度为0.28~0.37 MPa。
2021, 44(3):13-21. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.002 CSTR:
摘要:光的非视觉生物效应与人体健康密切相关,随着LED在室内照明中的广泛应用,LED照明与人体生理健康的关系也日益重要。心电图(ECG,electrocardiograph)是生理参数的主要表征之一。针对LED照明,以3种色温(3 000、5 000、6 500 K)、5种照度(300、500、750、1 000、1 500 lx)为主要变量,研究不同光照时长(10、20 min)下,老年人心电指标对光响应的情况。结果显示,照度、色温等光照参数的主效应对老年人的ECG无显著影响,但照度和色温的交互作用对老年人的ECG影响显著。其中,3 000 K和1 000 1x的交互作用对P波时间和T波时间影响最大;6 500 K和1 500 1x的交互作用影响最小;5 000 K和750 1x的交互作用对PR间期影响最大,6 500 K和500 1x的交互作用影响最小。但较短光照时长下,老年人的ECG变化不明显。因此,有必要探讨更长时间(1 h及以上)光照下,老年人的心电生理响应情况,从而为老年人健康照明参数的确定提供依据。
2021, 44(3):22-30. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.003 CSTR:
摘要:编竹夹泥墙民居是巴渝地区传统民居的重要类型。为了解编竹夹泥墙民居夏季室内热环境特点,在重庆松溉古镇选择了一典型户进行实地测量分析,并以30℃为适应性舒适温度上限进行评价。结果显示,民居室内全天低于30℃的累积频率为70%,但热环境昼夜表现差异较大:日间较差,室内温度低于30℃的累积频率仅为46%;而夜间较好,低于30℃的累积频率达到90%以上。分析其围护结构热特性,编竹夹泥墙和冷摊瓦屋面都较轻薄,隔热性能和热稳定性都较差,热性能仅达到《农村居住建筑节能设计标准》的56%和14%,但轻薄的围护结构具有良好的散热性,可有效提高建筑的夜间降温能力。吊脚楼形式令室内热环境更易受室外环境的影响,但与良好的微气候相结合,有利于调节室内热环境,有效解决湿热地区非空调的建筑夜间舒适性问题,突出反映了该类民居与当地湿热气候相适应的特征。
2021, 44(3):31-44. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.057 CSTR:
摘要:以中海AH-70#基质沥青为基本原料,采用中东天然岩沥青与SBS改性剂复合改性制备高黏沥青。通过均匀设计的方法设计岩沥青与SBS改性剂的复配材料组成,并采用针入度试验、延度试验、软化点试验、60℃动力黏度试验、布氏黏度试验以及DSR试验对复合改性高黏沥青的性能进行测试。结果表明:针入度和延度受岩沥青掺比的控制影响较大;而软化点受SBS改性剂掺比的控制影响较大;复合掺量与60℃动力黏度、布氏黏度以及抗车辙因子均成正相关关系。基于试验分析,采用SPSS软件建立回归模型,运用MATLAB软件计算分析得到天然岩沥青与SBS改性剂的最佳复合掺配比例分别为:5.4%和6.4%。
2021, 44(3):45-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.208 CSTR:
摘要:混凝土的物料组成影响着弹性波特征参数的衰减规律,该规律的研究对于提高工程安全检测精度意义重大。以0.1~0.25 mm,0.5~1 mm,1~2 mm和2~5 mm粒径的砂为骨料制成板状混凝土试件,利用声发射测量系统记录不同传播距离处的信号全波形,分析骨料粒径对弹性波衰减过程的影响机制。结果表明:弹性波的幅值按负指数函数衰减,衰减系数分别为0.043 75,0.025 79,0.021 85,0.018 71,即骨料粒径越小,则幅值的相对衰减速度越快;弹性波能量衰减规律也符合负指数函数,粒径越小,则能量衰减速度越快;弹性波的衰减速度与频率密切相关,随传播距离的增加,信号主频和频谱重心均近似线性下降,即高频信号部分衰减更快;此外,声发射信号振铃计数大致呈对数函数衰减。
2021, 44(3):53-62. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.206 CSTR:
摘要:面对不断增长的能源需求及减少碳排放的双重挑战,提高城市可再生能源利用率,降低建筑能耗,发展光伏建筑一体化应用,实现建筑与新能源产业的融合发展显得非常重要。本研究选取包商银行公共建筑光伏系统,依据内蒙古包头市独特的气候特征,利用Ecotect求取典型建筑表面全年太阳辐射模型,基于最优系统配置方式,从高峰期能源潜力、经济潜力、社会潜力3个维度构建了光伏建筑太阳能利用潜力评价模型,对包商银行光伏系统太阳能利用潜力进行评价。研究结果表明:在极端气候期间,包商银行光伏系统以总电力需求的12.5%来缓解高峰期当地电网的压力,将用能高峰延迟了2 h;光伏系统25 a生命周期净收益104.66万元,基于光伏系统单位造价为7.9元/W,上网电价0.8元/kWh的情况下,系统投资可在5.15 a内收回,且单位造价、政府补贴与投资回收期之间具有三维耦合关系;光伏系统寿命期内的环境效益为0.096元/kWh,社会效益为11.93元/kWh。此评价模型为城市中光伏建筑的推广及光伏产业政策的制定提供借鉴。
2021, 44(3):63-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.219 CSTR:
摘要:随UHPC材料兴起,现已有较多研究表明将UHPC材料应用于结构接缝处可极大程度地增强结构的整体性能,接缝界面处的粘结强度也逐渐引起学术界关注。然而,如何对结合面处进行有效的有限元模拟却始终未见统一有效的方式。文章在广泛的文献调研基础上,总结现有试验数据,对比试验方法,得到3种不同粗糙度界面粘聚力分别为2.24 MPa,2.37 MPa和2.66 MPa,3种界面摩擦系数分别为1.42,1.63和1.64;提出基于粘聚力和抗剪强度的UHPC-NC界面强度计算式;基于接触-分离模型分别建立适用于受拉为主构件及压剪为主构件的3D有限元模型,提出适用于光滑界面、中等粗糙界面及粗糙界面的粘聚力参数、接触损伤相关参数;为验证有限元参数有效性,建立多个文献试验有限元模型并与结果对比较为吻合,可为后期有限元计算提供参考。
2021, 44(3):75-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.204 CSTR:
摘要:目前T型管式分离技术分离效率较低,为提高油水分离效率,提出一种U型管式分离结构。为验证新型管式分离结构的性能,利用Fluent定量研究了外部参数对U型管油水分离装置内部流场的变化规律,主要研究因素包括入口速度、入口含油率、旋转半径、油滴粒径等参数对U型管分离效率的影响。主要得出如下结论:混合物入口速度对分离效率影响较大,随着入口速度的增大,油水分离率分离率减小;油水分离率随着U型管旋转半径增大而增大,但当旋转半径超过0.6 m时,分离效率不再显著增加;油水分离率随着油滴粒径的增大而逐渐提高。研究结论为油水分离U型管设计提供了参考。
2021, 44(3):82-92. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.061 CSTR:
摘要:空调病房良好的气流组织能快速地排除室内病人产生的飞沫污染物,从而减小医护及陪护等健康人员的感染风险。通过文献分析给出人体呼吸活动产生飞沫的粒径、数目、速度和温度等基础数据,利用Fluent软件建立普通病房物理模型与飞沫污染物蒸发扩散模型,借助Fluent软件的开放接口UDF (用户自定义函数),编写描述病人呼吸与咳嗽产生飞沫的非稳态速度分布的UDF程序作为速度输入条件,模拟了普通病房在上送上回、贴附射流和上送下回3种典型的气流组织形式下,人体飞沫污染物的传播特性。模拟结果发现,3种气流组织病房中,粒径为0.1~3 μm的飞沫在病人与健康人员呼吸区域个数浓度均最大,上送下回气流组织形式病房内健康人员呼气区域的飞沫个数浓度比上送上回低40%,比贴附射流组织形式低近70%,且通风效率更高、排除飞沫污染物的效果更好,建议普通病房采用上送下回气流组织形式以降低室内人员的交叉感染风险。
2021, 44(3):93-99. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.205 CSTR:
摘要:传统基于FFT的谐波检测方法在非同步采样或非整周期截断情况下会产生严重的频谱泄漏,为抑制频谱泄漏对谐波检测精度的影响,提出基于全相位谱线插值的电力谐波检测新方法。该方法使用全相位谱实际频点附近的三根离散谱线获得频率和幅值校正量,并利用离散全相位谱峰值谱线相位即为对应的实际频率相位的特点,无需另加校正即可实现较高的相位精度。利用全相位谱旁谱线相对于主谱线按平方衰减的特性,并结合旁瓣衰减速度快的Nuttall四项五阶余弦窗,可有效抑制基于FFT谱线插值算法相邻谐波成分的相互干扰,提高谐波检测精度。通过与三谱线插值法和全相位时移相位差法的仿真对比实验,结果表明文中提出的算法具有更好的谐波检测精度。
2021, 44(3):100-106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.010 CSTR:
摘要:未来战场,将是隐身武器的较量,不论是有人机、无人机,还是巡航导弹、弹道导弹,都朝着隐身化方向发展。传统雷达在对付这些隐身目标时存在无法突破的性能极限。笔者将被动雷达与量子技术结合,提出被动量子雷达,分析其对隐身目标探测的机理。采取超导电路技术实现对微波光量子转换处理,并使用SVI和PSA量子增强接收技术,以及JPA技术实现高灵敏度微波信号接收,被动量子雷达可将系统灵敏度最大提高大约4个数量级。分析结果表明提出的基于被动量子雷达的隐身目标探测原理可行,具有很强的应用潜力。
2021, 44(3):107-121. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.011 CSTR:
摘要:块先验模型在图像复原领域取得了较大的成功,但其整体模型强制局部性的缺点,易出现局部伪影、视觉观感较差的问题,提出一种新的集成多尺度块先验和梯度直方图先验的图像复原方法。对原始图像实施滤波和下采样以保持尺度不变性,在多尺度上施加同一局部块模型,即保持块低维模型的简单性,又在图像较大区域实施非局部性;将梯度直方图全局统计先验加入正则约束中,利用Wasserstein距离对复原图像与参考直方图的相似性进行度量。借助半二次分裂和最优传递理论,求解所提出的模型。通过在图像去噪和去模糊实验,相比传统方法无论在客观质量评价还是视觉观感上都更有优势,验证了方法的有效性。
2021, 44(3):122-131. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.012 CSTR:
摘要:绝缘子检测在输电线路智能巡检中具有重要的应用价值。基于深度学习的绝缘子检测是一类常用的方法。然而,在某些情况下仅能获取某一类型绝缘子数据,用其训练得到的模型直接应用到跨域绝缘子检测,性能会急剧下降。为此,提出一种双重对抗的无监督域自适应绝缘子检测算法。具体地,为缓解绝缘子图像背景复杂对检测性能带来的影响,设计了一种混淆判别机制。在该机制中,输入两种不同类型的绝缘子图像到两个不同的判别器中进行分类,再通过对抗训练将两种绝缘子进行交叉分类以学习到域不变特征。此外,通过最大最小化目标域的两个分类结果分别优化判别器和特征提取器,减轻不同类型绝缘子外观差异较大的问题。大量的实验证明了提出方法的有效性。
2021, 44(3):132-143. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.013 CSTR:
摘要:空间信息表示是增强图像特征表达性能的重要手段,通过空间关系建模与深度学习方法融合可有效提升深度特征的语义特性,从而提升图像检索性能。首先,针对复杂图像的空间关系表示提出了一种新的精细拓扑结构表示模型,该模型不仅具有完备的拓扑描述性能,还提供了两种拓扑不变量的推理算法,使得拓扑不变量可以由表示模型直接推导而不需要繁复的几何计算;其次,基于精细拓扑结构表示模型,提出了有效的拓扑结构相似性度量方法,为空间关系特征表达奠定了基础;最后,进一步结合卷积神经网络,提出融合复杂空间关系特征与深度特征的多目标图像检索方法。实验结果表明,所提出的拓扑结构表示模型在空间查询中具有良好的性能;所提出的图像检索框架取得优于现有方法的精度,并能够有效地结合手工特征与深度特征各自的优势,为提升深度学习方法的可解释性创造了有利条件。
2021, 44(3):144-150. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.03.014 CSTR:
摘要:目前智能电网恶意软件检测系统主要基于特征库对已知恶意软件进行检测,不适用检测恶意软件未知变种。而现有基于机器学习的恶意软件未知变种检测方法的准确性和鲁棒性有待进一步提升,不足以满足智能电网实际需要。因此,提出一种基于集成学习的恶意软件未知变种检测方法,利用多源数据集和多种机器学习方法交叉构建单一检测模型,并设计一种基于Logistic的集成学习方法,构建恶意软件未知变种集成检测模型。实验对比分析表明,构建的集成检测模型相较于传统单一检测模型在准确性和鲁棒性方面有着显著提升。