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钢-UHPC轻型组合结构短栓钉抗剪性能试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 42-52页

作者：邓宗才黄松薛会青北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市政工程研究院北京100037

通过6个钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轻型组合结构短栓钉推出试验,对其抗剪承载力、破坏形态、栓钉应变及荷载-滑移曲线进行了研究,探讨了栓钉直径、长度、数量以及界面黏结对短栓钉抗剪性能的影响规律.结... 详细信息

通过6个钢-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轻型组合结构短栓钉推出试验,对其抗剪承载力、破坏形态、栓钉应变及荷载-滑移曲线进行了研究,探讨了栓钉直径、长度、数量以及界面黏结对短栓钉抗剪性能的影响规律.结果表明:所有试件均为栓钉根部剪切破坏,UHPC板除栓钉根部沿承压方向部分UHPC压碎外,其余部分保持完好,UHPC可以抵抗栓钉传递的高压应力;栓钉根部截面屈服后应力强化阶段明显,栓钉发生剪切破坏时,栓钉根部上侧应变超过3500με;长径比为2.0的短栓钉在UHPC中也能发挥全部强度;所有试件的荷载-滑移曲线分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段,所有短栓钉的最大滑移量均小于4 mm,工程应用时应按照弹性剪力连接件进行设计;栓钉直径对栓钉抗剪性能提高最显著,直径16 mm的栓钉比直径13 mm的栓钉的抗剪承载力和极限滑移分别提高了46.4%和11%,弹性刚度和塑性刚度分别提高了35.8%和59.1%,增加栓钉长度和界面黏结能有效提高栓钉的剪切刚度,长径比为3.0的栓钉比长径比为2.5的栓钉的弹性刚度提高了12.3%,界面有黏结试件比界面无黏结试件的弹性刚度提高了17.4%;相同间距内,合理增加更多栓钉有利于提高整体抗剪强度,但会降低延性变形能力.最后,结合实验数据和国内外UHPC中栓钉推出试验结果,建立了UHPC中栓钉荷载-滑移曲线和抗剪承载力预测表达式,计算值与试验值吻合良好.

关键词：超高性能混凝土短栓钉推出试验抗剪性能荷载-滑移曲线抗剪承载力

兼顾效率和公平的江苏省水污染物排放总量分配研究

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长江流域资源与环境 2024年第4期33卷 833-843页

作者：杨高升胡梦柳杨丰潞河海大学商学院江苏南京211100 河海大学工程管理研究所江苏南京211100

区域水污染物排放总量分配方案的确定是关系到区域间公平协调、经济高效发展的关键。为兼顾效率与公平,取效率最优解集中距理想公平方案最小的解为最终方案,构建排污总量分配模型,测算江苏省各地级市“十四五”COD排污总量分配方案。结... 详细信息

区域水污染物排放总量分配方案的确定是关系到区域间公平协调、经济高效发展的关键。为兼顾效率与公平,取效率最优解集中距理想公平方案最小的解为最终方案,构建排污总量分配模型,测算江苏省各地级市“十四五”COD排污总量分配方案。结果表明:(1)COD历史排放量较大的盐城、徐州分配到了江苏省14.2%、12.1%的排污比例,是历史公平、发展公平的体现,二者承担全省18.5%、10.8%的减排任务,应证了“谁污染谁治理”的公平原则;(2)经济水平较高、单位排污产出较高的无锡、常州等地区排污分配量最终方案>公平方案,符合效率优先的要求。基于此,以COD排放削减率和人均GDP为依据将江苏省地级市划分为四类,分类探讨论可持续发展道路。

关键词：水污染总量分配 FCAM模型效率与公平江苏省

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南大西洋至几内亚湾海浪的精细数值模拟研究

海洋工程 2024年

作者：邢添徐福敏郑金海河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室河海大学港口海岸与近海工程学院上海核工程研究设计院有限公司河海大学水科学研究院

几内亚湾海域沿岸频繁遭受海浪袭击，研究南大西洋至几内亚湾海域海浪特征及传播特性对西非港口、航道及海岸工程建设意义重大。本研究首次对SWAN（Simulating Waves Nearshore）和WWIII（WAVEWATCH III）模型在模拟大尺度大西洋和小尺... 详细信息

几内亚湾海域沿岸频繁遭受海浪袭击，研究南大西洋至几内亚湾海域海浪特征及传播特性对西非港口、航道及海岸工程建设意义重大。本研究首次对SWAN（Simulating Waves Nearshore）和WWIII（WAVEWATCH III）模型在模拟大尺度大西洋和小尺度几内亚湾海域海浪的行为进行比较，发现WWIII-SWAN双层嵌套模型更适合大西洋至几内亚湾海域海浪模拟。基于该双层嵌套模型进行2021年7月1日—8月31日自大西洋至几内亚湾海域的海浪模拟，得到南大西洋典型海浪时刻海浪有效波高分布和峰周期分布。研究表明咆哮西风带高强度海浪沿西南方向传播至包括几内亚湾的西非沿岸，有效波高从10 m以上减少到4 m以内，峰周期自西南向东北方向呈明显分层且逐渐增加。南大西洋至几内亚湾的海浪二维谱能量分布也表明南大西洋海浪自西南向东北传播过程中涌浪占据主导，西非沿岸尤其是几内亚湾大部分时间处于12～14 s以上长周期涌浪作用中。

关键词：南大西洋几内亚湾 SWAN模型 WWIII模型 WWIII-SWAN双层嵌套模型海浪涌浪

排水桩-网复合地基处置可液化路堤地基的振动台试验研究

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岩土力学 2024年第S1期45卷 178-186页

作者：杨耀辉辛公锋陈育民李召峰山东高速集团有限公司创新研究院河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室河海大学土木与交通学院山东大学齐鲁交通学院

排水刚性桩融合了刚性桩基础承载力高和具有排水性能的双重优点。为研究排水刚性桩处置可液化路堤地基的抗液化作用效果，采用7#硅砂作为路堤地基模型材料，3×5群桩布置形式，在水平向和竖直向施加双向动力荷载，对排水桩-网复合地基... 详细信息

排水刚性桩融合了刚性桩基础承载力高和具有排水性能的双重优点。为研究排水刚性桩处置可液化路堤地基的抗液化作用效果，采用7#硅砂作为路堤地基模型材料，3×5群桩布置形式，在水平向和竖直向施加双向动力荷载，对排水桩-网复合地基和普通桩-网复合地基处理可液化路堤地基开展了振动台模型试验研究。从超孔隙水压力、加速度、沉降等动力响应对排水桩-网复合地基的抗液化作用效果进行了分析。试验结果表明：排水桩-网复合地基的处置效果明显优于普通桩-网复合地基的加固效果。排水桩工况超孔压比峰值最大值为0.79，最小值为0.61，普通桩工况超孔压比峰值均达到1.0，处于完全液化状态。排水桩工况水平向峰值加速度放大系数沿路堤模型底部至顶部呈现明显的放大效应，峰值加速度放大系数最大值为1.60。普通桩工况峰值加速度放大系数呈现一定的液化地基减震效应，峰值加速度放大系数最大值为1.07。排水桩工况沉降平均值为11.4 mm。普通桩工况沉降平均值为25.7 mm，排水桩工况最终沉降量平均值较普通桩工况减小55.6%。排水桩能够有效加快超孔隙水压力的消散，减小路堤沉降量，是一种处置可液化地基的有效措施。

关键词：排水刚性桩桩-网复合地基可液化地基振动台试验超孔隙水压力竖向沉降

基于半监督小样本学习的北京市臭氧空间分布模式分类研究

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 725-735页

作者：孙津河海大学地球科学与工程学院南京211100 河海大学江苏省水资源环境遥感监测评估工程研究中心南京211100

研究城市臭氧空间分布模式有助于分析污染成因,也能够为污染防治提供科学依据。但过去多基于站点数据分析浓度平均分布的概括性特征,对全域浓度分布平面的描述有限,也很少进行分类研究,无法更全面地看待污染分布的多种模式及其时间变化... 详细信息

研究城市臭氧空间分布模式有助于分析污染成因,也能够为污染防治提供科学依据。但过去多基于站点数据分析浓度平均分布的概括性特征,对全域浓度分布平面的描述有限,也很少进行分类研究,无法更全面地看待污染分布的多种模式及其时间变化。本研究利用由卫星数据建模估计的臭氧日最大8 h滑动均值分布数据,针对臭氧空间分布模式标签化的难度提出一种面向小样本的半监督学习方法,以北京市为例进行分类实验。实验发现:(1) 2020年数据经预处理后以40个训练样本对249个测试样本进行分类,总体分类精度达81.12%,kappa系数达0.741 6,说明在小样本条件下半监督方法取得了较好的分类效果;(2)分类得到的8种模式中,“(东)南高(西)北低或东高西低”的模式1、“(西)北高(东)南低”的模式2以及“中心低”的模式6为主要模式,分别在暖季(3—10月)、冷季(11—次年2月)和冷暖季过渡期占据主导,这一时间规律反映出区域传输和光化学反应的季节性影响;(3)将2020年的训练样本迁移至2019年进行分类,在取得较高精度的同时也对上述规律进行了验证。以上结果表明,本研究提出的空间分布模式分类方法能够为全面确定高污染的防治区域以及分类研究不同污染事件的成因提供支持。

关键词：臭氧空间格局半监督分类图像分类小样本学习样本迁移季节性北京

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基于SBFEM的剪切型裂纹动态开裂模拟

力学学报 2024年第9期56卷 2625-2634页

作者：江守燕高嘉林安邦杜成斌河海大学工程力学系南京211100

剪切型断裂是岩土工程中常见的破坏模式,了解剪切破坏机理并准确预测剪切型裂纹的萌生、扩展过程对保障工程结构的安全性与稳定性具有重要意义.文章建立了基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element methods,SBFEM)和非局部... 详细信息

剪切型断裂是岩土工程中常见的破坏模式,了解剪切破坏机理并准确预测剪切型裂纹的萌生、扩展过程对保障工程结构的安全性与稳定性具有重要意义.文章建立了基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element methods,SBFEM)和非局部宏-微观损伤模型的剪切型裂纹动态开裂模拟方法,定义了基于偏应变概念的物质点对的正伸长量,可作为预测剪切型裂纹扩展行为的动态开裂准则,一点的损伤定义为该点影响域范围内连接的物质键损伤的加权平均值,而物质键的损伤则与基于偏应变概念的物质点对的正伸长量相关联,并引入能量退化函数建立结构域几何拓扑损伤与能量损失之间的关系,将拓扑损伤与应力应变联系起来,通过能量退化函数修正了SBFEM的刚度系数矩阵,得到了子域在损伤状态下的刚度矩阵,推导了考虑结构损伤的SBFEM动力控制方程,采用Newmark隐式算法对控制方程进行时间离散.最后,通过3个典型算例验证了建议的模型可较好地模拟剪切型断裂问题,能够很好地捕捉剪切型裂纹的扩展路径,并得到较为准确的载荷-位移曲线.

关键词：比例边界有限元法非局部宏-微观损伤模型剪切型开裂四叉树网格偏应变

索风营水电站Dr2岩质边坡渐进破坏全过程数值模拟

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工程科学与技术 2024年

作者：毛佳王舒鹤邵琳玉赵兰浩周秋景河海大学水利水电学院河海大学水利部水循环与水动力系统重点实验室中国水利水电科学研究院水利部水工程建设与安全重点实验室

将有限单元法（FEM）和可变形圆化多边形离散单元法（DSDEM）相耦合，提出了模拟滑坡运动过程的FEM-DSDEM数值模拟方法。该方法用有限单元法模拟基岩，用可变形圆化多边形离散单元法模拟滑坡体，引入虚拟裂缝模型和Mohr-Coulomb准则模... 详细信息

将有限单元法（FEM）和可变形圆化多边形离散单元法（DSDEM）相耦合，提出了模拟滑坡运动过程的FEM-DSDEM数值模拟方法。该方法用有限单元法模拟基岩，用可变形圆化多边形离散单元法模拟滑坡体，引入虚拟裂缝模型和Mohr-Coulomb准则模拟滑坡体的破碎与剪切破坏等连续到非连续状态的转化，在截断边界上施加粘弹性人工边界，实现地震作用下滑坡体连续-非连续渐进演化过程的数值模拟。利用巴西圆盘试验和四点弯曲梁冲击试验验证了FEM-DSDEM数值模拟方法反映材料连续-非连续演化过程的可行性和准确性。开展了索风营水电站Dr2岩质边坡渐进破坏全过程数值模拟，研究了座滑破坏、局部崩塌破坏和滑移破坏3种不同破坏模式下的滑坡体的动力特性和堆积体空间分布特征。结果表明：Dr2岩质边坡失稳时，滑动模式均沿滑裂面产生滑动破坏，局部发生崩塌破坏；滑坡失稳运动的时间短、速度快、对河床对岸的山体冲击力强；失稳破坏后形成的堆积物会冲击河道，破坏和淤堵进水口。研究成果可为同类岩质边坡渐进破坏全过程的研究提供数值模拟方案。

关键词：离散单元法有限单元法连续-非连续粘弹性人工边界岩质边坡

基于DQN算法的水电站站内负荷优化分配研究

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水利学报 2024年

作者：谭乔凤宋嘉伟闻昕曾宇轩王浩河海大学水利水电学院河海大学水安全与水科学协同创新中心中国水利水电科学研究院

水电站负荷分配是自动发电控制体系的基础,既往方法难以适应新时期水电站大容量、多机组、复杂振动区的特性,以及流域复杂多样的多目标调控要求。本文分析电站不同运行时期的综合利用要求,构建了兼顾水利-电力需求的站内负荷分配模型,... 详细信息

水电站负荷分配是自动发电控制体系的基础,既往方法难以适应新时期水电站大容量、多机组、复杂振动区的特性,以及流域复杂多样的多目标调控要求。本文分析电站不同运行时期的综合利用要求,构建了兼顾水利-电力需求的站内负荷分配模型,研发了基于深度Q网络（DQN）的高效求解算法,可在完成电网负荷指令的前提下,灵活满足不同时期和工况下各类流量、水位的调控目标。以大渡河枕头坝水电站为例,枯水期代表月内发电耗水量减少0.14%,实现节水增发,提高了电站运行经济性;汛期代表月内水位变幅的方差减小0.876 m2,有效平抑了高强度调峰调频下电站水位大幅波动,保证电站运行的安全性。同时,计算精度从既往静态负荷分配表的3～5 MW提升至1 MW,计算效率提高88.2～106.4倍,可为新时期复杂水电系统调度运行提供技术支撑。

关键词：负荷分配强化学习经济运行水利-电力调控高效决策

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静压桩的桩侧土压力分布规律数值分析

岩土力学 2024年第6期45卷 1863-1872页

作者：马登辉韩迅蔡正银关云飞南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

静压桩的贯入挤土效应导致桩侧土压力升高,探究桩贯入挤土导致的桩侧土压力变化对建立合理的桩贯入阻力计算方法具有积极的意义。因此,采用大变形数值模拟方法和南水本构模型对桩在砂土中的贯入过程进行了分析,探究了桩侧土压力系数K的... 详细信息

静压桩的贯入挤土效应导致桩侧土压力升高,探究桩贯入挤土导致的桩侧土压力变化对建立合理的桩贯入阻力计算方法具有积极的意义。因此,采用大变形数值模拟方法和南水本构模型对桩在砂土中的贯入过程进行了分析,探究了桩侧土压力系数K的变化规律。结果表明:桩贯入过程中土体受力可划分为加载、卸载和应力稳定3个阶段,在桩端到达土体所在深度时土体的应力达到峰值,远离后土体发生应力卸载,最后趋于稳定;在深度方向的最大扰动范围为5D(D为桩直径),沿径向最大扰动范围为6D。桩贯入完成后的桩侧土压力沿深度方向近似表现为线性分布,在桩端处出现极值。桩径的变化对土压力的影响不显著,不同直径的桩侧壁土压力接近。随着界面摩擦系数的增加,桩侧土压力逐渐增大。基于数值分析结果提出了考虑桩−土界面摩擦系数的桩侧土压力计算方法。

关键词：砂土挤土效应土压力系数大变形数值模拟