当期目录

2023年 第29卷 第6期    刊出日期：2023-12-28

上一期   

生物炭释出物的效应及其缓解策略与应用

岳美如, 胡佳俊, 高旻天, 李继香, 刘 楠

2023, 29(6):  1003-1021.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2560

摘要 ( 188 )   PDF (6852KB) ( 230 )  

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生物炭具有比表面积高、表面官能团丰富、结构稳定、低成本及原料来源于可再生生 物质等特性, 被广泛应用于环境修复领域. 然而, 现有研究多集中于生物炭的理化性质与功能, 而有关生物炭释出物的研究较少. 本工作详细分析了生物炭释出物的正负面效应, 罗列了减少 生物炭可溶性释出物的方法, 并例举了低释出生物炭的现有应用. 本工作为后续低释出生物炭 的制备、改良与应用提供了可借鉴的方法与思路.



银纳米线柔性透明导电薄膜的制备

刘晓文, 潜飞, 张波, 吴美莹, 李红斌, 张宝华

2023, 29(6):  1022-1029.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2304

摘要 ( 491 )   PDF (4622KB) ( 155 )  

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采用多元醇法制备了直径约 40 nm、长径比约 300 的银纳米线. 以聚对苯二甲酸 乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯 (polyethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate, PETG) 膜为基底, 采用旋涂法制备了银纳米线柔性透明导电薄膜, 探究了不同 辅助成膜剂对成膜性能的影响. 发现以黄原胶为辅助成膜剂制备的银纳米线薄膜具有较理想 的透明性和导电性; 银纳米线分散液沉积密度对银纳米线薄膜的透明性和导电性有重要影响, 当沉积密度为 10 mg/cm2 时, 银纳米线薄膜的透光率和导电性能最优; 弯曲测试结果表明, 银 纳米线薄膜具有很好的柔韧性.



条形基础下格栅加筋地基的细观机理

侯 娟, 徐 东, 张 宸

2023, 29(6):  1030-1041.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2463

摘要 ( 116 )   PDF (5407KB) ( 95 )  

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格栅加筋地基是在基础下一定深度范围内铺设适当的土工格栅, 以此来改善地基承载 性能的地基处理形式. 基于模型试验, 采用三维颗粒流软件 (3D particle flow code, PFC3D) 模型, 建立了条形基础下格栅加筋地基的颗粒流数值模型. 通过分析地基中整体应力分布、砂 土颗粒位移、砂土颗粒接触力、筋材变形及筋土相互作用等, 研究了条形基础下格栅加筋地基 的承载性能和细观加固机理. 结果表明: 在条形基础下, 格栅能较好地均化上覆条形荷载; 格 栅主要发挥加筋作用的长度约为 1.3∼1.5 倍基础宽度. 格栅加筋地基的主要加固机理为格栅 网孔结构的嵌固作用. 嵌固作用使得颗粒与格栅协同作用形成一个整体, 并进行应力重分布, 进而提高整体格栅加筋地基的承载性能. 此外, 水平格栅的横肋对土体的阻挡力是导致纵肋产 生拉力的主要原因. 在条形上覆荷载下, 格栅的变形存在一个反弯点. 格栅对反弯点一侧的土 体产生向上的作用力, 对反弯点另一侧的土体产生向下的作用力. 格栅的张拉膜效应调节了整 体地基的不均匀沉降.



基于裂纹诱导弦挠度的梁裂纹损伤识别

欧阳煜, 夏登科, 楚鹏辉

2023, 29(6):  1042-1052.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2341

摘要 ( 94 )   PDF (428KB) ( 48 )  

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基于裂纹诱导弦挠度函数的构造特征, 研究了任意边界条件下的 Euler-Bernoulli 梁 中裂纹的静力损伤识别方法. 首先, 将裂纹等效为线性扭转弹簧, 得到了任意边界条件下裂纹 Euler-Bernoulli 梁静力弯曲挠度的解析通解; 然后, 证明了裂纹诱导弦挠度函数为分段三次多 项式函数, 并建立了基于挠度测量的、通过拟合裂纹诱导弦挠度函数识别裂纹位置和裂纹等效 扭转弹簧柔度的数值方法; 最后, 数值验证了所提出的裂纹损伤识别方法的适用性和可靠性, 考察了挠度测量误差、裂纹位置和深度等对损伤识别结果的影响. 结果表明: 裂纹位置的识别 精度高于裂纹等效扭转弹簧柔度的识别精度, 裂纹数量及裂纹识别区间的选取对裂纹损伤识 别结果的影响有限, 所提出识别方法具有较强的鲁棒性.



基于全寿命周期的隔震结构整体性优化

段博洋, 朱杰江

2023, 29(6):  1053-1067.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2368

摘要 ( 86 )   PDF (562KB) ( 70 )  

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现行规范的抗震设防目标已经不能完全满足目前的结构抗震要求. 作为现行规范的 延续与发展, 基于性能的抗震设计方法已逐步被人们所接受. 成本-效益准则是基于性能抗震 设计的一项重要原则. 首先, 根据基础隔震结构的设计特点, 采用免疫遗传算法来研究基于成 本-效益准则的隔震结构参数优化问题; 其次, 在隔震设计中同时考虑结构的初始造价、损失费 用和维修费用, 对隔震结构进行整体性的优化设计; 最后, 通过一个优化算例得到了造价最低 的隔震结构布置方案, 并验证了隔震结构比传统抗震结构在全寿命周期内更具优势.



基于深度学习的房间冷负荷预测模型

林 越, 刘廷章

2023, 29(6):  1068-1075.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2532

摘要 ( 148 )   PDF (351KB) ( 143 )  

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准确的房间冷负荷预测是空调运行过程节能的基础. 首先, 根据房间能量平衡方程, 通 过分析供冷量、冷负荷和蓄热量的关系, 提出调温模式下房间负荷预测模型; 然后, 利用频域 分解法实现蓄热计算, 应用深度循环神经网络实现温度恒定条件下冷负荷预测; 最后, 综合温 度变化下的蓄热量和温度恒定条件下的冷负荷预测, 得到调温模式下房间冷负荷预测值. 为提 升深度学习算法收敛速度, 在深度循环神经网络反向传播修正参数的过程中引入了高斯-牛顿 法-LM (Levenberg-Marquardt) 法自适应切换的学习算法. 仿真实验和实测实验均表明, 该 方法能快速有效地实现房间逐时负荷预测. 本方法实现了调温模式下房间负荷需求的快速精 确计算, 可用于实现建筑被动热储能的定量计算, 同时为整个电网需求侧直接负荷控制提供可 借鉴的思路.



基于 DIC 技术的静压邻桩遮拦效应模型试验

刘 凯, 陆 烨, 唐侨楚

2023, 29(6):  1076-1089.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2472

摘要 ( 92 )   PDF (6504KB) ( 63 )  

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先压桩会对后压桩产生遮拦影响, 后压桩亦会挤压周围土体迫使先压桩发生上浮以 及倾斜, 这些效应都会影响桩基础的承载力和稳定性. 因此, 研究己打入桩对土体位移的遮拦 效应具有很重要的工程价值. 基于模型试验和数字图像相关 (digital image correlation, DIC) 技术, 研究了不同桩间距、砂土粒径、桩壁粗糙度条件下先压桩对后压桩的遮拦效应. 对后 压桩沉桩过程中先压桩桩周土体水平位移进行分析后发现, 随着桩间距的不断增大, 水平方 向的遮拦效应不断减弱. 对不同桩间距水平衰减幅度进行拟合, 可以推测当桩间距达到 6D (D=30 mm) 后, 先压桩对后压桩基本没有遮拦效应. 研究结果发现: 不同粒径土体情况下, 粒 径大小对邻桩的水平遮拦效应影响并不大; 不同粗糙度的桩壁所造成的衰减幅度随着桩壁粗 糙度的降低而不断减小, 说明桩壁越光滑, 遮拦效应越小; 后压桩对桩周土体的挤压会造成先 压桩桩体产生倾斜和上浮, 其中桩间距越小、桩壁越粗糙, 先压桩的水平位移、倾斜角度、上 浮量就越大; 桩周土体粒径越细, 先压桩水平位移和上浮量就越小, 但倾斜角度会变大.



地下水流影响下含盐饱和粉砂地层中联络通道 冻结温度场的特征分析

李 飞, 王长虹, 张海东, 董济涵

2023, 29(6):  1090-1103.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2353

摘要 ( 101 )   PDF (2251KB) ( 48 )  

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随着城市地下空间的快速发展, 人工冻结法已经广泛应用于地铁联络通道的施工过程, 但针对含盐粉砂层中的联络通道冻结法在地下水流作用下的机理尚不明确, 导致原计划冻结 时间的延长. 以人工冻结法为研究背景, 提出了冻结过程中水流-盐分共同作用下的耦合分析 方法. 首先, 基于多孔介质传热、Darcy 定律和 Fick 定律, 建立了水-热-盐三场耦合的物理数 学方程; 然后, 利用有限元软件 COMSOL Multiphysics 模拟含盐土体的冻结模型试验, 并与 模型试验结果进行对比分析, 验证了本方法的有效性; 最后, 将本方法应用于南通地铁 1 号线 永兴大道站—深南路站区间 4#联络通道冻结法施工过程模拟, 并相应开发了一套多物理场数 据监测设备, 将模拟结果与监测数据进行对比分析. 结果表明, 含盐土体比不含盐土体降温更 慢, 盐分浓度越大, 降低同样温度所需时间越长; 水头差导致冻结壁呈非对称状, 上游冻结壁厚 度小于下游冻结壁厚度; 通过对冻结壁厚度和平均温度的计算, 模拟冻结 45 d 达不到设计要 求, 需要冻结 50 d. 保证了南通地铁 1 号线联络通道人工冻结法施工的安全, 并提供了一种在 复杂环境条件下冻结施工的多场耦合分析方法.



床面形态渗透率对潜流交换特性的影响

赵 亮, 王学勇, 王岱峰, 樊靖郁,

2023, 29(6):  1104-1114.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2418

摘要 ( 90 )   PDF (587KB) ( 62 )  

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为了研究床面形态物理特性对潜流交换的影响, 通过环形水槽实验, 采用概化的 2 维 离散床面形态研究了床面形态组成单元的渗透率与潜流交换通量之间的定量关联和变化特征, 并分析了床面形态组成单元的渗透率变化对有效扩散系数的影响. 实验结果表明, 床面形态组 成单元的渗透率变化对潜流交换起着不可忽视的作用. 在该实验参数变化范围内, 床面形态的 存在引入了附加的泵吸交换, 而泵吸交换对潜流交换通量的相对贡献与床面形态组成单元的 渗透率变化密切相关, 当其渗透率相对较低时泵吸交换和湍流渗透均趋于减弱, 与平整底床相 比其有效扩散系数总体上呈不同程度的减小趋势.