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冬季自然温度下外加AHLs对ANAMMOX生物膜的影响

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4292-4302页

作者：罗镕李军高鹏张晶谢超凡张一北京工业大学城市建设学部北京100124 华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

低温条件下维持厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物膜的高效性能是一个巨大的挑战,研究考察了在冬季自然温度下两种外源信号分子己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)和辛酰基高丝氨酸内酯(C8-HSL)对ANAMMOX生物膜工艺的影响.结果表明,添加C6-HSL和C8-HSL... 详细信息

低温条件下维持厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物膜的高效性能是一个巨大的挑战,研究考察了在冬季自然温度下两种外源信号分子己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)和辛酰基高丝氨酸内酯(C8-HSL)对ANAMMOX生物膜工艺的影响.结果表明,添加C6-HSL和C8-HSL促进了低温波动下工艺的脱氮性能,分别使总氮去除率提高了48.09%和44.36%,同时有效增强了ANAMMOX生物膜低温环境的适应性.低温波动下,C6-HSL和C8-HSL调节了肼脱氢酶(HDH)的活性(分别是对照组的1.77和1.57倍),显著提高了ANAMMOX活性;促进了胞外聚合物(EPS)特别是TB-EPS中PN和PS的分泌,并改变蛋白质二级结构的疏水性,从而增强生物膜附着性能(OD600值分别提升55.12%和68.32%).此外,基于16S rRNA测序发现,C6-HSL和C8-HSL有效促进了低温下Candidatus Kuenenia的生长,使氮代谢相关功能基因丰度上调.

关键词：厌氧氨氧化生物膜冬季自然温度群体感应

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钢橡胶组合防撞装置试验与动力性能研究

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 616-626页

作者：马海英邱媛夏烨王君杰辛子亨宋彦臣同济大学土木工程学院上海200092 北京工业大学城市建设学部北京100124

为减少船桥撞击损伤,提出一种新型的钢-橡胶组合防撞装置.首先设计3组大比例试验构件,通过拟静力试验研究装置整体受力性能、破坏模式以及承载力;然后通过试验验证有限元模型,明确了焊缝对结构受力的影响,进行了装置整体动力性能分析.... 详细信息

为减少船桥撞击损伤,提出一种新型的钢-橡胶组合防撞装置.首先设计3组大比例试验构件,通过拟静力试验研究装置整体受力性能、破坏模式以及承载力;然后通过试验验证有限元模型,明确了焊缝对结构受力的影响,进行了装置整体动力性能分析.结果表明:钢-橡胶组合防撞装置由于填充轮胎的支撑作用,承载能力明显高于空筒防撞装置;钢-橡胶组合防撞装置具有很好的缓冲消能效果,在正撞和20°斜撞工况下耗能均达到35%以上,满足阻碍船舶与桥墩撞击的功能;回收轮胎不仅实现了一定的拨转功能,还起到耗能作用,轮胎填充能提升耗能5%以上,对船有回弹作用;同时,轮胎的填充不仅能提升自浮性能,更提升了装置整体性能.

关键词：桥梁工程防撞装置数值模拟防撞性能

温湿度养护环境对CFRP-钢板界面粘结性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：邓宗才李宏斌高立北京工业大学建筑工程学院宿迁学院建筑工程学院

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分... 详细信息

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分析了静载拉伸过程中CFRP-钢粘结界面力学性能及破坏过程。研究结果表明：在60℃与60%相对湿度养护条件下粘结峰值荷载较高；低温和高湿环境都更易导致钢-胶界面失效；温度升高和湿度增加均会导致界面剪应力峰值降低与滑移量增加；粘结长度的增加有助于更广泛分散区域应力，而较薄(0.5mm)的胶层有助于提高界面剪应力峰值和改善应力分布。最后，基于试验数据通过平滑法得到了简化的三折线剪切-滑移模型，为CFRP加固钢板结构的工程应用提供了理论支持和设计参考。

关键词： CFRP-钢板双剪试验 3D-DIC 平滑法剪切-滑移

基于数字孪生的建筑工程交付模型建立及应用研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 97-106页

作者：刘占省刘俊杰及炜煜刘亮北京工业大学城市建设学部北京100124 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

建筑生命周期数据包含建筑项目立项、设计、施工、运维等过程的有价值信息,是重要的数据资产。目前建筑业尚未有统一的数字化交付标准,建筑工程交付数据同时存在完整性不足、利用率低等问题。为了更好地利用建筑信息,并用于工程交付,综... 详细信息

建筑生命周期数据包含建筑项目立项、设计、施工、运维等过程的有价值信息,是重要的数据资产。目前建筑业尚未有统一的数字化交付标准,建筑工程交付数据同时存在完整性不足、利用率低等问题。为了更好地利用建筑信息,并用于工程交付,综合分析了目前数字化交付中的难点问题,总结了建筑项目各阶段所产生的数据特点以及交付对象,定义了需要交付的数据要素,在此基础上建立了建筑工程数字化交付模型。该模型以数字孪生框架为驱动,在数据模型构建过程中,引入了时空演化规律和虚实交互机制,以及对多维多尺度的建筑数据集成方式。基于交付模型开发了数字化交付平台,以实际工程案例为依托,以平台为载体,实现了交付模型的运行以及在工程中的功能应用。结果表明:数字化交付模型能较好地完成建筑数据从采集到传输到最后利用过程,简化相关方的交付步骤,保证了交付数据的完整性、及时性与真实性,对交付的数据能通过平台为参与方共享利用,提升数据利用率。

关键词：建筑工程竣工交付数字孪生数据管理交付模型

异形多腔钢管混凝土分叉短柱抗震性能试验及数值计算

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振动与冲击 2024年第4期43卷 115-124页

作者：武海鹏崔舒蓉钟志伟王晓蒙甘迈曹万林中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 北京工业大学城市建设学部北京100124

针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为... 详细信息

针对某超高层巨型框架结构中异形截面多腔钢管混凝土(concrete-filled steel tube, CFT)分叉柱,为研究截面加强构造对分叉短柱抗震性能的影响,进行了4个试件在竖向轴压力及水平往复两次的低周反复荷载下的抗震性能试验研究,试件上部为五边形四腔体钢管混凝土双柱肢,下部为八边形十三腔体钢管混凝土单柱肢,以此形成分叉柱;研究的截面构造包括四种:基本构造,钢管钢板整体加厚构造,距中和轴较远的钢管角部钢板内表面贴焊等肢角钢的局部钢板加厚构造,距中和轴较远的钢管腔体内置圆钢管构造。基于试验结果及截面构造特点,进行了数值计算。试验及数值计算结果表明:异形截面多腔钢管混凝土分叉短柱的破坏主要发生在上柱根部分叉截面处,表现为距离中性轴较远处的钢板撕裂以及局部焊缝开裂引起的整块钢板撕裂;内置圆钢管的加强构造承载力提高7.6%、变形能力提高14.4%,综合耗能能力最强,局部钢板加强构造承载力提高9.2%、变形能力下降18.7%,钢管钢板整体加厚构造承载力略有提高、但变形能力下降较多;提出的异形多腔钢管混凝土柱简化建模方法计算效率较高,精度满足工程设计要求。

关键词：钢管混凝土(CFT) 分叉短柱异形截面多腔抗震性能

盐冻作用下再生砖粉ECC力学性能及寿命预测

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建筑科学与工程学报 2024年

作者：楚留声赵静静赫约西元成方程站起郑州大学土木工程学院北京工业大学城市建筑学部

利用再生砖粉取代石英砂制备超高韧性水泥基复合材料（ECC），研究了不同砖粉取代率对ECC力学性能的影响，根据力学性能试验结果选取再生砖粉100%取代石英砂制备再生砖粉ECC，对比其与基准配合比ECC、同强度等级混凝土在不同介质(清水、... 详细信息

利用再生砖粉取代石英砂制备超高韧性水泥基复合材料（ECC），研究了不同砖粉取代率对ECC力学性能的影响，根据力学性能试验结果选取再生砖粉100%取代石英砂制备再生砖粉ECC，对比其与基准配合比ECC、同强度等级混凝土在不同介质(清水、NaCl溶液、Na2SO4溶液以及NaCl与Na2SO4混合溶液)侵蚀下的抗冻耐久性，对不同侵蚀介质下基准配合比ECC和再生砖粉ECC在“三北”地区的抗冻耐久性寿命进行预测。以期对废弃黏土砖进行再生利用并深入了解再生砖粉ECC的力学性能及抗盐冻能力。结果表明：随再生砖粉取代率的增大，ECC的抗折与抗压强度逐渐减小，100%取代下基体抗折强度16.5MPa、抗压强度33.7MPa；不同砖粉取代率下基体拉应变均可达2.5%以上，且弯曲韧性良好；300次冻融循环后，C30混凝土质量损失率、相对动弹性模量变化率及抗压强度损失率均最大、再生砖粉ECC次之、基准配合比ECC最小；基准配合比ECC和再生砖粉ECC在“三北”地区的抗冻耐久性寿命预测表明两种材料均具有良好的抗盐冻能力；再生砖粉ECC在“三北”地区下的抗冻耐久性寿命良好，单一冻融环境下均在90年以上、单一盐冻环境下均在65年以上。

关键词：超高韧性水泥基复合材料(ECC) 再生砖粉盐冻耦合质量损失相对动弹性模量寿命预测

地震灾害场景下城市生命线工程系统数字孪生模型构建

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建筑结构学报 2024年

作者：刘占省莫言迟侯本伟许成顺李伟一北京工业大学建筑工程学院北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

城市生命线工程系统具有空间尺度庞大、震后性能评估耗时长的特点，导致该系统抗震性能评估、震后恢复过程模拟和韧性分析计算效率低下。为了直观且高效地展示生命线工程系统震后受损情况，为其震前评估和震后功能恢复模拟提供快速决策... 详细信息

城市生命线工程系统具有空间尺度庞大、震后性能评估耗时长的特点，导致该系统抗震性能评估、震后恢复过程模拟和韧性分析计算效率低下。为了直观且高效地展示生命线工程系统震后受损情况，为其震前评估和震后功能恢复模拟提供快速决策分析工具，提出了针对该系统数字孪生五维模型。在此基础上，以供水系统为例，根据厂站和管线等物理实体的空间布局，建立了供水系统的三维虚拟几何模型。通过有限元数值分析模型的赋值计算，并配合计算机编程软件的解码转换，实现了地震灾害场景下供水系统中典型构件力学响应的可视化。结果表明：数字孪生五维模型能够直观地反映供水系统全局的地震响应；BIM-FEM的闭环映射体系能够在保证虚拟模型建模效率的基础上，提升地震灾害场景下典型构件响应计算结果的准确性；虚实关联建模方法能够将虚拟模型与物理实体间的融合简化为参数的耦合，从而实现数字孪生模型的虚实交互表达。

关键词：生命线工程系统数字孪生地震场景建筑信息模型(BIM) 有限元方法(FEM)

MU10再生混凝土承重砌块力学性能与抗冻性试验研究

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材料导报 2024年第11期38卷 97-103页

作者：齐云鹏王秋生秦力商效瑀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 东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012

为进一步提高废弃混凝土利用率,促进严寒地区应用再生混凝土承重砌块,在分析再生骨料物理性能的基础上,考虑了100%再生粗骨料取代率、水胶比、用水量及粉煤灰掺量的影响,采用正交试验设计了C30再生混凝土配合比来制备MU10再生混凝土承... 详细信息

为进一步提高废弃混凝土利用率,促进严寒地区应用再生混凝土承重砌块,在分析再生骨料物理性能的基础上,考虑了100%再生粗骨料取代率、水胶比、用水量及粉煤灰掺量的影响,采用正交试验设计了C30再生混凝土配合比来制备MU10再生混凝土承重砌块,通过分析MU10再生混凝土承重砌块的力学性能,确定了MU10再生混凝土承重砌块的最佳配合比,利用环境模拟箱验证了MU10再生混凝土承重砌块的抗冻性。结果表明:再生骨料与天然骨料相比表面较粗糙,附着部分旧水泥砂浆,具有低密度,高孔隙率、吸水率和含泥量,压碎指标是天然骨料的两倍左右;MU10再生混凝土承重砌块的最佳配合比为再生粗骨料1 172 kg/m^(3)、天然河砂578 kg/m^(3)、水泥400 kg/m^(3)、粉煤灰100 kg/m^(3)、水150 kg/m^(3),其抗压强度为11.4 MPa,抗折强度为2.1 MPa,可用于承重及有抗震要求的砌体结构;经过50次冻融循环后,MU10再生混凝土承重砌块的质量损失为1.2%、强度损失为18.1%,抗冻性能符合要求,可以作为严寒地区新型墙体材料使用。

关键词：再生骨料再生混凝土承重砌块配合比力学性能抗冻性

索桁架结构施工误差评估的孪生仿真与模型试验

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 107-119页

作者：史国梁刘占省路德春黄春及炜煜王泽强北京工业大学城市建设学部北京100124 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 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京100039

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结... 详细信息

索结构施工复杂,施工误差具有很强的随机性,严重影响结构的安全状态。而已有的施工误差对结构力学性能影响的研究,存在模型不统一、精度及效率不足等问题。为此,针对索桁架结构进行了施工误差评估的孪生仿真与模型试验,建立了索桁架结构参数化模型和施工误差空间模型,并获取了影响因素与结构受力性能间的非线性映射关系。在所提施工误差评估方法的基础上进行了四个基本输入参数的参数化分析,得到了不同类型施工误差耦合作用下结构受力性能的变化规律。并以带刚性环的索桁架结构为例,开发了数字孪生仿真平台,进一步验证了评估方法的有效性。研究结果表明:基于数字孪生的数据映射关系可以有效获取施工误差下的受力性能;通过评估方法获取的试验模型力学性能与试验值高度吻合,验证了该方法的可行性;减小径向索尺寸和增加拉索成形态索力是降低施工误差影响的有效措施;为满足索力误差不超出±10%的要求,制定了施工误差的控制指标,在满足结构自身成形态应力的要求下,应控制最不利组合工况下长度误差在索长的1/350以内。

关键词：索桁架结构数字孪生施工误差受力性能智能评估