土木工程

• 大跨度钢网架施工过程中变形和应力监测

  袁志仁;王迪;张发强;黄倩雅;朱伟刚;

  长春市某汽车总装车间屋面钢网架结构安装采用地面拼装成整体、液压同步顶升就位的施工方法。采用有限元软件对施工过程中各种工况进行模拟分析，选取施工期间变形和应力变化较大的点作为监测点。通过无线激光测距仪测量监测点顶升高度，并反馈位移同步情况给施工方；在顶升节完成的施工间歇期，采用三维激光扫描建模及数据整理，获取网架在同步顶升过程中的空间位置，校核其位移同步情况；采用振弦式应变计定时测量以监控杆件的应力，通过Lora无线传输至中继器，再通过4G网络发送至云平台，由云平台接收和处理应力数据的方式，监测网架在施工期间的应力。监测结果表明：施工过程中网架各监测点竖向位移同步情况较好。在顶升及就位期间，杆件应力变化幅度未超过50 MPa,验证了结构的安全性，后期的持续监控表明网架杆件受雪荷载的影响较小。

  2025年03期 v.26;No.100 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K]
  

• 大跨度悬挑屋盖的风驱雨压干扰特性研究

  孙芳锦;周烨;祝东涵;张羽佟;张大明;

  利用数值模拟对测点干扰因子和分区干扰因子进行定义，并分析目标建筑在干扰建筑作用前后的压力，以目标建筑和干扰建筑之间的高度差、间距、风向角、风速和降雨强度作为干扰因素，探讨大跨度悬挑屋盖模型的屋盖表面干扰因子的变化规律。得出结论：随着高度差的增大，目标建筑的减小效应会增大；随着间距的增大，减小效应会减小；90°风向角时，屋盖受到最大的放大干扰效应，0°风向角工况时的减小效应最大，45°风向角工况时的减小效应最小；风速为16.7 m/s时，屋盖表面受到最大的减小效应，风速为10 m/s时，屋盖表面受到最小的减小效应；干扰效应会随着降雨强度的增大而增大。

  2025年03期 v.26;No.100 7-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 3634K]
  

• 降雨入渗条件下浅埋软弱岩层引水隧洞地表沉降与控制措施

  耿弈;金冰燕;康兰方;张波;李文杰;

  为研究降雨入渗条件下浅埋穿越富水软弱岩层隧洞地表沉降与控制技术，依托深圳铁岗—石岩水库水质保障工程，基于Peck公式，运用数值模拟与现场实测相结合的方法，分析了不同工况下地表沉降特点及规律，对不同的支护效果进行对比，提出了最佳地表沉降控制措施。结果表明：在雨季进行隧洞施工期间，降雨结束时(t=7 d)拱顶沉降达到最大值(14.50 mm),降雨结束后(t=9 d)拱顶沉降开始减小。在降雨前期(t=1 d)隧洞围岩的塑性区主要出现在拱顶位置；随着降雨时间的增加，塑性区逐渐向地表扩展；降雨结束后(t=9 d),塑性区的分布范围开始逐渐减小。浅埋隧洞穿越富水软岩时，使用地表袖阀管注浆能够有效地控制地表沉降，但是结合高压水平旋喷桩技术控制沉降效果更好，其沉降值减少了22.8%。

  2025年03期 v.26;No.100 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 3000K]
  

• 钢箱梁跨线顶推支架及滑移支点力学特性分析

  史宝宝;高健根;王国辉;张晨爔;梁斌;

  针对跨既有交通线路预制钢箱梁顶推施工安全问题，以洛阳市瀍涧大道上跨王城大道段桥梁工程为依托，研究顶推施工中顶推支架和滑移支点的受力性能。采用理论计算并通过Midas软件分别建立顶推支架和滑移支点的实体模型，以分析结构在支点承载最大工况下的力学特性。结果表明：支架的稳定承载力与立柱尺寸、截面属性、步距等因素有关；在承载最不利工况下，墩旁支架和顶推拼装支架下部结构最大组合应力分别为67.3 MPa和47.8 MPa;在水平方向变形上，顶推摩擦力对顶推拼装支架的变形影响较大，整体结构屈曲特征值满足规范允许值，滑移支点最大变形位于滑箱顶面，最大组合应力位于滑箱和垫梁接触面角端处。

  2025年03期 v.26;No.100 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2933K]
  

• 木质素-水泥复合改良粉质黏土冻胀融沉特性研究

  李世博;潘殿琦;王明新;刘华南;

  为有效改良吉林省辽源地区的粉质黏土，以木质素-水泥复合作为改良材料进行室内冻胀融沉试验，分析了木质素磺酸钙掺量、含水率和养护龄期3个因素对木质素-水泥复合改良粉质黏土的影响。结果表明，在掺入适量木质素的改良土与素土和水泥改良土相比，其冻胀量(融沉量)受到了明显的抑制；其冻胀率(融沉系数)随含水率的减小而减小，随养护龄期的增加而减小；确定了改良土的最佳木质素掺量为1%(质量分数，全文同)。通过灰色关联度分析，得出对冻胀率(融沉系数)影响程度大小为木质素掺量>含水率>养护龄期。

  2025年03期 v.26;No.100 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
  

• 就地热再生混合料路用性能试验与干线公路施工关键技术研究

  轩娜娜;

  依托某32.76 km双向6车道干线公路项目，探讨就地热再生技术的应用。详细调查PQI、PCI、PWI路况指标，确认该路段病害多集中于表层，无结构性破坏，适宜采用就地热再生技术。主要研究不同RAP回收沥青路面材料掺量对再生混合料路用性能的影响。通过车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔及冻融劈裂试验，综合评价了其高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。结果表明：再生混合料的高温稳定性即动稳定度指标均优于新料；在质量分数为30%RAP掺量下，混合料展现出最佳的低温抗裂性(最大弯拉应变2 362με)和水稳定性(浸水残留稳定度98.9%,冻融劈裂抗拉强度比93.2%)。基于此，确定最佳RAP掺量为30%,并阐述就地热再生施工的关键技术要点。

  2025年03期 v.26;No.100 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
  

机械工程·电气工程

• 西门子S7-1200与ZN4S型智能显示控制仪表的MODBUS RTU通讯

  刘淑荣;庞伟;林郅铎;

  以ZN4S型智能显示控制仪表在物料分拣皮带秤中的应用为研究对象，选用西门子公司的S7-1200 PLC为核心控制器，研究了西门子S7-1200系列PLC与ZN4S型智能显示控制仪表的MODBUS RTU通信实现方法。阐述了二者之间实现MODBUS通信的硬件结构及软件设计方法，同时，利用HMI触摸屏界面实施在线监测。经实际运行结果证明，能够实现对仪表数据的正确采集及显示，具有优异的控制效果。

  2025年03期 v.26;No.100 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K]
  

• 软装设计用铜合金的表面改性与性能研究

  陈晓耀;赵雪;

  为了提高软装设计用铜合金的表面性能，采用表面化学镀的方法在铜合金表面制备不同TiN含量的镀层并进行热处理，对比分析TiN含量和热处理对表面镀层微观结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明：未添加TiN镀层(0 g/L)的截面镀层厚度都高于添加TiN试样的，且随着TiN含量的增加，铜合金表面镀层的厚度先增后减。相较未添加TiN的镀层和铜合金基体，添加TiN的镀层硬度更高；TiN的质量浓度为4 g/L、8 g/L和12 g/L时，镀层的磨损率要小于基体材料的，而TiN的质量浓度为0 g/L和16 g/L时，镀层的磨损率要高于铜合金基体的；TiN的质量浓度为8 g/L时，铜合金表面镀层厚度为11.9μm、硬度为644 HV,磨损率为1.04×10~(-8) g/(rN),具有较高的综合力学性能。

  2025年03期 v.26;No.100 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
  

地质学·测绘学

• 基于ABAQUS有限元数值模拟的柳河县某高陡岩质边坡稳定性分析

  潘灵杰;于成龙;陈昊鑫;

  高陡岩质边坡稳定性分析对崩塌、滑坡等地质灾害的防治尤为重要。研究以柳河县某高陡岩质边坡为实例，通过ABAQUS有限元软件，采用有限元数值模拟法研究了该边坡天然工况和暴雨工况下的稳定性系数、边坡位移及变形特征，发现该边坡在暴雨条件下稳定性系数由1.411降至1.027,属于欠稳定状态，最大位移位于坡脚附近且位移值增大到2.178×10~(-3) m,边坡塑性区的最大应变也位于坡脚附近，并以近似圆弧状向坡顶延伸。此外，运用极限平衡理论简化Bishop法求得的稳定性系数与数值模拟结果相差6.52%,在合理误差范围之内，验证了数值模拟结果。

  2025年03期 v.26;No.100 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
  

• 冻融循环下黄原胶对棕丝纤维粉质黏土开裂性能影响的研究

  慕满云;宋建山;刘华南;丁嘉顺;赵彧涵;李晓瑜;岳科宇;

  为解决半干旱和季节性冻土粉质黏土开裂劣化问题，采用不同掺量黄原胶对棕丝纤维粉质黏土进行固化，并利用数字图像处理技术来量化试样的宏观裂纹，探究黄原胶掺量的改变对棕丝纤维粉质黏土裂隙发育影响的规律。试验结果表明：当黄原胶质量分数为0.3%时，其试样水分蒸发速率最慢，黄原胶吸附在棕丝纤维与粉质黏土颗粒之间，增强了两者间的黏结力，提升了其抗拉性能，由此达到遏制裂隙发育的效果；随着黄原胶含量的增加，冻融组表面裂纹比、裂缝平均宽度和裂纹总长度均减小，裂隙发育仍受到抑制。通过揭示固化粉质黏土的开裂模式，为其工程特性分析和基于固化材料的土体抗裂技术应用提供了参考。

  2025年03期 v.26;No.100 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 3263K]
  

• 射孔参数对油页岩裂缝的起裂与扩展行为的影响研究

  肖雨果;翟梁皓;彭召翠;王文煊;申炳权;蒋徐昊;

  我国油页岩资源储量十分丰富，作为常规油气资源的重要替代与补充能源之一，实现油页岩资源的商业化开采对优化我国能源结构具有非常重要的战略意义。结合吉林省油页岩储层的赋存特点，采用零厚度粘结单元法(Cohesive Zone Method),围绕油页岩射孔水力压裂参数(射孔相位、射孔间距、射孔长度)对水力裂缝的起裂和扩展行为的影响展开研究，重点关注不同射孔参数条件与水力裂缝的扩展方向、起裂压力、累计裂缝长度的内在关联。有望为我国油页岩资源开发过程中裂缝扩展行为预测和射孔工艺参数优化提供技术支撑。

  2025年03期 v.26;No.100 68-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2293K]
  

能源与动力

• 风率分配对生物质炉排炉燃烧燃尽特性数值模拟分析

  徐欣江;毕庆生;刘泽;张朝阳;

  生物质锅炉燃烧时普遍存在炉内温度场分布不均匀、炉内秸秆燃烧不充分、飞灰和炉渣含碳量高、污染物(NO_x)排放浓度高等问题。以某生物质电厂30 MW机组生物质水冷振动炉排炉为研究对象，基于Flic与Fluent软件，模拟分析不同一次风风率(70%、60%、55%、50%)及4种二次风与燃烬风配比对锅炉气固燃烧特性的影响，得出结论：1)一次风风率升高(70%基准)时，燃烧峰值温度升高且提前，挥发分释放加速，固定碳燃尽时间缩短，但对水分蒸发无显著影响；2)一次风风率降低(55%、50%)时，炉内温度分布更均匀，出口烟气温度与氧含量下降，火焰稳定于炉拱下方；3)一次风风率固定时，工况3(m(前墙二次风风量)∶m(后墙二次风风量)∶m(燃烬风风量)=1∶2∶1)效果最佳，炉膛出口温度升高，烟气氧含量与NO质量浓度降低。

  2025年03期 v.26;No.100 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2710K]
  

• 基于Fluent的工业烟气陶瓷膜换热器内部温度变化研究

  张天文;杨乾;张广阳;

  陶瓷膜具有出色的亲水性和高效的凝结特性，可以迅速地将水蒸气吸附在膜表面，并通过普通冷凝和毛细冷凝两种方式将吸附蒸汽凝结成液态水。选择微米级(2μm)陶瓷膜组成管束对不同工况下的燃气锅炉尾部烟气展开水分回收试验，并通过数值模拟的方式预测内部流场分布情况。研究结果表明：烟气温度大幅降低，最大降幅可达38.75℃;烟气侧由于凝结过程的发生，对流换热系数在3 000～4 500 W/(m~2·K)范围内变化；由于凝结液膜回收过程存在迟滞性，陶瓷膜管束的水分回收量和水分回收率存在着不同的变化趋势。研究结论可以为陶瓷膜在工业烟气水分回收处理领域的工程应用提供参考。

  2025年03期 v.26;No.100 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 3139K]
  

环境科学

• 金属改性生物炭对不同底物厌氧消化的促进作用

  王建辉;李明东;朱星宇;刘佳杰;孙汝祺;

  厌氧消化是一种高效的废弃物资源化技术，对人类的双碳事业至关重要。为解决厌氧消化过程不稳定和甲烷产量低等问题，金属改性生物炭因具有高比表面积及丰富官能团等特性备受关注。综述了金属改性生物炭对于不同底物厌氧消化的促进作用：当餐厨垃圾等易酸化底物进行厌氧消化时，改性生物炭通过促进直接种间电子转移，提高挥发性脂肪酸的转化效率，使系统pH得到缓冲，提高产气效率；在解决畜禽粪便等易发生氨抑制底物的厌氧消化过程时，改性生物炭通过化学吸附(金属离子的交换与络合反应)和物理吸附的方式降低氨氮浓度，减轻抑制作用；处理存在重金属和抗生素等有害物质的工业有机废弃物时，改性生物炭较高的表面积和丰富的化学位点，能够促进微生物对抗生素的降解和重金属的钝化效率。

  2025年03期 v.26;No.100 90-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K]
  

• “双碳”背景下吉林省经济增长与碳排放时空耦合关系及影响因素研究

  郭紫萱;马心毅;赵思宇;王宇婷;董姝娜;

  明晰经济增长与碳排放的耦合协调关系有助于推动地区经济高质量发展，使其与生态环境保护相协调。以吉林省9个地级行政单元为研究对象，运用耦合协调度模型、空间分析和灰色关联模型等方法分析吉林省2012—2022年经济增长与碳排放之间的时空耦合关系及影响因素。结果表明：2012—2022年吉林省经济增长水平整体较高且呈波动趋势，碳排放空间上呈以长春市为中心向外围扩散减弱的格局；经济增长与碳排放的耦合度及耦合协调度以磨合阶段中的良好协调特征为主导，空间格局变化较大；空间集聚效应全局减弱而局部增强；经济发展和生态环境对耦合协调度的影响最大，政府能力和区域创新水平等对其也都有较大影响。并基于前述结论为吉林省经济增长与碳排放耦合协调发展提出建议。

  2025年03期 v.26;No.100 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K]
  

• 一步异核法CoFe@NF高效油水分离膜的制备及性能研究

  李家望;白世博;苗传雨;王明;刘新亮;侯影飞;

  随着含油废水排放量的不断增多，高效的油水分离技术已成为环境科学领域的研究焦点。采用制备过程简便的一步异核法(HN法)在泡沫镍(NF)表面成功负载了CoFe纳米针状阵列(CoFe@NF)。该膜展现出卓越的超亲水-水下超疏油性能，其在空气中的水接触角为0°,对多种油类的水下油接触角(UOCA)均>150°。在油水分离测试中，CoFe@NF膜实现了1.4×10~6 L/(m~2·h)的超高通量，同时分离效率始终>99%。经过20次连续循环测试后，该膜仍能维持稳定的高通量，且分离效率>97%。此外，该膜在经过酸、碱、盐溶液浸泡以及摩擦和超声处理后，仍能保持水下超疏油状态和高分离性能，展现出优异的化学稳定性及机械稳定性。为高效开发油水分离膜提供了参考。

  2025年03期 v.26;No.100 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2515K]
  

信息技术与应用

• YOLOv8-UDS:一种高精度的复杂场景下屋顶缺陷智能检测模型

  王朝辉;赵佳;

  在对屋顶缺陷检测中，现有的检测方法准确率较低，检测类型单一，因此，提出了一种改进的YOLOv8缺陷检测模型YOLOv8-UDS。采用UniRepLknet特征提取网络和可变注意力DAttention(DAT)模块进行特征提取，通过多层次特征融合模块(Semantic and Detail Infusion, SDI)将提取的特征高效融合，从而提高模型的检测能力和检测精度。试验结果表明，YOLOv8-UDS的准确率达到87.9%,较原YOLOv8模型的提高了10.2%,能够满足当前屋顶缺陷检测需求。

  2025年03期 v.26;No.100 110-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 2015K]
  

• TWDRS-CWS:基于三支决策粗糙集的工人安全评估模型

  蔡鸿桀;丁言;

  建筑工人作业时的安全评估主要依赖安全专家的人工观察。然而人工观察的过程不仅耗时费力，而且容易受到主观影响，导致评估效率和评估结果的准确性难以保证。通过分布式信息融合结构，对生理数据与图像数据的信息进行融合，并将模糊粗糙集与三支决策方法结合，提出了基于三支决策粗糙集的建筑工人安全评估模型(TWDRS-CWS)。试验表明：TWDRS-CWS方法与人工观察方法相比，提高了安全风险评估的效率和准确性，为施工现场的安全管理提供了一种有效的方法。

  2025年03期 v.26;No.100 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1611K]
  

• FDPN:基于特征聚焦和特征扩散机制的金字塔网络在多尺度和小目标检测领域的应用

  武文杰;丁言;赵佳;

  多尺度和小目标检测在目标检测领域是一个核心挑战，因为同一物体在不同距离下会呈现不同大小，远距离小物体的特征难以被捕获。提出了一种基于特征聚焦和特征扩散机制的金字塔网络(Focus Diffusion Pyramid Network, FDPN)。通过特征聚焦模块与特征扩散机制，能够使每个尺度的特征都具有详细的上下文信息，从而更有利于后续目标的检测与分类。为了验证FDPN的性能，使用YOLO框架作为基础框架。试验结果表明，在YOLO框架下，FDPN的性能优于其他金字塔网络。

  2025年03期 v.26;No.100 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1573K]
  

• 《长春工程学院学报（自然科学版）》征稿简则

  <正>《长春工程学院学报（自然科学版）》为中国高校编辑出版质量优秀科技期刊、吉林省一级期刊，季刊，每季度末月28日出刊，国内统一连续出版物号为CN 22-1323/N，国际标准连续出版物号为ISSN 1009-8984。设有土木工程、机械工程·电气工程、地质学·测绘学、应急管理、水利工程·能源与动力、建筑科学·环境科学、信息技术与应用、基础研究等栏目，欢迎广大教师、校友、科研人员、生产一线技术人员等踊跃赐稿。来稿要求为

  2025年03期 v.26;No.100 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 323K]
  
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