同济大学学报(自然科学版)杂志

同济大学学报(自然科学版)杂志2025年第12期

• 综合管廊新型带肋超高性能混凝土板的抗弯性能

  夏樟华，陈俊杰，陈晖，黎雅乐，陈永康

  针对预制拼装钢筋混凝土箱型管廊存在多舱化、自重大及易开裂渗水等问题，提出了一种带肋超高性能混凝 土（UHPC）管廊结构。通过矩形、梯形和平板3种截面形式及不同肋高的UHPC板静载试验，分析了配筋率、肋高宽比、钢筋与UHPC强度等参数对构件抗弯性能的影响。结果表明，构件均为少筋破坏，钢筋已屈服而UHPC抗压性能未充分发挥；等材料用量下，矩形肋板承载力和刚度显著高于梯形肋板和平板，肋高增加50 mm可提升承载力约20%；提高配筋率、肋高、钢筋强度和UHPC抗拉强度均可有效提升带肋UHPC板的承载性能，其中使用屈服强度超过785 MPa的受力钢筋或超过2.5%的配筋率可使带肋板破坏模式转为适筋破坏。

• 铝合金斜交螺栓连接的抗剪承载性能

  朱亮，唐子琳，洪祎，郭小农

  完成了5个铝合金板斜交螺栓连接抗剪承载力试验，证实了螺栓内力分配存在不均匀现象；通过参数化数值分析，研究了斜交角度、螺栓间距、材料特性等参数对螺栓内力分配的影响规律。研究结果表明，最危险位置螺栓分担的剪力可达平均剪力的180%。在试验结果和数值分析结果的基础上，拟合得到了铝合金斜交螺栓连接的螺栓最大内力分配系数计算式。

• 异形钢桁架-混凝土组合剪力墙剪力滞后效应及骨架曲线

  王卫永，杨启波，王领军

  为探明异形钢桁架?混凝土组合剪力墙的受力性能，对剪力滞后效应及骨架曲线进行研究。基于最小势能原理，采用能量变分法计算翼缘内纵向应力分布，引入有效系数考虑翼缘端部型钢竖杆在墙体抵抗水平荷载中的作用，按照平截面假定分析剪力墙底部截面在不同受力状态下的应力和应变分布，得到了截面的弯矩?曲率关系；根据弯矩计算墙顶荷载，再由墙体曲率分布及剪切刚度计算墙顶位移；以开裂点、屈服点、峰值点、极限点为特征点，建立了考虑剪力滞后效应的骨架曲线分析方法，试验表明，该方法能较为准确地预测异形钢桁架?混凝土组合剪力墙的力学性能。

• 轴压下冷弯薄壁不规则八边形高强钢管短柱的极限承载力

  朱炯亦，黄海超，刘海鑫，杨钦

  测试了8个空心钢管短柱轴压下的力学性能，并对八边形空心钢管各部位进行了材料拉伸试验。试验结果表明，不规则八边形冷弯薄壁空心钢管短柱的破坏形式为局部屈曲失稳，其承载能力无法达到其屈服强度。同时对钢管开展了有限元分析，通过试验验证有限元模型的准确性并进行了参数分析。利用试验数据和有限元模型数据对中国规范、欧洲规范、美国规范和已有文献中的极限承载力计算公式进行评估。评估结果表明，现有的极限承载力计算公式并不适用于不规则八边形冷弯薄壁高强空心钢管短柱的极限承载力计算。因此，提出了新的极限承载力计算公式，并且将试验数据和有限元模型数据分别与提出的极限承载力计算公式的计算结果进行对比，结果表明，提出的极限承载力计算公式能够较好地预测不规则八边形高强钢管的极限承载力。

• 基于集成神经网络的超高层结构异常监测数据诊断

  秦宁宇，吴杰，张其林

  针对结构健康监测中多种异常数据人工识别效率低下的难题，提出一种基于集成式神经网络模型的超高层结构异常监测数据诊断方法。采用短时傅里叶变换，压缩并提取其中包含主要结构振动模态的时频域信息，实现了数据的高保真压缩；采用Bagging集成策略，通过自主采样方法生成多个子训练集，并行训练若干个子神经网络模型，通过融合子模型的预测结果，提高异常数据类型辨识的准确率。基于上海中心大厦健康监测系统的实测数据，对所提出方法的有效性和可靠性进行了验证。结果表明，基于集成式模型的异常监测数据诊断方法的准确率高达98.8%，实现了精准度高、鲁棒性强的异常监测数据诊断。

• 气压环境对水平旋转滚筒内岩土颗粒材料流动特性的影响

  胡宇翔，郑虎，黄雨，毛无卫

  通过自行设计的低气压水平旋转滚筒实验装置，结合数字图像处理技术，捕获不同气压环境下颗粒崩塌流的各项特征参数，研究气压环境对颗粒材料流动特性的影响。研究发现，低气压环境下，颗粒崩塌流上休止角和下休止角都会有不同程度的减小，滚筒内颗粒堆积体的稳定性降低和流动性有所增强；对于整个水平滚筒颗粒流崩塌系统而言，在低气压环境下，由于缺乏空气分子（气流）引起的额外扰动，系统整体趋于更有序、更稳定的运动状态；崩塌角和崩塌持续时间对于气压环境的影响并不敏感。

• 基于不可压缩光滑粒子流体动力学的海底地形变化对黏土滑坡运动的影响

  靳晓言，石昊，刘蓓蕾，黄雨

  针对滑坡与环境水体间强流?固耦合模拟，构建了基于不可压缩光滑粒子流体动力学的两相流模型，并通过粒子移位技术与梯度修正方法提升数值稳定性。经水下滑坡试验验证，模型可用于分析地形变化对滑坡运动的影响。结果表明，滑坡体在特征坡面拐角处的远程迁移能力最强，滑移距离较其他工况增加约14%。陡坡拐角易引发流体抬升，促进颗粒扩散与浊流形成，增加基础设施破坏风险。相比无水条件，水下滑坡呈现双阶段运动特征，颗粒?流体动量交换使滑体在平坦区域持续运动，为其超长运移提供了一定解释。

• 上海文化创意产业的空间集聚特征

  高捷，栾峰

  基于上海2008、2013和2018年的经济普查数据，以企业点形成的连续空间单元为对象，从分布模式、集聚形态、层级结构和强度类型等多个维度，对文化创意产业在城市中的集聚特征进行系统刻画。分析发现，上海文化创意产业的空间集聚自城区向市域扩展，整体由“城区单中心”向“市域单中心”延展，形成了“核心?外围”的分区差异；这种集聚具有“街区?片区?城区?城市”多尺度嵌套的关系；而片区作为关键尺度，表现出专业化、年轻化的类型趋势。

• 基于上下文自编码器-顺序层状耦合信息框架的设施表面缺陷多粒度识别与安全评价

  柳本民，李诚信，林润达，王鹤楠，邓志成，廖晨非，李思维

  提出了一种基于CAE_ViT网络模型和顺序层状耦合信息框架（sequential hierarchical coupled information framework， SHCIF）的多粒度多缺陷图像分类识别方法，并结合模糊综合评价（FCE）方法，以桥梁设施为例，对其表面缺陷进行细致的分类及安全评价。首先，研究提出了SHCIF及对应3个层次粒度的识别模型，并构建和增强了对应不同粒度的数据集。SHCIF框架和跨粒度分类决策旨在通过利用桥梁组件和缺陷类型这两个粒度的信息和准确性，提升对缺陷严重程度的识别。其次，使用迁移学习对CAE_ViT预训练模型进行微调，以满足桥梁缺陷检测的具体需求，并通过跨粒度分类决策进一步提升分类的准确性。最后，基于层次分析法与熵权法（AHP-EWM）的权重体系，通过模糊综合评价，综合考虑桥梁部位、桥梁组件、缺陷类型及其严重程度，实现了基于表观健康状态对桥梁安全状态等级的定量评价。实验结果显示，在3个层次粒度的识别模型中的宏平均F1-Score分数分别达到94.1%、81.6%和75.3%，而跨粒度分类决策的准确率为82%。最终通过一个桥梁的安全评价案例证明了方法的有效性、系统性和可拓展性。

• 基于滑模信息融合的内置式永磁同步电机退磁故障诊断策略

  陈少峰，林国斌，韩耀飞，马志勋

  提出了一种基于滑模信息融合的永磁同步电机退磁故障诊断策略。首先，构建了永磁同步电机的退磁故障模型；其次，提出了一种基于滑窗均值误差的电机退磁故障监测方法，利用电流数据构造出监测指标。再次，提出了一种基于滑模信息融合的退磁故障诊断方法，集成电流滑模指标，实现对退磁故障的定位。最后，在基于硬件在环的电机实验平台上对所提方法进行了验证，结果表明，该策略能够快速准确地诊断出在不同运行状态下的退磁故障。

• 国际航空网络社区结构探测及枢纽节点挖掘

  秦昆，邢玲丽，喻雪松，梁天祺，周扬，乔治浩

  采用2013―2022年的官方航空指南（Official Aviation Guide， OAG）数据，以国家/地区为节点、以节点之间的航空交通量为边构建加权国际航空网络（International Aviation Network， IAN）。通过 Louvain 算法识别IAN中的社区，并进一步分析其时空演变规律；在社区探测的基础上，基于社区内z分数和参与系数挖掘结构性枢纽，基于核心度挖掘功能性枢纽。研究结果表明，IAN具有小世界特性，呈现多模块格局，自然地理、国际地缘政治等均对社区的形成产生影响；IAN在社区层面具有异质性，其特性反映了各社区有差异的航空合作模式；IAN社区结构整体稳定，但政治博弈等突发事件会导致社区结构发生变化；在IAN中，结构性枢纽约占5.0%，功能性枢纽约占7.6%。

• 地下水污染修复中纳米气泡匹配的界面特征和稳定性理论

  代朝猛，朱珠，童汪凯，李质，韩跃鸣

  分析纳米气泡（NBs）的关键界面特征，包括表面张力、Zeta电位和表面吸附性，并探讨了NBs的稳定性理论，包括动态平衡模型、致密气体理论和污染物吸附理论，由这些特性与理论揭示了NBs对地下水中典型污染物的修复机制。此外，综合评估了pH值、温度、表面活性剂等因素对NBs修复效率与稳定性的影响，提出了针对性的调控优化策略。

• 自然与社会双重胁迫下洞庭湖湿地生态演化与健康评估

  郭梦申，王在艾，周念清，蔡奕，陆帅帅，赵文刚

  选取洞庭湖湿地三峡工程建成前后6期代表性遥感影像，采用支持向量机、最大似然和CART（classification and regression tree）算法分类，利用动态度和转移矩阵分析湿地格局演变，构建压力?状态?响应模型及健康评估体系。结果表明，CART算法具有良好的适用性；景观动态变化复杂，破碎化严重，异质性强。1995―2022年水域面积由680.59 km2增至913.47 km2，但2001―2004年因水库蓄水及植被种植等经济活动影响面积骤减，湖区采砂使泥滩面积以每年8.8 km2的速率减少，苔草和芦苇面积互为增减，林地面积2016年达到峰值后显著减少。健康指数从0.345增至0.661后降到0.335，呈“亚健康”―“很健康”―“亚健康”波动状态。生态健康受社会经济（权重0.262）与自然变化（权重0.205）双重胁迫，尤其近年气候极端变化对湿地健康影响高达0.281。综合考虑社会经济发展与自然环境平衡协调，需优化水资源调度并增加湿地保育投入。

• 钢纤维的端钩数目对钢纤维混凝土性能的影响

  孙振平，邹爽，赵雪松，郑琨鹏，马跃飞

  通过拉拔试验、抗压强度试验和切口梁弯拉性能试验，研究了钢纤维的端钩数目对钢纤维混凝土（SFRC）性能的影响规律及机理。结果表明，钢纤维的端钩数目越多，钢纤维与混凝土基体的极限黏结强度越高；钢纤维的端钩数目对SFRC的抗压性能影响不大，但端钩数目为1的钢纤维对SFRC的抗压强度有一定提升作用；随着钢纤维端钩数目的增加，SFRC 弯拉曲线下降段的下降幅度减小，曲线趋于饱满，且试件所能承受的弯拉应力增大；随着裂缝的不断扩展，端钩数目为2和3的钢纤维可以使SFRC试件在发生断裂且产生较大形变后依然维持较高的残余弯拉强度。