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花岗岩石粉对机制砂混凝土基本性能及气体渗透特性的影响

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3704-3715页

作者：周翱翔张云升钱如胜苗改霞薛翠真张宇乔宏霞兰州理工大学土木工程学院兰州730050 浙江工业大学建筑工程学院杭州310014

采用花岗岩石粉等质量(0%~32%)替代部分水泥制备机制砂混凝土,应用等温量热、压汞、准稳态气体渗透等方法测试机制砂混凝土的水泥水化热、孔隙结构、力学强度及气体渗透性能,结合灰色关联分析建立不同龄期(28天~130天)石粉-机制砂混凝... 详细信息

采用花岗岩石粉等质量(0%~32%)替代部分水泥制备机制砂混凝土,应用等温量热、压汞、准稳态气体渗透等方法测试机制砂混凝土的水泥水化热、孔隙结构、力学强度及气体渗透性能,结合灰色关联分析建立不同龄期(28天~130天)石粉-机制砂混凝土气体渗透特性与孔隙特征之间关系。结果表明:机制砂混凝土中掺入适量石粉可减缓水化放热、改善孔隙结构、提高抗压强度及降低气体渗透系数;8%石粉掺量机制砂混凝土的抗压强度最高、气体渗透系数最低,其灰色关联分析表明有效孔隙率和小于100 nm孔隙对气体渗透性影响最显著。

关键词：花岗岩石粉机制砂混凝土孔隙特征气体渗透性灰色关联分析

内嵌钢筋外包CFRP布复合加固中长圆形木柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 227-239页

作者：周长东苏宝强罗廷惜郑玉槟北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为了研究内嵌钢筋外包碳纤维布(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)复合加固中长圆形木柱的轴压性能,完成了8根中长木柱的轴心受压试验,获取了中长木柱的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,进而分析了内嵌钢筋数量、CFRP布包裹方式对中... 详细信息

为了研究内嵌钢筋外包碳纤维布(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)复合加固中长圆形木柱的轴压性能,完成了8根中长木柱的轴心受压试验,获取了中长木柱的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,进而分析了内嵌钢筋数量、CFRP布包裹方式对中长木柱轴压性能的影响。研究结果表明:中长圆形木柱轴心受压时有压溃破坏和弯曲破坏两种形式,破坏位置均为初始缺陷较为集中的木节区域;嵌筋加固可以有效提升木柱的受弯性能,较未加固木柱,轴压承载力提高幅度为58.11%~100.68%,在荷载达到965 kN时,纵向应变减小范围为12.03%~28.89%、横向变形减小范围为20.72%~38.57%;包裹CFRP布加固木柱可以使木柱处于三向受压状态,轴压承载力提高65.19%,在荷载达到965 kN时,纵向应变与横向应变分别减小8.7%与67.02%;内嵌钢筋外包CFRP布复合加固木柱可以充分发挥CFRP布的约束作用和钢筋的承压作用,轴压承载力提升幅度为45.66%~121.03%,在荷载达到965 kN时,纵向应变减小范围为19.24%~28.49%,横向应变减小范围为34.05%~79.93%,延性最大可提高22.86%。基于复合加固理论,对试验数据进行拟合,进而提出了复合加固中长圆形木柱的轴压承载力计算公式,并将所得计算值与试验值对比,两者吻合较好,验证了计算公式的可靠性。

关键词：中长木柱内嵌钢筋 CFRP布复合加固轴压试验受力性能

考虑非均匀表皮效应的单井循环地热系统渗流模型

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工程力学 2024年

作者：杨迪黄锐董勤喜杨伟涛陈征西华大学建筑与土木工程学院海南大学土木建筑工程学院广西大学土木建筑工程学院

单井循环地下换热系统的热交换主要受热传导、热对流及热扩散的影响，此外，井周表皮效应又对地下水的抽灌影响显著，因此分析地下水流动对研究地热系统热交换至关重要。鉴于此，针对非均匀表皮效应建立抽灌同井地下换热系统渗流模型，... 详细信息

单井循环地下换热系统的热交换主要受热传导、热对流及热扩散的影响，此外，井周表皮效应又对地下水的抽灌影响显著，因此分析地下水流动对研究地热系统热交换至关重要。鉴于此，针对非均匀表皮效应建立抽灌同井地下换热系统渗流模型，采用有限Fourier余弦变换和Laplace变换推导了地下水降深的Laplace域内解答，并利用Laplace数值逆变换获取降深时域解答。通过退化分析和数值模拟验证了本文解答的正确性，并提出了不同的径向渗透系数变化模式以表征非均匀表皮效应，探究了相关参数对地下水降深的影响。研究结果表明：表皮效应对表皮区域地下水降深的影响显著，对含水层区域地下水降深的影响可以忽略；相比于均质表皮层，非均质正表皮层引起的地下水降深更小，非均质负表皮层引起的地下水降深更大；抽、回水区长度及回水流量对地下水降深亦有明显影响。新建立的单井循环地热系统渗流模型能够有效地描述表皮层的径向非均质特性，为工程应用提供一种分析方法。

关键词：抽灌同井非均匀表皮效应水位降深渗流模型理论分析

PVA-ECC高温冷却后力学特性与微观损伤机理

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哈尔滨工业大学学报 2024年第9期56卷 140-149页

作者：武芳文何岚清段钧淇王广倩刘来君杨飞长安大学公路学院西安710064 长安大学建筑工程学院西安710061

为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗... 详细信息

为研究工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)高温后的力学性能和微观特征,对ECC进行了高温后材料力学性能试验和微观特征观测。对常温(25℃)、200℃、300℃、400℃及500℃自然冷却和喷水冷却后的ECC试件开展了抗压和抗折性能试验,并结合扫描电镜分析了ECC微观结构损伤特征以及探究了ECC高温后损伤机理。实验结果表明:高温后ECC表面未发生剥落,500℃以内未见爆裂现象,随着温度升高,纤维由混凝土表面逐渐向内部熔化,且失水增多,最大烧失率13.9%;力学性能方面,ECC自然冷却后抗压强度随温度升高呈现先降低后升高再降低的现象,而喷水冷却后抗压强度随温度的升高单调降低,且强度降低显著;高温后抗折强度随温度升高逐步下降,自然冷却降低幅度较喷水冷却显著;结合微观结构变化,ECC经历高温时,纤维部分熔化导致纤维与基体的黏结性能减弱;随着温度升高水化产物之间逐渐呈现独立存在的分散体,但喷水冷却后未水化颗粒二次水化现象明显,使ECC抗折强度较自然冷却提升17%。ECC具有良好的热稳定性,且冷却方式影响ECC材料的表观特性、力学性能和微观特征。

关键词：桥梁工程力学特性高温试验 ECC 微观结构冷却方式

移动荷载作用下悬浮隧道管体TMD减振分析及优化布置

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振动与冲击 2024年第1期43卷 165-171页

作者：杨赢金利成项贻强何余良绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 浙江大学建筑工程学院杭州310058

为减小悬浮隧道管体在移动荷载作用下的动力响应,采用TMD作为振动控制措施并对减振效果进行了分析。将悬浮隧道管体简化为弹性地基梁,采用移动简谐力模拟汽车荷载,通过Morison方程计算管体振动过程中的流体附加惯性效应和阻尼效应,推导... 详细信息

为减小悬浮隧道管体在移动荷载作用下的动力响应,采用TMD作为振动控制措施并对减振效果进行了分析。将悬浮隧道管体简化为弹性地基梁,采用移动简谐力模拟汽车荷载,通过Morison方程计算管体振动过程中的流体附加惯性效应和阻尼效应,推导建立了移动荷载作用下管体-TMD系统振动控制方程组。采用Newmark-β法进行数值求解,分析了TMD对悬浮隧道管体的减振效果。针对悬浮隧道管体振动特征,提出采用分布式TMD的布置形式,并对移动速度、TMD阻尼比的影响进行了讨论。结论表明:TMD对移动简谐荷载作用下的悬浮隧道管体具有显著减振效果,最大位移减振率在50%以上。由于多阶模态参与振动,单一TMD的有效减振范围有限。在保持总质量不变的情况下,采用分布式TMD可以获得较好的整体减振效果。提高TMD质量比和降低移动荷载速度有助于提高TMD的减振效果。增大阻尼比会减弱TMD的效果,应综合考虑减振效果和工作空间的要求确定。

关键词：悬浮隧道(SFT) 移动荷载调谐质量阻尼器(TMD) 动力响应减振

陶瓷透水路面砖渗透系数与孔隙特征的定量关系模型

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建筑材料学报 2024年第2期27卷 174-180页

作者：王仪良谭建平李薇任文渊袁克阔西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 西京学院土木工程学院陕西西安710123

利用X射线计算机断层成像及图像三维重构技术获取了陶瓷透水路面砖的孔隙特征参数与渗透系数.基于沿程水头损失及局部水头损失影响因素,选取合适孔隙特征参数,并利用量纲分析法建立了渗透系数与孔隙特征参数的定量关系模型.结果表明:通... 详细信息

利用X射线计算机断层成像及图像三维重构技术获取了陶瓷透水路面砖的孔隙特征参数与渗透系数.基于沿程水头损失及局部水头损失影响因素,选取合适孔隙特征参数,并利用量纲分析法建立了渗透系数与孔隙特征参数的定量关系模型.结果表明:通过统计学检验方法对建立的定量关系模型进行检验,发现所建立模型是合理可靠的;渗透系数受有效孔隙迂曲度、有效孔隙半径均值的影响最大,受有效孔隙比表面积、有效孔隙等效喉道半径及有效孔隙等效喉道长度的影响较小.

关键词：海绵城市陶瓷透水路面砖渗透系数孔隙结构

沸腾传热数值模拟方法及多管耦合应用特性研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 130-138页

作者：张振国谭思超李小畅刘思超冯艺黄玉健田瑞峰哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

针对直流蒸汽发生器(OTSG)中全流型沸腾传热及一、二次侧耦合换热等复杂物理现象,计算流体动力学(CFD)数值分析普遍面临计算难度大、计算效率低及不确定性大等问题。基于欧拉两流体多相流模型与临界热流密度(CHF)壁面沸腾模型,建立了管... 详细信息

针对直流蒸汽发生器(OTSG)中全流型沸腾传热及一、二次侧耦合换热等复杂物理现象,计算流体动力学(CFD)数值分析普遍面临计算难度大、计算效率低及不确定性大等问题。基于欧拉两流体多相流模型与临界热流密度(CHF)壁面沸腾模型,建立了管内全流型流动沸腾传热数值分析模型,并验证了模型的有效性。基于所验证的模型,开展了数值模型在多管耦合传热下的应用特性研究,明确了该数值模拟方法在多管耦合下的可靠性,并对温度与相分布计算结果对相间作用力模型的敏感性进行了数值分析。研究结果表明:基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型,能够较准确地预测管内水介质由过冷到过热的全流型流动沸腾传热过程,计算的“干涸”点位置及壁面峰值温度与实验值符合较好,最大误差小于10%;基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型的数值方法对多管耦合工况有较好的适用性,计算的二次侧温度与实验结果吻合良好;两相间曳力对壁面温度及空泡份额的计算结果有较明显的影响,但非曳力对壁面温度的影响较小,因此对于大规模工程应用计算,可在分析中不考虑部分相间非曳力的影响。本文研究结果可为OSTG的三维精细化数值分析的模型选择提供有益参考。

关键词：直流蒸汽发生器(OSTG) 欧拉两流体多相流模型流动沸腾耦合换热数值模拟

基于近场动力学的岩石水力压裂数值模拟及裂隙网络定量分析

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岩土力学 2024年第2期45卷 612-622页

作者：华涛申林方王志良李泽徐则民昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

基于常规态型近场动力学方法实现了岩石裂隙扩展演化,采用实时追踪新生裂隙面并施加表面压力的方法来模拟压裂液与裂隙表面的相互作用,建立了岩石水力压裂的数值计算模型。根据数字图像处理技术将Zhang-Suen细化算法应用于水力裂隙网络... 详细信息

基于常规态型近场动力学方法实现了岩石裂隙扩展演化,采用实时追踪新生裂隙面并施加表面压力的方法来模拟压裂液与裂隙表面的相互作用,建立了岩石水力压裂的数值计算模型。根据数字图像处理技术将Zhang-Suen细化算法应用于水力裂隙网络的骨架提取,并采用统计方法计算裂隙网络形态参数,提出了水力裂隙网络量化计算方法。最后考虑加载速率、地应力条件及弹性模量等因素影响,研究了水力裂隙扩展过程及裂隙网络形态参数的演化。研究结果表明:当加载速率较小时,主裂隙朝着较大地应力的方向扩展,裂隙分支并不明显;增加加载速率会增大裂隙均宽和裂隙密度,能够促进裂隙的张开程度及裂隙数量,增强裂隙网络的复杂程度并提高其渗透能力。当水平向地应力和竖向地应力相同时,主裂隙呈十字交叉分布;随着竖向地应力的增大,水平裂隙受到抑制作用,主裂隙沿着竖向扩展,而裂隙总长和裂隙密度则呈增加的趋势。岩体弹性模量的增加会减少细小裂隙分支的扩展,使裂隙网络形态趋于简单化。

关键词：岩石水力压裂近场动力学裂隙扩展数值模拟

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磁性复合材料活化过硫酸盐去除水中双酚A

中国环境科学 2024年第2期44卷 832-840页

作者：周宇辉林洋仟王御豪杨盈徐西蒙昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

将Fe_(3)O_(4)负载于具有二维层状结构的MXene,形成磁性三明治复合材料Fe_(3)O_(4)@MXene,活化过硫酸盐(PMS)去除水中的双酚A(BPA).探讨了PMS投加量、Fe_(3)O_(4)@MXene投加量、溶液初始pH值、BPA初始溶液浓度对BPA降解的影响.结果表明,... 详细信息

将Fe_(3)O_(4)负载于具有二维层状结构的MXene,形成磁性三明治复合材料Fe_(3)O_(4)@MXene,活化过硫酸盐(PMS)去除水中的双酚A(BPA).探讨了PMS投加量、Fe_(3)O_(4)@MXene投加量、溶液初始pH值、BPA初始溶液浓度对BPA降解的影响.结果表明,BPA的降解符合准一级反应动力学.在25℃,BPA浓度25mg/L,Fe_(3)O_(4)@MXene投加量0.3g/L,PMS投加量3.3mmol/L,pH=6.0的条件下,反应90min后,BPA的降解率达97.4%.自由基淬灭实验及EPR实验证实,羟基自由基和硫酸根自由基是降解BPA的主导活性氧物种,此外单线氧也参与了降解.经由MXene负载的Fe_(3)O_(4)颗粒大小分布均匀,活性及稳定性均显著提高,MXene表面的Ti原子加速了Fe(II)/Fe(III)循环,从而加速了PMS活化.因此,Fe_(3)O_(4)@MXene可作为理想的过硫酸盐高级氧化过程的非均相催化剂.

关键词： Fe_(3)O_(4)@MXene复合物高级氧化双酚A 非均相体系