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挡风墙对风区隧道火灾排烟效果的影响研究

铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1979-1989页

作者：栾蝶范传刚中南大学土木工程学院湖南长沙410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

烟气是隧道火灾中的最致命因素。针对处于风区的隧道受环境风影响,火灾烟气无法有效排出导致隧道内热量积聚和人员受困的问题,建议在风区隧道出口设置合理尺寸的挡风墙。以标准的2车道公路隧道为例,基于对公路隧道火灾载荷的调研,借助FD... 详细信息

烟气是隧道火灾中的最致命因素。针对处于风区的隧道受环境风影响,火灾烟气无法有效排出导致隧道内热量积聚和人员受困的问题,建议在风区隧道出口设置合理尺寸的挡风墙。以标准的2车道公路隧道为例,基于对公路隧道火灾载荷的调研,借助FDS(Fire Dynamics Simulator)软件建立典型的2车道公路隧道火灾模型,考虑风区10,20和30 m/s 3种横风速度,分别讨论有无挡风墙时的隧道内火灾烟气运动情况。无挡风墙时,横风会将烟气封堵在隧道内,造成隧道内热量的积聚,同时,隧道下部空间被烟气侵蚀,对人员逃生和救援工作产生不利的影响。进一步探讨不同宽度和高度的挡风墙对隧道内火灾烟气运动、隧道顶部温度、能见度及烟气层高度参数的影响,从而确定适合风区2车道公路隧道的最佳挡风墙尺寸。研究结果表明,隧道出口设置挡风墙可以有效促进风区隧道火灾烟气的排出,且能够大大降低隧道顶部温度。这是由于风流经过挡风墙时发生边界层分离,挡风墙内部形成负压驱使火灾烟气从隧道排出。当横风速度较大时,烟气倾向于全部从风区一侧排出,非风区一侧形成完全干净的空间,此时人员逃生和灭火救援可以从非风区侧进行。此外,挡风墙的尺寸并非越大越好,基于3个隧道火灾安全疏散指标,提出了优化的风区2车道公路隧道的挡风墙尺寸为4 m(宽)×8 m(高)。

关键词：隧道挡风墙横风烟气排出优化设计

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间距对公铁双幅主梁气动特性影响的试验研究

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1482-1494页

作者：刘路路何旭辉邹云峰杨甲锋中南大学土木工程学院湖南长沙410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并... 详细信息

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明:无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2~2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主梁的位置不同,据此可再细分为2种不同的绕流方式。研究成果可为同类型非对称双幅桥梁间隙距离设计提供参考。

关键词：间距效应双幅桥公铁平层桥气动干扰风压系数风洞试验

局部受热锈蚀预应力混凝土梁力学性能试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 681-696页

作者：杨鸥刘智宇葛鹏吕博文风工程与桥梁工程湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。... 详细信息

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。其中对照组的2根试件在常温下加载,试验变量为预应力筋初始应力,试验组的8根试件在高温下加载,试验变量分别为钢筋锈蚀、预应力筋初始应力、初始荷载。首先,基于电化学原理对4根预应力混凝土梁进行钢筋加速锈蚀处理,然后利用复合高温试验炉对8根预应力混凝土梁(4根锈蚀、4根未锈蚀)在跨中进行三面受火试验。最后,采用数值方法对局部受热预应力混凝土梁进行了仿真分析。研究结果表明:局部受热条件下,预应力混凝土梁的承载能力会发生明显降低,下降幅度约为11.3%~14.9%;钢筋锈蚀导致的混凝土开裂会对预应力混凝土梁的抗火性能产生不利影响,主要表现为2个方面,1)相同试验条件下,锈蚀后的试件预应力增量更大;2)锈蚀试件在局部受热条件下承载能力下降幅度更大,约为19.4%~21.9%;增大预应力筋的初始应力可以减小预应力混凝土梁在局部受热时的高温蠕变变形;局部高温作用下预应力混凝土梁对初始荷载较为敏感,当试件初始荷载值提升20%时,三分点位移量约增大60%。研究成果可以为实际锈蚀桥梁的防火设计和灾后应急提供理论依据。

关键词：预应力混凝土梁局部受热钢筋锈蚀火灾试验温度场

磺酸钙/油酸改性碳基二硫化钼的制备及在乳化油中的摩擦学性能

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材料导报 2024年第2期38卷 234-240页

作者：晁昀暄戴乐阳魏钰坤王永坚杜金洪集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021 厦门市海洋腐蚀与智能防护材料重点实验室福建厦门361021 中交上航(福建)交通建设工程有限公司福建厦门361028

为了研究MoS_(2)/C复合粉体的改性及其对乳化油润滑性能的影响,以膨胀石墨和MoS_(2)为原料、油酸和高碱值磺酸钙为修饰剂,通过等离子体辅助球磨原位完成粉体的制备及改性,利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱及红外光谱仪对粉体进行表征... 详细信息

为了研究MoS_(2)/C复合粉体的改性及其对乳化油润滑性能的影响,以膨胀石墨和MoS_(2)为原料、油酸和高碱值磺酸钙为修饰剂,通过等离子体辅助球磨原位完成粉体的制备及改性,利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱及红外光谱仪对粉体进行表征。结果表明:等离子体辅助球磨20 h后,在等离子体的热爆协同作用下,膨胀石墨被不断剪切剥离形成了近石墨烯片层结构,部分MoS_(2)被细化为20 nm左右的鳞片状,部分MoS_(2)由于热爆飞溅到石墨层上并冷凝形成石墨烯包覆的球状结构,这些MoS_(2)微粒均匀附着在碳基石墨片层上;同时,在辅助球磨过程中,油酸中的羧基与膨胀石墨和磺酸钙的羟基基团发生酯化反应,完成对粉体的表面改性,粉体具有较大的亲油化度值,并可抑制MoS_(2)/C的氧化。将制备的改性MoS_(2)/C添加在乳化油中进行摩擦学性能测试,发现改性后的MoS_(2)/C沉积吸附在表面磨痕上,同时在摩擦副表面生成一层硫酸/磺酸盐化学膜,有效抑制了水分对MoS_(2)/C减摩自修复性能的影响,使乳化油保持良好的润滑性能。

关键词：碳基二硫化钼磺酸钙等离子体辅助球磨乳化油摩擦学性能

预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 55-66页

作者：周云周易李剑潘恒杜宗湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉430040

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧... 详细信息

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响.试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小.最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性.本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.

关键词：预制拼接槽型UHPC柱轴心受压偏心受压受压试验极限承载力

基于InSAR技术的大跨桥梁温度变形监测研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 39-50页

作者：周云危俊杰李剑郝官旺郑佳缘朱正荣湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉4300201

以国内某高速铁路钢拱桥为研究对象,选取2017—2018年期间59幅C波段Senti⁃nel-1号雷达卫星影像,利用PS-InSAR技术处理影像获得桥梁的视线向(Line of Sight,LOS)位移,根据SAR成像空间几何关系解算出支座的纵向位移.研究结果表明:支座纵... 详细信息

以国内某高速铁路钢拱桥为研究对象,选取2017—2018年期间59幅C波段Senti⁃nel-1号雷达卫星影像,利用PS-InSAR技术处理影像获得桥梁的视线向(Line of Sight,LOS)位移,根据SAR成像空间几何关系解算出支座的纵向位移.研究结果表明:支座纵向位移的时空特性与实际桥梁结构相符合,验证了PS-InSAR技术观测桥梁结构位移的可行性.建立支座纵向位移与温度的线性相关模型,并与结构健康监测系统的实测结果进行对比.两者吻合良好,相对误差控制在10%以内,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的可靠性.利用有限元模拟温度作用下桥梁支座的位移变化,并与PS-InSAR位移时间序列进行对比.两者趋势基本一致,LOS向位移误差在[-10,10]mm,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的准确性.

关键词：结构健康监测 PS-InSAR 大跨桥梁结构有限元方法温度变形监测

融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 142-151页

作者：周云张路遥胡锦楠郝官旺湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

影响线是桥梁结构状态评估的重要指标。传统影响线实测方法依赖车辆称重系统(WIM)和接触式传感器,存在使用成本高、效率低、风险大、阻碍交通等问题。为实现“无需接触式传感”、“无需封闭交通”、“无需车辆称重系统”的智能桥梁检测... 详细信息

影响线是桥梁结构状态评估的重要指标。传统影响线实测方法依赖车辆称重系统(WIM)和接触式传感器,存在使用成本高、效率低、风险大、阻碍交通等问题。为实现“无需接触式传感”、“无需封闭交通”、“无需车辆称重系统”的智能桥梁检测,提出了一种融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测方法。该方法首先利用机器视觉技术获取多工况的桥梁测点动态位移响应;其次,根据车辆出厂信息建立其轴重区间矩阵并通过区间仿射算法计算多工况的影响线区间;最后,采用支持向量机(SVM)从影响线区间中识别桥梁真实影响线。将该方法应用于野外实际桥梁试验,通过控制标定车辆的载重和行驶速度获取多工况的位移响应数据以评估该方法的性能。结果表明:该方法能够有效地从影响线区间中识别桥梁真实影响线,混合工况下影响线的识别相对误差为8.48%;影响线的识别相对误差随车速的增大而增大,在车速分别10、20、30 km·h^(-1)工况下,影响线的识别相对误差分别为9.22%、10.23%、12.38%。提出的桥梁影响线实测方法具有非接触、高精度、经济灵活等优势,可有效突破现有接触式桥梁影响线实测方法的技术局限,具有较好的工程应用前景。

关键词：桥梁工程桥梁影响线机器视觉区间仿射算法车桥耦合

在役连续配筋混凝土路面横向裂缝传荷能力评价新方法

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 742-754页

作者：李盛余时清孙煜王阳长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室湖南长沙410114 中冶南方城市建设工程技术有限公司湖北武汉430063

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性... 详细信息

通过建立带横向裂缝的连接配筋混凝路面(CRCP)结构仿真模型,计算CRC板在不同挠度传荷系数(L_(TE))下的最大应力,对比CRC板最大应力的有限元解和基于实测L_(TE)的应力计算值,从理论上分析以挠度传荷系数作为CRCP横向裂缝评价指标的适用性,并提出用于在役CRCP横向裂缝传荷能力的计算与评价新方法。研究结果表明:采用常用的挠度传荷系数(L_(TE))评价CRCP横向裂缝传荷能力不科学且结果偏保守;基于CRCP横向裂缝处板底水平应力动力响应分析,引入应力折减系数(S_(RC))来表征横向裂缝的传荷能力,以解决用L_(TE)来评价CRCP横向裂缝传荷能力结果偏保守的问题,并提出以S_(RC)为25%作为传荷能力强的临界值。CRCP板底最大水平应力随板厚增加不断减少,板厚变化对S_(RC)影响显著,对横向裂缝传荷能力评价时需考虑板厚的影响;通过非线性回归建立考虑CRCP板厚的L_(TE)与S_(RC)换算公式,实现基于实测挠度采用S_(RC)评价不同板厚下CRCP横向裂缝传荷能力的目的;运用提出的评价新方法评价CRCP实体工程横向裂缝传荷能力,评价结果基本符合实体工程的实际服役能力,解决了原有评价方法结果过于保守的问题,可为CRCP养护决策提供依据,实现对CRCP横向裂缝的精准控制。

关键词：道路工程连续配筋混凝土路面数值模拟传荷能力应力折减系数

“双碳”背景下的湖南省交通运输行业碳排放特征分析

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公路工程 2024年

作者：戴利生刘灿方涵潇刘卓董城湖南省交通科学研究院有限公司交通建设工程湖南省重点实验室

为加快实现湖南省交通运输行业“双碳”目标，通过建立清晰的碳排放核算范围和边界，基于“自下而上”法测算2012—2021年湖南省交通运输行业碳排放量，分析湖南省交通运输行业碳排放结构，为湖南省交通运输行业绿色低碳转型提供理论基... 详细信息

为加快实现湖南省交通运输行业“双碳”目标，通过建立清晰的碳排放核算范围和边界，基于“自下而上”法测算2012—2021年湖南省交通运输行业碳排放量，分析湖南省交通运输行业碳排放结构，为湖南省交通运输行业绿色低碳转型提供理论基础。结果表明：①2012—2018年湖南省交通运输行业碳排放量呈现快速上升趋势，受货运部门统计口径调整和疫情冲击，2019—2021年碳排放量与之前不可比，且年均增速放缓；②通过对湖南省交通运输行业碳排放分为三大部门进行分析，按碳排放量大小排序为城市交通、货运和客运部门，2021年排放占比依次为74.2%、20.4%和5.4%；③私人汽车、公路货运和航空客运为三大部门的重点排放源。最后，结合研究讨论，针对私人汽车、公路货运和航空运输3个关键排放领域分别提出了具体有效的对策建议。

关键词：交通工程碳排放碳排放结构低碳交通