2014, 46(4):1-6. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.001
摘要:为了研究钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能,本文进行了3个1/2缩尺的钢-混凝土组合梁钢框架节点的拟静力试验,主要研究了节点类型(2个中柱节点、1个边柱节点)、混凝土板宽度等对组合节点抗震性能的影响,对节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力、延性、强度和刚度退化等性能进行了研究,并利用有限元软件ABAQUS对组合节点在单调荷载作用下弹塑性性能进行分析,对比可知理论分析与试验结果吻合较好.研究表明:组合节点的变形能力以及耗能能力较强,强度与刚度退化不明显,节点位置和混凝土板有效宽度对节点抗震性能影响较大.
2014, 46(4):7-12. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.002
摘要:以160 000 m3 液化天然气LNG储罐混凝土外罐为研究对象,借助ANSYS有限元,针对LNG低温液体发生泄漏时,在低温作用下的受力与变形性能展开模拟研究,获得了稳态对流换热条件下的温度场及其温度应力分布.采用热-固耦合分析方法,将低温液体作用下的混凝土外罐罐壁处的温度应力与其他静力荷载作用下的内力进行了不同工况下的内力组合,确定了结构的最不利内力包络图,并以此为依据对LNG储罐混凝土外罐罐壁进行了预应力钢筋的配筋计算与布置.研究结果表明:低温液体下产生的温度应力使LNG储罐混凝土外罐发生整体向内收缩变形的趋势;罐内液体压力对结构内力及变形起主导作用;满液位泄露时LNG储罐混凝土外罐的薄弱部位位于距底板约10 m高度处.
2014, 46(4):13-19. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.003
摘要:为确定灾害应急状态终止时间,通过对应急状态终止状态影响因素的分析,将应急状态分为应急紧张状态和应急稳定状态2种,针对各状态指标先期的统计数据,结合马尔科夫过程,寻找出应急状态进入稳态概率分布的最大时间N,然后运用最优停止理论在N中寻找出应急状态终止的最优时间,并建立应急状态终止的马氏链决策-最优停止理论模型.基于马氏链的灾害应急状态终止模型能较准确地对应急状态终止时间进行量化决策,且计算简便,易于计算机实现,具有较强的可操作性,所提出的模型为掌握应急所处状态和对应急状态终止时间进行决策提供了理论支持.
2014, 46(4):20-24. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.004
摘要:为研究生物除铁除锰滤柱对高铁锰氨氮地下水中锰的极限质量浓度,采用培养成熟并稳定运行一段时间的滤柱,逐步提高其进水锰的质量浓度,考察锰的极限质量浓度.结果表明:在进水总铁、氨氮质量浓度分别为5~10、0.9~1.3 mg/L,水温为8 ℃,滤速为6 m/h的实验条件下,当进水溶解氧约8.5 mg/L时,锰的极限质量浓度为7.5 mg/L;溶解氧大于10 mg/L时,锰极限质量浓度为10.5 mg/L;锰质量浓度升高对铁和氨氮的去除没有影响.沿程分析发现:沿滤层向下,相同厚度滤料除锰量逐渐减少;锰质量浓度升高过程中,氨氮的沿程去除没有变化.锰的极限质量浓度受溶解氧限制,溶解氧越高,极限质量浓度越高.
张肖静 , 李冬 , 梁瑜海 , 张玉龙 , 何永平 , 范丹 , 张杰
2014, 46(4):25-30. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.005
摘要:为研究全程自养脱氮工艺(CANON)处理生活污水的可行性,在常温膜生物反应器(MBR)中,保持进水氨氮不变,采用逐渐缩短水力停留时间(HRT)的策略在限氧条件下快速富集氨氧化菌(AOB),之后减小曝气量并进一步缩短HRT富集厌氧氨氧化菌(anammox),并通过DGGE技术分析不同阶段的种群变化.结果表明:CANON工艺在78 d内成功启动,总氮去除率达80%,总氮去除负荷RNR达0.95 kg·m-3·d-1;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了COD和氨氮的同时高效去除;微生物群落发生了较大变化,稳定运行的反应器中氨氧化细菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),厌氧氨氧化菌为Candidatus Kuenenia stuttgariensis.MBR-CANON工艺可以有效应用于常温生活污水的脱氮.
2014, 46(4):31-35. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.006
摘要:为探讨腐殖活性污泥的生物化学特征及其作用机理,对腐殖生物填料进行扫描电镜和能谱(SEM-EDAX)测定,表明填料中主要组成元素为C、O、Si,同时含有少量Al、S、Fe. 腐殖活性污泥与普通活性污泥中若干特征菌群的对比分析表明,腐殖活性污泥中的一般细菌总量、硝酸菌、亚硝酸菌、脱氮菌及放线菌含量明显高于普通活性污泥;腐殖活性污泥中有机质的质量分数比普通活性污泥低,但腐殖酸及富里酸和胡敏酸质量分数明显高于普通活性污泥;腐殖活性污泥法运行的SBR反应器对CODCr、TP和TN的去除效果优于普通SBR反应器,分别高出4%、14%和10%.
2014, 46(4):36-42. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.007
摘要:为实现寒地沼气发酵系统高效、稳定运行,应建立基于沼气发酵微生物群落的复合调控策略.本研究耦合454高通量测序和PCR-DGGE分析方法,对北方规模最大的海林农场沼气池内细菌及产甲烷古菌群落结构进行解析.取沼气池稳定运行期沼液样品,分析系统内微生物群落多样性.结果显示,共获得1 297条高质量微生物序列,在属和种的分类水平上,至少存在581个细菌属和666个细菌种.优势菌群有Firmicutes、 Bacteroidetes 及Proteobacteria,相对丰度分别为46.39%、21.41%和18.98%.优势属(相对丰度>5.0%)包括Proteiniphilum、Spirochaeta和Wolinella.DGGE分析结果表明,产甲烷古菌包括Methanocorpusculum sp.、Methanosaeta sp.、Methanobacterium sp.及Methanosarcina sp..,表明沼气池的产甲烷途径以乙酸代谢类型为主,水解、酸化过程主要由来自动物消化系统内的细菌完成.
2014, 46(4):43-49. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.008
摘要:为分析抗生素残留对菌渣堆肥过程的影响,以青霉素菌渣、市政脱水污泥和木屑为原料,研究好氧堆肥过程温度、碳素、氮素等理化参数的变化及青霉素的降解情况. 首先通过0.4 m3的大堆体研究菌渣好氧堆肥的可行性,然后通过5个6 L的小堆体详细研究菌渣污泥混合堆肥过程. 结果表明:菌渣污泥混合堆肥升温效果优于对照的单纯污泥. 堆肥菌渣质量分数与堆肥物料总有机碳(TOC)质量分数成正比,堆体的TOC质量分数随堆肥时间不断下降且趋于稳定,菌渣残留的青霉素未影响堆肥过程TOC的变化趋势. 投加菌渣增加了堆体的水溶性有机碳(WSOC)质量分数,生物可利用碳源的增加促进了堆肥过程微生物的转化作用,有助于堆肥过程温度的升高. 添加菌渣有助于减少堆肥原料中的氮素损失,且在第5天已检测不到菌渣中的抗生素残留. 可以通过混合堆肥实现菌渣的资源化利用及药物残留的分解.
2014, 46(4):50-56. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.009
摘要:为了改良非线性涡粘性模型模拟建筑绕流问题的表现,首先介绍了采用涡粘性模型预测建筑绕流问题的现状,分析了模拟中存在的问题,然后基于Craft非线性涡粘性模型提出了一种用于预测建筑绕流的改良的非线性涡粘性模型,并利用日本建筑学会提供的风洞实验数据对改良的非线性模型进行分析验证.结果表明:改良的非线性涡粘性模型一方面改善了标准k-ε模型建筑前端湍动动能预测过大的问题,预测出了建筑顶部的分离和再附着;另一方面通过增大尾迹区的湍动动能,改善了涡粘性模型在预测建筑尾迹区流动中的表现.通过改良,非线性涡粘性模型可以较好地预测建筑风环境.
2014, 46(4):57-62. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.010
摘要:为确定桥面铺面防水粘结层胶结材料洒布量,采用橡胶沥青和两种典型的沥青混合料,通过设计直向剪切试验和斜向剪切试验研究桥面防水粘结层的力学性能,分析不同因素对于防水粘结层剪切性能的影响.试验结果表明,加载速率的提高,粘结层最大剪切应力有呈线性增大的趋势;采用不同温度的对比试验,同样发现随温度的升高,其抗剪切能力显著衰减.可以通过剪切试验的剪应力和变形能两个指标评价其剪切性能.
2014, 46(4):63-69. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.011
摘要:针对不断拓展的伺服系统带宽将会超过系统固有机械谐振频率而引发机械谐振,克服原本被忽略的弹性部件的影响以提高伺服系统性能,采用自适应陷波滤波器进行在线机械谐振抑制. 首先对双惯量弹性负载模型进行理论分析,解释及验证了机械谐振机理及现象.通过FFT法实时分析电磁转矩电流,可以在线快速辨识机械谐振特性,并以此辨识结果在线自动整定陷波滤波器参数,快速有效地抑制机械谐振.实验结果表明,该方案能够在线自动抑制弹性负载引起的谐振问题.离散化的高刚度谐振系统将以自然谐振频率持续振荡,而在线自适应滤波器无需对控制器参数进行改变,即可满足系统高刚度控制的同时抑制谐振.
2014, 46(4):70-74. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.012
摘要:为了解决统计特性未知的严重拖尾杂波背景下距离扩展目标的信号检测问题,提出了一种基于广义似然比检验(GLRT)的自适应极化检测器.该检测器利用了雷达回波的极化信息,并使用辅助数据估计杂波的协方差矩阵.推导了其虚警概率表达式,理论分析验证了该检测器对于杂波能量和杂波协方差矩阵具有恒虚警特性.仿真结果表明,该自适应极化检测器在较低信杂比下就可以获得好的检测性能,且相比于点目标自适应极化检测器和单极化自适应检测器,具有更优的检测性能.
2014, 46(4):75-81. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.013
摘要:为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能.结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能力,还大幅提升了梁的延性.当LSECC的强度比上层混凝土的强度高时,复合梁的峰值荷载受LSECC层厚的影响明显,随着层厚的增加而增大.当上层混凝土的强度较高时,复合梁的峰值荷载随LSECC层厚度的变化不明显.基于开裂强度和材料应力裂纹宽度关系的抗弯模型可良好地预测不同材料复合梁的弯曲性能,模型结果与实测值吻合良好,可用于组合结构优化设计.
2014, 46(4):82-86. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.014
摘要:为明确桩基础高墩自复位隔震装置的适用范围,研究了近场地震动特性对桩基础高墩摇摆反应的影响.以断层距作为识别近场地震动的主要参数来选取地震动,采用两弹簧模拟桥墩的提离摇摆,基于某铁路高墩桥梁,采用非线性时程分析方法,讨论了近场地震动对高墩摇摆反应的影响.结果表明,近场水平地震动显著增大墩顶的摇摆位移,竖向地震动对桩基础高墩的摇摆反应有不利影响.在近断层地震区桩基础高墩应谨慎采用摇摆隔震装置.
2014, 46(4):87-92. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.015
摘要:为研究超高性能混凝土梁的开裂弯矩和裂缝特征及评估现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和裂缝宽度的适用性,进行了8根超高性能混凝土T形简支梁的受弯性能试验,观察试验梁的开裂弯矩和裂缝发展.试验结果表明:预应力水平对开裂荷载影响较大;超高性能混凝土梁的弯曲裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,纵筋屈服后最大裂缝宽度发展明显加快;利用现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度过于保守.在现行规范公式的基础上引入抗裂影响系数和裂缝修正系数,给出了超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度的建议公式,建议公式的计算值和试验值吻合良好.
2014, 46(4):93-97. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.016
摘要:为了解复杂应力状态下混凝土动态强度变化规律,提出了一个考虑应变率效应的八面体应力空间的多轴静动破坏准则.该准则的空间破坏包络曲面采用二次函数形式,在偏平面上的破坏包络线采用Willam-Warnke 模型在偏平面上的椭圆曲线,使用特征应力点法对拉压子午线方程进行修正以考虑偏平面上罗德角对动态强度的影响.通过对大量混凝土多轴静动强度试验成果的分析,表明此强度准则与已有的试验结果吻合较好,能很好地反映平面应力或三轴应力状态下普通混凝土的静动强度变化规律,并且形式简单,便于实际应用.
2014, 46(4):98-104. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.017
摘要:为了研究带悬吊质量结构体系在地震动水平-竖向-摇摆耦合作用下的动力效应,推导了地震动水平-竖向-摇摆耦合作用下带悬吊质量结构体系的动力方程,提出一种改进的摇摆分量时程获取方法,并以某带悬吊质量阀厅结构为原型,进行1∶10缩尺模型振动台试验,探讨采用不同长度的钢索和弹簧悬吊质量时,结构在水平-竖向、摇摆-竖向和水平-竖向-摇摆耦合地震动作用下的地震效应.结果表明:相较于水平地震动作用下,悬吊质量对摇摆地震动作用下主体结构的减震效果更加显著;随着钢索或弹簧长度增加,悬吊质量对主体结构的减震效果降低;将拉索由钢索改为同等长度的弹簧后,结构顶层的加速度响应和位移响应变化不大,但拉索动拉力却明显减小,当采用悬吊质量作为质量摆减震系统时,拉索应尽量采用弹簧或拉压刚度较低的构件.
2014, 46(4):105-109. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.018
摘要:为进一步识别二级处理水中残留有机物对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的优势污染物,采用DAX-8/XAD-4树脂将二级出水残留有机物分割成强疏水性、弱疏水性和亲水性组分,分别进行膜污染实验;使用原子力显微镜结合自制的PVDF膜材料探针和相应组分的污染物探针分别进行膜-污染物、污染物-污染物之间的黏附力测试,同时进行污染膜表面形貌分析.结果表明:使用微观作用力可有效预测膜污染行为;亲水性有机物与PVDF膜之间的作用力最大,弱疏水性有机物与PVDF膜之间的作用力最小;针对同一组分污染物,膜-污染物之间的作用力皆大于相应污染物-污染物之间的作用力,表明膜-污染物之间的作用力是控制PVDF超滤膜污染的关键因素,强疏水性组分之间的作用力是控制PVDF分离膜运行稳定期膜污染的关键因素;对二级处理水而言,减小亲水性组分与PVDF之间的作用力是控制PVDF超滤膜污染的重要手段.
2014, 46(4):110-114. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.019
摘要:为了探讨模糊群子论模型在多孔材料中孔结构的评价作用及适用性,针对建筑石膏硬化体孔结构的不确定性,依据模糊群子论特有的多层性、模糊性和最可几性能,分析了其与建筑石膏硬化体孔隙率、孔分布和最可几孔径之间的逻辑关系.采用表观密度方法测定了不同(质量)水膏比下建筑石膏硬化体的孔隙率,采用氮吸附法和压汞法对不同水膏比条件下形成的硬化石膏体,进行孔分布和最可几孔径测试.结果表明:不论用哪种测孔方法,在孔径最可几分布测试的基础上,通过模糊群子论方法,可以获得不同水膏比对应下建筑石膏硬化体中孔径大小竞争参数.对于多孔材料而言,采用模糊群子论模型可对复杂的孔结构进行定性及定量分析,有助于研究多孔材料吸放湿机理与传热传质的作用.
2014, 46(4):115-121. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.020
摘要:为了精确分析公交专用道设置临界条件,在基本路段车速模型适用性分析的基础上,引入公交车流量、社会机动车流量、公交车比例等参数,分别建立了改进的混行机动车运行速度模型和设置公交专用道后机动车运行速度模型,并选取单向三车道路段进行实验调查,用采集的数据对改进模型进行标定.运用改进的模型,对公交专用道设置前后车辆运行速度差异性的分析可以发现,随着路段车流量(饱和度)的变化,车辆速度差异的变化呈现无差异、差异变大两个显著的阶段.进而从总出行时间的最小的角度,建立时间效率模型,用于计算设置公交专用道的临界条件.试算结果表明在公交比例较小时公交专用道设置的临界条件低于传统标准,公交比例较大时公交专用道设置的临界条件高于传统标准,公交比例变量的引入有助于细化公交专用道设置的临界条件.
2014, 46(4):122-128. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.04.021
摘要:为了解决在多相电机控制系统中普遍存在的谐波问题,找到合适的PWM技术以减少多相电机控制系统中的谐波畸变,分析了几种适用于多相电机控制的PWM技术的原理,研究了最大矢量SVPWM,空间多维矢量SVPWM和基于载波的多相PWM技术,给出了这些PWM技术的推导过程与实现方法,并利用十五相永磁同步电机的矢量控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,对不同的PWM技术进行仿真.仿真结果表明,采用基于载波的多相PWM技术的电机控制系统电流谐波含量小,控制性能好.
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