青岛理工大学学报

本期栏目

土木工程

  • Zn2In2S5/TiO2/GN光电阴极保护复合涂层的制备及其防腐蚀性能研究

    高展;金祖权;张小影;蒋浩森;

    海洋中金属的腐蚀问题给国家带来了严重的经济损失与安全隐患，设计并制备了Zn_2In_2S_5/TiO_2/GN光电阴极保护复合涂层，并研究了石墨烯与Zn_2In_2S_5/TiO_2填料的掺入对涂层硬度、附着力、疏水性和防腐性能的影响规律。研究发现石墨烯和Zn_2In_2S_5/TiO_2的掺量均为2%时，涂层的硬度与疏水性等物理性能最佳；在光照条件下涂层的开路电位由-220mV降至-550mV，自腐蚀电位负移到-0.6V，交流阻抗值最小，具有最佳的光电化学性能，这为实现金属的全天保护工程化应用提供了支持。

    2025年06期 v.46;No.207 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 546K]

  • 基于数据驱动损伤档案的复杂杆系结构损伤识别方法

    谭凯旋;张光槟;付伟庆;

    为实现复杂杆系结构损伤位置定位与损伤程度预测，提出了一种基于数据驱动损伤档案的损伤识别方法。通过识别指标、分区域两步识别和网络训练三方面介绍损伤档案的识别流程；通过数值模拟建立大型桁架桥结构的有限元模型，并利用均匀设计法建立区域损伤库和区域内构件损伤库；通过对网络进行训练，识别构件的损伤位置和损伤程度。桁架桥数值模拟结果表明，损伤位置定位准确，损伤程度识别误差在5%以内。

    2025年06期 v.46;No.207 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 444K]

  • 基于动力测试的锈蚀钢筋混凝土梁有限元模型修正

    张鑫迪;刘才玮;王大龙;苗吉军;

    为了建立适用于锈蚀钢筋混凝土梁的精确有限元模型，采用基于随机森林回归算法的模型修正方法对锈蚀钢筋混凝土梁进行模型修正。使用ABAQUS建立锈蚀钢筋混凝土梁的有限元模型，根据工程经验初步选择待修正的参数和参数取值范围。通过灵敏度分析筛选待修正的参数，在取值范围内选择3组随机参数进行数值模拟。利用基于随机森林回归算法的有限元模型修正方法对参数进行修正，结果表明修正后的模型动力响应计算值与数值模拟值误差较小。选取锈蚀试验梁进行动力测试，使用其试验数据进行修正，参数误差在5%以内。提出的有限元模型修正方法能够更好地模拟构件的动力特性，为后续的火灾损伤识别及评估提供精确的基准模型。

    2025年06期 v.46;No.207 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]

  • 空腔对钢管混凝土柱轴压整体稳定性影响的有限元分析

    王晨洁;郁有升;刘作岩;杨怡亭;安琦;

    为研究空腔对钢管混凝土柱轴压整体稳定性的影响，设计了35个试件，利用有限元软件ABAQUS对试件建立模型并进行轴压整体稳定性有限元分析，研究空腔位置（柱高方向）、空腔截面尺寸和空腔高度对钢管混凝土柱破坏模式以及轴压稳定极限承载力的影响。结果表明：改变空腔位置对钢管混凝土柱轴压整体稳定性有显著影响，在空腔截面尺寸和高度相同的条件下，空腔位于柱高中部位置对钢管混凝土柱轴压稳定极限承载力影响最大，且破坏模式为整体弯曲失稳破坏；空腔截面尺寸对钢管混凝土柱轴压稳定极限承载力影响较大，空腔位置和空腔率相同时，空腔截面尺寸从0增大至80mm×80mm，试件稳定极限承载力下降14.58%；空腔高度对钢管混凝土柱轴压稳定极限承载力影响不明显。

    2025年06期 v.46;No.207 27-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 880K]

  • 砂土地基含水率对静压开口管桩沉桩特性的影响

    王伟丞;远航;丁钰星;王育林;刘俊伟;

    砂土地基含水率的不同对管桩的沉桩特性有着较大影响。通过室内模型试验的方式，控制砂土地基含水率，对双壁开口管桩进行静压沉桩试验。沉桩过程中采集沉桩阻力、桩身应变与土塞变化。研究发现非饱和砂土地基的沉桩阻力较小，约为干砂与饱和砂土地基沉桩阻力的66.88%和80.78%；随着沉桩贯入，外管单位侧摩阻力沿桩身不断增大，同一深度处出现衰退现象，非饱和砂土地基的衰退现象更明显，含水率的不同对单位侧摩阻力的影响较大；非饱和砂土由于其含水率所导致的流动性，更容易形成土塞，土塞高度高、形成快，并且沉桩入土较深时土塞增长趋势要高于干砂与饱和砂土地基。

    2025年06期 v.46;No.207 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 860K]

  • 地铁列车振动荷载作用下砂土液化特性试验研究

    徐传龙;张瑾;张翔瑜;刘晨;凌贤长;

    为探究地铁列车振动荷载作用下砂土液化可能性问题，通过室内动三轴试验，深入研究了地铁列车振动荷载对砂土液化宏观响应特性的影响。研究结果表明，动应力幅值、加载频率以及有效围压等因素均对液化特性产生显著影响。具体而言，随着动应力幅值的增大或加载频率的降低，液化破坏所需的振动次数减少，液化风险相应增加；而有效围压的增大会有效提高砂土的抗液化能力。在不同影响因素的作用下，所产生的轴向应变也呈现出不同的特点，动应力幅值的增大和加载频率的降低会导致液化破坏后的轴向应变减小，而有效围压的增大则能有效减小产生的轴向应变。

    2025年06期 v.46;No.207 47-54+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K]

城市更新与碳中和协同发展

  • 中国典型滨海城市碳排放分析及预测——以青岛市为例

    明志军;李沁原;周娟;李捷;李松枝;王悦;

    准确评估城市温室气体排放并进行预测是建设低碳城市的重要难题之一。为厘清影响青岛市碳排放的主要影响因素，通过IPCC温室气体清单法计算出青岛市2005—2021年全社会能源消费产生的碳排放量及青岛市自然碳汇量；运用熵值法筛选后确定了影响青岛市碳排放的5个主要因素：人口数量、人均GDP、能源结构、能源强度、第二产业占比；基于STIRPAT改进模型，设置了3种情景模式对青岛市2022—2030年的碳排放进行预测，得出以青岛市为代表的典型滨海城市碳排放趋势。结果表明：能源结构是影响滨海城市碳排放的首要因素，能源结构每增加1%，碳排放量增加2.218%；人均GDP的增长，也会对碳排放起到正向作用，人均GDP每增加1%，碳排放量增加0.288%；政府低碳政策调整优化可显著影响城市碳排放水平，说明了建设低碳城市时政策引领的关键作用。

    2025年06期 v.46;No.207 55-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]

  • 青岛市民用建筑运行及隐含碳排放特征研究

    赵春晴;李彦;纪爱华;

    碳排放特征分析是制定“双碳”方案的必要基础。为探究青岛市建筑全生命周期碳排放特征，以国内外碳排放核算标准和方法为基础，结合青岛市数据公开情况，提出适用于青岛市民用建筑碳排放核算的方法，定量分析其运行和隐含碳排放主要特征。结果表明，2023年青岛市民用建筑运行阶段碳排放总量是2009年的1.8倍，人均碳排放达到2.04t，低于我国北方采暖城市平均水平，2022年出现峰值。2023年隐含碳排放总量是2009年的2.5倍，仍呈现上升趋势。基于青岛市建筑既有节能减排政策及技术的降碳效果评估，针对如期实现碳中和目标提出建议，可为相关管理部门明确建筑领域“双碳”路径提供数据参考和科学依据。

    2025年06期 v.46;No.207 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]

环境与市政工程

  • 二次铝灰制陶粒过程中烧结机理及重金属转化规律研究

    何旺泽;杨金忠;黄启飞;孙英杰;杨玉飞;

    为降低二次铝灰的环境风险，提升资源化水平，采用二次铝灰和城市生活垃圾焚烧灰渣制备陶粒。通过热反应特性、物相特征、重金属保留率、浸出毒性及赋存形态分析，研究二次灰渣制备陶粒过程中烧结机理及重金属演化规律。结果表明：热反应过程包含二次铝灰铝元素氧化及城市生活垃圾焚烧灰渣中氯化物和碳酸盐的挥发分解。随着温度的升高或二次铝灰添加量的减少，陶粒宏、微观由粗糙松散转为光滑致密，形成新物相CaAl_2Si_2O_8和Ca(Mg,Al)(Si,Al)_2O_6。重金属保留率呈Mn>Cr>Ni>Cu>Pb>Cd>Zn趋势，且随着温度的升高先下降后上升；Cu、Ni及Zn保留率与二次铝灰掺量呈正相关。烧结后Cr、Mn及Ni残渣态可达95%以上，而Zn、Cd、Pb及Cu则存在一定量的酸可提取态，重金属浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）要求。

    2025年06期 v.46;No.207 72-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 758K]

  • 污泥掺烧松木屑及其协同固硫机制的实验研究

    申宇婕;罗思义;孙少杰;吴玉麟;

    采用焚烧法处置污泥是目前广泛使用的污泥热处理手段，但由于污泥热值低、灰分含量高、可燃性能较差，燃烧过程中存在燃烧不稳定、污染严重等诸多问题。提出用松木屑与污泥进行混燃，来实现污泥的稳定化、无害化和资源化利用。通过热重-红外联用（TG-FTIR）技术分析混燃的反应行为及产物成分，同时通过燃烧实验对灰渣中的硫含量进行分析。研究表明，污泥与松木屑的燃烧过程中挥发分析出及燃烧阶段失重占比最大。采用Coats-Redfern积分法进行燃烧动力学分析，选择最佳的反应级数，当松木屑掺烧比大于50%，频率因子大于600min~(-1)时，通过FTIR发现，样品燃烧的主要气相产物为CO_2和H_2O。掺烧松木屑可以将硫元素固定在灰渣中，减少空气污染。

    2025年06期 v.46;No.207 82-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]

  • 背角无齿蚌对鸢尾-苦草组合去除氮磷效果的提升作用研究

    马英姿;段继成;程俊涛;王飞;杨文;王方舒;董绪科;陈栋;

    研究了滤食性底栖动物背角无齿蚌提升西伯利亚鸢尾-苦草组合去除氮磷的效果，通过对比动植物体内和底泥中氮磷含量变化、植物根系硝化反硝化强度和微生物群落结构差异，明确背角无齿蚌对水生植物去除水中氮磷效果的影响。结果表明，背角无齿蚌可以强化西伯利亚鸢尾-苦草植物组合对水中氮磷的去除效果，试验第63天，与西伯利亚鸢尾-苦草组（R1组）相比，西伯利亚鸢尾-苦草-背角无齿蚌组（R2组）的TN和TP去除率分别提升了22.98%和28.50%,R2组植物体内氮磷含量分别提高了4.37%和5.60%，底泥中氮磷含量分别提高了53.03%和9.88%，且R2组植物根系硝化与反硝化强度分别提升了21.74%和17.78%。高通量测序结果显示，R2组与脱氮除磷相关的微生物相对丰度均高于R1组，与脱氮相关的微生物Thiobacillus、unclassified＿k＿＿norank＿d＿＿Bacteria和Nitrospira，相对丰度分别增加至2.3%、1.7%和1.5%；与除磷相关的微生物norank＿f＿＿Gemmatimonadaceae和Flavobacterium相对丰度分别增加至3.1%和1.4%，表明背角无齿蚌能够提高功能微生物丰度，促进植物对氮磷的吸收同化。试验结果可为城市河流的污染治理与生态修复提供理论指导。

    2025年06期 v.46;No.207 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]

人工智能

  • 基于自适应滑模算法的植保无人机姿态控制

    林旭梅;张清华;林祺航;

    针对植保无人机姿态控制系统在农业、林业作业时易受到外界干扰以及自身参数不确定的问题，设计了一种内外环滑模控制策略。根据植保无人机系统欠驱动特性将系统分为位置外环控制系统和姿态内环控制系统。基于滑模自适应控制法设计了位置外环控制器，用来解决植保无人机作业时易受干扰的问题，同时，引入饱和函数减少位置外环系统抖振，并加入映射自适应算法，修正系统的自适应量，防止出现控制输入过大现象。利用积分滑模函数和指数趋近律控制设计姿态内环控制器，可实现系统有限时间收敛，并加强了系统稳定性。利用Lyapunov函数证明了系统稳定性，并通过仿真和实验验证了方案的可行性。

    2025年06期 v.46;No.207 98-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]

  • 基于改进型Zigzag变换和Logistic-Sine映射的图像加密算法

    徐新立;宋新广;王蒙蒙;

    为了提高图像的安全性，介绍了一种基于改进型Zigzag变换和Logistic-Sine映射相结合的新型图像加密算法。利用SHA-512哈希算法生成与明文相关的密钥，将密钥输入混沌映射产生混沌序列；对混沌序列先进行行排序再进行列排序，获取的索引矩阵用于明文图像初步置乱；应用改进型Zigzag变换算法进一步置乱，重复以上置乱3轮；对置乱后的图像进行反向扩散处理来生成密文图像。实验结果表明，该算法密钥空间大，有较强的鲁棒性，能够抵御多种攻击。

    2025年06期 v.46;No.207 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K]

  • 基于变分模态分解-模糊控制的混合储能系统SOC控制策略

    刘吉庆;赵景波;侯睿;

    针对风力发电随机性和间歇性引起的风电功率不稳定问题，以及混合储能系统（HESS）在风电功率补偿上的技术挑战，提出了一种基于变分模态分解（VMD）-模糊控制的混合储能系统荷电状态（SOC）控制策略，以提高风电功率的输出稳定性并延长混合储能系统的使用寿命。采用秘书鸟优化算法（SBOA）优化的VMD对风电功率进行初次分配。基于锂电池平均SOC及其参考SOC的偏差，进行模糊控制以修正初始分配功率。利用MATLAB/Simulink对控制策略进行仿真。仿真结果验证了所提出的控制策略在削弱风电输出波动性方面的有效性，能够实现较为平稳的并网功率输出，并使锂电池SOC保持在正常范围内，避免锂电池群体进入SOC非健康区域。

    2025年06期 v.46;No.207 114-122+133页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]

  • 全状态约束下CCSTR随机系统的有限时间控制

    张静;宋晓轩;辛丽平;单文悦;江才嘉;孙荣荣;

    针对具有全状态约束的串级连续搅拌反应釜随机系统提出有限时间控制方法。利用模糊逻辑系统处理非线性函数与随机扰动；采用命令滤波技术避免“计算爆炸”的问题，引入误差补偿机制降低误差对系统的影响；利用有限时间技术实现对信号的快速和精准跟踪；通过结合It??随机微分方程和障碍Lyapunov函数对系统进行稳定性分析，以确保系统的所有状态不违反约束边界；MATLAB仿真表明，该方法能够在全状态约束下克服随机扰动的影响，实现对串级连续搅拌反应釜随机系统的有限时间快速跟踪控制。

    2025年06期 v.46;No.207 123-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 465K]

  • 具有自适应信息重传的协作NOMA系统性能分析

    代阿飞;李恩玉;张瑞轩;王荣钰;张悦;杨雯;

    为了提升无线通信系统的安全性和可靠性，针对截断自动重传请求（Truncated Automatic Repeat Request,T-ARQ）技术与混合比特级异或（Hybrid-XOR,H-XOR）技术相互融合的协作非正交多址接入（NonOrthogonal Multiple Access,NOMA）系统，研究了协作中继的自适应信息重传和干扰效益最大化问题。提出了一种全时隙协作干扰策略，在提升系统可靠性的同时最大限度地降低了窃听者的窃听概率。分析了系统的中断性能和截获性能，得到了中断概率和截获概率的闭式结果，并进一步给出了高信噪比下中断概率和截获概率的近似逼近结果。通过蒙特卡洛仿真验证了理论推导的准确性和所提策略的性能优势。

    2025年06期 v.46;No.207 134-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 402K]

  • 基于求解TSP的量子深度玻尔兹曼机算法

    王诚鑫;

    玻尔兹曼机（BM）可以用于存储和回收数据。它在联想记忆、模式识别、优化计算等领域有广泛应用前景。然而，传统BM在解决一些问题时，存在重叠度大、随机性高等问题，只适合处理少量的数据。为了扩展其应用领域而提出一种新方案，采用量子计算的思想来设计哈密顿量作为深度玻尔兹曼机（DBM）的能量函数，代替传统的计算方法，以增强其广泛性和弹性。与传统BM不同，新的方案根据参数化量子电路（PQC），建立代价函数去量化问题，使得搜索过程愈加便利。这在很大程度上解决了BM的数据重复和过度冗余问题。为验证该方案的可行性，将其与传统DBM解决旅行商问题（TSP）的数据容纳度和模型收敛速度进行了比较。实验结果表明，基于量子计算改进的DBM在训练准确度上比传统DBM提升约33%，且损失率明显低于传统DBM，为其在实际应用中提供了更广泛的可能性。

    2025年06期 v.46;No.207 142-148+156页 [查看摘要][在线阅读][下载 428K]

  • YOLOv8-LPE——面向工业场景的防毒面具佩戴检测方法

    朱毅;汪邦荣;汪军;徐晓峰;

    防毒面具作为一种个体防护装置，它的正确佩戴对于工业安全、公共卫生以及军事领域的个人防护具有重要作用。鉴于近年来工业污染问题的凸显以及公共健康事件的频发，确保防毒面具已经被正确佩戴成为了一个紧迫的研究议题。为了更高效、准确地检测工作人员的防毒面具佩戴情况，提出了基于YOLOv8的改进模型YOLOv8-LPE。将LSKA融合到SPPF中以提升不同特征层间的语义融合效果，然后在原来的3个检测层的基础上增加了P2层辅助检测小目标，最后增加了EMA模块，增强模型对小目标的特征提取能力。YOLOv8-LPE在没有明显增加参数量和计算量的情况下，目标检测平均精度mAP@0.5∶0.95相较于基线模型提高了3.5%，达到了60.5%，高于目前目标检测领域的常见算法，具有实际应用意义。

    2025年06期 v.46;No.207 149-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]