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秸秆生物炭与生物菌剂协同处理土壤中重金属和抗生素的研究

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北方园艺 2024年

作者：金明兰赵海川李华南肖隽张明邵晓涵吉林省东昇建筑工程公司吉林建筑大学市政与环境工程学院吉林建筑大学国际交流学院

以秸秆生物炭（strtaw， S）和微生物菌剂(microbial agents，MA)为试材，采用高锰酸钾滴定、氨释放量、氯仿熏蒸-浸提法、PCR方法，研究了SM协同处理对土壤的性质、酶活性、微生物量的影响，以及对铅（Pb）、镉（Cd）及其抗性基因（met... 详细信息

以秸秆生物炭（strtaw， S）和微生物菌剂(microbial agents，MA)为试材，采用高锰酸钾滴定、氨释放量、氯仿熏蒸-浸提法、PCR方法，研究了SM协同处理对土壤的性质、酶活性、微生物量的影响，以及对铅（Pb）、镉（Cd）及其抗性基因（metal resistance genes，MRGs）、四环素（tetracycline，T）和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，ARGs）去除，以期为实现以废治废、优化资源的研究奠定基础.结果表明：施用SM后，土壤的总有机碳（total organic carbon，TOC）、总碳（total carbon， TC）、总磷（total phosphorus， TP）、速效磷（available phosphorus， AP）得到有效的改善。过氧化氢酶（Catalase）、脲酶（Urease）、蔗糖酶（Invertase）的活性分别比对照提高136%、145%、153%。微生物碳（microbial biomass carbon， MBC）和微生物碳（microbial biomass nitrogen， MBN）、微生物磷（microbial biomass phosphorus， MBP）也得到相应的增加。Cd-Pb-SM、Cd-Pb-T-SM组的Cd、Pb残留分别减少189%和277%；Pb残留量减少到215%和259%。Cd-Pb-SM组的cad D、pbrT比Cd-Pb组分别减少30.03%、26.52%；Cd-Pb-T-SM组比Cd-Pb-T组的cad D、pbrT分别减少29.19%、35.74%。Pb+T+SM、Cd+T+SM、Pb+Cd+T+SM的T残留量分别降低到177%、189%、229%。Cd-Pb-T-SM组比Cd-Pb-T组的tet A、tet M分别减少30.32%、31.41%。综上，秸秆生物炭协同生物菌剂可有效地改善土壤的结构和循环，促进土壤的酶活性，对重金属和抗生素多重污染具有良好消减作用。

关键词：秸秆微生物菌剂重金属抗生素协同效应

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装配式混凝土墙板新型键槽接缝受剪性能研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1388-1405页

作者：罗小勇邢民亮肖扬程俊峰程茜中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省装配式建筑及工程技术研究中心湖南长沙410075 湖南省建筑设计院集团股份有限公司湖南长沙410075

为研究适用于低多层装配式混凝土(PC)墙板的新型键槽接缝界面的受剪性能,设计并制作2组共8个键槽式接缝连接的PC墙板试件,开展单向推剪加载试验和扩展参数数值分析,分别探讨轴压比、结合面砂浆强度及键槽构造形式等因素对键槽界面受剪... 详细信息

为研究适用于低多层装配式混凝土(PC)墙板的新型键槽接缝界面的受剪性能,设计并制作2组共8个键槽式接缝连接的PC墙板试件,开展单向推剪加载试验和扩展参数数值分析,分别探讨轴压比、结合面砂浆强度及键槽构造形式等因素对键槽界面受剪性能的影响;提出新型键槽接缝界面的受剪承载力计算公式,并构建键槽接缝界面的剪力-滑移模型。研究结果表明:轴压比对接缝破坏形态和受剪承载力均具有显著影响,增大轴压比后,裂缝发展更为充分,局部混凝土出现剥落甚至压溃,接缝的受剪承载力与轴压比近似呈线性关系。提高结合面砂浆强度可较大幅度地提升接缝的受剪承载力,对比普通填充砂浆,采用高强砂浆连接试件的受剪承载力提高了57.2%。合理的键槽界面构造可有效提高接缝的受剪承载力,相较于传统的平直缝界面,深度为50 mm、倾斜倒角为11.3°的键槽界面的受剪承载力提升了16.5%。本文所提公式受剪承载力计算结果与试验结果吻合较好,所提模型能准确预测键槽界面的受剪行为。

关键词：装配式混凝土(PC)墙板新型键槽接缝单向推剪加载试验数值分析受剪承载力

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集中配筋连接预制剪力墙抗震性能试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 201-218页

作者：肖扬卢谦罗小勇陈林松程俊峰张璧玮中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省装配式建筑工程技术研究中心湖南长沙410075 中交第二航务工程局有限公司技术中心湖北武汉430014

针对现有预制混凝土剪力墙接缝施工容错率低、混凝土现场浇筑作业量大和钢筋锚固过长等不足,提出一种使用超高性能混凝土(UHPC)的集中配筋连接预制剪力墙。通过对比1片现浇剪力墙试件、3片不同接缝形式的集中配筋连接预制剪力墙试件的... 详细信息

针对现有预制混凝土剪力墙接缝施工容错率低、混凝土现场浇筑作业量大和钢筋锚固过长等不足,提出一种使用超高性能混凝土(UHPC)的集中配筋连接预制剪力墙。通过对比1片现浇剪力墙试件、3片不同接缝形式的集中配筋连接预制剪力墙试件的拟静力试验结果,揭示该类预制剪力墙的破坏规律和抗震性能、竖缝对墙体抗震性能的影响和连接钢筋的受力特点。采用ABAQUS软件对试件进行有限元模拟,分析轴压比和集中配筋率对试件抗震性能的影响。研究结果表明:预制试件与现浇试件具有相同的破坏规律,均为弯剪破坏;这2类试件的滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近,且预制试件的最小承载力仅比现浇试件低5.6%,表明预制试件的抗震性能与现浇试件的抗震性能基本相同;竖缝对剪力墙承载力的影响较小,使剪力墙的延性和耗能能力有一定的削弱;不同竖缝形式预制墙的抗震性能相近但各有特点,竖缝形式预制墙采用UHPC出筋搭接具有更好的整体性,采用U形键槽的预制墙具有更大的刚度和更强的耗能能力;连接钢筋的应力分布具有典型受弯构件的特征;随着轴压比增加,模型的刚度和承载力不断增加,在轴压比从0.05增加到0.30时,最大的峰值荷载增幅发生在轴压比从0.05到0.10时,从承载力的提高、刚度、耗能和墙角抬高等方面考虑,试件的集中配筋率保持在90%~110%为宜。

关键词：预制剪力墙集中配筋拟静力试验 UHPC(ultra-high performance concrete) 抗震性能

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型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构静力与疲劳性能

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中国公路学报 2024年第4期37卷 252-262页

作者：孙璇邵旭东邹德强湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 中国建筑第五工程局有限公司市政设计院湖南长沙410004

为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题,研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系,并在中国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度,为简化施工和降低造价,可对传统正交异性钢桥面... 详细信息

为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题,研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系,并在中国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度,为简化施工和降低造价,可对传统正交异性钢桥面进一步优化。为此,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面结构,首次应用在某大跨度拱桥主梁结构中,以实桥为背景展开了桥面方案比选和有限元计算。在此基础上,进行了型钢组合桥面关键部位负弯矩条带静力试验,对UHPC裂缝进行观测和宽度验算;对型钢组合桥面抗疲劳性能做了计算与分析,并针对桥面纵横肋重要连接焊缝开展了负弯矩条带疲劳试验。研究结果表明:负弯矩区UHPC表现出优良的受弯拉韧性,抗拉强度是实桥应力的1.4倍;型钢组合桥面通过新型的纵横肋连接构造,将所有连接焊缝均置于低应力区,将非焊接型钢母材置于高应力区,以达到提高桥面抗疲劳能力目的,型钢组合桥面包含10个钢结构疲劳细节,所有疲劳细节计算应力幅均在常幅疲劳极限以下;型钢组合桥面纵横肋新型连接焊缝在设计疲劳应力幅下等效加载4840万次才发生疲劳破坏,疲劳强度满足实桥应用需求。综上表明,型钢组合桥面具有优良的静力与疲劳性能,加工制造简便,建设成本低,是一种具有竞争力的新型桥面方案。

关键词：桥梁工程型钢-UHPC轻型组合桥面条带模型试验静力与疲劳性能正交异性钢桥面

基于DIC方法的混凝土结构裂缝开展全局识别与重构

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中国公路学报 2024年第3期37卷 283-297页

作者：晏班夫寇宇航秦筵越罗磊李寿科李水生湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410011

裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要。为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法。通... 详细信息

裂缝的全局动态识别对揭示混凝土结构的破坏机理十分重要。为解决传统单点位移及应变测试手段难以实现全局裂缝识别的问题,提出了一种基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)对混凝土结构裂缝开展全局识别与重构的方法。通过设置裂缝识别阈值,在DIC位移场中按水平方向逐行逐点识别表征开裂位置的位移突变点,随后对开裂位置两侧位移向量作差得到裂缝水平缝宽,再通过局部最小二乘拟合得到裂缝开展走向,根据水平缝宽与裂缝走向关系得到开裂处实际宽度。对位移场内所有目标点执行上述操作即可实现对裂缝形态的全局识别与动态重构。针对图像噪声问题,通过模拟试验验证了位移场降噪的必要性;采用均方根误差、信噪比与平滑度指标量化分析了不同降噪方法的去噪效果。针对实际工程中最优裂缝识别阈值的选取问题,引入信息熵与相关系数,基于缝宽分布熵值曲线与识别损失相关系数曲线提出了最优阈值的确定方法。最后通过超高性能混凝土加固混凝土梁加载试验进行验证。结果表明:该方法实现了混凝土结构裂缝开展过程的自动测量与可视化展示,与裂缝观测仪的对比测试结果表明缝宽测量误差在0.01 mm以内,满足工程要求。该研究为工程结构加载试验提供了一种非接触、可视化、精确的裂缝全局测量手段。

关键词：桥梁工程混凝土结构裂缝识别数字图像相关裂缝重构位移场降噪

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水平同心圆柱环内自然对流换热研究

应用力学学报 2024年第1期41卷 206-215页

作者：杨万鑫邹声华李文菁胡琦湖南科技大学土木工程学院湘潭411201 湖南省建筑设计院集团股份有限公司长沙410000 湖南工程学院建筑工程学院湘潭411104

外壁温度高于内壁温度的水平同心圆柱环形结构因具有良好的隔热效果,在工程上得到了广泛的应用,而水平同心圆柱环形结构的隔热降温效果受环内流体流动换热影响大,且目前缺乏外壁温度高于内壁温度的水平同心圆柱环内自然对流换热特性研究... 详细信息

外壁温度高于内壁温度的水平同心圆柱环形结构因具有良好的隔热效果,在工程上得到了广泛的应用,而水平同心圆柱环形结构的隔热降温效果受环内流体流动换热影响大,且目前缺乏外壁温度高于内壁温度的水平同心圆柱环内自然对流换热特性研究,因此针对外壁温度高于内壁温度的水平同心圆柱环形结构,数值模拟研究了普朗特数为0.7情况下间隙比(内圆直径与环间距之比,即δ)在0.1~14以及瑞利数在103~107时环内自然对流流动模式与传热。使用流线和等温线分别表示出计算的流动模式和温度场,并研究了间隙比和瑞利数对圆柱环内壁面的平均努谢尔特数的影响。研究发现:在低瑞利数时整个间隙比范围内都存在稳定的月牙形流型,此外还观察到4种不同的流动模式,即二维漏斗振荡流、三维螺旋流、二维多涡流、二维多涡振荡流。这4种流动模式在较高的瑞利数时出现,具体取决于间隙比。根据流动模式的分布特征,整个间隙比可分为3部分,即宽间隙(δ=0.1~2)、中等间隙(δ=2~8)和窄间隙(δ=8~14),给出了不同间隙比范围内环内壁面平均努谢尔特数与间隙比和瑞利数的相关方程,其相关系数(R^(2))大于0.990 2。

关键词：水平同心圆柱环数值模拟自然对流流动模式传热

双锚片螺旋锚倾斜拉拔承载特性与承载力计算方法研究

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岩土力学 2024年第6期45卷 1661-1674,1685页

作者：胡伟李砥柱林志冯世进黄勇祥湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 同济大学地下建筑与工程系上海200092 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410007

目前对多锚片螺旋锚倾斜拉拔承载特性机制的认识尚不全面,承载力计算方法也还不成熟。采用自制模型试验装置开展了双锚片螺旋锚的多角度倾斜拉拔模型试验,分析了荷载倾角、埋深比对荷载−位移曲线和抗拔承载力因子的影响规律。通过量化... 详细信息

目前对多锚片螺旋锚倾斜拉拔承载特性机制的认识尚不全面,承载力计算方法也还不成熟。采用自制模型试验装置开展了双锚片螺旋锚的多角度倾斜拉拔模型试验,分析了荷载倾角、埋深比对荷载−位移曲线和抗拔承载力因子的影响规律。通过量化水平向和竖向的控制程度分析了两个方向的耦合效应;基于数值模拟标定了锚片间距和荷载倾角对锚片上土压力的影响,提出了锚片上土压力影响系数计算方法,引入考虑位移影响的土压力近似计算方法和p-y曲线法,构建了双锚片螺旋锚倾斜拉拔力学模型,提出了双锚片螺旋锚倾斜拉拔承载力计算方法和相应步骤,并在3个试验案例的计算中取得了较好的效果。所提模型和计算方法的研究思路可推广至其他多锚片的情况,但螺旋锚需满足属于刚性短桩的前提条件。

关键词：螺旋锚倾斜拉拔模型试验锚片间距承载力

氧化锌/膨胀蛭石复合材料组分协同增效延缓沥青老化行为研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 183-196页

作者：张恒龙段海辉罗尧湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南云中再生科技股份有限公司湖南省建筑固废资源化利用工程技术研究中心湖南长沙410205

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条... 详细信息

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条件下制备了单一ZnO粒子、单一EVMT、单一ZnO粒子复配单一EVMT(ZnO+EVMT,成分比例与ZnO/EVMT复合材料一致)和ZnO/EVMT复合材料并探究了其组分间作用特征,然后从沥青的物理性能、流变性能、化学官能团指数和分子量等方面探明了ZnO/EVMT复合材料对沥青老化行为的影响规律。结果表明:采用均相沉淀法合成的ZnO/EVMT复合材料可实现ZnO粒子和EVMT在微纳米尺度上有序复合,组分间的相互作用削弱了ZnO粒子的团聚效应并提高了ZnO粒子的分散性及其与EVMT之间的均匀性;ZnO/EVMT复合材料的紫外光吸收能力优于ZnO+EVMT和EVMT;此外,ZnO/EVMT复合材料与沥青形成了剥离型相结构,且ZnO/EVMT改性沥青具有良好的储存稳定性。因此,ZnO/EVMT复合材料的微观结构及其改性沥青的基本性能分别优于单一组分和复配改性剂及其改性沥青,其组分具有协同增效作用。最终,ZnO/EVMT复合材料改性沥青在室内短期热氧老化、长期热氧老化和长期紫外老化后均表现出较低的物理和流变性能老化指数、生成了较少的含氧官能团产物以及更低的大分子含量,故ZnO/EVMT复合材料可有效延缓沥青的老化行为。

关键词：路面工程改性沥青老化性能氧化锌/膨胀蛭石复合材料协同增效

基于犹豫模糊集的TOPSIS多属性决策方法及其应用

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施工技术（中英文） 2024年第5期53卷 76-82,89页

作者：张志伟卜良桃张婷张志勇陈世杰湖南省第六工程有限公司湖南长沙410015 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学工商管理学院湖南长沙410082 中共会同县委员会办公室湖南怀化418300

针对不确定语言环境下的决策问题,考虑决策者偏好不同,提出基于犹豫模糊集的TOPSIS多属性决策方法。首先采用犹豫模糊语言集群决策者的评价信息,更准确地表达决策者在决策过程中的犹豫性。其次基于犹豫模糊相关理论,提出改进的犹豫模糊... 详细信息

针对不确定语言环境下的决策问题,考虑决策者偏好不同,提出基于犹豫模糊集的TOPSIS多属性决策方法。首先采用犹豫模糊语言集群决策者的评价信息,更准确地表达决策者在决策过程中的犹豫性。其次基于犹豫模糊相关理论,提出改进的犹豫模糊熵权法确定属性客观权重,运用改进结构熵权法确定属性主观权重。然后利用级差最大化组合优化客观权重后,确定属性最终权重,并利用逼近理想解(TOPSIS)综合评价方法对评价对象进行排序。最后通过某临地铁项目优选桩基方案,验证该方法的有效性和可行性。

关键词：犹豫模糊集指标级差最优赋权决策