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预制UHPC-NC界面粘结性能与既有隧道加固研究

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预制UHPC-NC界面粘结性能与既有隧道加固研究

作者：王永康重庆交通大学

学位级别：硕士

随着中国隧道工程进入到建设和养护并重的新阶段,各类隧道迎来加固和修复的关键时期。隧道运营中遇到的结构裂缝、渗透水、衬砌脱落及老化问题严重影响了隧道的安全性和功能性。虽然当前的加固方法如喷射混凝土和钢筋混凝土套拱等在某... 详细信息

随着中国隧道工程进入到建设和养护并重的新阶段,各类隧道迎来加固和修复的关键时期。隧道运营中遇到的结构裂缝、渗透水、衬砌脱落及老化问题严重影响了隧道的安全性和功能性。虽然当前的加固方法如喷射混凝土和钢筋混凝土套拱等在某种程度上缓解了这些问题,但它们仍存在加固效果有限、施工周期长、对交通影响大和长期维护成本高等缺陷。鉴于此,本研究引入了一种创新的加固方法——半后浇装配式加固方法,即通过结合预制的超高性能混凝土与后浇的普通混凝土复合结构,以达到加固隧道衬砌的目的,增强隧道结构的承载力,并有效克服传统套拱法等方法的局限性,减少交通干扰等问题。研究关键在于确保超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)间的高效粘结性能,这对于预制UHPCNC复合结构的整体性能和实际应用至关重要。主要研究内容和结论:(1)采用斜剪试验方法探讨了键槽密度、形态、尺寸,以及后浇普通混凝土的强度和界面角度等因素对界面粘结性能的综合影响。揭示了这些界面特性变量对界面粘结性能的具体作用。试验结果表明:在粘结界面上采用UHPC-NC键槽结构的斜剪试件表现出三种破坏模式:沿界面粘结滑移破坏、沿界面的剪切滑移破坏+普通混凝土基体破坏、普通混凝土受压破坏。相比之下,未设置键槽的对照组显示出沿界面粘结角度的光滑滑移破坏。槽构造组的界面粘结强度是未经任何处理的对照组的5.8倍,表明键槽界面显著提高了UHPC-NC界面的粘结性能;适宜的界面粘结角度和键槽密度对提升粘结性能至关重要;后浇混凝土的强度也对粘结性能有显著影响,强度越高,粘结抗剪强度越强。通过对不同界面影响因素下的粘结强度-滑移曲线进行分析,本研究还提出了一个粘结滑移简化模型,准确描述了UHPC-NC界面的粘结滑移特性,并通过引入粘结强度和刚度的评估,进一步证实了适当的键槽配置对提高粘结性能的显著效果。(2)基于斜剪试验结果所获得的关键界面参数,对UHPC-NC斜面剪切试验中的试件组进行了有限元模型验证,包括破坏模式、极限荷载和荷载-滑移曲线等关键性能指标的比较分析。模拟结果与试验观察到的应力集中和损伤扩展趋势高度一致,从而证实了模拟参数的适宜性和结果的可靠性。基于经过验证的模型,研究扩展到了特定的工况模拟,探讨了不同加载方法和键槽设计方向对试件承载能力的影响。(3)通过数值模拟深入分析了预制UHPC-NC复合结构在隧道全环加固中的应用。通过详细探讨不同加固层厚度对加固效果的影响及其破坏模式,研究表明UHPC加固层的最佳厚度为50mm,此时能够在加固效果与经济性之间实现最佳的平衡。对于NC层,当厚度达到60mm时,加固效果趋于稳定,但超过此厚度,承载力的增长率开始减缓;增加界面粗糙度可以显著提升结构的承载能力。同时,建议在隧道衬砌的50%承载力时进行加固,以确保加固工程的最优效果与经济效益。UHPC-NC复合结构在增强裂损衬砌承载力、控制损伤扩展及提升施工效率等方面,相较于传统NC加固方案显示出明显的优势,特别是在实现较薄厚度与高承载力的同时,有效降低了突发破坏风险,增强了结构的安全性和耐久性。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 预制UHPC-NC粘结性能斜剪试验界面滑移隧道装配式加固

有机—无机长余辉发光材料的制备及其光物理性能研究

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有机—无机长余辉发光材料的制备及其光物理性能研究

作者：王永康重庆理工大学

学位级别：硕士

长余辉发光材料由于其优异的发光性能在信息加密、动态防伪、化学传感、生物成像和光电器件等领域具有广阔的应用前景。然而,红色长余辉材料的发光亮度、余辉持续时间和衰减速度等余辉性能落后于绿色和蓝色发光材料,红光无法在性能上与... 详细信息

长余辉发光材料由于其优异的发光性能在信息加密、动态防伪、化学传感、生物成像和光电器件等领域具有广阔的应用前景。然而,红色长余辉材料的发光亮度、余辉持续时间和衰减速度等余辉性能落后于绿色和蓝色发光材料,红光无法在性能上与其他两个三基色保持同步,这给长余辉白光发光器件和显示器件的发展造成了阻力,更是限制了长余辉材料作为下一代照明材料的发展。因此,开发新型高性能的红色长余辉材料至关重要。本文提出了一种新型有机无机杂化策略来提升红色无机长余辉材料余辉性能。主要工作内容如下:1)基于表面配位有机无机杂化长余辉材料。我们提出了一种简单可行的有机-无机杂化策略,将有有机配体1,3,6,8-四（4-羧基苯基）芘（TCPP）通过一步法配位到红色长余辉粉SrCaS:Eu（R）表面。TCPP作为天线吸收光能,并促进吸收的光能通过三重态能量传递（TET）转移到R。实验结果表明,R的磷光强度和亮度分别增加了2倍和1倍,余辉持续时间从9分钟延长到17分钟。此外,本研究将R@TCPP与高密度聚乙烯（HDPE）混合制备高柔性薄膜,并且制成声控余辉灯。该材料在柔性大面积发光、柔性可穿戴、低视度照明等方面具有广阔的应用前景。2)分子调控有机无机杂化长余辉材料。有机无机杂化长余辉材料因为兼具无机材料的强光热稳定性和有机材料的易于修饰、功能化的优点而引起了广泛的研究兴趣。目前的有机无机杂化体系主要集中在有机配体@金属离子、有机配体@镧系掺杂无机纳米材料和有机配体@碳量子点三个体系,但是有机配体@无机长余辉粉体系的研究却很少见。我们将1,1,2,2-四（4-羧基苯基）乙烯（TCPE）和红色长余辉粉SrCaS:Eu（R）进行配位修饰,改善了R在紫外和近紫外波段的光吸收能力,将R磷光强度和初始余辉亮度分别提升至原来的6倍和4倍,余辉时间从9分钟延长至19分钟。此外,还详细研究了配位官能团、羧基数目、羧苯基数目和配位距离对余辉放大的影响。

关键词：长余辉材料有机-无机杂化表面配位余辉放大低视力照明

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高超声速气流中支板液体喷注的数值研究

力学学报 2024年

作者：王永康钱丽娟韩桂来王大高周芳中国计量大学机电工程学院中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室中国科学院大学工程科学学院

斜爆轰发动机燃烧室爆轰燃烧是预混燃烧，发动机进气道燃料预混是斜爆轰发动机运行的前提和关键。现有研究多集中于气相燃料，针对更加接近工程实际的液体燃料研究较少。高超声速来流与液相作用伴随着更多流动物理过程，影响参数多，研... 详细信息

斜爆轰发动机燃烧室爆轰燃烧是预混燃烧，发动机进气道燃料预混是斜爆轰发动机运行的前提和关键。现有研究多集中于气相燃料，针对更加接近工程实际的液体燃料研究较少。高超声速来流与液相作用伴随着更多流动物理过程，影响参数多，研究更为复杂。本文采用数值模拟手段，求解二维可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程(RANS)，结合CLSVOF(Coupled Level Set and Volume of Fluid)相界面捕捉方法。以高超声速横向来流与液相射流作用模型，系统研究了来流马赫数、液相射流角度和速度对液相燃料破碎、输运、混合的动力学行为的影响规律。在高超声速气流作用下，射流液柱受压力梯度影响向下游弯曲随气流运动，逐步呈现出液柱、连续液膜、液丝状、液块状和气液混合层5种液相演化形态。液相射流角度和速度对液相连续液膜特征和破碎距离有一定作用，进而对下游截面液相分布以及剪切层扰动造成影响。来流马赫数对压力梯度有一定作用，通过压力梯度对下游液相分布的纵向高度造成影响。综合参数分析，液相燃料射流穿透深度与总压损失成正比，通过改变射流角度是增加穿透深度提升发动机性能更为有效的方式。

关键词：斜爆轰发动机液体射流高超声速多相流液体形态

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杂多酸作为催化剂制备聚甲醛及性能分析

塑料科技 2024年第4期52卷 109-114页

作者：李宁王永康吴战鹏唐山中浩化工有限公司河北唐山063611 北京化工大学北京100029

针对催化剂引发聚甲醛(POM)聚合效率和可控性的问题,通过聚合实验,重点研究了催化剂和溶剂种类、催化剂添加量以及聚合温度等条件对反应速率和转化率等的影响。结果表明:不同聚合体系制备得到的聚合物在外观、力学性能、热稳定性和加工... 详细信息

针对催化剂引发聚甲醛(POM)聚合效率和可控性的问题,通过聚合实验,重点研究了催化剂和溶剂种类、催化剂添加量以及聚合温度等条件对反应速率和转化率等的影响。结果表明:不同聚合体系制备得到的聚合物在外观、力学性能、热稳定性和加工稳定性等方面存在差异。三氟化硼体系引发速率低,需较高浓度(20 mg/kg)才可实现催化聚合。与三氟化硼催化体系相比,杂多酸引发效率较高,聚合诱导期和固化时间较短。最优浓度为5 mg/kg时,聚合实验转化率为78.2%,所合成的POM初始分解温度为367℃,具有更优异的热稳定性,不稳定末端基含量低,甲醛释放量较少,EGM值为72 mg/kg,VDA275值为15 mg/kg。因此,杂多酸催化聚合POM的效果更佳。

关键词：聚甲醛杂多酸催化剂热稳定性

基于不确定性分析的供水管网压力监测点优化布置

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水电能源科学 2024年第3期42卷 147-151页

作者：冯鹏吕谋董深王永康青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266520

针对现有供水管网压力监测点布置中产生的异参同效问题,基于正态分布利用蒙特卡罗随机抽样法分析管网节点需水量的不确定性,引入节点压力波动系数,讨论节点需水量的随机性对供水管网全局的影响,结合节点水压灵敏度,解决供水管网压力监... 详细信息

针对现有供水管网压力监测点布置中产生的异参同效问题,基于正态分布利用蒙特卡罗随机抽样法分析管网节点需水量的不确定性,引入节点压力波动系数,讨论节点需水量的随机性对供水管网全局的影响,结合节点水压灵敏度,解决供水管网压力监测点布置中存在的异参同效问题。以华东某城区供水管网为例,结合水压相关性与水压灵敏性构建模型,采用蝙蝠算法求解,获得测压点布置方案。以稳态水力模型的节点需水量初始值为基准进行20 000次随机抽样,应用抽样值进行模拟,计算节点压力波动系数与节点灵敏度,确定最优方案,解决异参同效问题,为供水管网压力监测点布置方案的选取提供了新思路。

关键词：不确定性分析压力监测点异参同效节点需水量蒙特卡罗随机抽样法灵敏性分析

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情境教学在小学中高段数学课堂中的应用策略

家长 2024年第19期 65-67页

作者：王永康贵州省遵义市桐梓县楚米镇中心学校

《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）倡导对数学课程内容的整合与优化，创建真实情境，引导学生解决问题，积累经验，从而有效提升学生的数学核心素养。在此背景下，传统以教师为中心的教学模式正逐渐向以学...

《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）倡导对数学课程内容的整合与优化，创建真实情境，引导学生解决问题，积累经验，从而有效提升学生的数学核心素养。在此背景下，传统以教师为中心的教学模式正逐渐向以学生为中心的教学模式转变，情境教学则是小学数学教学改革的新方向，其核心在于通过创设贴近学生生活的教学情境，激发学生的学习兴趣，引导学生主动探索和解决问题。本文主要从聚焦课前导入，以问题情境驱动学生思维；着眼课堂教学，以探究情境实现深度学习；注重课后延伸，以情境作业拓展学习空间等多个维度着手，提出情境教学在小学中高段数学课堂中的应用路径，继而以“圆锥”教学为例，展开案例探究，以期为小学数学教学改革提供理论支持和实践指导。

关键词：

来源：博看期刊

基于NSGA-Ⅲ算法的长距离调水泵站多目标优化调度研究

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水电能源科学 2024年第5期42卷 154-158页

作者：王永康吕谋李源冯鹏青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266500

针对长距离调水泵站运行过程中水泵运行效率低、安全隐患较大等问题,以调水泵站运行电费最小、水泵平均效率最大、水泵流量平均偏离度最小、水泵平均启停频次最小为目标建立优化模型。以华东某沿海城市调水工程为例,采用第三代非支配排... 详细信息

针对长距离调水泵站运行过程中水泵运行效率低、安全隐患较大等问题,以调水泵站运行电费最小、水泵平均效率最大、水泵流量平均偏离度最小、水泵平均启停频次最小为目标建立优化模型。以华东某沿海城市调水工程为例,采用第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)求解优化模型,运用层次分析法与CRITIC法进行组合赋权,结合逼近理想解排序法(TOPSIS)进行方案优选。结果表明,相较于常规调度方案,优化调度方案中两泵站的运行电费和水泵流量平均偏离度均显著降低,水泵平均效率均显著提高,水泵平均启停频次均有所减少。表明在综合考虑泵站运行经济性的情况下,所建优化模型能够有效降低安全隐患。

关键词：长距离调水泵站 NSGA-Ⅲ算法多目标优化多属性决策优化调度

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基于蚯蚓仿生海底横向勘测仪器研发与试验研究

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海洋工程 2024年

作者：寇海磊陈玉静王永康陆佳清安兆暾中国海洋大学工程学院

传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度1.56 m，主体外径75.0 mm，总重量17.0 kg，... 详细信息

传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度1.56 m，主体外径75.0 mm，总重量17.0 kg，主要由勘测装置、仿生驱动装置、数据采集装置三部分组成。勘测装置主要由静力触探探头构成，可测量行进过程中探头锥尖阻力与超孔隙水压力；仿生驱动装置可以驱动仪器在土壤中横向行进；数据采集装置可实时记录、储存行进过程中测得的数据。通过室内水槽试验，对该仪器在海洋黏土中横向行进的可行性进行了验证。结果表明，当土体不排水抗剪强度Su为0.6、1.25、1.75 kPa时，该仪器可在土中正常行进，仪器横向行进1.0 m时所需时间分别为40、60、110 min。当土体不排水抗剪强度Su由0.6 kPa增长到1.25、1.75 kPa时，该仪器测得的锥尖阻力分别增长至2.24倍和3.97倍，相应的超孔隙水压力增长至1.26倍和2.0倍。

关键词：海底采矿仿生蚯蚓横向勘测仪器静力触探探头

基于水锤防护的多级增压泵站两阶段关阀策略优化研究

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水电能源科学 2024年第6期42卷 143-147页

作者：李源吕谋王永康董深赵桓青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266525

多级增压泵站常用于山地村镇供水,在长距离多级增压供水管道上下游发生事故停泵时,易导致管道内流速突变及压强大幅波动,进而形成水锤。为减轻水锤对长距离多级增压供水系统的破坏,以各级泵站两阶段关阀程序参数(快关时间、慢关时间、... 详细信息

多级增压泵站常用于山地村镇供水,在长距离多级增压供水管道上下游发生事故停泵时,易导致管道内流速突变及压强大幅波动,进而形成水锤。为减轻水锤对长距离多级增压供水系统的破坏,以各级泵站两阶段关阀程序参数(快关时间、慢关时间、快关角度)为决策变量,以最大水锤压力为优化目标,构建了两阶段关阀优化模型,并使用遗传算法(GA)求解两阶段关阀最优策略。以华东某山地村镇供水管网为算例进行验证。结果表明,该模型提供的各级增压泵站两阶段关阀程序方案具有良好适用性,且调节两阶段关阀程序策略可以有效降低水锤对供水系统的影响,从而大大提高此类供水管网的安全性。

关键词：多级增压两阶段关阀神经网络智能优化算法水锤防护

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