• 2013年第45卷第12期文章目次
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    • 汶川地震中房屋震害分析与震损房屋抗震加固

      2013, 45(12):1-9. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.001

      摘要 (2488) HTML (2) PDF 4.37 M (1409) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得2008年汶川8级强震后相关地区房屋结构震损水平,提出合理的震损房屋抗震加固方法,进行了震损调查与分析.发现震区钢筋混凝土结构房屋主要震损形式为柱压溃、节点失效、强梁弱柱、围护墙及隔墙破坏等;砖砌体结构房屋及底部框架-抗震墙房屋主要震损形式为砖砌体墙的剪切破坏.基于震害分析,提出着重强化震损部位和易损部位抗力水平和着力强化房屋整体牢固性的震损房屋抗震加固思路,完成了震区200余栋震损房屋抗震加固设计与施工.

    • 冷却塔损伤评价与加固设计方法

      2013, 45(12):10-15. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.002

      摘要 (1322) HTML (3) PDF 1.29 M (1120) 评论 (0) 收藏

      摘要:以青海省察尔汗盐湖地区某冷却塔为例,研究塔体在酸性气体侵蚀和冬季冷热交替共同作用下的损伤状况,对冷却塔混凝土脱落、裂缝分布与开展、混凝土强度等进行现场检测.应用ABAQUS软件计算了塔体内力,以塔体内力与抗力比值为参数对塔体安全性进行分析.给出塔体外侧后置钢筋混凝土面层、内侧后置砂浆面层并在砂浆面层表面涂抗渗材料的加固方案.论述了加固后承载力验算时所采用的截面材料等效弹性模量与等效强度的计算方法,为同类工程损伤评价与加固设计提供参考.

    • 哈尔滨SP板厂房结构迁移改造

      2013, 45(12):16-21. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.003

      摘要 (1602) HTML (2) PDF 2.92 M (1177) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足哈尔滨SP板厂搬迁需要,完成了该厂房的结构迁移改造.经检测鉴定,原厂房的排架柱、吊车梁、联系梁、竖向与水平支撑等结构构件可应用于新厂房.考虑到新厂房生产SP板的起吊与运输需要,通过植筋及加大截面法将排架柱接高1.8 m,加固后的排架柱直接安装在新厂房的混凝土杯口基础内.拆运的屋面梁、吊车梁及相关支撑安装就位后,在屋面梁上间隔布置了预设天窗洞口双T板与实心双T板作为屋盖,保证了厂房结构体系的安全性与经济性,有效改善了新厂房的采光通风.

    • Cu2+强化Fenton反应氧化降解2,4,6-三氯酚

      2013, 45(12):22-25. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.004

      摘要 (1763) HTML (2) PDF 560.26 K (2199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为强化Fenton反应氧化降解水中2,4,6-三氯酚的效能,在Fenton体系中加入另一种过渡金属离子Cu2+.结果表明:在酸性条件下,二价铜离子本身不具有类似亚铁离子催化分解过氧化氢氧化有机物的能力;将铜离子引入Fenton反应体系后,能明显提高2,4,6-三氯酚的氧化降解速率,强化过氧化氢的分解,增加TOC的去除率以及氯离子的释放;较低投量的铜离子就能有明显的强化作用;自由基抑制剂甲醇、叔丁醇对反应的完全抑制说明羟基自由基仍然是铜离子参与的Fenton反应中的主要活性物种.

    • 多点循环的厌氧/缺氧并联+好氧工艺脱氮除磷

      2013, 45(12):26-31. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.005

      摘要 (1819) HTML (3) PDF 737.12 K (1535) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统A2/O工艺脱氮除磷过程存在的营养源竞争、污泥龄等矛盾,提出一种多点循环的厌氧/缺氧并联+好氧工艺.通过分析污泥回流至厌氧段、好氧段的量和磷的释放与吸收的相关关系及其对处理效果的影响,考察工艺在缺氧段的脱氮效果,研究厌氧段与缺氧段的营养源分配及其对处理效能的影响,确定工艺的最佳运行参数,同时利用PCR-DGGE技术分析工艺各段中功能菌群的生理特性.结果表明,在厌氧段污泥回流比为15%、好氧段污泥回流比为30%、硝化液回流比为300%、厌氧/缺氧进水比例为1∶1的条件下,系统COD、氨氮、TN、TP去除率分别为92.27%、97.54%、87.52%、96.66%,脱氮除磷效果优于A2/O工艺,有效地解决了由碳源不足引起的营养物竞争以及各种功能菌群间污泥龄的矛盾等问题.

    • 硼掺杂金刚石薄膜电极电催化降解双酚A

      2013, 45(12):32-37. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.006

      摘要 (2208) HTML (5) PDF 1.08 M (1127) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水环境中环境激素双酚A (bisphenol A, BPA)的污染,采用直流等离子体化学气相沉积方法制备了硼掺杂金刚石(boron-doped diamond,BDD)薄膜电极,利用高效液相色谱法和液相色谱质谱联用的方法,对BPA在BDD电极上的降解规律及降解历程进行研究.结果表明:不同初始质量浓度的BPA在电极上均能被完全降解,降解规律符合准一级反应动力学,初始质量浓度100和10 mg·L-1时的表观反应速率常数分别为0.494和0.700 h-1;电流密度从10 mA·cm-2提高到40 mA·cm-2时,表观反应速率常数增大50.61%,去除率提高11.26 %.BPA的降解过程检测到7种中间产物,降解主要分为两个途径:一是BPA的一侧苯环先开环降解,最后完全矿化;二是BPA的两个苯环同时开环,然后逐级降解直至矿化.

    • 邻苯二甲酸酯降解菌的分离鉴定及降解特性

      2013, 45(12):38-42. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.007

      摘要 (1838) HTML (2) PDF 561.27 K (1264) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对邻苯二甲酸酯(PAEs)污染的土壤进行生物修复,从人工湿地土壤样品中分离到7株能够以PAEs为唯一碳源和能源生长的菌株D1~D7,对其综合形态特征、主要生理生化特性和16S rRNA基因序列分析结果进行鉴定,并通过3 d摇瓶间歇试验检测其对PAEs和邻苯二甲酸(PA)的降解能力.结果表明,D1、D2与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)的同源性分别为100%和98%,D3与肠杆菌属(Enterobacter sp.)的同源性在99%以上,其余4株细菌与红球菌属(Rhodococcus sp.)的同源性都在98%以上.这些菌株对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)的降解率分别在65%,60%和30%以上,且对PAEs的降解率随侧链烷基链的增长而下降.这7株PAEs降解菌均能在以PAEs的降解中间产物——PA为唯一碳源的培养液中生长,对PA的利用率在18%~39%,这说明它们可能通过PA途径实现PAEs的完全降解.

    • 丙酸质量浓度对丙酸富集培养物降解特性的影响

      2013, 45(12):43-47. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.008

      摘要 (1476) HTML (2) PDF 1021.59 K (1608) 评论 (0) 收藏

      摘要:为阐明丙酸质量浓度对厌氧生物处理系统中丙酸降解特性的影响,研究了不同丙酸质量浓度条件下丙酸富集培养物的降解特性.以丙酸为唯一碳源,通过15代的传代培养富集到一个中温互营丙酸氧化菌群(包括丙酸氧化菌和产甲烷菌).聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)指纹分析结果表明,该富集培养物中的丙酸氧化菌为Syntrophobacter,而嗜氢产甲烷菌和嗜乙酸产甲烷菌分别为Methanobacterium和Methanosaeta.在污泥接种量为0.81 g/L条件下,当丙酸质量浓度为1 000~2 000 mg/L时,丙酸能够被该富集培养物快速降解;而当丙酸质量浓度为2 500~3 000 mg/L时,丙酸降解和乙酸的转化均受到一定程度的抑制,但随着培养时间的延长,该抑制作用逐步解除.较高的丙酸质量浓度(≥2 500 mg/L)能够对丙酸氧化菌产生可逆性抑制作用.

    • 几种纳米材料对斑马鱼孵化和致畸效应的影响

      2013, 45(12):48-52. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.009

      摘要 (1872) HTML (4) PDF 1.90 M (1721) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评价纳米材料的生态毒性,选用斑马鱼胚胎作为受试生物,考察ZnO、TiO2和碳纳米管3种纳米材料对斑马鱼胚胎孵化及致畸效应的影响.配置一系列不同质量浓度的纳米材料溶液,对受精1 h的斑马鱼胚胎进行暴露,记录36~96 h内胚胎的孵化率及累计孵化率.结果表明:纳米ZnO对胚胎孵化率有抑制作用,在50及100 mg/L的暴露组,孵化率显著低于对照组,虽然Zn2+有溶出,但对孵化率没有显著影响,同时,纳米ZnO暴露导致胚胎畸形,表现为心包水肿;碳纳米管对胚胎孵化率没有显著抑制,但能够使斑马鱼胚胎孵化延迟,且与暴露浓度存在浓度剂量效应关系;在本实验浓度范围内,急性暴露纳米TiO2对胚胎孵化率与畸形率没有显著影响.

    • 冷辐射不均匀环境中人体热反应评价模型

      2013, 45(12):53-56. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.010

      摘要 (1629) HTML (6) PDF 506.64 K (1532) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究具有冷辐射的不均匀环境中人体局部和全身热感觉与热舒适、热可接受度之间的关系,对20名受试者进行两种具有冷辐射工况和一种均匀工况的热反应实验,通过对受试者的局部和全身热感觉与热舒适、全身热可接受度的主观调查,分析冷辐射不均匀环境中人体热反应,研究不同部位热感觉对全身热感觉的影响权重、全身热感觉与整体热可接受度、全身热舒适与整体热可接受度的关系.建立了具有外窗、外墙冷辐射和电加热器采暖的不均匀环境中考虑局部热感觉影响权重的人体热感觉评价模型,以及用部位间热感觉之差的最大值评价热可接受度的模型.结果表明:热可接受度与全身热感觉不相关,而与全身热舒适具有很好的线性关系.

    • 正多边离散环路磁场积分问题分析

      2013, 45(12):57-62. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.011

      摘要 (1329) HTML (2) PDF 633.37 K (1267) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决直通光路型光学电流互感器抗外磁场干扰能力差的问题,提出一种零和御磁技术解决方法.在分析离散环路磁场积分的基础上,对离散安培环路定律及其数学模型进行探讨,并具体研究了正多边离散环路Sm模型和Sm正分布的mSm模型等两类离散环路磁场积分模型.结果表明:Sm模型存在2m个零和P点,干扰电流位于零和P点时对Sm模型的磁场积分结果的贡献为零;mSm模型中任意两个Sm位置互换时其原点与零和P点互换.据此提出了Sm模型的零和定理和mSm模型的互易定理,离散安培环路定律与零和定理、互易定理一起形成了正多边离散环路磁场积分理论体系.研究结果为光学电流互感器的零和御磁技术奠定了理论基础.

    • RC梁-核心区钢管壁开洞组合柱节点试验

      2013, 45(12):63-69. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.012

      摘要 (1578) HTML (2) PDF 2.86 M (1199) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究核心钢管壁开洞对钢筋混凝土(RC)梁-组合柱节点区受力性能的影响,完成了4个试件的低周往复加载试验.试验结果表明:试件的力-位移滞回曲线比较饱满,弹塑性变形能力大;梁柱纵向钢筋配筋率以及柱的钢管含钢率与实际高层建筑工程基本一致的试件为梁受弯破坏,实现了强柱强核心区弱梁的抗震设计要求;洞口周围设置加劲板或加厚钢管壁能有效改善钢管壁开洞核心区的抗剪性能,提高核心区的受剪承载力.

    • 连梁中安装SMA阻尼器框剪结构非线性分析

      2013, 45(12):70-77. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.013

      摘要 (2116) HTML (2) PDF 2.06 M (1542) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善钢筋混凝土框架-剪力墙结构中小跨高比连梁的脆性破坏模式,提出在连梁中安装形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)阻尼器,并采用数值分析对此类结构的抗震性能进行研究.以一幢阻尼器控制的18层平面框剪结构为例,对该结构进行Pushover分析及静力往复荷载作用下的非线性分析,研究了安装SMA阻尼器的连梁的两个设计参数(屈服力比和屈服位移比)取值对整体结构非线性性能的影响.分析结果表明:屈服力比对结构损伤模式影响显著,当屈服位移比相同时,屈服力比越小,阻尼器进入屈服越早,变形集中在阻尼器中,结构自复位能力越强;屈服力比相同时,随着屈服位移比增大,连梁中SMA阻尼器屈服被延后,结构中混凝土构件越早发生损伤.

    • 大跨斜拉桥预应力索塔锚固区受力机理及试验

      2013, 45(12):78-85. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.014

      摘要 (1621) HTML (2) PDF 1.01 M (1157) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证斜拉桥索塔锚固区受力可靠,基于受力特征和平面框架分析模型,推导了不同受力阶段预应力小半径大吨位环向U型预应力索塔锚固区控制截面环向应力的计算公式.结合实际工程,建立空间有限元模型,并进行预应力索塔锚固区斜向加载的足尺模型试验,得到了预应力施加阶段、正常使用阶段和非对称加载阶段塔壁的应力分布规律,通过与试验结果进行对比,验证了本文提出公式的适用性.研究结果表明:斜拉索水平力主要由环向预应力筋承担,非对称受力对锚固区受力影响不大,所提出的简化方法可为索塔锚固区设计提供参考.

    • 钢管混凝土拱极限承载力分析的共旋坐标法

      2013, 45(12):86-89. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.015

      摘要 (1719) HTML (13) PDF 597.55 K (1261) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高钢管混凝土拱极限承载力分析的精度和效率,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的钢管混凝土拱数值分析模型.首先基于共旋坐标系下应变和消除刚体位移后的变形为线性关系,利用虚功原理无须迭代就可直接计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得其在结构坐标系中考虑几何与材料双非线性的切线刚度矩阵,不平衡力完全是基于全量来计算.算例结果表明,该算法具有减少计算量、不累积误差和精度高等优点.

    • 双主跨悬索桥颤振节段模型试验模态匹配问题

      2013, 45(12):90-93. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.016

      摘要 (2054) HTML (3) PDF 983.46 K (1563) 评论 (0) 收藏

      摘要:多主跨悬索桥颤振节段模型风洞试验存在模态匹配问题,为了明确该类试验如何匹配竖弯模态与扭转模态以及哪种弯扭模态组合的颤振临界风速最低,以马鞍山大桥为工程背景,根据模态相似性匹配出3种弯扭模态组合,在节段模型风洞试验中测试了各组合的颤振临界风速,并对结果进行比较分析.结果表明:相同攻角下,一阶反对称竖弯与一阶反对称扭转模态组合的颤振临界风速最低,因此该组合是双主跨悬索桥二维颤振的控制组合;相同攻角下,一阶对称竖弯与一阶对称扭转模态组合的颤振临界风速略高于一阶反对称竖弯与一阶对称扭转模态组合的颤振临界风速;古典耦合颤振的Van der Put公式和Selberg公式能够预测各组合的颤振临界风速相对大小关系,但不能准确预测颤振临界风速数值.

    • 基于细观离散元的混凝土端部效应分析

      2013, 45(12):94-98. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.017

      摘要 (1802) HTML (3) PDF 1.05 M (1407) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究端部效应对不同形状的混凝土试件强度的影响,采用三维颗粒离散元程序(PFC3d)对混凝土标准立方体与标准圆柱体试件在不同端部摩擦条件下的单轴压缩试验进行数值仿真.在细观层次假定混凝土材料力学性质符合Weibull概率统计分布来考虑混凝土材料的非均质特性,根据材料宏观力学参数反演计算出模型细观力学参数,进行数值仿真计算.模拟结果表明,端部摩擦对不同形状的混凝土试件的抗压强度、变形特征及破坏模式有较大影响;试件的形状效应随着加载板与试件间摩擦系数的增加而增强;当不采用减摩措施(f=0.6)时,测得两种试件强度的折算系数为0.795.仿真结果与规范的规定相符,证明了本文方法的可行性和有效性.

    • 基于切换多胞系统的高超声速飞行器鲁棒控制

      2013, 45(12):99-104. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.018

      摘要 (2220) HTML (4) PDF 552.11 K (1178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决高超声速飞行器的包线跨度大和包线范围内模型参数时变系统的稳定与镇定问题,提出一种新的基于切换多胞系统的鲁棒控制方法.将飞行器包线范围内的飞行动态建模为切换多胞系统,采用基于参数依赖多胞Lyapunov函数与平均驻留时间方法,给出了系统在参数任意快变下渐近稳定的控制器综合方法.仿真结果表明:控制器具有良好的响应特性,可实现对指令的精确跟踪.该控制方法可克服传统切换控制的控制量输出跳跃现象,有助于降低系统分析与设计保守性.

    • 基于UIO的减摇鳍控制系统故障诊断算法

      2013, 45(12):105-110. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.019

      摘要 (1787) HTML (2) PDF 656.45 K (1088) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高减摇鳍控制系统可靠性,提出了基于UIO的减摇鳍控制系统故障诊断算法,改进了基于全阶Luenberger故障诊断观测器针对系统出现未知扰动时的不足.利用最优解耦原理,设计了满足系统出现未知扰动时可解耦的UIO故障诊断观测器,推导及证明了减摇鳍控制系统存在UIO的充要条件,并给出了UIO故障诊断观测器的设计步骤.以NJ5型减摇鳍控制系统为研究对象,验证算法的有效性.仿真结果表明,基于UIO的减摇鳍控制系统故障诊断算法相比传统方法,获得的状态估计误差小,且收敛速度快;在故障诊断阶段,有效提高了残差的收敛效果,并对系统出现的故障作出快速响应.

    • 3种确定性采样非线性滤波算法的复杂度分析

      2013, 45(12):111-115. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.020

      摘要 (2517) HTML (2) PDF 589.43 K (2632) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察非线性卡尔曼滤波在SINS/GPS组合导航中的实时性问题,对无迹卡尔曼滤波(UKF)、中心差分卡尔曼滤波(CDKF)和容积卡尔曼滤波(CKF)3种常用确定性采样非线性算法的实现复杂度进行了理论分析,并总结了实时性选择的依据.根据确定性采样卡尔曼滤波的统一迭代步骤,以等效浮点操作数作为评价准则对3种算法进行了复杂度分析,导出了精确计算复杂度的表达式,并进一步对三者之间的差异进行了推导.将上述算法应用于SINS/GPS紧耦合导航中,并进行了蒙特卡罗仿真.结果表明:3种算法的精度一致,UKF复杂度最高,在状态维数高于量测维数的系统中CKF复杂度最低,但在高维量测系统中CDKF可望获得最小的硬件开销.

    • 基于自适应参数估计的反推终端滑模再入飞行控制

      2013, 45(12):116-120. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.021

      摘要 (2361) HTML (2) PDF 771.19 K (1342) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对空天飞行器再入飞行时动态的强非线性和不确定性问题,提出了一种基于反推法的自适应终端滑模控制方法.首先建立了ASV的具有时变参数的严反馈形式被控模型,进一步采用自适应策略在线估计被控系统的不确定参数,将一阶低通滤波器引入到虚拟控制律设计中,降低反推计算的复杂性.在反推设计的最后一步引入终端滑模控制,以提高控制系统对于匹配不确定性的鲁棒性和系统跟踪误差的收敛速度,同时引入矩阵的广义逆,避免控制增益参数估计过程中可能出现的奇异现象.最后借助Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统误差及状态信号一致最终有界.以某型ASV再入姿态跟踪控制为目标,进行了6自由度飞行仿真验证. 结果表明:所提出的自适应反推终端滑模控制方法跟踪速度快、鲁棒性强,且对不确定参数具有较强的自适应能力.

    • 影响双向张弦梁结构受力性能的参数分析

      2013, 45(12):121-128. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.12.022

      摘要 (1389) HTML (1) PDF 1.71 M (1382) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了寻求合理设计双向张弦梁的方法,考察双向张弦梁主要几何参数对结构用钢量的影响.运用基于平衡荷载态进行双向张弦梁优化设计的方法,以结构用钢量最小为优化目标,对结构的高跨比、垂跨比、两向间距比、平面长宽比以及影响预应力取值的平衡荷载值的大小5个参数进行系统深入的分析.结果表明:高跨比和垂跨比的增大对结构用钢量影响近似线性递减,两向间距比对结构用钢量影响不大,使得结构空间布置可以灵活处理,平衡荷载大小存在最优值且对结构荷载态的刚度影响很大.在设计中应首选加大结构高跨比,尽量增大垂跨比,通过计算平衡荷载值确定预应力取值.

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