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2015年 第45卷 第7期
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2015, 45(7): 1-7.
doi: 10.13204/j.gyjz201507001
摘要:
微生物成矿学的新进展微生物诱导碳酸盐结晶,受到岩土工程和土木工程材料研究人员的高度重视。其中产脲酶微生物快速诱导大量碳酸盐结晶的过程更是近年研究的热点。与一般纯粹化学作用生成的碳酸钙不同,这种微生物诱导碳酸盐结晶的生成速度及材料强度可控,达到了土木工程应用中胶凝和封堵材料的基本标准,在一定条件下,可以替代水泥、石灰、环氧等传统材料。我国从事岩土工程和土木工程材料的研究人员也在最近十多年积极开展了该技术的研究工作,但多局限于技术应用层面上的研究,尚缺乏对微生物成矿学原理及其在土木工程材料环境中作用机理的深入工作。通过对国内外文献中岩土材料环境下几种典型的微生物成矿学原理的总结,以期促进该课题应用基础研究工作的进一步深入。
微生物成矿学的新进展微生物诱导碳酸盐结晶,受到岩土工程和土木工程材料研究人员的高度重视。其中产脲酶微生物快速诱导大量碳酸盐结晶的过程更是近年研究的热点。与一般纯粹化学作用生成的碳酸钙不同,这种微生物诱导碳酸盐结晶的生成速度及材料强度可控,达到了土木工程应用中胶凝和封堵材料的基本标准,在一定条件下,可以替代水泥、石灰、环氧等传统材料。我国从事岩土工程和土木工程材料的研究人员也在最近十多年积极开展了该技术的研究工作,但多局限于技术应用层面上的研究,尚缺乏对微生物成矿学原理及其在土木工程材料环境中作用机理的深入工作。通过对国内外文献中岩土材料环境下几种典型的微生物成矿学原理的总结,以期促进该课题应用基础研究工作的进一步深入。
2015, 45(7): 8-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201507002
摘要:
微生物成矿学的最新进展表明:某些特定的微生物,可以利用周围的尿素等有机物以及钙离子源,较快生成具有胶凝性质的碳酸钙。与一般化学作用生成的碳酸钙不同,这类微生物成因的碳酸钙材料生成速度及强度可控,并可以作为黏结剂,将松散的砂粒黏结成强度及渗透性可控的人造砂砾石。从土壤中分离到了22株能产生较高活性脲酶的菌株,其中4株产脲酶活性高且具有一定诱导碳酸钙沉积能力,经鉴定分别属于芽孢杆菌(Bacillus)和芽孢八叠球菌属(Sporosarcina),并用之分别进行砂柱灌浆试验。对所获得的砂柱进行单轴压缩试验,结果表明:所得砂柱的单轴抗压强度在0.2~2.4 MPa,具有加固地基基础的应用潜力。
微生物成矿学的最新进展表明:某些特定的微生物,可以利用周围的尿素等有机物以及钙离子源,较快生成具有胶凝性质的碳酸钙。与一般化学作用生成的碳酸钙不同,这类微生物成因的碳酸钙材料生成速度及强度可控,并可以作为黏结剂,将松散的砂粒黏结成强度及渗透性可控的人造砂砾石。从土壤中分离到了22株能产生较高活性脲酶的菌株,其中4株产脲酶活性高且具有一定诱导碳酸钙沉积能力,经鉴定分别属于芽孢杆菌(Bacillus)和芽孢八叠球菌属(Sporosarcina),并用之分别进行砂柱灌浆试验。对所获得的砂柱进行单轴压缩试验,结果表明:所得砂柱的单轴抗压强度在0.2~2.4 MPa,具有加固地基基础的应用潜力。
2015, 45(7): 13-18.
doi: 10.13204/j.gyjz201507003
摘要:
微生物诱导的渗漏封堵技术是通过对土中微生物进行诱导,使菌落构成发生变化,使产生的代谢产物发生改变,达到改变土的渗透性质,实现对地基渗漏进行封堵的目的。该技术已经被成功应用于一些地下建筑设施防渗工程中,如隧道、储水设施等,对其进行渗漏修补。但该技术仍属于经验性技术,还需要对其机理进行研究,充分了解土、微生物及诱导营养液之间所发生的一系列化学生物学反应,以及它们相互作用对地基土存在的渗透处封堵的基本规律。通过试验对实现有效封堵的砂柱中微生物的群落变化进行分析,包括封堵前后微生物的数量、代谢类型以及微生物种类,为该技术能更好地在实际工程中应用提供参考。
微生物诱导的渗漏封堵技术是通过对土中微生物进行诱导,使菌落构成发生变化,使产生的代谢产物发生改变,达到改变土的渗透性质,实现对地基渗漏进行封堵的目的。该技术已经被成功应用于一些地下建筑设施防渗工程中,如隧道、储水设施等,对其进行渗漏修补。但该技术仍属于经验性技术,还需要对其机理进行研究,充分了解土、微生物及诱导营养液之间所发生的一系列化学生物学反应,以及它们相互作用对地基土存在的渗透处封堵的基本规律。通过试验对实现有效封堵的砂柱中微生物的群落变化进行分析,包括封堵前后微生物的数量、代谢类型以及微生物种类,为该技术能更好地在实际工程中应用提供参考。
2015, 45(7): 19-22.
doi: 10.13204/j.gyjz201507004
摘要:
微生物诱导生成碳酸钙沉淀(MICP)技术是一项新兴的原位灌浆技术,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀可改善可液化砂土的抗液化特性。NH4+作为表征碳酸钙结晶过程的重要因子,可充分反映对可液化砂土的改良效果。选用巴氏芽孢八叠球菌,采用Ca(CH3COO)2、Ca(NO3)2和Ca Cl2三种钙盐与尿素混合溶液的营养盐,探讨采用NH4+来表征可液化砂土的微生物固化过程。结果表明:NH4+离子浓度变化能够表征MICP对可液化砂土改良的效果,其中Ca(CH3COO)2营养盐改善可液化砂土效果最佳;营养盐的用量也对可液化砂土的加固效果有明显的改善。通过对固化后试样的渗透性和超声波速的测定,也验证了加强效果。
微生物诱导生成碳酸钙沉淀(MICP)技术是一项新兴的原位灌浆技术,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀可改善可液化砂土的抗液化特性。NH4+作为表征碳酸钙结晶过程的重要因子,可充分反映对可液化砂土的改良效果。选用巴氏芽孢八叠球菌,采用Ca(CH3COO)2、Ca(NO3)2和Ca Cl2三种钙盐与尿素混合溶液的营养盐,探讨采用NH4+来表征可液化砂土的微生物固化过程。结果表明:NH4+离子浓度变化能够表征MICP对可液化砂土改良的效果,其中Ca(CH3COO)2营养盐改善可液化砂土效果最佳;营养盐的用量也对可液化砂土的加固效果有明显的改善。通过对固化后试样的渗透性和超声波速的测定,也验证了加强效果。
2015, 45(7): 23-27.
doi: 10.13204/j.gyjz201507005
摘要:
松软的砂土地基在地震等作用下会发生液化,可能造成巨大的灾害。地基抗液化问题的相关研究具有极大的理论意义和工程意义。利用新兴的微生物诱导碳酸钙结晶技术(MICP技术)来处理液化砂土;然后通过三轴固结不排水试验(CU)和动三轴试验来考察其力学性质。试验结果表明:微生物诱导碳酸钙的生成改善了砂土的抗液化性能;最后利用TTS本构模型对其进行数值模拟,表明该模型具有在单元尺度上统一描述砂土及MICP处理后的砂土应力-应变的能力。
松软的砂土地基在地震等作用下会发生液化,可能造成巨大的灾害。地基抗液化问题的相关研究具有极大的理论意义和工程意义。利用新兴的微生物诱导碳酸钙结晶技术(MICP技术)来处理液化砂土;然后通过三轴固结不排水试验(CU)和动三轴试验来考察其力学性质。试验结果表明:微生物诱导碳酸钙的生成改善了砂土的抗液化性能;最后利用TTS本构模型对其进行数值模拟,表明该模型具有在单元尺度上统一描述砂土及MICP处理后的砂土应力-应变的能力。
2015, 45(7): 28-30.
doi: 10.13204/j.gyjz201507006
摘要:
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是一项新兴的地基处理技术。以往研究中,主要是把灌输至饱和砂土中;然而最近研究者发现:MICP工法的不同会影响CaCO3的沉积和与砂颗粒结合的位置及效果,从而影响样品的强度和均匀性。与饱和土样中的灌浆法不同,通过向砂土试样中渗入或灌入微生物浆液,然后通过扫描电子显微镜(SEM)和无侧限抗压强度试验来考查其性能。结果表明:入渗法处理非饱和土样(无侧限抗压强度平均值为(19.75.86)MPa)效果要比灌浆法处理饱和土样(无侧限抗压强度平均值为(15.15.73)MPa)要好。
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是一项新兴的地基处理技术。以往研究中,主要是把灌输至饱和砂土中;然而最近研究者发现:MICP工法的不同会影响CaCO3的沉积和与砂颗粒结合的位置及效果,从而影响样品的强度和均匀性。与饱和土样中的灌浆法不同,通过向砂土试样中渗入或灌入微生物浆液,然后通过扫描电子显微镜(SEM)和无侧限抗压强度试验来考查其性能。结果表明:入渗法处理非饱和土样(无侧限抗压强度平均值为(19.75.86)MPa)效果要比灌浆法处理饱和土样(无侧限抗压强度平均值为(15.15.73)MPa)要好。
2015, 45(7): 31-35.
doi: 10.13204/j.gyjz201507007
摘要:
微生物注浆方式是利用微生物的成矿作用,将微生物细胞与营养盐等材料灌注到多孔介质中,通过一系列的生物化学反应诱导碳酸钙沉淀,在颗粒间形成黏结,从而改变材料的力学性能和水力特性。通过对砂柱中微生物注浆过程的一维有限元模拟,对微生物改性砂柱的水力渗透性质进行分析:包括孔隙率和渗透系数沿砂柱长度的分布和变化。通过与试验结果的对比进行误差分析和模拟结果评价。结果表明:微生物注浆一定程度上减小了砂柱的孔隙率和渗透系数,并且沿砂柱长度范围内存在明显的不均匀性。与试验结果对比发现:模型对孔隙率变化的模拟结果与试验结果规律相符,但渗透系数变化的模拟结果与试验测定数据相差很大,达到一个数量级的误差。
微生物注浆方式是利用微生物的成矿作用,将微生物细胞与营养盐等材料灌注到多孔介质中,通过一系列的生物化学反应诱导碳酸钙沉淀,在颗粒间形成黏结,从而改变材料的力学性能和水力特性。通过对砂柱中微生物注浆过程的一维有限元模拟,对微生物改性砂柱的水力渗透性质进行分析:包括孔隙率和渗透系数沿砂柱长度的分布和变化。通过与试验结果的对比进行误差分析和模拟结果评价。结果表明:微生物注浆一定程度上减小了砂柱的孔隙率和渗透系数,并且沿砂柱长度范围内存在明显的不均匀性。与试验结果对比发现:模型对孔隙率变化的模拟结果与试验结果规律相符,但渗透系数变化的模拟结果与试验测定数据相差很大,达到一个数量级的误差。
2015, 45(7): 36-41.
doi: 10.13204/j.gyjz201507008
摘要:
通过对微生物诱导碳酸钙技术在水泥基材料的裂缝修复和表面覆膜两方面的研究现状的总结,并利用巴氏芽孢八叠球菌,采用含氯化钙、硝酸钙和乙酸钙等3种不同钙源的营养液,在不加填充材料的条件下,直接采用菌泥涂抹和营养盐灌浆的方法,对带0.2~0.4 mm宽贯通裂缝的饼状水泥砂浆试块进行修复,修复后的试块的抗折强度均值约为200 k Pa;使用涂刷菌液和营养液的方法,在水泥砂浆立方块的表面进行了覆膜,其吸水率降低10%。试验表明:在上述两种处理方法中,钙源种类对处理的效果影响不大。
通过对微生物诱导碳酸钙技术在水泥基材料的裂缝修复和表面覆膜两方面的研究现状的总结,并利用巴氏芽孢八叠球菌,采用含氯化钙、硝酸钙和乙酸钙等3种不同钙源的营养液,在不加填充材料的条件下,直接采用菌泥涂抹和营养盐灌浆的方法,对带0.2~0.4 mm宽贯通裂缝的饼状水泥砂浆试块进行修复,修复后的试块的抗折强度均值约为200 k Pa;使用涂刷菌液和营养液的方法,在水泥砂浆立方块的表面进行了覆膜,其吸水率降低10%。试验表明:在上述两种处理方法中,钙源种类对处理的效果影响不大。
2015, 45(7): 42-47.
doi: 10.13204/j.gyjz201507009
摘要:
以添加巴氏芽孢八叠球菌或其脲酶的水泥砂浆试块为研究对象,分别使用营养液(尿素-乙酸钙溶液)、细菌培养液和水对水泥砂浆试块进行养护,通过单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融循环等试验研究其强度和耐久性的变化,并通过压汞试验研究其微观孔隙结构。结果表明:添加微生物后,水泥砂浆的抗压和抗拉强度都有提高,抗压、抗拉强度提高最多的分别是对照组的1.47倍和1.60倍;添加菌液在水中养护的水泥砂浆试块的抗冻融能力有较大提高。
以添加巴氏芽孢八叠球菌或其脲酶的水泥砂浆试块为研究对象,分别使用营养液(尿素-乙酸钙溶液)、细菌培养液和水对水泥砂浆试块进行养护,通过单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融循环等试验研究其强度和耐久性的变化,并通过压汞试验研究其微观孔隙结构。结果表明:添加微生物后,水泥砂浆的抗压和抗拉强度都有提高,抗压、抗拉强度提高最多的分别是对照组的1.47倍和1.60倍;添加菌液在水中养护的水泥砂浆试块的抗冻融能力有较大提高。
2015, 45(7): 48-53.
doi: 10.13204/j.gyjz201507010
摘要:
微生物灌浆加固劣化砌体结构是在不适合使用石灰、水泥和环氧树脂等传统灌浆材料情况下,在被加固空腔内原位填充颗粒,使其作为加固材料的骨架,并通过注入微生物和胶凝溶液的方法,在填充颗粒孔隙内诱导生成碳酸钙、胶凝颗粒,形成具有一定强度的微生物砂浆体。通过微生物加固实验室简化模型与现场灌浆试验等方法相结合,对高强度微生物砂浆加固各类劣化砌体的方法进行优化研究,为微生物灌浆技术应用于高质量砖石砌体文物建筑加固提供了有益的经验。
微生物灌浆加固劣化砌体结构是在不适合使用石灰、水泥和环氧树脂等传统灌浆材料情况下,在被加固空腔内原位填充颗粒,使其作为加固材料的骨架,并通过注入微生物和胶凝溶液的方法,在填充颗粒孔隙内诱导生成碳酸钙、胶凝颗粒,形成具有一定强度的微生物砂浆体。通过微生物加固实验室简化模型与现场灌浆试验等方法相结合,对高强度微生物砂浆加固各类劣化砌体的方法进行优化研究,为微生物灌浆技术应用于高质量砖石砌体文物建筑加固提供了有益的经验。
2015, 45(7): 54-57.
doi: 10.13204/j.gyjz201507011
摘要:
我国保障性社区养老设施的规划设计理论和实践都不成熟。在全面分析国内外相关研究领域的研究动向的基础上,进行了广州保障性社区养老照顾配套设施现状与问题的调研。以社区照顾的理论视角,从工业化发展背景的角度讨论了构建适应性老年照顾设施标准的技术思路,并提出依据老人生活方式及空间需求的等级确立设施配建标准、以模块化的理念进行空间配置的创新规划理念,以期适应多样化和个性化的养老照顾需求,达到资源的最优化配给。
我国保障性社区养老设施的规划设计理论和实践都不成熟。在全面分析国内外相关研究领域的研究动向的基础上,进行了广州保障性社区养老照顾配套设施现状与问题的调研。以社区照顾的理论视角,从工业化发展背景的角度讨论了构建适应性老年照顾设施标准的技术思路,并提出依据老人生活方式及空间需求的等级确立设施配建标准、以模块化的理念进行空间配置的创新规划理念,以期适应多样化和个性化的养老照顾需求,达到资源的最优化配给。
2015, 45(7): 58-61.
doi: 10.13204/j.gyjz201507012
摘要:
通过对风能这一清洁的可再生能源在城市建设不同阶段中利用过程的研究,更好地解释风墙作为高效转化风能的设施,经过研究和改善之后能够融入城市空间框架中成为城市新景观的可靠性。为进一步研究可再生能源提供科学依据,也为在城市中融合高性能的能源转化产品以缓解全球性能源危机提供有利的实证分析。
通过对风能这一清洁的可再生能源在城市建设不同阶段中利用过程的研究,更好地解释风墙作为高效转化风能的设施,经过研究和改善之后能够融入城市空间框架中成为城市新景观的可靠性。为进一步研究可再生能源提供科学依据,也为在城市中融合高性能的能源转化产品以缓解全球性能源危机提供有利的实证分析。
2015, 45(7): 62-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201507013
摘要:
徽州古戏台是徽派古建筑的一个重要且特殊的类型,它见证了我国戏曲产生、发展和辉煌,同时也反映了徽州历史文化和建筑艺术的造诣和成就。明清时期是我国戏剧发展的第二个黄金时期,看戏赏戏成为了徽州地区流行的娱乐生活方式,与之相应的古戏台建筑颇为兴盛,现今所留存者也颇具代表性。通过实地对徽州地区11处古戏台建筑的考察和查阅大量文献资料,分析和研究了徽州地区明清时期古戏台建筑的留存情况、规划选址、典型实例、建筑类型等,旨在丰富徽派古建筑的内容,同时为研究徽派古建筑类型、徽州文化以及中国戏剧史等提供佐证。
徽州古戏台是徽派古建筑的一个重要且特殊的类型,它见证了我国戏曲产生、发展和辉煌,同时也反映了徽州历史文化和建筑艺术的造诣和成就。明清时期是我国戏剧发展的第二个黄金时期,看戏赏戏成为了徽州地区流行的娱乐生活方式,与之相应的古戏台建筑颇为兴盛,现今所留存者也颇具代表性。通过实地对徽州地区11处古戏台建筑的考察和查阅大量文献资料,分析和研究了徽州地区明清时期古戏台建筑的留存情况、规划选址、典型实例、建筑类型等,旨在丰富徽派古建筑的内容,同时为研究徽派古建筑类型、徽州文化以及中国戏剧史等提供佐证。
2015, 45(7): 68-71.
doi: 10.13204/j.gyjz201507014
摘要:
工业旅游已成为一种新兴的旅游种类,许多工业企业在转型改造中也将旧厂区改造为旅游资源作为目标。但城郊工业旅游在开发和规划过程中,往往面临着项目单一、相关配套服务设施缺乏等困境。结合江西虎山造纸厂工业旅游规划实践,提出在面对旅游由单一模式向综合体方向转变的发展趋势下,城郊工业旅游可以休闲度假型旅游综合体模式为目标导引,通过旅游资源的外延和整合以及丰富的旅游产品开发,实现工业旅游的可持续发展。
工业旅游已成为一种新兴的旅游种类,许多工业企业在转型改造中也将旧厂区改造为旅游资源作为目标。但城郊工业旅游在开发和规划过程中,往往面临着项目单一、相关配套服务设施缺乏等困境。结合江西虎山造纸厂工业旅游规划实践,提出在面对旅游由单一模式向综合体方向转变的发展趋势下,城郊工业旅游可以休闲度假型旅游综合体模式为目标导引,通过旅游资源的外延和整合以及丰富的旅游产品开发,实现工业旅游的可持续发展。
2015, 45(7): 76-78.
doi: 10.13204/j.gyjz201507016
摘要:
工业遗产价值评估是其保护和再利用的保障,两者之间往往在协调性方面存在诸多问题。以青岛工业遗产保护再利用的实例为基础,探究两者在协调性上所存在的问题及其表现,并重点分析了产生协调性问题的主、客观原因,尝试为解决青岛工业遗产价值评估和保护再利用间协调性问题探寻出路,以期能使得工业遗产的价值得以有效延续。
工业遗产价值评估是其保护和再利用的保障,两者之间往往在协调性方面存在诸多问题。以青岛工业遗产保护再利用的实例为基础,探究两者在协调性上所存在的问题及其表现,并重点分析了产生协调性问题的主、客观原因,尝试为解决青岛工业遗产价值评估和保护再利用间协调性问题探寻出路,以期能使得工业遗产的价值得以有效延续。
2015, 45(7): 79-83.
doi: 10.13204/j.gyjz201507017
摘要:
基于概率的设计值法是国际标准中提出的新的结构可靠度设计方法,相对于目前的分项系数法,它具有更好的灵活性和通用性,代表了可靠度设计方法发展的方向,但其关键的、决定可靠度控制精度的标准灵敏度系数的数值主要是依据经验而给出的,导致设计结果过于保守。根据基本变量设计值的理论表达式,利用解析方法分析和确定最优灵敏度系数和可靠度控制方式,针对安全性和适用性设计要求提出统一的标准灵敏度系数的建议值,明显提高了可靠度控制的精度,并可明确给出可靠指标相对误差的范围,为建立实用的基于概率的设计值法奠定了基础。
基于概率的设计值法是国际标准中提出的新的结构可靠度设计方法,相对于目前的分项系数法,它具有更好的灵活性和通用性,代表了可靠度设计方法发展的方向,但其关键的、决定可靠度控制精度的标准灵敏度系数的数值主要是依据经验而给出的,导致设计结果过于保守。根据基本变量设计值的理论表达式,利用解析方法分析和确定最优灵敏度系数和可靠度控制方式,针对安全性和适用性设计要求提出统一的标准灵敏度系数的建议值,明显提高了可靠度控制的精度,并可明确给出可靠指标相对误差的范围,为建立实用的基于概率的设计值法奠定了基础。
2015, 45(7): 84-88.
doi: 10.13204/j.gyjz201507018
摘要:
以某猫头形高压输电塔为研究对象,基于概率可靠度的研究方法对其进行风灾易损性分析。通过计算,绘制输电塔处于不同破坏状态的风灾易损性曲线。通过对该塔两个方向上风灾易损性曲线的分析得出,结构作用效应和结构抗力的分布形态均服从对数正态分布规律,在强风作用下,该塔较易发生破坏。
以某猫头形高压输电塔为研究对象,基于概率可靠度的研究方法对其进行风灾易损性分析。通过计算,绘制输电塔处于不同破坏状态的风灾易损性曲线。通过对该塔两个方向上风灾易损性曲线的分析得出,结构作用效应和结构抗力的分布形态均服从对数正态分布规律,在强风作用下,该塔较易发生破坏。
2015, 45(7): 89-94.
doi: 10.13204/j.gyjz201507019
摘要:
为了研究再生骨料填充墙材力学性能以及其在水灾、火灾等灾变环境下的强度退化规律,采用五因素、四水平的正交试验方法进行再生骨料填充墙材配合比的组合设计,完成144个试件在三种环境(常温干燥、水浸、火烧)下的力学性能测试。基于试验数据,对再生骨料填充墙材各影响因素的作用及各水平之间的差异关系进行深入分析。研究结果表明:三种情况下对再生墙材力学性能影响最为显著的因素都为水灰比;灾害环境下,再生填充墙材的强度较普通环境差;浸水试件软化系数随着砖粉掺量的降低而提高;火烧后再生墙材的软化系数随着砖粉掺量的降低呈现出明显的下降趋势。
为了研究再生骨料填充墙材力学性能以及其在水灾、火灾等灾变环境下的强度退化规律,采用五因素、四水平的正交试验方法进行再生骨料填充墙材配合比的组合设计,完成144个试件在三种环境(常温干燥、水浸、火烧)下的力学性能测试。基于试验数据,对再生骨料填充墙材各影响因素的作用及各水平之间的差异关系进行深入分析。研究结果表明:三种情况下对再生墙材力学性能影响最为显著的因素都为水灰比;灾害环境下,再生填充墙材的强度较普通环境差;浸水试件软化系数随着砖粉掺量的降低而提高;火烧后再生墙材的软化系数随着砖粉掺量的降低呈现出明显的下降趋势。
2015, 45(7): 95-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201507020
摘要:
为研究折线配筋先张预应力混凝土梁在疲劳荷载下的性能,设计制作2根跨度为7.5 m的折线先张梁,对其在不同上限和下限弯矩作用下进行疲劳受力性能和疲劳试验后的终静载试验。试验结果表明:整个试验过程中,混凝土应变仍基本符合平截面假定,剩余承载力不受加载历史影响,承载力和裂缝宽度仍可按GB 500102010《混凝土结构设计规范》推荐的算式计算,抗疲劳性能良好。对梁顶混凝土压应变、钢绞线、非预应力钢筋疲劳应力幅和疲劳应力比随荷载循环次数变化规律的算式进行拟合。
为研究折线配筋先张预应力混凝土梁在疲劳荷载下的性能,设计制作2根跨度为7.5 m的折线先张梁,对其在不同上限和下限弯矩作用下进行疲劳受力性能和疲劳试验后的终静载试验。试验结果表明:整个试验过程中,混凝土应变仍基本符合平截面假定,剩余承载力不受加载历史影响,承载力和裂缝宽度仍可按GB 500102010《混凝土结构设计规范》推荐的算式计算,抗疲劳性能良好。对梁顶混凝土压应变、钢绞线、非预应力钢筋疲劳应力幅和疲劳应力比随荷载循环次数变化规律的算式进行拟合。
2015, 45(7): 102-107.
doi: 10.13204/j.gyjz201507021
摘要:
通过对两类近断层地震动的弹性反应谱和滞回耗能谱特性进行分析,并与普通地震动的反应谱进行对比,得出两类近断层地震动对中长周期结构的加速度响应、动力响应、速度响应、位移响应以及滞回耗能的影响均比普通地震动大,且滑冲型地震动的位移响应明显比向前方向性地震动大。分别对两类近断层地震动的20个强度指标进行相关性分析,得出对于短周期结构,建议选择地面峰值加速度(PGA)作为分析用强度指标;对于中长周期结构,建议选择地面峰值速度(PGV)作为分析用强度指标。
通过对两类近断层地震动的弹性反应谱和滞回耗能谱特性进行分析,并与普通地震动的反应谱进行对比,得出两类近断层地震动对中长周期结构的加速度响应、动力响应、速度响应、位移响应以及滞回耗能的影响均比普通地震动大,且滑冲型地震动的位移响应明显比向前方向性地震动大。分别对两类近断层地震动的20个强度指标进行相关性分析,得出对于短周期结构,建议选择地面峰值加速度(PGA)作为分析用强度指标;对于中长周期结构,建议选择地面峰值速度(PGV)作为分析用强度指标。
2015, 45(7): 108-112.
doi: 10.13204/j.gyjz201507022
摘要:
桩周土体的本构关系利用分数导数黏弹性模型来描述,桩土扭转动力相互作用采用等效扭转Winkler弹簧-阻尼器来模拟,利用分离变量法得到了分数导数黏弹性土层的扭转等效Winkler弹簧-阻尼器模型的刚度系数和阻尼系数。利用传递矩阵法并考虑埋入部分及外露部分的边界条件求得了分数导数黏弹性土中部分埋入单桩的桩顶复刚度。以数值算例的形式讨论了分数阶黏弹性本构模型的模型参数和桩土参数等对桩顶扭转复刚度的影响。研究表明:分数导数的阶数对桩顶复刚度随频率变化曲线的峰值附近有一定的影响,桩的埋入深度和桩土模量比对桩顶复刚度有较大的影响,且埋入深度对桩顶复刚度的影响与外露部分的长度有一定的关系,本构模型参数对桩顶复刚度的影响较为复杂,本构模型的黏性项T较大时可能导致等效阻尼为负值。
桩周土体的本构关系利用分数导数黏弹性模型来描述,桩土扭转动力相互作用采用等效扭转Winkler弹簧-阻尼器来模拟,利用分离变量法得到了分数导数黏弹性土层的扭转等效Winkler弹簧-阻尼器模型的刚度系数和阻尼系数。利用传递矩阵法并考虑埋入部分及外露部分的边界条件求得了分数导数黏弹性土中部分埋入单桩的桩顶复刚度。以数值算例的形式讨论了分数阶黏弹性本构模型的模型参数和桩土参数等对桩顶扭转复刚度的影响。研究表明:分数导数的阶数对桩顶复刚度随频率变化曲线的峰值附近有一定的影响,桩的埋入深度和桩土模量比对桩顶复刚度有较大的影响,且埋入深度对桩顶复刚度的影响与外露部分的长度有一定的关系,本构模型参数对桩顶复刚度的影响较为复杂,本构模型的黏性项T较大时可能导致等效阻尼为负值。
2015, 45(7): 113-117.
doi: 10.13204/j.gyjz201507023
摘要:
高温下混凝土结构在消防射水扑救时的力学性能会严重恶化,特别是其抗拉强度的降低尤为显著。为了深入研究不同高温、不同冷却方式对混凝土材料的劈裂抗拉强度的影响,对工程中常用的强度等级为C35的商品混凝土试件进行300,600,800℃高温加热,并分别采用自然冷却和水冷却两种方式降温,观察分析试件的物理化学变化规律及其原因。再将试件静置3周以上,分别进行巴西圆盘劈裂试验。研究结果表明:水冷却和高温对混凝土试件物理化学特性及劈裂抗拉强度影响很大,而且随着温度升高这种影响比自然冷却时更为明显,主要表现在当加热温度超过300℃后,水冷却造成的拉伸强度下降程度明显大于自然冷却的试件。在试验研究结果基础上,建立了考虑冷却方式影响的三段式温度-冷却损伤演化方程,并确定出相应的特征参数。
高温下混凝土结构在消防射水扑救时的力学性能会严重恶化,特别是其抗拉强度的降低尤为显著。为了深入研究不同高温、不同冷却方式对混凝土材料的劈裂抗拉强度的影响,对工程中常用的强度等级为C35的商品混凝土试件进行300,600,800℃高温加热,并分别采用自然冷却和水冷却两种方式降温,观察分析试件的物理化学变化规律及其原因。再将试件静置3周以上,分别进行巴西圆盘劈裂试验。研究结果表明:水冷却和高温对混凝土试件物理化学特性及劈裂抗拉强度影响很大,而且随着温度升高这种影响比自然冷却时更为明显,主要表现在当加热温度超过300℃后,水冷却造成的拉伸强度下降程度明显大于自然冷却的试件。在试验研究结果基础上,建立了考虑冷却方式影响的三段式温度-冷却损伤演化方程,并确定出相应的特征参数。
2015, 45(7): 118-121.
doi: 10.13204/j.gyjz201507024
摘要:
碳纤维混凝土是极具应用前景的机场道面融雪除冰材料,而机场道面裂缝的普遍存在对碳纤维混凝土导电性能存在着严重影响。通过采用实际机场道面要求的混凝土配合比设计,在测试并优化选择碳纤维掺量的基础上,通过试验研究建立了裂缝宽度对碳纤维混凝土导电性能的影响关系。试验结果表明:随着裂缝宽度的增加,起初碳纤维混凝土电阻变化率与裂缝宽度呈线性关系;在临界的裂缝宽度之后电阻变化率大幅度上升,此临界裂缝宽度被定义为碳纤维混凝土有效导电临界宽度。机场道面融雪除冰碳纤维混凝土的有效临界宽度值在0.65 mm左右。
碳纤维混凝土是极具应用前景的机场道面融雪除冰材料,而机场道面裂缝的普遍存在对碳纤维混凝土导电性能存在着严重影响。通过采用实际机场道面要求的混凝土配合比设计,在测试并优化选择碳纤维掺量的基础上,通过试验研究建立了裂缝宽度对碳纤维混凝土导电性能的影响关系。试验结果表明:随着裂缝宽度的增加,起初碳纤维混凝土电阻变化率与裂缝宽度呈线性关系;在临界的裂缝宽度之后电阻变化率大幅度上升,此临界裂缝宽度被定义为碳纤维混凝土有效导电临界宽度。机场道面融雪除冰碳纤维混凝土的有效临界宽度值在0.65 mm左右。
2015, 45(7): 122-125.
doi: 10.13204/j.gyjz201507025
摘要:
对力学试验后,在大气中自然暴露7年的钢-混凝土组合结构中的栓钉腐蚀情况,用半电池电位法进行检测,结合破损检查,探讨了ASTM C876标准的适用性。试验研究了测点间距、混凝土表面润湿程度、混凝土保护层厚度及上层钢筋网对栓钉电位检测值的影响。试验结果表明:当混凝土表面充分润湿时,测点间距对栓钉电位检测值基本无影响;混凝土表面润湿程度和混凝土保护层厚度会显著影响栓钉电位的测量值;上层钢筋网的影响尚待进一步研究。经无损和破损试验结果对比后认为,ASTM C876方法仍可用于组合结构中栓钉腐蚀可能性的判定。
对力学试验后,在大气中自然暴露7年的钢-混凝土组合结构中的栓钉腐蚀情况,用半电池电位法进行检测,结合破损检查,探讨了ASTM C876标准的适用性。试验研究了测点间距、混凝土表面润湿程度、混凝土保护层厚度及上层钢筋网对栓钉电位检测值的影响。试验结果表明:当混凝土表面充分润湿时,测点间距对栓钉电位检测值基本无影响;混凝土表面润湿程度和混凝土保护层厚度会显著影响栓钉电位的测量值;上层钢筋网的影响尚待进一步研究。经无损和破损试验结果对比后认为,ASTM C876方法仍可用于组合结构中栓钉腐蚀可能性的判定。
2015, 45(7): 126-131.
doi: 10.13204/j.gyjz201507026
摘要:
预应力技术广泛应用于简支梁、连续梁和连续刚构。预应力混凝土连续箱梁具有抗扭刚度大、承受荷载大、整体性好等优点,常常使用在跨径大、荷载大、复杂曲线等桥梁上部结构中。以漩口大桥连续箱梁为研究对象,采用理论算式推演、敏感性分析和施工现场张拉控制技术等方法,重点研究钢绞线的张拉控制应力、伸长量和张拉控制技术。理论算式推演表明:伸长量受到张拉控制应力、钢绞线长度、钢绞线弹性模量预埋管道等多因素制约;敏感性分析表明:在施加预应力的诸多影响因素中张拉控制应力是影响预应力最为敏感的因素;钢绞线张拉结果表明:以应力控制为主的前提下,一般实际伸长量与理论伸长量能够稳定在设计标准规定的校核误差范围,能够可靠地在结构中施加预期的预应力。
预应力技术广泛应用于简支梁、连续梁和连续刚构。预应力混凝土连续箱梁具有抗扭刚度大、承受荷载大、整体性好等优点,常常使用在跨径大、荷载大、复杂曲线等桥梁上部结构中。以漩口大桥连续箱梁为研究对象,采用理论算式推演、敏感性分析和施工现场张拉控制技术等方法,重点研究钢绞线的张拉控制应力、伸长量和张拉控制技术。理论算式推演表明:伸长量受到张拉控制应力、钢绞线长度、钢绞线弹性模量预埋管道等多因素制约;敏感性分析表明:在施加预应力的诸多影响因素中张拉控制应力是影响预应力最为敏感的因素;钢绞线张拉结果表明:以应力控制为主的前提下,一般实际伸长量与理论伸长量能够稳定在设计标准规定的校核误差范围,能够可靠地在结构中施加预期的预应力。
2015, 45(7): 132-137.
doi: 10.13204/j.gyjz201507027
摘要:
通过对旋转盘口式扣件桁架进行足尺场地堆载试验研究,结果表明:在试验加载条件下桁架整体承载性能良好,受力及变形呈现对称性;杆件连接间隙对桁架挠度和杆件应力影响较大。基于旋转盘口式扣件桁架试验数值模型,应用有限元软件对桁架进行分析,旋转盘口式扣件桁架计算值与试验值吻合较好,建模和计算方法可行;对桁架进行施工安全分析,在分段施工过程中,桁架最大挠度和最大承载力均出现在第三阶段,且均满足要求。
通过对旋转盘口式扣件桁架进行足尺场地堆载试验研究,结果表明:在试验加载条件下桁架整体承载性能良好,受力及变形呈现对称性;杆件连接间隙对桁架挠度和杆件应力影响较大。基于旋转盘口式扣件桁架试验数值模型,应用有限元软件对桁架进行分析,旋转盘口式扣件桁架计算值与试验值吻合较好,建模和计算方法可行;对桁架进行施工安全分析,在分段施工过程中,桁架最大挠度和最大承载力均出现在第三阶段,且均满足要求。
2015, 45(7): 138-141.
doi: 10.13204/j.gyjz201507028
摘要:
预应力混凝土结构具备跨度大、质量轻等优势,已成为大型公共建筑的重要结构形式之一。预应力混凝土结构的施工控制是确保结构安全的关键,对其进行精确、稳定检测是保证施工质量的重要措施,同时,进行长期跟踪监测对掌握结构工作状态非常必要。光纤光栅传感技术(FBG)作为一种先进传感技术,可用于监测预应力张拉状态。通过将FBG应用于某大剧院的预应力张拉状态的监测,结果表明:FBG能精确识别张拉阶段,完整记录张拉过程中的应变变化。
预应力混凝土结构具备跨度大、质量轻等优势,已成为大型公共建筑的重要结构形式之一。预应力混凝土结构的施工控制是确保结构安全的关键,对其进行精确、稳定检测是保证施工质量的重要措施,同时,进行长期跟踪监测对掌握结构工作状态非常必要。光纤光栅传感技术(FBG)作为一种先进传感技术,可用于监测预应力张拉状态。通过将FBG应用于某大剧院的预应力张拉状态的监测,结果表明:FBG能精确识别张拉阶段,完整记录张拉过程中的应变变化。
2015, 45(7): 142-147.
doi: 10.13204/j.gyjz201507029
摘要:
基于三拉杆等效模型和静力非线性分析方法,利用SAP 2000对3跨钢框架-钢板剪力墙结构进行静力推覆分析。在侧向荷载作用下,通过对钢框架-钢板剪力墙结构的底部剪力-顶点位移关系、层间位移、结构塑性发展、楼层剪力分配等指标的分析,研究梁柱节点采用刚性连接和半刚性连接时整体结构的抗震性能。结果表明:在整体结构处于弹性阶段时,钢板剪力墙承担的水平剪力为楼层剪力的50%,整体结构进入弹塑性状态时,钢板剪力墙结构承担70%~80%的楼层剪力;在侧向荷载作用下,钢板剪力墙最先进入屈服阶段,而后是框架梁端部出现塑性铰,最后部分框架柱端形成塑性铰,符合多道抗震防线的要求,具有良好的抗震性能。
基于三拉杆等效模型和静力非线性分析方法,利用SAP 2000对3跨钢框架-钢板剪力墙结构进行静力推覆分析。在侧向荷载作用下,通过对钢框架-钢板剪力墙结构的底部剪力-顶点位移关系、层间位移、结构塑性发展、楼层剪力分配等指标的分析,研究梁柱节点采用刚性连接和半刚性连接时整体结构的抗震性能。结果表明:在整体结构处于弹性阶段时,钢板剪力墙承担的水平剪力为楼层剪力的50%,整体结构进入弹塑性状态时,钢板剪力墙结构承担70%~80%的楼层剪力;在侧向荷载作用下,钢板剪力墙最先进入屈服阶段,而后是框架梁端部出现塑性铰,最后部分框架柱端形成塑性铰,符合多道抗震防线的要求,具有良好的抗震性能。
2015, 45(7): 148-152.
doi: 10.13204/j.gyjz201507030
摘要:
以长细比、空心率和轴压比为变化参数,对7根方中空夹层钢管混凝土和1根方实心钢管混凝土压扭构件进行试验研究。试验结果表明:所有试件表现出良好的延性,夹层混凝土出现约45的斜裂缝,混凝土未破碎;当轴压比较小(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越大;当轴压比较大(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越小。采用有限元方法对试件的扭矩-转角关系曲线进行模拟,两者符合良好。
以长细比、空心率和轴压比为变化参数,对7根方中空夹层钢管混凝土和1根方实心钢管混凝土压扭构件进行试验研究。试验结果表明:所有试件表现出良好的延性,夹层混凝土出现约45的斜裂缝,混凝土未破碎;当轴压比较小(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越大;当轴压比较大(n0.3)时,轴压比越大,抗扭承载力越小。采用有限元方法对试件的扭矩-转角关系曲线进行模拟,两者符合良好。
2015, 45(7): 153-158.
doi: 10.13204/j.gyjz201507031
摘要:
基于Open SEES建立型钢混凝土框架理想失效模式(梁铰破坏机制)状态下梁、柱参数关系的数学约束表达式,满足构件几何尺寸及JGJ 1382001《型钢混凝土结构设计规范》要求的约束条件,通过ANSYS建立被优化结构的参数化模型,调用遗传算法对结构进行工程造价最小化、失效模式理想化多目标优化。通过优化算例叙述具体优化过程,并将优化结果与原方案进行经济效益对比分析。最后探讨优化模型权重系数、遗传算法参数设置对优化结果的影响。
基于Open SEES建立型钢混凝土框架理想失效模式(梁铰破坏机制)状态下梁、柱参数关系的数学约束表达式,满足构件几何尺寸及JGJ 1382001《型钢混凝土结构设计规范》要求的约束条件,通过ANSYS建立被优化结构的参数化模型,调用遗传算法对结构进行工程造价最小化、失效模式理想化多目标优化。通过优化算例叙述具体优化过程,并将优化结果与原方案进行经济效益对比分析。最后探讨优化模型权重系数、遗传算法参数设置对优化结果的影响。
2015, 45(7): 159-163.
doi: 10.13204/j.gyjz201507032
摘要:
通过对6个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱反复加载试验和6个高温后试件的单调加载对比试验,研究高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土短柱的破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。研究结果表明:带栓钉连接件型钢混凝土试件在反复荷载下的破坏形态与单调荷载下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主。试件的滑移刚度和界面剪切承载力随着升温时曾经经历最高温度的增加及最高温度持续时间的增长而下降。翼缘布置栓钉试件的滑移刚度和界面剪切承载力高于相同条件下腹板布置栓钉试件的滑移刚度和剪切承载力。与单调加载相比,反复荷载下试件界面剪切承载力下降。
通过对6个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱反复加载试验和6个高温后试件的单调加载对比试验,研究高温后反复荷载下带栓钉连接件型钢混凝土短柱的破坏形态、荷载-滑移特性、界面剪切承载力等。研究结果表明:带栓钉连接件型钢混凝土试件在反复荷载下的破坏形态与单调荷载下大致相同,破坏以栓钉外侧混凝土劈裂为主。试件的滑移刚度和界面剪切承载力随着升温时曾经经历最高温度的增加及最高温度持续时间的增长而下降。翼缘布置栓钉试件的滑移刚度和界面剪切承载力高于相同条件下腹板布置栓钉试件的滑移刚度和剪切承载力。与单调加载相比,反复荷载下试件界面剪切承载力下降。
2015, 45(7): 164-169.
doi: 10.13204/j.gyjz201507033
摘要:
为研究沿海地区集装箱组合房屋墙板的抗风性能和抗剪性能,分别进行抗风性能试验和抗剪性能试验。通过将300 km/h风速下的风荷载按照能量等效原则转换为自由落体冲击荷载,对集装箱组合房屋墙板的抗风性能进行试验研究。结果表明:随着试件尺寸的增加,抗风性能逐渐减弱;对相同尺寸的无焊接波纹板钢框架试件和有焊接波纹板钢框架试件进行水平荷载作用下的抗剪性能对比试验。结果表明:波纹板对框架的侧向支撑作用明显,可有效提高构件的平面内抗弯刚度和承载能力。当构件尺寸大于某一数值时,随着尺寸的增大,其抗剪承载力减小。
为研究沿海地区集装箱组合房屋墙板的抗风性能和抗剪性能,分别进行抗风性能试验和抗剪性能试验。通过将300 km/h风速下的风荷载按照能量等效原则转换为自由落体冲击荷载,对集装箱组合房屋墙板的抗风性能进行试验研究。结果表明:随着试件尺寸的增加,抗风性能逐渐减弱;对相同尺寸的无焊接波纹板钢框架试件和有焊接波纹板钢框架试件进行水平荷载作用下的抗剪性能对比试验。结果表明:波纹板对框架的侧向支撑作用明显,可有效提高构件的平面内抗弯刚度和承载能力。当构件尺寸大于某一数值时,随着尺寸的增大,其抗剪承载力减小。
2015, 45(7): 170-175.
doi: 10.13204/j.gyjz201507034
摘要:
通过试验研究碳纤维布加强铝合金焊接节点区的力学性能,探讨这一加强方式的可行性。试验包括1组未加强试件和4组加强后试件。比较不同加强模式下试件的破坏模式及节点刚度、极限承载力等参数,分析不同加强构造的有效性。结合试验结果认为:碳纤维布是一种有效的加强铝合金焊接梁柱节点的方式,合理的锚固措施、受拉翼缘侧采用更厚的碳纤维布等都有助于提高加强后试件的承载力。
通过试验研究碳纤维布加强铝合金焊接节点区的力学性能,探讨这一加强方式的可行性。试验包括1组未加强试件和4组加强后试件。比较不同加强模式下试件的破坏模式及节点刚度、极限承载力等参数,分析不同加强构造的有效性。结合试验结果认为:碳纤维布是一种有效的加强铝合金焊接梁柱节点的方式,合理的锚固措施、受拉翼缘侧采用更厚的碳纤维布等都有助于提高加强后试件的承载力。
2015, 45(7): 176-180.
doi: 10.13204/j.gyjz201507035
摘要:
为完成原钢结构的续建,需对已建部分进行拆改加固,弥补原有结构性能的损失。采用负载加固技术,加固原结构的钢柱;采用钢柱断续焊方式,减小对原负载结构的损伤,减少焊接量,节约施工的投入。进行负载钢柱不同加固焊接形式下的实验室缩比试验,得到不同加固焊接形式下加固钢柱承载能力的实测数据。通过数字模拟技术与实验室实测数据相结合,确定加固钢柱在原结构加固后承载能力提升的比率。研究加固焊接过程对负载钢柱的影响,采用数字模拟分析技术分析在焊接温度场作用下,钢梁及支撑的应力分布、变形、焊接完成后的恢复情况。通过对加固后结构进行的现场监测数据分析,最终得出整体结构加固后的响应,保证结构加固后的安全性。
为完成原钢结构的续建,需对已建部分进行拆改加固,弥补原有结构性能的损失。采用负载加固技术,加固原结构的钢柱;采用钢柱断续焊方式,减小对原负载结构的损伤,减少焊接量,节约施工的投入。进行负载钢柱不同加固焊接形式下的实验室缩比试验,得到不同加固焊接形式下加固钢柱承载能力的实测数据。通过数字模拟技术与实验室实测数据相结合,确定加固钢柱在原结构加固后承载能力提升的比率。研究加固焊接过程对负载钢柱的影响,采用数字模拟分析技术分析在焊接温度场作用下,钢梁及支撑的应力分布、变形、焊接完成后的恢复情况。通过对加固后结构进行的现场监测数据分析,最终得出整体结构加固后的响应,保证结构加固后的安全性。
2015, 45(7): 181-184.
doi: 10.13204/j.gyjz201507036
摘要:
某临时搭建的铝合金桁架结构屋面整体失稳,经踏勘现场实际情况并结合设计图纸,重点对铝合金材料性能及结构承载力进行分析。铝合金与钢材具有不同的力学性能,根据铝合金结构的力学性能并参考国内外现行铝合金结构设计方法,针对事故发生的主、次要原因,重点分析铝合金焊接及风荷载作用下对结构产生的不利影响。
某临时搭建的铝合金桁架结构屋面整体失稳,经踏勘现场实际情况并结合设计图纸,重点对铝合金材料性能及结构承载力进行分析。铝合金与钢材具有不同的力学性能,根据铝合金结构的力学性能并参考国内外现行铝合金结构设计方法,针对事故发生的主、次要原因,重点分析铝合金焊接及风荷载作用下对结构产生的不利影响。
2015, 45(7): 185-188.
doi: 10.13204/j.gyjz201507037
摘要:
以河南省浚县人民医院迁建工程的设计经验为例,分析依据医院的建设规模和建设标准,以及采用适宜的技术等手段有效控制建筑造价、降低医院运营成本的措施。
以河南省浚县人民医院迁建工程的设计经验为例,分析依据医院的建设规模和建设标准,以及采用适宜的技术等手段有效控制建筑造价、降低医院运营成本的措施。
