摘要:为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料（CFRP）筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影响。结果表明:考虑CFRP筋表面特征的数值模型可以较好地表征CFRP筋与混凝土之间的应力传递,能够反映低温下CFRP筋与混凝土的损伤情况与黏结破坏机制；低温可显著提高CFRP筋混凝土的黏结强度；在低温下,随着CFRP筋直径的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度降低,同时弱化了低温对黏结强度的增强效应；随着CFRP筋肋高的增加,CFRP筋混凝土的低温黏结强度呈现先提高后降低的趋势,肋高为筋材直径8%时黏结强度达到最大值；CFRP筋肋宽的变化主要影响黏结滑移曲线的形状；相比常温试件,在低温下试件发生拔出破坏时的混凝土保护层厚度更大。

摘要:为探究氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面抗剪性能,开展干湿循环（0 d、60 d和120 d）不同沟槽形状（矩形、正梯形和倒梯形）的单搭接拉伸剪切试验,研究失效模式和断裂能的变化及影响最大剪应力的因素,结合试验结果推导了考虑干湿循环的界面黏结滑移本构方程,并通过数值模拟验证其有效性。结果表明:随干湿循环进行,表面开槽法失效模式由CFRP断裂破坏转变为剥离破坏；120 d界面断裂能下降量较未开槽法减少60.04%~69.42%；正梯形组120 d最大剪应力相比其他表面开槽形状提升7.18%~9.48%。表面开槽法在氯盐干湿循环作用下具有较好的抗剪性能,建立的界面本构劣化方程适用于氯盐干湿循环作用下表面开槽CFRP-混凝土界面黏结性能的分析和模拟。

摘要:针对煤矸石堆积带来的环境污染问题,将煤矸石作为混凝土粗骨料进行资源化利用是合理的解决途径且经济效益显著。将煤矸石作为粗骨料制备钢管煤矸石混凝土,开展轴心受压试验,其中,煤矸石混凝土设计强度等级为C40。探究构件破坏形式与破坏机制及钢管约束作用对核心混凝土强度的提升程度,并根据钢管纵向应变分布研究钢管与煤矸石混凝土之间的黏结应力,分析不同加载方式、径厚比、煤矸石取代率对构件轴压承载力的影响规律。结果表明:加载方式A呈剪切型破坏,加载方式B呈腰鼓型破坏,钢管对煤矸石混凝土具有很好的横向约束；在加载方式A下试件极限承载力高于加载方式B,但加载方式B核心混凝土抗压强度提升更为显著；影响钢管煤矸石混凝土极限承载力的主要因素是取代率,钢管煤矸石混凝土可以很好地弥补煤矸石混凝土自身强度低的特点。

摘要:为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力,对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏模式及承载力结果,探讨不同因素对构件轴压性能的影响。结果表明:组合柱极限承载力相比拼合柱提高了1.4倍；板件宽厚比为60~100时,类地聚物泡沫混凝土利用率较高；泡沫混凝土密度每提高一个等级,组合柱的极限荷载约增加1.5%；从用钢量的角度考虑,设置对称单肋对组合柱极限承载力的提高更明显。在试验和数值仿真的基础上,依据现有相关规范中的计算方法对组合柱极限承载力进行了计算,发现JGJ 138—2016《组合结构设计规范》^[1]给出的计算方法可粗略估计组合柱极限承载力。最后,提出适用于组合柱轴压承载力的计算方法,并验证该公式的准确性。

摘要:为提高装配式结构的工业化程度和可修复能力,提出一种新型全装配钢筋混凝土(RC)柱间可更换耗能节点（RECJ）,并将其应用到框架结构的底层柱。对两个采用RECJ连接的装配柱试件和一个整体现浇柱对比试件进行拟静力加载试验,长榫头试件在加载至1/25的层间位移角后更换受损的连接板,在同条件下进行加载,分析各试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线特征、刚度及承载力的退化特征、延性及耗能能力、连接钢板及柱内钢筋应变变化等性能。结果表明:新型全装配框架底层柱的损伤及破坏主要集中在RECJ的连接钢板上,试件其他部位基本保持弹性；其滞回曲线呈梭形,形状饱满,耗能、延性及刚度退化性能明显优于全现浇对比柱；榫头长度较长的试件总体性能优于榫头较短试件,表现出更好的抗震性能,且具有与现浇柱等效的初始刚度和承载能力。RECJ在大震下可通过更换受损的连接板使结构快速恢复抗震性能。对RECJ的受力机制进行分析,并提出RECJ屈服阶段和峰值阶段的受弯承载力公式和转角变形,基于推导的公式得到骨架曲线模型。

摘要:为实现施工现场绿色、高效率、高精度的模块化装配式钢结构建筑的建造,分别提出基于柱座式的带斜撑和不带斜撑的装配式方钢管柱-桁架梁节点。共设计4个十字形足尺试件,并对其进行滞回加载试验。分别考察梁破坏和斜撑破坏模态下试件的抗震性能,探究两种破坏模态产生的原因。评估斜撑对节点极限承载力、延性、刚度以及能量耗散能力等抗震性能的影响,分析两种破坏模态下节点的传力机制,并结合破坏模态和受力特性分别给出带斜撑和不带斜撑节点的设计建议。结果表明:不设置斜撑的试件表现出良好的塑性变形和能量耗散能力等抗震性能；斜撑的设置不仅有效地将塑性铰由桁架梁转移到斜撑端部,而且大幅度地提高节点的承载力和刚度,但在斜撑破坏前桁架梁塑性变形能力受限。整个加载过程中,4个试件的柱座与桁架梁之间的连接未出现破坏,且柱子与柱座之间的法兰板未出现明显的滑移现象,该柱座式连接可靠。

摘要:地铁车站结构抗震分析中,通常只对完好结构进行地震响应规律分析,然而,沿海城市地铁车站结构埋置于地下,易遭受氯离子侵蚀,导致材料性能退化。为此,针对沿海氯盐环境下不同锈蚀程度的地铁车站结构,建立相应的非线性土-结构相互作用有限元模型。采用整体式静力推覆分析,研究氯离子侵蚀对土-结构柔度比的影响,并基于非线性时程分析,研究氯离子侵蚀下地铁车站结构的地震响应规律。数值模拟结果表明:相对完好状态,10%和20%锈蚀率的车站结构土-结构柔度比分别下降6%和18%,然而,由于地下结构受到周围土体的约束,在相同地震作用下,底层中柱的最大层间位移角没有显著变化；底层中柱作为抗震薄弱环节,钢筋锈蚀造成中柱变形能力及承载能力的下降,导致地铁车站结构的安全系数下降10%和20%左右；锈蚀后结构中柱最大层间位移角增幅与场地响应有关,低频成分丰富的地震作用下,土体将产生大的剪切变形,使得中柱纤维截面中钢筋承担更多的剪力,此时钢筋锈蚀将对中柱层间位移角产生较大影响。

摘要:地震发生后,利用强震动观测数据快速生成合理的等震线图是地震烈度速报中的一项关键技术。基于震源参数及烈度衰减规律生成的烈度等震线过于规则,无法反映局部烈度分布特征；而直接采用观测数据通过插值生成的等震线无法合理反映大震的震源效应。为此,提出一种考虑地震动空间相关性及大震震源效应的烈度场融合克里金插值方法,利用点到点之间的距离来考虑烈度的空间相关性,利用点到源之间的距离来考虑大震的震源效应。首先,在克里金插值方法的框架下,使用粒子群优化算法实现半变异函数的快速自动拟合；其次,通过两种自变量不同的半变异函数拟合实现了对空间相关性和震源效应的考虑；最后,使用日本和中国地震数据的插值结果验证方法的合理性。结果表明,融合克里金插值方法获得的烈度等震线图形状规则,能反映出一次地震的震源效应,且对台站稀疏的情况有较好的适应性,满足地震烈度速报的要求。该方法可为地震烈度速报及地震烈度等震线的绘制提供技术支持。

摘要:为响应发展新型、节能、高效的建造方式的要求,提出一种采用滚压加工工艺加工无缝钢管制作而成的螺旋肋套筒,该种套筒具有造价低、制造工艺和施工技术简单的优点,并且加工而成的螺旋肋可大幅提高套筒与灌浆料之间的机械咬合力。在传统灌浆套筒连接接头性能研究的基础上,创新性地提出一种对中搭接套筒连接形式,并采用螺旋肋套筒制作了14个对中搭接灌浆套筒试件,进行单向拉伸试验研究其力学性能。此外,利用ABAQUS进行灌浆套筒试件的有限元模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:套筒连接试件搭接长度取10d时具有足够的锚固性能；套筒内部钢筋应变随距加载端距离的增加而迅速减小,并随外荷载的增加而增大；滚压螺旋肋套筒表面各位置应变均较小,套筒具有足够的安全冗余,靠近钢筋侧的轴向应变大于其他位置,且在套筒中部以轴向拉应变为主,套筒端部以环向拉应变为主；有限元模拟结果与试验结果吻合度较高,模型对于该实验具有一定的适用性。

摘要:为探究后插入钢筋位置等对Ⅱ型套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）受力性能的影响,对36个接头进行单向拉伸试验,分析试件破坏形式、极限承载力、延性与套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟。结果表明:防偏转措施有效提高试件的极限承载力和初始刚度；接头承载力和延性主要受3种因素影响,即钢筋间距、后插入钢筋偏心程度及是否紧贴套筒布置;后插入钢筋布置于套筒中部,钢筋间距大,套筒长边约束弱,接头承载力和延性降低；后插入钢筋偏心布置,易产生弯曲变形,接头承载力和延性降低；后插入钢筋紧贴套筒布置易产生灌浆缺陷,接头承载力和延性降低;两钢筋紧贴对称布置于长轴时,接头承载力和延性最大;极限荷载时,套筒短边侧纵向应变为拉应变,但存在受压趋势,套筒长边侧纵向应变为压应变；套筒长边侧环向应变绝对值基本大于短边侧,小于套筒屈服应变。模拟试件的破坏形态、极限承载力等与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠性。钢筋位置不同时,极限荷载最小值约为最大值的80%。

摘要:在水华爆发期间,藻类胞外有机物（EOM）在水体中累积,对水处理工艺和出水水质带来不容忽视的风险。EOM难以被常规净水工艺去除,且次生消毒副产物会显著影响供水水质,亟需开发高效的水处理技术来降解EOM。真空紫外（VUV）能够原位产生活性氧化物种（ROS）去除有机污染物,具有去除EOM的潜力。为此,采用真空紫外（VUV）活化过硫酸盐（PS）去除EOM,探究其处理效能、影响因素、反应机制和对消毒副产物（DBPs）生成的影响,并将其应用于天然含藻水处理。结果表明:VUV/PS体系能快速降解和矿化EOM,UV₂₅₄和DOC去除率分别为93.7%和74.1%；随PS投加量的增加,EOM的降解率显著增大,酸性条件可促进EOM的降解和矿化效率；水中共存的HCO-₃和Cl-会明显抑制VUV/PS体系对EOM矿化的效能,而NO-₃的影响相对较小；由于VUV辐照促进了ROS的生成,VUV/PS体系中羟基自由基（HO^·）和硫酸根自由基（SO^·-₄）浓度高于UV/PS体系；EOM在VUV/PS体系中的高效矿化主要归因于HO^·和硫酸根自由基 SO^·-₄,溶解氧通过促进以HO^·和SO^·-₄为主的ROS生成,可有效促进EOM的降解；经VUV/PS处理后,后续氯消毒过程中DBPs的生成量显著下降。VUV/PS体系在处理天然含藻水时能够明显降低水中的UV₂₅₄、DOC质量浓度以及DBPs生成量。

摘要:膜生物反应器（MBR）已发展成为高效且成熟的市政和工业污水处理技术,基于MBR建成并投产的污水处理厂数量持续增加且规模不断扩大,但膜污染仍是MBR进一步推广和应用的瓶颈,开发高效率、低成本的膜污染控制方法是领域内的研究热点。作为一种典型的高级氧化工艺,电化学氧化（electrochemical oxidation,EO）在水环境中具有突出的净污和杀菌能力,可同步实现膜表面污染物的降解和细菌的灭活,在MBR中展现出巨大的抗膜污染潜力。近年来,基于EO的膜污染控制技术蓬勃发展,促进了MBR抗膜污染方法的创新,并引发了对抗膜污染机制的新思考。为了紧跟MBR快速发展的步伐,迫切需要对EO在MBR中膜污染控制的研究和应用进行全面总结和讨论。介绍了EO的工作原理并分析了电化学氧化MBR（eMBR）中产生活性氧自由基并抑制膜污染的多种途径；根据国内外的最新研究进展,从电极装载方式、电极与滤膜的结合方式、电极的制备材料等角度系统讨论了eMBR的运行模式和抗膜污染效果；总结了EO抑制膜污染的影响因素及其实际应用的现存挑战；对eMBR的未来研究进行了展望,对其进一步优化与创新提出了建议。

摘要:准确获取内热源实时冷负荷对于制定供暖空调系统节能调控策略及降低建筑运行能耗具有重要意义,而辐射热传递过程产生的滞后冷负荷是内热源冷负荷计算的难点,为此,基于围护结构蓄放热规律、热传递特性及传递函数原理等建立内热源滞后冷负荷监测模型,该模型为10阶传递函数。为了简化计算过程、提高计算精度,利用辐射时间系数对该模型进行参数辨识及降阶分析,最终得到2阶传递函数。建立试验系统对模型进行验证,结果显示,模型的平均绝对百分比误差为8.19%。内热源滞后冷负荷监测模型可依托能耗监测平台实现负荷的在线监测,对描述滞后冷负荷的时间延迟规律及幅度衰减特性具有理论意义,为制定供暖空调系统节能调控策略提供理论依据。

摘要:结冰是一种常见的自然现象,在工业生产流程中也广泛存在,且往往对生活生产造成不利影响。有效运用结冰特性预测技术,可显著降低甚至杜绝各行业因结冰导致的潜在危害。既有研究表明,使用结冰特性预测技术后路面交通事故率可降低65%,若进一步结合除冰系统,能在80%的结冰场景下实现表面高效防除冰。为有效规避各行业冰灾问题,分别基于道路、输电线两类静止表面与风机叶片、飞机两类运动表面的既有结冰特性预测技术进行了综述与分析,结果表明,对于静止表面,既有技术对结冰厚度等指标的预测精度可达80%以上,运动表面则可达70%以上。既有结冰特性预测技术依原理差异可分为模型驱动法与数据驱动法两种,其中数据驱动法具有很大发展潜力。基于归纳总结的应用于静止与运动两种状态下4种简单冷表面的结冰预测技术,进一步提出该领域的重点研究方向,以期为各类工程场景中低温表面的防除冰技术开发与优化提供参考借鉴。