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渤海海冰漂移及其动力影响因子数值模拟研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 39-50页

作者：卫婷婷拾兵中国海洋大学工程学院山东青岛266100

渤海作为中国重要的海上枢纽,每年冬季均会发生不同程度水位的海冰灾害,严重威胁区域经济健康发展。为研究渤海海域海冰的生长消融与动态分布过程,本文综合考虑潮流、风场、气温等影响因素,建立渤海海冰三维数学模型,对比分析潮流和风... 详细信息

渤海作为中国重要的海上枢纽,每年冬季均会发生不同程度水位的海冰灾害,严重威胁区域经济健康发展。为研究渤海海域海冰的生长消融与动态分布过程,本文综合考虑潮流、风场、气温等影响因素,建立渤海海冰三维数学模型,对比分析潮流和风场协同作用,不考虑海冰运动,仅风场作用以及仅潮流作用工况下渤海海冰的运动过程。模拟结果表明:潮流的不对称性会造成海冰漂移,仅潮流作用下的海冰漂移具有明显周期性;渤海三个海湾海冰面积在1月25日—3月3日、1月12日—2月20日与1月16日—2月13日呈现明显周期性变化,对应周期为16、17和18 d;三个海湾仅有风作用时与潮流和风协同作用时的海冰面积变化趋势一致;风对海冰分布有重要影响,海冰所受主要风会对其造成同向输送;渤海海域冬季盛行偏北风,促进渤海海冰从近岸向海漂移,当风向一定时,风速变化引起不同厚度海冰的面积变化及质心位置改变;随着风速增大的加剧,东北风向对辽东湾海冰漂移影响最大,西北风向对渤海湾与莱州湾海冰漂移影响最大。本研究丰富了对渤海海冰演变机理与运动过程的科学认知,可为区域灾害防范与应对提供科技支撑。

关键词：渤海海冰风场潮流数值模拟

电聚合苯胺改性碳纤维海洋电极电化学性能及其电场响应研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 118-129页

作者：田翔孙久哲付玉彬中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266100

本文应用碳酸氢铵弱碱性溶液作为电解质电化学原位聚合苯胺制备聚丙烯腈基碳纤维海洋电极,研究其电化学性能与电场响应性能。结果表明,碳纤维表面生成还原态聚苯胺并出现特征氧化还原峰;交流阻抗谱表明改性电极表面等效电路增加了膜电... 详细信息

本文应用碳酸氢铵弱碱性溶液作为电解质电化学原位聚合苯胺制备聚丙烯腈基碳纤维海洋电极,研究其电化学性能与电场响应性能。结果表明,碳纤维表面生成还原态聚苯胺并出现特征氧化还原峰;交流阻抗谱表明改性电极表面等效电路增加了膜电容和膜电阻,电场响应由纯电容耦合改变为电容电阻共同作用的混合机制,有利于低频低强度信号的响应。在电场响应测试中,改性电极电位漂移量达0.66 mV/d;能够较好响应10 mV,10 mHz的低频率低强度电场信号;线性度最小值为0.072%。水流冲刷4h后聚苯胺膜质量损失为6.30%,相比于盐酸溶液电聚合制得的聚苯胺膜(质量损失7.55%)具有更好的结合力。该海洋电极可望成为新一代低成本、高性能电场传感器。

关键词：碳纤维电极聚苯胺碳酸氢铵电化学性能海洋电场响应

1984—2021年黄河口及邻近海域悬浮物锋面变化特征及影响因素研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 25-38页

作者：郝祚千陈民强赵盖博任兆鹏江文胜王涛胡连波边昌伟中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中山大学海洋科学学院广东珠海528478 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 青岛市气象局山东青岛266003 中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,... 详细信息

本研究利用Landsat卫星遥感数据提取了1984—2021年黄河口及其邻近海域的悬浮物锋面(Suspended sediment fronts,SSF),并分析了SSF位置的季节和年代际变化特征。结果表明,SSF的位置存在显著的季节变化,冬季距河口最远而夏季距河口最近,平均距离分别为45.6与24.2 km。通过黄河口海域表层悬浮物浓度的年代际变化推测SSF在1984—2021年向河口方向收缩了大约25.6%。黄河口附近气象站的风速分析结果表明,风速在近40年的减小是SSF向河口收缩的主要原因;黄河入海水沙虽然也存在显著下降的趋势,但对黄河口SSF年代际变化的直接影响很小。

关键词：悬浮物锋面 Landsat卫星黄河口年代际变化悬浮物浓度

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搭接式海上风机安装船的水动力分析

中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 166-174页

作者：章露达朱凯冯甲鑫鞠鹏李月萌张远茂赵鸿鸣史宏达冯亮中国海洋大学工程学院山东青岛266100 中交一航局第二工程有限公司山东青岛266100 中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237

针对目前海上风机运输安装风险较高、成本较大和安装周期较长的问题,本文主要研究了一种新型海上风电安装船的改造工艺及运动学、动力学特征。其中改造工艺主要针对半潜驳船进行改造,通过船艏安装“搭接装置”和导管架,并灵活调配船艉... 详细信息

针对目前海上风机运输安装风险较高、成本较大和安装周期较长的问题,本文主要研究了一种新型海上风电安装船的改造工艺及运动学、动力学特征。其中改造工艺主要针对半潜驳船进行改造,通过船艏安装“搭接装置”和导管架,并灵活调配船艉锚碇、压载水及系泊缆的方式,确保海上风机安装符合规范标准。本研究首先基于势流理论进行运动学和动力学的研究,采用水动力分析软件AQWA建立风电安装船的频域-时域模型。然后,通过峰值响应来验证数值模型的准确性,并为实海况作业提供试验数据。最后,采用AQWA软件对工作海域下不同影响因素进一步分析,探究风速、风浪流角度和波浪周期等参数对作业工况的运动学和动力学响应。研究结果表明,在中国近海海域的环境条件下,采用搭接安装方法时,船体的运动与动力响应幅值较小,适合风机安装,这也表明此种改造方法具有工程应用价值。进一步分析发现:船体的响应幅值受风速的影响较小;而风浪流角度会对安装船的响应幅值产生较大影响,即当迎浪方向幅值较小时,横浪与顺浪方向幅值较大;此外,随着波浪谱峰周期由6 s增大到10 s,其响应幅值也越来越大。因此,为确保工程作业的安全和效率,应尽量避免在横浪以及较大周期的海况下作业。

关键词：风电安装搭接装置响应幅值参数分析数值模拟

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L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱轴压性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 77-91页

作者：吴丽丽刘艳霞武海鹏韩港豪中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、... 详细信息

为解决异形钢管混凝土柱阴角对其承载力的影响,提出了用1个冷弯薄壁方钢管和2个U形钢管焊接成L形钢管,内填充混凝土形成L形冷弯薄壁型钢组合钢管混凝土柱形式。设计了5组共10根试件的轴压试验,并开展了有限元参数分析,研究了钢管厚度、U形管外伸长度和钢材强度等参数对构件承载力和延性等力学性能的影响。结果表明:该类试件的主要破坏形态为中上部局部鼓曲破坏,适量增大U形管外伸长度可以提高承载力,但增大到一定程度之后易发生弯扭破坏;承载力和延性随着钢管厚度和钢材强度增大而增加;混凝土强度对构件的初始刚度和峰值荷载的影响都很小,但对曲线下降段的影响较大;试件端部和中部截面阴角处的混凝土应力值比各边中部更大,说明采用U形钢管与方钢管组合的方式改善了阴角处钢管对混凝土约束普遍较弱的问题。基于“统一理论”,给出了两种承载力建议计算公式,与试验结果吻合较好,两种计算方法在0.44~1.94的约束效应系数范围内具有良好的适用性。

关键词： L形 U形管钢管混凝土柱轴心受压承载力

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中国区域电离层实时建模与分析

测绘工程 2025年第1期34卷 22-29,38页

作者：段博文白征东陈巧云清华大学土木工程系北京100084

电离层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)中的一个主要误差来源。为了改正电离层误差,一些GNSS应用如单频精密单点定位(PPP)和非差非组合PPP依赖于全球电离层模型(GIM)产品。然而,目前可用GIM产品的发布时间存在延迟,不适用于实时GNSS应用... 详细信息

电离层延迟是全球卫星导航系统(GNSS)中的一个主要误差来源。为了改正电离层误差,一些GNSS应用如单频精密单点定位(PPP)和非差非组合PPP依赖于全球电离层模型(GIM)产品。然而,目前可用GIM产品的发布时间存在延迟,不适用于实时GNSS应用。为了解决这个问题,文中提出一种基于卡尔曼滤波(KF)的实时电离层建模方法,并基于中国区域116个连续运行参考站(CORS)的观测数据,生成中国区域的实时区域电离层模型(RT-RIM)。此外,由于伪距差分码偏差(DCB)与电离层延迟存在强耦合关系,还对BDS-2/3、GPS和Galileo系统的DCB进行估计。结果统计分析表明,模型输出的垂直总电子含量(VTEC)与中国科学院(CAS)的最终GIM产品一致性较好,二者差异的RMS小于2 TECU;将VTEC投影为斜向总电子含量(STEC)后,与PPP估计结果偏差的RMS在0.2~0.8 m;模型输出的卫星DCB与CAS快速产品的偏差RMS小于0.8 ns,以上结果表明本文模型具有较好的精度,能够精细描述中国区域电离层VTEC的时空变化。

关键词：电离层延迟全球卫星导航系统全球电离层模型区域电离层模型差分码偏差

平原水库库底浅层气分布特征及其诱发库底渗漏模式初探

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 130-139页

作者：李涛张宇丰张振超孙计同郭恩宇济南市勘察测绘研究院山东济南250000 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 山东省海洋环境地质工程重点实验室山东青岛266100 山东师范大学物理系山东济南250000

本研究以某平原水库为研究区,基于钻探、浅地层剖面结果并结合理论分析,对浅层气致平原水库库底渗漏问题进行了研究。结果显示浅地层剖面法可有效探测平原水库库底浅层气分布。当前库底浅层气在库心沉积物中多个区域独立分布。气温的变... 详细信息

本研究以某平原水库为研究区,基于钻探、浅地层剖面结果并结合理论分析,对浅层气致平原水库库底渗漏问题进行了研究。结果显示浅地层剖面法可有效探测平原水库库底浅层气分布。当前库底浅层气在库心沉积物中多个区域独立分布。气温的变化、近三年地下水位及水库蓄水水位的波动均无法引起研究区内水库的库底浅层气突破库底夯实黏土层。但若地下水上升最大幅度由1.1~1.2 m升高到1.4~1.6 m,或水库蓄水最小水深由3.8~4.1 m降低到0.5~3 m时,当前库底浅层气热点分布区的库底黏土防渗层将存在破坏风险。平原水库库底浅层气分布时空演化及其诱发库底渗漏过程可分四个阶段:建成初期,库底浅层气向库心汇聚阶段;极端事件引发库底气突破库底夯实黏土层致浅层气释放阶段;极端事件结束气体排泄通道/渗漏通道被限制或被关闭阶段;前两个阶段反复多次后库底沉积物饱和,库底渗漏点形成阶段。

关键词：库底浅层气浅地层剖面法平原水库库底渗漏土体拉张破坏

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面向抗震韧性评价的型钢混凝土柱易损性函数

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 24-34页

作者：李磊王菲菲代旷宇于晓辉西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西部绿色建筑国家重点实验室(西安建筑科技大学) 西安710055 郑州大学土木工程学院郑州450001 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

为满足型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)结构地震损失评估及抗震韧性评价的需求,建立SRC柱构件的地震易损性函数十分关键。本文首先基于文献调研,结合JGJ 138—2016《组合结构设计规范》,从国内外文献中筛选了227榀拟静力循... 详细信息

为满足型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)结构地震损失评估及抗震韧性评价的需求,建立SRC柱构件的地震易损性函数十分关键。本文首先基于文献调研,结合JGJ 138—2016《组合结构设计规范》,从国内外文献中筛选了227榀拟静力循环加载的SRC柱,建立标准化的SRC柱试验数据库。其次,考虑失效模式的差异性,将构件分为延性SRC柱和偏脆性SRC柱,并给出了不同类别的构件损伤等级划分标准及对应的修复方法。然后,以位移角为工程需求参数,分别提取了各构件对应不同损伤等级的位移角限值,采用FEMA P-58方法,建立了不同类别的SRC柱在各损伤等级下的易损性函数。最后,给出了与GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》相容的易损性函数参数表,并分析了抗震等级和轴压比对SRC柱易损性函数参数及易损性曲线的影响。最终,通过分析一幢型钢混凝土框架结构办公楼的抗震韧性,说明了所提出的易损性函数在抗震韧性评价中的作用。

关键词：型钢混凝土柱试验数据库损伤状态易损性函数抗震韧性评价标准

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钢筋与混凝土粘结界面局部断裂能的确定

工程力学 2016年第B06期33卷 39-44页

作者：杨树桐陈瑜嘉中国海洋大学工程学院土木工程系青岛266100

钢筋与混凝土界面断裂能是一个重要的参数,其决定界面的粘结滑移大小及界面发生粘结破坏后裂缝的扩展程度。以往确定钢筋与混凝土界面粘结滑移本构关系的试验中,测得的滑移量过大,使得得到的界面断裂能值偏高,与实际情况不符。但通过现... 详细信息

钢筋与混凝土界面断裂能是一个重要的参数,其决定界面的粘结滑移大小及界面发生粘结破坏后裂缝的扩展程度。以往确定钢筋与混凝土界面粘结滑移本构关系的试验中,测得的滑移量过大,使得得到的界面断裂能值偏高,与实际情况不符。但通过现有的试验手段很难较为准确地得到界面局部粘结滑移本构关系。鉴于此,该文采用理论与试验相结合的方法确定钢筋与混凝土粘结界面局部断裂能的大小。针对直径为18 mm的光圆钢筋与混凝土粘结锚固试件,利用PVC管设置不同非粘结段长度作为界面的初始缝长。通过钢筋从混凝土中的拔出试验测得不同初始缝长对应的钢筋极限抗拔力。利用界面的变形协调条件和力的平衡条件,得到了不同加载阶段钢筋拉应力与界面粘结应力沿粘结长度方向的分布表达式,进而求得钢筋的极限抗拔力。结果表明,该极限抗拔力大小取决于界面的粘结强度、残余摩擦应力和初始裂缝尖端区域的局部断裂能大小。通过钢筋极限抗拔力的理论与试验结果的比较,得到了界面局部断裂能与界面初始缝长之间的关系。进而确定了局部断裂能沿钢筋粘结长度方向的分布模型,并得到了无尺寸效应的界面断裂能大小为25 N/m。。

关键词：钢筋混凝土界面局部断裂能无尺寸效应的界面断裂能极限抗拔力