2011年第33卷第1期文章目次
2011, 33(1):1-6.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.002
摘要:
布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。
布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。
2011, 33(1):7-11.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.003
摘要:
采用大板开裂方法制备了收缩裂缝宽度为0.07 mm、0.1 mm、0.2 mm、0.4 mm和0.62 mm的混凝土试件,对养护7 d的不同尺度裂纹混凝土海水浸泡腐蚀30 d,以及快速碳化14 d。测试混凝土裂缝处及周边区域的碳化深度、自由氯离子及总氯离子浓度。试验结果表明：混凝土的自由氯离子与总氯离子均随裂缝宽度增加而呈二次函数增加。氯离子在裂缝处的迁移速度高于周边区域,但收缩裂缝尖端增加了氯离子结合能力,降低了自由氯离子浓度。当收缩裂缝宽度小于0.07 mm,混凝土裂缝区域碳化深度没有变化。当收缩裂缝宽度小于0.1 mm,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度增加幅度很小;此后,随裂缝宽度增加,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度均快速增加。此外,混凝土裂缝处碳化深度比周边区域高3 mm左右。
采用大板开裂方法制备了收缩裂缝宽度为0.07 mm、0.1 mm、0.2 mm、0.4 mm和0.62 mm的混凝土试件,对养护7 d的不同尺度裂纹混凝土海水浸泡腐蚀30 d,以及快速碳化14 d。测试混凝土裂缝处及周边区域的碳化深度、自由氯离子及总氯离子浓度。试验结果表明：混凝土的自由氯离子与总氯离子均随裂缝宽度增加而呈二次函数增加。氯离子在裂缝处的迁移速度高于周边区域,但收缩裂缝尖端增加了氯离子结合能力,降低了自由氯离子浓度。当收缩裂缝宽度小于0.07 mm,混凝土裂缝区域碳化深度没有变化。当收缩裂缝宽度小于0.1 mm,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度增加幅度很小;此后,随裂缝宽度增加,混凝土氯离子扩散系数与碳化深度均快速增加。此外,混凝土裂缝处碳化深度比周边区域高3 mm左右。
2011, 33(1):12-16.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.004
摘要:
通过对钢筋混凝土氯离子侵蚀机理的分析,在Fick第二扩散定律基础上,建立了综合考虑水灰比、湿度、时间、温度、混凝土材料对氯离子结合作用等多因素作用下的氯离子侵蚀模型,并给出了考虑边界条件的侵蚀模型数学解。通过对长期现场暴露试验数据分析,验证了该侵蚀模型的有效性和可靠性。与传统的Fick第二扩散定律模型对比并分析得:该模型不仅能反映结构实际受氯盐侵蚀的发展趋势和混凝土不同深度处的氯离子浓度,而且能预测不同时期钢筋处的氯离子含量和钢筋开始锈蚀时间。
通过对钢筋混凝土氯离子侵蚀机理的分析,在Fick第二扩散定律基础上,建立了综合考虑水灰比、湿度、时间、温度、混凝土材料对氯离子结合作用等多因素作用下的氯离子侵蚀模型,并给出了考虑边界条件的侵蚀模型数学解。通过对长期现场暴露试验数据分析,验证了该侵蚀模型的有效性和可靠性。与传统的Fick第二扩散定律模型对比并分析得:该模型不仅能反映结构实际受氯盐侵蚀的发展趋势和混凝土不同深度处的氯离子浓度,而且能预测不同时期钢筋处的氯离子含量和钢筋开始锈蚀时间。
2011, 33(1):17-23.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.005
摘要:
结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩－曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。
结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩－曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。
2011, 33(1):24-30.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.006
摘要:
采用有限元软件ABAQUS对火灾下钢筋混凝土墙的变形全过程进行了计算,计算结果与以往实验结果吻合较好。在此基础上,系统分析了轴压比、侧向荷载比、高厚比、墙厚度、混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、配筋率和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土墙变形和耐火极限的影响规律。研究结果表明,受火过程中,钢筋混凝土墙在无侧向荷载且轴压比或墙厚度较大、高厚比较小等情况下容易发生反向挠度现象,在工程常用参数范围内,墙耐火极限随着轴压比、侧向荷载比、高厚比、钢筋屈服强度或配筋率的增加而减小,随着墙厚度或混凝土强度的增加而增加。
采用有限元软件ABAQUS对火灾下钢筋混凝土墙的变形全过程进行了计算,计算结果与以往实验结果吻合较好。在此基础上,系统分析了轴压比、侧向荷载比、高厚比、墙厚度、混凝土抗压强度、钢筋屈服强度、配筋率和混凝土保护层厚度对钢筋混凝土墙变形和耐火极限的影响规律。研究结果表明,受火过程中,钢筋混凝土墙在无侧向荷载且轴压比或墙厚度较大、高厚比较小等情况下容易发生反向挠度现象,在工程常用参数范围内,墙耐火极限随着轴压比、侧向荷载比、高厚比、钢筋屈服强度或配筋率的增加而减小,随着墙厚度或混凝土强度的增加而增加。
2011, 33(1):31-35.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.007
摘要:
为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究。针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三维多元Weibull分布模型,基于梯度法进行参数估计,采用实测数据进行模型验证,设计了相应算法,采用C++语言编制程序进行计算,建立适用于冻融条件下的混凝土耐久性随机预测模型。数值和实测数据显示,随着冻融次数的增加,混凝土的损伤呈现非线性增长趋势。
为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究。针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三维多元Weibull分布模型,基于梯度法进行参数估计,采用实测数据进行模型验证,设计了相应算法,采用C++语言编制程序进行计算,建立适用于冻融条件下的混凝土耐久性随机预测模型。数值和实测数据显示,随着冻融次数的增加,混凝土的损伤呈现非线性增长趋势。
2011, 33(1):36-42.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.008
摘要:
针对困扰工程设计的混凝土箱梁温度分布及温度应力问题,以某双线特大桥为背景,基于箱梁表面热交换平衡理论的预应力箱梁温度场数值仿真和现场实测的对比分析,以此来得到较为准确的混凝土箱梁壁厚温差的梯度模式。通过对比分析结果表明,基于箱梁表面热交换平衡理论的温度场数值仿真能客观模拟实际边界条件,具有较高的计算精度,可以很好的满足实际工程的设计分析要求,进而以温度场数值仿真为基础,利用ANSYS二次开发技术,开发出了与ANSYS风格一致的针对预应力混凝土温度场的可视化汉化模块,实例计算表明,该可视化汉化模块能很好的应用于实际,能够提高工作效率。
针对困扰工程设计的混凝土箱梁温度分布及温度应力问题,以某双线特大桥为背景,基于箱梁表面热交换平衡理论的预应力箱梁温度场数值仿真和现场实测的对比分析,以此来得到较为准确的混凝土箱梁壁厚温差的梯度模式。通过对比分析结果表明,基于箱梁表面热交换平衡理论的温度场数值仿真能客观模拟实际边界条件,具有较高的计算精度,可以很好的满足实际工程的设计分析要求,进而以温度场数值仿真为基础,利用ANSYS二次开发技术,开发出了与ANSYS风格一致的针对预应力混凝土温度场的可视化汉化模块,实例计算表明,该可视化汉化模块能很好的应用于实际,能够提高工作效率。
2011, 33(1):43-49.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.009
摘要:
针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。
针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。
2011, 33(1):50-58.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010
摘要:
介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明：1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。
介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明：1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。
2011, 33(1):59-64.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.011
摘要:
土与混凝土接触面的反向剪切性质是土木工程中一个重要的课题。根据接触面反向单剪试验结果,定量分析了正向剪切历史对不同含水率接触面反向抗剪强度、摩擦角、黏聚力等因素的影响,给出了相关的经验公式。提出了接触面临界正向剪切比的概念。根据改进的应力应变方程,建立了接触面正反向剪切模量公式,其包含了10个土体参数,均可通过接触面试验求得。确定了该公式中各参数的取值方法,推荐了初步的取值范围。进行了不同正向剪切比情况下的接触面剪切应力应变模拟,得到良好的模拟效果。研究成果可供相关的工程设计参考。
土与混凝土接触面的反向剪切性质是土木工程中一个重要的课题。根据接触面反向单剪试验结果,定量分析了正向剪切历史对不同含水率接触面反向抗剪强度、摩擦角、黏聚力等因素的影响,给出了相关的经验公式。提出了接触面临界正向剪切比的概念。根据改进的应力应变方程,建立了接触面正反向剪切模量公式,其包含了10个土体参数,均可通过接触面试验求得。确定了该公式中各参数的取值方法,推荐了初步的取值范围。进行了不同正向剪切比情况下的接触面剪切应力应变模拟,得到良好的模拟效果。研究成果可供相关的工程设计参考。
2011, 33(1):65-70.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.012
摘要:
受到静载荷试验条件限制,群桩基础的极限载荷是通过单桩载荷试验极限值修正来确定群桩基础的极限载荷,所判定的极限载荷值往往缺少客观性。文中建立了多变量群桩基础承载力泛函数,首先基于加载过程中桩土系统的岩土材料强度参数与载荷施加参数具有相互匹配的同时性关系,引入强度折减系数,提出了基础安全储备系数,用以表示所施加外载荷与真实极限荷载的比值。其次,极限条件下群桩的桩端材料发生塑性变形,桩土系统从一种稳定状态快速进入另一种稳定状态的突变关系,在荷载位移关系上具体表现为拐点后出现一铅直线段,据此建立了群桩基础有限元强度折减法极限载荷判定条件。最后使用ANSYS软件进行了螺旋群桩基础的三维有限元强度折减法的工程应用分析,当外载荷207 800 N时的安全储备系数为1.16,极限荷载计算值为241 048 N小于静载荷试验判定极限荷载值249 400 N,误差3.35%,验证了群桩基础强度折减系数法的可行性。〖JP〗
受到静载荷试验条件限制,群桩基础的极限载荷是通过单桩载荷试验极限值修正来确定群桩基础的极限载荷,所判定的极限载荷值往往缺少客观性。文中建立了多变量群桩基础承载力泛函数,首先基于加载过程中桩土系统的岩土材料强度参数与载荷施加参数具有相互匹配的同时性关系,引入强度折减系数,提出了基础安全储备系数,用以表示所施加外载荷与真实极限荷载的比值。其次,极限条件下群桩的桩端材料发生塑性变形,桩土系统从一种稳定状态快速进入另一种稳定状态的突变关系,在荷载位移关系上具体表现为拐点后出现一铅直线段,据此建立了群桩基础有限元强度折减法极限载荷判定条件。最后使用ANSYS软件进行了螺旋群桩基础的三维有限元强度折减法的工程应用分析,当外载荷207 800 N时的安全储备系数为1.16,极限荷载计算值为241 048 N小于静载荷试验判定极限荷载值249 400 N,误差3.35%,验证了群桩基础强度折减系数法的可行性。〖JP〗
2011, 33(1):71-76.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.013
摘要:
在50 kPa、100 kPa、300 kPa和500 kPa固结压力下,对16个土样进行高循环次数剪切试验以测定应变历史对正常固结黏土动力特性影响。实验结果表明：在排水固结阶段随着固结时间推移,剪切模量曲线上升而阻尼比曲线下降,剪切模量变化因固结压力增大更明显,25 h后两者变化趋于稳定；等幅值应变控制循环加载时,动剪模量和阻尼比在振动50周期内变化明显,之后变化趋缓,其中阻尼比随循环周数呈双曲线型变化。试验中发现明确应变历史门槛标志,其中阻尼比受其影响比动剪模量更明显,这对评估应变历史对土动力特性影响具有重要意义,值得进一步深入研究。
在50 kPa、100 kPa、300 kPa和500 kPa固结压力下,对16个土样进行高循环次数剪切试验以测定应变历史对正常固结黏土动力特性影响。实验结果表明：在排水固结阶段随着固结时间推移,剪切模量曲线上升而阻尼比曲线下降,剪切模量变化因固结压力增大更明显,25 h后两者变化趋于稳定；等幅值应变控制循环加载时,动剪模量和阻尼比在振动50周期内变化明显,之后变化趋缓,其中阻尼比随循环周数呈双曲线型变化。试验中发现明确应变历史门槛标志,其中阻尼比受其影响比动剪模量更明显,这对评估应变历史对土动力特性影响具有重要意义,值得进一步深入研究。
2011, 33(1):77-86.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014
摘要:
为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。
为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。
2011, 33(1):87-92.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.015
摘要:
针对青藏高原多年冻土区通风管路堤,研究了加装采风口对通风管路堤降温效果的增强作用。基于路堤通风管的进风量,具体分析了加装采风口增强通风管路堤降温效果的影响因素。分析表明,加装采风口后通风管路堤的冬季降温效果显著增强;当采风口安装在竖向通风管顶端时,通风管路堤冬季降温效果随着竖向通风管高度的增加而增加。对流换热是通风管路堤通过通风管与外界空气发生热交换的重要形式,从通风管对流换热的角度考虑,采风口安装高度越高越好,但由于车辆运行会扰动路堤两侧附近的风场,采风口的安装高度最高应不超过路堤高度。
针对青藏高原多年冻土区通风管路堤,研究了加装采风口对通风管路堤降温效果的增强作用。基于路堤通风管的进风量,具体分析了加装采风口增强通风管路堤降温效果的影响因素。分析表明,加装采风口后通风管路堤的冬季降温效果显著增强;当采风口安装在竖向通风管顶端时,通风管路堤冬季降温效果随着竖向通风管高度的增加而增加。对流换热是通风管路堤通过通风管与外界空气发生热交换的重要形式,从通风管对流换热的角度考虑,采风口安装高度越高越好,但由于车辆运行会扰动路堤两侧附近的风场,采风口的安装高度最高应不超过路堤高度。
2011, 33(1):93-97.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.016
摘要:
通过分析国内外岩爆预测的判据,选择岩爆发生所需的力学条件、完整性条件、储能条件和脆性条件作为岩爆预测指标。引入岩爆预测的相对隶属度概念,计算了岩爆的相对隶属度模糊矩阵和预测指标的权重,以信息熵来描述并比较岩爆评价中的不确定性,定义了加权广义权距离来表征岩爆的差异。根据最大熵原理建立了岩爆预测的模糊最优化模型,对一些岩石地下工程实例进行了分析,预测结果与其他方法的分析结果以及实际情况基本一致。并将模型运用于葡萄山隧道岩爆预测,预测结果与实际岩爆情况符合较好。
通过分析国内外岩爆预测的判据,选择岩爆发生所需的力学条件、完整性条件、储能条件和脆性条件作为岩爆预测指标。引入岩爆预测的相对隶属度概念,计算了岩爆的相对隶属度模糊矩阵和预测指标的权重,以信息熵来描述并比较岩爆评价中的不确定性,定义了加权广义权距离来表征岩爆的差异。根据最大熵原理建立了岩爆预测的模糊最优化模型,对一些岩石地下工程实例进行了分析,预测结果与其他方法的分析结果以及实际情况基本一致。并将模型运用于葡萄山隧道岩爆预测,预测结果与实际岩爆情况符合较好。
2011, 33(1):98-104.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.017
摘要:
在高层建筑火灾研究中,随着前室正压送风研究的深入,发现其存在着一些缺陷。于是提出在走廊段设置“走廊-前室缓冲区”的方式来改善传统正压送风模式。采用Fire Dynamic Simulation(FDS)场模拟软件模拟长廊型高层建筑模型。设置8组工况进行分析,比较各种工况下烟气的温度分布,浓度分布,并通过模拟设计出最佳的参数值。结果显示,在一定范围内,当排烟量为定值,空气幕射流速越低且正压送风越高时越好；当空气幕为定值,缓冲区机械排烟口排烟量越低越好。比较发现工况4参数最佳,其机械效率也是最高为74.06%。从而说明前室加压送风,缓冲区防烟空气幕与机械排烟组合的搭配能够较好的体现出“走廊-前室缓冲区”思想,能够更好的便于火灾时人员疏散,并且提供较高的排烟效率,保证走廊内烟气的及时排出。
在高层建筑火灾研究中,随着前室正压送风研究的深入,发现其存在着一些缺陷。于是提出在走廊段设置“走廊-前室缓冲区”的方式来改善传统正压送风模式。采用Fire Dynamic Simulation(FDS)场模拟软件模拟长廊型高层建筑模型。设置8组工况进行分析,比较各种工况下烟气的温度分布,浓度分布,并通过模拟设计出最佳的参数值。结果显示,在一定范围内,当排烟量为定值,空气幕射流速越低且正压送风越高时越好；当空气幕为定值,缓冲区机械排烟口排烟量越低越好。比较发现工况4参数最佳,其机械效率也是最高为74.06%。从而说明前室加压送风,缓冲区防烟空气幕与机械排烟组合的搭配能够较好的体现出“走廊-前室缓冲区”思想,能够更好的便于火灾时人员疏散,并且提供较高的排烟效率,保证走廊内烟气的及时排出。
2011, 33(1):105-110.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.018
摘要:
为研究江水源热泵尾水在不同排放方式下对江河水域温升的影响,利用数字式温度传感器构建实时温度传感器网络,针对江水源热泵尾水淹没式、表面式和射流式3种排水方式及其在12种出流方式下江河水域的温升情况进行了模拟试验研究。对各种排放方式下的温升均值、温升方差、最高温升值、超温升均值点数等指标项采用加权平均法计算优选值,并结合三维温升图对试验结果进行了分析。结果表明,从整体上看射流式排放方式优于表面式和淹没式排放方式,双口出流方式优于单口出流方式,其中对河道水域温升影响最小的排放方式为表面式排水顺流双口出流方式。
为研究江水源热泵尾水在不同排放方式下对江河水域温升的影响,利用数字式温度传感器构建实时温度传感器网络,针对江水源热泵尾水淹没式、表面式和射流式3种排水方式及其在12种出流方式下江河水域的温升情况进行了模拟试验研究。对各种排放方式下的温升均值、温升方差、最高温升值、超温升均值点数等指标项采用加权平均法计算优选值,并结合三维温升图对试验结果进行了分析。结果表明,从整体上看射流式排放方式优于表面式和淹没式排放方式,双口出流方式优于单口出流方式,其中对河道水域温升影响最小的排放方式为表面式排水顺流双口出流方式。
2011, 33(1):111-117.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.019
摘要:
机房空调能耗约占机房总能耗的40%。在IDC机房节能方案中,使用热管换热器利用自然冷源散热,能够减少空调工作时间,同时可避免室内外空气接触,满足湿度、洁净度的要求。参考北京某IDC机房,搭建试验模型,分析IDC机房内热管换热器和空调各自的散热负荷和能耗特性,研究围护结构的散热特性,比较设定温度和室外温度对空调能耗的影响。结果表明,北京冬季工况下,仅依靠围护结构的散热,无法满足IDC机房的散热需求；围护结构散热量约占IDC机房总散热量的19.5%；空调平均每天耗能3.5~4 kWh；使用热管换热器室内外温差不超过20℃,能耗仅为空调能耗的41%,全年节能约40%；与室内设定温度相比,室外气温对空调能耗的影响较大；室外温度提高1℃,空调能耗平均增加5%~6%。
机房空调能耗约占机房总能耗的40%。在IDC机房节能方案中,使用热管换热器利用自然冷源散热,能够减少空调工作时间,同时可避免室内外空气接触,满足湿度、洁净度的要求。参考北京某IDC机房,搭建试验模型,分析IDC机房内热管换热器和空调各自的散热负荷和能耗特性,研究围护结构的散热特性,比较设定温度和室外温度对空调能耗的影响。结果表明,北京冬季工况下,仅依靠围护结构的散热,无法满足IDC机房的散热需求；围护结构散热量约占IDC机房总散热量的19.5%；空调平均每天耗能3.5~4 kWh；使用热管换热器室内外温差不超过20℃,能耗仅为空调能耗的41%,全年节能约40%；与室内设定温度相比,室外气温对空调能耗的影响较大；室外温度提高1℃,空调能耗平均增加5%~6%。
2011, 33(1):118-123.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.020
摘要:
为了探求氧化沟内流速分布规律,解决积泥问题并实现系统能量的优化配置,以重庆市某污水处理厂的A/A/O氧化沟为试验平台,根据曝气转盘及水下推流器的不同组合方式设计了3种试验工况,重点对氧化沟外沟大弯段处的流速分布进行了测试及分析。结果表明：第1沟段下部流速过大容易造成能量浪费,间歇开/停水下推流器可以优化系统的能量配置；第2沟段水力情况复杂,外侧流速高、内侧流速低,形成了明显的滞水区,造成了内侧部分区域积泥；提出了解决积泥问题的措施,即在第2沟段的弯道处加设偏心导流墙、调整水下推流器的位置。
为了探求氧化沟内流速分布规律,解决积泥问题并实现系统能量的优化配置,以重庆市某污水处理厂的A/A/O氧化沟为试验平台,根据曝气转盘及水下推流器的不同组合方式设计了3种试验工况,重点对氧化沟外沟大弯段处的流速分布进行了测试及分析。结果表明：第1沟段下部流速过大容易造成能量浪费,间歇开/停水下推流器可以优化系统的能量配置；第2沟段水力情况复杂,外侧流速高、内侧流速低,形成了明显的滞水区,造成了内侧部分区域积泥；提出了解决积泥问题的措施,即在第2沟段的弯道处加设偏心导流墙、调整水下推流器的位置。
2011, 33(1):124-128.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.021
摘要:
分别采用标准氧化染色法和正立荧光电子显微镜研究了美人蕉在自然、缺氧和好氧3种溶氧条件下的根部径向泌氧( radial oxygen loss , ROL) 类型和特征以及不同ROL位置的空隙和泌氧屏障变化,分析溶氧条件对美人蕉浮床系统处理畜禽废水的影响。自然状况下ROL在任何位置都很强,且不随根的部位的变化而变化；缺氧情况下,根尖区域泌氧最强烈,沿根基方向迅速降低；好氧条件下,根部任何位置泌氧都非常微弱。ROL越强对应的根部孔隙越大,泌氧屏障也越厚。水体缺氧时泌氧作用能使水体达到好氧状态。好氧条件下,美人蕉浮床系统对氨氮和总氮的去除率分别达到62.36%和47.90%。并出现硝酸盐氮累积增加的现象。
分别采用标准氧化染色法和正立荧光电子显微镜研究了美人蕉在自然、缺氧和好氧3种溶氧条件下的根部径向泌氧( radial oxygen loss , ROL) 类型和特征以及不同ROL位置的空隙和泌氧屏障变化,分析溶氧条件对美人蕉浮床系统处理畜禽废水的影响。自然状况下ROL在任何位置都很强,且不随根的部位的变化而变化；缺氧情况下,根尖区域泌氧最强烈,沿根基方向迅速降低；好氧条件下,根部任何位置泌氧都非常微弱。ROL越强对应的根部孔隙越大,泌氧屏障也越厚。水体缺氧时泌氧作用能使水体达到好氧状态。好氧条件下,美人蕉浮床系统对氨氮和总氮的去除率分别达到62.36%和47.90%。并出现硝酸盐氮累积增加的现象。
2011, 33(1):129-134.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.022
摘要:
在催化剂制备过程中分别采用阴离子型、非离子型和阳离子型表面活性剂对CuO/TiO2进行修饰。采用XRD、BET、UV-Vis、FTIR、三维荧光和SEM对催化剂进行表征,发现表面活性剂的加入和类型变化不对催化剂的晶型和紫外可见吸收特性产生影响,催化剂中均有CuO和锐钛矿TiO22种晶体,催化剂吸收阈均达900 nm。但表面活性剂类型会影响催化剂表面有机基团量、催化剂内氧空位量和催化剂的粒径大小。加入阴离子型表面活性剂后,得到的催化剂表面有机基团和氧空位量最丰富,粒径最小,具有最高的光催化活性；加入阳离子型表面活性剂后,得到的催化剂的活性最差。当用十二烷基硫酸钠为改性剂催化降解邻苯二甲酸二丁酯时,2 h内邻苯二甲酸二丁酯降解率达到93％。
在催化剂制备过程中分别采用阴离子型、非离子型和阳离子型表面活性剂对CuO/TiO2进行修饰。采用XRD、BET、UV-Vis、FTIR、三维荧光和SEM对催化剂进行表征,发现表面活性剂的加入和类型变化不对催化剂的晶型和紫外可见吸收特性产生影响,催化剂中均有CuO和锐钛矿TiO22种晶体,催化剂吸收阈均达900 nm。但表面活性剂类型会影响催化剂表面有机基团量、催化剂内氧空位量和催化剂的粒径大小。加入阴离子型表面活性剂后,得到的催化剂表面有机基团和氧空位量最丰富,粒径最小,具有最高的光催化活性；加入阳离子型表面活性剂后,得到的催化剂的活性最差。当用十二烷基硫酸钠为改性剂催化降解邻苯二甲酸二丁酯时,2 h内邻苯二甲酸二丁酯降解率达到93％。
2011, 33(1):135-139.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.023
摘要:
论文采用臭氧/紫外(O3/UV)高级氧化技术对难生化降解且微生物毒性大的腈纶聚合工艺废水进行处理,考察了反应时间、pH、污染物浓度等对处理效果的影响。结果表明,O3/UV协同处理腈纶废水的效果优于臭氧和紫外单独作用效果的叠加,有明显的协同促进作用。处理后废水的B/C由原来的0.08提高到0.3以上,可有效提高腈纶废水的可生化性,为后续的生物处理创造良好的条件。在反应时间为30 min、pH为6的条件下,O3/UV协同作用对腈纶废水的处理效果最佳,COD可由1 120 mg/L降解到850 mg/L,去除率达25%,B/C可提高到0.34。降低废水中初始污染物浓度,COD的去除率显著升高,但B/C提高不明显。
论文采用臭氧/紫外(O3/UV)高级氧化技术对难生化降解且微生物毒性大的腈纶聚合工艺废水进行处理,考察了反应时间、pH、污染物浓度等对处理效果的影响。结果表明,O3/UV协同处理腈纶废水的效果优于臭氧和紫外单独作用效果的叠加,有明显的协同促进作用。处理后废水的B/C由原来的0.08提高到0.3以上,可有效提高腈纶废水的可生化性,为后续的生物处理创造良好的条件。在反应时间为30 min、pH为6的条件下,O3/UV协同作用对腈纶废水的处理效果最佳,COD可由1 120 mg/L降解到850 mg/L,去除率达25%,B/C可提高到0.34。降低废水中初始污染物浓度,COD的去除率显著升高,但B/C提高不明显。
2011, 33(1):140-146.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.024
摘要:
在分段进水工艺处理城市废水实现深度脱氮(TN<5 mg·L-1)研究中,采用SBR反应器,分别以甲醇或葡萄糖为碳源研究了反硝化过程中亚硝酸盐(NO2--N)的积累情况、pH和ORP变化规律及动力学特性。结果表明,2种碳源系统、不同碳氮比(C/N)条件下反硝化过程均出现明显的NO2--N积累。相同C/N下,在NO2--N积累阶段,葡萄糖碳源系统的NO2--N积累浓度明显大于甲醇碳源,但2种碳源的NO3--N还原速率均大于NO2--N还原速率,且随C/N增加NO2--N的积累浓度逐渐增加,积累时间逐渐缩短。而高C/N下葡萄糖碳源的NO3--N还原速率及NO2--N积累浓度却呈现出下降的趋势。此外,pH和ORP变化规律可很好地表征反硝化过程中NO2--N积累的特征点,通过pH和ORP曲线的第2个拐点可指示反硝化过程的“真正”结束。
在分段进水工艺处理城市废水实现深度脱氮(TN<5 mg·L-1)研究中,采用SBR反应器,分别以甲醇或葡萄糖为碳源研究了反硝化过程中亚硝酸盐(NO2--N)的积累情况、pH和ORP变化规律及动力学特性。结果表明,2种碳源系统、不同碳氮比(C/N)条件下反硝化过程均出现明显的NO2--N积累。相同C/N下,在NO2--N积累阶段,葡萄糖碳源系统的NO2--N积累浓度明显大于甲醇碳源,但2种碳源的NO3--N还原速率均大于NO2--N还原速率,且随C/N增加NO2--N的积累浓度逐渐增加,积累时间逐渐缩短。而高C/N下葡萄糖碳源的NO3--N还原速率及NO2--N积累浓度却呈现出下降的趋势。此外,pH和ORP变化规律可很好地表征反硝化过程中NO2--N积累的特征点,通过pH和ORP曲线的第2个拐点可指示反硝化过程的“真正”结束。
2011, 33(1):147-152.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.025
摘要:
以两相一体式污泥浓缩消化反应器(Two-phase Integrated Sludge Thickening and Digestion reactor,TISTD)为对象,研究了反应器稳定运行期间菌群结构及反应器负荷改变时其内部生态结构的变化。在以30%的投配率稳定运行时,从产酸相和产甲烷相分别取样、培养和分离出20株优势菌属。选取其中6株进行了16S rDNA序列分析,分属于芽孢杆菌属、产甲烷螺菌属和产甲烷球菌属。在投配率分别为10%、20%、30%以及启动期和系统崩溃期5个时期采取10组样品,对其污泥进行DNA提取、纯化和16S rDNA PCR扩增及温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis ,TGGE)电泳检测等。结果表明：中温下反应器中微生物菌群呈多样性分布,生态系统复杂稳定,维持了反应器的正常功能；反应器不同负荷时期污泥DNA提取及扩增效果良好；TGGE图谱分析表明,投配率20%、30%时的群落结构相似度最高,污泥中生物含量丰富,支撑了TISTD在污泥浓缩下良好的消化效果。
以两相一体式污泥浓缩消化反应器(Two-phase Integrated Sludge Thickening and Digestion reactor,TISTD)为对象,研究了反应器稳定运行期间菌群结构及反应器负荷改变时其内部生态结构的变化。在以30%的投配率稳定运行时,从产酸相和产甲烷相分别取样、培养和分离出20株优势菌属。选取其中6株进行了16S rDNA序列分析,分属于芽孢杆菌属、产甲烷螺菌属和产甲烷球菌属。在投配率分别为10%、20%、30%以及启动期和系统崩溃期5个时期采取10组样品,对其污泥进行DNA提取、纯化和16S rDNA PCR扩增及温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis ,TGGE)电泳检测等。结果表明：中温下反应器中微生物菌群呈多样性分布,生态系统复杂稳定,维持了反应器的正常功能；反应器不同负荷时期污泥DNA提取及扩增效果良好；TGGE图谱分析表明,投配率20%、30%时的群落结构相似度最高,污泥中生物含量丰富,支撑了TISTD在污泥浓缩下良好的消化效果。
