• 2023年第5期文章目次
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    • >土木工程
    • 贯通型锯齿状节理岩体的剪切力学行为

      2023, 45(5):1-9. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.195 CSTR:

      摘要 (542) HTML (135) PDF 2.70 M (748) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究一阶起伏角和法向应力对贯通型锯齿状节理岩体剪切强度及变形的影响规律,在不同法向应力作用下对含不同一阶起伏角的锯齿节理试样进行室内直剪试验,建立一个贯通型锯齿状节理岩体剪切强度估算公式并进行验证。结果表明:相同法向应力作用下,根据其形态特征的不同,剪切应力-位移曲线分为滑动型曲线、滑动-峰值型曲线和峰值型曲线3类,滑动型曲线和滑动-峰值型曲线可分为非线性缓慢上升阶段、线性陡升阶段、“上凸形”缓慢上升阶段、近似平直阶段和平直阶段,峰值型曲线可分为非线性缓慢上升阶段、线性陡升阶段、“微凸型”上升阶段、脆性跌落阶段和波动缓降阶段;根据起伏角的不同,锯齿节理岩体的破坏模式可概化为滑移破坏、爬坡破坏和爬坡啃断破坏,每种破坏模式下节理损伤演化过程均可分为3个阶段,即滑移破坏模式可分为压密阶段、克服摩擦阶段和滑移阶段,爬坡破坏模式可分为压密阶段、爬坡滑移阶段和塑性流动阶段,爬坡啃断破坏模式可分为压密爬坡阶段、爬坡啃断阶段和啃断滑移阶段;含不同一阶起伏角的锯齿节理岩体剪切强度均随法向应力和起伏角的增加而增大,其计算表达式仍然遵循M-C准则。

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    • 颗粒组成对杂填土与软土互嵌沉降的影响试验研究

      2023, 45(5):10-17. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.117 CSTR:

      摘要 (417) HTML (57) PDF 2.69 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:在受到上覆荷载作用时,杂填土地基下敷淤泥软土会轻易挤入杂填土颗粒之间的孔隙中,造成互嵌沉降,在传统地基沉降计算中这部分沉降未被考虑。而杂填土级配不均,其孔隙率与粒径组分密切相关。选取4种不同粒径颗粒组,以不同粒径的杂填土颗粒组成的二元混合物为研究对象,利用自制互嵌仪进行互嵌试验,揭示二元混合颗粒中不同粒径比、小颗粒含量下杂填土与软土的总沉降与互嵌沉降发展规律。研究结果表明:二元混合颗粒组成中,当小颗粒占主体时,互嵌沉降随着小颗粒粒径的增大而增大;当大小颗粒含量相同时,随着小颗粒粒径的增大,互嵌沉降呈先减小后增大的趋势;当小颗粒含量较少时,互嵌沉降随着小颗粒粒径的增大而减小。而在杂填土大小颗粒含量变化过程中,小颗粒粒径较小时,互嵌沉降随着颗粒含量的增加而减小;小颗粒粒径较大时,颗粒含量的增加对杂填土与软土的互嵌沉降影响不大。

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    • 渗流作用下粉土质砂潜蚀演化特征与预测模型

      2023, 45(5):18-25. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.152 CSTR:

      摘要 (473) HTML (58) PDF 2.80 M (866) 评论 (0) 收藏

      摘要:长期渗流作用下,土体发生内部潜蚀常会诱发结构变形甚至破坏。利用自主研发的渗流装置开展砂土潜蚀试验,研究渗流作用下不同初始孔隙比粉土质砂的颗粒流失过程及潜蚀演变特征,并阐明各影响因素的作用机制,建立颗粒流失量随水力梯度和时间增长的预测模型,继而基于颗粒级配试验和三相关系推演,揭示粒度分布与孔隙比的变化规律。结果表明:渗流作用易导致砂土内部细颗粒和砂粒流失并逐渐形成优势渗流通道,诱发砂土局部坍塌并在持续潜蚀后呈整体不均匀沉降变形,直至水压主要沿优势通道消散时,达到潜蚀稳定;初始孔隙比或密实度是影响土体潜蚀程度的主要内部因素,直接改变了颗粒移动的起动水力梯度、流失速率、累积总质量及土样沉降变形量,水力梯度增大会加快颗粒流失、通道形成和潜蚀稳定;建立的预测模型拟合度高,能较好地反映上述演化特征以及初始孔隙比和水力梯度对颗粒流失发展规律及稳定时间的影响;潜蚀对粉土质砂物理状态的影响主要表现在孔隙比总体增大而颗粒粒径的不均匀性降低。

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    • 重庆老鼓楼衙署遗址强度劣化规律及渗水病害防治对策

      2023, 45(5):26-36. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.127 CSTR:

      摘要 (482) HTML (54) PDF 5.95 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究饱水作用下石质遗址的力学强度劣化特征,掌握地下水的渗流迁移路径,多尺度联合开展室内微观试验、宏观试验和现场渗水检测。微观试验包括偏光显微镜、X射线衍射分析和孔隙度测试,宏观试验包括吸水试验和单轴抗压强度软化试验,现场检测主要采用高密度电阻法对含水岩层成像分析。岩相鉴定结果表明:整体岩性为砂质泥岩,矿物成分主要为石英、长石;黏土矿物以伊利石为主,则此类岩石抗干湿循环能力差;砂质泥岩饱和系数在0.84~1.00之间,软化系数在0.55~0.65之间,属于工程地质软岩,高软化性是地层结构变形的主要原因;地表水作用下泥岩裸露并产生构造裂隙,部分岩石表面出现盐析病害,渗流-应力耦合作用下坡体失稳变形;高密度电阻率法现场检测发现,地下水渗漏导致城墙遗址下呈现低阻带,电阻率在20 Ω·m以下,主要为水渠渗水所致。建议对遗址地上和地下结构进行排水和防渗处理。

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    • 预应力UHPC/RC阶梯桩-土相互作用的拟静力试验研究及数值分析

      2023, 45(5):37-48. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.267 CSTR:

      摘要 (372) HTML (78) PDF 4.11 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:整体式无缝桥中的混凝土基桩侧向刚度过大,难以满足桥梁的纵向变形,提出一种UHPC/RC材料串联形成的阶梯桩来满足整体桥纵向变形需求。设计制作了2根UHPC/RC阶梯桩模型(无、有预应力),并对其进行水平低周往复荷载试验,通过桩身破坏特点、滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比、刚度退化等研究其耗能能力及抗震性能。结果表明:无预应力阶梯桩的破坏位置在3倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为8~10 mm;有预应力阶梯桩的破坏位置在6倍桩径的埋深位置,桩身开裂时桩顶的位移荷载为10~15 mm。说明预应力的施加能有效提高阶梯桩抗裂能力及抗震性能,并满足整体桥水平变形需求。采用OpenSees软件对阶梯桩支承的整体桥进行参数分析发现,预应力度、桩上下段长度比与刚度比增大均可提高阶梯桩的水平承载力与变形能力。

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    • 不同含水和密实状态下珊瑚砂地基承载特性试验研究

      2023, 45(5):49-57. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.139 CSTR:

      摘要 (452) HTML (62) PDF 4.81 M (619) 评论 (0) 收藏

      摘要:珊瑚砂工程性质特殊,研究珊瑚砂地基的承载特性对岛礁工程建设具有重要意义。通过不同相对密实度(50%、65%、72%、80%和85%)、不同含水状态(干燥和饱和)及水位升降等工况下的珊瑚砂地基平板载荷模型试验,研究相对密实度和含水状态对珊瑚砂地基承载特性、颗粒破碎、分层沉降和土压力传递规律等的影响。结果表明:随着相对密实度的增大,干燥状态下珊瑚砂地基极限承载力增大,沉降减小;相对密实度80%以上的珊瑚砂颗粒破碎较明显;承压板正下方的土压力随深度增大而减小。饱和珊瑚砂地基的极限承载力约为干燥状态的44%,地基破坏时的沉降约为干燥状态的2倍,两次水位升降对地基承载力和沉降影响较小;距离承压板中心不同位置处,饱和(含水位升降)与干燥状态下珊瑚砂地基分层沉降呈现出不同的规律;3种工况下土压力传递规律相似。

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    • 软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

      2023, 45(5):58-65. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.140 CSTR:

      摘要 (381) HTML (49) PDF 1.82 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明:随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。

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    • >Civil Engineering
    • 含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

      2023, 45(5):66-80. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.245 CSTR:

      摘要 (354) HTML (43) PDF 3.67 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有限元法,利用可考虑板厚影响的SHELL单元计算PF板的弯曲波衰减域,系统研究材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响;通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证PF隔震的有效性。结果表明:弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下,PF的衰减域在10 Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。

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    • >土木工程
    • ECC混凝土桩板墙支挡边坡抗震性能振动台模型试验研究

      2023, 45(5):81-93. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2023.001 CSTR:

      摘要 (372) HTML (58) PDF 3.92 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:在强震作用下,传统桩板墙支护结构易出现不可恢复的损伤和变形,工程水泥基复合材料(ECC)具有较高的抗拉强度和拉应变硬化特性,在约束裂缝开展、抗弯承载力及耗能能力上优于普通钢筋混凝土,但ECC桩板墙支护结构的抗震性能尚不明确。由此,开展ECC桩板墙支护结构(ECC桩板)和普通钢筋混凝土浇筑的桩板墙支护结构(RC桩板)振动台试验,对比其动力响应和破坏特性。结果表明:ECC桩板的抗震性能优于RC桩板;在相同的地震动作用下,ECC桩板支护下边坡的动力响应小于RC桩板支护时,在更高强度的地震动作用下,相同材料强度的ECC桩板可保证边坡稳定性;在动力作用下,ECC桩板和RC桩板表现出较明显的弹性和弹塑性,在输入地震动较小时,两种支护结构的动力响应较为一致;当输入地震动峰值较大时,ECC桩板支护下边坡的加速度放大系数为RC桩板支护下的0.77~0.9倍,ECC桩板和RC桩板的桩背动土压力分布都表现为“双峰型”,RC桩背动土压力峰值为ECC桩背的5倍左右;两种支护结构的桩顶残余位移与震级呈指数关系,RC桩板的桩顶残余位移为ECC桩板的2倍。破坏阶段,ECC桩板仅在嵌固端面出现多条细微裂缝,RC桩板出现抗弯破坏特征,钢筋和混凝土相对滑移明显,位移不可控。

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    • 不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响

      2023, 45(5):94-105. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.198 CSTR:

      摘要 (329) HTML (115) PDF 5.83 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响,依托九绵高速全线软岩大变形隧道,通过岩石力学试验确定遍布节理模型参数,基于数值模拟,探究不同软岩大变形等级(轻微、中等、强烈)下层理角度对层状软岩大变形隧道围岩及支护体系受力变形的影响,并通过现场统计的层理角度与大变形情况对数值模拟结果进行验证。结果表明:1)层理小角度(0°、15°)与大角度(90°)围岩变形、支护结构受力变形较大,随着大变形等级的增大,层理角度引起的围岩支护变化效果越明显。2)随着层理角度的增大,围岩变形从拱底逐渐转移到右拱腰。围岩变形主要发生在隧道轮廓与层理面相切位置,其中拱底及左拱脚对层理角度变化较敏感。3)初支应力偏向及节理塑性区大致与层理弱面法向一致,随着层理角度的增大,节理的剪切塑性区由拱顶、拱底转移到左拱脚、右拱肩,最终偏移到左右拱腰上下位置;相比初支压应力,初支拉应力对层理角度更敏感,垂直节理增大了张拉剪切破坏塑性区贯通的风险,但剪切破坏塑性区半径反而有可能减小。4)现场的统计规律表现为小角度与大角度大变形等级较高,层理角度为60°以下时,岩层破坏发生在拱腰及拱肩处,随着层理角度的增大,有向拱肩发展的趋势,大角度层理时岩层破坏主要发生在拱腰处。

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    • 土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

      2023, 45(5):106-115. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.176 CSTR:

      摘要 (336) HTML (65) PDF 1.73 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线之间的离散性,将测试曲线拟合得到的回归参数集视作随机变量,基于几何可靠性算法框架,运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换,构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数(均值或变异系数)未知,给定目标可靠指标,可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓,可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数,并求出相应的安全系数。当随机变量服从其他非正态边缘分布时,等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征,逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量部分统计参数缺失或不完备的难题,给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。

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    • 预留土支护基坑旋转破坏模式下的极限抗力上限解

      2023, 45(5):116-124. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.197 CSTR:

      摘要 (346) HTML (62) PDF 1.23 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于支撑式或锚拉式支挡结构,进行预留土辅助支护时需验算绕支点的抗倾覆稳定性,然而目前还未找到合理的计算方法。基于极限分析上限定理,提出预留土支护基坑的3种可能破坏模式,运用斜条分法对被动区土体进行离散,并构建相容速度场,分别推导3种破坏模式下基坑抗倾覆力矩的计算表达式,采用遗传算法编程,分析支挡结构与土体间摩擦系数、土体黏聚力及预留土几何参数等对破裂角及抗倾覆力矩的影响规律。结果表明:当墙背光滑且土体黏聚力为零时,利用朗肯被动土压力理论计算得到的抗倾覆力矩为一上限解;存在黏聚力时,朗肯被动土压力理论计算值偏于保守,存在摩擦系数时,库伦土压力理论计算的抗倾覆力矩偏大;与预留土宽度和坡度相比,预留土高度对抗倾覆力矩的影响更加显著。

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    • 温度与列车荷载作用下高速铁路无砟轨道力学性能研究进展

      2023, 45(5):125-146. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.084 CSTR:

      摘要 (435) HTML (49) PDF 3.42 M (839) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解温度及高频列车荷载作用下无砟轨道结构损伤研究进展,概述无砟轨道的主要结构型式及其优缺点,梳理无砟轨道温度场与温度效应的研究现状,重点分析不同温度荷载形式下层间界面损伤发生、发展过程与变化规律;介绍静力作用下路基、桥上无砟轨道的静力特性及疲劳荷载作用下的疲劳损伤演化机制;探讨温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道结构力学响应研究现状及其重难点;总结目前研究的局限并进一步展望未来发展趋势。结果表明:具有太阳辐射地域性差异的无砟轨道温度作用模式和取值鲜有研究,设计规范也没有针对性说明,后续应结合历史气象数据准确计算无砟轨道温度作用,绘制不同地域的无砟轨道温度作用取值等温线地图,提高结构温度作用取值和温度计算理论的精度;对温度及列车荷载对无砟轨道结构损伤的研究多集中于整体结构,细部结构损伤演化未深入研究,应对标工程实际,结合轨道细部构件与整体结构、室内加速试验与现场试验、数值分析与试验研究,量化无砟轨道各参数与结构的映射关系;因试验条件限制,现有温度-荷载及力学试验均分段进行,仅从数值模拟角度对无砟轨道开展温度-列车荷载耦合作用下的性能研究,数值结果缺少模型试验的验证,应在单一荷载研究背景下进一步突破温度-列车荷载耦合作用下的多尺度模型试验方法、多场耦合精细化数值分析方法,揭示温度-列车荷载耦合动力学行为和轨道结构失稳机理;循环温度、持续高低温等复杂温度和列车荷载耦合效应鲜有研究,应探明复杂温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道损伤演化机制,优化无砟轨道体系设计,完善耦合作用下的轨道结构性能服役评估标准。

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    • 不同强度钢筋考虑屈曲的低周疲劳损伤模型

      2023, 45(5):147-160. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.092 CSTR:

      摘要 (292) HTML (40) PDF 3.25 M (566) 评论 (0) 收藏

      摘要:钢筋混凝土柱受力后期的重要非弹性特征之一是纵向钢筋受压屈曲,以及反复拉压之后断裂,但可考虑钢筋屈曲的低周疲劳损伤模型很少,且少数考虑屈曲的疲劳损伤模型无法直接用于不同强度钢筋的疲劳损伤计算和断裂分析。对长径比为6.25、9.375、12.0、15.0的HRB400钢筋、HRB500钢筋试件分别进行考虑屈曲的拉压相等循环加载、拉压不等循环加载试验,测量平均应力-平均应变(σˉs-εˉs)曲线和跨中横向屈曲位移。与HRB600钢筋的相应试验结果结合,形成系统性试验数据。基于试验数据分析屈服强度、长径比对屈曲钢筋极限变形能力的影响,考察传统C-M疲劳寿命模型、基于总平均应变幅εˉsa的修正C-M模型对屈曲钢筋的适用性,并分析误差原因;提出适用性较好的基于循环总平均应变幅εˉsa-cyc的修正C-M疲劳模型。结果表明:由于钢筋的εsuεsultfu等力学性能参数不同,不同强度钢筋试件屈曲后的低周疲劳受力性能存在差异;屈曲钢筋循环受力时的极限变形能力与低周疲劳损伤有关,仅根据单调受拉的极限拉应变εsu不能正确判断钢筋的断裂状态;基于总平均应变幅εˉsa的修正C-M模型无法合理考虑不同加载方式对屈曲钢筋低周疲劳寿命的影响,存在系统误差;基于εˉsa-cyc的修正C-M模型可合理考虑不同加载方式的影响,能直接用于不同强度、不同长径比钢筋,且误差较小。

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    • 梁端加强板构造对可更换耗能梁段受力性能的影响

      2023, 45(5):161-172. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.101 CSTR:

      摘要 (306) HTML (60) PDF 6.04 M (485) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善可更换结构体系中可更换耗能构件的受力性能,提出一种梁端端板螺栓+加强板连接构造的可更换耗能梁构件。设计并制作了2个足尺的剪切屈服型可更换耗能梁试件,对其进行拟静力反复加载试验,并采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,探讨梁端连接构造对可更换耗能梁破坏模式、承载力、梁端塑性应变等特征的影响。试验结果表明:试件的破坏模式为腹板-加劲肋焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂,试件具有良好的承载力和耗能能力;梁端加强板构造能有效转移梁端翼缘-端板焊缝区域的塑性应变,避免构件提前发生翼缘-端板焊缝断裂,导致无法满足其变形和震后可更换需求;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。对5类梁端加强板构造模型进行非线性分析,结果表明,该类梁端构造均能改善梁端翼缘-端板焊缝区域应力集中现象,优化其受力特征。提出可更换耗能梁梁端端板螺栓+加强板构造的设计方法,并通过有限元模型验证了其可行性。

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    • 部分组合混凝土夹心板在温度作用下的力学行为

      2023, 45(5):173-180. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.177 CSTR:

      摘要 (312) HTML (40) PDF 970.15 K (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减轻作为建筑围护结构时混凝土夹心板因承受内外叶温度差作用而导致墙体开裂或破坏的情况,对其在温度作用下的内力和变形进行研究。将混凝土夹心板内外叶连接件匀质化,并假设内外叶混凝土只产生弯曲变形且内外叶的弯曲曲率不同,推导出混凝土夹心板的界面应力的解析解,从而得到夹心板内外叶最不利截面位置及其内力和挠度的理论计算公式,并利用有限元软件ABAQUS对理论公式进行验证。结果表明:理论公式与有限元分析结果吻合较好,且部分组合混凝土夹心板内外叶的跨中最不利截面内力与连接件刚度无关,跨中最大挠度随连接件刚度增大而增大,但增幅很小。

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    • 铝合金板-混凝土界面粘结-滑移性能双面剪切试验研究

      2023, 45(5):181-190. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.153 CSTR:

      摘要 (311) HTML (31) PDF 3.85 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点,可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固,但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。进行48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验,分析铝合金板厚度、铝合金板粘结长度及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明:增加铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及采用低弹性模量的结构胶能有效提高界面的剥离承载力,但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内;试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大,且铝合金板越厚,试件的滑移量越小。将双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型计算结果与试验结果进行对比分析,Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。

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    • 基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

      2023, 45(5):191-201. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.196 CSTR:

      摘要 (387) HTML (80) PDF 2.38 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动有限元模型,提取匀速通过桥梁时车辆竖向加速度时程响应,利用中心差分法计算接触点加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,并与有限元理论振型进行比较。结果表明:车体质量的改变对于振型识别没有明显影响;车速较低时对于振型的识别不利,但选择合适的驱车速度仍能够保证振型的识别精度。基于桥梁有限元模型,将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵计算主梁在试验荷载下的预测挠度,并与理论挠度进行比较。结果表明,在合适的车速下,预测挠度与理论挠度误差基本满足工程精度要求。

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    • 玄武岩纤维-木纤维复合碱式硫酸镁水泥性能的改性机理

      2023, 45(5):202-211. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.109 CSTR:

      摘要 (386) HTML (58) PDF 2.39 M (540) 评论 (0) 收藏

      摘要:以碱式硫酸镁水泥(BMSC)为基质,以生物基循环木纤维(RWF)为轻质填料,并掺入玄武岩纤维(BF)为增强改性材料,开发出一种轻质高强、高韧性的碱式硫酸镁复合材料。从RWF填料和不同体积占比、不同长度的BF纤维出发,讨论其对改性后BMSC复合材料的流动性、分散系数(纤维)、密度、抗压强度和抗折强度的影响;通过SEM、EDS、XRD微观表征分析对复合材料微观结构的形成进行研究。结果表明:RWF的加入虽然显著降低了BMSC的材料密度,但RWF与BF结合形成复合纤维体系能明显提升BMSC复合材料的力学性能,尤其是抗折强度,较未添加RWF和BF的原生BMSC材料提升比例最高达80%以上;通过微观表征分析发现,RWF在BMSC中拥有良好的界面黏结性能,RWF与BF的共同存在使BMSC材料形成镁水泥基质-循环木纤维-玄武岩纤维体系,提升了复合材料的强度;采用基于图像识别技术的半定量化方法对碱式硫酸镁水泥5·1·7相晶体的发展程度进行辅助量化分析,为材料制备过程中BMSC产品性能的控制提供可能。

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    • >环境工程
    • 城市内河底泥与上覆水的污染物相互关系试验研究

      2023, 45(5):212-221. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.097 CSTR:

      摘要 (362) HTML (48) PDF 1.55 M (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对福州市晋安区水系5个点位的河道底泥与其上覆水,开展有机质、总氮总磷、重金属污染物含量试验,采用分配系数定义底泥污染物和水中污染物的浓度比值,通过有机质、总氮总磷、重金属污染物的分配系数分析底泥其与上覆水中污染物的关联性,导入分配系数标准差与相关系数的关系,探讨底泥与上覆水污染物的关联度,进而明确其关键影响因素。结果表明:不同污染物在底泥与其上覆水中的分配比重不同,上覆水与底泥中污染物的相关系数差异较大,污染物分配系数越稳定,底泥与其上覆水中污染物的相关性越高;底泥中黏粒含量、有机质含量及塑性指数对污染物分配系数具有显著影响,污染物分配系数均随底泥黏粒含量的增加而增大,重金属分配系数随着底泥有机质含量的增加而增大;有机质分配系数与总氮分配系数随塑性指数的增大大致呈增大趋势,各重金属分配系数的对数值与底泥塑性指数之间具有良好的线性关系。

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    • 基于微生物共代谢的工业废水混合处理研究现状与展望

      2023, 45(5):222-237. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.111 CSTR:

      摘要 (500) HTML (79) PDF 1.46 M (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着工业的发展,工业废水产量与日俱增,废水中持久性强、毒性强的难降解有机物严重影响废水的处理效率。基于微生物共代谢理论,易降解有机质能显著提高微生物对难降解有机物的处理效率。然而,目前污、废水处理过程中易降解有机质主要来源于人工添加商业碳源,提高了运行成本,且产生大量碳排放。将部分富含易降解有机物的废水作为易降解有机质与难降解有机废水混合处理,能提高难降解有机物的处理效率,实现废水资源化。阐述工业废水的特征与危害,论述微生物共代谢机制的研究现状,重点综述基于微生物共代谢的食品工业废水、纺织废水、造纸废水、部分制药废水、生活污水及工业园区内部废水混合处理研究与应用案例,提出废水混合处理应用的前景与挑战,对其未来发展进行展望,以期为废水混合处理技术的应用提供指导,为建设绿色低碳工业园区、实现废水绿色低碳处理提供参考。

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    • 溶解性有机物组成对混凝及类芬顿工艺处理垃圾渗滤液膜浓缩液的影响

      2023, 45(5):238-248. DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.098 CSTR:

      摘要 (323) HTML (53) PDF 1.66 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究溶解性有机物(DOM)组成对工艺处理效率的影响,以不同来源的两种垃圾渗滤液膜浓缩液为对象,分别采用混凝、UV芬顿和电芬顿工艺进行处理,比较和分析不同工艺处理后两种渗滤液膜浓缩液的DOM去除差异。结果表明,在试验条件下,混凝、UV芬顿、电芬顿工艺降解1#垃圾渗滤液膜浓缩液(经“膜生物反应(MBR)+纳滤(NF)”处理)的溶解性有机碳(DOC)去除率分别达42%、66%、62%,降解2#垃圾渗滤液膜浓缩液(经“缺氧/好氧(A/O)+反渗透(RO)”处理)的DOC去除率分别达20%、60%、52%。采用三维荧光光谱结合平行因子法(EEM-PARAFAC)和液相色谱-有机碳测定仪(LC-OCD)进一步分析,结果表明,两种渗滤液浓缩液的DOC去除差异与DOM组成差异有关。LC-OCD定量检测结果表明,相比2#渗滤液膜浓缩液(52%),1#渗滤液膜浓缩液含有更多的混凝工艺和两种类芬顿工艺均优先去除的大分子有机物(73%),因此,1#渗滤液膜浓缩液具有更高的DOC去除率。此外,在两种类芬顿工艺处理过程中,大分子类物质逐渐转化为小分子类物质后,随着反应的进行,或许进一步矿化。对于含较多大分子有机物的渗滤液膜浓缩液,建议采用混凝或类芬顿工艺;而对于含较多小分子有机物的渗滤液膜浓缩液,建议采用混凝-类芬顿联合工艺处理。

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