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.12 P.935-1014

<<< CONTENTS >>>

Civil Engineering

Integral tow-lifting construction technology of a tensile beam-cable dome

Ming-min Ding, Bin Luo, Zheng-xing Guo, Jie Pan

DOI: 10.1631/jzus.A1500189 Downloaded: 2702 Clicked: 4356 Cited: 1 Commented: 0(p.935-950) <Full Text> <PPT> 1765

Chinese summary <181> 拉梁式索穹顶累积牵引提升施工技术研究

目的：常规索穹顶结构具有受预应力影响较大、不易于铺设刚性屋面等缺陷，且施工过程中存在变形较大及拉索松垂等问题，施工模拟难度较大。本文探讨一种新型索穹顶结构的构件性能和受力特点，研究结构施工过程分析的可行性及最优布置形式。
创新点：1. 提出一种易于铺设刚性屋面的新型拉梁式索穹顶结构；2. 提出一种累积牵引提升施工技术；3. 通过非线性动力有限元找形分析方法（NDFEM）实现施工模拟过程。
方法：1. 通过试验分析，证明NDFEM法可以实现拉梁式索穹顶的施工过程模拟（图11-13和表4）；2. 通过理论推导，对比两铰拉梁、三铰拉梁以及悬索单元在跨中集中荷载和均布荷载作用下的变形和受力特点（公式9-17）；3. 通过数值模拟分析，运用累积牵引提升施工方法（图4）在施工过程分析中对机构铰的布置形式进行可行性研究，并提出最优分布模式。
结论：1. 不同于常规索穹顶结构只受拉力的脊索，拉梁可以同时承受拉力与弯矩，并且弯曲应力较小，不易失稳；2. 整体牵引提升可以很好地完成拉梁式索穹顶结构的施工成型过程；在此过程中应设置合理的机构铰将拉梁网格转化为机构；3. NDFEM找形分析方法能够有效跟踪分析施工全过程，分析精度较高；4. 仅在中拉梁或内拉梁上布置机构铰可以在保证结构性能的同时最大限度地减少后期施工的工作量，为最优铰节点分布模式。

关键词组：拉梁式索穹顶；整体张拉提升施工方法；施工分析；机构铰

A field study on the behavior of static drill rooted nodular piles with caps under compression

Jia-jin Zhou, Xiao-nan Gong, Kui-hua Wang, Ri-hong Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1500168 Downloaded: 3145 Clicked: 5301 Cited: 4 Commented: 0(p.951-963) <Full Text> <PPT> 2417

Chinese summary <42> 带承台静钻根植竹节桩抗压承载性能试验研究

目的：研究带承台静钻根植竹节桩的抗压承载性能，承台在荷载传递过程中所起作用，带承台静钻根植竹节桩的桩侧摩擦性能和桩端承载性能。
创新点：通过带承台静钻根植竹节桩的现场静载试验对其抗压承载性能进行分析。
方法：在预制桩制作过程中在桩身安置钢筋应力计（图1），通过含有钢筋应力计的试桩的静载试验对其抗压承载性能（图7和8）、各级荷载作用下的桩身轴力（图9和10）、承台承载性能（图11和12）、桩侧摩擦性能（图18）以及桩端承载性能（图19和20）进行分析与研究。
结论：1. 静钻根植工法通过搅拌注浆能够改善承台下部土体性质，在静钻根植桩中设置承台能充分发挥静钻根植工法的优势，在该种桩基中设置承台比较合适；2. 承台的存在使桩周土体产生沉降，使得试桩上部桩土相对位移较小，从而使试桩上部桩侧摩阻力减小，试桩下部土体所提供的侧摩阻力相比灌注桩都有所提高；在粘性土中试桩桩侧摩阻力值为灌注桩的1.25倍，在砂性土中达到2倍，说明试桩中水泥土-土体接触面摩擦性能优于灌注桩混凝土-桩周土体接触面的摩擦性能，且在砂性土中提高程度更大；试桩桩端荷载位移曲线基本呈线性，与双折线模型相似；由于有水泥土的渗入，桩端土的强度得到提高，使桩端承载性能也得到提高。

关键词组：静钻根植工法；竹节桩；承台；桩侧摩阻力；桩端阻力

Compressive capacity of longitudinally cracked wood columns retrofitted by self-tapping screws

Xiao-bin Song, Ya-jie Wu, Rui Jiang

DOI: 10.1631/jzus.A1500069 Downloaded: 2613 Clicked: 3786 Cited: 2 Commented: 0(p.964-975) <Full Text>

Chinese summary <41> 新型自攻螺丝修复纵裂木柱抗压性能

目的：受压纵裂木柱缝端应力集中会引起裂缝发展和两侧木材协同工作性能下降，并削弱木柱抗压承载力。以试验和数值模拟探讨轴压和偏压作用下纵裂木柱抗压承载力的下降规律，分析自攻螺丝的修复机理，推导纵裂木柱修复临界值和最优螺丝间距。
创新点：1. 以自攻螺丝实现纵裂木柱抗压承载力快速有效和不影响外观的修复目标；2. 以试验和数值模拟推导纵裂木柱承载力显著下降而需修复的临界值以及自攻螺丝间距的最优取值。
方法：1. 通过带纵缝木柱抗压试验研究纵缝及自攻螺丝对木柱承载力的影响；2. 运用精细化有限元数值模拟方法，基于清样小试件木材力学测试结果，建立带纵缝木柱有限元模型；3. 运用有限元模型开展参数分析，归纳整理纵缝宽度及自攻螺丝间距等主要参数对木柱承载力修复效果的影响。
结论：1. 纵裂木柱抗压承载力下降主要由缝端应力集中引起的裂缝开展和缝两侧木材协同工作性能下降引起；2. 新型自攻螺丝垂直裂缝方向贯入可实现有效拉结，从而延缓裂缝开展和恢复木材协同工作性能；3. 纵裂木柱承载力下降比率和自攻螺丝修复率均随裂缝宽度的增加而增加；4. 本文中30 mm的柱中裂缝宽度可导致木柱承载力下降超过10%，因而可作为修复的临界值，而100 mm的自攻螺丝间距可基本实现100%的承载力修复，因而可作为最优螺丝间距。

关键词组：纵裂木柱；新型自攻螺丝；承载力修复；有限元数值模拟

Transportation Engineering

Effect of softening of cement asphalt mortar on vehicle operation safety and track dynamics

Jian Han, Guo-tang Zhao, Xin-biao Xiao, Ze-feng Wen, Qing-hua Guan, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A1500080 Downloaded: 4630 Clicked: 6208 Cited: 8 Commented: 0(p.976-986) <Full Text> <PPT> 2121

Chinese summary <39> 沥青混凝土砂浆层软化对车辆行驶安全性和轨道动力特性的影响

目的：对于高速铁路，老化和雨水冲刷浸泡将导致无砟轨道水泥沥青砂浆（CA砂浆）软化现象。CA砂浆的软化严重影响轨道动力特性，甚至危害高速列车行车安全。通过仿真计算，系统地调查CA砂浆软化对高速列车行车安全以及轨道动力特性的影响。
创新点：系统地对比CA砂浆软化对车辆-轨道动力学特性和轨道层间破坏的影响，为工程实际提供参考。
方法：1. 通过建立三维车辆-轨道耦合动力学模型以及CA砂浆软化模型，分析CA砂浆软化对行车安全以及轨道动力特性的影响（图2）；2. 通过轨道-路基非线性有限差分耦合模型，分析CA砂浆软化对轨道层间破坏的影响（图3）。
结论：通过车辆运行安全性分析、轨道位移限值分析以及轨道层间失效分析，得出以下结论：1. CA砂浆软化系数达到10~100时，轨道层间剪切失效开始快速发展；2. CA砂浆软化系数不能超过1000，当CA砂浆软化系数超过该值时，高速列车将面临脱轨危险。

关键词组：高速铁路；CA砂浆软化；车辆-轨道耦合动力学；运行安全性；轨道破坏

Modeling of fluid resonance in-between two floating structures in close proximity

Chao-bang Yao, Wen-cai Dong

DOI: 10.1631/jzus.A1500017 Downloaded: 2513 Clicked: 4176 Cited: 0 Commented: 0(p.987-1000) <Full Text> <PPT> 1667

Chinese summary <38> 近距两浮体间流体共振分析

目的：基于三维线性势流理论，通过在近距两浮体间的自由液面上引入"粘性耗散系数"，建立计及粘性影响的波浪中近距两浮体水动力干扰效应分析数值计算方法，以准确分析两浮体的干扰力及浮体间液面升高；并探讨"粘性耗散系数"的确定方法、两浮体间流体共振频率及共振模式的数值计算方法。
方法：1. 通过理论分析，在三维线性势流理论基础上，引入流体"粘性耗散"（公式2、10~12、18和19）以准确模拟近距两浮体波浪中的水动力及浮体间液面抬升；2. 采用雷诺应力平均方程（RANSE）方法或试验方法确定"粘性耗散系数"（图2和3）；3. 采用数值计算和理论分析的方法给出近距两浮体间的流体共振模式（图8）及共振频率估算方法（公式21~ 25）。
结论：1. 采用三维线性势流理论并引入流体"粘性耗散系数"可较为准确地计算得到近距两浮体波浪作用下的受力及浮体间液面抬升；"粘性耗散系数"可通过RANSE方法或试验方法获得；2. 相比于其它因素（浪向角等），近距两浮体间的干扰效应受横向间距影响较大；3. 采用类似于"月池"中流体共振频率分析方法获得的共振频率计算公式可用于估算近距两浮体间的流体共振频率，同时不同共振频率时浮体间的流体共振模式得到了数值计算结果的验证。

关键词组：流体共振；水波；边界元方法；人工阻尼力；晃荡模式

Mechanical Engineering

Effect of case drain pressure on slipper/swashplate pair within axial piston pump

Bing Xu, Qian-nan Wang, Jun-hui Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1500182 Downloaded: 3597 Clicked: 4383 Cited: 4 Commented: 0(p.1001-1014) <Full Text> <PPT> 1913

Chinese summary <40> 壳体压力对轴向柱塞泵滑靴副特性的影响

目的：旨在探索壳体压力对滑靴副特性的影响，期望给出特定泵结构和工况下极限壳体压力的确定准则，提高滑靴运行的可靠性。
创新点：1. 基于滑靴平衡方程，推导出滑靴支撑力等效半径与工况之间的关系；2. 得出离散油膜刚度计算公式；3. 给出评价准则，确定极限壳体压力。
方法：1. 基于滑靴副油膜模型分析不同进口压力和壳体压力对滑靴副油膜厚度、滑靴倾覆角度、油膜刚度和动压支撑力等效作用半径的影响；2. 以动压支撑力等效作用半径小于滑靴外径为评价标准确定泵极限壳体压力。
结论：1. 给定泵结构和工况条件下，油膜厚度和滑靴倾覆角度随着壳体压力的增大而增大；2. 壳体压力增大，高低压过渡区支撑刚度降低，等效动压支撑力作用点向滑靴外缘移动；3. 基于油膜模型提出的壳体压力确定准则可以有效的确定极限壳体压力。

关键词组：轴向柱塞泵；滑靴副；壳体压力；油膜