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基于数值模拟的平原河网水质改善精准化引水方案研究

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水电能源科学 2024年

作者：张开鑫吴德安李玉明陈祥舟程弘宇河海大学港口海岸与近海工程学院中国电建集团市政规划设计研究院有限公司中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

为探究引水工程对杭嘉湖平原河网城镇化地区的水质改善效果,以海宁市洛塘河圩区平原河网水系为例,针对平原河网水系流通性差与河流污染状况,通过MIKE 11建立了洛塘河圩区河网水系的水动力水质耦合模型,提出并模拟不同引水方案,分析研究... 详细信息

为探究引水工程对杭嘉湖平原河网城镇化地区的水质改善效果,以海宁市洛塘河圩区平原河网水系为例,针对平原河网水系流通性差与河流污染状况,通过MIKE 11建立了洛塘河圩区河网水系的水动力水质耦合模型,提出并模拟不同引水方案,分析研究其影响机理,对不同方案的引水作用过程及其效果进行综合分析和比较。结果表明,合理选择引水地点和增加引水量对圩区水质改善作用明显,但相同情况下对初始浓度高的月份改善作用较弱;采用引水启停调度方案,短时间高流量间歇性引水,可更经济科学地使河网水质达到设计目标标准。研究结果可为平原河网区域水系综合整治提供参考依据。

关键词：平原河网水质改善数值模拟引水工程优化方案

基于图神经网络的海上风电场集电线路故障区段定位方法

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电力系统及其自动化学报 2024年

作者：白通王慧芳杨林刚高玉青何瑶璐浙江大学电气工程学院中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

海上风电场中由于风机或线路的投退会引起集电线路拓扑变化，现有基于人工智能算法的集电线路故障区段定位方法，在拓扑变化后定位性能会下降。为此本文基于图采样聚合算法构建海上风电场集电线路故障区段定位模型，把线路区段映射为边... 详细信息

海上风电场中由于风机或线路的投退会引起集电线路拓扑变化，现有基于人工智能算法的集电线路故障区段定位方法，在拓扑变化后定位性能会下降。为此本文基于图采样聚合算法构建海上风电场集电线路故障区段定位模型，把线路区段映射为边图模型的节点，各区段故障前、后电流的有效值作为节点特征，将故障区段定位问题转化为图节点分类问题。仿真结果表明，所提定位方法充分挖掘了集电线路的拓扑结构特征和电流数值特征，定位准确率高，抗干扰能力强，且有效提高了定位模型对拓扑变化的适应能力。

关键词：故障区段定位海上风电场集电线路图表示学习拓扑变化

热解炭基载锰脱硝催化剂的制备及其低温脱硝性能

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化工进展 2024年

作者：李文涛傅国志黄婷吴瑞涵李凯马宗虎吴洋文陆强贾宝中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司华北电力大学新能源发电国家工程研究中心中国华电科工集团有限公司

以核桃壳为原料，基于热解和炭化两种制炭方法，耦合KOH活化和锰负载改性制备了炭基载锰低温脱硝催化剂，利用物理吸附等表征方法，并结合实验室催化脱硝反应装置，研究了制炭方法、活化温度等对催化剂理化特性及其脱硝性能的影响。结... 详细信息

以核桃壳为原料，基于热解和炭化两种制炭方法，耦合KOH活化和锰负载改性制备了炭基载锰低温脱硝催化剂，利用物理吸附等表征方法，并结合实验室催化脱硝反应装置，研究了制炭方法、活化温度等对催化剂理化特性及其脱硝性能的影响。结果表明，与炭化炭基载锰脱硝催化剂相比，热解炭制得的炭基载锰脱硝催化剂具有较大的比表面积、发达的孔隙结构和较高的Mn4+含量，低温脱硝性能显著。当空速为20000h-1、脱硝温度为120℃时，热解炭基载锰催化剂脱硝效率和N2选择性可分别高达到87.2%和98.1%，且连续反应10h后，脱硝效率仍能保持85.1%。在脱硝温度为180℃时，热解炭基载锰催化剂脱硝效率提升至95.1%，远高于炭化炭基载锰脱硝催化剂的86.4%。而活化温度过高或过低时均不利于热解炭基载锰催化剂脱硝性能的提升。当活化温度为700℃和900℃时，热解炭基载锰脱硝催化剂在180℃时的脱硝效率仅为80.5%和87.9%。本研究为热解炭的高值利用提供了新的方法，并实现了NOx的高效脱除，对“双碳”目标实现和环境保护具有重要意义。

关键词：热解炭 MnO 选择性催化还原低温脱硝

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空间刚架铁路桥梁结构设计研究

铁道技术标准（中英文） 2024年第7期6卷 57-62页

作者：李伟超赵会东周维施威邓江涛蒋霏中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院天津300308 中国国家铁路集团有限公司工程设计鉴定中心北京100844

空间刚架结构作为一种新型的铁路桥梁结构形式,其受力性能缺少针对性研究。通过计算分析其变形指标、受力特性及工程造价等内容,对空间刚架铁路桥梁的结构形式、主要构件尺寸进行比选研究,确定主要结构构造:空间刚架单元纵向总长100 m左... 详细信息

空间刚架结构作为一种新型的铁路桥梁结构形式,其受力性能缺少针对性研究。通过计算分析其变形指标、受力特性及工程造价等内容,对空间刚架铁路桥梁的结构形式、主要构件尺寸进行比选研究,确定主要结构构造:空间刚架单元纵向总长100 m左右,纵、横向典型跨度分别为20.0、13.0 m,桥面采用纵横梁结构体系。动力仿真分析结果表明,结构各项计算指标均满足要求,但在高速铁路中推广应用值得进一步研究。推荐采用桩底注浆法和“跳仓法”以减小基础差异沉及收缩徐变等不利因素对结构的影响。

关键词：铁路桥梁双层车场空间刚架结构设计

超大型地下结构系统地震响应高性能弹塑性流固耦合分析

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土木工程学报 2024年第6期57卷 190-199页

作者：余嘉轲王荣鑫王睿张建民孙俊岭王永成清华大学北京100084 中国铁路设计集团有限公司天津300142

随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开... 详细信息

随着城市地下空间开发进行加快,地下结构的抗震安全问题日益受到重视。为了研究饱和土层,尤其是可液化场地中超大型地下结构的地震响应,必须解决高性能计算、弹塑性本构模型、流固耦合等关键问题。该文基于高性能数值仿真平台GEOSX,开发一套高性能弹塑性流固耦合分析方法。以北京城市副中心站综合交通枢纽为例,采用砂土液化大变形模型进行动力弹塑性流固耦合分析,计算规模超千万自由度。计算结果表明,所开发的分析方法具有较高的并行计算效率,可以实现可液化场地地下结构系统的大规模高效弹塑性流固耦合模拟。对于这一主要处于饱和砂土地层中的超大型地下结构系统,在基本地震作用下,饱和砂土层的最大超静孔压比达到约0.5,产生较为明显的弱化;结构地震层间位移角和内力均满足规范要求,由于存在开洞等断面变化,结构响应三维效应明显;由于与地下结构相连的地上结构相对较小,地上结构对地下结构地震响应影响有限。

关键词：地下结构可液化场地动力分析高性能计算流固耦合弹塑性模型

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高速地铁隧道洞口及风井对压力波的影响研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 90-95,101页

作者：那艳玲牟野叶天震卜永和江崇旭中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津大学天津300350

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓... 详细信息

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓冲结构工况对地铁隧道的空气动力学效应的影响。研究结论:(1)中间风井位置的不合理设置会导致膨胀波叠加使车厢内压力梯度不满足要求,可根据列车长度、列车运行速度等因素计算出中间风井的合理位置;(2)隧道洞口采取断面扩大型和喇叭型缓冲结构分别能使车厢表面压力梯度最大值下降29.3%和38.2%;(3)按照现行标准中人体舒适性的考核指标进行评价,140 km/h高速磁浮列车系统隧道口缓冲结构缓压段的长度设置为2倍的隧道断面水力直径更合理;(4)本文研究可以为优化高速地铁列车驶入隧道洞口时的气动效应问题提供参考。

关键词：高速地铁列车空气动力学压力波风井位置缓冲结构

UHPC石墙嵌缝加固的福建典型石结构抗震性能模拟与分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 824-838页

作者：施微丹施建日林环周耿丽林婷婷吴应雄王昊福建船政交通职业学院土木工程学院福建福州350007 福建省建筑设计研究院有限公司福建福州350025 中国建筑第四工程局有限公司广东广州510630 福建省建筑科学研究院有限责任公司福建福州350100 福州大学土木工程学院福建福州350108 福建中咨规划设计研究集团有限公司福建漳州363005

福建沿海地区石结构民宅保有量大,石结构抗震性能较差.石墙是石结构主要的承重及抗侧力构件,超高性能混凝土(UHPC)嵌缝加固石墙可提高石结构的抗震性能.为探究石墙经过UHPC嵌缝加固后石结构的整体抗震性能,采用LS-DYNA有限元软件分别建... 详细信息

福建沿海地区石结构民宅保有量大,石结构抗震性能较差.石墙是石结构主要的承重及抗侧力构件,超高性能混凝土(UHPC)嵌缝加固石墙可提高石结构的抗震性能.为探究石墙经过UHPC嵌缝加固后石结构的整体抗震性能,采用LS-DYNA有限元软件分别建立了未加固石墙和UHPC嵌缝加固石墙的两种石结构模型,研究石结构地震破坏全过程,分析结构地震响应、破坏机制和抗震性能.研究结果表明:石结构在地震作用下呈现“竖向倒塌”的破坏模式.在PGA为55gal和110gal的工况下,未加固结构的损伤状态为轻微破坏和整体坍塌;加固后结构的损伤状态分别为基本完好和中等破坏.相比未加固结构,加固后的石结构基本周期略有降低,楼面峰值加速度降低了21.05%~25.26%;位移角减小了74.90%~94.50%,加固后石墙开裂得到有效抑制,结构损伤程度有所减小,加固效果明显.

关键词：石结构石墙抗震加固嵌缝加固 UHPC LS-DYNA 有限元模拟

基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法研究

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1378-1386页

作者：王芳李国英米占宽冯业林黄青富南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051

混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构,其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全,该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响,会对面板破坏范围作出不合理的判断,因此,提出... 详细信息

混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构,其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全,该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响,会对面板破坏范围作出不合理的判断,因此,提出了基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法,该方法通过确定混凝土强度调整系数及多轴强度应力水平指标评价面板应力安全。联合基于位移多点约束法的面板精细化计算方法及改进黏弹性方法全面考虑动位移和永久变形对面板动应力的影响,细致模拟地震过程中面板破坏发展过程。以强震区狭窄河谷上240 m级特高面板坝为例,对比分析了文中提出的多轴强度方法与当前单轴强度方法判断面板破坏范围的差异,结果表明:正常蓄水期,坝肩两侧面板位于“抗压强度削减区”、河床面板均位于“抗压强度增强区”,其中河床底部面板强度增加尤为明显,两种方法判断的面板受拉破坏区基本一致,但受压破坏区存在较大差异;遭遇地震情况下,多轴强度方法判断的面板受拉破坏区略小,而两种方法受压破坏区的位置和大小均存在显著差异。鉴于单轴强度方法无法考虑面板应力分布对其强度的影响,建议采用多轴强度准则指导特高面板坝混凝土面板设计和施工。

关键词：面板堆石坝强度准则动力分析安全评价精细模拟

考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 158-170页

作者：于群丁王萌肖源杰华文俊李文奇王小明中铁第四勘察设计院集团有限公司城市轨道与地下工程设计研究院湖北武汉430063 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410075

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,... 详细信息

大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确。针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响。研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道。优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水−力特性。研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考。

关键词：透水性基床级配振动压实 XCT扫描三维重构细观空隙