压电混凝土梁主动健康监测试验_蒙彦宇

探究土木工程智能健康监测与诊断系统摘要：土木工程智能健康监测与诊断系统是针对土木工程结构监测而采取的一种技术，其包括智能传感、信号处理、健康诊断与安全评定等，本文对其系统构成及作用进行分析，并探讨土木工程智能健康监测与诊断系统研究方向。

关键词：土木工程；智能健康监测；诊断系统中图分类号：s969.1 文献标识码：a 文章编号：在城市化进程的刺激下，我国建筑规模不断扩大，截止到2013年3月，城镇人均住宅建筑面积达到28平方米左右，但是其中一半的建筑已经进入了中老年时期，且现存建筑中有60%的建筑存在一定的质量问题，有10%左右的建筑需要加固。

从桥路建设上来说，我国公路里程已达到193.05万公里，但是，近35%的桥路存在质量问题，或是功能降低，或是损伤，抑或是结构不合理。

鉴于以上情况，为保证建筑质量安全，需要对土木工程展开结构、质量、设施等方面进行监测与评定。

一、结构健康监测针对于土木工程存在的结构、质量问题，现阶段通常利用现场无损传感以及结构系统对土木工程的结构变化进行分析和监测，以获得结构损伤或是结构功能变化信息，在监测过程中，其可以对结构应变、速度、位移、旋转等参数进行测量，并根据测量结果采取相应的措施进行加固或是结构调整，以保证土木工程质量的实现。

由于土木工程的结构较为复杂，且具有多样性，影响结构性能变化的因素较多，因此，在监测中所需要的机械系统较为复杂，但是无论何种监测系统，其目标都在于尽早发现结构损伤，并在传感器允许的作用下，依据监测技术，对损伤位置、程度、剩余寿命等进行定位。

结构健康监测的方法主要有以下几种：1.基于频率观测的结构损伤识别结构的固有频率是表示结构固有特性的整体量,当结构的局部出现损伤时,结构的固有频率将发生变化,随着刚度的降低,结构的固有频率将会增大。

正是由于这一特性加上结构固有频率易于测量和测量误差小,很多研究者将结构的固有频率作为结构损伤识别的损伤标示量。

但是,利用频率作为损伤诊断的标示量也存在一定的局限性：(1)对损伤位置的不敏感性。

混凝土结构健康监测及其应用案例一、前言混凝土结构健康监测是近年来建筑工程领域的重要研究方向，它涉及到建筑物的安全、可靠性、使用寿命等方面。

混凝土结构健康监测是指对混凝土结构进行周期性的、实时的、非破坏性的检测，并通过监测数据的分析和处理，得出混凝土结构的健康状态，从而为结构的维护、保养和修复提供依据。

本文将介绍混凝土结构健康监测的技术原理、监测方法和应用案例等方面的内容。

二、技术原理混凝土结构健康监测技术的基本原理是利用传感器对混凝土结构的各项物理参数进行测量，例如温度、湿度、应变、振动等，通过对这些参数的实时监测和分析，以及与历史数据的比较，得出混凝土结构的健康状态。

具体来说，混凝土结构健康监测技术包括以下几个方面：1. 传感器技术：传感器是混凝土结构健康监测技术的核心，它能够将混凝土结构的各项物理参数转化为电信号，并将这些信号传递给监测系统。

2. 数据采集技术：数据采集技术是指将传感器采集到的数据进行处理、存储和传输的技术，通常采用的是电子数据采集系统或者无线传感网络。

3. 数据处理技术：数据处理技术是将采集到的数据进行分析、处理和模型化，以便得出混凝土结构的健康状态，通常采用的是数据挖掘和机器学习等技术。

4. 健康评估技术：健康评估技术是将数据处理结果与专业标准和规范进行比较，以便评估混凝土结构的健康状态和所处的风险等级。

三、监测方法混凝土结构健康监测方法根据监测对象的不同可以分为以下几种：1. 结构性监测：结构性监测是对混凝土结构的整体性能进行监测，包括结构的强度、变形、位移、应力等参数。

通常采用的监测技术包括应变计、位移计、应力计等。

2. 功能性监测：功能性监测是对混凝土结构的功能进行监测，包括温度、湿度、气压等参数。

这些参数对于混凝土结构的使用寿命和安全性都有重要的影响。

3. 破坏性监测：破坏性监测是通过对混凝土结构进行破坏性试验，得出结构的强度、韧性、裂缝等参数，以便评估结构的健康状况。

土木工程中的结构健康监测技术研究与应用在现代土木工程领域，确保各类建筑和基础设施的安全性、可靠性以及耐久性是至关重要的。

随着科技的不断进步，结构健康监测技术应运而生，并逐渐成为保障土木工程结构长期稳定运行的重要手段。

结构健康监测技术是一种通过对结构的各种物理参数进行实时监测、分析和评估，以判断结构是否处于健康状态的技术手段。

它涵盖了多个学科领域，包括传感器技术、信号处理、数据分析、结构力学等。

这项技术的出现，改变了传统土木工程中依靠定期检测和经验判断来评估结构安全性的方式，实现了对结构状态的实时、连续和准确监测。

在土木工程中，结构健康监测技术的应用范围十分广泛。

桥梁是其中一个重要的应用领域。

桥梁作为交通网络的关键节点，承受着车辆荷载、风荷载、地震等多种作用。

通过在桥梁关键部位安装传感器，如应变传感器、位移传感器、加速度传感器等，可以实时获取桥梁在各种荷载作用下的响应。

这些数据经过处理和分析，能够帮助工程师及时发现桥梁结构的损伤和潜在问题，如裂缝的产生和扩展、支座的位移等。

从而采取相应的维护和加固措施，保障桥梁的安全运行。

高层建筑也是结构健康监测技术的重要应用对象。

高层建筑在风荷载和地震作用下的响应较为复杂，通过监测其在不同工况下的振动特性、变形情况等，可以评估结构的稳定性和抗震性能。

此外，对于大型体育场馆、机场航站楼等大跨度空间结构，结构健康监测技术同样能够发挥重要作用。

它可以监测结构在施工过程中的变形和应力分布，确保施工安全；在运营阶段，能够及时发现结构的异常情况，为结构的维护和管理提供科学依据。

实现结构健康监测的关键在于传感器技术。

目前，常用的传感器包括光纤传感器、压电传感器、电阻应变片等。

光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、精度高等优点，能够准确测量结构的应变和温度等参数。

压电传感器则适用于动态监测，能够快速响应结构的振动信号。

电阻应变片虽然精度较高，但在长期使用中容易受到环境因素的影响。

除了传感器，数据采集与传输系统也是结构健康监测的重要组成部分。

混凝土施工现场现代智能监测技术的应用与实效混凝土施工是建筑过程中至关重要的一环。

而随着科技的不断进步，现代智能监测技术在混凝土施工现场的应用也逐渐增加。

本文将详细介绍混凝土施工现场现代智能监测技术的应用与实效。

一、概述混凝土施工过程中，为了保证施工质量和安全，对混凝土的强度、温度、湿度等参数进行监测是非常重要的。

传统的监测方法往往需要人工操作、耗时耗力，且准确性有限。

而现代智能监测技术的出现，极大地简化了监测过程，并提高了监测的准确性和实时性。

二、现代智能监测技术的应用1. 无损检测技术无损检测技术是目前混凝土施工现场常用的技术之一。

通过利用电磁、超声波等物理原理，对混凝土结构进行非接触式的检测，可以准确测量混凝土的强度、厚度、气泡等指标。

这项技术不仅快速高效，而且对混凝土结构没有破坏性，非常适合大面积的监测需求。

2. 远程监测技术远程监测技术是一种基于物联网技术的混凝土施工智能监测方案。

通过在混凝土结构中安装传感器，通过无线网络将数据传输至中央控制中心，实现对混凝土强度、温度、湿度等参数的远程监测。

该技术不仅实时准确地获取监测数据，还可以远程调整施工参数，提高施工效率和质量。

3. 智能监测系统智能监测系统是将传感器、数据采集、数据处理和数据显示等功能进行集成的一种综合型监测方案。

通过将传感器络续连接到混凝土结构上，实现对温度、移位、震动等参数的全程监测。

系统将监测数据实时传输到监测中心，通过专业的软件进行数据分析和处理，提供准确的监测结果和建议。

该系统的应用大大提高了混凝土施工监测的准确性和效率。

三、现代智能监测技术的实效1. 提高施工质量现代智能监测技术能够实时监测混凝土的强度、温度、湿度等参数，确保混凝土的质量符合设计要求。

及时发现问题，采取相应的补救措施，避免质量不达标而导致的后期维修和二次施工。

2. 提升施工效率现代智能监测技术的应用，极大地简化了监测操作流程，减少了人工参与，提高了施工效率。

土木工程中的结构健康监测技术进展在现代土木工程领域，确保建筑物、桥梁、隧道等结构的安全性和可靠性至关重要。

结构健康监测技术作为一种有效的手段，能够实时、连续地获取结构的状态信息，及时发现潜在的问题和损伤，为结构的维护、修复和管理提供科学依据。

近年来，随着科技的不断进步，结构健康监测技术取得了显著的进展，为土木工程的发展带来了新的机遇和挑战。

一、结构健康监测技术的基本概念和原理结构健康监测技术是指利用各种传感器和监测设备，对土木工程结构的物理参数（如位移、应变、加速度、温度等）进行实时测量和采集，通过数据分析和处理，评估结构的健康状况和性能。

其基本原理是基于结构的力学特性和物理规律，通过监测结构在不同荷载和环境条件下的响应，来推断结构的内部状态和可能存在的损伤。

常见的传感器类型包括应变传感器、位移传感器、加速度传感器、光纤传感器等。

这些传感器能够将结构的物理量转化为电信号或光信号，通过数据采集系统传输到计算机进行处理和分析。

同时，为了实现对大型结构的全面监测，还需要采用分布式传感器网络和无线传输技术，提高监测的效率和覆盖范围。

二、结构健康监测技术的主要应用领域1、桥梁工程桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承受着车辆荷载、风荷载、地震等多种作用。

通过在桥梁上安装传感器，可以监测桥梁的变形、应力分布、振动特性等，及时发现桥梁结构的损伤和劣化，为桥梁的维护和管理提供决策依据。

例如，一些大型斜拉桥和悬索桥采用了结构健康监测系统，对桥梁的索力、主梁位移等关键参数进行实时监测，保障了桥梁的安全运营。

2、高层建筑高层建筑在风荷载和地震作用下容易产生较大的变形和振动。

结构健康监测技术可以用于监测高层建筑的位移、加速度、风振响应等，评估结构的抗风抗震性能，为结构的设计优化和安全评估提供数据支持。

此外，通过监测建筑物在使用过程中的沉降和倾斜情况，可以及时发现不均匀沉降等问题，采取相应的措施进行处理。

3、隧道工程隧道在施工和运营过程中面临着地质条件复杂、地下水压力等多种风险。

应用模糊系统方法建立混凝土无损检测抗压强度预测模型苏雅;李晓丽
【期刊名称】《内蒙古农业大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2012(0)Z1
【摘要】现有的混凝土无损检测方法已经不能满足各个地区测强精度的要求,而这一问题将随着无损检测技术的推广而日益突出。

本文采用了能全面反映混凝土状态的三个影响因素(超声值、回弹值和含水率)来综合评定混凝土的抗压强度。

在试验的基础上,应用了模糊系统方法将上述三个因素作为输入变量建立混凝土模糊预测模型,并对混凝土的抗压强度进行评定。

结果表明,该模型的预测精度高于规程推荐的回归模型预测精度,基于多因素混凝土强度评定精度高于基于单因素混凝土强度评定精度。

该方法为混凝土强度检测评定提供了一种有效的途径。

【总页数】5页(P206-210)
【关键词】无损检测;模糊系统方法;抗压强度;预测精度
【作者】苏雅;李晓丽
【作者单位】内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU317
【相关文献】
1.基于模糊系统方法的混凝土强度预测模型 [J], 杨松森;徐菁;冯启民
2.三种无损检测方法在不同状况中的混凝土强度检测中的应用分析 [J], 王全生
3.不同混凝土抗压强度现场检测方法在实际工程中的应用 [J], 宋文霞
4.模糊系统方法在混凝土无损检测抗压强度预测中的应用 [J], 徐菁;冯启民;杨松森
5.几种无损检测方法在混凝土强度检测中的应用研究 [J], 张兵
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混凝土曲线梁桥横向爬移的有限元模拟与监测数据分析
闫旭亮;米世忠;贾舒阳;高健;彭家禹
【期刊名称】《中国公路》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】本文结合某高速公路互通立交匝道桥横向爬移的具体案例,利用Midas Civil软件建立有限元模型,并结合桥梁检测的实际状况模拟支承约束条件,对其支座横向反力和主梁横向位移进行分析,探究该桥产生横向爬移的主要原因。

同时,构建桥梁健康监测系统,对该桥位移、倾角、裂缝及环境温度等数据进行持续监测分析,实时掌握运营期间桥梁结构的位移状态。

基于有限元模拟和监测数据分析,拟定了该桥病害处治维修方案,措施简便易行,费用不高,效果良好。

【总页数】4页(P108-111)
【作者】闫旭亮;米世忠;贾舒阳;高健;彭家禹
【作者单位】内蒙古交通集团蒙通养护有限责任公司;内蒙古禹邦电子科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
1.某曲线梁桥横向爬移病害及处置措施
2.曲线梁桥横向爬移结构试验的思考
3.混凝土曲线箱梁桥爬移理论计算与数值分析——以跃村互通式立交桥B匝道桥为工程
背景4.曲线梁桥横向爬移病害的处置措施及施工监控5.曲线梁桥横向爬移病害的加固设计与健康监测
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利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术共3篇利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术1利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术混凝土作为世界上应用最为广泛的建筑材料之一，其在建筑、桥梁、水坝等工程结构中使用越来越广泛。

但由于混凝土性质的复杂性、受环境和时间长河的侵蚀等因素的影响，混凝土的结构健康分析一直是建筑工程中的难点。

为了解决这一难题，国内外学者们开始开发新的技术，其中，利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术引起了广泛关注。

压电陶瓷是指在加压或施以外力时会出现自发的电荷分布，具有压电效应的陶瓷材料。

将压电陶瓷加工成薄片、簇片或小块，并埋设在混凝土结构内，可以很好地反映混凝土的受力情况。

压电陶瓷的这一特性可以用来监测混凝土结构中的裂缝、变形等问题。

智能混凝土结构健康监测技术通过测量压电陶瓷的电压信号，可以精确地分析混凝土结构内部的应力分布、变形、温度等信息，从而判断混凝土结构的健康状况和运行状态。

由于混凝土结构内部的裂缝等问题经常被忽视，导致事故的发生，通过智能混凝土结构健康监测技术，能够及时发现混凝土结构的的问题，避免事故的发生。

在实际应用中，智能混凝土结构健康监测技术具有一定的难度。

由于压电陶瓷供电必须进行无线电传输，不仅要使混凝土结构具有传输接收功能，还要保证外部供电稳定，这对于整个系统的配置和参数的设置都提出了较高的要求。

同时，智能混凝土结构健康监测技术也存在着一定的成本问题，需要耗费一定的时间和费用进行工程实施。

然而，无论在工程实施还是技术应用上，智能混凝土结构健康监测技术都取得了一定的成果。

通过数万次实验和优化模型，各项性能指标在不断得到改进，使得其应用在实际工程设计中具有了更大的可行性。

随着信息技术的发展，智能混凝土结构健康监测技术的应用将会更加普遍化。

总的来说，随着工程建设的快速发展，智能混凝土结构健康监测技术成为重要的技术手段，有效促进了混凝土结构的先进建设和智能化管理。

混凝土中智能监测系统的应用及其效果一、引言混凝土作为重要的建筑材料，在建筑工程中得到了广泛的应用。

然而，由于混凝土的使用寿命有限，其在使用过程中很容易出现裂缝、变形等问题，这不仅会影响建筑物的使用寿命，还会对人们的生命财产安全造成威胁。

因此，在混凝土的使用过程中，如何对其进行有效的监测，及时发现问题并采取措施进行修复，就成为了当前建筑工程中一个重要的研究方向。

二、混凝土中智能监测系统的概念及组成智能监测系统是指通过传感器等技术手段，对建筑物的结构、材料、环境等进行监测和控制的系统。

而混凝土中的智能监测系统，主要是指对混凝土材料的强度、变形、温度等参数进行实时监测，从而实现对混凝土状况的全面掌控。

其主要组成部分包括：1.传感器传感器是智能监测系统中最重要的组成部分之一，它可以实时检测混凝土的强度、变形、温度等参数，并将监测结果传输到数据采集器中，为后续的分析和处理提供数据支持。

2.数据采集器数据采集器是智能监测系统中的另一重要组成部分，它主要负责对传感器采集到的数据进行处理，并将处理后的数据传输到监测中心进行分析和处理。

3.监测中心监测中心是智能监测系统的核心部分，主要负责对传感器采集到的数据进行分析和处理，以及对混凝土的状态进行实时监测和诊断，并根据监测结果提出相应的措施进行修复和加固。

三、混凝土中智能监测系统的应用智能监测系统在混凝土中的应用主要体现在以下几个方面：1.对混凝土强度的监测混凝土的强度是衡量其质量的重要指标之一，因此对混凝土强度的监测非常重要。

通过在混凝土中设置传感器，可以实时监测混凝土的强度变化情况，并根据监测结果进行相应的调整和修复，从而确保混凝土的强度满足设计要求。

2.对混凝土变形的监测由于混凝土的使用寿命有限，其在使用过程中很容易出现变形等问题，这不仅会影响建筑物的使用寿命，还会对人们的生命财产安全造成威胁。

通过在混凝土中设置传感器，可以实时监测混凝土的变形情况，并及时采取措施进行修复和加固，从而延长混凝土的使用寿命。

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专利名称：采用压电薄膜测量FRP约束混凝土柱主动和被动套箍力的试验方法
专利类型：发明专利
发明人：梁鸿骏,胡霁月,蒋燕鞠,赵晓博,颜宇鸿,王常宝,李旺鹏
申请号：CN201911000082.9
申请日：20191021
公开号：CN111006798A
公开日：
20200414
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种采用压电薄膜测量FRP约束混凝土柱主动和被动套箍力的试验方法。

本发明将厚度仅为28μm的压电薄膜粘贴在FRP约束混凝土柱的核心混凝土侧壁，在离贴面位置2d～10d 从FRP纤维丝间隙引出与压电薄膜连接的导线以输出压电信号，d为开孔直径，以避免开孔位置的应力集中造成测量位置的套箍力测量不准确。

利用压电薄膜对动态应力的高度敏感性，通过薄膜上下电极之间电信号的变化来量测FRP与混凝土之间的相互作用力。

本发明装置不会破坏FRP与混凝土界面特性，且膜薄易放置，测试装置简单，测量操作易行，量测结果直观，灵敏度准确度高，可实现受力全过程中套箍约束力的实测，实现在施工或服役过程中对套箍约束力实时检测，可对结构的安全健康实现实时监测。

申请人：武汉大学
地址：430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
国籍：CN
代理机构：武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：艾小倩
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基于压电效应的混凝土结构健康监测研究一、背景介绍混凝土作为建筑材料中的重要组成部分，其结构健康状况对建筑物的安全性和使用寿命有着决定性的影响。

因此，混凝土结构的健康监测一直是建筑领域研究的热点之一。

目前，传统的混凝土结构健康监测方法主要包括视觉检测、超声波检测、电磁波检测等。

但是，这些方法存在着一定的局限性，比如需要人工操作、无法全面覆盖混凝土结构等。

因此，如何寻找一种全新的、高效的混凝土结构健康监测方法成为了当前的研究热点。

二、压电效应介绍压电效应是指某些晶体在应力作用下会产生电极化现象，即在晶体内部会产生电荷分离，从而在晶体表面产生电势差。

常见的压电材料包括石英、铁电体、硼酸钠等。

压电效应在传感器、振荡器、滤波器等领域有着广泛的应用。

三、压电传感器在混凝土结构健康监测中的应用压电传感器是一种利用压电效应进行测量的传感器。

在混凝土结构健康监测中，压电传感器可以作为一种新型的无损检测手段，实现对混凝土结构的在线监测。

具体来说，压电传感器可以通过监测混凝土结构表面的应力变化来判断混凝土结构的健康状况。

例如，在混凝土结构受到外部荷载作用时，结构内部会产生应力变化，从而导致混凝土表面的压电传感器产生电势变化。

通过对这种电势变化的监测和分析，可以判断混凝土结构的健康状况。

此外，压电传感器还可以通过监测混凝土结构内部的应力分布情况来判断混凝土结构的健康状况。

四、压电传感器在混凝土结构健康监测中的优势相对于传统的混凝土结构健康监测方法，压电传感器具有以下优势：1. 无需人工操作：压电传感器可以通过连接数据采集设备实现自动监测，无需人工操作。

2. 可实现全面监测：压电传感器可以布置在混凝土结构的各个部位进行监测，实现对整个混凝土结构的全面监测。

3. 高灵敏度：压电传感器可以实现对微小应力变化的监测，具有较高的灵敏度。

4. 高精度：压电传感器可以实现对混凝土结构内部应力分布情况的监测，具有较高的精度。

五、压电传感器在混凝土结构健康监测中的研究进展目前，关于压电传感器在混凝土结构健康监测中的研究已经取得了一定的进展。

压电混凝土梁主动健康监测试验蒙彦宇;阎石;孙威;马禄哲;何彬彬【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(027)002【摘要】目的研究混凝土梁损伤前后信号能量统计分布特征及相对损伤指标,提出一种利用压电智能传感器的混凝土结构损伤统计识别算法,实现试件损伤及破坏过程的动态监测及损伤程度评价.方法采用自感式压电智能骨料主动健康监测技术,通过埋置在混凝土梁内的一对传感器/驱动器接收发射扫频检测信号,将其作为检测样本并结合小波分析技术及其统计特征,提取最优损伤信号,结合压电波动原理,建立小波分解的混凝土结构损伤统计模式识别算法.结果混凝土梁损伤后,以扫频波作为主动健康监测信号的幅值产生了较大的衰减,试件在完全破坏后的统计损伤指数均值分别为35.9%和66.2%,利用小波分解的损伤统计模式识别算法能有效识别结构所处的健康状态.结论基于压电波动理论的主动监测技术能有效识别混凝土梁不同区域的损伤状态,为压电混凝土结构动态、长期监测裂缝开展状态与损伤统计识别技术及其系统的研发提供新的思路.【总页数】7页(P253-259)【作者】蒙彦宇;阎石;孙威;马禄哲;何彬彬【作者单位】大连理工大学土木水利学院,辽宁,大连,116024;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168;北华大学交通建筑工程学院,吉林吉林,132013;大连理工大学土木水利学院,辽宁,大连,116024;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168;沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳,110168【正文语种】中文【中图分类】TU375.1【相关文献】1.基于压电陶瓷传感器的混凝土结构健康监测技术的数值模拟研究 [J], 孙威;阎石;张莺2.基于压电波动法的混凝土裂缝损伤主动被动监测对比试验 [J], 孙威;阎石;蒙彦宇;吴建新3.在“结构试验”中充分调动学生主动性的思考--以钢筋混凝土简支梁受弯试验为例 [J], 白宏思4.利用压电陶瓷对柔性悬臂梁进行主动控制试验研究 [J], 陈岩5.压电混凝土结构健康监测系统的开发与应用 [J], 阎石;吴建新;孙威;阎寒因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。