浙江工业大学学报

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王国才, 杭致远 , 沈霄云, 刘祎阳

2024, 52(2): 119-124.

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摘要:为探究隧道衬砌在地震荷载作用下的破坏机理,根据新三义隧道某区段建立 Abaqus数值计算模型,分析地震波施加方法对衬砌动力响应的影响,研究不同地震波类型对衬砌地震动破坏的差异, 总结地震灾害对隧道衬砌的破坏机理。研究结果表明:地震波的振动输入法会导致数值模拟结果明显失真,波动输入法计算精度较高。由于结构特殊性,拱顶与侧壁避车洞会出现应力集中现象,为衬砌破坏多发处。由于隧道围岩的物理特性,岩体隧道衬砌受周围岩体的影响在一定范围内随地震动而产生整体性震动,使得隧道衬砌没有产生大范围结构性破坏。集集地震灾害对隧道衬砌造成的破坏主要由S波引起;地震对衬砌破坏过程为地震波自下而上传递到衬砌,使衬砌发生整体性震动;避车洞周围由于结构特殊性而产生超过混凝土极限强度的应力,造成衬砌发生开裂、剥落等现象。

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系杆拱顶推施工方案及力学性能研究

胡自忠, 陈兰, 叶浪

2024, 52(2): 125-131.

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为了探讨系杆拱结构的顶推方案及在顶推过程中的受力特点和设计要点,以某系杆拱桥的整体顶推施工工程为例,建立有限元模型,分析了系杆拱及导梁在不同顶推方案过程中的最值应力分布及挠度变形情况。研究结果表明:原吊杆连接方案(方案一)下,主梁及导梁变形过大,主梁应力过大,方案不可行,可通过增加梁高或者板厚来降低应力及变形,然而该法会造成外形不美观、造价偏高等情况;采用临时撑杆连接方案(方案二)时,受力得到优化,方案可行,然而靠近临时撑杆和端横梁的拱肋会出现较大应力,靠近顶推端部的两根临时撑杆中间主梁处会出现较大应力和变形;在导梁范围内,导梁端部会出现最不利挠度,需要注意控制导梁的整体刚度以及辅助墩上装置的竖向调节量,以免导梁和桥墩相撞。

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Pd/MnO2/Ni电极对2,4,6-TBP的电化学去除研究

颉亚玮, 梁玉涵, 陈吕军, 刘宏远

2024, 52(2): 132-141.

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先用水热法在泡沫镍(Nifoam)表面原位生长负载 MnO2 纳米片,再通过双电位脉冲负载了钯颗粒(Pd)。在 Pd负载量为1.326mg,电解电位为-0.9V(vsAg/AgCl)时,获得的 Pd/MnO2/ Ni催化电极2h内对2,4,6-三溴苯酚(2,4,6-Tribromophenol,2,4,6-TBP)的去除率达99.40%, 该电极在酸性和碱性条件下对2,4,6-TBP的去除率均>90%。分析反应产物发现 H*优先攻击 2,4,6-TBP羟基对位上的溴原子。H*猝灭实验表明:利用 Pd/MnO2/Ni催化电极对2,4,6-TBP 还原脱溴时,在低电位条件下以间接还原为主,在高电位条件下以直接还原为主;电极重复使用4 次后降解效果并未发生明显降低。

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海上风机桩筒复合基础基频特性分析

袁宗浩, 姚云龙, 何奔, 李娜, 许丹婷, 潘晓东

2024, 52(2): 142-148.

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桩筒复合基础作为海上风机的一种新型基础型式,在提高单桩承载力方面相较于单桩基础具有一定优势,然而筒体对风机结构基频特性的影响规律尚不明确。为研究该问题,对风机塔筒进行解析建模,结合有限元,建立了不同几何尺寸的单桩基础和桩筒复合基础,将数值模型获得的基础刚度与上部塔筒解析模型进行耦合,提出了分析风机整机结构基频特性的有限元解析耦合法。研究结果表明有限元解析耦合法能够快速地实现风机整机结构基频预测。对比桩筒复合基础与单桩基础基频特性发现:筒体的加入能有效提升单桩基础刚度,可以在不改变单桩基础桩径的前提下,有效提升结构第一阶固有频率,筒外径对基础基频的影响比筒壁高的影响更大。

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T 形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究

赵必大, 吴嘉丽, 李福龙, 黄禛哲, 邵智华

2024, 52(2): 149-155.

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为了研究T形圆钢管节点受弯抗震性能,进行了支主管直径比不同的2个节点受循环往复弯矩作用下的试验研究。试验结果表明:节点主要耗能方式为主管管壁的塑性变形和裂纹扩散,在试验后期还有一部分耗能来自支管根部管壁的塑性变形;最终破坏模式为节点域主管管壁延性撕裂破坏;节点的荷载—相对位移滞回曲线饱满,开裂后节点承载力逐渐下降,裂纹延性扩散,表现出良好的抗震耗能能力。试验所得的极限承载力比规范计算值高了20%~33%。对比2个节点的试验数据及结果,发现支主管直径比较大节点的延性和耗能能力均比支主管直径比中等节点的更好。

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基于一维卷积神经网络的粉煤灰混凝土氯离子质量分数预测

章玉容, 余威龙, 王龙龙, 唐科

2024, 52(2): 156-163.

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为研究深度学习方法在氯离子质量分数预测中的应用,基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土长期暴露试验获取了3150组自由氯离子质量分数数据,建立一维卷积神经网络(One-dimensional convolutionalneuralnetwork,1D-CNN)模型用于预测粉煤灰混凝土氯离子质量分数。该模型分析了核函数和卷积层对1D-CNN 预测精度的影响,研究了水灰比、暴露时间、粉煤灰掺量和渗透深度4个输入参数对粉煤灰混凝土自由氯离子质量分数预测结果的影响。实验结果表明:采用12个 3×1卷积核及两层卷积层构建1D-CNN 模型时,自由氯离子质量分数的预测结果最优;同时,应用最优的1D-CNN 模型开展基于未测参数的自由氯离子质量分数预测,预测结果较为准确。因此, 1D-CNN 模型具有精度高和适用范围广泛的特点,能够为氯盐环境下混凝土中自由氯离子质量分数预测提供新的方法。

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不同再生骨料生产模式的环境影响评价———以浙江省为例

陈文江, 陆鑫星, 叶建军, 毛建东, 孔德玉, 章玉容

2024, 52(2): 163-171.

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建筑废弃物的资源化过程与其生产方式密切相关,由于处理过程和运输距离的差异,采用集中式处理工厂和移动式破碎站生产再生骨料时,两者的环境影响具有明显差异。立足于浙江省基于三维数字地球确定运输距离,科学定量地给出了2 种再生骨料生产方式的生命周期环境影响清单,开展了相应的生命周期环境负荷和环境效益评价。研究结果表明:集中式处理工厂环境负荷主要产生于材料运输阶段,占总环境负荷的53.42%;移动式破碎站的环境负荷则主要来源于骨料外运和残渣的焚烧与填埋,分别占总环境负荷的37.26%和25.54%。虽然移动式破碎站生产1t再生骨料的环境负荷低于集中式处理工厂,但集中式处理工厂具有更高的生产效率、年产量和生产能力,极大地提高了其年环境效益,利用集中式生产再生骨料其年环境效益比移动式高44.44%。因此,在碳达峰碳中和背景下,可大力推广采用集中式生产再生骨料。

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Mindlin板理论高阶精化杂交应力元及稳定性分析

马旭, 闫守浩, 李坦

2024, 52(2): 172-179.

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基于 Mindlin板理论,构造了杂交应力四边形8节点单元 QA8-R。采用任意阶的 Timoshenko梁函数构造了三阶边界位移插值函数,该函数确保单元能通过严格的收敛检验。利用 Airy应力函数构造了单元域内应力插值函数,该函数包含21个最优选择的应力项。通过精化元方法构造了组合几何刚度矩阵,建立了屈曲分析的有限元列式。数值算例结果表明:QA8-R 单元不仅可以通过 C01分片检验,保证了单元的严格收敛性,而且在不同边界条件下对中厚板的计算精度较高, 更易于工程应用。

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非比例阻尼结构动态响应的时间同步分析

周华飞, 郑宇

2024, 52(2): 180-187.

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针对在结构动态响应采集过程中出现的时间异步问题,基于相位与时间的映射关系,通过计算动态响应之间的相位偏差估算其相对时滞;利用相位偏差的周期性缩小相对时滞的搜索范围,减少计算时间。同时,利用多阶模态的平均相位偏差解决因相位偏差周期性造成的相对时滞估算结果不唯一的问题;提出了一种非比例阻尼结构异步动态响应的时间同步算法;通过一个非比例阻尼结构模型的实测位移数据验证该算法的有效性,并在不同阻尼比大小的情况下与其他时间同步算法进行比较。结果表明:该算法无须假设比例阻尼,在阻尼比大小不同情况下均适用,且相较于其他算法具有较高的准确性。

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基于深度强化学习的自适应股票交易策略

孙志磊, 唐俊洋, 丰硕, 刘炜, 兰雪锋, 张文珠, 赵澄

2024, 52(2): 188-195.

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股票交易策略的制定在金融市场投资中起着至关重要的作用。为帮助投资者在多变复杂的股票市场作出最优决策,降低制定投资策略的难度,基于 LSTM-SAC模型构建自适应股票交易策略。首先,将堆叠式长短期记忆网络(Longshort-term memory,LSTM)预测的股票收益率与股票历史数据相结合来表示市场状况;其次,根据观测的市场信息强化学习智能体,基于自动熵调节 (Softactor-critic,SAC)进行自我交易决策调整以适应市场变化;最后,以微分夏普比率作为智能体学习的目标函数以平衡利益和风险,同时优化交易频率以降低交易成本。研究结果表明:相较于其他股票交易策略,该策略在道琼斯30和上证50市场均具有较高的年化收益,验证了其在不同市场的有效性和稳定性。

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基于 CIPSO 算法的综合能源系统优化

董晨景, 程鸿鹄, 王盛, 何川, 王宝, 邵筱宇

2024, 52(2): 196-216.

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随着“双碳”政策的提出,节能环保理念的重要性更加凸显提高。为降低系统运行成本、减少弃风弃光和二氧化碳的排放,构建了含 P2G 和碳捕集设备的综合能源系统;采用非线性惯性权重、异步学习因子和混沌映射改进粒子群算法,并测试对比改进前后的算法性能;以改进的综合能源系统作为算例,使用改进后的粒子群算法(CIPSO)对综合能源系统模型进行求解,分析 P2G 设备和碳捕集设备参与综合能源系统对系统总成本、碳交易成本和购能成本等的影响。研究结果表明改进后算法对目标函数求解具有快速性和准确性。

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罗伊氏乳杆活菌和热灭活菌对小鼠抑郁样行为的影响及作用机制

于海宁, 娄毛闪

2024, 52(2): 203-216.

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为了探究罗伊氏乳杆活菌与灭活菌对小鼠肠道菌群失衡引起的抑郁样行为的作用及作用机制,采用头孢曲松钠(Ceftriaxonesodium,CRO)处理构建肠道菌群失衡小鼠抑郁模型,并用罗伊氏乳杆活菌(LiveLactobacillusreuteri,LiveLR)和热灭活菌(Heat-killedLactobacillusreuteri,HK LR)进行干预。采用 ELISA 试剂盒测定5-羟色胺、5-羟基吲哚乙酸、色氨酸和皮质酮质量浓度;通过 H&E 染色观察结肠组织形态;通过高通量测序和生物信息学分析对肠道微生物组进行分析。结果表明:LiveLR和 HKLR干预缓解了小鼠抑郁样行为,修复了 CRO 引起的肠道菌群失调,并减少了结肠组织炎细胞浸润。两种益生菌的作用机制存在差异,LiveLR 侧重于肠道菌群的重塑, 而 HKLR则通过其代谢产物直接发挥抗炎作用。

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新型透明质酸/壳聚糖交联膜制备及性能研究

姚平, 杨伟渊, 祝震, 胡富华, 沈君, 陈凤, 冯海

2024, 52(2): 217-221.

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采用1,4-丁二醇二缩水甘油醚作为交联剂对透明质酸(Hyaluroicacid,HA)和壳聚糖(Chitosan,CS)进行混合交联并考察其反应条件。与传统的交联 HA 薄膜进行机械性能和抗酶解性能比较,研究结果表明:CS/HA 混合交联防粘连膜抗拉伸性能较传统交联 HA 薄膜提高了6倍,耐酶系数提高了220%,流变学测试中该薄膜储能模量 G'和损耗模量 G"分别提高了206%,107% (1Hz)。研究结果表明:混合交联得到的 CS/HA 凝胶薄膜具有黏弹性高、抗拉伸强度强、抗酶解性能较优越的特性,可作为一种较为理想的体内防粘连材料。

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萘普生与 Cu2+ 对斑马鱼胚胎的联合毒性影响

徐超, 姚雨霖, 宋继红, 张礼治, 童新, 孙晓慧, 牛丽丽

2024, 52(2): 230-236.

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萘普生的广泛使用导致其在环境中持续输入与积累,对生态环境造成潜在的危害。金属离子 Cu2+ 虽然在自然界中普遍存在,但是萘普生和 Cu2+ 的联合毒性效应目前尚不清楚。开展了毒性预实验,根据 Cu2+ 和萘普生96hLC50值(毒性单位比4∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶4)对斑马鱼胚胎进行混合暴露,采用相加指数(AI)法评价联合毒性影响。实验结果表明:萘普生和 Cu2+ 单独暴露对斑马鱼胚胎产生发育毒性,萘普生和 Cu2+ 所有毒性比例的联合暴露实验都对斑马鱼胚胎致死效应表现为拮抗作用。红外光谱结果对比表明:萘普生和 Cu2+ 之间能发生配合反应,所产生的配合物使二元体系联合毒性降低。

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《浙江工业大学学报》征稿简则

《浙江工业大学学报》编辑部

2024, 52(2): 237.

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