2014, 46(6). DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.001
摘要:
2014, 46(6):1-7. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.001
摘要:为研究非金属面夹芯板受弯破坏时的力学性能,考虑芯材剪切变形的影响,利用力与变形的平衡微分关系,推导并简化在均布荷载和集中荷载作用下单跨简支夹芯板的弯曲变形与承载力计算公式.通过真空加载和沙袋堆载分别对硅酸钙-聚氨酯夹芯板进行了两组弯曲试验,并用软件ABAQUS进行了有限元模拟,分别得到其正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形和破坏荷载,以及相应的荷载-位移曲线.结果表明,理论计算简化公式、试验结果和有限元结果三者吻合较好,因而该理论简化公式可用于计算这种非金属面夹芯板的弯曲变形和承载力.
2014, 46(6):8-13. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.002
摘要:在对比El Centro波、Taft波、汶川-江油波等不同强震主厂房反应特性的基础上,直接采用不同峰值的汶川-江油波开展动力弹塑性时程分析,探究主厂房这类典型结构在汶川这类特殊地震动下的响应特性和震损机理.结果表明:汶川-江油波作用下结构的响应偏小,但变化更不规律;主厂房能够抵御远超设防烈度的汶川-江油地震作用而不发生严重的失效破坏;结构扭转效应显著,煤斗层始终为结构薄弱层;框架部分刚度衰退快于排架部分,排架部分承担总地震作用比例先提高后不变,总体比例处于较低水平,无法成为结构的第二道抗震防线;虽汽机房网架屋面不会因杆件强度破坏而垮塌,但由于支座处承受剪力巨大且变形过大,支座的率先破坏将引发屋盖系统的失稳破坏;主厂房率先进入塑性的构件主要集中在底层和煤斗层,表现为明显的“强梁弱柱”特点.
2014, 46(6):14-19. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.003
摘要:为了解160 000 m3大型液化天然气(LNG)全容式储罐的自振振动特性,采用ANSYS软件建立了储罐结构的精细化有限元模型,利用直接耦合法对液体单元和罐体结构进行流固耦合约束,采用缩减法进行储罐振动特性分析,获得了空罐、正常工作时满液位以及满液位泄露、半液位泄露四种工况下钢制内罐与预应力混凝土外罐的振动特点和振动周期;分析了液体与罐体相互作用时,液体对罐体结构振动特性的影响及其规律,以及预应力、罐内气压和底板约束数量对外罐结构振动特性的影响规律.
2014, 46(6):20-24. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.004
摘要:为解决地下水中亚硒酸盐(Se(IV))污染问题,采用纳米零价铁为还原剂,考察溶液的pH、Se(IV)初始浓度以及溶液温度等因素对Se(IV)去除效果的影响.结果表明:纳米零价铁在厌氧条件下能够在短时间内将Se(IV)完全去除,速率常数随pH和初始硒浓度的升高而降低,随温度的升高而升高,利用阿伦尼乌斯方程得到其反应活化能为26.26 kJ·mol-1.X射线吸收近边结构谱(XANES)进一步证明了在不同pH和浓度下,还原产物以Se(0)为主.水中Se(IV)的去除由吸附和还原引起,反应过程是水中Se(IV)先吸附到纳米铁表面,随后被还原为零价硒.纳米零价铁还原是一种有效去除水体中Se(IV)的方法.
2014, 46(6):25-29. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.005
摘要:环境中残留的氟喹诺酮类物质(FQs)对人体健康构成威胁,自来水厂对阻断FQs进入饮用水中具有关键作用.选取长江、太湖、大溪水库和松花江水源水及江苏省A、B和C水厂的工艺出水探索同时检测诺氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星和氧氟沙星的方法,并分析FQs在水处理工艺流程中的迁移规律.结果表明,长江水中FQs的质量浓度在51~129 ng/L,太湖水中65~204 ng/L,大溪水库中62~248 ng/L,松花江水中61~165 ng/L.水处理工艺出水FQs残留结果表明,常规水处理工艺对FQs的去除率在20%~40%,起主导作用的是混凝沉淀过程,采用臭氧-活性炭工艺去除率可达20%~60%.
2014, 46(6):30-33. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.006
摘要:为提高TiO2光催化剂的可见光催化活性,采用阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管,利用阳极电化学沉积构筑了石墨烯薄膜修饰的TiO2纳米管光电极,并利用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱及紫外-可见漫反射光谱对其表观形貌、组成结构及光吸收性能进行表征.结果表明:石墨烯有效地修饰在TiO2纳米管表面,且以透明薄膜形式存在.此外,石墨烯薄膜修饰显著拓展了TiO2纳米管的可见光响应范围.以甲基蓝为探针分子,考察了阳极沉积电压及沉积时间对所制备石墨烯薄膜/TiO2纳米管光电极光催化性能的影响.结果表明:阳极沉积电压为+0.8 V、沉积时间为10 min时,制备的石墨烯薄膜/TiO2纳米管光电极对甲基蓝的光催化降解效果最佳.模拟太阳光下光照120 min对甲基蓝的降解率为65.9%,是纯TiO2纳米管光电极的1.35 倍.
2014, 46(6):34-38. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.007
摘要:为实现可见光下分解水制氢,用沉淀煅烧法合成系列(CuAg)xIn2xZn2(1-2x)S2光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、电位粒径仪(DLS)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等方法研究了光催化剂的能带结构,评价其光催化性能.结果表明,随着组成配比x值的增加,光催化剂的光吸收从紫外光向可见光扩展,禁带宽度逐渐变小. 通过计算发现,光催化剂的导带电位逐渐接近氢的氧化还原电位.合成的(CuAg)xIn2xZn2(1-2x)S2 (x=0.05~0.30)在可见光下都能光催化产氢,并且(CuAg)0.15In0.3Zn1.4S2(即x=0.15)具有最高的光催化制氢活性.调节组成配比可调控光催化剂的能带结构,有助于获得具有高活性和稳定性的可见光响应型光催化剂.
2014, 46(6):39-43. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.008
摘要:为进一步提高低温(15 ℃)SBR系统的硝化效能,通过间歇培养实验探讨pH对系统活性污泥硝化效能的调控与影响.结果表明,将初始pH控制为8.0~9.0,低温SBR系统的活性污泥(以MLSS计)具有最佳的氨氮氧化能力,在NO2--N积累阶段对NH4+-N的比去除速率可达25.49 g·kg-1·d-1,NO2--N的比生成速率达22 g·kg-1·d-1;初始pH为7.5~8.0时,NO2--N氧化效果最佳,NO3--N的比生成速率可达35.6 g·kg-1·d-1;将反应系统的pH维持在8.0,可使亚硝酸菌和硝酸菌代谢活性均保持在较高水平,达到良好的硝化效果.
马万里 , 刘丽艳 , 齐虹 , 宋维薇 , 张子峰 , 丁晶 , 沈吉敏 , 陈忠林 , 李一凡
2014, 46(6):44-49. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.009
摘要:为研究松花江水环境中多环芳烃(PAHs)的污染特征及致癌风险,于2006~2010年间对松花江流域13个监测断面的水样和底泥样进行了6次集中采集,采样时间包括平水期、丰水期和冰封期,采用液液萃取法和索氏提取法对样品中的PAHs进行提取,采用GC-MS进行定性和定量分析. 结果表明,水样中主要以低环的PAHs为主,底泥中主要以高环的PAHs为主,水样和底泥中15种PAHs的含量分别为(73.7 ± 27.8)ng/L和(127 ± 117)ng/g, 同我国其他河流相比,松花江水环境中PAHs的污染程度较小.松花江水环境中PAHs的浓度具有明显的季节差异,平水期和丰水期水样中的浓度较高,冰封期水样中PAHs的浓度最低,而平水期底泥中PAHs的浓度要远高于丰水期.致癌风险评估模型的计算结果表明,松花江水样中PAHs的致癌风险小于10-6,致癌风险较小.
2014, 46(6):50-54. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.010
摘要:煤化工生化出水属于有毒害和难以生物降解的工业废水,为此,采用非均相催化臭氧氧化技术深度处理煤化工生化出水,以负载过渡金属铜和锰的活性炭作为催化剂提高臭氧降解污染物能力.结果表明:该处理对COD和氨氮去除率达60%~72%和30%~35%,处理后出水COD和氨氮平均质量浓度低于60和15 mg/L,显著高于单独臭氧氧化,达到GB18918—2002水污染排放一级B标准;在酸性条件下,催化剂活性受到限制,碱性条件对其具有促进作用. 与单独臭氧氧化相比,催化剂的使用均提高了臭氧对污染物的降解能力;处理后出水的可生化性得到显著提高,不会对受纳水体产生二次污染.
2014, 46(6):55-59. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.011
摘要:为研究电容法除盐技术(CDI)与膜电容法除盐技术(MCDI)除盐效果的差异,获得具有较优除盐特性的电除盐体系,选用成本较低的活性碳粉末作为电容法除盐体系的电极材料,研究CDI与MCDI对不同质量浓度盐水的处理效果.结果表明,随着处理盐溶液质量浓度的提高,CDI与MCDI的电吸附量均有提高,且MCDI电吸附效果的优势更为明显. 当盐水质量浓度由0.05 g/L上升到0.5 g/L时,MCDI的电吸附量由99.4 μmol/g升至694.4 μmol/g,而CDI的电吸附量仅由80.3 μmol/g变化至135.7 μmol/g.
2014, 46(6):60-64. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.012
摘要:为了解严寒地区冬季农宅室内空气污染的现状,对哈尔滨附近两个村10户农宅室内污染物PM2.5、PM10、CO、CO2、SO2、NOx、TVOC和NH3进行了现场测试,并分析了其相关性.结果表明:PM2.5、PM10、CO、CO2、SO2和NOx污染严重,超标率分别为93%、75%、62%、23%、99%和64%,是室内主要的污染物;PM10与PM2.5,PM2.5与CO之间皆显著线性相关,SO2与CO2、NOx与SO2之间皆线性相关;通过室内污染物间的相关性分析,提出了严寒地区冬季农宅室内空气品质主要检测指标和简易测试方法.
2014, 46(6):65-71. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.013
摘要:为了分析细观尺度下沥青混合料空隙率测试精度的影响因素,采用德国Phoenix v|tome|x S240型工业X-ray CT机,结合正交试验设计与方差分析,研究不同CT参数及级配类型对沥青混合料三维重构体积参数的影响.通过对不同级配类型马歇尔试件扫描并进行三维重构与体积分析,建立影响因素与空隙率测试结果之间的关系,进而确定最优扫描参数.试验结果表明,基于细观尺度对沥青混合料进行三维体积分析是可行的;扫描电压、电流及级配类型对重构结果有不同程度的影响;适当提高电压、电流及选择恰当的滤波片可提高测试结果的准确性;在恰当的设备参数条件下,基于细观尺度与宏观尺度下得到的沥青混合料空隙率具有良好的相关性,有助于提高测试结果的准确性与试验的经济性.
2014, 46(6):72-78. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.014
摘要:为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能.结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好.在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能.
2014, 46(6):79-85. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.015
摘要:为注记和揭示底部单元为非经典阻尼下位移输入模型与多点反应谱的准确性与稳定性,本文涉及理论推导与计算分析两个层面.讨论了在时域模型中底部单元分别为经典与非经典阻尼的区别,在时域模型的基础上推导给出底部单元为非经典阻尼时多点反应谱公式,并通过算例验证.分析结果表明:底部单元为非经典阻尼时,位移输入模型不会出现底部单元刚度有关的阻尼项;理论上证明了在底部单元为非经典阻尼下位移输入模型和多点反应谱不存在结果不收敛问题;验证了底部单元为非经典阻尼下,采用位移输入模型计算结果的准确性和稳定性.
2014, 46(6):86-92. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.016
摘要:为研究主余震序列作用下结构的位移响应、失效模式以及整体损伤演化等方面的影响规律,结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,采用改进的截面损伤率计算方法分析了算例结构在强余震引起的附加损伤率,并从概率角度刻画了强余震造成的概率累积损伤.研究表明:强余震引起结构的附加损伤随着其超越概率的减小而呈现增加的趋势;结构的主震损伤率与余震附加损伤率呈现近似负相关关系;当结构遭受主震后的损伤率较大时,即便较小的余震造成的损伤也会导致结构概率累积损伤发生较大的变化;如果余震的卓越周期与主震下受损结构的自振周期相近时,存在类共振现象,可加重结构的附加损伤.
2014, 46(6):93-99. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.017
摘要:为了研究环向预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土筒仓在贮料荷载下的受力性能,本文主要考虑了有无预应力、预应力大小、材料厚度、宽度以及加固形式对加固效果的影响,对5种针对不同影响因素的加固模型进行对比分析.结果表明:采用环向预应力加固钢筋混凝土筒仓可有效限制仓壁径向位移和混凝土、钢筋应力,并改善其整体应力水平;预应力的施加可较大程度提高碳纤维条带中的应力,使其高强特性发挥更加充分;加固时,碳纤维材料的厚度宜为0.35~0.5 mm,预应力宜为其抗拉强度的10%~15%.
2014, 46(6):100-104. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.018
摘要:针对缓粘结钢绞线应力监测用传感器和布设工艺的缺陷,本文基于光纤光栅传感技术特性,综合考虑缓粘结预应力钢绞线的结构,设计制作了一种可实现预应力状态自监测的光纤光栅缓粘结智能钢绞线.并将其应用于某礼堂改造工程缓粘结预应力混凝土单向楼板内,验证了新型光纤光栅缓粘结智能钢绞线的有效性和可靠性.结果表明:该缓粘结智能钢绞线结构简单、机理明确;与普通钢绞线相比其力学性能有所下降,极限抗拉强度约为普通钢绞线的88%;其主要传感性能指标,如迟滞、重复性、线性度、总精度等均小于3%.通过实际工程验证了该新型智能钢绞线施工工艺简单易行,鲁棒性能够满足实际工程预应力损失长期监测.
2014, 46(6):105-110. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.019
摘要:为了克服交通流定点视频观测方法在观测范围上的局限性,提出了一种基于飞行航模辅助视频观测的地面道路车辆轨迹提取方法.首先应用飞行航模在空中拍摄获得道路交通流视频,并将视频分解为连续逐帧图片;其次应用针孔成像模型和空间坐标转换算法,对逐帧航拍图片内的车辆坐标进行提取和转换,以获得车辆的运行时空轨迹数据;最后进行了该方法的3类误差分析.结果表明,该方法在标准棋盘格试验下提取坐标的相对误差小于5%,实际道路交通目标坐标提取的精度达到90%以上.航模辅助视频观测法可实现对交通目标的大范围低成本观测,能够满足交通工程的观测需求.
2014, 46(6):111-115. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.020
摘要:为了研究系统属性对公众可接受性的影响,明确拥挤收费措施的公众可接受性与有效性之间的关系,选择拥挤收费措施的5个系统属性作为模型变量,采用有序概率模型和多项Logit模型方法构建了公众可接受性和措施有效性模型,并利用SP调查的476个样本数据对模型进行了标定,然后利用这两个模型预测了3个收费场景的可接受性与有效性.结果表明:系统属性对可接受性有较大影响,而对有效性影响较小;在集计水平上,研究中的每个收费方案都是有效的,而且拥挤收费有效性高的方案,对应的接受性都较低,但接受性较高的方案中,却有很多是有效的,这说明有效的收费方案并不都是不能被接受的.在进行拥挤收费系统设计时应当主要关注公众可接受性,以提升拥挤收费措施的可行性.
2014, 46(6):116-122. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.021
摘要:为了充分利用新的量测信息,提高姿态估计的精度,在分析现有迭代滤波策略存在问题的基础上,采用一种新的容积点迭代策略,将其与容积卡尔曼滤波算法相结合,提出了一种改进的迭代容积卡尔曼滤波(improved iterated cubature Kalman filter, IICKF)算法.该算法采用容积数值积分理论近似非线性函数的均值与方差,利用状态扩维理论来解决量测迭代中量测噪声与状态相关的问题,同时利用一种新的容积点迭代策略,即在量测迭代过程中直接采用容积点迭代,避免每步迭代都进行均方根计算来产生容积点,克服传统迭代策略是基于高斯近似产生采样点的局限,有效地降低扩维带来的计算量.仿真结果表明:该算法的估计精度高于乘性扩展卡尔曼滤波(multiplicative extended Kalman filter, MEKF)以及迭代容积卡尔曼滤波(iterated cubature Kalman filter, ICKF)算法,该算法的提出有助于提高姿态估计的精度.
2014, 46(6):123-128. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.06.022
摘要:为了缩小二分法求解最优H∞性能的搜索范围,降低搜索代价,采用状态空间分析法,提出了一种获取H∞性能下界的方法.与一般方法不同,根据此方法所得的下界仅跟H2 Riccati方程的解有关,而不被卷入该Riccati方程的计算.因此,下界的获取简单.不仅如此,该方法还能揭示最优性能与H∞性能(包括最优控制与H∞控制,最优估计与H∞估计)间的区别和联系、分析多扰动通道对H∞性能的影响以及可预演扰动的有效利用对H∞性能的改善.
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