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    2022年 第50卷 第11期    刊出日期:2022-11-25
    2022, 50(11):  0-0. 
    摘要 ( 48 )   PDF (434KB) ( 106 )  
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    交通运输工程
    符锌砂, 彭锦辉, 曾彦杰, 等
    2022, 50(11):  1-13.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220126
    摘要 ( 1460 )   HTML ( 6)   PDF (4881KB) ( 73 )  
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    随着自动驾驶技术的不断进步和普及,道路上将会出现越来越多具有自动驾驶技术的汽车,交通标线的服务对象将逐渐从驾驶员向自动驾驶汽车过渡。现有的交通标线使用状况评估方法不但需要耗费大量的人力去巡查、测量和评估,而且评估指标也是基于生物视觉研究而得,不符合基于机器视觉的自动驾驶汽车的特点;针对上述的问题,文中提出了一种面向自动驾驶汽车的交通标线使用状况评估方法。首先,基于自动驾驶汽车的特性,运用查阅文献、类比推理和逻辑推理等方法初步确定峰值信噪比(PSNR)作为评估指标;其次,为了快速且准确地获取峰值信噪比,提出了基于图像修复的峰值信噪比的计算方法,该方法先利用基于条件生成对抗网络的DeblurGAN模型在图像层面复原破损的交通标线,进而利用破损和复原后的交通标线图像计算出峰值信噪比,同时,文中提出了一种可以真实地合成破损的交通标线图像的数据增强方法去提高图像修复模型的性能。然后,以AlexNet网络为基准模型设计对照实验去研究峰值信噪比与交通标线的识别准确率的关系;最后,将研究成果应用到实际的交通标线使用状况的评估工作中,并与现行规范的评估方法比较。实验结果表明:与基于人工修复图像的峰值信噪比的计算方法对比,文中所提的方法得到的平均峰值信噪比只相差约2.24%,但获取速度却提高了约418倍;峰值信噪比影响交通标线的识别准确率,当平均PSNR相差约43.66%时,平均识别准确率相差了约36.27%,峰值信噪比可以衡量交通标线的使用状况;文中所提出的评估方法使工作效率约提高了6.5倍且耗费更少的人力,也更符合自动驾驶汽车的特点,但规范中的评估方法更加详尽。

    胡郁葱, 骆明明, 潘雷, 等
    2022, 50(11):  14-24.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220004
    摘要 ( 209 )   HTML ( 1)   PDF (3877KB) ( 65 )  
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    将私人小汽车通勤者划分为Ⅰ类堵车焦虑型和Ⅱ类准点焦虑型两种类型,引入出行敏感系数(堵车焦虑系数、准点焦虑系数)和瓶颈忍耐系数来刻画两类通勤者的出行焦虑程度,在标准瓶颈模型的基础上构建新的出行成本函数,并将其应用于分析单一线路和混行线路下的出发率、高峰期起止时刻和通勤者构成等指标。研究结果表明:当道路上仅有某一类通勤者存在时,堵车焦虑系数、瓶颈忍耐系数以及准点焦虑系数的增加均会使单一线路通勤者的系统总感知出行成本降低;混行情形1中Ⅱ类通勤者的准点焦虑系数增大时,该类通勤者数量增加,系统总感知出行成本减小,高峰期前移,瓶颈忍耐系数增大时,系统总感知出行成本减少,高峰期后移;混行情形2中Ⅰ类通勤者的堵车焦虑系数与瓶颈忍耐系数对该类群体数量的影响具有两面性,不同瓶颈忍耐系数与堵车焦虑系数的组合下,该类群体的吸引力呈现单调减小、先减后增和单调增加三种不同的趋势。

    程小云, 屈霞萍, 张学宇, 等
    2022, 50(11):  25-34.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210744
    摘要 ( 2136 )   HTML ( 3)   PDF (2616KB) ( 112 )  
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    为精确识别常发性拥堵传播路径,分析其传播机理,以达到疏导拥堵源头,阻断传播路径的目的,提出一种基于出租车GPS数据的拥堵传播机理研究方法。首先,在城市路网时空立方体数据模型框架下,采用车辆轨迹数与速度指标识别交通拥堵区域,基于常发性拥堵的相对时空稳定性,提出分时段的常发性交通拥堵网格识别方法;其次,建立拥堵时空传播树,针对交通拥堵传播的动态性,提出以频率加权的频繁传播关系集挖掘方法,构建频繁拥堵传播子树;再次,引入动态贝叶斯网络,通过贝叶斯估计进行参数学习,获取拥堵传播概率;最后,以西安市南二环路东段区域为例,运用所提出的方法进行实证分析,探讨拥堵传播路径及其概率。研究结果表明:基于时空立方体模型,采用车辆轨迹数与行程速度指标共同识别各时间帧内常发性拥堵网格,为拥堵传播机理的准确分析奠定了基础;利用STC算法构建拥堵传播树,提出考虑拥堵传播在时间上复现性特征的频繁项集挖掘方法,用以重构频繁拥堵传播子树、明确常发性拥堵传播路径;基于动态贝叶斯网络量化分析网格间拥堵传播可能性,为动态寻找拥堵传播网络中的关键路段,科学合理的制定缓堵方案及任务时序提供理论依据。

    李笑, 胡志坚, 贺岩
    2022, 50(11):  35-43.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210650
    摘要 ( 748 )   HTML ( 3)   PDF (5490KB) ( 68 )  
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    为提高装配式预应力混凝土(PC)连续梁桥负弯矩区的抗裂性能,提出了一种在负弯矩区设置UHPC层和强配筋(配筋率≥1.5%)相结合的UHPC-NC(普通混凝土)连接构造,并以昌九高速某装配式PC连续梁桥为工程原型,进行横桥向缩尺比为1∶4、顺桥向缩尺比1∶5的缩尺模型试验研究,对该连接构造的可行性进行验证;然后,基于“平截面”假定,根据模型试验结果得到了该连接构造不同受力模式下的开裂弯矩计算方法,并采用有限元法分析了UHPC层厚度和配筋率对开裂弯矩的影响规律。结果表明:采用强配筋的连续梁桥负弯矩区UHPC-NC(普通混凝土)连接构造的开裂弯矩明显提高,验证了该连接构造是可行性的,为理论及有限元分析提供了依据;文中开裂弯矩计算方法可靠性较高,可为设计及工程应用提供参考,有限元方法与文中方法开裂弯矩结果相对误差在10%以内;纯弯矩作用以及弯-剪组合作用下,UHPC-NC结构开裂弯矩随UHPC层厚度增加而增加、随配筋率增大而增大。

    魏润斌, 贾顺平, 童瑞咏, 等
    2022, 50(11):  44-51.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220140
    摘要 ( 213 )   HTML ( 2)   PDF (1912KB) ( 55 )  
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    轨道交通成网运行背景下,简单的线路形态和交路组织已难以满足多样化的乘客出行需求;为应对复杂方向上客流出行带来的交通供给与需求不匹配问题,文中借鉴既有对Y型线的研究,提出了一般树型线的轨道交通线路形式,并参照实际运营的线路案例将其分为直径型和半径型两种类型。首先,设计了一般树型线的线路拓扑形态,并以发车频率为决策变量,以乘客出行时间与企业运营成本最小为目标函数,考虑乘客在不同交路列车之间的分配问题,构建了一般树型线条件下的列车开行方案优化模型;然后设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,并以巴黎RER A线为例对模型与算法进行了验证;最后,将优化方案与分线运营的方案进行了对比。结果表明:算法可求得开行方案的帕累托前沿解,乘客出行时间与企业运营成本呈现明显的负相关性;得到的优化方案与分线方案相比,在乘客出行时间和企业运营成本方面都有显著的减少,可使乘客候车时间减少1.76%~12.90%、乘客换乘时间减少33.63%~34.98%,列车总走行里程减少7.69%~21.67%,上线车底数减少9~19列。

    生物工程
    许喜林, 钟舒莹, 周晓莉, 等
    2022, 50(11):  52-61.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210731
    摘要 ( 1691 )   HTML ( 10)   PDF (1692KB) ( 358 )  
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    从广州某1月龄婴儿粪便中分离得到一株肠球菌,经鉴定为粪肠球菌,命名为Enterococcus faecalis EF-ZA1107-06,对该菌株进行体内外安全性评价和体外益生特性研究。结果表明:EF-ZA1107-06不产生硝基还原酶,无溶血活性,对多类抗生素表现高敏感且不含质粒,小鼠经口急性无毒,确定该菌株为食用安全菌;该菌具有良好的胃肠液耐受能力,连续暴露于人工唾液10 min、人工胃液2 h、人工肠液3 h后,其存活率仍在65%以上,与Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) 相当;该菌可抑制大肠杆菌、沙门氏菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌、单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌的生长,其上清液对大肠杆菌的抑制效果显著强于LGG;EF-ZA1107-06上清液、菌悬液和裂解液均有一定的 DPPH 自由基清除能力、羟自由基清除能力,且活菌数为2×108 CFU/mL的菌悬液对DPPH自由基的清除率可达(93.16±0.17)%,对羟自由基的清除率为(90.48±1.12)%;活菌数为2×108 CFU/mL的发酵液的胆固醇清除率为(44.29±0.30)%,具有较强的降胆固醇能力。

    韩源平, 徐思雅, 蒋希乐
    2022, 50(11):  62-73.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210715
    摘要 ( 1472 )   HTML ( 6)   PDF (2305KB) ( 257 )  
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    为探索补充维生素D(VD)对于NAFLD患者肠道菌群的影响。本研究共纳入29例NAFLD患者,采用随机分组法分为对照组(只接受内科治疗,n=15)和VD组(在内科治疗的基础上,补充维生素D2n=14)。根据中国药典的剂量标准,对VD组NAFLD患者一次性给予60万国际单位VD2,肌肉注射。30天后测定患者血清生化指标,采集患者粪便,进行16S rRNA测序分析,比较治疗前后肠道菌群在多样性、丰度的变化,以及肠道菌群与生化指标的相关性。研究结果表明:补充VD之后,NAFLD患者血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平显著降低(P<0.001),肠道菌群多样性无显著变化(P>0.05),但毛螺菌科丰度显著降低(P<0.01),丹毒丝菌科(P<0.01)、丹毒丝菌科未命名属(P<0.05)丰度显著升高;毛螺菌科相对丰度水平与血清甘油三酯(TG)(P<0.05)呈显著正相关,丹毒丝菌科(P<0.01)和丹毒丝菌科未命名属(P<0.05)与血清25(OH)D水平呈显著正相关,而与ALT、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)呈显著负相关(ALT:P<0.000 1;AST:P<0.05);补充VD能够显著降低血清ALT水平,对NAFLD患者肝损伤有一定改善作用;VD能显著降低患者肠道菌群毛螺菌科的丰度,显著提高丹毒丝菌科和丹毒丝菌科未命名属的丰度,进而降低血清TG、ALT和AST水平。

    谢秋玲, 谭楚敏, 王亚玉, 等
    2022, 50(11):  74-81.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220031
    摘要 ( 1937 )   HTML ( 11)   PDF (1605KB) ( 345 )  
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    为给细胞株基因工程改造提供背景条件,文中以TNFR-Fc为模式蛋白,比较两株不同来源的CHO-DG44细胞在生长代谢以及外源蛋白TNFR-Fc表达方面的差异,采用iTRAQ结合2D LC-MS/MS技术,比较CHO-DG44 (A)/TNFR-Fc和CHO-DG44 (B)/TNFR-Fc细胞株的蛋白表达谱,并对差异蛋白进行了蛋白类型分析、差异基因GO富集分析和差异基因KEGG富集分析。结果表明:两株CHO细胞在生长代谢及外源蛋白表达方面存在一定的差异;通过对比蛋白表达谱发现的192种差异表达蛋白中,上调蛋白104个、下调蛋白88个;就蛋白类型而言,酶类所占的比例最多,达到38.02%;差异蛋白主要富集在包括蛋白质折叠、谷胱甘肽代谢过程、碳水化合物代谢过程、细胞内蛋白质转运、蛋白质稳定化等生物过程;差异蛋白主要涉及氨基酸的生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生、三羧酸循环等信号通路。不同CHO细胞株在氨基酸的生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生等方面的蛋白差异,可能是引起两株细胞生长代谢以及外源蛋白表达方面的差异的原因。

    土木建筑工程
    凌育洪, 廖昊鹏, 胥竞航, 等
    2022, 50(11):  82-94.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210807
    摘要 ( 1063 )   HTML ( 4)   PDF (8783KB) ( 59 )  
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    针对现行设计规程中钢管混凝土叠合柱-混凝土梁连接方法中的不足,提出一种柱内设置钢管外环形钢筋的新型梁柱节点。梁端纵筋以卡扣(型)、弯折(L型以及型)的形式连接柱中环筋,利用柱中环筋平衡混凝土框架梁端纵筋传来拉力。制作5个钢管混凝土叠合柱-混凝土梁中间节点试件,进行梁端单调静力加载试验,研究节点试件的裂缝发展及分布、破坏形态、承载力、延性与钢筋应变发展规律;利用ABAQUS软件进行仿真模拟分析。结果表明:不同节点构造形式的试件最终破坏形态相同,均为梁根部弯曲破坏,试件均具有良好的延性和变形能力;梁受拉纵筋均能在试件达到屈服前屈服;试验过程中未出现梁纵筋和柱中环筋发生滑移脱落的现象。仿真模拟分析结果与试验结果基本吻合。

    王进潇, 李思达, 程斌, 等
    2022, 50(11):  95-106.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220105
    摘要 ( 1069 )   HTML ( 5)   PDF (5892KB) ( 59 )  
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    FRP胶栓混接节点兼具胶接节点和栓接节点的优点,静力性能优良,但疲劳破坏机理尚不明确;为了深入研究FRP胶栓混接节点在多种工况下的疲劳性能,文中设计制作了单搭接FRP胶栓混接节点试件。首先进行轴向拉伸及四边剪切作用下的静载试验,得到了相应的破坏模态和极限承载力;随后开展两种工况下的高周疲劳荷载试验,采用声发射技术测得了胶层的疲劳损伤发展过程,得到了试件的疲劳破坏模式、特征疲劳寿命以及刚度退化规律,并提出了疲劳寿命预测方法建议。结果表明:FRP胶栓混接节点的抗疲劳性能主要由栓接控制,其疲劳破坏过程可分为胶层累积损伤、胶层破坏、FRP累积损伤、FRP破坏4个阶段,其中胶层破坏阶段和FRP破坏阶段的声发射特征参数发生显著变化,可作为识别破坏发生的依据;当螺栓数量较少时两种工况下的试件均发生螺帽挤入FRP板的破坏,当螺栓数量较多时拉伸试件以FRP板孔边拉剪破坏为主,剪切试件以FRP板整体剪切破坏为主;螺栓数量增加能够显著提升拉伸试件的特征疲劳寿命,并有效抑制疲劳破坏过程中的刚度下降速度,但剪切试件的疲劳性能对螺栓数量不敏感;基于试验数据拟合得到的不同工况下的S-N曲线公式可为FRP胶栓混接节点疲劳寿命计算提供参考,有助于此类节点在桥梁等主要承受反复荷载作用结构中的应用。

    何金洲, 吕大刚, 贾明明
    2022, 50(11):  107-114.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210632
    摘要 ( 1099 )   HTML ( 3)   PDF (3060KB) ( 111 )  
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    地震作用下屈曲约束支撑钢框架结构的损伤分布通常是不均匀的,一旦梁柱节点或局部构件发生破坏,屈曲约束支撑的高延性就不能得以完全体现,且结构的局部失效和薄弱层的产生也容易导致结构倒塌。文中提出了两种改进型梁柱延性节点方案,将其应用于屈曲约束支撑钢框架结构中,使结构整体延性、延性节点和构件局部延性相互协调,形成高延性结构。首先,建立了屈曲约束支撑-延性节点钢框架结构的有限元分析模型,并对模型的准确性和可靠性进行验证;然后,采用增量动力分析方法,分析了屈曲约束支撑钢框架结构整体延性变化对结构体系抗地震倒塌能力的影响;最后,基于倒塌裕度比对结构体系抗倒塌能力进行评价。结果表明:与刚性节点结构相比,采用狗骨节点、上翼缘连接节点的屈曲约束支撑钢框架结构的整体延性增加,结构倒塌裕度比增大,结构抗地震倒塌能力提高。

    熊二刚, 祖坤, 胡勤斌, 等
    2022, 50(11):  115-124.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210217
    摘要 ( 1174 )   HTML ( 12)   PDF (2241KB) ( 62 )  
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    从无腹筋混凝土梁构件临界破坏斜截面出发,分析临界破坏斜截面上的各部分受力,通过理论推导与合理简化,确定计算参数的取值,建立了基于力学分析的无腹筋混凝土梁受剪承载力计算模型。该模型基于经典力学原理,具有明确的物理意义,能够较好地反映混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率等受剪参数以及尺寸效应的影响。然后,基于9根试验梁试件的剪切试验数据对比评估了基于力学分析的计算模型和现行的中美欧日等国家和地区的规范及Zsutty计算公式的预测精度和稳定性。最后,对该公式在无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算的适用性进行了验证。结果表明:基于力学分析的受剪分析模型能够较好地预测无腹筋混凝土梁的受剪承载力,真实地反映梁斜截面剪切破坏机理;具有较高的预测精度和良好的稳定性,可以较好反映受剪承载力与剪跨比及纵筋配筋率之间的非线性变化关系;且随参数变化预测结果具有一致稳定性,对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算具有很好的适用性。

    周中, 邓卓湘, 陈云, 等
    2022, 50(11):  125-132.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220139
    摘要 ( 1139 )   HTML ( 6)   PDF (2305KB) ( 67 )  
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    泡沫轻质土的抗压强度是其重要的力学性能。精准地预测和调整泡沫轻质土的抗压强度,对于提高施工效率有重要的现实意义。为实现对泡沫轻质土抗压强度的智能控制和优化,设计了包含4节点输入层、8节点隐层、1节点输出层的拓扑结构,输入层采用遗传算法(GA)对BP神经网络的权重和阈值进行改进。以水固比、粉灰比、细集料掺合比以及气泡率4个参数作为输入参数,28天抗压强度为输出参数,以室内实验数据作为样本,使用均方差(MSE)、决定系数(R2)和相对误差等对优化前后两种模型进行验证和对比分析,并以此为基础建立了基于不同性能需求的配合比设计方法。结果表明:相比BP神经网络,GA-BP神经网络训练的适应度函数值更大、均方差更小,预测值与实际值的拟合度可达到0.946,具有更强的预测精度和泛化能力,同时遗传算法的全局搜索能力也弥补了BP神经网络容易陷入局部最优的缺陷,且能更好地指导粉煤灰泡沫轻质土强度预测配合比设计。基于GA-BP神经网络的泡沫轻质土强度增长预测模型可实现对泡沫轻质土抗压强度的灵活调整,对于工程施工具有重要的参考价值。

    姜正荣, 苏延, 石开荣, 等
    2022, 50(11):  133-140.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210684
    摘要 ( 223 )   HTML ( 6)   PDF (2595KB) ( 93 )  
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    为了寻求合理高效的索穹顶结构预应力优化方法,通过对模拟植物生长算法(PGSA)基本原理和算法机制的剖析,提出了大步长生长扩散机制及生长点筛选机制的新策略。在此基础上,建立了基于阶段生长的模拟植物生长算法(阶段生长PGSA),该算法将优化分为多个阶段,并在不同阶段引入相应的生长扩散或生长点筛选机制,先引入大步长生长扩散机制,以多倍步长一次性扩散生长的方式实现生长点的散播,再以中步长配合较宽松的筛选机制进行快速搜索,最后以精度要求的小步长与较严格的筛选机制进行收敛;由此,采用阶段生长PGSA对索穹顶结构进行预应力优化,并与其他算法进行对比。结果表明:与原PGSA相比,阶段生长PGSA可有效提高全局搜索能力、缩小生长空间且避免了生长点饱和的问题;与多岛遗传算法、自适应模拟退火算法及粒子群优化算法等优化方法相比,阶段生长PGSA的计算迭代次数最少,优化得到的结构初始应变能最小,表现出更高的优化效率及更好的优化效果,该算法适用于索穹顶结构的预应力优化。

    周小文, 许衍彬, 赵仕威, 等
    2022, 50(11):  141-154.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.210747
    摘要 ( 391 )   HTML ( 3)   PDF (7788KB) ( 56 )  
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    颗粒介质的细观组构各向异性与宏观力学特性有密切的跨尺度联系,而颗粒形态特征对其组构各向异性的演化又起着重要的作用。除了颗粒的球度、棱角度、粗糙度以外,作者关注到颗粒形态特征中的偏心也是一个重要的影响因素,而至今很少有关于它的研究。本文采用所在团队自编的非球离散元程序SudoDEM构建了基于扩展超级椭球的偏心颗粒模型,开展了不同偏心颗粒的真三轴剪切模拟,探究偏心率对颗粒介质次生各向异性的影响,进而揭示颗粒介质宏观力学响应的细观机理。结果表明:细观组构各向异性随偏心率增大呈不同程度发展,共同承担着宏观抗剪强度的提升,同时配位数更大,滑动接触比例更高,接触力网格不均匀性也愈明显,这主要因为颗粒偏心增强了颗粒间的互锁咬合;法向接触力在次生各向异性中权重最大,法向支向量各向异性可忽略不计,切向接触力与切向支向量的各向异性受颗粒偏心影响较为敏感,在偏心颗粒试样中对强度贡献不可忽略;因偏心率而提高的弱接触、滑动接触比例间接导致了法向接触力各向异性向切向接触力各向异性转化。

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