2012年第34卷第6期文章目次
2012, 34(6):1-7.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.001
摘要:
从非连续介质力学角度出发，提出了1种能准确模拟混凝土断裂破坏过程的细观单元等效化方法，推导混凝土细观单元的等效力学行为并数值验证了其合理性。基于细观单元等效化模型，采用扩展有限元法对单轴拉伸条件下湿筛混凝土试件的裂纹扩展过程及宏观力学性能进行数值模拟，并与细观随机骨料模型结果进行对比。结果表明：与随机骨料模型相比，细观单元等效化模型大大减小了体系自由度，在较低计算量的情况下可以获得与之较吻合的裂纹扩展路径及宏观力学性能，充分展现了该力学模型的准确性和高效性。
从非连续介质力学角度出发，提出了1种能准确模拟混凝土断裂破坏过程的细观单元等效化方法，推导混凝土细观单元的等效力学行为并数值验证了其合理性。基于细观单元等效化模型，采用扩展有限元法对单轴拉伸条件下湿筛混凝土试件的裂纹扩展过程及宏观力学性能进行数值模拟，并与细观随机骨料模型结果进行对比。结果表明：与随机骨料模型相比，细观单元等效化模型大大减小了体系自由度，在较低计算量的情况下可以获得与之较吻合的裂纹扩展路径及宏观力学性能，充分展现了该力学模型的准确性和高效性。
2012, 34(6):8-12.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.002
摘要:
对轧后淬火、自回火(QST)HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性，采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法，对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明，在所采用的概率函数中，t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性，正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性，威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。
对轧后淬火、自回火(QST)HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性，采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法，对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明，在所采用的概率函数中，t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性，正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性，威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。
2012, 34(6):13-18.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.003
摘要:
近年火力发电厂引入了1种新的钢混凝土组合结构，即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1∶2缩尺模型，设计2组4个节点，对600 mm和900 mm不同混凝土梁高，有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60 kN·m；锚筋对结构无明显影响；当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏，当梁高较高时，钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析，结果表明：混凝土主梁高700 mm为2种破坏临界值；抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响；锚筋尺寸对结构影响不大；插入端部翼缘宽度对结构有一定影响，但规律不明显。
近年火力发电厂引入了1种新的钢混凝土组合结构，即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1∶2缩尺模型，设计2组4个节点，对600 mm和900 mm不同混凝土梁高，有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60 kN·m；锚筋对结构无明显影响；当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏，当梁高较高时，钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析，结果表明：混凝土主梁高700 mm为2种破坏临界值；抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响；锚筋尺寸对结构影响不大；插入端部翼缘宽度对结构有一定影响，但规律不明显。
2012, 34(6):19-24.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.004
摘要:
隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱—钢梁连接形式。以中海广场为工程背景，进行了钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验，并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明，钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性，能够满足“强柱弱梁，强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合，可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法，重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响，并提出设计建议。
隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱—钢梁连接形式。以中海广场为工程背景，进行了钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验，并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明，钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性，能够满足“强柱弱梁，强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合，可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法，重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响，并提出设计建议。
2012, 34(6):25-31.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.005
摘要:
以某3层钢筋混凝土框架结构为分析对象，考虑不同的填充墙布置，进行多遇地震作用下的计算分析。结果表明分析模型中考虑填充墙及其不同布置时，结构的动力特性、规则性特征、以及内力分布等结构的抗震性能均受到明显影响。需要指出的是在多遇水平地震作用下，由于填充墙的约束作用，框架柱端节点弯矩远大于梁端弯矩。建议结构抗震分析时，力学模型中应增加考虑填充墙参与受力计算。
以某3层钢筋混凝土框架结构为分析对象，考虑不同的填充墙布置，进行多遇地震作用下的计算分析。结果表明分析模型中考虑填充墙及其不同布置时，结构的动力特性、规则性特征、以及内力分布等结构的抗震性能均受到明显影响。需要指出的是在多遇水平地震作用下，由于填充墙的约束作用，框架柱端节点弯矩远大于梁端弯矩。建议结构抗震分析时，力学模型中应增加考虑填充墙参与受力计算。
2012, 34(6):32-38.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.006
摘要:
以张家港河大桥为对象，建立主桥的初始有限元模型，基于频率指标和振型相关系数指标，定义了相比传统更合理的目标函数，利用实数编码加速遗传算法，基于环境激励模态试验的前7阶模态参数，对其初始有限元模型进行修正，并利用后3阶模态参数，对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知，采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法，对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正，获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。
以张家港河大桥为对象，建立主桥的初始有限元模型，基于频率指标和振型相关系数指标，定义了相比传统更合理的目标函数，利用实数编码加速遗传算法，基于环境激励模态试验的前7阶模态参数，对其初始有限元模型进行修正，并利用后3阶模态参数，对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知，采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法，对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正，获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。
2012, 34(6):39-45.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.007
摘要:
拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理，找出了拉索直径的决定因素，基于此提出其取值准则，并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法，进一步通过基于工程实际的数值算例进行了验证。反对称荷载下的不平衡，只能采用反对称手段调平，巨型钢框架预应力复合支撑体系拉索直径由水平荷载决定，以复合支撑内力平衡为取值准则。建立的影响系数迭代调平方法确定拉索直径能够考虑上下层之间的相互影响，具有良好的精度和可操作性。
拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理，找出了拉索直径的决定因素，基于此提出其取值准则，并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法，进一步通过基于工程实际的数值算例进行了验证。反对称荷载下的不平衡，只能采用反对称手段调平，巨型钢框架预应力复合支撑体系拉索直径由水平荷载决定，以复合支撑内力平衡为取值准则。建立的影响系数迭代调平方法确定拉索直径能够考虑上下层之间的相互影响，具有良好的精度和可操作性。
2012, 34(6):46-51.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.008
摘要:
为了研究近壁区网格厚度Δy对建筑物风场绕流时湍流计算结果的影响，提高k-ε EARSM湍流模型用于建筑物数值风洞模拟的准确性，结合TTU试验建筑的实测数据，以Δy为参数进行了数值风洞模拟。对k-ε EARSM的雷诺方程进行了解析，并推导了Δy的简化计算公式。基于准稳态时步逼近技术，计算了(y=0.001、0.005、0.01、0.05和0.1 m等5种工况下的时均流态，对绕流特征、湍动能分布和中轴线脉动风压系数、平均风压系数进行了比较。研究表明，过小的Δy会导致高湍动区渗透进入近壁区，计算稳定性变差；过大的Δy则会降低高湍动区计算结果的准确性。据此，给出兼顾模拟精度与计算稳定性要求的Δy变化范围为0.01～0.05 m；并给出了Δy上限值的经验计算公式。
为了研究近壁区网格厚度Δy对建筑物风场绕流时湍流计算结果的影响，提高k-ε EARSM湍流模型用于建筑物数值风洞模拟的准确性，结合TTU试验建筑的实测数据，以Δy为参数进行了数值风洞模拟。对k-ε EARSM的雷诺方程进行了解析，并推导了Δy的简化计算公式。基于准稳态时步逼近技术，计算了(y=0.001、0.005、0.01、0.05和0.1 m等5种工况下的时均流态，对绕流特征、湍动能分布和中轴线脉动风压系数、平均风压系数进行了比较。研究表明，过小的Δy会导致高湍动区渗透进入近壁区，计算稳定性变差；过大的Δy则会降低高湍动区计算结果的准确性。据此，给出兼顾模拟精度与计算稳定性要求的Δy变化范围为0.01～0.05 m；并给出了Δy上限值的经验计算公式。
2012, 34(6):52-56.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.009
摘要:
为了掌握钢管混凝土拱桥在地震后损伤和破坏情况，根据钢管混凝土拱桥各部件结构构造和受力特征，建立各个部件的杆件的基于变形或强度和能量的双重破坏评估模型，利用有限元法计算钢管混凝土拱桥非线性地震反应，研究基于模糊理论和层次分析法的地震破坏模糊评估方法。通过一座大跨钢管混凝土拱桥工程应用，由钢管混凝土拱桥的地震破坏模糊评估可知，在加速度峰值为0.1、0.2、0.4和0.8 g的地震作用下，整桥的破坏指数分别为0.150、0.152、0.172和0.318，说明在峰值为0.4 g的地震作用下桥梁为轻微破坏，在0.8 g的地震作用下，为中等破坏。
为了掌握钢管混凝土拱桥在地震后损伤和破坏情况，根据钢管混凝土拱桥各部件结构构造和受力特征，建立各个部件的杆件的基于变形或强度和能量的双重破坏评估模型，利用有限元法计算钢管混凝土拱桥非线性地震反应，研究基于模糊理论和层次分析法的地震破坏模糊评估方法。通过一座大跨钢管混凝土拱桥工程应用，由钢管混凝土拱桥的地震破坏模糊评估可知，在加速度峰值为0.1、0.2、0.4和0.8 g的地震作用下，整桥的破坏指数分别为0.150、0.152、0.172和0.318，说明在峰值为0.4 g的地震作用下桥梁为轻微破坏，在0.8 g的地震作用下，为中等破坏。
2012, 34(6):57-61.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.010
摘要:
钻孔桩废弃泥浆处理已成为城市建设过程中的面临的重要难题之一，压滤技术作为一种新型的处理方式取得了很好的效果。为了探究压滤过程中的时间、压力以及最终压滤效果之间的关系，建立了合理的计算模型，经过推导给出压滤公式，并通过现有数据对公式的正确性进行了验证。通过对压滤公式中的参数以及变量的分析，说明：增加压力有利于压滤的快速完成，但当压力超过一定值以后，对压滤时间的影响很小；同时压滤压力越大，最终泥饼的渗透系数越小。最后进行了泥浆压滤的室内试验，试验结果进一步验证了所给出的压滤压力、压滤时间以及压滤效果之间的关系。
钻孔桩废弃泥浆处理已成为城市建设过程中的面临的重要难题之一，压滤技术作为一种新型的处理方式取得了很好的效果。为了探究压滤过程中的时间、压力以及最终压滤效果之间的关系，建立了合理的计算模型，经过推导给出压滤公式，并通过现有数据对公式的正确性进行了验证。通过对压滤公式中的参数以及变量的分析，说明：增加压力有利于压滤的快速完成，但当压力超过一定值以后，对压滤时间的影响很小；同时压滤压力越大，最终泥饼的渗透系数越小。最后进行了泥浆压滤的室内试验，试验结果进一步验证了所给出的压滤压力、压滤时间以及压滤效果之间的关系。
2012, 34(6):62-66.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.011
摘要:
土工格栅的强度衰减特性对加筋路堤和加筋挡墙的稳定性有重要影响。对塑料土工格栅进行了应力控制式单向循环拉伸试验，研究了循环拉力、预拉力、加载频率等对格栅应变软化及变形的影响。试验结果表明，随着循环拉力、预拉力的增加，格栅的累积应变增大，软化指数增大，强度减弱；荷载振动频率的减小也会产生类似的结果。通过对试验数据的分析，总结了格栅应变软化的规律，并将其引入改进的Iwan模型中，建立了能描述循环拉伸荷载作用下土工格栅的拉力应变关系的模型，通过将模型计算结果与试验结果的对比，验证了模型的正确性。
土工格栅的强度衰减特性对加筋路堤和加筋挡墙的稳定性有重要影响。对塑料土工格栅进行了应力控制式单向循环拉伸试验，研究了循环拉力、预拉力、加载频率等对格栅应变软化及变形的影响。试验结果表明，随着循环拉力、预拉力的增加，格栅的累积应变增大，软化指数增大，强度减弱；荷载振动频率的减小也会产生类似的结果。通过对试验数据的分析，总结了格栅应变软化的规律，并将其引入改进的Iwan模型中，建立了能描述循环拉伸荷载作用下土工格栅的拉力应变关系的模型，通过将模型计算结果与试验结果的对比，验证了模型的正确性。
2012, 34(6):67-74.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.012
摘要:
根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点，考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系，并结合围岩承载拱效应，建立了围岩喷层结构的复合曲梁共同承载模型，然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程，得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式，可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况，进而判断围岩稳定性与预测安全性，为隧道施工决策提供技术支撑。最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明，喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带，有利于围岩的稳定。
根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点，考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系，并结合围岩承载拱效应，建立了围岩喷层结构的复合曲梁共同承载模型，然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程，得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式，可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况，进而判断围岩稳定性与预测安全性，为隧道施工决策提供技术支撑。最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明，喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带，有利于围岩的稳定。
2012, 34(6):75-79.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.013
摘要:
为分析砾石含量及砾石形状对砂砾石混合物抗剪强度的影响，对砂砾石混合物进行了不同应力(σ = 50、100、150、200 kPa)条件下的大型直剪试验。试验中砂砾石混合物为相同砂与圆砾石及角砾石2种不同形状砾石的混合物，砾石含量分别为20%、40%、60%及80%。结果表明砂砾石混合物的剪胀量和抗剪强度随砾石含量以及砾石形状不规则程度的增加而增加，砾石含量对砂砾石混合物抗剪强度的影响大于砾石形状的影响。砂砾石混合物的最小孔隙比可以作为衡量砾石含量和砾石形状与其抗剪强度关系的特征参数。
为分析砾石含量及砾石形状对砂砾石混合物抗剪强度的影响，对砂砾石混合物进行了不同应力(σ = 50、100、150、200 kPa)条件下的大型直剪试验。试验中砂砾石混合物为相同砂与圆砾石及角砾石2种不同形状砾石的混合物，砾石含量分别为20%、40%、60%及80%。结果表明砂砾石混合物的剪胀量和抗剪强度随砾石含量以及砾石形状不规则程度的增加而增加，砾石含量对砂砾石混合物抗剪强度的影响大于砾石形状的影响。砂砾石混合物的最小孔隙比可以作为衡量砾石含量和砾石形状与其抗剪强度关系的特征参数。
2012, 34(6):80-88.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.014
摘要:
通过对3个盾构隧道工程实例中盾尾注浆引起的地面隆起的分析，对比了Mindlin解、Sagaseta法、Verruijt-Booker法、Loganathan-Poulos法、Chi法和Park法6种解析方法及高斯公式预测盾构掘进盾尾注浆引起的地面隆起的适用性，并结合工程实例给出了考虑注浆地面隆起后盾构掘进地面位移计算的修正Peck公式。分析表明：盾尾注浆引起的横断面地面隆起曲线，可以用高斯公式和Chi法较好地拟合，在确定注浆隆起宽度参数Kh和沉降影响角β的经验取值后，可预测盾构注浆隆起。考虑注浆隆起的修正Peck公式，可合理地预测包含注浆隆起在内的盾构掘进引起的横断面地面位移。
通过对3个盾构隧道工程实例中盾尾注浆引起的地面隆起的分析，对比了Mindlin解、Sagaseta法、Verruijt-Booker法、Loganathan-Poulos法、Chi法和Park法6种解析方法及高斯公式预测盾构掘进盾尾注浆引起的地面隆起的适用性，并结合工程实例给出了考虑注浆地面隆起后盾构掘进地面位移计算的修正Peck公式。分析表明：盾尾注浆引起的横断面地面隆起曲线，可以用高斯公式和Chi法较好地拟合，在确定注浆隆起宽度参数Kh和沉降影响角β的经验取值后，可预测盾构注浆隆起。考虑注浆隆起的修正Peck公式，可合理地预测包含注浆隆起在内的盾构掘进引起的横断面地面位移。
2012, 34(6):89-96.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.015
摘要:
分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件，通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点，选用颗粒离散元法作为数值计算工具，通过对大型三轴试验的数值模拟，对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1)开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符；2)当支护压力较小时，开挖面前方土体颗粒接触力很低，颗粒流动趋势明显，因此容易引起超挖，从而导致盾构施工后形成地层中的空洞；3)开挖面前的上方土体成拱作用明显，即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷，这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。
分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件，通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点，选用颗粒离散元法作为数值计算工具，通过对大型三轴试验的数值模拟，对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1)开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符；2)当支护压力较小时，开挖面前方土体颗粒接触力很低，颗粒流动趋势明显，因此容易引起超挖，从而导致盾构施工后形成地层中的空洞；3)开挖面前的上方土体成拱作用明显，即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷，这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。
2012, 34(6):97-103.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.016
摘要:
为了研究不同类型土体的土水特征曲线(SWCC)特性，以Fredlund-Xing模型的3种模式及van Genuchten模型的3种模式为SWCC拟合模型，以MATLAB编程语言中的3种函数为拟合方法，以UNSODA数据库中的黏土、砂土、广西膨胀土及合肥膨胀土为研究对象，对大量的基质吸力-体积含水率数据进行了曲线拟合及参数统计，分析了拟合模型与拟合方法对模型参数的影响，得到了这4类土的SWCC参数概率分布特征；提出了考虑变量间相关性时对体积含水率进行参数敏感性分析的计算公式。拟合结果表明：拟合方法对SWCC参数有一定影响；在低吸力部分，各种拟合模型的SWCC基本一致；在高吸力部分，FX2与VG2、FX3与VG3的SWCC基本一致；体积含水率对参数a的敏感性很小，对参数n与m的敏感性较大。
为了研究不同类型土体的土水特征曲线(SWCC)特性，以Fredlund-Xing模型的3种模式及van Genuchten模型的3种模式为SWCC拟合模型，以MATLAB编程语言中的3种函数为拟合方法，以UNSODA数据库中的黏土、砂土、广西膨胀土及合肥膨胀土为研究对象，对大量的基质吸力-体积含水率数据进行了曲线拟合及参数统计，分析了拟合模型与拟合方法对模型参数的影响，得到了这4类土的SWCC参数概率分布特征；提出了考虑变量间相关性时对体积含水率进行参数敏感性分析的计算公式。拟合结果表明：拟合方法对SWCC参数有一定影响；在低吸力部分，各种拟合模型的SWCC基本一致；在高吸力部分，FX2与VG2、FX3与VG3的SWCC基本一致；体积含水率对参数a的敏感性很小，对参数n与m的敏感性较大。
2012, 34(6):104-108.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.017
摘要:
堤坝劈裂灌浆技术是改善堤坝工程内在质量的一项重要技术措施，然而目前对该技术浆液在坝体内的渗透固结机理尚不明确，无法对灌浆后坝体的防渗效果进行有效地评价。为此，假定施工工艺其他条件不变的情况下，针对灌浆孔间距布设与劈裂灌浆防渗实际效果之间的相互作用规律，基于大型有限元数值计算方法，采用Mohr-Coulomb Hardening本构模型，通过布设不同间距灌浆孔的流固耦合计算，研究了堤坝劈裂灌浆过程中浆液所产生的孔隙水压力、堤坝应力应变等分布规律，揭示了堤坝劈裂灌浆浆液在土体内渗流固结机理，探讨了其对坝体稳定性的影响，评价了灌浆效果。
堤坝劈裂灌浆技术是改善堤坝工程内在质量的一项重要技术措施，然而目前对该技术浆液在坝体内的渗透固结机理尚不明确，无法对灌浆后坝体的防渗效果进行有效地评价。为此，假定施工工艺其他条件不变的情况下，针对灌浆孔间距布设与劈裂灌浆防渗实际效果之间的相互作用规律，基于大型有限元数值计算方法，采用Mohr-Coulomb Hardening本构模型，通过布设不同间距灌浆孔的流固耦合计算，研究了堤坝劈裂灌浆过程中浆液所产生的孔隙水压力、堤坝应力应变等分布规律，揭示了堤坝劈裂灌浆浆液在土体内渗流固结机理，探讨了其对坝体稳定性的影响，评价了灌浆效果。
2012, 34(6):109-114.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.018
摘要:
考虑温湿度对墙体材料热湿物性参数的影响，建立以相对湿度和温度为驱动势的墙体热湿耦合传递模型。在变温湿度边界条件下对墙体非稳态热湿耦合传递过程进行分析，计算得到墙体表面温湿度及热流密度，与不考虑传湿情况进行对比分析。结果表明：不考虑吸放湿时墙体内表面温度比考虑吸放湿时变化幅度大，且前者内表面平均温度与后者相差约0.9℃；因墙体内表面吸放湿作用引起的相变潜热约占总壁体传热量的27.5%，在负荷计算中不可忽略。
考虑温湿度对墙体材料热湿物性参数的影响，建立以相对湿度和温度为驱动势的墙体热湿耦合传递模型。在变温湿度边界条件下对墙体非稳态热湿耦合传递过程进行分析，计算得到墙体表面温湿度及热流密度，与不考虑传湿情况进行对比分析。结果表明：不考虑吸放湿时墙体内表面温度比考虑吸放湿时变化幅度大，且前者内表面平均温度与后者相差约0.9℃；因墙体内表面吸放湿作用引起的相变潜热约占总壁体传热量的27.5%，在负荷计算中不可忽略。
2012, 34(6):115-119.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.019
摘要:
建立了基于EnergyPlus的地板辐射供冷加置换通风空调系统模型，模拟得到的室内温度和辐射地板所承担冷量与实验结果的误差小于±7%。在此模型基础上，改变送风参数和供水参数，得到置换通风供冷量、辐射地板供冷量、地板表面温度、室内空气平均温度、AUST温度等参数的变化规律。结合热舒适性模型，得到满足室内热舒适性(-0.5≤PMV≤0.5)条件下，置换通风的送风参数和辐射地板的供水参数范围，为复合系统设计和应用提供依据。
建立了基于EnergyPlus的地板辐射供冷加置换通风空调系统模型，模拟得到的室内温度和辐射地板所承担冷量与实验结果的误差小于±7%。在此模型基础上，改变送风参数和供水参数，得到置换通风供冷量、辐射地板供冷量、地板表面温度、室内空气平均温度、AUST温度等参数的变化规律。结合热舒适性模型，得到满足室内热舒适性(-0.5≤PMV≤0.5)条件下，置换通风的送风参数和辐射地板的供水参数范围，为复合系统设计和应用提供依据。
2012, 34(6):120-125.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.020
摘要:
针对水源水藻类(优势藻为硅藻中的针杆藻)爆发问题，通过对比PAFS、PAC、PFC 3种混凝剂的除藻除浊效果，选取PAFS为最佳混凝剂；通过添加预氧化剂和助凝剂强化混凝除藻效果，结果表明使用助凝剂PDMDAAC对PAFS的助凝效果最好，其余药剂结合PAFS的除藻效果为PPC>ClO2>PAM>H2O2>HCA-1。用Box-Behnken Design(BBD)实验原理设计实验，研究pH值、搅拌速度、搅拌时间3因素对PAFS+PDMDAAC除藻效果的影响及最优除藻条件。结果表明：3因素对除藻的影响显著，且其显著程度为pH值>搅拌速度>搅拌时间，而3因素的交互影响对除藻的影响不太显著；强化混凝的最优条件为pH值为7.5、搅拌速度为75 r/min、搅拌时间为15 min，其除藻率为98.75%。
针对水源水藻类(优势藻为硅藻中的针杆藻)爆发问题，通过对比PAFS、PAC、PFC 3种混凝剂的除藻除浊效果，选取PAFS为最佳混凝剂；通过添加预氧化剂和助凝剂强化混凝除藻效果，结果表明使用助凝剂PDMDAAC对PAFS的助凝效果最好，其余药剂结合PAFS的除藻效果为PPC>ClO2>PAM>H2O2>HCA-1。用Box-Behnken Design(BBD)实验原理设计实验，研究pH值、搅拌速度、搅拌时间3因素对PAFS+PDMDAAC除藻效果的影响及最优除藻条件。结果表明：3因素对除藻的影响显著，且其显著程度为pH值>搅拌速度>搅拌时间，而3因素的交互影响对除藻的影响不太显著；强化混凝的最优条件为pH值为7.5、搅拌速度为75 r/min、搅拌时间为15 min，其除藻率为98.75%。
2012, 34(6):126-132.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.021
摘要:
在SBR反应器中利用游离氨(free ammonia, FA)、游离亚硝酸(free nitrous acid, FNA)对NOB(nitrite oxidizing bacteria, NOB)选择性抑制并耦合实时控制策略处理晚期垃圾渗滤液，成功实现持久稳定的短程生物脱氮，并研究了不同碳氮比及初始pH值对短程生物脱氮的影响。结果表明：通过FA和FNA对NOB的选择性抑制，在线检测反应中pH、DO和ORP数值，利用出现的“氨谷”、“ORP平台”“亚硝酸盐膝”等特征点作为运行操作控制时间点，准确得知反应进程，及时开始下一步操作，获得稳定短程生物脱氮。进水NH4 +-N浓度为108~177.3 mg/L(平均值为138.7 mg/L)时，亚硝积累率一直稳定达90%左右，乙酸钠为碳源时最佳C、N质量比为3，相对于混合液悬浮固体浓度的反硝化速率的平均值达到19.8 mg·g -1·h -1 NOx --N，出水NH4 +-N、NO2 --N、NO3 --N、TN分别小于6、2、1和30 mg/L；初始pH值为8.5时，反硝化速率最大，pH介于7.5~8.5间，反硝化速率差异小于7.3%.
在SBR反应器中利用游离氨(free ammonia, FA)、游离亚硝酸(free nitrous acid, FNA)对NOB(nitrite oxidizing bacteria, NOB)选择性抑制并耦合实时控制策略处理晚期垃圾渗滤液，成功实现持久稳定的短程生物脱氮，并研究了不同碳氮比及初始pH值对短程生物脱氮的影响。结果表明：通过FA和FNA对NOB的选择性抑制，在线检测反应中pH、DO和ORP数值，利用出现的“氨谷”、“ORP平台”“亚硝酸盐膝”等特征点作为运行操作控制时间点，准确得知反应进程，及时开始下一步操作，获得稳定短程生物脱氮。进水NH4 +-N浓度为108~177.3 mg/L(平均值为138.7 mg/L)时，亚硝积累率一直稳定达90%左右，乙酸钠为碳源时最佳C、N质量比为3，相对于混合液悬浮固体浓度的反硝化速率的平均值达到19.8 mg·g -1·h -1 NOx --N，出水NH4 +-N、NO2 --N、NO3 --N、TN分别小于6、2、1和30 mg/L；初始pH值为8.5时，反硝化速率最大，pH介于7.5~8.5间，反硝化速率差异小于7.3%.
2012, 34(6):133-138.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.022
摘要:
主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件(空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀)的热交换特性。为了验证模型，对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比，分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响，然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析，在室外温度为-20℃时，系统的COPh可以达到2.25，在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的； 引入回热器使系统效率提升5%左右。
主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件(空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀)的热交换特性。为了验证模型，对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比，分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响，然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析，在室外温度为-20℃时，系统的COPh可以达到2.25，在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的； 引入回热器使系统效率提升5%左右。
2012, 34(6):139-144.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.023
摘要:
分别驯化、培养厌氧消化菌和反硝化菌，以间距180 μm的不锈钢网为电极，构建了双室型无质子交换膜微生物燃料电池(MFCs)污水处理系统，厌氧消化菌在阳极附着成膜，组成生物阳极氧化去除有机污染物；反硝化菌在阴极附着成膜，组成生物阴极反硝化去除含氮污染物，实现污水深度处理。在电池系统稳定运行期间，最高开路电压为126.6 mV，COD、NH4 +-N和NO3 --N的最高去除率分别为88.9％、97.7%和98.2％，而出水中NO2 --N的含量始终低于1.25 mg/L。阳极室和阴极室不连通时，两室COD、NH4 +-N和NO3 --N的最高去除率之和分别为67.0%、76.9%和84.0%，明显低于MFCs系统对污染物的去除能力，这表明该MFCs系统通过耦合阳极氧化和阴极还原作用，具有良好的有机污染物和含氮污染物协同去除能力。
分别驯化、培养厌氧消化菌和反硝化菌，以间距180 μm的不锈钢网为电极，构建了双室型无质子交换膜微生物燃料电池(MFCs)污水处理系统，厌氧消化菌在阳极附着成膜，组成生物阳极氧化去除有机污染物；反硝化菌在阴极附着成膜，组成生物阴极反硝化去除含氮污染物，实现污水深度处理。在电池系统稳定运行期间，最高开路电压为126.6 mV，COD、NH4 +-N和NO3 --N的最高去除率分别为88.9％、97.7%和98.2％，而出水中NO2 --N的含量始终低于1.25 mg/L。阳极室和阴极室不连通时，两室COD、NH4 +-N和NO3 --N的最高去除率之和分别为67.0%、76.9%和84.0%，明显低于MFCs系统对污染物的去除能力，这表明该MFCs系统通过耦合阳极氧化和阴极还原作用，具有良好的有机污染物和含氮污染物协同去除能力。
2012, 34(6):145-151.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.024
摘要:
针对供水管网中余氯及氯仿(THM)服务水平优化问题，提出了一种衡量THM服务水平的表达式，推导了THM-I/O模型，建立了以管网余氯服务水平最大化、THM服务水平最大化以及加氯费用最小化的多目标优化模型。考虑了主体水余氯衰减系数、基于余氯消耗的THM生成比例系数、出厂水THM浓度、加氯点数量4个影响因素对优化结果Pareto前沿面的影响。结合一管网算例，采用EPANET_MSX模拟余氯衰减和THM生成，利用实数编码的非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行优化，可得到各种情况下的Pareto前沿面。计算结果表明，随着主体水余氯衰减系数减小，加氯费用减少，THM服务水平增加。基于余氯消耗的THM生成比例系数和出厂水THM浓度的减小均能提高THM服务水平，但对加氯费用没有影响。增加加氯点虽然能减少余氯投加，但加氯站建设费用加大了总加氯费用。降低主体水余氯衰减系数是提高管网水质服务水平最经济有效的方法。
针对供水管网中余氯及氯仿(THM)服务水平优化问题，提出了一种衡量THM服务水平的表达式，推导了THM-I/O模型，建立了以管网余氯服务水平最大化、THM服务水平最大化以及加氯费用最小化的多目标优化模型。考虑了主体水余氯衰减系数、基于余氯消耗的THM生成比例系数、出厂水THM浓度、加氯点数量4个影响因素对优化结果Pareto前沿面的影响。结合一管网算例，采用EPANET_MSX模拟余氯衰减和THM生成，利用实数编码的非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行优化，可得到各种情况下的Pareto前沿面。计算结果表明，随着主体水余氯衰减系数减小，加氯费用减少，THM服务水平增加。基于余氯消耗的THM生成比例系数和出厂水THM浓度的减小均能提高THM服务水平，但对加氯费用没有影响。增加加氯点虽然能减少余氯投加，但加氯站建设费用加大了总加氯费用。降低主体水余氯衰减系数是提高管网水质服务水平最经济有效的方法。
2012, 34(6):152-156.
DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.06.025
摘要:
为研究水平管道内冰浆流体流动阻力特性，采用两相流混合模型，对不同工况下浆体所表现出的牛顿与非牛顿流变特性给予分段考虑，通过计算流体力学(CFD)模拟方法再现了水平管道内冰浆流体等温流动过程。研究结果表明，当浆体输送速度较高时，Thomas方程可很好地刻画出混合相流体的粘度特性。随着浆体速度降低，利用Bingham流变模型来刻画低速工况下混合相流体的流变特性可获得更为理想的效果。通过对比数值模型及现行实验关系式阻力模型发现，数值计算模型因能综合考虑管道压降的多种影响因素，模型的精度与通用性可得到较好的平衡。文中所验证的4组工况中，数值模型的预测值与实验值间的相对误差均可控制在±15%内。
为研究水平管道内冰浆流体流动阻力特性，采用两相流混合模型，对不同工况下浆体所表现出的牛顿与非牛顿流变特性给予分段考虑，通过计算流体力学(CFD)模拟方法再现了水平管道内冰浆流体等温流动过程。研究结果表明，当浆体输送速度较高时，Thomas方程可很好地刻画出混合相流体的粘度特性。随着浆体速度降低，利用Bingham流变模型来刻画低速工况下混合相流体的流变特性可获得更为理想的效果。通过对比数值模型及现行实验关系式阻力模型发现，数值计算模型因能综合考虑管道压降的多种影响因素，模型的精度与通用性可得到较好的平衡。文中所验证的4组工况中，数值模型的预测值与实验值间的相对误差均可控制在±15%内。
