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基于ReaxFF MD模拟的生物质三组分共热解气相产物析出特性研究

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煤炭转化 2024年第3期47卷 13-26页

作者：徐思佳胡雨燕胡维杰张鹏飞同济大学机械与能源工程学院上海200092 上海多源固废协同处理和能源化工程技术研究中心上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来,生物热解技术是研究热点之一,从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)分析和微型热解实验,研究了生物质三... 详细信息

生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来,生物热解技术是研究热点之一,从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)分析和微型热解实验,研究了生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的共热解行为和气相产物析出特性。结果表明:ReaxFF MD模拟得到的三组分单独热解及共热解过程的热失重特性与TG实验结果基本吻合;基于一级反应动力学模型,共热解的活化能实际值比线性叠加的理论值降低约14.67%,表明共热解对化学键的断裂具有正向协同效应;在三组分共热解过程中,低温下析出气体主要为水蒸气(H_(2)O)、二氧化碳(CO_(2))、甲酸乙酯(C_(3)H_(6)O_(2))和呋喃(C_(4)H_(4)O),来自纤维素和半纤维素的热解,而在高温下,主要析出气体变为甲烷(CH_(4))、一氧化碳(CO)和氢气(H_(2)),源自木质素热解;纤维素和半纤维素单独热解时,无机气体按产率由大到小排序为:H_(2)O,CO_(2),CO,H_(2),对于木质素热解,无机气体按产率排序则变为:H_(2)O,CO,CO_(2),H_(2),三组分共热解时无机气体产率排序与纤维素和半纤维素热解时无机气体产率排序一致;纤维素和半纤维素可分别促进木质素热解产生CH_(4),三组分共热解则促进乙酸(C_(2)H_(4)O_(2))裂解和甲醛(CH_(2)O)生成。

关键词： ReaxFF 生物质共热解协同效应动力学

时空行为视角下道路拥堵机制与策略研究——以上海翔殷路隧道为例

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城市规划 2024年第8期48卷 55-66页

作者：胡杨王德任熙元陈子浩张扬帆同济大学建筑与城市规划学院上海同济城市规划设计研究院有限公司数字规划技术研究中心纽约大学坦登工程学院

城市道路拥堵是时间与空间交织形成的复杂问题。在城市空间格局基本定型的背景下,从往往被忽视的时间维度切入,有望提升城市运行效率并促进可持续发展。以上海翔殷路隧道为例,利用手机信令数据,从时空行为视角深入剖析道路拥堵的形成机... 详细信息

城市道路拥堵是时间与空间交织形成的复杂问题。在城市空间格局基本定型的背景下,从往往被忽视的时间维度切入,有望提升城市运行效率并促进可持续发展。以上海翔殷路隧道为例,利用手机信令数据,从时空行为视角深入剖析道路拥堵的形成机制,并提出“因时因地”的缓堵策略。研究发现,人群活动产生的交通流在局部路段存在复杂的时空叠加和时空转换关系。多组不同出发地和目的地的交通流,经过时间和空间等效转换后发生流量叠加,且叠加后的总流量超过道路承载能力,从而形成拥堵高峰。针对这一问题,根据不同人群出行模式的时空特征,提出刚性错峰和弹性引导等差异化策略,通过多情景设定评估不同策略的优化潜力,为缓堵政策制定提供多情景参考。基于时空行为特征的分析方法和策略思路不仅为道路拥堵治理提供借鉴,也可推广应用于理解和解决城市中的其他复杂问题,为城市精细化管理和可持续发展提供新的思路。

关键词：时空行为交通拥堵时空叠加时空转换

基于振动台试验的加筋土柔性桥台抗震设计参数取值方法对比分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 375-387页

作者：罗敏敏徐超梁程沈盼盼陈赟浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310028 同济大学地下建筑与工程系上海200092 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 上海勘测设计研究院有限公司上海200434

目前土工合成材料加筋土柔性桥台(GRS桥台)在静力荷载作用下的设计、施工已有标准化的技术指南,但对于GRS桥台的抗震设计方法,只有一些原则性和框架性的建议,没有具体参数的取值方法,需要进一步完善。首先对国内、外相关规范或标准中关... 详细信息

目前土工合成材料加筋土柔性桥台(GRS桥台)在静力荷载作用下的设计、施工已有标准化的技术指南,但对于GRS桥台的抗震设计方法,只有一些原则性和框架性的建议,没有具体参数的取值方法,需要进一步完善。首先对国内、外相关规范或标准中关于加筋土挡墙抗震设计参数取值的方法进行列表汇总与比较,定性地分析其异同。在此基础上,结合1g重力场下的振动台缩尺模型试验监测数据,通过试验实测值与规范取值的对比,检验现有加筋土挡墙抗震设计参数取值方法对GRS桥台的适用性,并提出相关建议。研究结果表明:GRS桥台产生较大变形的临界加速度至少为0.6g,大于一般加筋土挡墙的0.3g~0.4g;在达到临界加速度(0.6g)之前,GRS桥台基本不受损伤且侧向变形增量不超过0.5%,因此建议GRS桥台的抗震设计按桥台侧向变形增量不超过0.5%进行控制。在此前提条件下,国外NCMA、FHWA和AASHTO规范对于水平地震系数的取值方法基本适用于GRS桥台,可用于GRS桥台整体外部稳定性的验算;对于GRS桥台面层顶部局部稳定性的验算,则需借鉴国内公路规范的理念,进一步研究提出更为合理的加速度放大系数取值方法。NCMA规范关于筋材轴力动力增量的取值方法适用于GRS桥台,且在设计上偏于安全;FHWA和AASHTO规范的方法则需修正后才能使用。

关键词：桥涵工程抗震设计土工合成材料加筋土桥台振动台试验

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上海黏性土水平基床比例系数m的反演取值及工程验证

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岩土工程学报 2024年

作者：顾晓强周赫宸何平张中杰徐中华王卫东同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室中冶赛迪上海工程技术有限公司上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海基坑工程环境安全控制工程技术研究中心华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院

水平基床比例系数m是弹性地基梁法计算基坑变形的最关键参数，然而既有规范提供的m取值范围大，且尚未合理反映土体力学特性和基坑尺寸的影响。本文讨论了现有不同规范中m值规定的差异和不足，指出比例系数m本质上是一个简化的工程土体... 详细信息

水平基床比例系数m是弹性地基梁法计算基坑变形的最关键参数，然而既有规范提供的m取值范围大，且尚未合理反映土体力学特性和基坑尺寸的影响。本文讨论了现有不同规范中m值规定的差异和不足，指出比例系数m本质上是一个简化的工程土体变形计算参数。对于基坑工程，m应当与土性参数、基坑开挖深度及宽度等相关。基于土体小应变硬化模型及合理的参数取值方法，通过数值计算获取了大量基坑算例的变形数据，再通过反分析建立了一套考虑土体参数（初始孔隙比）、基坑开挖深度及宽度的上海黏性土m值的实用取值方法。基于该取值方法，采用弹性地基梁法计算了上海地区25个实际基坑工程围护结构的变形。结果表明，基坑围护墙最大水平位移的计算值与实测值较为接近，平均误差为2.6%。本文方法解决了上海地区实际基坑工程中黏性土m值如何准确且快速取值的难题，也为其他地区建立类似取值方法提供了有益的借鉴。

关键词：基坑变形弹性地基梁法水平基床比例系数m 取值方法反演分析

悬索桥自适应锚碇基础土压力与变位离心模型试验

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中国公路学报 2024年第8期37卷 125-134页

作者：梁发云华建江铸炜卢永成戴建国同济大学土木工程学院上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

以上海黄浦江某越江大桥在方案研究中提出的自适应锚碇基础为背景，针对埋置于砂土地基中的自适应锚碇基础开展了离心机模型试验，分析了主缆拉力作用下锚碇的侧土压力分布及变位规律，探讨了偏心填土对锚碇稳定性和变位的影响。研究结... 详细信息

以上海黄浦江某越江大桥在方案研究中提出的自适应锚碇基础为背景，针对埋置于砂土地基中的自适应锚碇基础开展了离心机模型试验，分析了主缆拉力作用下锚碇的侧土压力分布及变位规律，探讨了偏心填土对锚碇稳定性和变位的影响。研究结果表明：锚碇在主缆拉力作用下呈现绕侧面趾部的旋转变位模式，靠近锚拉点一侧受主动土压力作用，远离锚拉点一侧受被动土压力作用，两侧的土压力差能够提供一定的水平抗力。锚碇基础承受主缆拉力作用时，其主要的变位模式为转动变位，刚性水平变位对锚碇整体变位的贡献较小；偏心填土显著减小了锚碇的水平变位，有利于提高锚碇抗倾覆稳定性与变位控制。研究结论对于自适应锚碇基础的理论分析和工程设计具有参考价值。

关键词：桥梁工程自适应锚碇离心模型试验土压力水平位移偏心填土

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分离式型钢混凝土柱抗震性能试验研究

建筑结构学报 2024年第3期45卷 123-135页

作者：赵航黄刚范峰包联进孙建运孙飞飞中建工程产业技术研究院有限公司北京101300 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001 同济大学土木工程学院上海200092 华东建筑设计研究院有限公司上海200011

实腹式型钢混凝土柱被广泛应用于超高层建筑的巨型柱构件中。由于截面巨大和吊装额度限制,实腹式型钢柱段内的多条现场焊缝对巨柱的整体性和延性造成不利影响。为解决这一问题,采用彼此独立的型钢替换实腹式型钢,增加起吊段的长度,从而... 详细信息

实腹式型钢混凝土柱被广泛应用于超高层建筑的巨型柱构件中。由于截面巨大和吊装额度限制,实腹式型钢柱段内的多条现场焊缝对巨柱的整体性和延性造成不利影响。为解决这一问题,采用彼此独立的型钢替换实腹式型钢,增加起吊段的长度,从而达到减少柱段内型钢焊缝的目的。为研究分离式型钢混凝土柱的抗震性能,对实腹式和分离式型钢混凝土柱试件进行拟静力加载,分析试件在轴力和弯矩共同作用下的承载能力、变形能力、耗能性能和刚度退化。试验结果显示:分离式型钢试件的最大水平剪力和极限变形能力与实腹式型钢试件基本相同,且具有良好的滞回耗能性能;分离式型钢试件在达到峰值剪力后抗侧刚度并未大幅衰减;在偏心率达到20%时,分离式型钢试件的截面应变分布基本满足平截面假定。

关键词：型钢混凝土柱分离式型钢拟静力试验抗震性能平截面假定

土工合成材料加筋土桥台极限承载力的离心载荷试验

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岩土力学 2024年第6期45卷 1643-1650页

作者：赵崇熙徐超王清明张胜李昊煜同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土工程与地下结构教育部重点实验室上海200092 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司安徽合肥230088

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以... 详细信息

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以及破坏模式的影响。试验结果表明,筋材强度对GRS桥台极限承载力影响显著,采用高强度筋材的GRS桥台在加载过程中始终保持稳定。采用低强度筋材的GRS桥台的极限承载力随承载区缩进距离增加而增大,但其增长趋势出现衰减;随承载区域宽度增加,极限承载力降低;现行的半经验半理论公式显著低估了GRS桥台的极限承载力。从试验中和模型拆除后观察,GRS桥台破坏面均从承压区域后缘开始发育,随后向面层方向倾斜向下延伸至约1/2桥台高度处终止;但承载区缩进距离和宽度会影响破坏面的形态和位置。现有方法不能准确地预测GRS桥台破坏面底部终点的位置以及在承载区域下方的形态。增大承载区缩进距离和宽度使得各层筋材应变峰值的位置向桥台内部移动。桥台临空面的存在使得筋材的应变集中于靠近临空面一侧。

关键词：土工合成材料加筋土 GRS桥台极限承载力离心试验破坏面

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基于遗传算法的斜拉桥基准模型参数修正方法

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 95-105页

作者：马海英邱媛夏烨赖明辉李清岭同济大学土木工程学院上海200092 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200092

健康监测对于斜拉桥结构全寿命的安全使用十分重要,而使用传感器采集斜拉桥数据进行健康监测存在盲区.结合Benchmark模型对桥梁结构进行监测,能够在给定状态下,比较和评价不同的健康监测方法标准,对桥梁的设计、运营以及管养等方面有重... 详细信息

健康监测对于斜拉桥结构全寿命的安全使用十分重要,而使用传感器采集斜拉桥数据进行健康监测存在盲区.结合Benchmark模型对桥梁结构进行监测,能够在给定状态下,比较和评价不同的健康监测方法标准,对桥梁的设计、运营以及管养等方面有重要意义.本文基于背景工程,提出用于斜拉桥结构健康监测的基准模型.首先,使用Matlab建立斜拉桥的鱼骨梁简化有限元模型,并建立斜拉桥的板壳单元精细模型,作为简化补充模型和模态矫正模型;其次,采用正交试验设计,对建模过程中的待修正参数进行斜拉桥动力特性参数的显著性分析;最后,基于遗传算法对模型参数进行修正,提出了动态自适应技术和并列选择的方法优化遗传算法结构,干涉遗传选择过程,并赋予初始种群更高的离散性,与调用GA函数的方法对模型进行修正进行比较,验证了改进后的遗传算法具有更高的计算效率,模态参数误差较小.

关键词：斜拉桥基准模型鱼骨梁模型板壳单元模型健康监测改进遗传算法

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基于ReaxFF的生物质三组分共热解气相产物析出特性研究

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煤炭转化 2024年

作者：徐思佳胡雨燕胡维杰张鹏飞上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司同济大学机械与能源工程学院上海多源固废协同处理和能源化工程技术研究中心(筹)

生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来，生物热解技术是研究热点之一，从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)和微型热解实验，研究生物质三组分... 详细信息

生物质能的有效利用是实现“双碳”战略目标的重要途径。近年来，生物热解技术是研究热点之一，从分子尺度上理解热解过程和产物析出特性具有重要意义。基于反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟结合热重(TG)和微型热解实验，研究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)的共热解行为和气相产物析出特性。结果表明：ReaxFF MD模拟得到的三组分单独热解及共热解过程的热失重特性与TG实验基本吻合；基于一级反应动力学模型，共热解的活化能实际值比线性叠加的理论值降低约14.67%，表明共热解对化学键的断裂具有正向协同效应；在三组分共热解过程中，低温下析出气体主要为水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲酸乙酯(C3H6O2)和呋喃(C4H4O)，来自纤维素和半纤维素的热解，而在高温下，主要析出气体变为甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)和氢气(H2)，源自木质素热解；纤维素和半纤维素单独热解时，无机气体产率排序为：H2O>CO2>CO>H2，对于木质素则变为:H2O>CO>CO2>H2，三组分共热解时无机气体产率排序与纤维素和半纤维素一致；纤维素和半纤维素可分别促进木质素热解产生CH4，三组分共热解则促进乙酸(C2H4O2)裂解和甲醛(CH2O)生成。

关键词： ReaxFF 生物质共热解协同效应动力学