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關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)矩功率;循環(huán)圓設(shè)計(jì);葉片參數(shù);冷卻裝置
中圖分類(lèi)號(hào)U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2013)82-0163-02
隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng),液力傳動(dòng)變速箱產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化,產(chǎn)品的針對(duì)性越來(lái)越強(qiáng),因此在保證現(xiàn)有液力傳動(dòng)變速箱生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí),要緊跟重型商用車(chē)行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì),要緊跟客車(chē)低地板化、綠色環(huán)保化、城市公交大型化的發(fā)展方向,開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的重型車(chē)用液力傳動(dòng)變速箱。
本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱是由液力變矩器和具有前進(jìn)二檔、后退二檔共四個(gè)檔位的動(dòng)力換檔變速箱組成的液力傳動(dòng)變速箱。液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合差動(dòng)輪系齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。傳動(dòng)過(guò)程中,液力變矩器中液體分子在高壓,高速運(yùn)動(dòng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液力傳動(dòng)變速箱檔位少變化大,連接平穩(wěn),因此操作容易。
驅(qū)動(dòng)60噸的液力傳動(dòng)變速箱主要設(shè)計(jì)參數(shù):
液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)換擋功能。液力變矩器由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成,泵輪和渦輪是一對(duì)工作組合,它們就好似相對(duì)放置的兩臺(tái)風(fēng)扇,一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn),風(fēng)力成了動(dòng)能傳遞的媒介,如果用液體代替空氣成為傳遞動(dòng)能的媒介,泵輪就會(huì)通過(guò)液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪,通過(guò)反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動(dòng)變速變矩范圍不夠大,因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排齒輪提高效率。
1 液力變矩器概述
液力變矩器是液力傳動(dòng)變速箱最具特點(diǎn)的部件,本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三元性結(jié)構(gòu),有3個(gè)工作輪:泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作用。通過(guò)泵輪將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的動(dòng)能、壓力能,再經(jīng)渦輪將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而輸出,在這一過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)輪增加了輸出力矩。它能根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)完成無(wú)級(jí)變矩、無(wú)級(jí)變速的平穩(wěn)傳動(dòng),有效衰減了傳動(dòng)中的沖擊和震動(dòng)。
2 液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理
變矩器的結(jié)構(gòu)包括泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和罩輪,泵輪與變矩器殼體連成一體,其內(nèi)部徑向裝有許多扭曲的葉片,葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過(guò)的導(dǎo)環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動(dòng)盤(pán)相連接。同泵輪一樣,渦輪也裝有許多葉片。但渦輪葉片的扭曲方向與泵輪葉片的扭曲的方向相反。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相連。泵輪葉片與渦輪葉片相對(duì)安置,中間有3mm~4mm的間隙。導(dǎo)輪位于泵輪與渦輪之間,通過(guò)單向離合器安裝在與油泵連接在一起的導(dǎo)輪軸上,油泵安裝在變速器殼體上。
3 液力變矩器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1液力變矩器的轉(zhuǎn)矩功率計(jì)算
3.2液力變矩器循環(huán)圓設(shè)計(jì)
1)循環(huán)圓形狀的選擇
采用圓形循環(huán)圓。
2)工作輪在循環(huán)圓中的排列位置
徑流式工作輪從軸面圖看,液流沿著葉片半徑方向流動(dòng)。我們按照設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)方便采用這種。
(2)確定循環(huán)圓內(nèi)徑
3.3液力變矩器葉片設(shè)計(jì)
液力變矩器裝配圖
3.4液力變矩器各種性能及其評(píng)價(jià)
1)變矩性能
變矩性能是指液力變矩器在一定范圍內(nèi),按一定規(guī)律無(wú)級(jí)地改變由泵輪軸傳至渦輪軸的轉(zhuǎn)矩值的能力。變矩性能主要由無(wú)因次的比特曲線K=Ki來(lái)表示。評(píng)價(jià)性能好壞的指標(biāo)有如下兩種工況,一是i=0時(shí)的變矩比值K0,通常稱(chēng)為失效變矩比;二是變矩比K=1時(shí)的轉(zhuǎn)速比i值,以iM表示,通常稱(chēng)做偶合器工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比,它表示液力變矩器增矩的工況范圍。
2)自動(dòng)適應(yīng)性能
自動(dòng)適應(yīng)性能是指液力變矩器在發(fā)動(dòng)機(jī)工況不變或變化很小的情況下,隨著外部阻力的變化,在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地改變渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩TT和轉(zhuǎn)速nT,并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的能力。
3)經(jīng)濟(jì)性能
4)負(fù)荷特性
負(fù)荷特性是指它以一定的規(guī)律對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加負(fù)荷的性能。液力變矩器施加于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷性能完全由泵輪的轉(zhuǎn)矩變化特性決定。
5)透穿性能
透穿性能是指液力變矩器渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)泵輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的能力。
4 液力變矩器的冷卻裝置設(shè)計(jì)
液力變矩器在工作時(shí),由于能量的損失,會(huì)產(chǎn)生很多的熱量,這種熱量和液力變矩器傳遞的功率有關(guān)。
為了確定冷卻所需的循環(huán)流量,用以選擇冷卻器及補(bǔ)油泵的容量,就必須知道變矩器與傳動(dòng)系的發(fā)熱量??傻萌缦陆Y(jié)論:
液力變矩器的功率損失為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的20%~25%;
傳動(dòng)系的功率損失約為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的5%~8%;
參考文獻(xiàn)
[1]邢彤,楊華勇,龔國(guó)芳.多變量泵驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)比例與恒功率控制研究[J].工程機(jī)械,2008(6).
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一、構(gòu)建趣味課堂讓學(xué)生思維活起來(lái)
教師有趣的語(yǔ)言、豐富的表情,演示“神奇“的實(shí)驗(yàn),能使學(xué)生的神經(jīng)興奮,吸引學(xué)生的注意力,使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。愛(ài)因斯坦說(shuō):“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和系統(tǒng)闡述可能比得到解答更為重要。”培養(yǎng)學(xué)生從物理現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,尋找問(wèn)題的本質(zhì)習(xí)慣和能力尤為重要,教師不僅要在課堂中傳授物理知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生分析豐富變化的物理表象,還要根據(jù)所授內(nèi)容,設(shè)計(jì)一些有趣的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生“好奇”并急于破解,激發(fā)學(xué)生的探究熱情。在講授“蒸發(fā)制冷”知識(shí)時(shí),先不急于介紹物理知識(shí),而是發(fā)給每位學(xué)生一支溫度計(jì),讓學(xué)生用浸有乙醚的棉花團(tuán)裹住溫度計(jì)的玻璃泡,觀察溫度計(jì)的讀數(shù)變化,學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)讀數(shù)急劇下降到0度以下,這一“奇跡”讓學(xué)生興奮,急于探究根由,學(xué)生的注意力、好奇心、求知欲都在這一變化中被激發(fā),聽(tīng)講特別認(rèn)真,發(fā)言激烈,收到事半功倍之效。
二、走出誤區(qū)強(qiáng)調(diào)物理概念的嚴(yán)謹(jǐn)性
物理現(xiàn)象來(lái)源于生產(chǎn)、生活中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,許多學(xué)生由于自身的經(jīng)歷和觀察的差異,已形成一定的物理表象記憶,形成思維定式。這種先入為主的生活體驗(yàn),會(huì)影響到正確物理概念的建立。介紹“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”知識(shí)時(shí),我讓學(xué)生描述坐在公交車(chē)上觀察街道兩邊的樹(shù)和建筑的運(yùn)動(dòng)情況,學(xué)生一致回答,樹(shù)和街道向后快速隱退,接著馬上又提出另一個(gè)問(wèn)題,你站在街道旁觀察車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)是車(chē)輛來(lái)來(lái)往往,川流不息。當(dāng)?shù)玫竭@一回答后,我便及時(shí)引入問(wèn)題的本質(zhì):物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的,看以什么為基點(diǎn)。探究歐姆定律時(shí),電燈的亮度與電壓的高低相關(guān)聯(lián),但電燈(用電器)的電阻是否與電壓的有關(guān)嗎?學(xué)生從電燈的明與暗的表象認(rèn)為,電阻與電壓密切相關(guān),其實(shí)這是錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn),電阻只與導(dǎo)電率、電線的橫切面積、溫度等因數(shù)有關(guān),與電壓無(wú)關(guān)。如“做功”“光成像”“焦耳定律”等物理概念,學(xué)生往往受生活經(jīng)驗(yàn)的表象影響,經(jīng)常得出錯(cuò)誤的結(jié)論。在初中物理教學(xué)中,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從事物的表象出發(fā),探究本質(zhì)屬性和內(nèi)在聯(lián)系,建立科學(xué)的物理概念。
三、抽離具象建構(gòu)物理模型
物理現(xiàn)象是動(dòng)態(tài)的,涉及眾多因素,有些是“顯因素”,有些是“隱因素”,初中學(xué)生容易注意表層的“顯因素”,往往忽略“隱因素”的重要性。如物質(zhì)的運(yùn)動(dòng),宏觀物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)時(shí)大小不一樣,形態(tài)各異,進(jìn)度不同,其實(shí)這些都是“顯因素”,在物理上把運(yùn)動(dòng)的物體理想化為“質(zhì)點(diǎn)”,“質(zhì)點(diǎn)”是有“質(zhì)量”而無(wú)大小形態(tài)的,在建構(gòu)物理模型時(shí),只需關(guān)注“質(zhì)點(diǎn)”的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)進(jìn)度。在探究溫度知識(shí)時(shí),讓學(xué)生做家庭實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)瓷碗和一件鐵制品放在太陽(yáng)底下長(zhǎng)時(shí)間暴曬,請(qǐng)問(wèn)哪一件物體的溫度高?相當(dāng)多的學(xué)生都說(shuō)鐵制品的溫度高,這種錯(cuò)誤結(jié)論的根源是學(xué)生憑人體感覺(jué)冷熱程度的生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷的,其實(shí),這兩件物體的溫度是一樣高的,學(xué)生忽視了“長(zhǎng)時(shí)間”這個(gè)隱形條件。把生活現(xiàn)象與物理概念相混淆。教師應(yīng)鍛煉學(xué)生抽象具象的能力,引導(dǎo)學(xué)生善于觀察,重在思考,由表及里,建構(gòu)物理標(biāo)準(zhǔn)模型,并把這種科學(xué)思維運(yùn)用于解決物理實(shí)際問(wèn)題中。
Key words: house price difference;livability;labor mobility
0 引言
改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn),農(nóng)村人口逐漸向城鎮(zhèn)集聚。但是,城市的高房?jī)r(jià)成為這些在城市打工但不能成為真正市民的一個(gè)重要的障礙[1]。勞動(dòng)力集聚是城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵因素,而高房?jī)r(jià)作為必要的生活成本,成為制約農(nóng)民工市民化的阻力。在“買(mǎi)房置地,有房才有家”的中國(guó)傳統(tǒng)文化背景下,很多中國(guó)居民家庭背上沉重的按揭貸款。雖有了住房,但是由于房屋的不可移動(dòng),因此固化了勞動(dòng)力的分布,制約了勞動(dòng)力在城市間的合理流動(dòng)。勞動(dòng)力要素的有效流動(dòng),是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的基礎(chǔ)。高房?jī)r(jià)成為勞動(dòng)力合理流動(dòng)的障礙,進(jìn)而制約我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
在過(guò)去的十多年里,中國(guó)的商品房整體銷(xiāo)售價(jià)格持續(xù)上漲。四個(gè)一線城市更是漲幅驚人,房?jī)r(jià)年均增幅超過(guò)10%。房?jī)r(jià)的持續(xù)上漲引發(fā)廣泛的“逃離北上廣”的討論。眾多學(xué)者都支持房?jī)r(jià)是抑制勞動(dòng)力流入的重要分散力,但是,從我國(guó)城鎮(zhèn)化率逐年提高可以看出,城市依然是吸引勞動(dòng)力的重要集聚地。雖然一線及熱點(diǎn)城市的高房?jī)r(jià)是大家的共識(shí),且在戶籍制度等嚴(yán)格管控方式下,但是常住人口仍然持續(xù)攀升[2]。在房?jī)r(jià)上漲速度遠(yuǎn)超工資增長(zhǎng)速度的情況下,除了房?jī)r(jià),還有什么因素與房?jī)r(jià)共同影響勞動(dòng)力的城市選擇決策呢?
2015年中央城市工作會(huì)議上把“建設(shè)和諧宜居城市”作為城市發(fā)展的主要目標(biāo),宜居性城市上升到戰(zhàn)略高度。目前關(guān)于宜居性與宜居性城市的定義仍未統(tǒng)一,根據(jù)世界衛(wèi)生組織WHO提出的基本理念,一個(gè)城市應(yīng)當(dāng)滿足以下四個(gè)方面要求:一是保證居民人身財(cái)產(chǎn)的安全,不發(fā)生大的災(zāi)難性事件;二是提供健康的環(huán)境,良好的醫(yī)療條件;三是在交通設(shè)施方面,能夠提供快捷舒適安全的出行方式;四是提供舒適、便利的生活條件。進(jìn)一步的研究增加了城市的宜居性應(yīng)包含可持續(xù)性[3]。開(kāi)展宜居性研究的相關(guān)理論基礎(chǔ)主要有,城市人居環(huán)境理論、生態(tài)城市理論、可持續(xù)發(fā)展理論、和諧社會(huì)理論、安全城市理論和學(xué)習(xí)型城市建設(shè)理論。很多學(xué)者都認(rèn)為,對(duì)城市宜居性的內(nèi)涵理解還是一個(gè)不斷發(fā)展完善的過(guò)程。根據(jù)馬期洛的需求層次理論,處在不同需求階段的居民,對(duì)于城市的宜居性有著不同的定義與要求,隨著需求層次的提高,對(duì)城市宜居性的要求也會(huì)不斷提升。從最初的保證基本生活的吃穿住行,發(fā)展到環(huán)境友好、和諧、可持續(xù),因此城市宜居性的內(nèi)涵不斷得到豐富。根據(jù)馬斯洛的需求原理,當(dāng)經(jīng)濟(jì)水平提高,人們?cè)跐M足基本衣食住行的條件后,更加重視城市的生態(tài)環(huán)境,追求人與自然的和諧,追求更高品質(zhì)的生活。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,勞動(dòng)力在進(jìn)行城市選擇時(shí),越來(lái)越關(guān)注城市應(yīng)具備居民個(gè)人發(fā)展的公共服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施、人文條件等。
宜居性研究的對(duì)象,可以是城市內(nèi)部的社區(qū)、單個(gè)城市、城市群。根據(jù)本文的研究?jī)?nèi)容,本文的研究對(duì)象界定為單個(gè)城市的宜居性。梳理國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),眾多學(xué)者對(duì)城市宜居性的內(nèi)涵做了比較全面的研究,歸納起來(lái)主要包括七個(gè)方面[4]:一是健康性,能夠遠(yuǎn)離污染,不能用綠地和新鮮空氣換高工資;二是安全性,具備完善的防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng),完善的法治秩序;三是自然宜人性,有綠地、可接近的水域等:四是包容性,尊重歷史和文化;五是生活便利性,公共服務(wù)設(shè)施健全,醫(yī)療、教育、購(gòu)物等生活設(shè)施齊全;六是交通通達(dá)性,道路系統(tǒng)完善,通行便利;七是發(fā)展性,為個(gè)人的就業(yè)學(xué)習(xí)提供發(fā)展機(jī)會(huì)。
1 房?jī)r(jià)、城市宜居性與工資的內(nèi)生性關(guān)系
為什么不同的城市的房?jī)r(jià)水平存在較大的差異?國(guó)內(nèi)外學(xué)者從各個(gè)角度展開(kāi)了深入的研究。最初的研究主要針對(duì)的是公共服務(wù)水平,后續(xù)的研究?jī)?nèi)容進(jìn)一步擴(kuò)展,不僅包含醫(yī)療、教育、交通等公共服務(wù)水平,還包含氣候、環(huán)境、就業(yè)率、個(gè)人發(fā)展機(jī)會(huì)等。
1.1 蒂布特模型
Tiebout[5]較早關(guān)注人口流動(dòng)與當(dāng)?shù)毓财饭┙o關(guān)系,并提出了著名的蒂布特模型。其核心思想是,具有消費(fèi)者和投票者雙重身份的理性經(jīng)濟(jì)人,會(huì)根據(jù)個(gè)人偏好,在追求效用最大化的目標(biāo)下,在獲得公共服務(wù)帶來(lái)的收益和稅負(fù)及居住成本支出之間進(jìn)行權(quán)衡。之后,Oates[6]通過(guò)實(shí)證檢驗(yàn)證明,在稅負(fù)不變的情況下,房?jī)r(jià)與公共服務(wù)水平顯著正相關(guān)。國(guó)內(nèi)的學(xué)者基于中國(guó)的數(shù)據(jù)也得到了類(lèi)似的結(jié)論,通過(guò)實(shí)證發(fā)現(xiàn)地方公共支出對(duì)房?jī)r(jià)有促進(jìn)作用,但存在著顯著的區(qū)域差異。
1.2 空間無(wú)套利理論
根據(jù)城市經(jīng)濟(jì)學(xué)的空間無(wú)套利理論,勞動(dòng)力在進(jìn)行區(qū)域選擇時(shí),勞動(dòng)力的工資收入減去住房成本的差被城市的宜居性所補(bǔ)償,即空間對(duì)勞動(dòng)力是無(wú)差異的。在城市內(nèi)部的空間模型中,如果某個(gè)區(qū)位有特別的好處,那么一定存在著特別的壞處兩相抵消,例如市中心的高房?jī)r(jià)被短距離的通勤所抵消。在跨城市的空間模型中,高收入為高房?jī)r(jià)或者較低的便利性所抵消。Roback[7]基于空間無(wú)套利理論,構(gòu)建了特征性定價(jià)理論,得出城市宜居性的價(jià)值體現(xiàn)在城市住房?jī)r(jià)格中,也就是說(shuō)城市的住房?jī)r(jià)格不僅包含了自身屬性如建筑結(jié)構(gòu)、裝修等,還包含了城市的宜居性。Glaser et al.[8]在Rosen&Roback的基礎(chǔ)上通過(guò)把房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、勞動(dòng)力、城市宜居性納入一個(gè)統(tǒng)一模型中,從理論上論證了住房?jī)r(jià)格、勞動(dòng)力實(shí)際工資、城市宜居性三者之間存在內(nèi)生性,城市的宜居性補(bǔ)償了城市住房?jī)r(jià)格和勞動(dòng)力實(shí)際工資之間的差異。后來(lái)的學(xué)者多基于Rosen-Roback模型,展開(kāi)一系列的實(shí)證研究,發(fā)現(xiàn)氣候、醫(yī)療條件、犯罪率、教育資源、就業(yè)前景等都是城市宜居性的具體內(nèi)容。Rapport發(fā)現(xiàn)居民在進(jìn)行遷移選擇時(shí)偏好好的氣候環(huán)境,通過(guò)實(shí)證檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)好的氣候顯著增加城市人口密度,也就是說(shuō),城市因其所處的地理位置帶來(lái)的好氣候有利于促進(jìn)人口的集聚。Berger et al.[9]利用城市住房?jī)r(jià)格和工資方程,檢驗(yàn)轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)中俄羅斯住房市場(chǎng)、勞動(dòng)力市場(chǎng)、城市宜居性三者之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),勞動(dòng)力實(shí)際工資與住房?jī)r(jià)格的差異可以被體現(xiàn)城市正宜居性的醫(yī)療條件、好氣候,以及體現(xiàn)城市負(fù)宜居性的城市犯罪率、種族矛盾帶來(lái)的不穩(wěn)定所解釋。通過(guò)建立體現(xiàn)消費(fèi)者不同偏好的住房?jī)r(jià)格特征模型,實(shí)證發(fā)現(xiàn),大城市存在諸如多樣性的商品與服務(wù)、好的教育和醫(yī)療條件、更多的就業(yè)機(jī)會(huì)等正宜居性,同時(shí)也存在著如空氣污染、交通堵塞等負(fù)宜居性;一方面,正宜居性可以部分抵消負(fù)宜居性,另一方面,城市負(fù)宜居性可以通過(guò)城市的現(xiàn)代化管理加以解決,因此大城市的宜居性對(duì)人口流入有很強(qiáng)的吸引力。后續(xù)的研究也得到了類(lèi)似的結(jié)論,居民在進(jìn)行城市選擇時(shí),大城市更多的就業(yè)崗位和更匹配的婚姻市場(chǎng)等對(duì)勞動(dòng)力的流入存在顯著的正向影響,而壞的宜居性如通勤成本、污染等對(duì)勞動(dòng)力流入的負(fù)向抑制作用有限。部分學(xué)者基于勞動(dòng)力異質(zhì)性的研究發(fā)現(xiàn),勞動(dòng)技能水平不同的勞動(dòng)者對(duì)宜居性的偏好程度不同,相比低技能水平的勞動(dòng)力來(lái)說(shuō),高技能水平的勞動(dòng)力更偏好大城市因集聚而帶來(lái)的知識(shí)外溢性、更好的個(gè)人發(fā)展空間。
國(guó)內(nèi)學(xué)者利用中國(guó)的數(shù)據(jù),實(shí)證檢驗(yàn)工資、房?jī)r(jià)、城市宜居性之間的關(guān)系也得出了類(lèi)似的結(jié)論,好的宜居性對(duì)人口流入有較強(qiáng)的吸引力。蹤家峰[10]在城市體系的一般均衡Rosen-Roback模型邏輯推演基礎(chǔ)上,基于35個(gè)大中城市的面板數(shù)據(jù)的實(shí)證檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),高的名義工資補(bǔ)償了高房?jī)r(jià),高的城市宜居性補(bǔ)償了低的城市房?jī)r(jià)調(diào)整工資,高的城市宜居性是促使人們奔向北上廣等大城市的主要原因,從而利用中國(guó)的數(shù)據(jù)支持了房?jī)r(jià)、工資、城市宜居性三者之間的內(nèi)生關(guān)系。張波等(2006)提出城市價(jià)值包含城市的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、文化價(jià)值、生態(tài)價(jià)值三個(gè)層面的內(nèi)容,并通過(guò)實(shí)證發(fā)現(xiàn)沈陽(yáng)市商品住宅價(jià)格空間分布特征與沈陽(yáng)市行政規(guī)劃空間的各區(qū)價(jià)值的高低吻合。任宏等(2007)構(gòu)建了經(jīng)濟(jì)實(shí)力和生活質(zhì)量的12個(gè)二級(jí)指標(biāo),從時(shí)間視角的研究發(fā)現(xiàn),房?jī)r(jià)中城市價(jià)值的附加值占比越來(lái)越大。陸云龍等(2009)認(rèn)為住房的價(jià)值不僅凝聚了抽象的人類(lèi)勞動(dòng),更重要的一部分是來(lái)源于城市價(jià)值的轉(zhuǎn)移。鄭思齊[11]采用中國(guó)35個(gè)城市的數(shù)據(jù)研究表明,中國(guó)城市居民的確對(duì)城市生活質(zhì)量有顯著的支付意愿,宜居性特征越好的城市,房?jī)r(jià)水平越高。之后,利用中國(guó)84個(gè)城市的上萬(wàn)個(gè)微觀家庭樣本研究發(fā)現(xiàn),住房成本的均衡水平與城市的正宜居性正相關(guān),與城市的負(fù)宜居性特征負(fù)相關(guān);對(duì)于技能水平不同的勞動(dòng)群體,高技能勞動(dòng)力愿意為居住在擁有更高人力資本,更多綠化面積、道路容量和更少擁堵的城市支付更高的住房成本[12]。
綜合國(guó)內(nèi)外研究,學(xué)者們普遍支持房?jī)r(jià)、工資和城市宜居性之間存在內(nèi)生性關(guān)系。
2 擴(kuò)展模型:植入住房部門(mén)與城市宜居性
在城市經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究中,早已將城市宜居性作為影響勞動(dòng)力效用的重要因素加以考慮?;贙rugman提出的核心-邊緣模型(core-periphery model,CP模型),把住房部門(mén)和城市宜居性同時(shí)植入核心-邊緣模型,探究房?jī)r(jià)、城市宜居性影響勞動(dòng)力的流動(dòng),進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化的機(jī)理。假設(shè)經(jīng)濟(jì)體只包含北部城市和南部城市,廣義工業(yè)部門(mén)和住房部門(mén),勞動(dòng)力可以在兩個(gè)城市間自由流動(dòng),廣義工業(yè)品城市內(nèi)交易無(wú)成本,城市間交易存在冰山成本,住房不可移動(dòng)。勞動(dòng)力通過(guò)合理配置自身的收入,消費(fèi)可貿(mào)易的廣義工業(yè)品、不可貿(mào)易的住房以及享有所在城市的宜居性,來(lái)實(shí)現(xiàn)自身效用最大化。勞動(dòng)力效用最大化函數(shù)采取道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)形式。
約束條件為 ,其中,U表示北部城市勞動(dòng)力的效用函數(shù),?茲表示北部城市的宜居性,CM表示北部城市勞動(dòng)力所消費(fèi)的廣義差異化的工業(yè)品數(shù)量指數(shù),CH表示北部城市勞動(dòng)力消費(fèi)的住房數(shù)量。PM、PH分別對(duì)應(yīng)北部城市廣義工業(yè)品組合價(jià)格和住房?jī)r(jià)格,μ為勞動(dòng)力在廣義工業(yè)品上的消費(fèi)在收入中所占的比重,W為北部城市勞動(dòng)力的收入。
最優(yōu)化后北部城市代表性勞動(dòng)力的間接效用函數(shù)為:
引入工業(yè)品價(jià)格指數(shù),得到廣義工業(yè)品價(jià)格指數(shù)為:
其中,W*是南部城市勞動(dòng)力的收入,sn表示北部城市的勞動(dòng)力數(shù)量占經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)整個(gè)勞動(dòng)力數(shù)量的比重,T為廣義工業(yè)品在兩個(gè)城市間貿(mào)易的廣義運(yùn)輸成本,且T>1。
將(3)式代入(2)式,得到包含城市宜居性的代表性勞動(dòng)力的間接效用函數(shù):
其中, 采取類(lèi)似的推理方式,可以求出南部城市代表性勞動(dòng)力間接效用函數(shù):
其中?茲*表示南部城市的宜居性, 表示北部城市的房?jī)r(jià)。根據(jù)長(zhǎng)期均衡條件下,勞動(dòng)力在城市間流動(dòng)的決策準(zhǔn)則是相對(duì)效用的高低,將(4)除以(5),得到相對(duì)效用函數(shù)為:
將公式(8)式代入(6)并對(duì)等式兩邊求對(duì)數(shù),得到:
對(duì) 進(jìn)一步應(yīng)用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)后化簡(jiǎn),則公式(9)變?yōu)椋?/p>
從長(zhǎng)期均衡的角度來(lái)分析,達(dá)到長(zhǎng)期均衡時(shí)的條件一般是兩種狀態(tài),一是勞動(dòng)力在兩個(gè)城市的效用水平相同,二是所有的勞動(dòng)力都集聚在一個(gè)城市。在這里重點(diǎn)討論的是第一種狀態(tài),即勞動(dòng)力在兩個(gè)城市的效用水平相同,也就是說(shuō)相對(duì)效用水平為1,即U=V/V*=1,因此ln U=0。將公式(10)變形后得到如下形式:
等式左邊是北部城市勞動(dòng)力數(shù)量與南部城市勞動(dòng)力數(shù)量的比值。因?yàn)?,所以, 可以發(fā)現(xiàn)由勞動(dòng)力效用決定的兩個(gè)城市的相對(duì)就業(yè)人數(shù)與相對(duì)房?jī)r(jià)之間存在著穩(wěn)定的反向關(guān)聯(lián),但是與城市相對(duì)宜居性之間存在穩(wěn)定的正向關(guān)聯(lián),這是本文在高波等[13]研究基礎(chǔ)上的邊際貢獻(xiàn)。
可見(jiàn),城市間相對(duì)房?jī)r(jià)高低,在一定程度上代表了勞動(dòng)力選擇在不同的城市居住其住房成本的高低,在工資保持不變或者工資上漲速度低于房?jī)r(jià)上漲速度時(shí),由于預(yù)算約束,促使勞動(dòng)力流向房?jī)r(jià)低的城市。但是,除了工資、房?jī)r(jià)外,城市宜居性也是一個(gè)影響勞動(dòng)力效用水平的重要因素。勞動(dòng)力在選擇就業(yè)城市時(shí),越來(lái)越重視一個(gè)城市的人文環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。包含在人文環(huán)境中的公共服務(wù)水平、集聚產(chǎn)生的知識(shí)外溢、就業(yè)的發(fā)展空間對(duì)勞動(dòng)有很大的吸引力;包含空氣、水等質(zhì)量的生態(tài)環(huán)境對(duì)人的身體健康產(chǎn)生影響,也越來(lái)越受到重視。因此,城市宜居性的相對(duì)提高,對(duì)高房?jī)r(jià)起到一定的撫平效應(yīng)。這可以解釋我國(guó)北上廣深四個(gè)一線城市,雖然房?jī)r(jià)很高,但仍然有大量的外來(lái)人口涌入的現(xiàn)象。因此,在分析高房?jī)r(jià)對(duì)勞動(dòng)力流動(dòng)作用效果時(shí),要考慮城市宜居性對(duì)高房?jī)r(jià)的撫平效應(yīng)。
3 新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)視角下的房?jī)r(jià)、城市宜居性與勞動(dòng)力流動(dòng)
3.1 新經(jīng)濟(jì)地理視角下的房?jī)r(jià)與勞動(dòng)力流動(dòng)
對(duì)于勞動(dòng)力流動(dòng)的研究,國(guó)內(nèi)外學(xué)者展開(kāi)了豐富的理論研究和實(shí)證檢驗(yàn)。新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)CP模型通過(guò)本地市場(chǎng)效應(yīng)、生活指數(shù)效應(yīng)、市場(chǎng)擁擠效應(yīng)從理論上闡述了勞動(dòng)力流動(dòng)的動(dòng)因以及循環(huán)累積因果機(jī)制。假設(shè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)只有兩個(gè)區(qū)域,北部和南部;兩個(gè)部門(mén),即工業(yè)部門(mén)和農(nóng)業(yè)部門(mén);兩種勞動(dòng)力,工人和農(nóng)民。廣義工業(yè)品在區(qū)域內(nèi)交易無(wú)成本,在區(qū)域間交易存在冰山成本;農(nóng)產(chǎn)品在區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間交易均無(wú)成本;農(nóng)民不可以流動(dòng),工人可以在區(qū)域間自由流動(dòng)。由于隨機(jī)的外部干擾,假設(shè)工人向南部集聚,就會(huì)擴(kuò)大南部市場(chǎng)規(guī)模;由于廣義工業(yè)品在區(qū)域間貿(mào)易存在冰山成本,因此企業(yè)在追求利潤(rùn)最大化的動(dòng)機(jī)下向市場(chǎng)規(guī)模大的南部集聚,產(chǎn)生本地市場(chǎng)效應(yīng)。企業(yè)在南部的集聚,增加了差異化產(chǎn)品的種類(lèi),降低了廣義工業(yè)品的價(jià)格指數(shù),在農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格保持不變的情況下,相當(dāng)于降低了南部市場(chǎng)的生活成本指數(shù);在工資保持不變的情況下,工人在外部干擾消失的情況下,在追求效用最大化的動(dòng)機(jī)下進(jìn)一步向南部集聚,加大南部市場(chǎng)規(guī)模。南部市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,進(jìn)一步強(qiáng)化本地市場(chǎng)效應(yīng),吸引企業(yè)的集聚;而企業(yè)的集聚,進(jìn)一步降低南部的廣義工業(yè)品的價(jià)格指數(shù),生活成本指數(shù)效應(yīng)增強(qiáng),吸引更多工人集聚。本地市場(chǎng)效應(yīng)和生活成本指數(shù)效應(yīng)互相作用,形成循環(huán)累積因果機(jī)制。
新經(jīng)濟(jì)地理學(xué)CP模型在解釋勞動(dòng)力流動(dòng)時(shí)的欠缺在于沒(méi)有考慮影響勞動(dòng)力流動(dòng)的一個(gè)重要因素,即住房因素。Helpman將住房部門(mén)植入CP模型,取代了農(nóng)業(yè)部門(mén),構(gòu)建了krugman-Helpman模型。該模型中,在外部干擾作用下,工人向北部集聚將產(chǎn)生兩種效應(yīng),一是吸引企業(yè)集聚的本地市場(chǎng)效應(yīng),二是在住房供給受限的情況下,推高住房?jī)r(jià)格,產(chǎn)生住房擁擠效應(yīng)。本地市場(chǎng)效應(yīng)吸引更多的企業(yè)集聚,增加差異化產(chǎn)品的種類(lèi),降低廣義工業(yè)品價(jià)格指數(shù),但是住房擁擠效應(yīng)推高房?jī)r(jià),因此北部市場(chǎng)的完全價(jià)格指數(shù)的升降由廣義工業(yè)品價(jià)格指數(shù)和住房?jī)r(jià)格共同決定。Helpman由此得出,偏好多樣性差異化產(chǎn)品的工人留大城市但是需要忍受高房?jī)r(jià),不能忍受高房?jī)r(jià)工人則搬到房?jī)r(jià)低的中小城市。Helpman通過(guò)構(gòu)建krugman-Helpman模型,從理論上分析了房?jī)r(jià)與工人流動(dòng)之間的關(guān)系。后來(lái)的學(xué)者進(jìn)行了大量的實(shí)證研究驗(yàn)證了這一結(jié)論。而且后續(xù)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn),適宜的氣候、好的教育資源和醫(yī)療設(shè)施、更匹配的工作機(jī)會(huì)也是吸引勞動(dòng)力流動(dòng)的重要因素。
3.2 城市經(jīng)濟(jì)學(xué)視角下的勞動(dòng)力空間均衡
空間無(wú)套利理論是城市經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論基石。根據(jù)空間無(wú)套利均衡理論,空間位置對(duì)勞動(dòng)力是無(wú)差異的,因此從長(zhǎng)期均衡視角來(lái)看,勞動(dòng)力的工資和空間位置的便利性,再扣除房?jī)r(jià)后,每個(gè)區(qū)位對(duì)勞動(dòng)力是無(wú)差異的。Rosen&Roback基于空間無(wú)套利理論,構(gòu)建了特征性定價(jià)理論,得出城市住房?jī)r(jià)格中隱含了城市宜居性,也就是說(shuō)城市的住房?jī)r(jià)格不僅包含了自身屬性如建筑結(jié)構(gòu)、裝修、樓層、朝向等,還包含了城市的宜居性。Glaser在Rosen&Roback的模型基礎(chǔ)上,構(gòu)建了包含勞動(dòng)力、廠商、住房部門(mén)的城市體系的一般均衡模型,在城市宜居性、住房數(shù)量、其他產(chǎn)品數(shù)量的基礎(chǔ)上構(gòu)建消費(fèi)者效用最大化的目標(biāo)函數(shù);在這個(gè)模型中,城市宜居性、房?jī)r(jià)、勞動(dòng)力工資三者之間存在內(nèi)生性關(guān)系,房?jī)r(jià)與實(shí)際工資之間的差異體現(xiàn)在城市的宜居性上。我國(guó)學(xué)者基于中國(guó)數(shù)據(jù)的研究也得到了類(lèi)似的結(jié)論,發(fā)現(xiàn)居民對(duì)高的城市質(zhì)量有顯著的支付意愿、城市房?jī)r(jià)與宜居性正相關(guān)。
3.3 將城市宜居性植入CP模型
基于城市經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究成果,城市宜居性是影響消費(fèi)者效用的重要影響因素,忽略城市宜居性的影響得到的結(jié)論可能是有偏的。因此,將城市宜居性植入CP模型,發(fā)現(xiàn)由勞動(dòng)力效用函數(shù)決定的兩個(gè)城市的相對(duì)就業(yè)人數(shù)與相對(duì)房?jī)r(jià)之間存在著穩(wěn)定的反向關(guān)聯(lián),但是與城市相對(duì)宜居性之間存在穩(wěn)定的正向關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō),高的城市宜居性有助于勞動(dòng)力的流入,對(duì)高房?jī)r(jià)有撫平效應(yīng),即高房?jī)r(jià)對(duì)勞動(dòng)力的流入的抑制作用部分被城市高宜居性所抵消。高宜居性,一方面提高了適于居住的環(huán)境和良好的公共服務(wù),另一方面隱含著更多的就業(yè)機(jī)會(huì),更好的發(fā)展空間,對(duì)勞動(dòng)力的流入產(chǎn)生很大的吸引力。因此,在工資等條件保持不變的情況下,房?jī)r(jià)持續(xù)上漲,推高住房支出占比,高房?jī)r(jià)是勞動(dòng)力集聚的重要分散力。根據(jù)消費(fèi)者效用函數(shù),高宜居性通過(guò)提高勞動(dòng)力效用水平,因而對(duì)高房?jī)r(jià)有撫平效應(yīng),是城市吸引勞動(dòng)力流入的一種重要集聚力。
4 政策建議
城市宜居性的提高,通過(guò)提高勞動(dòng)力的效用水平,對(duì)高房?jī)r(jià)有撫平效應(yīng),可以吸引勞動(dòng)力的流入,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚。城市宜居性水平的高低將影響聚集力和分散力的大小,進(jìn)而改變均衡結(jié)果。在工資和房?jī)r(jià)保持不變的條件下,邊緣區(qū)可能憑借提高城市宜居性吸引勞動(dòng)力的流入,引發(fā)產(chǎn)業(yè)集聚,核心區(qū)也可能因?yàn)槌鞘幸司有缘南陆刀鴮?dǎo)致勞動(dòng)力的流失和產(chǎn)業(yè)過(guò)度轉(zhuǎn)移。隨著交通運(yùn)輸和貿(mào)易成本的下降,“廣義運(yùn)輸成本”逐漸接近成本臨界點(diǎn),勞動(dòng)力更加重視充分的、均等化的公共資源配置。而在我國(guó)城市建設(shè)與公共資源的配置是以政府為主導(dǎo)的,城市規(guī)模越大,級(jí)別越高,越容易獲得大量的公共資源配置,越能集聚人口。因此,加強(qiáng)中小城市宜居性的建設(shè)是促進(jìn)勞動(dòng)力合理流動(dòng),改變城市勞動(dòng)力供給結(jié)構(gòu),進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高級(jí)化演進(jìn)的重要手段。
4.1 合理配置公共資源、推動(dòng)公共服務(wù)均等化
從公共服務(wù)供給角度,要合理配置公共資源,推動(dòng)城市群內(nèi)公共服務(wù)均等化。大城市在教育、醫(yī)療、文化、就業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)等方面明顯優(yōu)于中小城市,這種公共資源分配非均等化是大型城市房?jī)r(jià)過(guò)度上漲的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此,推動(dòng)公共服務(wù)均等化,逐步取消對(duì)大型城市的傾斜與優(yōu)惠政策,是解決大城市房?jī)r(jià)持續(xù)上漲的一個(gè)重要舉措。改變過(guò)去各種資源過(guò)度集中于大型城市的配置結(jié)構(gòu),將公共資源合理布局,形成網(wǎng)絡(luò)型城市群。以勞動(dòng)力集聚進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚,形成集聚經(jīng)濟(jì)的循環(huán)累積因果機(jī)制,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高級(jí)化演進(jìn)。
解放思想只有轉(zhuǎn)化為理性認(rèn)同,才能達(dá)到思想與行動(dòng)的自覺(jué)統(tǒng)一,才能在堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展、加快富民強(qiáng)省的進(jìn)程中,以更強(qiáng)的堅(jiān)定性,更高的標(biāo)準(zhǔn),更自覺(jué)的行動(dòng),把各項(xiàng)工作置于全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局中謀劃和推進(jìn)。
確立新起點(diǎn),把理性認(rèn)同的路子走“準(zhǔn)”。解放思想與統(tǒng)一認(rèn)識(shí)是辯證的統(tǒng)一。我們所要解放的思想,是那種束縛生產(chǎn)力發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的陳舊觀念,解放思想的目的是為了煥發(fā)出思想的活力,并將這種活力轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。對(duì)于每一人而言,所要解放的思想內(nèi)容各不相同;對(duì)于一個(gè)具體的地區(qū)、部門(mén)來(lái)說(shuō),人們?cè)诮夥潘枷霑r(shí)也會(huì)有先有后。從這個(gè)意義上講,解放思想的過(guò)程也是一個(gè)逐漸統(tǒng)一認(rèn)識(shí)的過(guò)程。我們必須在科學(xué)發(fā)展觀的指引下,更自覺(jué)地加入到全省的解放思想大討論中,堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā),自覺(jué)把思想認(rèn)識(shí)從那些不合時(shí)宜的觀念、做法和體制中解放出來(lái),從主觀主義和形而上學(xué)的桎梏中解放出來(lái),在理念上真信服、感情上真接受,才能從政治的高度、全局的高度、戰(zhàn)略的高度,深刻領(lǐng)會(huì)省委的意圖,唯有如此,才能在新的歷史起點(diǎn)上,增強(qiáng)解放思想“時(shí)不我待”的緊迫感,“實(shí)干興邦”的歷史責(zé)任感。
明確新要求,把理性認(rèn)同的路子走“寬”。離退休干部工作部門(mén)在解放思想大討論活動(dòng)中,絕不能“雨過(guò)地皮濕”,只知其然、不知其所以然;更不能學(xué)用脫節(jié),成為“兩張皮”。要按照省委的要求,在富民強(qiáng)省的偉大進(jìn)程中,找準(zhǔn)新時(shí)期離退休干部工作的科學(xué)定位,更好地為推動(dòng)科學(xué)發(fā)展、促進(jìn)社會(huì)和諧、加快富民強(qiáng)省服務(wù)。要結(jié)合全省離退休干部工作實(shí)際,做到五個(gè)“破除”、五個(gè)“增強(qiáng)”。即破除一個(gè)“守”字,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí);破除一個(gè)“驕”字,增強(qiáng)服務(wù)大局意識(shí);破除一個(gè)“畏”字,增強(qiáng)奮發(fā)有為意識(shí);破除一個(gè)“惰”字,增強(qiáng)服務(wù)意識(shí);破除一個(gè)“舊”字,增強(qiáng)支持改革發(fā)展的意識(shí)。
堅(jiān)持新標(biāo)準(zhǔn),把理性認(rèn)同的路子走“活”。離退休干部工作貫徹落實(shí)到解放思想實(shí)踐中,就是要按照省委提出的“真正尊重老干部、真心關(guān)愛(ài)老干部、真情服務(wù)老干部”的要求,堅(jiān)持和改進(jìn)思想政治工作,不斷用中國(guó)化的最新成果武裝離退休干部;堅(jiān)持以人為本,關(guān)心照顧離退休干部生活,讓離退休干部共享經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成果;堅(jiān)持把老有所養(yǎng)和老有所為結(jié)合起來(lái),發(fā)揮離退休干部在長(zhǎng)期的革命和建設(shè)實(shí)踐中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì),推進(jìn)富民強(qiáng)省建設(shè);堅(jiān)持以讓黨放心、離退休干部滿意為標(biāo)準(zhǔn),不斷提高服務(wù)管理水平。各級(jí)離退休干部工作部門(mén),要努力營(yíng)造解放思想的環(huán)境和氛圍,加強(qiáng)部門(mén)自身建設(shè),努力提高離退休干部工作隊(duì)伍的整體素質(zhì)和整體水平,在構(gòu)建和諧湖南、加快富民強(qiáng)省的時(shí)代大潮中,開(kāi)拓全省離退休干部工作事業(yè)發(fā)展的新局面。
關(guān)鍵詞:隨機(jī)場(chǎng)理論;相關(guān)距離;相關(guān)函數(shù)法、遞推空間法、半變異函數(shù)法;
中圖分類(lèi)號(hào): F560.81 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1引言:
相關(guān)距離是土性參數(shù)由點(diǎn)特性過(guò)渡到空間平均特性的關(guān)鍵,是隨機(jī)場(chǎng)理論具體應(yīng)用于實(shí)際工程的一個(gè)非常重要的參數(shù)。對(duì)于土體空間的任意兩點(diǎn)它們距離越近相關(guān)性越大,距離越遠(yuǎn)相關(guān)性越小,存在一個(gè)臨界距離,使得處于這個(gè)距離以內(nèi)的兩點(diǎn)的土性相關(guān)性不為零,而處于這個(gè)距離以外的兩點(diǎn)的相關(guān)性為零,我們稱(chēng)這個(gè)距離為相關(guān)距離。因此相關(guān)距離λ是衡量?jī)蓚€(gè)相隔一定距離的物理量之間的相關(guān)程度的參數(shù),兩點(diǎn)之間的距離小于λ時(shí)認(rèn)為是強(qiáng)烈相關(guān)的,反之則認(rèn)為基本不相關(guān)。現(xiàn)在普遍認(rèn)為相關(guān)距離λ是巖土的一種基本屬性,與沉積環(huán)境等等因素有關(guān),是具有實(shí)際意義的土性指標(biāo)。要想把隨機(jī)場(chǎng)理論應(yīng)用于巖土參數(shù)的計(jì)算當(dāng)中,區(qū)域土的相關(guān)距離的合理取值非常重要,同時(shí)也是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作。目前已提出許多求解相關(guān)距離的方法,主要有相關(guān)函數(shù)法、遞推空間法、半變異函數(shù)法和平均零夸法等。
2工程實(shí)例
某場(chǎng)區(qū)勘察深度范圍內(nèi)的土層屬于沖積沉積的土層,有第四紀(jì)新近沉積粉土、粉質(zhì)粘土及粘土層、第四紀(jì)一般性沉積的粉質(zhì)粘土層。土層概況如下:
第一層:耕植土,褐黃色,可塑,含植物根系,具有大空隙,厚度0.5m
第二層:粉土,褐黃色,可塑,飽和,稍密,振動(dòng)析水,局部夾粉質(zhì)粘土透鏡體。粒經(jīng)較為均勻,繼配不良。埋深0.5米;厚度1.30米~1.80m。屬第四紀(jì)新近沉積土層。
第三層:粉土,褐黃色,可塑狀態(tài),局部呈軟塑狀態(tài),飽和,稍密,含粉質(zhì)粘土薄層或透鏡體,局部含粘土團(tuán)塊。粒經(jīng)均勻,級(jí)配不良。在2.0m左右,鉆進(jìn)中嚴(yán)重縮頸。埋深1.8~2.3m;厚度2.5~3.9m。屬第四紀(jì)新近沉積粉土層。
第四層:粉土,黑灰色,可塑~軟塑狀態(tài),飽和,稍密,含粘土和粉質(zhì)粘土透鏡體和有機(jī)質(zhì)。粒經(jīng)較為均勻,級(jí)配不良。埋深4.75~5.9m;厚度1.2~3.3m。屬第四紀(jì)新近沉積粉土層。
第五層:粘土,灰黑色,可塑,飽和,含青磚屑和瓦片。埋深6.5~8.7m;厚度0.5~1.5m。屬第四紀(jì)新近沉積粘土層。
第六層:粉質(zhì)粘土,黑灰色,可塑~軟塑狀態(tài),飽和,含青磚屑和瓦片,漢粉質(zhì)粘土和粉土透鏡體。埋深7.5米~9.6m;厚度0.7~2.4m。屬第四紀(jì)新近沉積粉質(zhì)粘土層。
3結(jié)果分析
根據(jù)勘察報(bào)告提供的靜力觸探資料,靜力觸探比貫入阻力取樣間距為0.1m,分別采用上述方四種方法進(jìn)行土層相關(guān)距離的計(jì)算。通過(guò)對(duì)第二層粉土的詳細(xì)分析,比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
圖1 遞推空間法
圖2 相關(guān)函數(shù)法
遞推空間法的Γ(n)~n曲線如圖1所示,隨n值的增大,Γ(n)逐漸趨于平緩,隨著遞推次數(shù)的增加,構(gòu)成樣本空間的數(shù)據(jù)越來(lái)越少,方差折減系數(shù)會(huì)逐漸趨于0,實(shí)際計(jì)算曲線只有前半段的數(shù)據(jù)是有意義的。
圖3 變異函數(shù)法
相關(guān)函數(shù)法計(jì)算結(jié)果整理如圖2,實(shí)測(cè)自相關(guān)函數(shù)曲線前半段逐漸趨向于穩(wěn)定,而后半段曲線呈無(wú)規(guī)律變化,曲線的尾端出現(xiàn)異常點(diǎn),這是因?yàn)楹蟀攵螀⑴c計(jì)算的數(shù)據(jù)間距過(guò)大計(jì)算精度降低所致。相關(guān)函數(shù)曲線后半部分出現(xiàn)小于零的點(diǎn)也是有意義的,這表示土層中相隔為h的兩點(diǎn)存在負(fù)相關(guān)性。相關(guān)函數(shù)的幾種擬合形式中,三角形和指數(shù)函數(shù)是對(duì)前面大于0的點(diǎn)進(jìn)行擬合,充分利用了精度較高的前幾個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。指數(shù)余弦型則對(duì)全段曲線進(jìn)行擬合。計(jì)算發(fā)現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)曲線并非有規(guī)律的指數(shù)余弦變化,振蕩規(guī)律性不明顯。
變異函數(shù)法和相關(guān)函數(shù)法的原理相同,曲線的擬合曲線的形式對(duì)相關(guān)距離的計(jì)算結(jié)果影響很大。平均零跨法計(jì)算方法簡(jiǎn)便,但是要求完整連續(xù)的靜力觸探比貫入阻力變化曲線,并且對(duì)曲線上的異常點(diǎn)進(jìn)行剔除。
通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)取樣間距足夠大時(shí)所求得的相關(guān)距離才是真實(shí)值。隨這取樣間距的逐漸增大方差折減系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定,而當(dāng)取樣過(guò)大的時(shí)候,樣本數(shù)減少導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)誤差的增大。
邯鄲市各土層的相關(guān)距離列于下表:
表1 相關(guān)距離(m)
4 結(jié)論
本文采用靜力觸探試驗(yàn)比貫入阻力指標(biāo),對(duì)上述各方法進(jìn)行了對(duì)比分析探討,并計(jì)算了邯鄲市粉土層的相關(guān)距離,為土性剖面隨機(jī)場(chǎng)的建立奠定了基礎(chǔ)。在計(jì)算相關(guān)距離的各種方法中,遞推空間法簡(jiǎn)便實(shí)用,物理意義明確。相關(guān)函數(shù)法和變異函數(shù)法源于相同的理論,合理的選擇計(jì)算形式是準(zhǔn)確計(jì)算相關(guān)距離的要點(diǎn)。遞推空間法要求有連續(xù)的土性指標(biāo)變化曲線,取值的人為因素較大。
參考文獻(xiàn)
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