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冷却塔定向拆除时剩余支柱的轴力计算方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 10-17页

作者：查晓雄汪凯超陈德劲哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保... 详细信息

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保留柱数量以及相邻柱柱顶所对应的圆心角5种参数对保留柱Z向力的影响;根据有限元的结果对保留柱Z向力的计算公式进行修正,并研究修正后公式的适用性。结果表明:爆破后的冷却塔在所有保留柱上并不满足平截面假定;在实际工程范围内,上述5种参数不影响保留柱Z向力的分布规律为Z向力沿着y轴方向上的分布形态始终“两端受压,中间受拉”,且保留柱中的最大压力始终出现在第n排保留柱上,最大拉力始终出现在第(n-4)排保留柱上;当爆破圆心角为200°~240°时,修正后计算值的相对误差在21%以内,且该公式在不同冷却塔上具有良好的适用性。保留柱轴向力的计算公式从力学角度为冷却塔的拆除提供了理论支撑,增加了拆除工作的安全性。

关键词：自然通风冷却塔钢筋混凝土结构建筑拆除爆破拆除轴力

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MXene负载CoP纳米棒高效电催化分解水制氢

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化工进展 2024年第6期43卷 3232-3239页

作者：万成凤李志达张春月路璐哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

过渡金属磷化物在电催化分解水制氢方面具备巨大的潜力,结合MXene优异的导电性能和过渡金属磷化物高效的催化性能,有望大幅提升电解水效能。本研究通过熔盐刻蚀、水热、原位磷化的方法合成了一种在MXene材料Ti_(2)C上生长的CoP纳米棒(Co... 详细信息

过渡金属磷化物在电催化分解水制氢方面具备巨大的潜力,结合MXene优异的导电性能和过渡金属磷化物高效的催化性能,有望大幅提升电解水效能。本研究通过熔盐刻蚀、水热、原位磷化的方法合成了一种在MXene材料Ti_(2)C上生长的CoP纳米棒(CoP NRs/Ti_(2)C)。在碱性条件下(1mol/L KOH),反应电流密度为10mA/cm2时,CoP NRs/Ti_(2)C催化析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)和析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)所需的过电位分别为105mV和320mV,远低于CoP纳米棒(157mV和350mV),且在HER和OER过程中具有更小的Tafel斜率(63.4mV/dec和54.6mV/dec)。在全解水过程中,CoP NRs/Ti_(2)C达到电流密度10mA/cm2时所需的外加电压仅为1.62V。综上,本文提供了一种高性能全解水电催化剂CoP NRs/Ti_(2)C,为促进过渡金属磷化物取代贵金属提供了一种新的策略。

关键词：电化学催化作用制氢催化剂载体磷化钴

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科研成果与先进技术融入本科环境化学课程教学——水环境中污染物与颗粒物的吸附作用

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化学教育（中英文） 2024年第16期45卷 74-79页

作者：张冠哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

以本科生环境化学课程教学中较抽象的“水中颗粒物的吸附作用”理论知识点为例,探讨前沿科研成果与先进技术对相关吸附理论与知识的教学应用,丰富和拓展教学内容知识点,培养学生科学思维,用生活中实例激发学生学习、科研与应用挑战兴趣... 详细信息

以本科生环境化学课程教学中较抽象的“水中颗粒物的吸附作用”理论知识点为例,探讨前沿科研成果与先进技术对相关吸附理论与知识的教学应用,丰富和拓展教学内容知识点,培养学生科学思维,用生活中实例激发学生学习、科研与应用挑战兴趣。通过“立足教材大纲、紧跟前沿与实际”的“四步法”科研反哺教学设计,使知识点内容具体化,促进学生对难点的理解,全面提高学生的科学研究素养。

关键词：前沿科研环境化学教学实践科学研究素养

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强风下导线的等效随机静风荷载概率模型

工程力学 2024年第1期41卷 124-137页

作者：唐亚男段忠东徐枫欧进萍聂铭罗啸宇刘小璐哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院深圳518055 广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510080

输/配电线路是典型的风振敏感结构,而且导线风荷载往往大于杆塔自身风荷载。结构风荷载常呈现强随机性,合理地考虑这种随机性是输/配电线路抗风设计与风险评估的基础。该文以气弹模型风洞试验为依据,结合随机风振反应基本理论,获得导线... 详细信息

输/配电线路是典型的风振敏感结构,而且导线风荷载往往大于杆塔自身风荷载。结构风荷载常呈现强随机性,合理地考虑这种随机性是输/配电线路抗风设计与风险评估的基础。该文以气弹模型风洞试验为依据,结合随机风振反应基本理论,获得导线等效静风荷载的计算方法;引入强风风场特性参数的随机性,推导并拟合得到导线的等效随机静风荷载概率模型;将建立的随机风荷载概率模型应用于配网结构的可靠度分析中,评估现有配网结构规范设计的可靠度水准。分析结果表明,导线风荷载效应占比大于5%时,按现有配网线路规范设计的构件可靠度指标低于构件呈现二级延性破坏所对应的目标可靠度水平。该文建立的随机风荷载概率模型,考虑了平均风荷载的随机性、脉动风荷载的随机过程性及其对结构的随机动力效应,同时引入了描述脉动风随机过程特性参数的随机性,可应用于强风下输/配电网的抗风设计和风险评估。

关键词：风工程导线等效随机静风荷载风洞试验可靠性分析

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燃料串/并联的航空SOFC-GT混合系统性能对比分析

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推进技术 2024年第3期45卷 111-121页

作者：刘禾王静贻秦江修心岩姬志行董芃哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)理学院广东深圳518055

固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOF... 详细信息

固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOFC-GT混合系统构型,并从热力循环理论、系统热力学性能以及系统功重比等方面依次对其进行了对比分析。结果表明,并联系统的热力学性能要优于串联系统,对于系统发电效率、比功和功重比分别提高3.32%,113.14%和34.04%,CO_(2)排放率降低3.22%。随压比的提升串联系统的效率存在最优点,随燃烧室温度的提升并联系统的效率持续下降。在空燃比为4~6的变化范围内,串联系统的输出功率变化幅度更大,相对并联系统为116.29%~87.11%。除此之外,虽然SOFC-GT混合系统的功重比相对较低,但基于其优异的效率,在系统能量密度方面整体要优于锂电池,这有利于提升电推进飞机的性能。

关键词：固体氧化物燃料电池燃气涡轮发电系统热力学性能电推进飞机

大空心率FRP-混凝土-钢组合空心桥墩的抗车辆撞击性能研究

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建筑结构学报 2024年第S1期 187-196页

作者：林树宏张冰张素梅哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室

FRP-混凝土-钢组合空心柱由FRP外管、钢内管和夹层混凝土组成，具有较好的耐腐蚀和抗震性能，已经在桥墩中得到应用。该类柱抗冲击性能是主要力学性能，现有抗冲击性能研究大多集中在空心率φ或截面尺寸D较小的情况(φ为0.42～0.47或D为... 详细信息

FRP-混凝土-钢组合空心柱由FRP外管、钢内管和夹层混凝土组成，具有较好的耐腐蚀和抗震性能，已经在桥墩中得到应用。该类柱抗冲击性能是主要力学性能，现有抗冲击性能研究大多集中在空心率φ或截面尺寸D较小的情况(φ为0.42～0.47或D为114～168 mm),与GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中建议的空心率(0.6～0.8)相差较大。为研究该类柱在大空心率下的抗车辆撞击性能，进行了4个大空心率(φ=0.73)FRP-混凝土-钢组合空心桥墩的小车撞击试验，研究了冲击速度(3 m/s和5 m/s)和边界条件(悬臂和固简支)对该种组合空心桥墩的抗车辆撞击性能影响，分析各组合空心桥墩的破坏模式、冲击力、构件整体变形、耗能能力和加速度变化情况。结果表明：冲击速度越大，该组合空心桥墩的破坏现象更明显，冲击力和构件整体变形也随之增大；边界条件会改变该组合空心桥墩的破坏模式和构件整体变形。基于试验，采用LS-DYNA建立有限元模型，分析该组合空心桥墩各部件的耗能分布。有限元结果表明，有限元模型能较好地预测该种组合空心桥墩的抗车辆撞击性能；夹层混凝土和钢管是试件的主要耗能部件，FRP管的耗能较小。

关键词： FRP-混凝土-钢组合桥墩大空心率车辆撞击有限元分析抗冲击性能

钢纤维掺量和配筋率对UHPC轴拉性能和开裂行为的影响

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 13-28页

作者：罗贤志张素梅李爱东张晨明赵林张雨晨哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室广东深圳518055 中国铁路设计集团有限公司天津300308

超高性能混凝土(UHPC)因物理力学性能优异而被广泛用作结构的加强层或保护层,但2%~3%的典型纤维体积掺量带来的高昂成本仍阻碍着其进一步推广应用。相较于典型纤维掺量UHPC,低纤维掺量UHPC材料成本更低,且具有改善配筋UHPC延性的潜力。... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)因物理力学性能优异而被广泛用作结构的加强层或保护层,但2%~3%的典型纤维体积掺量带来的高昂成本仍阻碍着其进一步推广应用。相较于典型纤维掺量UHPC,低纤维掺量UHPC材料成本更低,且具有改善配筋UHPC延性的潜力。为探究低纤维掺量配筋UHPC的轴拉性能和开裂行为,通过轴向拉伸试验测试了10组共30个试件的拉伸响应,并采用图像识别算法定量评估了试件内部的纤维分布特征,基于试验结果分析了配筋率和纤维掺量对配筋UHPC延性、承载能力和开裂行为的影响。研究结果表明:0.5%纤维体积掺量UHPC的延性随配筋率增大近似线性增加,但改变配筋率对2.0%纤维体积掺量UHPC的延性影响有限;配筋UHPC达到拉伸承载力时UHPC和钢筋的应力受配筋率和纤维掺量配比影响,计算拉伸承载力时需予以考虑;配置钢筋可显著提升0.5%纤维体积掺量UHPC控制最大裂缝宽度的能力,但对2.0%纤维体积掺量UHPC控制最大裂缝宽度的能力影响不大;改变配筋率对配筋UHPC最大裂缝宽度的影响较小;将纤维体积掺量从2.0%降低至0.5%后,除控制最大裂缝宽度的能力略有降低外,配筋UHPC的其他轴拉性能基本未见退化。

关键词：超高性能混凝土钢纤维掺量配筋率纤维分布轴拉试验数字图像相关方法轴拉性能开裂行为

模拟海水-海砂混凝土环境下连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料杆层间剪切性能的演化

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复合材料学报 2024年第1期41卷 323-332页

作者：周平白艳博李承高董少策咸贵军哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本... 详细信息

连续玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料杆集成了热塑性树脂可多次成型、环境友好、可回收利用和玻璃纤维高应变、低成本等优点,在混凝土结构领域,GFRPP复合材料有望替代钢筋和热固性纤维增强聚合物(FRP)筋成为新型热塑性复合材料。本文采用加速实验研究了模拟海水-海砂混凝土环境下GFRPP杆的水吸收及层间剪切性能长期演化规律与退化机制。研究结果表明:GFRPP杆吸水行为符合Fick定律,21℃、40℃和60℃浸泡温度下GFRPP杆的饱和吸水率分别为0.63%、0.78%和0.81%;经120天21℃、40℃和60℃模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡后,GFRPP杆层间剪切强度保留率分别为80.5%、72.8%和66.5%。最后,结合SEM和FTIR表征技术,揭示模拟海水-海砂混凝土孔溶液浸泡下GFRPP杆性能退化机制。

关键词： GFRPP杆层间剪切强度海水-海砂混凝土湿热老化机制吸水率

基于改进贝叶斯网络方法的跨海悬索桥多灾害风险评估

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Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第2期40卷 155-164页

作者：柳成荫任立辰江兆烁方其样哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院深圳518055 哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室深圳518055 School of Engineering San Francisco State UniversitySan Francisco 94132USA

为评估大跨度悬索桥在持续风荷载和偶发地震下的综合风险,将桥梁运营期间结构损伤概率的定量分析和损伤后果的定性评估相结合,提出了一种基于改进贝叶斯网络的跨海悬索桥风险评估框架.首先,分析桥位处的风灾和地震灾害,根据悬索桥的特... 详细信息

为评估大跨度悬索桥在持续风荷载和偶发地震下的综合风险,将桥梁运营期间结构损伤概率的定量分析和损伤后果的定性评估相结合,提出了一种基于改进贝叶斯网络的跨海悬索桥风险评估框架.首先,分析桥位处的风灾和地震灾害,根据悬索桥的特点获取各构件的损伤程度;其次,利用结构可靠度理论,计算桥梁结构失效概率;最后,提出了基于改进贝叶斯网络的悬索桥风险评估模型,并对桥梁运营期风险进行评估.结果表明,考虑不同构件对桥梁的影响程度,根据桥梁的承灾能力将桥梁损伤分为4级.以伶仃洋大桥为例,采用所提方法得到多灾害风险下该桥最大风险等级为3级,需限制通行并进行检修,说明该方法能够指导跨海桥梁应对多风险灾害的应急管理策略.

关键词：跨海悬索桥风险评估贝叶斯网络致灾因子结构可靠度