2013年第35卷第3期文章目次
2013, 35(3):1-6.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.001
摘要:
针对墙土系统损伤识别方法进行研究，提出了一种基于改进多种群遗传算法的墙土系统损伤识别方法。首先，建立了墙土系统动测简化模型，同时对土体发生损伤时墙土系统的特征方程进行理论分析，基于系统的特征方程构造目标函数；其次，对多种群遗传算法进行改进，改进的内容主要包括采用实数编码、采用自适应交叉概率、采用自适应变异概率；最后，利用改进多种群遗传算法分别进行了无噪声条件和噪声条件下的墙土系统损伤定位和定量研究。通过分析结果表明：无论对单处损伤还是多处损伤、单一损伤程度还是多损伤程度，按所提出的方法都能较好的识别出损伤位置和损伤程度，具有较强的抗噪声能力。因此，所提出的方法为墙土系统的损伤识别提供一种简单有效的途径。
针对墙土系统损伤识别方法进行研究，提出了一种基于改进多种群遗传算法的墙土系统损伤识别方法。首先，建立了墙土系统动测简化模型，同时对土体发生损伤时墙土系统的特征方程进行理论分析，基于系统的特征方程构造目标函数；其次，对多种群遗传算法进行改进，改进的内容主要包括采用实数编码、采用自适应交叉概率、采用自适应变异概率；最后，利用改进多种群遗传算法分别进行了无噪声条件和噪声条件下的墙土系统损伤定位和定量研究。通过分析结果表明：无论对单处损伤还是多处损伤、单一损伤程度还是多损伤程度，按所提出的方法都能较好的识别出损伤位置和损伤程度，具有较强的抗噪声能力。因此，所提出的方法为墙土系统的损伤识别提供一种简单有效的途径。
2013, 35(3):7-11.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.002
摘要:
在应力跌落模型的基础上引进软化阈值，建立了弹塑脆性模型，模拟岩土材料的脆性软化性质。基于Mohr-Coulomb准则，考虑了岩土材料屈服后的塑性软化和体积膨胀，推导了圆形巷道围岩的软化区半径、塑性区半径、洞周位移及围岩内应力表达式，最后通过算例分析了剪胀、软化程度和弹模劣化对破裂区范围的影响，为巷道的稳定分析以及支护设计提供理论依据。
在应力跌落模型的基础上引进软化阈值，建立了弹塑脆性模型，模拟岩土材料的脆性软化性质。基于Mohr-Coulomb准则，考虑了岩土材料屈服后的塑性软化和体积膨胀，推导了圆形巷道围岩的软化区半径、塑性区半径、洞周位移及围岩内应力表达式，最后通过算例分析了剪胀、软化程度和弹模劣化对破裂区范围的影响，为巷道的稳定分析以及支护设计提供理论依据。
2013, 35(3):12-17.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.003
摘要:
针对黄河冲积平原区低矮粉土浸水路基进行足尺模型试验研究，主要研究了不同浸水条件下，粉土路基在分级循环荷载作用下的受力、竖向变形特性。研究证明：黄泛区粉土路基具有强烈的毛细现象和水敏特性；新建及浸水粉土路基中路床区附加应力值较大，后沿深度急剧减小；浸水路基强度衰减现象明显，超载作用下，弹、塑性变形显著，且变形值随着浸水水位的上升而不断增大；路基塑性变形易在饱水区积聚发生，该区域在低应力水平下亦会产生较大的塑性变形。
针对黄河冲积平原区低矮粉土浸水路基进行足尺模型试验研究，主要研究了不同浸水条件下，粉土路基在分级循环荷载作用下的受力、竖向变形特性。研究证明：黄泛区粉土路基具有强烈的毛细现象和水敏特性；新建及浸水粉土路基中路床区附加应力值较大，后沿深度急剧减小；浸水路基强度衰减现象明显，超载作用下，弹、塑性变形显著，且变形值随着浸水水位的上升而不断增大；路基塑性变形易在饱水区积聚发生，该区域在低应力水平下亦会产生较大的塑性变形。
2013, 35(3):18-24.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.004
摘要:
针对淮北平原地质土成层性和不均匀性显著的特点，提出了多元互层地基分层和承载力分层计算的BP神经网络预测方法。以钻探取样、静力触探试验和螺旋板载荷试验、平板载荷试验原位测试结果进行对比，认为比贯入阻力ps值可以作为互层地基分层和地质土承载力预测的评价指标，并以此为基础采用BP神经网络的梯度下降算法和共轭梯度算法分别建立土质分层和承载力预测的模型，并将两种算法的计算结果进行了对比分析。结果表明：比贯入阻力值可作为淮北平原互层地基的土质分层和承载力预测的评价指标；BP神经网络的梯度下降算法和共轭梯度算法均对土质类型的识别和地基承载力的预测具有良好的效果，满足实际工程的精度要求，但是前者的计算效率明显低于后者。
针对淮北平原地质土成层性和不均匀性显著的特点，提出了多元互层地基分层和承载力分层计算的BP神经网络预测方法。以钻探取样、静力触探试验和螺旋板载荷试验、平板载荷试验原位测试结果进行对比，认为比贯入阻力ps值可以作为互层地基分层和地质土承载力预测的评价指标，并以此为基础采用BP神经网络的梯度下降算法和共轭梯度算法分别建立土质分层和承载力预测的模型，并将两种算法的计算结果进行了对比分析。结果表明：比贯入阻力值可作为淮北平原互层地基的土质分层和承载力预测的评价指标；BP神经网络的梯度下降算法和共轭梯度算法均对土质类型的识别和地基承载力的预测具有良好的效果，满足实际工程的精度要求，但是前者的计算效率明显低于后者。
2013, 35(3):25-31.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.005
摘要:
运用Acutronic 661型离心机研究超前小导管注浆加固圆形隧道的塑性变形机制，试验隧道在平面应变条件下的超固结粘土中开挖，小导管采用具有一定硬度的合成树脂模拟，管间相互重叠形成拱形加固区，设置在圆形隧道拱顶。模型地表沉降采用位移传感器进行测量，地下位移则通过一种连续的图形采样分析系统获取。目的在于研究隧道建设过程中小导管注浆“拱顶加固”工艺对地表沉降和隧道稳定性的影响。在此基础上，从塑性极限分析上限法的基本原理出发，构建小导管注浆粘土隧道的垮落机制，采用解析法导出稳定率上限方程，通过该方程进一步讨论隧道埋深、土体强度、小导管注浆体对单圆形隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。
运用Acutronic 661型离心机研究超前小导管注浆加固圆形隧道的塑性变形机制，试验隧道在平面应变条件下的超固结粘土中开挖，小导管采用具有一定硬度的合成树脂模拟，管间相互重叠形成拱形加固区，设置在圆形隧道拱顶。模型地表沉降采用位移传感器进行测量，地下位移则通过一种连续的图形采样分析系统获取。目的在于研究隧道建设过程中小导管注浆“拱顶加固”工艺对地表沉降和隧道稳定性的影响。在此基础上，从塑性极限分析上限法的基本原理出发，构建小导管注浆粘土隧道的垮落机制，采用解析法导出稳定率上限方程，通过该方程进一步讨论隧道埋深、土体强度、小导管注浆体对单圆形隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。
2013, 35(3):32-41.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.006
摘要:
地震残余变形是结构可修复能力的重要指标，准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析，研究了不同参数对地震残余变形的影响，其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大；同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的，能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后，以一钢筋混凝土单柱桥墩为例，详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程，分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。
地震残余变形是结构可修复能力的重要指标，准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。基于对不同单自由度(SDOF)体系的弹塑性地震响应的统计分析，研究了不同参数对地震残余变形的影响，其中滞回特性、屈服后刚度、地面峰值加速度(PGA)以及最大弹塑性变形对残余变形的影响较大；同时结合理论分析提出了分别适用于弹塑性Kinematic滞回模型和Takeda滞回模型的残余变形简化计算方法。该方法是以先获得结构的最大弹塑性变形为基础的，能与传统的确定结构最大变形性能的抗震分析方法(Pushover方法)较好地结合。最后，以一钢筋混凝土单柱桥墩为例，详细阐述了所提出的方法进行单自由度体系结构的地震残余变形计算及震后结构性能评估的过程，分析表明基于Takeda模型的结构残余变形的计算结果偏于安全。
2013, 35(3):42-50.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.007
摘要:
为了保证建筑物功能完好、减小经济损失和方便灾后救援，有必要对地震激励下建筑物中管道系统的抗震性能进行准确评估和合理设计。开展了建筑物中管道系统地震响应计算方法的研究工作，基于虚拟激励法对管道系统地震响应表达式进行了理论推导，继而指出前人所提方法存在显著缺陷：其无法计算管道系统支撑附近自由度的相对位移，为弥补此缺陷，修正相应理论基础，推导了基于地面反应谱的管道系统地震响应计算的统一表达式，并采用地震白噪声假定给出了简化公式。通过数值算例验证了方法的有效性，并阐述了其实际应用范围。
为了保证建筑物功能完好、减小经济损失和方便灾后救援，有必要对地震激励下建筑物中管道系统的抗震性能进行准确评估和合理设计。开展了建筑物中管道系统地震响应计算方法的研究工作，基于虚拟激励法对管道系统地震响应表达式进行了理论推导，继而指出前人所提方法存在显著缺陷：其无法计算管道系统支撑附近自由度的相对位移，为弥补此缺陷，修正相应理论基础，推导了基于地面反应谱的管道系统地震响应计算的统一表达式，并采用地震白噪声假定给出了简化公式。通过数值算例验证了方法的有效性，并阐述了其实际应用范围。
2013, 35(3):51-56.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.008
摘要:
将锚索运动简化为弹簧质量阻尼系统，锚索周围流场采用RSM(Reynolds Stress Model)结合增强的壁面函数模型计算，利用四阶Runge-Kutta法计算锚索振动方程，并将程序写入FLUENT软件进行流固耦合分析。讨论了锚索质量比、阻尼比、是否考虑流向运动和来流速度对锚索涡激振动的影响，主要结论有：质量比对锚索横向涡激振动幅值影响很小，对约化速度范围影响较大；阻尼比对约化速度范围影响很小，对锚索涡激振动幅值影响较大；在低质量比的情况下，考虑锚索流向运动时，涡激振动幅值比不考虑时偏大。
将锚索运动简化为弹簧质量阻尼系统，锚索周围流场采用RSM(Reynolds Stress Model)结合增强的壁面函数模型计算，利用四阶Runge-Kutta法计算锚索振动方程，并将程序写入FLUENT软件进行流固耦合分析。讨论了锚索质量比、阻尼比、是否考虑流向运动和来流速度对锚索涡激振动的影响，主要结论有：质量比对锚索横向涡激振动幅值影响很小，对约化速度范围影响较大；阻尼比对约化速度范围影响很小，对锚索涡激振动幅值影响较大；在低质量比的情况下，考虑锚索流向运动时，涡激振动幅值比不考虑时偏大。
2013, 35(3):57-62.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.009
摘要:
通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此，研究建立了全时域初值推进边界元法，据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命，分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命，必须在设计中加以考虑。而且，全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项，避免域内离散，因此与分时段逐步推进边界元法相比，能够简化计算格式，提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度，减少计算耗时。
通常采用的分时段逐步推进边界元法在分析氯盐对混凝土的侵蚀问题时存在缺陷。为此，研究建立了全时域初值推进边界元法，据此计算了氯盐侵蚀环境中钢筋混凝土结构的服役寿命，分析了氯离子扩散维数对混凝土中氯离子浓度和服役寿命的影响。研究了分时段逐步推进边界元法计算氯离子扩散时产生问题的原因。算例结果表明：混凝土中氯离子扩散的维数将直接影响到混凝土结构的服役寿命，必须在设计中加以考虑。而且，全时域初值推进边界元法可以消除混凝土中氯离子扩散域内的积分项，避免域内离散，因此与分时段逐步推进边界元法相比，能够简化计算格式，提高迭代收敛过程的稳定性和计算结果的精度，减少计算耗时。
2013, 35(3):63-69.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.010
摘要:
采用双剪统一强度理论，考虑中间主应力和材料拉压比的影响，对有初应力的钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行理论分析，引入考虑长细比影响的折减系数，建立了考虑初应力的钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。将计算结果与文献试验结果进行对比，吻合良好，验证了公式的合理性。推导出一个新的初应力影响系数，并对其各参数进行分析。该结果为研究初应力对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响提供了理论依据，具有一定的实际参考价值。
采用双剪统一强度理论，考虑中间主应力和材料拉压比的影响，对有初应力的钢管混凝土轴压短柱的受力性能进行理论分析，引入考虑长细比影响的折减系数，建立了考虑初应力的钢管混凝土柱轴压极限承载力的统一解。将计算结果与文献试验结果进行对比，吻合良好，验证了公式的合理性。推导出一个新的初应力影响系数，并对其各参数进行分析。该结果为研究初应力对钢管混凝土轴压构件力学性能的影响提供了理论依据，具有一定的实际参考价值。
2013, 35(3):70-74.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.011
摘要:
混凝土碳化深度预测模型及模型参数的选择均存在不可忽略的主观不确定性和随机性，应用于实际工程时存在显著的误差，而实际检测数据往往样本数量少、缺乏足够的完备性而不能用于实际工程中混凝土碳化深度的预测。以几个碳化深度预测模型计算结果的加权平均值来预测混凝土碳化深度，用贝叶斯方法结合检测信息和先验预测模型，更新预测模型权重的概率分布和相应模型分布参数的概率分布，采用更新后的模型权重和参数后验分布，可以更加准确地对结构的碳化规律进行评估和预测。以一个10 a期自然碳化试验结果为例，验证了本方法的有效性。
混凝土碳化深度预测模型及模型参数的选择均存在不可忽略的主观不确定性和随机性，应用于实际工程时存在显著的误差，而实际检测数据往往样本数量少、缺乏足够的完备性而不能用于实际工程中混凝土碳化深度的预测。以几个碳化深度预测模型计算结果的加权平均值来预测混凝土碳化深度，用贝叶斯方法结合检测信息和先验预测模型，更新预测模型权重的概率分布和相应模型分布参数的概率分布，采用更新后的模型权重和参数后验分布，可以更加准确地对结构的碳化规律进行评估和预测。以一个10 a期自然碳化试验结果为例，验证了本方法的有效性。
2013, 35(3):75-80.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.012
摘要:
以一座三跨非规则钢筋混凝土连续梁桥为例，选择2组实际地震波作为输入地面运动，通过IDA分析探讨地震波反应谱的离散度对于梁桥结构概率地震需求预计的影响，得到以下结论：实际地震波的反应谱离散度与桥梁结构概率地震需求预计的离散度密切相关；针对基于概率理论的PBEE和PBSD，合理的选择实际地震波进行动力分析，可以使地震需求的概率分布更加符合实际情况，提高概率地震需求预计、易损性曲线等计算结果的精确性和计算效率。
以一座三跨非规则钢筋混凝土连续梁桥为例，选择2组实际地震波作为输入地面运动，通过IDA分析探讨地震波反应谱的离散度对于梁桥结构概率地震需求预计的影响，得到以下结论：实际地震波的反应谱离散度与桥梁结构概率地震需求预计的离散度密切相关；针对基于概率理论的PBEE和PBSD，合理的选择实际地震波进行动力分析，可以使地震需求的概率分布更加符合实际情况，提高概率地震需求预计、易损性曲线等计算结果的精确性和计算效率。
2013, 35(3):81-87.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.013
摘要:
对冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔短柱进行试验研究，并采用有限元软件ANSYS进行计算，对比分析了ANSYS、中国规范和北美规范的计算结果以及开孔对立柱承载能力的影响。研究结果表明：冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔立柱的破坏模式均出现畸变屈曲；中国规范有效截面法间接计入了畸变屈曲的影响，与北美规范计算结果吻合良好；开孔明显降低了立柱的承载能力，且变化规律与工程中常规轴心受压构件不符，对于冷弯薄壁三次卷边槽钢承载力的开孔折减在设计中应予以足够的重视，其开孔折减系数对于文中截面可取为K=2.41×10 －5λ 2－3.78×10 －3λ+9.59×10 －2。
对冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔短柱进行试验研究，并采用有限元软件ANSYS进行计算，对比分析了ANSYS、中国规范和北美规范的计算结果以及开孔对立柱承载能力的影响。研究结果表明：冷弯薄壁三次卷边槽钢轴压开孔立柱的破坏模式均出现畸变屈曲；中国规范有效截面法间接计入了畸变屈曲的影响，与北美规范计算结果吻合良好；开孔明显降低了立柱的承载能力，且变化规律与工程中常规轴心受压构件不符，对于冷弯薄壁三次卷边槽钢承载力的开孔折减在设计中应予以足够的重视，其开孔折减系数对于文中截面可取为K=2.41×10 －5λ 2－3.78×10 －3λ+9.59×10 －2。
2013, 35(3):88-94.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.014
摘要:
采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验，通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析，利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明，钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大，超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用，钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性，最大提高达40.7%，但仍达不到延性破坏的要求，不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析，数值分析结果与试验结果吻合良好。
采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验，通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析，利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明，钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大，超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用，钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性，最大提高达40.7%，但仍达不到延性破坏的要求，不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析，数值分析结果与试验结果吻合良好。
2013, 35(3):95-100.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.015
摘要:
基于折线配筋先张梁现有弯起器导向半径较小而导致钢绞线在起弯点形成“折点”的不足，选用特定半径与弯折角度，设计相应试验方案，研究了不同导向半径R与不同弯折角度θ条件下，弯起器对钢绞线极限强度、延性性能、摩阻系数的影响规律，并深入分析了试验现象与影响规律的产生机理，得出弯起器导向半径R在满足结构尺寸与构造要求前提下应尽量取大值，受限时也不宜小于100 mm的结论；同时以试验数据为基础，提出了考虑不同导向半径R影响的弯起器摩阻预应力损失的统一计算公式。
基于折线配筋先张梁现有弯起器导向半径较小而导致钢绞线在起弯点形成“折点”的不足，选用特定半径与弯折角度，设计相应试验方案，研究了不同导向半径R与不同弯折角度θ条件下，弯起器对钢绞线极限强度、延性性能、摩阻系数的影响规律，并深入分析了试验现象与影响规律的产生机理，得出弯起器导向半径R在满足结构尺寸与构造要求前提下应尽量取大值，受限时也不宜小于100 mm的结论；同时以试验数据为基础，提出了考虑不同导向半径R影响的弯起器摩阻预应力损失的统一计算公式。
2013, 35(3):101-105.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.016
摘要:
山地中心城市空间具有多元化特征，这与城市整体功能之间形成互动影响关系。在深入剖析中心城市特征与山地城市形态矛盾的基础上，遵循山地中心城市多组团、多中心、多维度、多层次特征，从宏观层面构建了山地中心城市多元化空间特性与中心城市整体功能发挥的理论模型，搭建了“四多”特征与城市整体功能的联系，解构了山地城市整体功能受城市空间发展的影响关系，模型将特征与功能关系进一步数理化和抽象化，是在山地特征规划科学性的基础上，对山地空间与整体功能发挥理论的发展与延伸。
山地中心城市空间具有多元化特征，这与城市整体功能之间形成互动影响关系。在深入剖析中心城市特征与山地城市形态矛盾的基础上，遵循山地中心城市多组团、多中心、多维度、多层次特征，从宏观层面构建了山地中心城市多元化空间特性与中心城市整体功能发挥的理论模型，搭建了“四多”特征与城市整体功能的联系，解构了山地城市整体功能受城市空间发展的影响关系，模型将特征与功能关系进一步数理化和抽象化，是在山地特征规划科学性的基础上，对山地空间与整体功能发挥理论的发展与延伸。
2013, 35(3):106-114.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.017
摘要:
以七水硫酸亚铁和硫酸铝(工业级)为原料，用直接氧化法制备新的水处理剂——聚合硫酸铁铝(polymeric aluminum ferric sulfate, PAFS)，在单因素的基础上，根据Box-Behnken试验设计原理，运用响应面分析和优化适应混凝处理生活污水的PAFS的制备工艺。探讨了反应温度、时间、SO4 2-/Fe、NO3 -/Fe、Al/Fe、PO4 3-/Fe、OH/Fe摩尔比对生活污水TP去除率的影响。结果表明：PAFS的最佳制备工艺条件为反应温度、时间和SO4 2-/Fe、NO3 -/Fe、Al/Fe、PO4 3-/Fe、OH/Fe摩尔比分别为84℃、48 min、0.38、0.47、0.11、0.14、0.03。在此条件下制备的PAFS对生活污水TP去除率为98.67%，与模型预测值拟合性良好，偏差为0.38%。同时，生活污水的COD去除率达到79.13%，浊度去除率达到98.12%。
以七水硫酸亚铁和硫酸铝(工业级)为原料，用直接氧化法制备新的水处理剂——聚合硫酸铁铝(polymeric aluminum ferric sulfate, PAFS)，在单因素的基础上，根据Box-Behnken试验设计原理，运用响应面分析和优化适应混凝处理生活污水的PAFS的制备工艺。探讨了反应温度、时间、SO4 2-/Fe、NO3 -/Fe、Al/Fe、PO4 3-/Fe、OH/Fe摩尔比对生活污水TP去除率的影响。结果表明：PAFS的最佳制备工艺条件为反应温度、时间和SO4 2-/Fe、NO3 -/Fe、Al/Fe、PO4 3-/Fe、OH/Fe摩尔比分别为84℃、48 min、0.38、0.47、0.11、0.14、0.03。在此条件下制备的PAFS对生活污水TP去除率为98.67%，与模型预测值拟合性良好，偏差为0.38%。同时，生活污水的COD去除率达到79.13%，浊度去除率达到98.12%。
2013, 35(3):115-120.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.018
摘要:
以普通硅酸盐水泥为主要原料，经反应釜高温蒸汽养护制备出多孔水泥石合成滤料。通过正交实验得到最优工艺组合条件为水固比 0.25，成孔剂/水泥=0.3，反应釜内蒸养恒温温度为180 ℃，恒温时间为4 h。采用最优条件制备的多孔水泥石合成滤料进行污水除磷试验，考察了pH值、投加量及初始磷浓度对多孔水泥石合成滤料除磷的影响。结果发现，在实验条件下，滤料对浓度5~10 mg·L -1的含磷废水的去除率都在95.3%以上，最高达99.8%；废水浓度为50 mg·L -1，pH在中性条件下，每100 mL投加2.5 g滤料，磷去除率最高达89.6%。由吸附动力学过程分析可知，该滤料除磷吸附速率特性与准二级动力学模型拟合且吸附速率由颗粒内部扩散速率控制。
以普通硅酸盐水泥为主要原料，经反应釜高温蒸汽养护制备出多孔水泥石合成滤料。通过正交实验得到最优工艺组合条件为水固比 0.25，成孔剂/水泥=0.3，反应釜内蒸养恒温温度为180 ℃，恒温时间为4 h。采用最优条件制备的多孔水泥石合成滤料进行污水除磷试验，考察了pH值、投加量及初始磷浓度对多孔水泥石合成滤料除磷的影响。结果发现，在实验条件下，滤料对浓度5~10 mg·L -1的含磷废水的去除率都在95.3%以上，最高达99.8%；废水浓度为50 mg·L -1，pH在中性条件下，每100 mL投加2.5 g滤料，磷去除率最高达89.6%。由吸附动力学过程分析可知，该滤料除磷吸附速率特性与准二级动力学模型拟合且吸附速率由颗粒内部扩散速率控制。
2013, 35(3):121-125.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.019
摘要:
通过在活性污泥法处理高硬度废水的实验过程中加入绿色安全型阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)，对于COD在100～300 mg/L，Ca 2+浓度在110～280 mg/L的高硬度废水，研究活性污泥系统的沉降性能、COD去除率、Ca 2+保留率、生物相变化规律以及污泥减量化效果。结果表明，加入PESA的活性污泥反应器MLSS值低于普通活性污泥反应器，明显减少了污泥中无机组分的含量、钙泥的产出量，减量化程度达到41.33%，从而达到钙质废水处理中污泥减量化的目的；COD去除率能够达到90%以上，Ca 2+保留率达到80%以上；PESA的加入抑制了部分钙盐在活性污泥表面的沉积，保持了活性污泥的良好生物活性；系统耐高硬度水冲击负荷能力增强；
通过在活性污泥法处理高硬度废水的实验过程中加入绿色安全型阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)，对于COD在100～300 mg/L，Ca 2+浓度在110～280 mg/L的高硬度废水，研究活性污泥系统的沉降性能、COD去除率、Ca 2+保留率、生物相变化规律以及污泥减量化效果。结果表明，加入PESA的活性污泥反应器MLSS值低于普通活性污泥反应器，明显减少了污泥中无机组分的含量、钙泥的产出量，减量化程度达到41.33%，从而达到钙质废水处理中污泥减量化的目的；COD去除率能够达到90%以上，Ca 2+保留率达到80%以上；PESA的加入抑制了部分钙盐在活性污泥表面的沉积，保持了活性污泥的良好生物活性；系统耐高硬度水冲击负荷能力增强；
2013, 35(3):126-130.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.020
摘要:
为研究地震导致渗漏的供水管网的水力特性，引入日本水道协会提出的震害计算式，改进地震导致的供水管网渗漏的计算方法，构建地震导致渗漏的供水管网水力模型。提出适用于低压供水管网“分步迭代”的水力计算方法，实现对不同地震烈度下供水管网的漏损量、节点压力及流量的定量分析。基于EPANET软件，对举例供水管网应用所构建的模型和“分步迭代”水力计算方法，预测了其在不同地震烈度下的水力状态。预测结果表明，构建的模型能合理描述震损管网的水力特性，所提出的方法能避免水力计算时迭代的发散、提高迭代的收敛速度，并可直接应用现有商业软件求解。
为研究地震导致渗漏的供水管网的水力特性，引入日本水道协会提出的震害计算式，改进地震导致的供水管网渗漏的计算方法，构建地震导致渗漏的供水管网水力模型。提出适用于低压供水管网“分步迭代”的水力计算方法，实现对不同地震烈度下供水管网的漏损量、节点压力及流量的定量分析。基于EPANET软件，对举例供水管网应用所构建的模型和“分步迭代”水力计算方法，预测了其在不同地震烈度下的水力状态。预测结果表明，构建的模型能合理描述震损管网的水力特性，所提出的方法能避免水力计算时迭代的发散、提高迭代的收敛速度，并可直接应用现有商业软件求解。
2013, 35(3):131-136.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.021
摘要:
以钢渣和水泥为主要原料，加入少量石膏(CaSO4·2H2O)与硅灰，制备钢渣水泥基胶凝材料。探讨了CaSO4·2H2O与硅灰掺量对钢渣水泥基胶凝材料强度的影响，并通过XRD、SEM表征，研究钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明：复掺1% CaSO4·2H2O和4% 硅灰的钢渣水泥基胶凝材料3 d抗压强度较未掺CaSO4·2H2O与硅灰提高了59.0%，28 d抗压强度提高了32.4%；CaSO4·2H2O与硅灰的加入不会影响钢渣水泥基胶凝材料水化产物种类；相同龄期内，加入CaSO4·2H2O与硅灰的钢渣水泥基胶凝材料中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)含量增多，Ca(OH)2晶体含量、晶体尺寸有所减小。
以钢渣和水泥为主要原料，加入少量石膏(CaSO4·2H2O)与硅灰，制备钢渣水泥基胶凝材料。探讨了CaSO4·2H2O与硅灰掺量对钢渣水泥基胶凝材料强度的影响，并通过XRD、SEM表征，研究钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明：复掺1% CaSO4·2H2O和4% 硅灰的钢渣水泥基胶凝材料3 d抗压强度较未掺CaSO4·2H2O与硅灰提高了59.0%，28 d抗压强度提高了32.4%；CaSO4·2H2O与硅灰的加入不会影响钢渣水泥基胶凝材料水化产物种类；相同龄期内，加入CaSO4·2H2O与硅灰的钢渣水泥基胶凝材料中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)含量增多，Ca(OH)2晶体含量、晶体尺寸有所减小。
2013, 35(3):137-144.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.022
摘要:
采用力学试验、渗水标号试验、渗水高度试验和氯离子渗透试验研究了聚丙烯(PP)单丝纤维自密实混凝土强度、抗渗性能，通过扫描电镜观察了纤维自密实混凝土的微观结构，从材料的组成结构和断裂力学原理上分析了PP单丝纤维对自密实混凝土强度以及抗渗性能的影响机理。结果表明： 当PP单丝纤维自密实混凝土体积掺量不超过0.15%时，PP纤维自密实混凝土具有较好的抗渗性能，渗水标号大于S 35；PP单丝纤维体积掺量不超过0.1%时，自密实混凝土的强度和抗水渗性能随着纤维体积掺量的增加而提高，电通量有所增加，而当体积掺量超过0.15%后，强度仍然有增长，电通量急剧增加；与普通自密实混凝土相比，0.10%单丝PP纤维自密实混凝土具有较好的强度特性和抗渗性能，28 d弯拉强度提高16.4%，28 d劈裂强度提高13.4%，56 d氯离子渗透电通量为919 C，渗水高度减少57%。
采用力学试验、渗水标号试验、渗水高度试验和氯离子渗透试验研究了聚丙烯(PP)单丝纤维自密实混凝土强度、抗渗性能，通过扫描电镜观察了纤维自密实混凝土的微观结构，从材料的组成结构和断裂力学原理上分析了PP单丝纤维对自密实混凝土强度以及抗渗性能的影响机理。结果表明： 当PP单丝纤维自密实混凝土体积掺量不超过0.15%时，PP纤维自密实混凝土具有较好的抗渗性能，渗水标号大于S 35；PP单丝纤维体积掺量不超过0.1%时，自密实混凝土的强度和抗水渗性能随着纤维体积掺量的增加而提高，电通量有所增加，而当体积掺量超过0.15%后，强度仍然有增长，电通量急剧增加；与普通自密实混凝土相比，0.10%单丝PP纤维自密实混凝土具有较好的强度特性和抗渗性能，28 d弯拉强度提高16.4%，28 d劈裂强度提高13.4%，56 d氯离子渗透电通量为919 C，渗水高度减少57%。
2013, 35(3):145-150.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.023
摘要:
通过正交试验研究了矿渣钢渣熟料石膏体系胶凝材料的强度。胶凝材料正交试验表明：矿渣：钢渣的复合比为7∶1，矿渣和钢渣的比表面积分别为480 m 2·kg -1和550 m 2·kg -1，并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度。以优化后的胶凝材料代替水泥，并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料，可以制备出抗压强度达到65 MPa以上的人工鱼礁混凝土。利用XRD和SEM方法分析胶凝材料的水化过程，结果表明，水化反应主要生成AFt相和C-S-H凝胶，钢渣、水泥熟料和脱硫石膏的协同作用对矿渣的火山灰活性反应具有重要促进作用。
通过正交试验研究了矿渣钢渣熟料石膏体系胶凝材料的强度。胶凝材料正交试验表明：矿渣：钢渣的复合比为7∶1，矿渣和钢渣的比表面积分别为480 m 2·kg -1和550 m 2·kg -1，并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度。以优化后的胶凝材料代替水泥，并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料，可以制备出抗压强度达到65 MPa以上的人工鱼礁混凝土。利用XRD和SEM方法分析胶凝材料的水化过程，结果表明，水化反应主要生成AFt相和C-S-H凝胶，钢渣、水泥熟料和脱硫石膏的协同作用对矿渣的火山灰活性反应具有重要促进作用。
2013, 35(3):151-156.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.024
摘要:
相对于钻孔埋管换热器，桩基埋管换热器在换热性能和经济性方面均具有较大优势，目前越来越广泛的应用于地源热泵工程中。围绕钻孔与桩基埋管换热器的结构特点和换热机理进行对比分析，针对南京某项目桩基埋管换热器开展了换热性能实测及数值模拟分析，并采用数值模拟手段对比分析了钻孔与桩基埋管换热器的换热性能差异。研究结果进一步证明了桩基埋管换热器具有良好的换热性能。提出的传热性能数值模拟方法可较准确地计算出桩基和钻孔埋管换热器的传热效率。
相对于钻孔埋管换热器，桩基埋管换热器在换热性能和经济性方面均具有较大优势，目前越来越广泛的应用于地源热泵工程中。围绕钻孔与桩基埋管换热器的结构特点和换热机理进行对比分析，针对南京某项目桩基埋管换热器开展了换热性能实测及数值模拟分析，并采用数值模拟手段对比分析了钻孔与桩基埋管换热器的换热性能差异。研究结果进一步证明了桩基埋管换热器具有良好的换热性能。提出的传热性能数值模拟方法可较准确地计算出桩基和钻孔埋管换热器的传热效率。
2013, 35(3):157-161.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.025
摘要:
在室内声学时域有限差分(FDTD)计算模型中，将房间的复阻抗边界用数字阻抗滤波器描述，并给出了门、窗和墙壁的数字滤波器复阻抗模型，应用该模型计算房间脉冲响应和声场参数。对一真实房间，将FDTD模拟计算得到的房间脉冲响应和声学参数与实际测量结果相比较，验证了在室内声学FDTD计算中，采用数字滤波器近似的复阻抗边界模型能较好地模拟房间中的声场。
在室内声学时域有限差分(FDTD)计算模型中，将房间的复阻抗边界用数字阻抗滤波器描述，并给出了门、窗和墙壁的数字滤波器复阻抗模型，应用该模型计算房间脉冲响应和声场参数。对一真实房间，将FDTD模拟计算得到的房间脉冲响应和声学参数与实际测量结果相比较，验证了在室内声学FDTD计算中，采用数字滤波器近似的复阻抗边界模型能较好地模拟房间中的声场。
2013, 35(3):162-166.
DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2013.03.026
摘要:
为了研究隧道照明中光源的光色，在3种照明水平和负对比条件下，比较了5种色温的LED光源与传统照明光源高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)对隧道照明效果的影响。通过反应时间实验方法，分析了光源光色分别与反应时间和人眼瞳孔大小之间的变化关系。实验结果显示，在高照明水平下，高色温LED光源的视觉功效最高，光生物效应最显著；而在中间视觉照明水平下，中间色温的LED光源的视觉功效和光生物效应最显著。合理选择适用隧道照明各区段的光源应考虑光源光色对视觉功效和光生物效应的综合影响，并值得进一步研究。
为了研究隧道照明中光源的光色，在3种照明水平和负对比条件下，比较了5种色温的LED光源与传统照明光源高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)对隧道照明效果的影响。通过反应时间实验方法，分析了光源光色分别与反应时间和人眼瞳孔大小之间的变化关系。实验结果显示，在高照明水平下，高色温LED光源的视觉功效最高，光生物效应最显著；而在中间视觉照明水平下，中间色温的LED光源的视觉功效和光生物效应最显著。合理选择适用隧道照明各区段的光源应考虑光源光色对视觉功效和光生物效应的综合影响，并值得进一步研究。
