2011年第33卷第3期文章目次
2011, 33(3):1-7.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.002
摘要:
提出了一种新型腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,并对该组合梁的整体抗弯性能和抗剪性能进行了研究.首先阐述了腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的构成、受力特点和主要优点,然后介绍了该组合梁的抗弯承载力、钢梁与混凝土翼板之间的滑移以及挠度计算公式.通过竖向荷载作用下的静力加载试验对4个腹板嵌入式钢-混凝土组合梁试件的抗弯承载力、滑移影响及破坏特征进行了足尺试验研究,并利用有限元方法对4个试件的试验结果进行了对比,最后将理论公式得到的腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的抗弯承载力、滑移及挠度计算结果与试验及有限元分析的结果进行比较,验证了理论公式的可靠性.研究表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁具有良好的整体抗弯性能及抗剪性能,能够节约钢材.
提出了一种新型腹板嵌入式钢-混凝土组合梁,并对该组合梁的整体抗弯性能和抗剪性能进行了研究.首先阐述了腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的构成、受力特点和主要优点,然后介绍了该组合梁的抗弯承载力、钢梁与混凝土翼板之间的滑移以及挠度计算公式.通过竖向荷载作用下的静力加载试验对4个腹板嵌入式钢-混凝土组合梁试件的抗弯承载力、滑移影响及破坏特征进行了足尺试验研究,并利用有限元方法对4个试件的试验结果进行了对比,最后将理论公式得到的腹板嵌入式钢-混凝土组合梁的抗弯承载力、滑移及挠度计算结果与试验及有限元分析的结果进行比较,验证了理论公式的可靠性.研究表明,腹板嵌入式钢-混凝土组合梁具有良好的整体抗弯性能及抗剪性能,能够节约钢材.
2011, 33(3):8-12.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.003
摘要:
以武广高铁武汉站36 m跨复杂箱形截面预应力混凝土简支梁为原型,制作4个1/6缩尺模型,其中1个模型加入13%的高分子聚合物胶乳,通过静力试验和疲劳试验,考察了复杂箱梁在正常使用和超过设计值的循环荷载作用下的疲劳性能,以及聚合物对箱梁疲劳性能的影响.试验结果表明,根据运营阶段箱梁控制截面底部的最大和最小应力值确定的加载幅值作用下,200万次加载后表明模型的疲劳寿命满足要求,并且对后期高幅值加载下的疲劳性能没有影响,聚合物的加入对模型的疲劳性能没有负面影响.
以武广高铁武汉站36 m跨复杂箱形截面预应力混凝土简支梁为原型,制作4个1/6缩尺模型,其中1个模型加入13%的高分子聚合物胶乳,通过静力试验和疲劳试验,考察了复杂箱梁在正常使用和超过设计值的循环荷载作用下的疲劳性能,以及聚合物对箱梁疲劳性能的影响.试验结果表明,根据运营阶段箱梁控制截面底部的最大和最小应力值确定的加载幅值作用下,200万次加载后表明模型的疲劳寿命满足要求,并且对后期高幅值加载下的疲劳性能没有影响,聚合物的加入对模型的疲劳性能没有负面影响.
2011, 33(3):13-18.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.004
摘要:
2010年上海世博会中国馆建筑造型和结构体系独特,主体结构为4个钢筋混凝土筒体加组合楼盖,筒体间楼盖向上层层展开出挑,呈四棱台斗冠状.倒梯形的建筑造型使上部楼层的转动惯量增大,导致结构的第一振型为扭转振型,不满足现行高层结构设计规范的要求.为了研究该结构的抗震性能,〖JP2〗检验和改进结构设计,利用有限元程序ANSYS对整体结构进行了抗震分析,同时又进行了比例为1/27的模拟地震振动台试验.计算结果表明,虽然中国馆的第一振型为扭转,但结构的扭转反应不大,和振动台试验结果具有较好的一致性.同时,原型分析和模型试验表明结构的损伤发展符合预期的破坏形式,能够满足预定的抗震设防目标.根据试验结果,给出了改进设计建议.
2010年上海世博会中国馆建筑造型和结构体系独特,主体结构为4个钢筋混凝土筒体加组合楼盖,筒体间楼盖向上层层展开出挑,呈四棱台斗冠状.倒梯形的建筑造型使上部楼层的转动惯量增大,导致结构的第一振型为扭转振型,不满足现行高层结构设计规范的要求.为了研究该结构的抗震性能,〖JP2〗检验和改进结构设计,利用有限元程序ANSYS对整体结构进行了抗震分析,同时又进行了比例为1/27的模拟地震振动台试验.计算结果表明,虽然中国馆的第一振型为扭转,但结构的扭转反应不大,和振动台试验结果具有较好的一致性.同时,原型分析和模型试验表明结构的损伤发展符合预期的破坏形式,能够满足预定的抗震设防目标.根据试验结果,给出了改进设计建议.
2011, 33(3):19-24.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.005
摘要:
采用静载荷试验及数值计算相结合的方法进行了螺纹桩承载性能的研究.分析了螺齿宽度、螺距等桩型参数对螺纹桩承载性能的影响,对外径相同的直径桩与螺纹桩的承载性能进行了静载荷对比试验研究.螺纹桩单桩极限承载力较相同桩外径的直型桩极限承载力稍高,螺齿宽度对螺纹桩的极限承载力影响非常明显,随螺齿宽度的增加螺纹桩的极限承载力增大；螺距对极限承载力影响也较为明显,随螺距的减小,螺纹桩的极限承载力增大.螺纹桩在低荷载水平下,桩侧阻力沿桩身均匀发挥,桩端阻力较小,随荷载水平的增大,桩端阻力大幅提高,并提出螺纹桩承载力的计算公式.
采用静载荷试验及数值计算相结合的方法进行了螺纹桩承载性能的研究.分析了螺齿宽度、螺距等桩型参数对螺纹桩承载性能的影响,对外径相同的直径桩与螺纹桩的承载性能进行了静载荷对比试验研究.螺纹桩单桩极限承载力较相同桩外径的直型桩极限承载力稍高,螺齿宽度对螺纹桩的极限承载力影响非常明显,随螺齿宽度的增加螺纹桩的极限承载力增大；螺距对极限承载力影响也较为明显,随螺距的减小,螺纹桩的极限承载力增大.螺纹桩在低荷载水平下,桩侧阻力沿桩身均匀发挥,桩端阻力较小,随荷载水平的增大,桩端阻力大幅提高,并提出螺纹桩承载力的计算公式.
2011, 33(3):25-30.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.006
摘要:
PC连续箱梁合龙束张拉不仅使底板纵向受压,同时在横向产生附加效应；以某跨海大桥为例,对底板合龙束作用机理进行探讨,并通过精细有限元模型,对施工过程中合龙束的横向效应进行分析和参数研究；结果表明,合龙束张拉过程中底板横向应力处于动态变化过程,其横向效应远大于恒载和其它预应力作用结果,同时,合龙束的横向效应对底板的线形、厚度及孔道保护层较为敏感；最后,基于横向框架法,通过引入预应力效应简化系数和孔道修正系数,提出合龙束横向效应的简化计算方法.
PC连续箱梁合龙束张拉不仅使底板纵向受压,同时在横向产生附加效应；以某跨海大桥为例,对底板合龙束作用机理进行探讨,并通过精细有限元模型,对施工过程中合龙束的横向效应进行分析和参数研究；结果表明,合龙束张拉过程中底板横向应力处于动态变化过程,其横向效应远大于恒载和其它预应力作用结果,同时,合龙束的横向效应对底板的线形、厚度及孔道保护层较为敏感；最后,基于横向框架法,通过引入预应力效应简化系数和孔道修正系数,提出合龙束横向效应的简化计算方法.
2011, 33(3):31-37.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.007
摘要:
中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用.该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0.97以上；胶层端部引入圆弧面并对钢质基体进行倒角处理后,粘结面正拉应力可以降低到20 MPa以下,不致引起受拉破坏,因此组合圆盘的测试结果能真实反映胶体与金属基体之间的粘结剪切强度或剪压复合强度,可作为粘结构件承载力设计的强度条件使用.
中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用.该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0.97以上；胶层端部引入圆弧面并对钢质基体进行倒角处理后,粘结面正拉应力可以降低到20 MPa以下,不致引起受拉破坏,因此组合圆盘的测试结果能真实反映胶体与金属基体之间的粘结剪切强度或剪压复合强度,可作为粘结构件承载力设计的强度条件使用.
2011, 33(3):38-44.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.008
摘要:
确定未来可能发生滑坡的区域,即滑坡空间预测对城乡土地规划具有重要的指导意义.针对国内在滑坡空间预测中应用较多的信息量模型,通过理论推导表明其使用前提是各影响因素相互独立,以一简单算例说明了在滑坡空间预测中因素间相关性对预测结果的影响,并建议引入因子分析评估和减少各因素间的相关性.将基于因子分析的信息量模型应用于某一流域,统计了具有连续性特征的影响因素与滑坡概率之间的关系,结合以往的研究和分析表明滑坡概率随各因素的变化趋势具有一定的规律,并基于此建议了对影响因素进行状态离散化的方法.以5年前的滑坡作为输入数据,用近5年内的滑坡对预测结果进行了验证,表明信息量模型能较好地预测未来发生滑坡的区域.
确定未来可能发生滑坡的区域,即滑坡空间预测对城乡土地规划具有重要的指导意义.针对国内在滑坡空间预测中应用较多的信息量模型,通过理论推导表明其使用前提是各影响因素相互独立,以一简单算例说明了在滑坡空间预测中因素间相关性对预测结果的影响,并建议引入因子分析评估和减少各因素间的相关性.将基于因子分析的信息量模型应用于某一流域,统计了具有连续性特征的影响因素与滑坡概率之间的关系,结合以往的研究和分析表明滑坡概率随各因素的变化趋势具有一定的规律,并基于此建议了对影响因素进行状态离散化的方法.以5年前的滑坡作为输入数据,用近5年内的滑坡对预测结果进行了验证,表明信息量模型能较好地预测未来发生滑坡的区域.
2011, 33(3):45-51.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.009
摘要:
为了研究交通荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性,采用FLAC 3D软件建立了路堤的三维动力流固耦合分析模型,对无筋无桩、有筋无桩、无筋有桩、有筋有桩4种情况的路堤在动荷载作用下的竖向位移、水平位移、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了计算分析,对比研究了4种情况下各自的特点,揭示了桩承式加筋路堤的作用机制.数值分析结果表明：交通荷载作用下,桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅加筋效应的联合作用,其路面竖向位移、差异沉降及路堤堤址的水平位移都比其它几种情况明显减小；桩土应力比在刚开始加载时最大,随后逐渐减小并趋于稳定；软土地基中的加速度幅值及加速度趋于稳定的时间都明显减小；软土地基中的超孔隙水压力值也远小于无筋无桩时的值.
为了研究交通荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性,采用FLAC 3D软件建立了路堤的三维动力流固耦合分析模型,对无筋无桩、有筋无桩、无筋有桩、有筋有桩4种情况的路堤在动荷载作用下的竖向位移、水平位移、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了计算分析,对比研究了4种情况下各自的特点,揭示了桩承式加筋路堤的作用机制.数值分析结果表明：交通荷载作用下,桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅加筋效应的联合作用,其路面竖向位移、差异沉降及路堤堤址的水平位移都比其它几种情况明显减小；桩土应力比在刚开始加载时最大,随后逐渐减小并趋于稳定；软土地基中的加速度幅值及加速度趋于稳定的时间都明显减小；软土地基中的超孔隙水压力值也远小于无筋无桩时的值.
2011, 33(3):52-56.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.010
摘要:
利用GDS循环三轴仪,对不同细粒含量砂土进行了不排水动三轴液化试验,并基于Seed孔压应力模型,研究了细粒含量对液化进程中动孔压演化特性的影响.研究结果表明：细粒含量对砂土孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数θ的不同.含细粒砂土中细粒含量与孔压参数θ的关系不是呈单调的线性关系.参数θ先随着细粒含量的增加而减小,并在细粒含量为30%时达到最小值,之后随着细粒含量的增加又逐渐增加,不同的是参数θ在细粒含量超过30%后,其增加的趋势相对平缓.通过对不同细粒含量砂土动孔压演化特性试验研究,更进一步证明了临界含量的存在,试验所用的含细粒砂土,临界细粒含量在30%左右.
利用GDS循环三轴仪,对不同细粒含量砂土进行了不排水动三轴液化试验,并基于Seed孔压应力模型,研究了细粒含量对液化进程中动孔压演化特性的影响.研究结果表明：细粒含量对砂土孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数θ的不同.含细粒砂土中细粒含量与孔压参数θ的关系不是呈单调的线性关系.参数θ先随着细粒含量的增加而减小,并在细粒含量为30%时达到最小值,之后随着细粒含量的增加又逐渐增加,不同的是参数θ在细粒含量超过30%后,其增加的趋势相对平缓.通过对不同细粒含量砂土动孔压演化特性试验研究,更进一步证明了临界含量的存在,试验所用的含细粒砂土,临界细粒含量在30%左右.
2011, 33(3):57-62.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.011
摘要:
采用含孔穴的新型结构作为人防工程中的分配层,利用集团装药爆炸模拟航弹触地爆炸,对4种分配层结构抗集团爆炸载荷的防护效果进行了相似模拟室外化爆试验,并利用非线性软件LS-DYNA对该此4种模型进行了数值仿真.结果表明：同样厚度下,孔穴的存在使得后方的应力峰值被明显削弱,而且圆形孔穴对应力峰值的削弱程度要明显强于矩形孔穴；但在孔穴上方加入薄钢板层后,孔穴对其后方应力的削弱效果减弱,这是因为嵌含薄钢板后应力波的透射系数增大.研究结果为抗爆防震工程中新型防护层的科学设计提供了一定理论依据.
采用含孔穴的新型结构作为人防工程中的分配层,利用集团装药爆炸模拟航弹触地爆炸,对4种分配层结构抗集团爆炸载荷的防护效果进行了相似模拟室外化爆试验,并利用非线性软件LS-DYNA对该此4种模型进行了数值仿真.结果表明：同样厚度下,孔穴的存在使得后方的应力峰值被明显削弱,而且圆形孔穴对应力峰值的削弱程度要明显强于矩形孔穴；但在孔穴上方加入薄钢板层后,孔穴对其后方应力的削弱效果减弱,这是因为嵌含薄钢板后应力波的透射系数增大.研究结果为抗爆防震工程中新型防护层的科学设计提供了一定理论依据.
2011, 33(3):63-67.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.012
摘要:
基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析.该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式；还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量.与解析解相比,该数值解表现较高的精度,具有解决非饱和土耦合问题的可行性.计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响.降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的.随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定.位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同.地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关.饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱.
基于一维非饱和土的渗流-变形控制方程,采用Flex PDE(Partial differential equation)软件对该耦合方程组进行求解分析.该方法突破了解析法对非饱和土导水系数函数的特殊限定,适用于任意的土-水特征曲线表达式；还可考虑到饱和时的渗透系数以及孔隙率是变量.与解析解相比,该数值解表现较高的精度,具有解决非饱和土耦合问题的可行性.计算分析表明,非饱和土渗流-变形耦合作用对暂态孔隙水压力分布产生重要的影响,在降雨入渗过程中需考虑土体渗流-变形耦合的影响.降雨初期,位移随着时间明显增大,地表出现下沉,考虑耦合效应的孔隙水压力慢于非耦合情况,原因是H值为正的.随着降雨持续时间的增大,地表下沉的速度减缓,到最后变形开始稳定.位移的变化快慢与孔隙水压力变化规律相同.地表沉降量还与初始孔隙水压力分布以及H值密切相关.饱和时的渗透系数以及孔隙率对非饱和土降雨入渗以及稳态流的分布产生影响,但对其地表变形产生的影响微弱.
2011, 33(3):68-73.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.013
摘要:
深水桥梁基础施工时的钢护筒,在钻孔灌注桩施工完毕后保留,桩体实际上形成了“上大下小”的变截面混合桩.采用非线性的NL法比较了苏通大桥的钻孔灌注桩在考虑钢护筒效应和忽略钢护筒效应这两种工况下基桩位移和内力分布,结果表明考虑钢护筒效应可减少桩顶位移约50%,在准确计算水平荷载下的变形时不能忽略；制作并进行了8个构件的模型试验,表明施工泥皮厚度将显著影响水平荷载下的钢护筒和内部桩体的共同作用能力.
深水桥梁基础施工时的钢护筒,在钻孔灌注桩施工完毕后保留,桩体实际上形成了“上大下小”的变截面混合桩.采用非线性的NL法比较了苏通大桥的钻孔灌注桩在考虑钢护筒效应和忽略钢护筒效应这两种工况下基桩位移和内力分布,结果表明考虑钢护筒效应可减少桩顶位移约50%,在准确计算水平荷载下的变形时不能忽略；制作并进行了8个构件的模型试验,表明施工泥皮厚度将显著影响水平荷载下的钢护筒和内部桩体的共同作用能力.
2011, 33(3):74-79.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.014
摘要:
采用7种不同的粘结树脂,通过2批双剪试件的拉伸剪切试验研究了拉挤成型玄武岩纤维复合板与后浇混凝土湿粘结界面的力学性能,并将其与在既有混凝土表面外贴FRP形成的干粘结界面进行了比较,通过对比两者的破坏特征、荷载位移曲线、有效粘结长度、粘结滑移关系、界面断裂能以及粘结破坏机理,深入地研究了湿粘结界面的性能.结果表明：湿粘结的粘结强度仅为干粘结的1/2~2/3,但2种界面的有效粘结长度相差不大.最后,基于试验数据提出了适用于湿粘结界面的剪切滑移本构模型.
采用7种不同的粘结树脂,通过2批双剪试件的拉伸剪切试验研究了拉挤成型玄武岩纤维复合板与后浇混凝土湿粘结界面的力学性能,并将其与在既有混凝土表面外贴FRP形成的干粘结界面进行了比较,通过对比两者的破坏特征、荷载位移曲线、有效粘结长度、粘结滑移关系、界面断裂能以及粘结破坏机理,深入地研究了湿粘结界面的性能.结果表明：湿粘结的粘结强度仅为干粘结的1/2~2/3,但2种界面的有效粘结长度相差不大.最后,基于试验数据提出了适用于湿粘结界面的剪切滑移本构模型.
2011, 33(3):80-87.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.015
摘要:
在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究.首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解；然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解；最后,研究分析桩土参数对桩顶动力响应的影响,得到了桩顶频域和时域响应的规律性,为桩基础的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据.
在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究.首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解；然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解；最后,研究分析桩土参数对桩顶动力响应的影响,得到了桩顶频域和时域响应的规律性,为桩基础的抗震设计和桩的完整性检测工作提供新的理论依据.
2011, 33(3):88-93.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.016
摘要:
针对中国光气候数据资料不足、太阳辐射数据丰富以及资金有限的现状,在分析多种光气候数据采集方法的基础上,选用太阳辐射转化法获得光气候数据.引入发光功效的概念作为室外照度值和太阳辐射量转化的基本关系,并分析对比了已有的发光功效模型,运用天空晴朗指数,以重庆1991－1992年的实测数据为基础进行拟合,建立了总发光功效模型和散射发光功效模型.选用重庆1993年的实测数据对该模型进行了验证,得到了高于其他模型的计算精度.为了验证该模型在中国其他城市的适用性,对中国32个城市的年平均总照度值的计算值和实测值进行了对比,结果证明该转化模型能够满足采光设计的需要.运用这种方法只要输入某地某时刻的太阳辐射数据就可以计算出当地该时刻的室外总照度值和散射照度值,可以大大丰富中国各个城市的光气候数据.最后论文给出了该模型用于室外照度值计算的应用方法.
针对中国光气候数据资料不足、太阳辐射数据丰富以及资金有限的现状,在分析多种光气候数据采集方法的基础上,选用太阳辐射转化法获得光气候数据.引入发光功效的概念作为室外照度值和太阳辐射量转化的基本关系,并分析对比了已有的发光功效模型,运用天空晴朗指数,以重庆1991－1992年的实测数据为基础进行拟合,建立了总发光功效模型和散射发光功效模型.选用重庆1993年的实测数据对该模型进行了验证,得到了高于其他模型的计算精度.为了验证该模型在中国其他城市的适用性,对中国32个城市的年平均总照度值的计算值和实测值进行了对比,结果证明该转化模型能够满足采光设计的需要.运用这种方法只要输入某地某时刻的太阳辐射数据就可以计算出当地该时刻的室外总照度值和散射照度值,可以大大丰富中国各个城市的光气候数据.最后论文给出了该模型用于室外照度值计算的应用方法.
2011, 33(3):94-99.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.017
摘要:
分析了中国夏热地区的室外气候条件,对于冬季,有近乎100%的时间可以采用全新风模式,而过渡季节会有一半左右的时间可以采用全新风模式,从而全年可以减少30%~60%的人工冷源运行时间.通过对焓值控制和温度控制２种调控模式的分析,研究了不同室内负荷强度、不同通风量和不同室内空气温湿度设定值条件下的调控方案.研究发现：室内负荷越大,采用全新风模式的节能效果越好；送风量宜设置为6~8 h-1；室内空气参数对节能效果影响很大,考虑到室内外温差对人体热舒适的影响,可以考虑不同季节不同的室内空气参数设置；对于调控模式,冬季和过渡季节可采用焓值控制模式；夏季宜采用温度控制模式.采用全新风模式,每年可以实现100~180 kWh/m2的节能效果,从而产生30~50 kg/m2的碳减排量.
分析了中国夏热地区的室外气候条件,对于冬季,有近乎100%的时间可以采用全新风模式,而过渡季节会有一半左右的时间可以采用全新风模式,从而全年可以减少30%~60%的人工冷源运行时间.通过对焓值控制和温度控制２种调控模式的分析,研究了不同室内负荷强度、不同通风量和不同室内空气温湿度设定值条件下的调控方案.研究发现：室内负荷越大,采用全新风模式的节能效果越好；送风量宜设置为6~8 h-1；室内空气参数对节能效果影响很大,考虑到室内外温差对人体热舒适的影响,可以考虑不同季节不同的室内空气参数设置；对于调控模式,冬季和过渡季节可采用焓值控制模式；夏季宜采用温度控制模式.采用全新风模式,每年可以实现100~180 kWh/m2的节能效果,从而产生30~50 kg/m2的碳减排量.
2011, 33(3):100-106.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.018
摘要:
为解决寒区土壤源热泵地下埋管冻胀安全性问题,根据传热学、渗流和冻土力学理论建立寒区土壤源热泵水热力耦合的数学力学模型及其控制方程.利用FEPG有限元自动生成软件,对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布、冻胀位移及应力作用进行仿真计算,并对不同深度、不同回填区土壤导热系数、不同管脚间距情况进行了对比分析.结果表明,土壤源热泵运行初期,土壤未冻结,埋管的位移量很小.土壤温度达到相变温度后,〖JP2〗土体冻结体积增大,埋管发生挤压变形.当土壤温度超过冻结相变区（-0.75℃,-0.30℃）时,埋管不会发生连续不断的变形.
为解决寒区土壤源热泵地下埋管冻胀安全性问题,根据传热学、渗流和冻土力学理论建立寒区土壤源热泵水热力耦合的数学力学模型及其控制方程.利用FEPG有限元自动生成软件,对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布、冻胀位移及应力作用进行仿真计算,并对不同深度、不同回填区土壤导热系数、不同管脚间距情况进行了对比分析.结果表明,土壤源热泵运行初期,土壤未冻结,埋管的位移量很小.土壤温度达到相变温度后,〖JP2〗土体冻结体积增大,埋管发生挤压变形.当土壤温度超过冻结相变区（-0.75℃,-0.30℃）时,埋管不会发生连续不断的变形.
2011, 33(3):107-111.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.019
摘要:
针对污水源热泵污水侧除污问题,提出并设计了一种具有自动除污功能的壳管式换热器.基于分布参数法对其建立了稳态数学模型.采用矩阵控制的方法求解模型,并对其除污前后不同的污水、循环水流量,不同的换热面积下两侧流体的温度分布进行了研究.结果表明,当换热器面积设计偏大时会出现局部热量反交换现象,并指出了多发区.将除污功能应用于壳管式换热器,相应地减小换热器的体积,可使壳管式污水-水换热器在最佳工况下运行.
针对污水源热泵污水侧除污问题,提出并设计了一种具有自动除污功能的壳管式换热器.基于分布参数法对其建立了稳态数学模型.采用矩阵控制的方法求解模型,并对其除污前后不同的污水、循环水流量,不同的换热面积下两侧流体的温度分布进行了研究.结果表明,当换热器面积设计偏大时会出现局部热量反交换现象,并指出了多发区.将除污功能应用于壳管式换热器,相应地减小换热器的体积,可使壳管式污水-水换热器在最佳工况下运行.
2011, 33(3):112-118.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.020
摘要:
对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测.根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征.测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空>天井>透水砖路面>不透水砖路面>混凝土路面.夜间,各测点的热舒适性基本一致.将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究.研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合.
对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测.根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征.测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空>天井>透水砖路面>不透水砖路面>混凝土路面.夜间,各测点的热舒适性基本一致.将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究.研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合.
2011, 33(3):119-123.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.021
摘要:
鉴于城市景观河流受沿河排水污染,水质波动较大,建立了内嵌神经网络的一维不确定性水质模型,利用改进适应度函数的遗传算法,优化水质模型的参数解.经实例验证,不确定性水质模型拟合的精度更高,对排入污染物的波动更敏感,其对景观河流水质预测的平均准确度基本在80%以上,普遍高于确定性水质模型,尤其是在靠近污染源的监测断面,其不确定性水质模型预测优势更加明显,更能适应变化的景观河流水体环境.
鉴于城市景观河流受沿河排水污染,水质波动较大,建立了内嵌神经网络的一维不确定性水质模型,利用改进适应度函数的遗传算法,优化水质模型的参数解.经实例验证,不确定性水质模型拟合的精度更高,对排入污染物的波动更敏感,其对景观河流水质预测的平均准确度基本在80%以上,普遍高于确定性水质模型,尤其是在靠近污染源的监测断面,其不确定性水质模型预测优势更加明显,更能适应变化的景观河流水体环境.
2011, 33(3):124-128.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.022
摘要:
通过对长沙市83户装修住宅的344个受检对象室内空气检测分析,结果发现：装修后2年内的居室内甲醛检出率100%,甲醛超标率53.3%,甲醛平均含量0.11±0.07 mg/m3,甲醛浓度范围为0.01-0.45 mg/m3,甲醛污染指数分布区间0.1-4.5,最大超标倍数达3.5倍；不同功能区装修居室的甲醛平均含量高低顺序为：小孩房＞主卧(次卧、书房)＞客厅；装修居室室内甲醛浓度随装修后时间延长呈总体下降态势,装修后7个月以上的住宅室内甲醛平均含量降低0.04 mg/m3；〖JP2〗装修后短期内室内甲醛含量超标率比装修后长期居室高约25%,主卧的甲醛超标率更是高达82.35%；经过相同装修时间后的住宅,放置家具比未放入家具的居室甲醛平均含量提高0.04 mg/m3.这表明,城市装修住宅室内空气污染严重,甲醛污染与住宅的功能分区、装修后放置时间有关,家具对室内空气环境的影响也不容忽视.
通过对长沙市83户装修住宅的344个受检对象室内空气检测分析,结果发现：装修后2年内的居室内甲醛检出率100%,甲醛超标率53.3%,甲醛平均含量0.11±0.07 mg/m3,甲醛浓度范围为0.01-0.45 mg/m3,甲醛污染指数分布区间0.1-4.5,最大超标倍数达3.5倍；不同功能区装修居室的甲醛平均含量高低顺序为：小孩房＞主卧(次卧、书房)＞客厅；装修居室室内甲醛浓度随装修后时间延长呈总体下降态势,装修后7个月以上的住宅室内甲醛平均含量降低0.04 mg/m3；〖JP2〗装修后短期内室内甲醛含量超标率比装修后长期居室高约25%,主卧的甲醛超标率更是高达82.35%；经过相同装修时间后的住宅,放置家具比未放入家具的居室甲醛平均含量提高0.04 mg/m3.这表明,城市装修住宅室内空气污染严重,甲醛污染与住宅的功能分区、装修后放置时间有关,家具对室内空气环境的影响也不容忽视.
2011, 33(3):129-135.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.023
摘要:
为有效修复地下水中溶解态石油烃污染物,在研究填充介质配比基础上,分别利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂和泥炭-粗砂构建了泥炭生物反应墙和泥炭反应墙,考察了反应墙对地下水中BTEX、PAHs的修复效果.结果表明,泥炭与粗砂最适体积比为20: 80,此时墙体渗透系数为1.17×10-4 m/s,有效空隙率为7.5%；泥炭反应墙对BTEX去除率为32.63%～79.15%,吸附寿命为50～55 d,吸附能力大小为二甲苯>乙苯≈甲苯>苯,出水萘、α-甲基萘、β-甲基萘和菲浓度均低于2.85 μg/L；泥炭生物反应墙对BTEX、PAHs修复效果良好,去除率分别为83.6%～97.83%、97.48%～99.85%,微生物降解作用明显,BTEX降解率为75.66%～90.16%.研究表明,泥炭生物反应墙内污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解,泥炭对石油烃特别是多环芳烃具有很强的吸附能力,生物降解能有效延长泥炭对污染物的吸附寿命.
为有效修复地下水中溶解态石油烃污染物,在研究填充介质配比基础上,分别利用低温石油烃降解菌-泥炭-粗砂和泥炭-粗砂构建了泥炭生物反应墙和泥炭反应墙,考察了反应墙对地下水中BTEX、PAHs的修复效果.结果表明,泥炭与粗砂最适体积比为20: 80,此时墙体渗透系数为1.17×10-4 m/s,有效空隙率为7.5%；泥炭反应墙对BTEX去除率为32.63%～79.15%,吸附寿命为50～55 d,吸附能力大小为二甲苯>乙苯≈甲苯>苯,出水萘、α-甲基萘、β-甲基萘和菲浓度均低于2.85 μg/L；泥炭生物反应墙对BTEX、PAHs修复效果良好,去除率分别为83.6%～97.83%、97.48%～99.85%,微生物降解作用明显,BTEX降解率为75.66%～90.16%.研究表明,泥炭生物反应墙内污染物去除过程为泥炭吸附和微生物降解,泥炭对石油烃特别是多环芳烃具有很强的吸附能力,生物降解能有效延长泥炭对污染物的吸附寿命.
24 山地城市径流污染特征分析
2011, 33(3):136-142.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.024
摘要:
以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）等.研究结果表明：除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103 mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L；存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103 mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内.对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大.
以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）等.研究结果表明：除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103 mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L；存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103 mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内.对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大.
2011, 33(3):143-146.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.025
摘要:
废弃混凝土通过一系列再生工艺可以得到再生混凝土细集料,将其部分或全部替代天然砂配制混凝土可以达到变废为宝的目的,但是再生混凝土细集料特殊的性质会使得掺再生细集料的混凝土性能与普通混凝土之间存在较大的差异.在研究再生混凝土细集料的粒径和物理特性对水泥混凝土物理力学性能影响的基础上,探讨再生混凝土细集料对混凝土的抗气渗性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能的影响.研究结果发现,再生细集料在破碎制备过程中产生了大量缺陷和粉料,采用一定量的再生细集料替代天然细集料配制混凝土,其物理力学性能、抗氯离子渗透性能和抗碳化能力均与基准混凝土有明显差异.如再生细集料最小粒径从0.16 mm及以下提高到2.36 mm就可以明显改善混凝土物理力学性能.
废弃混凝土通过一系列再生工艺可以得到再生混凝土细集料,将其部分或全部替代天然砂配制混凝土可以达到变废为宝的目的,但是再生混凝土细集料特殊的性质会使得掺再生细集料的混凝土性能与普通混凝土之间存在较大的差异.在研究再生混凝土细集料的粒径和物理特性对水泥混凝土物理力学性能影响的基础上,探讨再生混凝土细集料对混凝土的抗气渗性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能的影响.研究结果发现,再生细集料在破碎制备过程中产生了大量缺陷和粉料,采用一定量的再生细集料替代天然细集料配制混凝土,其物理力学性能、抗氯离子渗透性能和抗碳化能力均与基准混凝土有明显差异.如再生细集料最小粒径从0.16 mm及以下提高到2.36 mm就可以明显改善混凝土物理力学性能.
2011, 33(3):147-152.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.026
摘要:
水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能有重要影响.该文系统地探讨了水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥水化放热和浆体凝结时间及抗压强度的影响规律.结果表明：随模数的增加,水化热降低,凝结时间延长,抗压强度先增加,随后降低；随碱当量的增加,水化热增加,凝结时间稍有延长,强度增加.比较合理的水玻璃模数Ms在1.0~2.0,碱当量为矿渣质量的3%~6%.
水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥的水化放热和凝结性能有重要影响.该文系统地探讨了水玻璃模数和碱当量对碱-矿渣水泥水化放热和浆体凝结时间及抗压强度的影响规律.结果表明：随模数的增加,水化热降低,凝结时间延长,抗压强度先增加,随后降低；随碱当量的增加,水化热增加,凝结时间稍有延长,强度增加.比较合理的水玻璃模数Ms在1.0~2.0,碱当量为矿渣质量的3%~6%.
