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直接基于位移的非规则减隔震桥梁抗震设计

振动与冲击 2024年第3期43卷 128-135页

作者：武少威项敬辉李建中陈旭同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥... 详细信息

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥梁为例进行直接基于位移的设计,并建立有限元模型进行非线性时程分析,比较两者结果,验证所提方法的有效性。此外,对比了剪力均匀和墩底弯矩均匀这两种地震力分配方式下桥梁的地震响应。对于各墩采用相同截面尺寸和配筋的减隔震桥梁,当按照该方法进行设计时,推荐采用墩底弯矩均匀的地震力分配方式,该分配方式能更好的发挥材料性能、节约工程造价,但同时应保证墩高较低的桥墩有足够的抗剪能力。

关键词：桥梁工程非规则桥梁减隔震桥梁基于位移的设计基于性能的设计

改性聚酯纤维对机场水泥混凝土的增韧阻裂效果分析

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材料导报 2024年第13期38卷 302-309页

作者：赵胜前游庆龙李京洲尹杰黄之懿长安大学公路学院西安710064 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300000

为增强机场水泥混凝土的韧性,提升道面结构的抗开裂能力,制备了聚酯纤维(FC)、聚乙烯醇纤维(PVA)和聚丙烯粗纤维(PP)混凝土。以砂率、FC纤维掺量和减水剂掺量为影响因素,28 d抗折强度为响应值,采用响应面法确定了FC纤维混凝土的最佳配... 详细信息

为增强机场水泥混凝土的韧性,提升道面结构的抗开裂能力,制备了聚酯纤维(FC)、聚乙烯醇纤维(PVA)和聚丙烯粗纤维(PP)混凝土。以砂率、FC纤维掺量和减水剂掺量为影响因素,28 d抗折强度为响应值,采用响应面法确定了FC纤维混凝土的最佳配比。采用三点弯曲韧性试验和三点弯曲断裂试验,分析了纤维的增韧阻裂机理。结果表明:砂率、FC纤维掺量和减水剂掺量之间存在交互作用,三者对混凝土28 d抗折强度的影响程度排序为FC纤维掺量>减水剂掺量>砂率,最佳配比为砂率34%、FC纤维掺量1.4 kg/m^(3)、减水剂掺量2%。三种纤维P-δ曲线拐点处的荷载峰值和挠度显著提高,拐点尖锐程度下降。相较于素混凝土,FC、PVA和PP纤维混凝土的断裂韧性分别提高了125.8%、118.4%和87.1%,起裂韧度分别提升了38.7%、33.9%和25.2%,断裂韧度分别提升了87.1%、73.2%和55.6%。此外,FC、PVA和PP纤维混凝土开裂过程中所需的断裂能分别提升了216.2%、193.2%和162.9%。结合能量平衡理论,纤维通过能量传递的方式在混凝土中起到增韧阻裂作用,FC纤维的增韧阻裂效果相对显著。

关键词：水泥混凝土道面纤维混凝土改性聚酯纤维响应面法弯曲韧性断裂性能

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SMA碟簧群的循环受压性能及简化模型

工程力学 2024年第7期41卷 163-175页

作者：赵秋红孙泽旺谭志伦天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点试验室(天津大学) 天津300350 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300329

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环... 详细信息

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环受压分析。结果表明:与钢碟簧的“三角形”荷载-位移曲线相比,SMA碟簧群的荷载-位移曲线呈现鲜明的“旗帜形”特性,具有明显的正向及反向转变平台。随着碟簧片数的增加,碟簧组的总可恢复变形量基本不变,极限承载力及割线刚度近似成比例增加,而随着碟簧组数的增加,碟簧群的总可恢复变形量增加,极限承载力不变,割线刚度近似成比例降低。因此,可根据碟簧群总极限承载力及变形能力的需要,灵活调整碟簧片及碟簧组的数量及布置方式。碟簧组的各层碟簧片由于边界条件不同,应力分布存在明显差异,而变形量亦呈现两端大中间小的哑铃形分布模式,其中加载端碟簧片变形量最大,若超过极限变形量可能发生翻转失效,值得注意。提出了SMA碟簧群的简化模型,通过简化及精细模型的非线性循环受压分析,发现该简化模型的循环受压荷载-位移曲线与精细模型吻合良好,而计算效率提高约38倍。将SMA碟簧群应用于自复位NZ梁柱节点中,并对自复位钢框架进行了验证性的滞回分析。结果表明:采用SMA碟簧群的自复位钢框架最大侧移为4%时可完全复位,且二次刚度相比采用预应力钢绞线的传统自复位钢框架提高近100%,极限承载力提高70%。

关键词： SMA碟簧碟簧群循环受压性能简化模型自复位钢框架

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城市污水有机磷在以臭氧为主体的高级氧化中的迁移转化特性

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 265-275页

作者：张钰婷尚巍邱顺添郑兴灿孙永利李鹏峰天津大学环境科学与工程学院天津300072 中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300381

针对目前对城市污水处理厂中有机磷(OP)组成结构、迁移转化规律认识欠缺,且出水OP占总磷比例较高等问题,开展了以臭氧为主体的高级氧化技术中磷迁移转化特性研究,对比分析了单独臭氧氧化体系及O_(3)/H_(2)O_(2)体系中OP的降解效能,采用3... 详细信息

针对目前对城市污水处理厂中有机磷(OP)组成结构、迁移转化规律认识欠缺,且出水OP占总磷比例较高等问题,开展了以臭氧为主体的高级氧化技术中磷迁移转化特性研究,对比分析了单独臭氧氧化体系及O_(3)/H_(2)O_(2)体系中OP的降解效能,采用31P NMR和FT-IR协同分析方法,全面解析不同磷组分转化机制,明确单独臭氧氧化体系中残留难降解OP组分.结果表明,在单独臭氧氧化体系中,随着臭氧投加量的增加,UV_(254)去除的反应速率常数(kobs)提升速率为COD的11.2倍,为OP的21.0倍,表明臭氧对含有不饱和键的有机物氧化作用较强,对于难降解的OP氧化能力仍较弱.残留OP组分为难降解磷酸单酯和膦酸酯.磷酸二酯在臭氧氧化中易被分解为磷酸单酯、其他中间产物及磷酸盐(PO_(4)^(3-)).O_(3)/H_(2)O_(2)体系能够实现OP的高效降解,O_(3)投加量为2.20 mg(O_(3))/mg(COD)时,H_(2)O_(2)最佳浓度为2.45 mmol/L,OP去除率大于80%,OP逐渐向PO_(4)^(3-)转化.然而当H_(2)O_(2)投加量小于0.33 mmol/L时,与单独臭氧氧化体系相比,对OP去除无增强作用,是由于氯离子及碳酸盐等对产生的·OH具有较强捕获作用所致.本文研究成果能够为城市污水深度除磷或再生水安全利用技术领域提供新思路和新方法.此外,全面揭示以臭氧为主体的高级氧化技术中磷迁移转化特性,对深度除磷工艺的选取有重要的指导意义.

关键词：城市污水有机磷臭氧 H_(2)O_(2) 迁移转化特性

雨水污染对城市景观水体水质及苦草生态功能性状的影响

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环境科学学报 2024年第7期44卷 241-250页

作者：李檬李鹏峰孙永利黄鹏田腾飞张文安范波隋克俭尚巍李家驹中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300074 天津市城镇排水系统重点实验室天津300074

城市雨水排放污染对水体沉水植物群落健康的冲击影响是水体管理的一项重要挑战.本研究以典型沉水植物苦草(Vallisneria natans)为研究对象,探讨了雨水污染对水体水质以及苦草表型和功能性状的影响.同时,还探究了携污雨水中悬浮固体(SS)... 详细信息

城市雨水排放污染对水体沉水植物群落健康的冲击影响是水体管理的一项重要挑战.本研究以典型沉水植物苦草(Vallisneria natans)为研究对象,探讨了雨水污染对水体水质以及苦草表型和功能性状的影响.同时,还探究了携污雨水中悬浮固体(SS)去除对缓解冲击影响的功效.结果表明:高负荷(SS>700 mg·L^(-1))污染的雨水对水体CODCr、ORP、DO等水质指标产生显著影响,导致河流出现“黑臭”现象.苦草的生物量、叶宽和叶片含水量显著下降,叶片出现明显的红斑和褪绿症状.植株的氮和磷吸收速率分别下降42%和67%,且植株磷吸收功能在携污雨水冲击下更易受损,将造成苦草对水体中磷的净化效果显著降低.这些影响随着SS负荷的降低而减轻.此外,强化一级处理(Pre-RP)可以有效控制携污雨水中的高负荷SS,减少其对水体水质和苦草生长状况的影响,在Pre-RP中苦草的表型和功能性状可以保持与空白对照(BC)相当的水平.在高负荷冲击下,苦草的不良表型变化可能是受遮光效应、缺氧、细胞损伤等复杂因素的影响,且与SS浓度呈正相关,这表明污染雨水中SS浓度是导致苦草生长不良的主要驱动因素之一.因此,通过加强一级处理来减少污染雨水中的SS,可以快速有效地缓解携污雨水对水体水质的影响,保持苦草健康生长状态.

关键词：城市内河沉水植物降雨污染快速净化生态修复

污水处理厂尾水硝酸盐抑制水体黑臭反复的效果及机理研究

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给水排水 2024年第7期50卷 13-19页

作者：李昌兵史磊李海波中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300202 天津城建大学环境与市政工程学院天津300192

防治河道返黑返臭是城市河道生态环境改善的关键,研究考察了污水处理厂尾水硝酸盐(NO_(3)^(-))对水体返黑返臭的影响,探究了在污水处理厂尾水NO_(3)^(-)作用下氮形态、硫形态的变化,解析了污水处理厂尾水NO_(3)^(-)抑制水体返黑返臭的... 详细信息

防治河道返黑返臭是城市河道生态环境改善的关键,研究考察了污水处理厂尾水硝酸盐(NO_(3)^(-))对水体返黑返臭的影响,探究了在污水处理厂尾水NO_(3)^(-)作用下氮形态、硫形态的变化,解析了污水处理厂尾水NO_(3)^(-)抑制水体返黑返臭的机理。结果表明:污水处理厂尾水NO_(3)^(-)作用下上覆水DO和ORP得到明显提升;在第90天NH_(3)-N降低至0.9 mg/L;底泥AVS减少了45.5%,水体黑臭的潜在风险降低。利用扩增子测序分析发现污水处理厂尾水NO_(3)^(-)作用下沉积物中硫氧化菌Thiobacillus、Bosea、Nitrobacter及Pseudomonas的丰度明显增加,硫酸盐还原菌Desulfobacterium、Syntrophus的丰度显著降低。Sterolibacterium、Denitratisoma及Silanimonas等反硝化菌丰度也有所提升。

关键词：污水处理厂黑臭水体微生态环境硫自养反硝化微生物群落结构

污水生化处理工艺发展阶段化技术特征及未来趋势

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给水排水 2024年第4期50卷 12-22页

作者：刘智晓吴凡松中国市政工程华北设计总院有限公司天津300382

百余年来,伴随人类社会和科技日新月异,污水生化处理技术也在实现快速发展与不断迭代,新工艺与新反应器、新功能微生物与新生化代谢途径不断被提出、发现和解析,并进一步推动了污水处理技术的进步与升级。回顾了过去百余年污水生化处理... 详细信息

百余年来,伴随人类社会和科技日新月异,污水生化处理技术也在实现快速发展与不断迭代,新工艺与新反应器、新功能微生物与新生化代谢途径不断被提出、发现和解析,并进一步推动了污水处理技术的进步与升级。回顾了过去百余年污水生化处理技术发展历程,就典型污水生化工艺,结合技术研发进展、技术成熟度及案例应用情况,给出了不同生化处理工艺代际划分与技术发展期“S曲线”,分析了近些年来新涌现出的一些革新性污水生化处理工艺的技术原理、技术特征,结合实际案例分析了工艺技术特征、技术优势与总体效能,从工艺强化、绿色低碳与集约高效等方面总结了未来污水处理发展的技术趋势,以期为“双碳背景”下排水系统提质增效工作、未来国内前瞻性污水厂工艺设计与运行提供参考和借鉴。

关键词：污水生物处理活性污泥生物膜工艺强化好氧颗粒污泥短程反硝化-厌氧氨氧化低碳依赖性脱氮除磷

沥青混合料目标配合比级配优选的灰度模型评价法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 11-18,36页

作者：程郅策纪伦郭宏斌郝晟谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 吉林省路桥工程(集团)有限公司长春130062 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

沥青混合料目标配合比级配组成设计时有多种选择,存在如何获得最优级配的问题,这关乎配合比设计的质量,直接影响铺面质量和路面的服役寿命,为此需要一种科学方法进行级配优选。基于优选理论,分析混合料性能指标特征,构建非定量指标、常... 详细信息

沥青混合料目标配合比级配组成设计时有多种选择,存在如何获得最优级配的问题,这关乎配合比设计的质量,直接影响铺面质量和路面的服役寿命,为此需要一种科学方法进行级配优选。基于优选理论,分析混合料性能指标特征,构建非定量指标、常规定量指标及路用性能指标3层次优选指标体系;设计3组典型级配,开展典型性能试验和分析,得到各评价指标值;采用德尔斐专家调查法进行隶属度、盲度分析和总体认识度指标赋权;采用灰度模型理论,对评价指标进行归一化处理,对各指标进行关联度分析,逐级对灰度模型体系进行综合评价和排序,根据排序结果最终选出最优的目标配合比级配。研究中,提出了灰度模型分析法的指标体系和流程,并讨论了方法中分辨系数的取值对优选结果的影响。结果表明:该方法可系统全面分析级配组成对应的性能指标体系,可筛选出符合路用性能指标的最优特征,可为沥青混合料目标配合比设计的级配优选提供一种有效技术方法。

关键词：沥青混合料目标配合比级配优选灰度模型关联度

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不同连接构造的预制拼装钢管混凝土桥墩数值模拟与地震响应特点

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振动与冲击 2024年第7期43卷 134-143页

作者：陈挺地王胜斌冯克岩李建中同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司合肥231262 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

无黏结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩主要包括承插连接与混合连接两种承台连接方式。为比较两种不同连接构造下桥墩的地震响应特点,采用OpenSees软件分别建立了桥墩有限元模型,其中,承插连接钢管混凝土桥墩模型能够考虑插入承台部分钢... 详细信息

无黏结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩主要包括承插连接与混合连接两种承台连接方式。为比较两种不同连接构造下桥墩的地震响应特点,采用OpenSees软件分别建立了桥墩有限元模型,其中,承插连接钢管混凝土桥墩模型能够考虑插入承台部分钢管与周围混凝土的黏结滑移、钢管局部屈曲以及屈曲后撕裂等过程,而混合连接钢管混凝土桥墩模型能够再现出接缝的摇摆行为;并通过与相关拟静力试验数据结果进行对比,验证了两种数值模型的有效性;随后,以一座4跨连续梁桥为背景,分别研究了采用混合连接、无预应力承插连接和预应力承插连接桥墩桥梁结构在地震作用时的响应特点。结果表明:两种承插连接桥墩的墩底钢管在地震动峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)约0.4 g时发生屈曲,并伴随水平刚度下降和残余位移增大,且配置无黏结预应力的承插连接桥墩钢管屈曲引起的损伤程度更大,随着地震动输入进一步增大,预应力为桥墩提供的自复位能力逐步增加,在PGA=0.6 g时,预应力承插连接桥墩的残余位移仅为无预应力桥墩的62%。此外,配置混合连接桥墩的桥梁在地震作用下损伤较小,残余漂移比小于0.2%,比承插连接桥墩更优的自复位能力。

关键词：桥梁工程钢管混凝土(CFT)桥墩承插连接(SC) 混合连接(HC) 有限元模型地震响应