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土体热力学性质试验研究进展

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 1-14页

作者：刘红陈怡馨刘汉龙孙增春肖杨内江师范学院建筑工程学院内江641112 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045

浅层地热能是地热资源的一部分,也是在当今技术经济条件下,具备开发利用价值的地球内部的热能资源,且在我国分布广、储量大,再生迅速,利用价值高.利用地源热泵技术,可将浅层地热能中的“冷源”或“热源”引入结构物中,从而调节结构物的... 详细信息

浅层地热能是地热资源的一部分,也是在当今技术经济条件下,具备开发利用价值的地球内部的热能资源,且在我国分布广、储量大,再生迅速,利用价值高.利用地源热泵技术,可将浅层地热能中的“冷源”或“热源”引入结构物中,从而调节结构物的温度,达到冬暖夏凉的效果,减少碳排放.已有研究表明,目前我国浅层地热能开发现状是单级浅层地热能开发利用不充分,浅层地热能的多级利用及其与太阳能等其他清洁能源融合开发严重滞后.该种现状主要是目前我国对结构物、土体、结构物与土体接触面之间的热力学性质认识不全所致.本文总结了近年来国内外土体热力学性质的试验研究进展,着重对温控试验的加热机理、不同类型的温控试验过程、温控试验的影响因素等方面的研究进行系统介绍,并对后续土体热力学性质的试验研究趋势进行展望.

关键词：浅层地热能温控试验接触面热力学性质

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复合腐蚀作用下隧道衬砌承载力演变模型研究

土木工程学报 2024年第1期57卷 122-132页

作者：何文正徐林生重庆开放大学重庆401520 重庆交通大学重庆400074

腐蚀性地层中的硫酸根、氯离子将致使隧道衬砌混凝土酥松、强度下降和钢筋锈蚀,从而导致衬砌整体承载能力的退化,其退化规律受多种环境因素的影响。为了揭示硫酸盐-氯盐复合腐蚀环境中钢筋混凝土衬砌承载力演变规律,该文提出一种多因素... 详细信息

腐蚀性地层中的硫酸根、氯离子将致使隧道衬砌混凝土酥松、强度下降和钢筋锈蚀,从而导致衬砌整体承载能力的退化,其退化规律受多种环境因素的影响。为了揭示硫酸盐-氯盐复合腐蚀环境中钢筋混凝土衬砌承载力演变规律,该文提出一种多因素耦合作用下的受腐蚀衬砌承载力演变计算方法。首先,建立考虑外部荷载、季节温差等因素影响的硫酸根-氯离子耦合传输方程组,量化腐蚀离子传输导致的材料宏观力学响应,然后在此基础上推导钢筋混凝土衬砌承载力演变计算公式,研究腐蚀环境下隧道衬砌承载力的退化特征,最后用试验数据验证模型的正确性。该研究成果建立腐蚀离子的微观传输过程与隧道衬砌宏观承载力演化之间的直接联系,为腐蚀性地层隧道结构的耐久性评估提供了方法。

关键词：隧道衬砌腐蚀承载力演变

肋片交错距离影响HFE-7100沸腾换热研究

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2375-2381页

作者：吴裕王宏朱恂陈蓉丁玉栋吴君军廖强低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学工程热物理研究所重庆400030

随着电子元器件发热量的持续增加,传统的风冷散热已经无法满足当前数据中心的散热和节能的双重需求,而高效的沸腾换热技术是解决目前数据中心散热瓶颈的重要手段。为了进一步提升沸腾换热性能,本文设计了交错排列的肋片表面,研究了肋片... 详细信息

随着电子元器件发热量的持续增加,传统的风冷散热已经无法满足当前数据中心的散热和节能的双重需求,而高效的沸腾换热技术是解决目前数据中心散热瓶颈的重要手段。为了进一步提升沸腾换热性能,本文设计了交错排列的肋片表面,研究了肋片结构对工质再润湿与气泡聚并脱离行为的影响,分析了沸腾换热时气泡群的行为特征,并测试了肋片结构参数对于沸腾换热的影响。实验结果表明,肋片的交错排布强化了液相的补充能力,延缓了表面的烧干,并将临界热流密度提升至44.45 W/cm^(2),相对光滑表面提升了100.4%,当肋片间距为0.5 mm时,能够获得最佳的沸腾换热系数2.50 W/(cm^(2)·K),相对光滑表面提升了229%,本文研究结果为沸腾相变换热表面结构设计提供了指导。

关键词：电子散热池沸腾肋片强化换热

高强度环槽铆钉ML40Cr材料单轴拉伸及低周疲劳性能研究

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建筑结构学报 2024年第10期45卷 217-228页

作者：徐菲陆一安周绪红王宇航重庆大学土木工程学院重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室

为研究环槽铆钉ML40Cr材料的轴拉和低周疲劳力学性能，开展了单调拉伸和等幅低周疲劳试验，研究该材料在单调和循环荷载作用下的塑性性能及其力学性能退化规律，通过扫描电子显微镜观察断口微观形貌，揭示了该材料在单调及不同幅值的循... 详细信息

为研究环槽铆钉ML40Cr材料的轴拉和低周疲劳力学性能，开展了单调拉伸和等幅低周疲劳试验，研究该材料在单调和循环荷载作用下的塑性性能及其力学性能退化规律，通过扫描电子显微镜观察断口微观形貌，揭示了该材料在单调及不同幅值的循环荷载作用下的失效机理。结果表明：环槽铆钉材料轴拉应力-应变曲线无明显屈服平台，具有一定的塑性变形能力，材料具有较好的低周疲劳性能，疲劳软化呈现初始快速软化、平稳软化和后期剧烈软化的三阶段特征。基于试验结果，提出了适用于该材料的修正的Ramberg-Osgood模型，并验证了Chaboche混合强化本构模型对描述循环荷载作用下铆钉材料塑性性能的适用性，修正的Ramberg-Osgood模型能较为准确地描述环槽铆钉材料的轴拉应力-应变关系。

关键词：环槽铆钉单调加载循环加载力学性能 Ramberg-Osgood模型滞回性能

不同含石率土石混合体水力侵蚀分异特征及机制

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岩石力学与工程学报 2024年第1期43卷 133-145页

作者：杨忠平李勇华李诗琪刘浩宇高宇豪重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆) 重庆400045

水力作用诱发的堆积体滑坡是我国西南地区主要地质灾害之一,研究土石混合体的侵蚀分异机制对深入揭示此类滑坡机制具有重要意义。含石率是影响土石混合体侵蚀分异特征最主要的因素之一。基于不同含石率的土石混合体渗透侵蚀试验,揭示了... 详细信息

水力作用诱发的堆积体滑坡是我国西南地区主要地质灾害之一,研究土石混合体的侵蚀分异机制对深入揭示此类滑坡机制具有重要意义。含石率是影响土石混合体侵蚀分异特征最主要的因素之一。基于不同含石率的土石混合体渗透侵蚀试验,揭示了不同含石率土石混合体的侵蚀分异特征及机制。结果表明:土石混合体的渗透侵蚀过程中,随机存在侵蚀加剧、侵蚀减缓、内部块石结构重组、侵蚀稳定4种状态,含石率对其侵蚀分异特征有显著影响;渗透系数随含石率的增加先增大后减小再增大,60%含石率的土石混合体渗透性最小,其渗透系数均小于1×10^(−2)cm/s,且波动幅度不大,高含石率土石混合体渗透前、后渗透系数变化率基本小于10%;侵蚀量随水力梯度增加而增加,基于侵蚀量变化,将渗透侵蚀分为3个阶段:剧烈侵蚀阶段、缓慢侵蚀阶段、稳定渗流阶段,临界水力梯度随含石量增加而降低;含石率通过影响土石结构填充形式影响土石混合体的渗透性,满填结构抗渗性能最好,这为揭示堆积体边坡的水力失稳机制提供了思路和参考。

关键词：土工试验土石混合体含石率侵蚀分异土石结构水力侵蚀

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方拱形波纹钢管廊弯矩解析解及断面参数研究

隧道建设（中英文） 2024年第S1期44卷 167-178页

作者：郑佳艳兰鹏博刘海京陆展杨莉涓陈定嘉重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067

方拱形结构因空间利用率较高而广泛应用于我国地下综合管廊的建设中,但其结构承载特征、力学机制及相关设计方法研究尚少。为研究方拱形波纹钢管廊结构弯矩的解析计算理论以及合理的断面形式,利用结构力学、土力学基本理论和相关规范,... 详细信息

方拱形结构因空间利用率较高而广泛应用于我国地下综合管廊的建设中,但其结构承载特征、力学机制及相关设计方法研究尚少。为研究方拱形波纹钢管廊结构弯矩的解析计算理论以及合理的断面形式,利用结构力学、土力学基本理论和相关规范,推导方拱形波纹钢综合管廊的弯矩解析解,并用二维平面应变模型对弯矩解析式的正确性进行验证,同时建立不同管顶覆土深度的方拱形波纹钢管廊三维地层-结构有限元数值模型,将数值分析结果与弯矩解析式计算的弯曲应力进行对比,分析弯矩表达式的适用覆土深度,基于弯矩解析表达式对管廊断面参数进行优化分析,并给出推荐断面参数范围。研究表明:1)方拱形波纹钢综合管廊的弯矩解析解与数值解相吻合,理论计算的弯矩与数值解的最大误差为5.79%;2)弯矩解析表达式的适用覆土深度为H≤10 m;3)针对依托工程,计算结果表明管廊断面矢跨比、顶板和侧板跨度比均处于0.6~0.8,管廊结构弯矩分布较合理,有利于保障结构安全。

关键词：方拱形波纹钢管廊弯矩解析解有限元分析覆土深度断面参数优化

水位变动对三峡水库消落带典型雌激素效应物质及活性的影响

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重庆大学学报 2024年第4期47卷 1-11页

作者：周敏邵迎黄思瑜陈忠礼重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400044 重庆食品药品检测研究院重庆401121

以三峡库区消落带为研究对象,将化学分析与生物测试相结合,研究水位变动对消落带土壤(落干期)和沉积物(淹水期)雌激素效应物质种类和含量及雌激素活性的影响,探讨典型雌激素与雌激素效应的关联程度,以期为水库消落带生态安全和环境健康... 详细信息

以三峡库区消落带为研究对象,将化学分析与生物测试相结合,研究水位变动对消落带土壤(落干期)和沉积物(淹水期)雌激素效应物质种类和含量及雌激素活性的影响,探讨典型雌激素与雌激素效应的关联程度,以期为水库消落带生态安全和环境健康管理提供重要的数据支撑。借助超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)对8种典型雌激素的赋存与质量浓度进行靶向分析,并使用重组基因酵母筛选(YES)体系检测环境样品雌激素活性,通过相关性分析和浓度加和计算建立化学物质与生物效应间的相关联系。8种典型雌激素仅有雌酮(E1)和乙炔基雌二醇(EE2)被检出,含量在0.025~2.667 ng/g范围内。淹水期的沉积物具有明显的雌激素活性,其雌二醇当量(EEQ)值为0.637~6.987 ng/g。相关性分析结果显示,靶向分析的雌激素效应物质与雌激素效应间无明显相关性,仅能解释29.46%的雌激素活性。水位变动影响消落带雌激素效应物质的种类和质量浓度,淹水提高了沉积物雌激素活性。典型雌激素物质与库区消落带雌激素效应无显著关联。因此,需要开发新的方法与技术,以便更为精确地指导消落带雌激素效应的风险识别与管控。

关键词：沉积物水位变动三峡水库雌激素活性典型雌激素

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非饱和瞬态渗流的DDA流固耦合模型研究

岩土工程学报 2024年第2期46卷 299-306页

作者：谢强陈昱成傅翔田大浪班宇鑫徐栋栋重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆交通大学河海学院重庆400074 长江科学院岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

DDA由于处理块体大变形、大位移问题能力较强,因此被广泛应用在岩体数值模拟当中。但该方法在模拟渗流场,尤其是瞬态渗流场方面目前鲜有研究。根据立方定律建立DDA稳态渗流模型,将非饱和二维Richards方程离散化处理,推导DDA瞬态整体渗... 详细信息

DDA由于处理块体大变形、大位移问题能力较强,因此被广泛应用在岩体数值模拟当中。但该方法在模拟渗流场,尤其是瞬态渗流场方面目前鲜有研究。根据立方定律建立DDA稳态渗流模型,将非饱和二维Richards方程离散化处理,推导DDA瞬态整体渗流矩阵。将水头矩阵以外荷载形式作用在块体上,建立瞬态非饱和渗流流固耦合DDA计算模型。通过对土柱入渗、砂槽入渗试验和危岩体工程案例进行数值模拟,验证了该模型的正确性,为DDA处理非饱和瞬态流固耦合问题提供新方法。

关键词： DDA Richards方程瞬态渗流非饱和流固耦合

地震作用下拱肋-一字撑损伤模式与抗震性能评价

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 215-227页

作者：徐粒寒徐略勤邓海容江林松重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋−一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性... 详细信息

横撑是肋拱桥在地震作用下最易发生损伤的部位之一。为了研究地震作用下拱肋与横撑之间的相互作用及其对两者损伤模式的影响规律,首先基于某原型肋拱桥构建拱肋−一字撑简化分析模型,研究横撑刚度、布设位置和数量对结构动力特性和弹性稳定性的影响,设置总计20组对比分析工况;然后基于静力弹塑性分析,根据塑性铰形成路径和分布特点,识别5类典型的拱−撑损伤模式;最后采用非线性时程分析法,通过定义协同耗能指标ϕ、综合评价指标ξ等,对比分析各类损伤模式的动力响应特征和抗震性能。研究结果表明:静力弹塑性分析和非线性时程分析可以得到相互验证的5类拱−撑损伤模式;当拱−撑结构发生横撑→拱肋→拱脚(BRS)损伤模式时,结构的地震响应规律、抗震性能均明显优于其余4类损伤模式,且横撑、拱肋和拱脚的应变曲线峰值非常接近,三者可协同参与结构整体塑性耗能;所提ϕ和ξ可准确表征各类拱−撑损伤模式的抗震性能,当ϕ的绝对值越接近0或ξ越小时,拱−撑结构的协同耗能机制越好,整体抗震性能更优;当一字撑设计使拱−撑系统满足BRS损伤模式时,结构具有最优的抗震性能。所提出的损伤模式识别方法和量化评价指标可为今后同类拱桥一字型横撑的设计和结构抗震性能评价提供参考。

关键词：肋拱桥一字撑损伤模式抗震性能静力弹塑性时程分析