2019年第41卷第4期文章目次
2019, 41(4):1-9.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.065
摘要:
考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象，开展不同初始超静孔隙水压作用下的K0固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大，固结围压越小，软土卸荷破坏越具有突然性；软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型，其双曲线函数拟合结果表明，卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大，卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏，在实际工程中，应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。
考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象，开展不同初始超静孔隙水压作用下的K0固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大，固结围压越小，软土卸荷破坏越具有突然性；软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型，其双曲线函数拟合结果表明，卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大，卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏，在实际工程中，应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。
2019, 41(4):10-18.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.066
摘要:
河、湖等的疏浚淤泥多采用固化方式进行处理。针对固化淤泥材料的干湿稳定性问题，系统开展了干湿循环作用下水泥固化疏浚淤泥的抗剪强度特性试验研究，揭示了固化淤泥在干湿循环作用下抗剪强度的变化机理，并对各影响因素进行了定量分析。结果表明：随着干湿循环次数的增加，固化淤泥的抗剪强度逐渐变化，且先快后慢，最后趋于稳定；干湿循环后，水泥掺量100 kg/m3固化淤泥试样的抗剪强度降低，而水泥掺量150、200 kg/m3试样干湿循环后的抗剪强度不降反增，说明干湿循环对固化淤泥的影响与水泥的掺量有关。较高的干燥温度促进了水泥水化，从而导致水化产物增加，固化淤泥的抗剪强度增大；同时，干湿循环过程中，微裂缝的发育导致固化淤泥的抗剪强度降低，干湿循环对固化淤泥抗剪强度的影响取决于二者的综合作用。
河、湖等的疏浚淤泥多采用固化方式进行处理。针对固化淤泥材料的干湿稳定性问题，系统开展了干湿循环作用下水泥固化疏浚淤泥的抗剪强度特性试验研究，揭示了固化淤泥在干湿循环作用下抗剪强度的变化机理，并对各影响因素进行了定量分析。结果表明：随着干湿循环次数的增加，固化淤泥的抗剪强度逐渐变化，且先快后慢，最后趋于稳定；干湿循环后，水泥掺量100 kg/m3固化淤泥试样的抗剪强度降低，而水泥掺量150、200 kg/m3试样干湿循环后的抗剪强度不降反增，说明干湿循环对固化淤泥的影响与水泥的掺量有关。较高的干燥温度促进了水泥水化，从而导致水化产物增加，固化淤泥的抗剪强度增大；同时，干湿循环过程中，微裂缝的发育导致固化淤泥的抗剪强度降低，干湿循环对固化淤泥抗剪强度的影响取决于二者的综合作用。
2019, 41(4):19-25.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.067
摘要:
寒区冻融环境条件下，尾矿砂的冻融、缩胀、损伤破坏给寒区尾矿坝工程造成极大的危害。为探究冻融循环作用下尾矿坝变形规律，揭示其变形机制。采用自主设计的尾矿坝相似模型试验装置，开展不同冻结温度（-5、-25、-45℃）条件下，尾矿坝的变形规律模型试验。借助土压力、激光位移、孔隙水压力传感器，采用动态数据采集仪采集相关数据，分析冻融循环过程中尾矿坝各关键位置应力、变形、孔隙水压力的动态变化规律。试验结果表明：坝体内应力随冻结温度的降低而增大，在冻融循环前期，尾矿坝各关键位置应力增长速度明显高于冻融循环其他阶段。坝体内孔隙水压力随冻结温度的降低而减小，坝体越深，孔隙水压力的变化幅度越大，周期性更强，也更具有规律性。冻结温度具有明显的位置效应，越靠近尾矿坝边缘，坝体变形量越大，变形速度越快。
寒区冻融环境条件下，尾矿砂的冻融、缩胀、损伤破坏给寒区尾矿坝工程造成极大的危害。为探究冻融循环作用下尾矿坝变形规律，揭示其变形机制。采用自主设计的尾矿坝相似模型试验装置，开展不同冻结温度（-5、-25、-45℃）条件下，尾矿坝的变形规律模型试验。借助土压力、激光位移、孔隙水压力传感器，采用动态数据采集仪采集相关数据，分析冻融循环过程中尾矿坝各关键位置应力、变形、孔隙水压力的动态变化规律。试验结果表明：坝体内应力随冻结温度的降低而增大，在冻融循环前期，尾矿坝各关键位置应力增长速度明显高于冻融循环其他阶段。坝体内孔隙水压力随冻结温度的降低而减小，坝体越深，孔隙水压力的变化幅度越大，周期性更强，也更具有规律性。冻结温度具有明显的位置效应，越靠近尾矿坝边缘，坝体变形量越大，变形速度越快。
2019, 41(4):26-35.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.068
摘要:
嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果，主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数，分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律，建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。
嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。收集整理了不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果，主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数，分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律，建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式。
2019, 41(4):36-43.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.069
摘要:
针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足，研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合，对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析，并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明：数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好，与土体变形演化的三阶段相对应，荷载-位移曲线呈三段式变化；埋深比对基础极限抗拔力影响最大，且它们之间呈正相关关系；极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势，与球体直径呈负相关关系，与水泥土柱直径呈正相关关系；土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。
针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足，研发出索连板球基础。将室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合，对不同上拔荷载作用下的基础位移进行分析，并研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明：数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好，与土体变形演化的三阶段相对应，荷载-位移曲线呈三段式变化；埋深比对基础极限抗拔力影响最大，且它们之间呈正相关关系；极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势，与球体直径呈负相关关系，与水泥土柱直径呈正相关关系；土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。
2019, 41(4):44-50.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.070
摘要:
在局部变形理论基础上，对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体，通过确定其主要影响系数r、ks分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析，证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质，并对其影响参数进行分析，发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果，但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小；随着锚杆半径增大，锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小，作用的范围增加，为避免产生应力集中现象，应避免使用半径较小的锚杆；虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度，T值增大，锚浆界面的剪应力增大，作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显，可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。
在局部变形理论基础上，对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体，通过确定其主要影响系数r、ks分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析，证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质，并对其影响参数进行分析，发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果，但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小；随着锚杆半径增大，锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小，作用的范围增加，为避免产生应力集中现象，应避免使用半径较小的锚杆；虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度，T值增大，锚浆界面的剪应力增大，作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显，可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。
2019, 41(4):51-58.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.071
摘要:
以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例，通过三维有限元模拟施工过程，反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数，并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明：基坑与结构水平间距小于2H（H为基坑深度）时，结构横向变形发展大于竖向，水平间距为1H时，桥墩水平位移和沉降达到最大；地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大，当基坑宽度大于8H时，影响迅速减小；基坑开挖深度对基坑中线4H范围内的桥墩影响最大，尤其是开挖深度超过10 m后；多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应；多基坑施工工序对结构总变形略有影响。
以苏南地区临近城市轨道交通结构的基坑工程为例，通过三维有限元模拟施工过程，反演适宜模拟该基坑施工过程的计算参数，并在此基础上研究不同开挖距离、基坑规模、开挖深度、基坑数量和施工工序的基坑施工对临近地铁高架结构的影响。结果表明：基坑与结构水平间距小于2H（H为基坑深度）时，结构横向变形发展大于竖向，水平间距为1H时，桥墩水平位移和沉降达到最大；地铁高架桥桥墩附加变形伴随着基坑宽度的增大而迅速增大，当基坑宽度大于8H时，影响迅速减小；基坑开挖深度对基坑中线4H范围内的桥墩影响最大，尤其是开挖深度超过10 m后；多个基坑施工引起的结构变形表现出明显的非线性叠加效应；多基坑施工工序对结构总变形略有影响。
2019, 41(4):59-68.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.072
摘要:
高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害，通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震，降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法，然而，建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范，设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型，并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑，基于所拟合的阻尼器试验曲线，对阻尼器进行参数设计，给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析，对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标，研究了3类典型阻尼器的减震控制效果，结果表明，对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统，速度型的粘滞阻尼器控制效果最优，位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之，且性能相近。
高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害，通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震，降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法，然而，建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范，设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型，并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑，基于所拟合的阻尼器试验曲线，对阻尼器进行参数设计，给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析，对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标，研究了3类典型阻尼器的减震控制效果，结果表明，对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统，速度型的粘滞阻尼器控制效果最优，位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之，且性能相近。
2019, 41(4):69-76.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.073
摘要:
HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋，为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用，通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验，得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似；通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能；配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。
HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋，为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用，通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验，得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似；通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能；配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。
2019, 41(4):77-85.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.074
摘要:
通过对跨度为60 m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1：10缩尺模型进行模态分析和模型试验，考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响，对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现：结构第1、2阶振型为反对称上下振动，第3阶为内环扭转振动，第4阶为内环相对扭转振动；试验和理论结果误差在10%以内，试验振型与理论振型基本吻合；前4阶振型的频率均在10 Hz以上，表明车辐式索桁架结构为低频动力响应，自振频率较小且分布密集；预应力水平越高，振型频率越大，则结构刚度越大；矢高增加，结构频率随之减小，结构更容易发生侧向失稳；内外环直径比越大，结构扭转刚度相对会减小，容易发生扭转失稳。
通过对跨度为60 m的圆形车辐式索桁架屋盖按照1：10缩尺模型进行模态分析和模型试验，考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个参数变化对结构自振特性的影响，对比分析了前4阶振型的试验结果与理论计算结果。结果发现：结构第1、2阶振型为反对称上下振动，第3阶为内环扭转振动，第4阶为内环相对扭转振动；试验和理论结果误差在10%以内，试验振型与理论振型基本吻合；前4阶振型的频率均在10 Hz以上，表明车辐式索桁架结构为低频动力响应，自振频率较小且分布密集；预应力水平越高，振型频率越大，则结构刚度越大；矢高增加，结构频率随之减小，结构更容易发生侧向失稳；内外环直径比越大，结构扭转刚度相对会减小，容易发生扭转失稳。
2019, 41(4):86-91.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.075
摘要:
为探讨平面梁单元无应力状态量与单元预制构形的关系，通过分析平面梁单元在节点位移下的几何构形变化，建立了平面梁单元预制构形参数与单元无应力状态量之间的数学关系，并以悬臂梁为例，以两种线形为输入，对关系式进行验证。结果表明，单元无应力构形与单元无应力状态量之间相互对应，不同的单元无应力状态量对应不同的单元预制构形；两种线形对应的单元预制构形不相同，但二者对主梁节段拼装时节点标高控制无本质影响。对实际工程而言，只要确保节点标高满足目标线形标高控制要求，梁段的预制构形可不同。
为探讨平面梁单元无应力状态量与单元预制构形的关系，通过分析平面梁单元在节点位移下的几何构形变化，建立了平面梁单元预制构形参数与单元无应力状态量之间的数学关系，并以悬臂梁为例，以两种线形为输入，对关系式进行验证。结果表明，单元无应力构形与单元无应力状态量之间相互对应，不同的单元无应力状态量对应不同的单元预制构形；两种线形对应的单元预制构形不相同，但二者对主梁节段拼装时节点标高控制无本质影响。对实际工程而言，只要确保节点标高满足目标线形标高控制要求，梁段的预制构形可不同。
2019, 41(4):92-103.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.076
摘要:
脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束，该约束强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用，运用单参数敏感性分析和特征值屈曲分析方法，对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析，揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据，进行6项约束的实际效能初步分析，提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型，采用长度系数法、二阶线弹性分析法，通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用的荷载条件，对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上，列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法的缺陷和局限。
脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束，该约束强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用，运用单参数敏感性分析和特征值屈曲分析方法，对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析，揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据，进行6项约束的实际效能初步分析，提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型，采用长度系数法、二阶线弹性分析法，通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用的荷载条件，对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上，列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法的缺陷和局限。
2019, 41(4):104-111.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.077
摘要:
拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能，采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中，研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明：胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征，高应力发生在胶接端，并随荷载上升逐步往加载端胶层转移；胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力，但当长度达到管径的1.6倍后，继续增加胶接长度对承载力的提升并不大，故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中，研究了e/d（端距/栓径）、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明：当e/d=7时，承载力达到最大值，破坏形式以挤压破坏为主；根据螺栓排数n与承载力的关系，可以推导相应折减系数来计算承载力。
拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能，采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中，研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明：胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征，高应力发生在胶接端，并随荷载上升逐步往加载端胶层转移；胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力，但当长度达到管径的1.6倍后，继续增加胶接长度对承载力的提升并不大，故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中，研究了e/d（端距/栓径）、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明：当e/d=7时，承载力达到最大值，破坏形式以挤压破坏为主；根据螺栓排数n与承载力的关系，可以推导相应折减系数来计算承载力。
2019, 41(4):112-121.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.078
摘要:
钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究，分别进行5、10、15 d的加速湿热老化，然后进行双剪试验，获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响，并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律，提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型，数值模拟结果与试验结果吻合较好。
钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究，分别进行5、10、15 d的加速湿热老化，然后进行双剪试验，获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响，并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律，提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型，数值模拟结果与试验结果吻合较好。
2019, 41(4):122-129.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.079
摘要:
收集世界不同地区304组海洋潮汐浪溅区自然暴露混凝土的试验数据，据此分析水胶比、胶凝材料种类和暴露时间对混凝土表面氯离子浓度Cs，ts的影响规律，进而结合二阶段多元非线性回归分析，分别确定了硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰等胶凝材料对Cs，ts的修正系数，建立了海洋潮汐浪溅区Cs，ts的改进模型，并利用现有模型和试验数据对比，验证了该模型的适用性。分析表明：Cs，ts与水胶比之间近似呈线性关系，且胶凝材料种类对Cs，ts的影响显著；Cs，ts在前5 a内快速增长，随后逐渐趋于稳定，可以利用指数型函数来描述其时变规律。
收集世界不同地区304组海洋潮汐浪溅区自然暴露混凝土的试验数据，据此分析水胶比、胶凝材料种类和暴露时间对混凝土表面氯离子浓度Cs，ts的影响规律，进而结合二阶段多元非线性回归分析，分别确定了硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和硅灰等胶凝材料对Cs，ts的修正系数，建立了海洋潮汐浪溅区Cs，ts的改进模型，并利用现有模型和试验数据对比，验证了该模型的适用性。分析表明：Cs，ts与水胶比之间近似呈线性关系，且胶凝材料种类对Cs，ts的影响显著；Cs，ts在前5 a内快速增长，随后逐渐趋于稳定，可以利用指数型函数来描述其时变规律。
2019, 41(4):130-136.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.080
摘要:
通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数，并研究了纳米SiO2的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下，开展了混凝土配合比试验，并研究了纳米SiO2对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO2：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71；在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m3范围内，随着其掺量的增加，混凝土流动度不断增加，抗压强度先增大后减小，当其掺量为800 kg/m3时，抗压强度最大。分析认为，纳米SiO2、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应，纳米SiO2的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构，并优化其形态分布，进一步增大其强度。
通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数，并研究了纳米SiO2的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下，开展了混凝土配合比试验，并研究了纳米SiO2对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO2：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71；在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m3范围内，随着其掺量的增加，混凝土流动度不断增加，抗压强度先增大后减小，当其掺量为800 kg/m3时，抗压强度最大。分析认为，纳米SiO2、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应，纳米SiO2的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构，并优化其形态分布，进一步增大其强度。
2019, 41(4):137-142.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.081
摘要:
为改善路面透水性能，聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料，通过控制变量法，分别探讨砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响；并进行了堵塞的模拟实验，基于图像分析透水混凝土的孔径大小，通过观察混凝土的微观结构分析其性能变化规律。实验结果表明，在粒径相同的情况下，随着环氧树脂掺量的增加，环氧树脂透水混凝土的抗压强度逐渐提高，而透水系数逐渐下降；环氧树脂透水混凝土抗压强度会随着较大粒径颗粒复掺含量的增大呈现先增加后下降的趋势，而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15~0.3 mm，环氧树脂掺量为骨料质量的5%时，制品的平均孔隙率为14%，平均等效直径为214 μm；当粒径为0.15~0.3 mm和0.3~0.6 mm的骨料复掺比例为1：1时，综合效果较好，抗压强度达41.7 MPa，透水系数为1.7 mm/s，制品堵塞4次循环后，透水衰减系数小于20%，防堵塞性能良好。
为改善路面透水性能，聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料，通过控制变量法，分别探讨砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响；并进行了堵塞的模拟实验，基于图像分析透水混凝土的孔径大小，通过观察混凝土的微观结构分析其性能变化规律。实验结果表明，在粒径相同的情况下，随着环氧树脂掺量的增加，环氧树脂透水混凝土的抗压强度逐渐提高，而透水系数逐渐下降；环氧树脂透水混凝土抗压强度会随着较大粒径颗粒复掺含量的增大呈现先增加后下降的趋势，而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15~0.3 mm，环氧树脂掺量为骨料质量的5%时，制品的平均孔隙率为14%，平均等效直径为214 μm；当粒径为0.15~0.3 mm和0.3~0.6 mm的骨料复掺比例为1：1时，综合效果较好，抗压强度达41.7 MPa，透水系数为1.7 mm/s，制品堵塞4次循环后，透水衰减系数小于20%，防堵塞性能良好。
2019, 41(4):143-149.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.082
摘要:
研究分析腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响，探究混凝剂投加量、pH值、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明，纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生静电吸附以及配位反应，使纳米TiO2有效粒径减小，静电斥力增强，胶体分散更均匀，体系稳定性增加，易于迁移，从而给饮用水安全带来威胁。在单因素影响实验中，实验结果显示，混凝剂浓度为0.46 mmol/L、pH值在7~8之间（即弱碱性）时，能有效去除复合污染物，此时，膜通量较高，膜污染较轻，而水中钙离子的存在会加重膜污染。
研究分析腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响，探究混凝剂投加量、pH值、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明，纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生静电吸附以及配位反应，使纳米TiO2有效粒径减小，静电斥力增强，胶体分散更均匀，体系稳定性增加，易于迁移，从而给饮用水安全带来威胁。在单因素影响实验中，实验结果显示，混凝剂浓度为0.46 mmol/L、pH值在7~8之间（即弱碱性）时，能有效去除复合污染物，此时，膜通量较高，膜污染较轻，而水中钙离子的存在会加重膜污染。
2019, 41(4):150-158.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.083
摘要:
以羧甲基壳聚糖（CMCTS）为主链模板、丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为共聚单体，通过紫外光引发聚合法制备新型阳离子絮凝剂CMCTS-g-CPAM。采用响应曲面法（RSM）得到CMCTS-g-CPAM的最佳制备条件：光照时间为2 h、光引发剂质量分数为0.04%、pH值为8。接枝共聚物CMCTS-g-CPAM的红外光谱（FT-IR）和核磁共振（1H-NMR）表征表明AM、DMC和CMCTS已成功聚合。污泥脱水实验验证其具有良好的污泥脱水性能：在絮凝剂投加量和pH值分别为30 mg/L和10时，污泥比阻（SRF）由9.10×1013 m/kg降至1.96×1013 m/kg，滤饼含水率（FCMC）从90.15%降至79.28%，其污泥脱水效果和经济效益均优于市售CPAM。同时，此研究在污泥脱水中的应用为污泥脱水领域的絮凝处理和改性壳聚糖提供了一定参考。
以羧甲基壳聚糖（CMCTS）为主链模板、丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为共聚单体，通过紫外光引发聚合法制备新型阳离子絮凝剂CMCTS-g-CPAM。采用响应曲面法（RSM）得到CMCTS-g-CPAM的最佳制备条件：光照时间为2 h、光引发剂质量分数为0.04%、pH值为8。接枝共聚物CMCTS-g-CPAM的红外光谱（FT-IR）和核磁共振（1H-NMR）表征表明AM、DMC和CMCTS已成功聚合。污泥脱水实验验证其具有良好的污泥脱水性能：在絮凝剂投加量和pH值分别为30 mg/L和10时，污泥比阻（SRF）由9.10×1013 m/kg降至1.96×1013 m/kg，滤饼含水率（FCMC）从90.15%降至79.28%，其污泥脱水效果和经济效益均优于市售CPAM。同时，此研究在污泥脱水中的应用为污泥脱水领域的絮凝处理和改性壳聚糖提供了一定参考。
2019, 41(4):159-164.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.084
摘要:
针对余氯量在供水系统内非线性变化的特性，建立了PSO-SVM与BP神经网络组合模型对管网末端余氯进行预测分析。该模型通过粒子群优化算法（PSO），对SVM的特性参数进行优化；采用BP神经网络对模型进行残差修正。通过对单一的BP模型和SVM模型、组合模型的预测精度进行分析。结果表明：组合模型预测比BP和SVM单一预测均方误差分别降低了62.30%、75.29%，平均相对误差降低了55.03%、54.27%。综上所述，该模型具有强大的非线性拟合能力，预测精度高，运行稳定性强，对供水企业控制余氯的投加量和设置二次加氯点有一定的指导作用。
针对余氯量在供水系统内非线性变化的特性，建立了PSO-SVM与BP神经网络组合模型对管网末端余氯进行预测分析。该模型通过粒子群优化算法（PSO），对SVM的特性参数进行优化；采用BP神经网络对模型进行残差修正。通过对单一的BP模型和SVM模型、组合模型的预测精度进行分析。结果表明：组合模型预测比BP和SVM单一预测均方误差分别降低了62.30%、75.29%，平均相对误差降低了55.03%、54.27%。综上所述，该模型具有强大的非线性拟合能力，预测精度高，运行稳定性强，对供水企业控制余氯的投加量和设置二次加氯点有一定的指导作用。
2019, 41(4):165-173.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.085
摘要:
在高密度城市中，建筑屋顶具有巨大的开发利用潜力，通过结合绿化打造屋顶休闲空间，不仅可以改善屋顶上部微气候，还能有效提高城市绿量。以重庆典型气候条件下绿化屋顶常用的3种屋顶绿化植物为研究对象，采用实测与理论分析相结合的方法，探究不同屋顶绿化植物对周围环境的降温增湿效果。实验结果表明，屋顶绿化的降温增湿作用从正午高温之后持续至次日日出，增湿作用夜间效果更为突出，植物的降温效果在其表面最显著；植物叶面积指数与其反射辐射量呈反向相关。3种植物中，小叶景天综合效果最好，在其表面日间最大降温11.7℃，在300、700 mm处夜间分别降温4.64、3.97℃，其最大增湿效果出现在19：00，增湿33.1%。
在高密度城市中，建筑屋顶具有巨大的开发利用潜力，通过结合绿化打造屋顶休闲空间，不仅可以改善屋顶上部微气候，还能有效提高城市绿量。以重庆典型气候条件下绿化屋顶常用的3种屋顶绿化植物为研究对象，采用实测与理论分析相结合的方法，探究不同屋顶绿化植物对周围环境的降温增湿效果。实验结果表明，屋顶绿化的降温增湿作用从正午高温之后持续至次日日出，增湿作用夜间效果更为突出，植物的降温效果在其表面最显著；植物叶面积指数与其反射辐射量呈反向相关。3种植物中，小叶景天综合效果最好，在其表面日间最大降温11.7℃，在300、700 mm处夜间分别降温4.64、3.97℃，其最大增湿效果出现在19：00，增湿33.1%。
2019, 41(4):174-184.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.086
摘要:
随着建筑围护结构保温性能的逐步提高，以室内人员为代表的内部因素已成为影响建筑负荷的重要不确定性因素，内部负荷扰量（简称内扰）在空调负荷设计中的重要性需要被强调。通过对两栋办公建筑的实地测试发现，办公建筑中人员在室率普遍只有设计人数的40%~60%，设备的实际功率也远低于20 W/m2的概算指标，过大的经验值是造成机组选型偏大的重要原因。重新思考标准中的人员密度系数和设备使用密度系数，以人为核心将建筑内扰负荷结合起来，提出"代表人"的内扰负荷计算方法，并对案例建筑的负荷设计进行修正。相比最大实测冷负荷，修正后的设计冷负荷富余率均在10%以内。
随着建筑围护结构保温性能的逐步提高，以室内人员为代表的内部因素已成为影响建筑负荷的重要不确定性因素，内部负荷扰量（简称内扰）在空调负荷设计中的重要性需要被强调。通过对两栋办公建筑的实地测试发现，办公建筑中人员在室率普遍只有设计人数的40%~60%，设备的实际功率也远低于20 W/m2的概算指标，过大的经验值是造成机组选型偏大的重要原因。重新思考标准中的人员密度系数和设备使用密度系数，以人为核心将建筑内扰负荷结合起来，提出"代表人"的内扰负荷计算方法，并对案例建筑的负荷设计进行修正。相比最大实测冷负荷，修正后的设计冷负荷富余率均在10%以内。
2019, 41(4):185-192.
DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2019.087
摘要:
在18℃供水温度下，对重庆地区毛细管网辐射供冷系统进行实验测试，分析了毛细管网顶棚、墙面、地面3种敷设方式的室内热工参数。结果表明：毛细管网顶棚、墙面、地面3种敷设方式供冷稳定时，人员活动区的平均温度依次为26.27、27.22、26.57℃，辐射表面平均温度依次为20.96、21.14、22.76℃，PMV依次为-0.27、0.32、-0.2，PPD依次为7.06%、7.47%、6.34%。在实验条件下，3种敷设方式供冷时室内温度均能满足≤ 28℃的要求，PMV、PPD均能满足《民用建筑室内热湿环境评价标准》（GB/T50785-2012）Ⅰ级热舒适评价指标。
在18℃供水温度下，对重庆地区毛细管网辐射供冷系统进行实验测试，分析了毛细管网顶棚、墙面、地面3种敷设方式的室内热工参数。结果表明：毛细管网顶棚、墙面、地面3种敷设方式供冷稳定时，人员活动区的平均温度依次为26.27、27.22、26.57℃，辐射表面平均温度依次为20.96、21.14、22.76℃，PMV依次为-0.27、0.32、-0.2，PPD依次为7.06%、7.47%、6.34%。在实验条件下，3种敷设方式供冷时室内温度均能满足≤ 28℃的要求，PMV、PPD均能满足《民用建筑室内热湿环境评价标准》（GB/T50785-2012）Ⅰ级热舒适评价指标。
