2011年第33卷第4期文章目次
2011, 33(4):1-6.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.002
摘要:
为了解高层建筑斜交网格筒-核心筒新型结构体系在地震作用下的抗震概念,参照工程实例建立了典型的钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土核心筒结构,采用弹塑性动力时程分析方法,基于构件塑性能发展过程明确了体系构件的屈服顺序、探讨了墙肢厚度、斜柱截面、连梁高度等因素对体系构件屈服顺序的影响,总结了内外筒抗震防线的分布特点,分析了体系弹性和塑性阶段抗侧刚度的主要影响因素和关键构件以及体系塑性耗能的关键构件。结合“三水准”抗震设防目标和体系抗震防线分布特点以及构件屈服特点,探讨了该类型结构的抗震概念。
为了解高层建筑斜交网格筒-核心筒新型结构体系在地震作用下的抗震概念,参照工程实例建立了典型的钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土核心筒结构,采用弹塑性动力时程分析方法,基于构件塑性能发展过程明确了体系构件的屈服顺序、探讨了墙肢厚度、斜柱截面、连梁高度等因素对体系构件屈服顺序的影响,总结了内外筒抗震防线的分布特点,分析了体系弹性和塑性阶段抗侧刚度的主要影响因素和关键构件以及体系塑性耗能的关键构件。结合“三水准”抗震设防目标和体系抗震防线分布特点以及构件屈服特点,探讨了该类型结构的抗震概念。
2011, 33(4):7-12.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.003
摘要:
为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板(预制预应力混凝土矩形肋薄板）进行规格设计。进行2种不同跨度的4块预制薄板的静载试验,重点研究预制薄板的极限承载力、刚度及抗裂性能,结果表明：预制薄板满足施工阶段承载力要求,可作为无支撑体系模板。进行2块单跨叠合板件和1块两跨连续叠合板件的静载试验,重点研究叠合板件的整体受力性能、叠合面的抗剪性能以及连续叠合板件在支座处的弯矩调幅值,结果表明：叠合板件可按整浇板的计算方法进行承载力计算,连续叠合板件受力性能与现浇板相似。进行混凝土叠合板件两阶段受力截面应变分析,建议取底板厚度作为预制薄板考虑二次受力影响的计算高度。
为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板(预制预应力混凝土矩形肋薄板）进行规格设计。进行2种不同跨度的4块预制薄板的静载试验,重点研究预制薄板的极限承载力、刚度及抗裂性能,结果表明：预制薄板满足施工阶段承载力要求,可作为无支撑体系模板。进行2块单跨叠合板件和1块两跨连续叠合板件的静载试验,重点研究叠合板件的整体受力性能、叠合面的抗剪性能以及连续叠合板件在支座处的弯矩调幅值,结果表明：叠合板件可按整浇板的计算方法进行承载力计算,连续叠合板件受力性能与现浇板相似。进行混凝土叠合板件两阶段受力截面应变分析,建议取底板厚度作为预制薄板考虑二次受力影响的计算高度。
2011, 33(4):13-19.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.004
摘要:
山地城市排水干管埋地箱涵由于滑坡导致地基塌陷而成为简支箱涵,支承方式的改变导致管道结构存在破坏风险。为此,文章对简支下小跨高比埋地箱梁进行了模型静力加载试验,分析了小跨高比埋地箱涵在简支条件下的破坏形式、抗剪性能以及剪力滞效应,讨论了现行有关设计规范对于箱涵抗剪承载力计算之不足。研究表明,竖向均布荷载作用下,小跨高比箱梁裂缝分布比较均匀,破坏时没有明显的临界斜裂缝,最终由于混凝土斜向受压柱压溃而丧失承载力。箍筋作为主要的抗剪部件,在斜裂缝出现后承担着大部分剪力。纵筋应变受内力重分布和裂缝发展等因素影响,部分区域呈现剪力滞效应。埋地箱涵由于滑坡地基塌陷导致的支承条件的改变将导致混凝土过早开裂,影响排水管道正常使用。
山地城市排水干管埋地箱涵由于滑坡导致地基塌陷而成为简支箱涵,支承方式的改变导致管道结构存在破坏风险。为此,文章对简支下小跨高比埋地箱梁进行了模型静力加载试验,分析了小跨高比埋地箱涵在简支条件下的破坏形式、抗剪性能以及剪力滞效应,讨论了现行有关设计规范对于箱涵抗剪承载力计算之不足。研究表明,竖向均布荷载作用下,小跨高比箱梁裂缝分布比较均匀,破坏时没有明显的临界斜裂缝,最终由于混凝土斜向受压柱压溃而丧失承载力。箍筋作为主要的抗剪部件,在斜裂缝出现后承担着大部分剪力。纵筋应变受内力重分布和裂缝发展等因素影响,部分区域呈现剪力滞效应。埋地箱涵由于滑坡地基塌陷导致的支承条件的改变将导致混凝土过早开裂,影响排水管道正常使用。
2011, 33(4):20-28.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.005
摘要:
建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式；在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。
建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,在对冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱的轴压性能试验试件进行模拟分析,验证有限元方法正确性的基础上,对考虑长细比、截面翼缘宽厚比等因素的一系列试件进行了数值分析,并得到其轴压承载力。在相关规范“有效宽度法”和“直接强度法”的基础上,提出了冷弯薄壁型钢四肢拼合截面立柱轴压承载力的设计方法：有效计算长度法和修正系数法。研究结果表明：试件最终破坏均呈现局部屈曲和畸变屈曲的破坏模式；在未考虑计算长度系数折减的情况下,当长细比小于50时,各规范公式计算值均略低于试验值和有限元值,吻合较好,当长细比大于50时,公式计算结果过于保守。
2011, 33(4):29-34.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.006
摘要:
基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。
基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。
2011, 33(4):35-41.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.007
摘要:
采用基于柔度法的纤维模型梁柱单元,对按现行混凝土异形柱结构技术规程设计的异形柱框架结构,分别按考虑和忽略现浇楼板及其钢筋对梁抗弯能力的增强作用2种情况,分别进行了单向水平罕遇地震输入下的空间结构弹塑性动力分析。对比分析结果表明,现浇楼板及其钢筋将提高框架梁的抗弯能力,从而改变罕遇地震作用下混凝土异形柱结构的破坏模式,对于高烈度区混凝土异形柱结构影响尤为明显,因此该类结构在抗震设计中必须考虑现浇楼板及其钢筋的影响。
采用基于柔度法的纤维模型梁柱单元,对按现行混凝土异形柱结构技术规程设计的异形柱框架结构,分别按考虑和忽略现浇楼板及其钢筋对梁抗弯能力的增强作用2种情况,分别进行了单向水平罕遇地震输入下的空间结构弹塑性动力分析。对比分析结果表明,现浇楼板及其钢筋将提高框架梁的抗弯能力,从而改变罕遇地震作用下混凝土异形柱结构的破坏模式,对于高烈度区混凝土异形柱结构影响尤为明显,因此该类结构在抗震设计中必须考虑现浇楼板及其钢筋的影响。
2011, 33(4):42-51.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.008
摘要:
为研究有效的剪力墙抗震能力设计措施,引导其在强震中实现可控的预期破坏模式,通过理论分析指出目前剪力墙能力设计措施存在的问题,通过精细有限元动力时程算例分析,校验了中国规范剪力墙能力调整措施的有效性；提出了改进措施,并进行了算例验证。结果表明,在刚性地基假定下中国2001版抗震规范抗弯能力调整措施使得剪力墙底截面在大震下弯曲延性需求过大、竖向承载力丧失,而底部延性加强区其他部位不易屈服,现行规范采用的抗剪能力措施不能有效避免底部加强区以上楼层剪力墙剪切失效；提出的抗弯和抗剪能力设计措施经算例验证是有效的。
为研究有效的剪力墙抗震能力设计措施,引导其在强震中实现可控的预期破坏模式,通过理论分析指出目前剪力墙能力设计措施存在的问题,通过精细有限元动力时程算例分析,校验了中国规范剪力墙能力调整措施的有效性；提出了改进措施,并进行了算例验证。结果表明,在刚性地基假定下中国2001版抗震规范抗弯能力调整措施使得剪力墙底截面在大震下弯曲延性需求过大、竖向承载力丧失,而底部延性加强区其他部位不易屈服,现行规范采用的抗剪能力措施不能有效避免底部加强区以上楼层剪力墙剪切失效；提出的抗弯和抗剪能力设计措施经算例验证是有效的。
2011, 33(4):52-59.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.009
摘要:
随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP(纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析；结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4.4倍。
随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP(纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析；结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4.4倍。
2011, 33(4):60-64.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010
摘要:
利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。
利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。
2011, 33(4):65-72.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.011
摘要:
扣件式钢管模板支架的稳定承载力计算理论是工程中亟待解决的一个难题。在分析有剪刀撑扣件式钢管模板支架结构特点的基础上,提出了其稳定承载力的简化计算模型,并推导了简化模型中各参数的计算公式,建立了其简化计算方法。利用两个足尺模型试验研究了有剪刀撑扣件式钢管模板支架的稳定性能,根据试验结果,验证了简化模型的合理性,并将试验结果与简化计算方法得出的结果进行了对比,二者吻合较好,验证了该文的简化计算方法的计算结果能够满足实际工程应用的精度要求,建议考虑将其应用在模板支架规范中。
扣件式钢管模板支架的稳定承载力计算理论是工程中亟待解决的一个难题。在分析有剪刀撑扣件式钢管模板支架结构特点的基础上,提出了其稳定承载力的简化计算模型,并推导了简化模型中各参数的计算公式,建立了其简化计算方法。利用两个足尺模型试验研究了有剪刀撑扣件式钢管模板支架的稳定性能,根据试验结果,验证了简化模型的合理性,并将试验结果与简化计算方法得出的结果进行了对比,二者吻合较好,验证了该文的简化计算方法的计算结果能够满足实际工程应用的精度要求,建议考虑将其应用在模板支架规范中。
2011, 33(4):73-79.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.012
摘要:
氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程。考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法。通过算例分析验证了氯离子扩散场补偿长度理论对于氯离子扩散分析的数值方法的合理性,证明了该法具有较高的计算精度和计算效率。
氯离子在混凝土中的扩散是一个时变过程。考虑氯离子扩散系数的时间依赖性,将时变扩散系数引入混凝土的氯离子扩散模型中,通过变量代换,给出了时变扩散条件下氯离子扩散方程的基本解,并基于误差函数建立了氯离子扩散场补偿长度理论,分析了散场补偿长度系数的取值,在此基础上建立了时变扩散系数下混凝土中氯离子扩散分析的边界元法。通过算例分析验证了氯离子扩散场补偿长度理论对于氯离子扩散分析的数值方法的合理性,证明了该法具有较高的计算精度和计算效率。
2011, 33(4):80-84.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.013
摘要:
蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,因此准确获取其应力、应变状态是至关重要的。通过数值计算,采用简化算法对某水电站保压蜗壳结构进行了应力状态和变形情况分析,并与直埋方案做了对比研究,结果表明：从限裂方面考虑保压蜗壳结构有利于机组的安全稳定运行,该水电站采取充水保压埋设方式是合理的；蜗壳外围混凝土各截面最大拉应力值出现在蜗壳顶部,该机组设计保压值偏低,选取1.9 MPa保压值比较合理；蜗壳外围混凝土的结构应力值主要是由内水压力所引起的,上部荷载影响很小,仅占5%～24%左右。
蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,因此准确获取其应力、应变状态是至关重要的。通过数值计算,采用简化算法对某水电站保压蜗壳结构进行了应力状态和变形情况分析,并与直埋方案做了对比研究,结果表明：从限裂方面考虑保压蜗壳结构有利于机组的安全稳定运行,该水电站采取充水保压埋设方式是合理的；蜗壳外围混凝土各截面最大拉应力值出现在蜗壳顶部,该机组设计保压值偏低,选取1.9 MPa保压值比较合理；蜗壳外围混凝土的结构应力值主要是由内水压力所引起的,上部荷载影响很小,仅占5%～24%左右。
2011, 33(4):85-92.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.014
摘要:
应用颗粒离散元分析理论,深入地研究了高频循环剪切荷载下松砂与结构的接触面土体响应特性,对各种颗粒因素和剪切条件对接触面土体孔隙率和体应变的影响进行详细分析。数值仿真分析结果表明,松砂颗粒摩擦系数和颗粒刚度越大,接触面附近土体剪缩性越不明显；松砂的颗粒刚度比对其力学性质影响不大；边界围压越大,松砂的剪缩性越明显；高频循环剪切的剪切振幅和剪切频率越大,松砂的剪缩性越强。
应用颗粒离散元分析理论,深入地研究了高频循环剪切荷载下松砂与结构的接触面土体响应特性,对各种颗粒因素和剪切条件对接触面土体孔隙率和体应变的影响进行详细分析。数值仿真分析结果表明,松砂颗粒摩擦系数和颗粒刚度越大,接触面附近土体剪缩性越不明显；松砂的颗粒刚度比对其力学性质影响不大；边界围压越大,松砂的剪缩性越明显；高频循环剪切的剪切振幅和剪切频率越大,松砂的剪缩性越强。
2011, 33(4):93-99.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.015
摘要:
将改进的层次分析法和模糊综合评判方法相结合,深入分析影响公路滑坡灾害危险性的影响因素,建立了综合评判指标体系并划分危险性等级。评价过程中首先确定了不同降雨情况下指标体系的动态权重系统,然后应用“梯形”隶属函数公式和专家经验赋值法分别测算连续型和离散型指标的隶属度,最终通过所构建的3级模糊综合评判模型进行了实例研究。研究结果表明,该方法用于极端降雨诱发公路滑坡灾害危险性评价具有适用性和合理性,结果可靠。
将改进的层次分析法和模糊综合评判方法相结合,深入分析影响公路滑坡灾害危险性的影响因素,建立了综合评判指标体系并划分危险性等级。评价过程中首先确定了不同降雨情况下指标体系的动态权重系统,然后应用“梯形”隶属函数公式和专家经验赋值法分别测算连续型和离散型指标的隶属度,最终通过所构建的3级模糊综合评判模型进行了实例研究。研究结果表明,该方法用于极端降雨诱发公路滑坡灾害危险性评价具有适用性和合理性,结果可靠。
2011, 33(4):100-105.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.016
摘要:
地震力和地下水渗流共同作用条件下的饱和填土土压力的计算问题是土力学中土压力课题研究的热点和难点所在。对地下水渗流流线为竖直向下的稳定渗流（问题1）和流线弯曲、地下水从挡土墙排出的稳定渗流（问题2）2种简化状态,基于拟静力法和库仑土压力理论,建立了动主动土压力的计算公式。通过和前人研究的对比分析,验证了该计算公式的可靠性,讨论了填土内摩擦角对动主动土压力的影响。结果表明,总动主动土压力随填土有效内摩擦角的增大均呈非线性减小变化,且问题2的总主动土压力随有效内摩擦角增大的减小变化更显著。
地震力和地下水渗流共同作用条件下的饱和填土土压力的计算问题是土力学中土压力课题研究的热点和难点所在。对地下水渗流流线为竖直向下的稳定渗流（问题1）和流线弯曲、地下水从挡土墙排出的稳定渗流（问题2）2种简化状态,基于拟静力法和库仑土压力理论,建立了动主动土压力的计算公式。通过和前人研究的对比分析,验证了该计算公式的可靠性,讨论了填土内摩擦角对动主动土压力的影响。结果表明,总动主动土压力随填土有效内摩擦角的增大均呈非线性减小变化,且问题2的总主动土压力随有效内摩擦角增大的减小变化更显著。
2011, 33(4):106-112.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.017
摘要:
岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接。孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义。该文利用裂纹线场方法和Mohr-Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料偏心裂纹板的弹塑性问题进行了分析,确定了裂纹线附近的弹性应力场、塑性应力场、弹塑性边界上的单位法向量、裂纹线附近的塑性区长度、裂纹线上的塑性区长度随孔隙水压力的变化规律以及孔隙水压力作用下偏心裂纹板的极限承载力,获得了孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性解析解,并对偏心裂纹板在不同偏心情况下的塑性区长度和贯通情况进行了分析。
岩体的变形和破坏与裂隙的成核、扩展和连接密切相关,孔隙水压力显著影响裂隙的成核、扩展和连接。孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板的弹塑性问题在实际中更为普遍,因此研究孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性问题比中心裂纹板更有实际意义。该文利用裂纹线场方法和Mohr-Coulomb准则对孔隙水压力作用下岩石材料偏心裂纹板的弹塑性问题进行了分析,确定了裂纹线附近的弹性应力场、塑性应力场、弹塑性边界上的单位法向量、裂纹线附近的塑性区长度、裂纹线上的塑性区长度随孔隙水压力的变化规律以及孔隙水压力作用下偏心裂纹板的极限承载力,获得了孔隙水压力作用下偏心裂纹板的弹塑性解析解,并对偏心裂纹板在不同偏心情况下的塑性区长度和贯通情况进行了分析。
2011, 33(4):113-119.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.018
摘要:
以沈哈高速铁路沿线的粘质黄土为研究对象,在恒温状态下进行了开放系统水分迁移试验,试验结果表明：在试件中引起水分迁移最主要的因素是基质势和重力势；土体中各点的含水体积分数从试件底部开始到试件顶部逐渐减小；毛细上升高度与时间呈幂函数增加关系,最终趋向于一个稳定数值；水通量与时间呈对数函数递减关系。基于上述试验,应用有限元法进行数值模拟的结果表明：含水量计算值与试验值基本吻合,表明该模型可应用于模拟地下水在路基中的上升过程；在水分迁移的整个过程中,土中孔隙水压力由土柱底端向上逐渐减小；在水分迁移过程早期,土体内部孔隙水压力的变化比较明显且变化速率较快；随着时间的推移,在水分迁移过程后期土体内部孔隙水压力的分布变化不明显且变化速率较小,当渗流稳定时,孔隙水压力沿着试样高度呈线性分布。
以沈哈高速铁路沿线的粘质黄土为研究对象,在恒温状态下进行了开放系统水分迁移试验,试验结果表明：在试件中引起水分迁移最主要的因素是基质势和重力势；土体中各点的含水体积分数从试件底部开始到试件顶部逐渐减小；毛细上升高度与时间呈幂函数增加关系,最终趋向于一个稳定数值；水通量与时间呈对数函数递减关系。基于上述试验,应用有限元法进行数值模拟的结果表明：含水量计算值与试验值基本吻合,表明该模型可应用于模拟地下水在路基中的上升过程；在水分迁移的整个过程中,土中孔隙水压力由土柱底端向上逐渐减小；在水分迁移过程早期,土体内部孔隙水压力的变化比较明显且变化速率较快；随着时间的推移,在水分迁移过程后期土体内部孔隙水压力的分布变化不明显且变化速率较小,当渗流稳定时,孔隙水压力沿着试样高度呈线性分布。
2011, 33(4):120-126.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.019
摘要:
利用改装自RMT-150B试验系统的单剪试验仪进行饱和砂土与结构界面单剪试验,研究高应力条件下界面本构模型及界面剪切刚度变化趋势,为高应力状态下涉及到界面力学问题的工程设计、计算提供理论依据。试验中,首先对剪切盒中的砂土进行固结,然后法向应力恒定在高应力水平上开始界面剪切,并记录试验数据,剪切时保证砂土能相对自由的变形。试验结果表明：高应力下界面剪应力-剪切位移关系曲线呈现非线性弹性-理想塑性特征,不同于直剪试验条件下二者呈现的双曲线关系；三参数威布尔分布曲线能克服NEPP模型中双曲线的缺陷,其取代双曲线形成新的非线性弹性-理想塑性模型能更好地拟合试验数据。界面初始剪切刚度的回归结果表明,相对于幂函数,线性函数更适合描述界面初始剪切刚度同法向应力之间的关系。基于新的界面模型给出了界面切线剪切刚度的公式,同时比较了2种模型的界面切线剪切刚度随剪切位移的变化趋势。
利用改装自RMT-150B试验系统的单剪试验仪进行饱和砂土与结构界面单剪试验,研究高应力条件下界面本构模型及界面剪切刚度变化趋势,为高应力状态下涉及到界面力学问题的工程设计、计算提供理论依据。试验中,首先对剪切盒中的砂土进行固结,然后法向应力恒定在高应力水平上开始界面剪切,并记录试验数据,剪切时保证砂土能相对自由的变形。试验结果表明：高应力下界面剪应力-剪切位移关系曲线呈现非线性弹性-理想塑性特征,不同于直剪试验条件下二者呈现的双曲线关系；三参数威布尔分布曲线能克服NEPP模型中双曲线的缺陷,其取代双曲线形成新的非线性弹性-理想塑性模型能更好地拟合试验数据。界面初始剪切刚度的回归结果表明,相对于幂函数,线性函数更适合描述界面初始剪切刚度同法向应力之间的关系。基于新的界面模型给出了界面切线剪切刚度的公式,同时比较了2种模型的界面切线剪切刚度随剪切位移的变化趋势。
2011, 33(4):127-133.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.020
摘要:
为了编制“中国民用建筑室内热湿环境评价标准”,需要得到夏热冬冷地区建筑室内非采暖空调环境下的可接受温度范围。以重庆地区为代表,于2007-2009年期间,针对办公建筑和居住建筑进行了为期2年的热环境逐月现场测试和问卷调查。在了解该地区非采暖空调室内外热环境现状的基础上,进行了室内热环境满意度的主观评价以及热适应性的分析。在此基础上提出了确定夏热冬冷地区非采暖空调室内环境的可接受温度范围的方法。通过对获取数据按温度段进行回归分析,结合实验室人体生理和心理实验结果,获得了重庆地区建筑室内非采暖空调环境下根据全年室外空气温度变化而确定的可接受空气温度范围框图。最后,对比讨论了国际相关标准非采暖空调环境下的室内可接受温度范围及确定方法。
为了编制“中国民用建筑室内热湿环境评价标准”,需要得到夏热冬冷地区建筑室内非采暖空调环境下的可接受温度范围。以重庆地区为代表,于2007-2009年期间,针对办公建筑和居住建筑进行了为期2年的热环境逐月现场测试和问卷调查。在了解该地区非采暖空调室内外热环境现状的基础上,进行了室内热环境满意度的主观评价以及热适应性的分析。在此基础上提出了确定夏热冬冷地区非采暖空调室内环境的可接受温度范围的方法。通过对获取数据按温度段进行回归分析,结合实验室人体生理和心理实验结果,获得了重庆地区建筑室内非采暖空调环境下根据全年室外空气温度变化而确定的可接受空气温度范围框图。最后,对比讨论了国际相关标准非采暖空调环境下的室内可接受温度范围及确定方法。
2011, 33(4):134-139.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.021
摘要:
以地震灾后人体热适应能力为分析对象,研究了在地震灾后房屋损毁,基础设施破坏的特殊情况下,人体热适应性能力的变化。通过对汶川地震灾后实地测试和问卷工作,结合热适应性模型,分析了灾后人体热适应性能力的变化。并与常规条件下的热适应性能力比较,得出了地震灾后人体的热适应能力有增强的趋势,并对这种特殊情况下的差异性进行了分析。
以地震灾后人体热适应能力为分析对象,研究了在地震灾后房屋损毁,基础设施破坏的特殊情况下,人体热适应性能力的变化。通过对汶川地震灾后实地测试和问卷工作,结合热适应性模型,分析了灾后人体热适应性能力的变化。并与常规条件下的热适应性能力比较,得出了地震灾后人体的热适应能力有增强的趋势,并对这种特殊情况下的差异性进行了分析。
2011, 33(4):140-145.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.022
摘要:
在热湿气候风洞内,用正交实验研究了一定初始含水率下加气混凝土蒸发换热的影响因素。从对蒸发换热量影响的显著性和持久性来衡量,太阳辐射居首,其次是试件厚度,再者是风速,最后是温度,而相对湿度的影响较小,温度和相对湿度的交互作用亦不显著。太阳辐射、风速、温度及试件厚度对材料蒸发换热量影响最显著的水平分别为400 W/m 2、1.5 m/s、30℃、100 mm。其原因是太高的辐射和温度导致了材料表层温度过高,表面蒸发过快而“干化”,从而阻碍材料内部水分向表层的迁移；而过高的风速和过厚的材料也对其自身蒸发换热产生负面影响。
在热湿气候风洞内,用正交实验研究了一定初始含水率下加气混凝土蒸发换热的影响因素。从对蒸发换热量影响的显著性和持久性来衡量,太阳辐射居首,其次是试件厚度,再者是风速,最后是温度,而相对湿度的影响较小,温度和相对湿度的交互作用亦不显著。太阳辐射、风速、温度及试件厚度对材料蒸发换热量影响最显著的水平分别为400 W/m 2、1.5 m/s、30℃、100 mm。其原因是太高的辐射和温度导致了材料表层温度过高,表面蒸发过快而“干化”,从而阻碍材料内部水分向表层的迁移；而过高的风速和过厚的材料也对其自身蒸发换热产生负面影响。
2011, 33(4):146-150.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.023
摘要:
针对餐厨垃圾单相厌氧消化系统极易酸化、缺乏有效预警监控指标的技术瓶颈,在中温条件下利用自行设计的单相厌氧消化反应器,进行了实验室规模的启动、连续式单相厌氧消化系统运行试验,通过深入分析表征系统酸碱抵抗能力指标的变化规律,选取挥发性脂肪酸（VFA）、碳酸氢盐碱度与总碱度的比值（BA/TA）和挥发性脂肪酸总浓度与碳酸氢盐碱度的比值（VFA/BA）作为餐厨垃圾厌氧消化系统酸化抑制的指示性指标。当VFA/BA＞0.8、BA/TA＜0.4或VFA＞3 000 mg/L时,〖JP3〗表明系统缓冲能力极小,应及时采取调控措施预防系统酸化；而当BA/TA≥0.8、VFA/BA＜0.4时系统碱度较高,可以在较高负荷下运行以提高系统的产气效率。
针对餐厨垃圾单相厌氧消化系统极易酸化、缺乏有效预警监控指标的技术瓶颈,在中温条件下利用自行设计的单相厌氧消化反应器,进行了实验室规模的启动、连续式单相厌氧消化系统运行试验,通过深入分析表征系统酸碱抵抗能力指标的变化规律,选取挥发性脂肪酸（VFA）、碳酸氢盐碱度与总碱度的比值（BA/TA）和挥发性脂肪酸总浓度与碳酸氢盐碱度的比值（VFA/BA）作为餐厨垃圾厌氧消化系统酸化抑制的指示性指标。当VFA/BA＞0.8、BA/TA＜0.4或VFA＞3 000 mg/L时,〖JP3〗表明系统缓冲能力极小,应及时采取调控措施预防系统酸化；而当BA/TA≥0.8、VFA/BA＜0.4时系统碱度较高,可以在较高负荷下运行以提高系统的产气效率。
24 剩余污泥生态稳定化研究
2011, 33(4):151-156.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.024
摘要:
利用中试规模的人工湿地对污泥进行了为期4 a的生态稳定化处理。系统占地80 m 2,填料层厚度为0.6 m,超高0.5 m,湿地植物选用芦苇。系统前2 a为污泥负荷期,后2 a自然稳定期。进泥TS、VS、含水率分别为平均22.34 g/L、7.76 g/L和97%,污泥负荷平均0.691 kg(TS）/m 2·d。在第1 a的系统调整期内,渗滤液COD去除率在60%～80%；而第2 aCOD去除率低于第1 a,为40％～50%；出水COD在100～200 mg/L之间。在负荷期内,随着运行时间的延长,也即随着污泥积存厚度的增加,渗滤液透过积泥层的时间变化不定,即渗滤液并非均匀下渗,而是部分渗滤液优先沿阻力最小的植物茎壁、根系以及积存污泥中大的孔隙向下流动。在第3 a和第4 a的自然稳定期内,污泥脱水较为充分,含水率分别降至平均34.3%和30.5%；污泥有机质含量分别降至平均16.8%和10.24%；稳定化污泥的全氮和全磷含量分别为平均0.98%和0.27%。对比发现,系统内植物量和植物营养成分都比野生植物高。
利用中试规模的人工湿地对污泥进行了为期4 a的生态稳定化处理。系统占地80 m 2,填料层厚度为0.6 m,超高0.5 m,湿地植物选用芦苇。系统前2 a为污泥负荷期,后2 a自然稳定期。进泥TS、VS、含水率分别为平均22.34 g/L、7.76 g/L和97%,污泥负荷平均0.691 kg(TS）/m 2·d。在第1 a的系统调整期内,渗滤液COD去除率在60%～80%；而第2 aCOD去除率低于第1 a,为40％～50%；出水COD在100～200 mg/L之间。在负荷期内,随着运行时间的延长,也即随着污泥积存厚度的增加,渗滤液透过积泥层的时间变化不定,即渗滤液并非均匀下渗,而是部分渗滤液优先沿阻力最小的植物茎壁、根系以及积存污泥中大的孔隙向下流动。在第3 a和第4 a的自然稳定期内,污泥脱水较为充分,含水率分别降至平均34.3%和30.5%；污泥有机质含量分别降至平均16.8%和10.24%；稳定化污泥的全氮和全磷含量分别为平均0.98%和0.27%。对比发现,系统内植物量和植物营养成分都比野生植物高。
2011, 33(4):157-161.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.025
摘要:
研究采用强化混凝法去除水体中特征性有机污染物邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标物,阳离子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）与聚丙烯酰胺（CPAM）为混凝剂,对含DMP的水体进行强化混凝处理,混凝处理后水体中DMP的残余浓度采用高效液相色谱法（HPLC）测定。研究内容还包括混凝剂的投加量、pH值、静置时间对去除效果的影响,试验获得了较好的研究结果。研究结果表明PDMDAAC与CPAM复合使用后的去除效果优于单一混凝剂PDMDAAC的去除效果,当水体中DMP浓度为0.50 mg/L, PDMDAAC与CPAM投加量分别为50 mg/L与2.5 mg/L,pH为6.0及沉降时间3 h时,DMP最大去除率可达99.87%。采用混凝法去除水体中PAEs操作简便,如将该方法用于实际供水中有利于将水体中的PAEs与浊度同时去除。
研究采用强化混凝法去除水体中特征性有机污染物邻苯二甲酸酯类化合物（PAEs）。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标物,阳离子混凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）与聚丙烯酰胺（CPAM）为混凝剂,对含DMP的水体进行强化混凝处理,混凝处理后水体中DMP的残余浓度采用高效液相色谱法（HPLC）测定。研究内容还包括混凝剂的投加量、pH值、静置时间对去除效果的影响,试验获得了较好的研究结果。研究结果表明PDMDAAC与CPAM复合使用后的去除效果优于单一混凝剂PDMDAAC的去除效果,当水体中DMP浓度为0.50 mg/L, PDMDAAC与CPAM投加量分别为50 mg/L与2.5 mg/L,pH为6.0及沉降时间3 h时,DMP最大去除率可达99.87%。采用混凝法去除水体中PAEs操作简便,如将该方法用于实际供水中有利于将水体中的PAEs与浊度同时去除。
2011, 33(4):162-166.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.026
摘要:
为了探讨NO -3-N和DO分别作为吸磷过程电子受体时的峰值浓度,采用序批式间歇反应器(SBR)进行静态平行试验,在按照厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中,分别考察了在NO -3-N初始浓度为50 mg·L -1、75 mg·L -1和100 mg·L -1时以及曝气量为16 L·h -1、28 L·h -1和40 L·h -1条件下的吸磷过程。结果表明,在内碳源充足的情况下,决定吸磷速率快慢的主要因素不是电子受体的浓度,而是能否及时地向系统中提供足够的电子受体。与DO相比,NO -3-N作为吸磷过程电子受体时的效率偏低,且被反硝化掉的NO -3-N量与被吸收的PO 3-4-P量近似成正比。这说明采用厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中也存在反硝化除磷菌,计算发现其占总聚磷菌的比例为17.70%。利用pH变化曲线作为吸磷过程的控制手段实用性不大,以NO -3-N和DO作为吸磷过程电子受体的峰值浓度分别为50.00 mg·L -1和0.4 mg·L -1。
为了探讨NO -3-N和DO分别作为吸磷过程电子受体时的峰值浓度,采用序批式间歇反应器(SBR)进行静态平行试验,在按照厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中,分别考察了在NO -3-N初始浓度为50 mg·L -1、75 mg·L -1和100 mg·L -1时以及曝气量为16 L·h -1、28 L·h -1和40 L·h -1条件下的吸磷过程。结果表明,在内碳源充足的情况下,决定吸磷速率快慢的主要因素不是电子受体的浓度,而是能否及时地向系统中提供足够的电子受体。与DO相比,NO -3-N作为吸磷过程电子受体时的效率偏低,且被反硝化掉的NO -3-N量与被吸收的PO 3-4-P量近似成正比。这说明采用厌氧/好氧方式运行的EBPR系统中也存在反硝化除磷菌,计算发现其占总聚磷菌的比例为17.70%。利用pH变化曲线作为吸磷过程的控制手段实用性不大,以NO -3-N和DO作为吸磷过程电子受体的峰值浓度分别为50.00 mg·L -1和0.4 mg·L -1。
