Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2015 Vol.16 No.2 P.81-170

<<< CONTENTS >>>

Civil and Mechanical Engineering

Review: A review of the chloride transport properties of cracked concrete: experiments and simulations

Chun-ping Gu, Guang Ye, Wei Sun

DOI: 10.1631/jzus.A1400247 Downloaded: 3874 Clicked: 5956 Cited: 3 Commented: 0(p.81-92) <Full Text> <PPT> 2626

Chinese summary <376> 开裂混凝土氯离子传输性能研究综述：实验研究和计算机模拟

目的：综述开裂混凝土中氯离子传输性能的研究方法、研究进展、最新研究成果和研究方向。
结论：实验研究和计算机模拟均表明开裂混凝土中氯离子传输性能与裂缝形貌、混凝土组成和混凝土受力状态等因素有关。现有研究虽已取得一定成果，但是仍需深入研究其他因素对开裂混凝土氯离子传输性能的影响，如冻融循环、疲劳和饱和度等。在此基础上才能准确预测开裂混凝土结构在氯盐环境中的服役寿命。

关键词组：混凝土；裂缝；氯离子传输性能；实验研究；计算机模拟

Responses of reinforced concrete pile group in two-layered liquefied soils: shake-table investigations

Lei Su, Liang Tang, Xian-zhang Ling, Neng-pan Ju, Xia Gao

DOI: 10.1631/jzus.A1400093 Downloaded: 3735 Clicked: 6224 Cited: 4 Commented: 0(p.93-104) <Full Text> <PPT> 2234

Chinese summary <36> 两层土液化场地混凝土群桩基础动力反应振动台试验研究

目的：探讨中密和密实砂液化场地混凝土低承台群桩和地基动力响应存在的差异性，并揭示引起这种差异性的原因，以期获得加密后砂土液化场地混凝土低承台群桩和地基动力反应的基本特征与规律。
创新点：1. 利用振动台试验，成功实施中密和密实砂液化场地低承台群桩基振动台试验；2. 基于试验结果，对比中密和密实砂层液化场地群桩和地基的动力响应规律，考察两种液化场地条件下群桩效应基本特征。
方法：1. 通过对比白噪声扫频，获得中密砂和密实砂层液化场地下体系模态参数的差异性（图2和表1）；2. 通过对比砂层孔压、加速度和位移（图3-8），获得中密砂和密实砂液化场地动力反应显著的差异性；3. 基于上部结构和承台的位移与加速度，讨论中密砂和密实砂液化场地上部结构动力反应与回复力特性（图9和10）；4. 基于桩上记录的应变时程，考虑桩的非线性，反算混凝土桩的弯矩时程，对比两类场地群桩弯矩存在的差异性，获得两类场地对群桩效应的影响效应（图12-14）。
结论：1. 密实砂液化场地加速度在砂层液化后未出现弱化现象，表现出明显的循环流动性，密实砂液化场地比中密砂液化场地刚度更大；2. 上部结构动力响应与砂土密实状态密切相关；3. 中密砂液化场地桩的最大弯矩发生在土层分界处，而密实砂液化场地中桩的最大弯矩发生在桩头处；4. 群桩效应在密砂层中更显著，而在中密砂层并不显著。

关键词组：液化；动力反应；群桩效应；中密砂；密砂；振动台试验

An in-time damage identification approach based on the Kalman filter and energy equilibrium theory

Xing-huai Huang, Shirley Dyke, Zhao-dong Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1400163 Downloaded: 2940 Clicked: 6190 Cited: 0 Commented: 0(p.105-116) <Full Text> <PPT> 2246

Chinese summary <32> 一种基于Kalman滤波和能量原理的实时损伤识别方法

目的：建立一种损伤识别方法，能够实时地监测多自由度复杂结构中构件的损伤情况。
方法：1. 用能量原理对结构刚度进行解构，建立结构单元刚度和节点响应之间的关系；2. 用Kalman滤波原理分析结构刚度的预测值和测量值，迅速对结构的刚度进行识别（图6-9）；3. 对每一步计算进行耗时监测，确保算法的实时性（图10）。
结论：1. 该方法能够较准确地得到结构的刚度信息，同时得出损伤单元的损伤位置和损伤量；并且收敛速度快，计算量小，具有很强的实时性和抗噪能力；2. 对于本文的桁架结构，所有杆件刚度均能在0.4 s内收敛，平均每一荷载步计算时间约为0.0012 s，小于采样周期1/256 s，说明该方法可以迅速、准确地对结构进行实时的监测。

关键词组：实时模型修正；能量平衡原理；Kalman滤波原理；损伤识别；健康监测

Assessment of the safe evacuation of people walking through flooding staircases based on numerical simulation

Wei-yun Shao, Li-jie Jiang, Lei Fang, David Z. Zhu, Zhi-lin Sun

DOI: 10.1631/jzus.A1400154 Downloaded: 2737 Clicked: 4881 Cited: 0 Commented: 1(p.117-130) <Full Text> <PPT> 2107

Chinese summary <34> 基于数值模拟的阶梯水流中行人安全撤离研究

目的：研究不同形式阶梯水流中被困人员的安全撤离，为地下空间水侵灾害脆弱性评价及防灾避灾提供参考。
方法：根据试验结果和数值模型的相关理论构建数值模型，验证数值模拟阶梯水流流场的可靠性和合理性，并基于数值模型的灵活性和可变性，模拟休息平台、阶梯坡度和阶梯形态对水流流场的影响，据此对有无休息平台、不同阶梯坡度和不同阶梯形态下阶梯水流流态、流速分布以及对被困人员的安全撤离的影响进行深入分析。
结论：中间休息平台的存在增加了被困人员撤离的风险；阶梯坡度对阶梯上水流的水力特性影响很小；L型阶梯中间休息平台有利于减小平台下游撤离风险，被困人员可以优先选择L型阶梯或者不含休息平台的直线型阶梯撤离。

关键词组：阶梯；休息平台；水侵灾害；逃生；数值模拟

Impact of earthquake-induced-landslides on hydrologic response of a steep mountainous catchment: a case study of the Wenchuan earthquake zone

Qi-hua Ran, Qun Qian, Wei Li, Xu-dong Fu, Xiao Yu, Yue-ping Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1400039 Downloaded: 3497 Clicked: 5728 Cited: 2 Commented: 0(p.131-142) <Full Text> <PPT> 2278

Chinese summary <31> 震后滑坡对陡峭山区小流域水文响应过程的影响--以汶川地震影响区小流域为例

目的：明确汶川地震所引发的滑坡对震区小流域水文响应过程的影响，推进震区洪水过程的准确预报。
创新：评估汶川地震对碱坪沟流域的下垫面条件的破坏，并在此基础上利用先进的分布式水文模型定量评估地震事件对小流域产汇流过程的影响。
方法：1. 选取四川省龙溪河地区的碱坪沟小流域作为研究区域，利用遥感影像数据以及数字高程数据获得滑坡区的分布以及高程变化情况；2. 运用基于物理概念的综合水文模型（InHM）对该流域水文过程进行模拟精度验证；3. 对滑坡发生前后的降雨产流过程分别进行数值模拟，探讨在同样降雨条件下，由于滑坡所引起的下垫面特性变化对产流过程的影响。
结论：1. 震后滑坡灾害所带来的下垫面变化导致了流域内的山洪特性变化，且在流域内局部地区的表现更为明显，局部山洪危害增加；2. 与震前相比，随着暴雨规模的增强，震后下垫面变化所致的流量峰值增量也随之增加，峰值的增加比例在6小时雨量达到235 mm时急剧增大，但降雨持续增强后趋近于稳定值（约87%）。

关键词组：水文响应；数值模拟；下垫面条件；地震；滑坡

Influence of vinyl acetate/ethylene copolymer powder on secondary efflorescence in Portland cement-based decorative mortar

Hui-mei Zhu, Pei-ming Wang, Guo-fang Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1300403 Downloaded: 5062 Clicked: 5706 Cited: 2 Commented: 0(p.143-150) <Full Text> <PPT> 2063

Chinese summary <26> 醋酸乙烯/乙烯共聚可再分散乳胶粉对硅酸盐水泥基饰面砂浆二次泛白的影响

目的：采用碱浸出量定量评价醋酸乙烯/乙烯共聚可再分散（VAE）乳胶粉对硅酸盐水泥基饰面砂浆二次泛白的影响，并分析其作用机理。
创新点：采用定量化手段评价硅酸盐水泥基饰面砂浆的二次泛白程度。
方法：1. 采用碱浸出率方法定量评价硅酸盐水泥基饰面砂浆的二次泛白程度；2. 采用水浸取法测试硅酸盐水泥基饰面砂浆内部可溶性Ca2+、K+和Na+的含量，pH值及可溶性物质总含量等；3. 以硅酸盐水泥基饰面砂浆毛细孔失水速率表征其内部水的蒸发速率。
结论：1. 硅酸盐水泥基饰面砂浆的碱浸出量可用于定量评价其二次泛白程度，碱浸出量越大，二次泛白越严重；当碱浸出量大于1 g/(m2·h)时，硅酸盐水泥基饰面砂浆会呈现出可见二次泛白；2. Ca2+，K+和Na+等碱离子是导致硅酸盐水泥基饰面砂浆二次泛白的主要根源；3. VAE乳胶粉增加了硅酸盐水泥基饰面砂浆内部Ca2+，K+和Na+等碱离子的含量，并且促进它们向表面迁移，增加了碱浸出率，从而促进二次泛白。

关键词组：硅酸盐水泥基饰面砂浆；VAE乳胶粉；二次泛白；碱浸出率

Influence of Al₂O₃ particles on the friction and wear behaviors of nitrile rubber against 316L stainless steel

Ming-xue Shen, Jin-peng Zheng, Xiang-kai Meng, Xiao Li, Xu-dong Peng

DOI: 10.1631/jzus.A1400217 Downloaded: 3732 Clicked: 5433 Cited: 3 Commented: 0(p.151-160) <Full Text> <PPT> 2311

Chinese summary <25> Al₂O₃颗粒对丁腈橡胶/316L不锈钢配副摩擦磨损行为的影响

目的：研究弹性体/金属配副在硬质颗粒环境下的摩擦磨损行为，分析有无颗粒及颗粒尺寸大小对摩擦学特性的影响，为橡塑密封设计提供参考。
创新点：基于橡胶O型圈常见失效机制，模拟橡胶密封圈在颗粒介入时的摩擦磨损行为，探讨硬质颗粒及其颗粒尺寸对橡胶/金属摩擦配副的影响。
方法：1. 采用球/平面接触方式，开展丁腈橡胶/金属（316L）配副在Al₂O₃颗粒环境下的摩擦磨损行为，通过考察摩擦系数时变曲线、摩擦副磨损形貌及其损伤机制等特性，揭示Al₂O₃颗粒对丁腈橡胶/316L不锈钢配副摩擦磨损行为的影响。
结论：1. Al₂O₃颗粒进入橡胶/金属摩擦配副明显降低摩擦系数、硬质颗粒的犁削作用，加剧金属偶件的磨损；2. 大尺寸的Al₂O₃颗粒能嵌入橡胶基体并加速橡胶的磨损，对金属有微切屑作用；然而随着颗粒尺寸的减小，颗粒反而减缓橡胶的磨损；3. 在有无颗粒和不同颗粒尺寸的情况下，橡胶和金属均表现出不同的损伤机制。

关键词组：丁腈橡胶；摩擦磨损；Al₂O₃颗粒；弹性体密封；摩擦学性能

Environmental Engineering

Aluminum extraction from coal ash by a two-step acid leaching method

Pei-wang Zhu, Hua Dai, Lei Han, Xiu-lin Xu, Le-ming Cheng, Qin-hui Wang, Zheng-lun Shi

DOI: 10.1631/jzus.A1400195 Downloaded: 6128 Clicked: 6834 Cited: 10 Commented: 0(p.161-169) <Full Text> <PPT> 2268

Chinese summary <28> 二次酸浸法提取煤灰中的氧化铝

目的：煤灰渣酸浸提铝通常效率不高，主要因为灰渣中存在含铝晶体矿物（如莫来石、尖晶石和长石等）。为解决含铝晶体不易与硫酸反应的问题，本文提出二次酸浸提铝法。
创新点：基本实现铝硅分离，第一步酸浸实现非晶态铝的浸出，残渣经焙烧和水浸后，第二步酸浸实现剩余铝的浸出。
方法：1. 一次酸浸时，硫酸直接与煤灰渣反应浸出部分氧化铝，提铝残渣加碳酸钠焙烧后，含铝晶体遭到破坏；2. 焙烧产物经水浸溶解出硅酸钠，水浸残渣做X射线衍射分析表明其主要为铝硅非晶体活性物质，此时可用硫酸在温和条件下浸出剩余的铝。
结论：1. 一次酸浸提铝在10 mol/L硫酸、120 °C、2 h和1:2固液比的条件下，铝浸出率为81.72%；2. 用5 mol/L硫酸二次酸浸时，20 °C下铝浸出率已经达到87.31%，100 °C下更是达到99.06%；3. 综合两次酸浸结果，铝的浸出总效率在97%以上。

关键词组：煤灰；氧化铝；酸浸；焙烧

Erratum to: A 3D model for coupling dynamics analysis of high-speed train/track system

Liang Ling, Xin-biao Xiao, Jia-yang Xiong, Li Zhou, Ze-feng Wen, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A14e0192 Downloaded: 2216 Clicked: 3580 Cited: 0 Commented: 0(p.170-170) <Full Text>