外形变化对圆柱体结构绕流特性的影响∗

基于 CFD 流体计算平台 Fluent 计算软件,对雷诺数 Re=3 900 下波浪型圆柱体结构三维绕流问题进行了研究,主要分析波长比(λ/D_m=1.8~5.0)与波幅比(a/D_m=0.05~0.2)两个关键参数对波浪型圆柱体的绕流特性及其尾流场分布特性的影响且引入了光滑圆柱(UC)计算结果作对比,并进一步揭示其内在的尾流控制机理。研究表明：波浪型圆柱体尾流特性存在强烈的三维效应,节点处与鞍形处流场特性分布存在明显差异;波浪型圆柱尾流区的顺流向时均速度分布呈现出半对称 U 型,而轴向方向的时均速度分布则呈现出强烈的三维效应;波浪型柱体沿径向方向压力分布也呈现出强烈的三维效应,一般在节点处的压力达到最小值,在中间截面处压力值达到最大;随波幅比增大,阻力系数平均值与脉动性升力系数大致呈现出衰减趋势,并在 a/D_m=0.2 处达到最小值。波浪型柱体结构压差阻力的减少为结构流动控制提供相关支撑。     

基于GIS的三峡库区滑坡坡形研究

借助GIS技术及统计分析方法,对三峡库区云阳-巫山段的205个滑坡点的坡形进行了定量化研究,得到了研究区内坡形因素对滑坡发育的影响规律,为进一步对研究区进行滑坡危险性评价和分区奠定了基础.在提取坡形时用了两种不同的方法,第一种方法是借助GIS软件用计算机自动生成的坡形,第二种方法是借助GIS软件和3Dmapper软件半自动生成的,经实践检验和理论证明发现,第二种提取坡形的方法要优于前者.     

循环荷载作用下三明治形加筋土挡墙的模型试验与数值模拟∗

为研究循环荷载作用下三明治形加筋土挡墙的受力特性,进行了一系列砂土加筋土挡墙和三明治形加筋土挡墙的动加载室内模型试验.针对不同的加载特征,分析加筋土挡墙的变形和应力响应.采用FLAC3D建立三明治形加筋土挡墙的数值计算模型,通过与模型试验的对比,验证了计算模型的可靠性,分析了循环荷载下挡墙的变形、加速度和潜在破裂面.研究结果表明:三明治形加筋土挡墙变形与竖向土压力随荷载幅值、荷载频率和激振器个数的增加而增大;荷载对土压力的影响随距振源距离的增大而减小;相同加载条件下,三明治形挡墙的顶部沉降更大;随着挡墙高度的增加,土压力的振动幅值逐渐增大,土压力峰值减小;挡墙沉降并非成层均匀沉降,内部分层沉降出现双峰值;随墙高减小加速度衰减,加速度峰值在挡墙上部的平均衰减率最大;三明治形加筋土挡墙与砂土加筋土挡墙破裂面位置相近.地面交通荷载引起的振动对挡墙结构产生不利影响是加筋挡墙的研究重点.     

绕流对称性破缺诱发柔细结构振动研究——以Tacoma大桥风振致毁事故为例

绕流对称性破缺往往对柔细结构产生很大的作用效应,诱发结构振动,严重影响其可靠性和安全性.基于圆柱平面绕流模型,系统分析了实际流体圆柱绕流纵向对称性破缺以及各种情况的横向对称性破缺现象.为了更加深入地理解理论分析的结果,利用Fluent软件对圆柱绕流模型进行了计算机模拟,详细分析了雷诺数为10、20、40、100、200...     

国家速滑馆看台L形再生混凝土梁板工作性能试验

北京2022年冬奥会速滑馆项目中,场馆观众区的看台应用了L形再生混凝土梁板,混凝土再生粗骨料取代率为30%、细骨料为天然砂,混凝土设计强度等级为C45。对国家速滑馆看台L形再生混凝土梁板进行了受力性能和碳化性能研究。进行了3个足尺L形再生混凝土梁板受力性能试验,试件长度4 120 mm、总宽度1 180 mm,试件肋梁的截面宽200 mm、高498 mm,试件板的截面宽度980 mm、厚度100 mm,研究了试件在不同加载下的刚度、承载力、变形和裂缝发展情况。进行了4组再生混凝土试件3 d、7 d、14 d、28 d的碳化性能试验,每组3个试件,试件尺寸100 mm×100 mm×300 mm,研究了不同碳化天数下的碳化深度。结果表明：L形再生混凝土梁板满足工程所需的刚度、承载力要求;在合理控制再生骨料掺量的条件下再生混凝土的碳化性能与普通混凝土相差不大,可以满足其抗碳化性能的要求。     

孤立波作用下不同长宽比圆端形桥墩受力数值分析∗

为研究极端波浪灾害对近海铁路桥墩的水动力作用,基于CFD数值软件进行入口边界造波,结合k?ω湍流模型求解RANS方程,采用孤立波模拟极端波浪,建立数值水槽,并利用理论公式验证了数值水槽的可靠性。为探究桥墩长宽比对圆端形桥墩受力的影响,在数值水槽中开展了孤立波作用下不同长宽比（L/D）圆端形桥墩的三维数值模拟,研究了圆端形桥墩长宽比对桥墩周围波浪爬高、流速及桥墩波浪力的影响。研究结果表明：不同长宽比圆端形桥墩最大波压均发生在静水液面位置;桥墩长宽比对波浪爬高、墩周流场影响明显;圆端形桥墩受到的最大波浪力、墩底最大弯矩随着长宽比的增加而增加,当长宽比较小时,二者呈线性关系。     

沟谷泥石流运动过程模型试验

泥石流运动过程是泥石流运动力学核心内容之一.以新疆天山公路K630泥石流为原型,选取几何相似比1:650,推导了泥石流质量、固液两相流速和泥石流冲击力相似比,以流通区为核心,建造了沟谷泥石流试验模型.试验结果表明,泥石流运动具有显著的阵流特性,阵流间隔时间为10s左右,其间嵌套2~3次弱阵现象;阵流期间,泥石流流速和冲击力均较大;从流通区的源头至沟口,流速呈现非线性增大趋势,且泥石流体中固液两相流速变化趋势相似,弯道处泥石流超高现象显著;泥石流运动初期由于泥石流体中固相和液相混和搅拌不均匀而呈现稀性泥石流特征,随后粘性特性增强.这些现象与现场观测结果基本一致.     

颗粒流冲击力研究现状及讨论∗

颗粒流包括滑坡、泥石流、碎屑流、雪崩等,通常对桥梁、公路、居民区具有较大危害。分析了颗粒流的运动过程及其侵蚀、堆积和爬高等特性;此外,对颗粒流冲击力计算模型及其野外观测结果进行阐述。结果表明:现有冲击力计算模型认为冲击力在结构全断面呈均匀分布,忽略了颗粒流的运动特性对冲击力的影响;大块石冲击力计算忽略了颗粒破碎和浆体垫层效应对冲击力的影响,造成巨大的计算误差;由于传统传感器的缺陷,现有野外观测结果也存在较大误差。对此本文提出野外观测需要通过引入或开发新式压力传感器以得到更准确的颗粒流冲击力大小及其分布形式,从而更精确的修正理论模型;理论计算模型研究工作需要考虑颗粒流浆体的垫层效应、流体与基底的相互作用及块石冲击破碎等对流体冲击力的影响,从而推导出更准确的冲击力计算模型,指导工程实际。     

条形荷载下三明治形加筋土挡墙的变形特性分析∗

为了研究条形荷载作用下三明治形混合填土方式对加筋土挡墙变形特性的影响,采用 FLAC3D建立了数值计算模型,分析了三明治形加筋土挡墙的黏土弹性模量 E1、砂土弹性模量 E2、砂土厚度 d、筋材长度 L 以及荷载距面板距离 D 对挡墙变形特性的影响。结果表明：相对于加筋黏土挡墙,三明治形加筋土挡墙变形大幅减小,减少其墙顶沉降约 32%,减少面板位移约 44%;其土压力分布规律为墙后水平土压力大体上随填土深度的增加而增大;适当增大黏土弹性模量有利于减小挡墙顶面差异沉降;砂土存在一个最优弹性模量,使得面板水平位移最小;三明治形加筋土挡墙存在一个最优砂土厚度,使得三明治加筋土挡墙工作性能最佳;当 L/H≥0.7 时,继续增加筋材长度或当 D/H≥0.3 时,继续增大荷载距面板距离对挡墙影响相对较小。     

带斜筋单排配筋L形截面剪力墙低周反复荷载试验研究

将多层住宅剪力墙中的一部分钢筋布置成斜向钢筋,可改善单排配筋剪力墙的结构性能,增强其抗剪切性能,提高其抗震能力。为研究此种配筋方式的L形截面剪力墙抗震性能,分别对单排配筋混凝土L形截面剪力墙模型和带斜筋的单排配筋混凝土L形截面剪力墙模型进行低周反复荷载试验,对比分析两者的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力及破坏特征,研究斜筋对改善单排配筋L形截面剪力墙抗震性能的效果。结果表明,合理布置斜筋可以显著提高单排配筋L形截面混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力,使其能更好地满足多层住宅结构的抗震要求。     

CFRP加固高强混凝土梁锚固方式试验研究

高强混凝土梁受拉底面粘贴补强纤维布后,延性降低显著。为提高补强梁的综合性能,利用四点弯曲梁静载试验,在补强加固梁梁端及跨中实施不同的锚固方式,对比不同锚固组合下加固梁的强度和延性。研究表明:端部U锚能改善加固梁破坏模式,提高加固梁的延性和强度及补强纤维布的利用率。端部U锚联合跨中全包锚固能进一步提高加固梁的延性,显著提高补强纤维布的利用率,且能平衡变形性和承载力在安全储备中的比重;在补强纤维布断裂后,能有效限制补强纤维布的剥离和滑移,继续发挥补强作用,使加固梁延性和强度得以恢复;能对包裹区混凝土产生约束作用,提高混凝土的延性。因此端部U锚联合跨中全包锚固是合理且有充分安全储备的锚固方式。     

不同轴压/侧压下逐步开挖马蹄形巷道围岩分区破裂化数值模拟

基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形（U形）巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明：U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分区破裂化可出在现掌子面的前、后方;在掌子面前方,随着远离掌子面,分区破裂化有所减弱,直至消失;轴压与侧压之比越大,分区破裂化越明显;在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化有所不同,这与不同剪切带的特征不同及发育不同有关;共轭剪切带的出现,会使分区破裂化变得复杂。启动于巷道表面的空间圆锥剪切面的充分发展产生了分区破裂化。     

流场状态对渡槽槽体结构风载体形系数的影响

对矩形和U形渡槽槽体在均匀流场和湍流场中各取不同的高宽比进行了风洞试验,分别测量了槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数,进而算得了渡槽结构的风载体型系数.试验结果表明,湍流对渡槽槽体结构风载体形系数有显著影响,研究成果可为渡槽结构的抗风设计提供参考依据.     

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究.研究结果表明:随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并...     

古建筑木构架抗震性能试验

为保护古建筑,采用低周反复加载试验方法,以故宫太和殿某开间梁柱尺寸为原型,制作了3组1:8的缩尺比例的4梁4柱模型,考虑榫卯节点形式为燕尾榫,进行了低周反复加载试验,研究了古建筑木构架的抗震性能,获得了构架的P-Δ曲线,分析了构架的骨架曲线、耗能能力、刚度退化及变形能力,归纳了构架恢复力拟合曲线计算公式。结果表明:古建筑木构架的P-Δ滞回曲线为Z形,具有明显的捏拢特性;随着构架侧移增大,其侧移刚度降低,耗能能力趋于稳定;另一方面,构架具有良好的变形能力。     

Snowstorm catastrophes in the United States

Extremely damaging snowstorms, those causing more than $1 million in property losses across the US, were studied, and the spatial and temporal characteristics of the storm activity during 1949–2001 were defined. There were 155 catastrophic snowstorms and they caused insured losses of $21.6 billion (2001 dollars). The northeastern US had the nation's maximum storm occurrences (79 storms), greatest total losses ($7.3 billion), and highest storm intensity. Two-thirds of all US losses occurred in the Northeast, Southeast, and Central climate regions, and storm occurrences and losses were least in the western US. The incidence of storms peaked during the 1976–1985 period and exhibited no up or down trend during 1949–2001. However, losses had a significant upward time trend, as did storm sizes and intensity. New York and Pennsylvania had the greatest number of storms with fewest in Montana, Idaho, and Utah. Time distribution of losses in the northeastern and southeastern US were U-shaped with flat time trends for 1949–2001. Losses in the western regions and Deep South had distinct upward trends in losses, storm intensity, and storm size. More than 90 percent of all storm losses in the western US have occurred since 1980. These findings indicate that rapidly growing population and property at risk have been major factors in increasing losses as well as atmospheric changes leading to greater storm intensity and size.     

基于IPOA的巨型组合框架结构震损快速预测模型研究∗

为实现巨型组合框架结构的地震损伤程度快速评估,提出了一种基于改进鹈鹕优化算法（IPOA）的多参数震损预测方法。设计了5 个不同参数的巨型组合框架结构模型,利用振动台试验和有限元软件进行非线性时程分析获取结构动态响应数据,并采用结构损伤指数量化评估结构的损伤程度。同时,引入K 均值聚类优化策略和惯性权重自适应优化策略改进传统的鹈鹕优化算法。基于振动台试验和有限元分析结果数据,比较了不同输入参数组合预测结构损伤的准确性,构建了能反映结构参数与结构损伤之间非线性关系的智能算法快速预测模型。最后,将模型预测结果与一缩尺比为1/15 的振动台试验模型结构损伤程度进行对比验证。结果表明：（1）改进鹈鹕优化算法模型的准确性和泛化能力均优于其他算法模型;（2）最大层间位移角与结构损伤相关性最高,增加影响结构损伤的输入参数可提高预测模型的准确度和泛化能力;（3）模型预测的结构损伤指数与试验结果相比误差均小于10%,预测结构损伤等级与试验结果一致,所提出的快速预测模型能高效准确地预测结构的损伤指标,为巨型组合框架结构震后损伤快速评估提供了一种新方法。     

土钉支护抗震性能的振动台试验研究

为研究土钉支护结构体系的抗震性能,设计并完成了土钉支护边坡1:12比尺的振动台试验,研究了土钉支护边坡的动力反应特征和规律。结果表明:土钉支护边坡坡面的最大变形主要发生在边坡坡腹处,坡顶与坡趾的变形相对较小;增大土钉倾角会增大边坡的侧向位移,增加土钉长度以及减小土钉间距则会减小边坡侧向位移;土钉支护最大作用带基本位于土钉支护区的中前部,呈折线形,与计算假设的圆弧形不同,而且该作用带与滑裂面的位置并不相同;边坡土体中部和下部的加速度放大系数较小而且比较接近,边坡上部土体的加速度放大系数则较大。     

Flash flood mitigation: recommendations for research and applications

Abstract

New technologies promise reduced flash flood losses. However, real-time observations with vast multi-sensor networks, more precise mapping capabilities using remote sensing and GIS, quicker hydrological and meteorological models, and increasing forecast lead times have not reduced losses. In November, 1999, 35 researchers from nine countries met in Ravello, Italy at a NATO sponsored Advanced Study Institute, to discuss these issues and to develop a research agenda that incorporates the various components required to cope with flash floods. The key recommendations from the Institute were: (1) greater emphasis on increasing understanding of the social processes involved in flash flood warning, particularly in the response phases, and (2) the need to reduce vulnerability in sustainable ways compatible with long-term economic and social goals. The relationship between hydrometeorology and social science is seen as critical to advancing our abilities to cope with flash floods.     

Free or low-cost geoinformatics for disaster management: Uses and availability issues

The disaster management applications of geographical information systems and remote sensing are examined relative to the disaster cycle, in pre-disaster, crisis and post-disaster contexts. We focus on the uses and limitations of free or low-cost data and software. A wide range of geospatial datasets are currently freely available, from digital elevation models (DEMs) and thematic digital maps, to multispectral satellite imagery and virtual globes, such as Bing Maps. Maps of hazardous terrain and vulnerable features can be derived from sets of satellite data such as shuttle radar topography mission DEMs and Landsat imagery. The derived maps are particularly useful for district scale (1:25 to 1:100 K) disaster management in low-income countries. Detailed maps (i.e. better than 1:25 K scale) of hazardous terrain and vulnerable features generally require expensive high-resolution satellite imagery or aerial photography.

Although the Internet allows the distribution of free or low-cost geospatial data, software and training materials, there are still some countries with limited Internet access. Data integration, spatial/temporal analysis and map production are also limited by the frequently high price of geoinformatic software, making it a priority to develop suitable Free and Open-Source Software.